主要農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)氮素行為與氮肥高效利用的基礎(chǔ)研究

前言
第1章 總論
1.1 主要農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的氮素循環(huán)及環(huán)境效應(yīng)
1.1.1 三種典型作物氮肥去向與用量的關(guān)系
1.1.2 不同農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)化學(xué)氮肥的農(nóng)學(xué)和環(huán)境效應(yīng)
1.1.3 環(huán)境來源氮已成為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)和水體氮輸入的重要組成部分
1.1.4 華北地區(qū)旱作農(nóng)田系統(tǒng)土壤累積NOF的成因、生物有效性及潛在的環(huán)境風(fēng)險
1.2 作物高效利用氮肥的根系生物學(xué)及生理機(jī)制
1.2.1 氮高效基因型的田間篩選
1.2.2 氮高效作物的根系生物學(xué)特性
1.2.3 氮高效作物的生理特征
1.2.4 水稻增硝營養(yǎng)的響應(yīng)機(jī)制
1.2.5 氮高效品種的農(nóng)學(xué)評價
1.3 作物高效利用氮肥的遺傳學(xué)機(jī)制
1.3.1 不同水稻和小麥品種間氮效率存在顯著差異
1.3.2 高效吸收氮素是氮高效水稻和小麥品種的重要基礎(chǔ)
1.3.3 小麥高效吸收氮素的根系生物學(xué)特征及遺傳基礎(chǔ)
1.3.4 水稻高效吸收氮素的根系生物學(xué)特征及遺傳基礎(chǔ)
1.3.5 水稻“增硝促銨”吸收的分子基礎(chǔ)
1.4 作物高產(chǎn)與環(huán)境保護(hù)相協(xié)調(diào)的氮肥總量控制
1.4.1 協(xié)調(diào)作物高產(chǎn)與環(huán)境保護(hù)的氮肥總量控制
1.4.2 高產(chǎn)與環(huán)境保護(hù)相協(xié)調(diào)的氮肥推薦點的測試技術(shù)
1.4.3 總量控制與點的測試相結(jié)合的氮肥推薦的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益評價
1.4.4 基于GIS技術(shù)的區(qū)域氮肥優(yōu)化管理
1.4.5 氮高效品種的農(nóng)學(xué)與環(huán)境效應(yīng)評價
1.4.6 結(jié)論與創(chuàng)新
1.4.7 展望
1.5 土壤-作物體系中氮素遷移的模型
1.6 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
第2章 水稻-小麥輪作體系中土壤氮素循環(huán)、氮素的化學(xué)行為和生態(tài)環(huán)境效應(yīng)
2.1 引言
2.2 太湖地區(qū)水稻-小麥農(nóng)田化肥氮去向的定量評價及農(nóng)學(xué)和環(huán)境效應(yīng)
2.2.1 水稻-小麥兩季化肥氮去向的定量評價
2.2.2 水稻-小麥農(nóng)田化肥氮的農(nóng)學(xué)和環(huán)境效應(yīng)
2.3 太湖地區(qū)稻田生態(tài)系統(tǒng)氮循環(huán)對環(huán)境影響的某些評論
2.3.1 水稻田和小麥田地下飽和層土壤的反硝化
2.3.2 稻田土壤對污染河水中氮、磷的轉(zhuǎn)化和固持
2.4 環(huán)境來源氮在稻田氮平衡中的貢獻(xiàn)及對水環(huán)境的影響
2.4.1 大氣干濕沉降氮對水稻、小麥營養(yǎng)的貢獻(xiàn)
2.4.2 本區(qū)河水的氮素污染狀況以及用作灌溉時對水稻氮營養(yǎng)的貢獻(xiàn)
