局部灌水施氮条件下作物水氮高效利用的生理机制及模式

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51809006
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0902.农业水利与农村水利
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

In the face of agricultural resources waste and the environments pollution due to low efficient use of fertilizer and water in worldwide, how to explore the adaptive potential of crop-self to nutrients, water and so on environmental factor for realizing high yield and high quality as well as high water and nutrients use efficiency through jointly regulate effect of water and nutrient has roused intensive attentions. Partial root zone irrigation (PRI) is considered as water-saving irrigation method and has been intensively practiced. However, little information is available on nutrients supply method under PRI, In this project, the pot culture experiment on maize will be carried out to study the effect of different supply methods of water and nitrogen fertilizer on characteristics of plant’s physiological properties based on the differences of photosynthesis, activities of nitrate reductase and root, osmotic adjustment ability and oxidation resistance system between the different environments. Dynamic changes of plant’s physiological properties (photosynthetic, soluble sugar and proline content, root, nitrate reductase and protective enzyme activities) will be investigated. Explore relationships between dynamic characteristics of plant’s physiological properties and use and uptake of water and nitrogen fertilizer. Responding mechanism of the physiological properties to different supply methods of water and nitrogen fertilizer will be revealed. Moreover, using field experiment, based on yield formation and uptake and use of water and nitrogen fertilizer, combination of supply methods and rates of water and nitrogen fertilizer will be evaluated to search for the optimal management measures of irrigation water and nitrogen fertilizer for getting high use efficiency of both water and nitrogen resources, then to find an more effective approach for high use efficiency of both irrigation and fertilization.
面对世界范围内普遍存在的水、肥利用率低造成的资源浪费与环境污染问题,如何通过水肥联合调控充分挖掘作物自身对水分、养分等环境因子的适应潜力,实现作物优质高产、水肥利用效率提高成为大家关注的焦点问题。局部灌溉技术自提出以来获得了良好的节水效益,但局部灌溉下施肥方式的研究受到较少关注。项目以玉米为研究对象,通过盆栽生物试验,在不同水、氮供应方式下,从处在不同环境光合作用、硝酸还原酶活性、根系活力、渗透调节能力和抗氧化体系的差异,揭示作物生理特性的动态变化规律;探索作物水、氮吸收利用与生理特性的动态变化间的关系;揭示作物生理特性对水、氮局部供应的响应机制。同时,通过田间生物试验,将水、氮供应方式与供应水平结合起来,从作物产量形成和水氮吸收利用方面,探索最大提高资源利用效率的水肥调控措施,为水肥综合高效利用寻求更为有效的途径。

结项摘要

分根区交替灌溉技术自提出以来获得了良好的节水效益,但该技术条件下水氮高效耦合的生理机制及其模式尚不清楚。通过避雨测坑试验,研究发现同一水氮供应水平下,不同灌水施氮方式显著影响玉米的生理特性,主要体现在光合作用、硝酸还原酶活性、根系活力、渗透调节能力和抗氧化体系的差异,造成了水氮利用效率的不同。与常规灌水均匀施氮相比,交替灌水均匀施氮和交替灌水交替施氮水氮协同供应利于提高玉米根系活力、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和硝酸还原酶活性、可溶性蛋白含量和净光合速率,降低丙二醛(MDA)、可溶性糖和脯氨酸含量,改善了活性氧产生与清除之间的关系,从而提高了玉米产量和水氮利用效率。进一步地,研究交替灌水均匀施氮下不同灌水下限与施氮水平对玉米的根系生长、干物质积累分配、产量和水肥吸收利用的影响,发现采用60%~65%田间持水量(FC)配合中氮量(200 kg N/hm2)或75%~80%FC配合高氮量(300 kg N/hm2)可以实现协同提升玉米产量和水分利用效率的目的。特别地,与75%~80%FC配合高氮水平相比,60%~65%FC配合中氮水平(200 kg N/hm2)的收获指数、根长、根干质量、根表面积和根体积增加,根冠比减少,在保持玉米产量基本稳定的前提下使灌水量减少14.3%~15.9%,施氮量减少33.3%,因此获得最高的水、氮利用效率。项目研究成果对丰富和发展节水灌溉理论具有重要意义。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
水氮互作对玉米生长和产量影响的研究进展
  • DOI:
    10.21203/rs.3.rs-92269/v1
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    节水灌溉
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨宇;李霞;潘晨;侯俊;李继福;吴启侠;杨军;漆栋良
  • 通讯作者:
    漆栋良
交替隔沟灌溉制度对制种玉米耗水规律和产量的影响
  • DOI:
    10.11975/j.issn.1002-6819.2019.14.008
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    农业工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    漆栋良;胡田田;宋雪
  • 通讯作者:
    宋雪
不同灌水施氮方式对玉米叶片生理特性和产量的影响
  • DOI:
    10.1007/s10584-018-2145-y
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国农学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王吉伟;漆栋良
  • 通讯作者:
    漆栋良
Effect of nitrogen supply method on root growth and grain yield of maize under alternate partial root-zone irrigation
部分根区交替灌溉施氮方式对玉米根系生长及籽粒产量的影响
  • DOI:
    10.1038/s41598-019-44759-2
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Scientific Reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Qi Dongliang;Hu Tiantian;Song Xue;Zhang Meiling
  • 通讯作者:
    Zhang Meiling
Effects of nitrogen supply methods on fate of nitrogen in maize under alternate partial root-zone irrigation
部分根区交替灌溉施氮方式对玉米氮素去向的影响
  • DOI:
    10.25165/j.ijabe.20201303.5287
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    International Journal of Agricultural and Biological Engineering
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Qi Dongliang;Hu Tiantian;Song Xue
  • 通讯作者:
    Song Xue

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其他文献

玉米根系向水性的诱导及其影响因素试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡田田;牛晓丽;漆栋良;Yajun Wu
  • 通讯作者:
    Yajun Wu
灌水方式对玉米根系生长及产量和水分利用的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    西北农业学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    漆栋良;胡田田;吴雪;程冬玲
  • 通讯作者:
    程冬玲
开花期渍水对土壤不同形态氮素含量及小麦氮素积累运转和产量的影响
  • DOI:
    10.3969/j.issn.2095-1191.2022.07.010
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    南方农业学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李霞;李赟;李慕嵘;尹立俊;王小燕;漆栋良
  • 通讯作者:
    漆栋良
局部施氮条件下玉米根系的空间分布
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    西北农业学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    漆栋良;胡田田;赵世翔;陈思;牛晓丽
  • 通讯作者:
    牛晓丽

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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