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甘蔗(Saccharum offcinarum L.)是世界上最重要的糖料作物,氮素在甘蔗整个生育期起到重要作用。本试验以前期经过田间试验筛选出来的氮高效甘蔗基因型TP3、氮低效甘蔗基因型Co285与对照种ROC22为材料,通过田间试验和土壤盆栽试验,设置正常施氮与不施氮两种处理,比较不同氮效率甘蔗基因型的田间农艺性状差异和种植后60天、150天不同氮效率甘蔗基因型的根系构型差异;通过水培试验,设置正常氮与低氮(1/10正常氮)两种处理,比较不同氮效率甘蔗基因型的根系形态,根系吸收能力以及氮同化相关酶活性差异,分析研究不同基因型甘蔗氮素吸收、利用效率的差异及其主要原因。主要研究结果如下:1、在不同氮水平下,TP3的田间农艺性状均在不同程度上高于ROC22和Co285,并且与Co285的差异达到显著水平。TP3的根系生物量、总根长、根系体积、根表面积、根尖数和细根占总根比例等指标均处于较高水平,且显著大于Co285。TP3可以通过优化根系相关形态指标、增加细根所占比例从而从生长介质中获取更多氮素。2、不同处理时间下,不同氮效率基因型甘蔗在正常氮水平(NN)下的根系深度均要浅于低氮水平(LN),而根系宽度与基根生长角度则大于LN水平。在两种不同氮水平下,Co285的根宽深比和基根生长角度均显著大于TP3。NN水平处理下,种植后60天、150天Co285的基根生长角度分别比TP3大5.68°、8.26°;LN水平处理下分别大4.77°、9.42°。不同氮水平以及不同处理时间下,在10cm以下的土层中,TP3的根干重以及根长所占比例均要大于Co285,而由于Co285根系较浅,其在0～10 cm处土层的这些指标都大于TP3。表明TP3根系可以更好地在深层次土壤中生长,以获取更多养分。3、不同氮效率基因型甘蔗在NN水平下的根系活力和吸收面积均要大于LN水平。而在两种氮水平下,TP3的根系活力和根系吸收面积均处于较高水平,与Co285的差异达到显著水平。与Co285相比,TP3有较高的Vmax值和较低的Km值。表明了 TP3吸收氮素有更足够的能量。4、随着甘蔗的生长,叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)以及蒸腾强度(Tr)均呈现出增加的趋势,但胞间CO2浓度(Ci)却有降低的趋势,在NN水平下各指标均要高于LN水平。两种不同氮水平处理下,TP3的Pn均要显著高于ROC22和Co285,并且Gs、Ci与Tr也处于较高的水平。表明TP3有更强的光能捕获能力和光合同化能力。5、随着施氮水平的增加,不同氮效率基因型甘蔗硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合酶(GOGAT)与谷氨酸脱氢酶(GDH)的活性也呈现增大的趋势。TP3的NR、GS与GOGAT活性在两种氮水平处理下均大于Co285,且在LN水平下差异达到显著水平。但两种氮水平处理下不同氮效率基因型甘蔗的GDH活性没有差异。表明TP3有较高的氮代谢水平。