2.4.3 河湖水面接收到的大氣干濕沉降氮量
2.4.4 大氣干濕沉降氮中NH+4／NO-3值和δ15NH+4值的時間變化及指示意義
2.5 太湖地區(qū)地表水體氮負(fù)荷計算及污染源分析
2.5.1 常熟地區(qū)農(nóng)村人和畜禽排泄物的處理和利用狀況調(diào)查
2.5.2 常熟市規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖場排泄物的處理和利用
2.5.3 蘇州地區(qū)畜禽排泄物的處理和利用
2.5.4 太湖地區(qū)河湖水體氮、磷污染源分析
2.5.5 減緩太湖地區(qū)水體氮、磷負(fù)荷的對策
2.6 需要進(jìn)一步研究的科學(xué)問題
2.6.1 化學(xué)肥料氮進(jìn)入農(nóng)田后的形態(tài)轉(zhuǎn)化及淋出液中可溶性有機(jī)氮的起源、形態(tài)區(qū)分和分配
2.6.2 氮肥-土壤-植物-大氣間NH+4／NH3交換的定量評價
參考文獻(xiàn)
第3章 華北平原小麥-玉米輪作體系中的氮素循環(huán)及環(huán)境效應(yīng)
3.1 引言
3.1.1 華北平原小麥-玉米輪作體系的氮素管理現(xiàn)狀及環(huán)境效應(yīng)
3.1.2 華北平原小麥-玉米輪作體系氮素循環(huán)研究進(jìn)展
3.2 小麥-玉米輪作不同施氮水平下氮肥的農(nóng)學(xué)效應(yīng)和環(huán)境效應(yīng)
3.2.1 化肥氮去向的定量評價
3.2.2 氮肥的農(nóng)學(xué)效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng)及對土壤氮肥力的影響
3.2.3 氮肥的損失途徑
3.2.4 華北平原小麥-玉米輪作傳統(tǒng)水肥管理條件下的氮肥去向
3.3 現(xiàn)有土壤供氮水平條件下小麥-玉米輪作體系對氮肥環(huán)境承受力的分析
3.3.1 氮肥環(huán)境承受力
3.3.2 氮肥的后續(xù)農(nóng)學(xué)和環(huán)境效應(yīng)
3.4 土壤剖面累積硝態(tài)氮的產(chǎn)生、移動及生物有效性
3.4.1 累積硝態(tài)氮的產(chǎn)生
3.4.2 土壤剖面累積硝態(tài)氮的移動與淋洗
3.4.3 土壤剖面不同部位累積硝態(tài)氮的作物有效性
3.5 華北平原大氣氮素沉降和灌溉水帶入的氮在農(nóng)田氮素平衡中的貢獻(xiàn)
3.5.1 華北平原大氣濕沉降帶入的氮索及其時空變異
3.5.2 華北平原大氣干沉降帶入的氮素及其時空變異
3.5.3 華北平原大氣沉降帶人的氮素總量及其植物有效性
3.5.4 華北平原灌溉水帶入的氮素
3.5.5 華北平原干濕沉降和灌溉水帶入的氮在農(nóng)田氮素平衡中的貢獻(xiàn)
3.6 協(xié)調(diào)生產(chǎn)與環(huán)境目標(biāo)的氮素管理技術(shù)途徑
參考文獻(xiàn)
第4章 水稻高效利用氮素的生理機(jī)制
4.1 引言
4.1.1 我國水稻生產(chǎn)狀況
4.1.2 我國水稻氮肥施用的問題
4.2 水稻氮素吸收累積特征與氮素利用
4.2.1 水稻氮高效基因型的篩選
4.2.2 水稻一生的氮素需求特征
4.3 水稻根系氮素高效吸收特征
4.3.1 水稻氮素高效吸收與水稻根系生物學(xué)特性
4.3.2 水稻對銨態(tài)氮、硝態(tài)氮的吸收特征
4.4 水稻氮素高效利用特征
4.4.1 水稻氮素同化酶與氮素高效利用的關(guān)系
4.4.2 水稻中后期植株體內(nèi)氨揮發(fā)特征及其與水稻氮素同化酶活性的關(guān)系
4.5 水稻增硝營養(yǎng)機(jī)制
4.5.1 水稻硝態(tài)氮營養(yǎng)的生態(tài)意義
