水稻高產(chǎn)氮高效型品種的形態(tài)生理特征研究.pdf

1、提高水稻單產(chǎn)是保證糧食安全的重要途徑。隨著產(chǎn)量水平提高，氮肥用量也持續(xù)增加，過量施氮不僅造成氮肥大量損失，氮肥利用率降低，還會(huì)引發(fā)生產(chǎn)效益下降及環(huán)境污染等一系列問題。因而在提高水稻產(chǎn)量的同時(shí)，如何協(xié)同提高水稻的氮肥利用率是當(dāng)前水稻科研工作者的重要任務(wù)。為此，2009-2011年于揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)院實(shí)驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)在稻麥兩熟制條件下，通過對(duì)長(zhǎng)江中下游地區(qū)所選育和引進(jìn)的有代表性的50個(gè)早熟晚粳品種（系）進(jìn)行七個(gè)氮肥水平(0、150、187.5、225、

2、262.5、300、337.5 kg N/hm2)試驗(yàn)，從中得到各品種的最高生產(chǎn)力及其對(duì)應(yīng)施氮水平，并將這最高生產(chǎn)力定義為氮肥群體最高生產(chǎn)力。根據(jù)氮肥群體最高生產(chǎn)力和氮肥利用率為劃分標(biāo)準(zhǔn)，篩選出低產(chǎn)氮低效、高產(chǎn)氮中效和高產(chǎn)氮高效3種類型水稻品種，在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)比較研究了3種類型水稻品種的氮磷鉀吸收利用特性、根系形態(tài)生理特性、物質(zhì)生產(chǎn)積累特性、葉片光合及衰老特性、莖稈特性及其與生產(chǎn)力和氮效率的關(guān)系，以期為品種改良和高產(chǎn)高效栽培提供理論依

3、據(jù)。主要研究結(jié)果如下:
　　 (1)隨著生產(chǎn)力由低到高，總穎花量增加了24.3％，總吸氮量增加了17.9％，差異均達(dá)極顯著水平。從不同生育階段來看，高生產(chǎn)力類型品種的氮素積累量在夠苗至拔節(jié)階段顯著降低，在夠苗前、拔節(jié)至抽穗、抽穗至成熟階段分別提高34.0％、19.6％和45.6％，差異均達(dá)顯著水平，尤以抽穗至成熟階段的吸氮優(yōu)勢(shì)更為明顯。生產(chǎn)力同處于頂層水平的品種，其氮素積累與轉(zhuǎn)移也存在顯著差異，并最終影響到氮肥利用率。較之高產(chǎn)氮

4、中效型品種，高產(chǎn)氮高效型品種拔節(jié)前氮素積累量和階段積累率均有所降低，拔節(jié)至抽穗階段的氮素積累量雖未明顯增加，但氮素階段積累率卻更高，抽穗至成熟階段的氮素積累量及階段積累率均顯著提高。高產(chǎn)氮高效型品種較高產(chǎn)氮中效型品種在抽穗后的氮素轉(zhuǎn)移量和轉(zhuǎn)移率均有所增加，但增幅較氮低效至氮中效提升時(shí)明顯減緩。
　　 (2)隨著生產(chǎn)力提高，植株的磷、鉀積累總量分別提高27.8％和10.0％，差異均達(dá)顯著水平。其中拔節(jié)前的磷、鉀積累量未有明顯變化規(guī)

5、律，而拔節(jié)至抽穗及抽穗至成熟階段均顯著提高。與低生產(chǎn)力類型比較，高生產(chǎn)力品種的鉀素籽粒生產(chǎn)效率均有所提高，而磷素籽粒生產(chǎn)效率未有恒定提高的趨勢(shì)。高產(chǎn)品種間比較，隨著氮效率進(jìn)一步提升，磷、鉀積累總量分別提高1.5％和3.9％，后者差異達(dá)顯著水平。其中拔節(jié)前未有明顯的磷、鉀積累優(yōu)勢(shì)，拔節(jié)后磷、鉀積累量開始增加，抽穗至成熟階段尤為明顯。氮素積累量與磷、鉀積累量在各生育時(shí)期及各生育階段均呈正相關(guān)關(guān)系。但隨著高產(chǎn)品種氮效率的提升，磷、鉀籽粒生產(chǎn)效

