水稻根系特性對根系碳氮成本影響及其與氮素吸收利用的關系研究.pdf

1、水稻根系特征可塑性變化影響根系代謝狀況和氮碳成本高低，與植株氮素吸收和利用效率緊密相關。本試驗基于2015年試驗和相關文獻報道，選擇中、大根系且高通氣組織品種（揚稻6號和汕優(yōu)63），小、中型根系且低通氣組織品種（農(nóng)墾57和黃華占）作為試驗材料，試驗設置3個氮處理水平(低氮10 ppm，中氮40 ppm，高氮100 ppm)，通過分析根系形態(tài)、解剖結構和生理特性對不同供氮濃度的響應，探究水稻根系特征與根系碳、氮成本和氮素吸收、利用的關系，

2、闡明根系碳、氮成本對氮素吸收和利用的影響及可能的生理機制。本試驗將根系氮成本和碳成本分別用單位根長氮量、單位根長碳量表征，并用根系構建成本綜合反映;用比根長、根系通氣組織面積、單位根長生物量、單位根長熱量、根系呼吸速率等指標間接表征。主要結果如下:
　　1.不同供氮水平影響水稻植株的氮素吸收和利用。隨供氮濃度增加，四個水稻品種的根系氮含量、地上部氮含量、總氮吸收量、吸氮能力、單位根長氮素占用和地上部氮分配均顯著增加，氮素干物質生產(chǎn)

3、效率和氮素回收利用率明顯降低。同時，低氮處理下，黃華占、揚稻6號和汕優(yōu)63比農(nóng)墾57的總氮吸收量和氮素回收利用率較大，地上部氮分配和氮素干物質生產(chǎn)效率較低。
　　2.不同供氮水平影響水稻根系形態(tài)特性。相比于中氮處理，低氮處理誘導各水稻品種的根長、根表面積、根冠比、比根長和比根表面積顯著增加;黃華占、揚稻6號和汕優(yōu)63的根干重、根長、根表面積、根冠比均大于農(nóng)墾57，表現(xiàn)中、大根系特點，且各指標的增幅也均大于農(nóng)墾57。高氮處理則顯著抑

4、制根系生長，引起根干重、根長、根表面積和根冠比顯著降低。
　　3.不同供氮水平影響水稻根系解剖結構特性。相比于中氮處理，低氮處理促進根系通氣組織面積增加和外皮層厚壁細胞加厚，減小了皮層活細胞比例，并未引起不定根直徑、中柱直徑和皮層厚度顯著變化。高氮處理誘導四個水稻品種的根系通氣組織面積和厚壁細胞厚度減小，不定根直徑和中柱直徑顯著增加。揚稻6號和汕優(yōu)63的通氣組織面積顯著高于農(nóng)墾57和黃華占，且黃華占、揚稻6號和汕優(yōu)63的不定根直徑

5、、中柱直徑和皮層厚度均大于農(nóng)墾57。
　　4.不同供氮水平影響水稻根系碳、氮成本。與中氮處理相比，低氮處理后，四個水稻品種的根系熱量顯著降低，生物量和熱量向根系分配顯著增加，單位根長生物量和單位根長熱量顯著降低，根系對物質和熱量的占用降低。同時，低氮處理下，根系構建成本、單位根長碳量和單位根長氮量均呈下降趨勢，單位根長碳量和氮量下降達顯著水平;高氮處理顯著增加了根系構建成本和單位根長氮量，提高了根系碳、氮成本。低氮處理下，黃華占、

6、揚稻6號和汕優(yōu)63的根系呼吸速率、單位根長碳量、單位根長氮量和根系構建成本高于農(nóng)墾57，根系碳、氮成本更大;與中氮相比，低氮處理后，黃華占、揚稻6號和汕優(yōu)63的凈光合速率、單位根長生物量和熱量、單位根長碳量和氮量的降幅均大于農(nóng)墾57，根系成本下降程度更大。
　　5.根系指標如根冠比、比根長、比根表面積、通氣組織面積、厚壁細胞厚度分別與總氮吸收和地上部氮分配呈顯著或極顯著負相關關系，與氮素干物質生產(chǎn)效率呈極顯著正相關關系;根系呼吸速