4.5.2 水稻根際硝化特征
4.5.3 利用數(shù)學(xué)模型研究水稻根際土壤硝化特征
4.5.4 水稻增硝營養(yǎng)的生理與分子機(jī)制
4.5.5 水稻增硝作用與水稻氮素高效利用的關(guān)系
參考文獻(xiàn)
第5章 水稻氮高效的遺傳基礎(chǔ)
5.1 水稻氮高效品種的篩選
5.1.1 氮高效水稻品種的大田篩選
5.1.2 苗期不同氮效率品種實驗室水培篩選
5.2 水稻苗期高效吸氮的分子生理學(xué)基礎(chǔ)
5.2.1 不同氮效率品種苗期吸氮效率差異的生理基礎(chǔ)
5.2.2 水稻苗期編碼銨態(tài)氮吸收代謝基因家族表達(dá)特征的定量分析
5.3 增硝營養(yǎng)對水稻根系生長和銨吸收的影響及其分子基礎(chǔ)
5.3.1 增硝營養(yǎng)對水稻根系生長的影響
5.3.2 不同銨硝比營養(yǎng)對水稻氮相關(guān)基因表達(dá)的影響
5.3.3 水稻“硝促銨吸收”分子基礎(chǔ)初探
5.4 氮高效的分子生物學(xué)調(diào)控
參考文獻(xiàn)
第6章 小麥高效利用氮素的生理與遺傳機(jī)制
6.1 小麥品種間氮素吸收和利用效率差異
6.1.1 氮效率的定義
6.1.2 小麥品種間氮素吸收、利用效率的差異
6.2 氮素吸收、利用效率與產(chǎn)量性狀的相關(guān)性
6.3 栽培不同氮效率小麥品種后土壤硝態(tài)氮殘留的差異
6.4 小麥高效吸收氮素的生理機(jī)制
6.4.1 小麥品種(系)間根系發(fā)育的差異
6.4.2 根系發(fā)育與吸氮量的相關(guān)分析
6.4.3 吸收動力學(xué)與氮素吸收的關(guān)系
6.5 影響利用效率的因素分析
6.6 調(diào)控小麥吸氮量及其相關(guān)性狀的QTL定位
6.6.1 “旱選10號×魯麥14”DH群體的QTL定位
6.6.2 “小偃54×京411”RIL群體的QTL定位
6.7 調(diào)控小麥氮素利用效率(Gute)及其相關(guān)性狀的QTL定位
參考文獻(xiàn)
第7章 玉米高效利用氮素的生理與遺傳機(jī)制
7.1 玉米對氮素的吸收利用規(guī)律
7.1.1 生長后期吸氮對氮素吸收的影響
7.1.2 地上部庫容對氮素吸收的影響
7.2 玉米的氮效率及其基因型差異
7.2.1 玉米的氮效率
7.2.2 玉米氮效率的基因型差異
7.3 玉米高效利用氮素的生理機(jī)制
7.3.1 氮的吸收速率
7.3.2 氮素對玉米根生長發(fā)育的調(diào)節(jié)
7.3.3 氮素的利用效率
7.3.4 玉米體內(nèi)的氮素循環(huán)
7.3.5 氮高效品種的生物學(xué)特征
7.4 玉米高效利用氮素的遺傳機(jī)制
7.4.1 玉米氮效率和根系性狀的配合力及雜種優(yōu)勢分析
7.4.2 氮脅迫條件下玉米根系相關(guān)基因的QTL定位
7.5 問題與展望
7.5.1 高產(chǎn)品種、氮高效品種及氮高效品種的篩選指標(biāo)
7.5.2 氮高效基因與氮高效分子育種
參考文獻(xiàn)
第8章 水稻-小麥輪作系統(tǒng)中優(yōu)化施氮及提高氮肥利用率的原理與方法
8.1 水稻-小麥輪作系統(tǒng)中作物的需氮特征
8.2 水稻-小麥輪作系統(tǒng)中氮肥的損失與對策
8.2.1 水稻季氮肥的損失與控制對策
8.2.2 小麥季氮肥的損失與控制對策
8.3 水稻-小麥輪作系統(tǒng)中水稻季氮肥的農(nóng)學(xué)效應(yīng)、經(jīng)濟(jì)效應(yīng)與環(huán)境效應(yīng)
8.3.1 水稻-小麥輪作下水稻季土壤供氮量和氮肥用量
8.3.2 水稻-小麥輪作下水稻的氮肥增產(chǎn)效果及氮肥表觀利用率
8.3.3 水稻季15N試驗中氮素的去向與平衡
8.3.4 水稻季氮肥用量與環(huán)境