6、率均有所降低。表明高產(chǎn)品種氮高效與磷、鉀的高效吸收能協(xié)調(diào)統(tǒng)一，但磷、鉀的利用能力有待進(jìn)一步提高。
　　 (3)較之低產(chǎn)類型品種，高產(chǎn)類型品種在根干重、根體積、根系總吸收表面積、活躍吸收表面積、根系α-NA氧化量及根系傷流強(qiáng)度等方面在各個(gè)生育時(shí)期均存在著明顯的優(yōu)勢(shì)，說明生產(chǎn)力的提高伴隨著根系形態(tài)特征的改善和生理活性的加強(qiáng)。同為高生產(chǎn)力類型品種，因氮利用率的差異根系形態(tài)生理特征表現(xiàn)不同。較之高產(chǎn)氮中效類型，高產(chǎn)氮高效型水稻的群體根干

7、重、群體根體積、群體根系傷流強(qiáng)度和根系總吸收表面積均有所降低，而單莖根干重、單莖根體積、單莖根系傷流強(qiáng)度、活躍吸收表面積比及根系α-NA氧化量卻有顯著或極顯著提高。表明適當(dāng)控制高生產(chǎn)力水稻的群體生長(zhǎng)量，促進(jìn)群體和個(gè)體協(xié)調(diào)發(fā)展，著力提高抽穗后單莖根系質(zhì)量，將是水稻高產(chǎn)和氮高效協(xié)調(diào)統(tǒng)一的可靠途徑。
　　 (4)隨著生產(chǎn)力提高，物質(zhì)生產(chǎn)總量提高20.3％，差異達(dá)顯著水平。其中在夠苗前、拔節(jié)至抽穗、抽穗至成熟階段的干物質(zhì)積累量和群體生長(zhǎng)

8、率分別提高15.1％、27.0％、24.8％和15.1％、28.4％、23.0％，夠苗至拔節(jié)階段則互有高低。高產(chǎn)品種間比較，隨著氮效率進(jìn)一步提升，各生育時(shí)期的單位面積莖蘗數(shù)均呈下降趨勢(shì)，其中夠苗、拔節(jié)、抽穗和成熟期平均分別降低5.8％、11.6％、7.0％和5.7％，差異均達(dá)顯著水平，而成穗率顯著提高。各生育時(shí)期的干物質(zhì)積累量均有所下降，其中，夠苗、拔節(jié)、抽穗和成熟期分別降低12.2％、10.5％、8.3％和5.0％，收獲指數(shù)卻顯著提高

9、。抽穗至成熟階段的干物質(zhì)積累率提高5.4％，群體生長(zhǎng)率提高5.2％。表明抽穗前適當(dāng)控制群體生長(zhǎng)，抽穗后保持較高的群體生長(zhǎng)水平及較高的收獲指數(shù)是高產(chǎn)氮高效型品種的重要物質(zhì)生產(chǎn)特性。
　　 (5)較之低產(chǎn)類型品種，高產(chǎn)類型品種群體葉面積指數(shù)(LAI)大，高效葉面積率及有效葉面積率高，劍葉葉綠素含量(SPAD值)和凈光合速率高，葉片衰老慢。高產(chǎn)品種間比較，隨著氮效率提升，群體葉面積指數(shù)(LAI)于生育前中期（夠苗、拔節(jié)、抽穗期）減小，

10、成熟期增高;劍葉凈光合速率于灌漿前期（齊穗后0～10天）并未明顯變化，灌漿中后期（齊穗后20～40天）顯著增高，主要原因是：
　　 ①葉綠素分解少，保證了葉片對(duì)CO2的高同化能力;
　　 ②SOD活性高，保證了植株更強(qiáng)的抗氧化能力，MDA含量少，膜脂破壞程度低。
　　 表明抽穗前合理控制無效及低效葉面積生長(zhǎng)以適當(dāng)減小群體葉面積規(guī)模，抽穗后有效地延緩植株衰老，以保證葉片持續(xù)較高的葉綠素含量和凈光合速率，是促進(jìn)水稻高

11、產(chǎn)品種進(jìn)一步提升氮效率的重要途徑。
　　 (6)較之低產(chǎn)類型品種，高產(chǎn)類型品種莖稈基部N1節(jié)間變短、N6節(jié)間變長(zhǎng)，株高有所增加;莖粗、莖壁厚、莖鞘干重均極顯著增加;莖鞘的K、Si含量極顯著增加，N含量顯著降低。由于莖稈物理性狀的改善及化學(xué)成分的差異導(dǎo)致莖稈綜合抗折力明顯提高，倒伏指數(shù)降低。同為高生產(chǎn)力類型品種，因氮效率的差異莖稈形態(tài)生理特征表現(xiàn)不同。較之高產(chǎn)氮中效類型，高產(chǎn)氮高效類型水稻品種莖稈N4、N5節(jié)間變長(zhǎng);莖稈粗度略有降