8.3.5 水稻高產(chǎn)與環(huán)境保護(hù)相協(xié)調(diào)的區(qū)域氮肥總量控制
8.3.6 結(jié)論
8.4 GIS技術(shù)在區(qū)域性水稻-小麥輪作系統(tǒng)優(yōu)化施氮中的應(yīng)用
8.4.1 試驗區(qū)概況
8.4.2 區(qū)域水稻-小麥輪作系統(tǒng)土壤氮素及相關(guān)特性空間預(yù)測
8.4.3 區(qū)域水稻-小麥輪作系統(tǒng)優(yōu)化施氮量的空間預(yù)測
8.4.4 區(qū)域水稻-小麥輪作系統(tǒng)優(yōu)化施氮量的效益評估
8.5 創(chuàng)新點
參考文獻(xiàn)
第9章 小麥-玉米輪作系統(tǒng)中優(yōu)化施氮和提高氮肥利用率的原理和方法
9.1 小麥-玉米輪作系統(tǒng)氮肥管理的問題分析
9.1.1 華北平原小麥-玉米輪作系統(tǒng)的施肥現(xiàn)狀
9.1.2 華北平原小麥-玉米輪作系統(tǒng)氮肥利用率和環(huán)境效應(yīng)
9.1.3 華北平原小麥-玉米輪作體系氮素循環(huán)與氮素平衡
9.2 農(nóng)田尺度上小麥-玉米輪作系統(tǒng)優(yōu)化施氮和提高氮肥利用率的原理和方法
9.2.1 “以根層養(yǎng)分調(diào)控為核心”的氮素實時監(jiān)控技術(shù)原理
9.2.2 “以根層養(yǎng)分調(diào)控為核心”的氮素實時監(jiān)控技術(shù)的建立
9.2.3 “以根層養(yǎng)分調(diào)控為核心”的氮素實時監(jiān)控技術(shù)的定位試驗驗證與應(yīng)用
9.2.4 進(jìn)一步提高氮肥效率的途徑
9.3 小麥-玉米輪作系統(tǒng)的區(qū)域氮肥管理
9.3.1 小麥-玉米輪作系統(tǒng)氮肥施用的區(qū)域總量控制
9.3.2 基于GIS技術(shù)的區(qū)域氮肥管理
9.4 進(jìn)一步提高小麥-玉米輪作系統(tǒng)的生產(chǎn)力和氮效率
9.4.1 高產(chǎn)和氮高效基因型小麥和玉米品種的農(nóng)學(xué)與環(huán)境效應(yīng)
9.4.2 同步提高作物產(chǎn)量與氮效率
參考文獻(xiàn)
第10章 水稻-小麥輪作系統(tǒng)中的氮素循環(huán)模擬研究
10.1 理論基礎(chǔ)
10.2 模型開發(fā)
10.2.1 基本結(jié)構(gòu)
10.2.2 模型的輸入輸出界面
10.2.3 模型參數(shù)
10.3 模型驗證
10.3.1 氨揮發(fā)
10.3.2 NO-3-N滲漏
10.3.3 N2O的排放
10.3.4 作物地上部分吸氮量
10.3.5 生物量與作物產(chǎn)量
10.4 模型應(yīng)用與評價
10.4.1 土壤氮素平衡
lO.4.2 產(chǎn)量效益評價
10.4.3 經(jīng)濟(jì)效益評價
10.4.4 環(huán)境效益評價
參考文獻(xiàn)
第11章 小麥-玉米輪作體系中的氮素循環(huán)模擬研究
11.1 土壤-作物系統(tǒng)中氮素模型研究現(xiàn)狀綜述
11.2 作物生長與土壤水氮運(yùn)移聯(lián)合模型的建立
11.2.1 聯(lián)合模型總體框架
11.2.2 土壤水熱氮運(yùn)移模塊
11.2.3 作物生長發(fā)育模塊
11.2.4 作物生長與土壤水熱氮運(yùn)移的耦合
11.3 聯(lián)合模型在小麥-玉米輪作體系中的應(yīng)用
11.3.1 田間試驗
11.3.2 模型參數(shù)
11.3.3 模型驗證
11.3.4 模型應(yīng)用
11.3.5 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
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