不同水氮管理對水稻生長和水氮效率影響的生理機制研究.pdf

1、水稻集約化生產條件下氮肥和水分利用效率偏低，氮肥環(huán)境污染問題日益突出。協(xié)調水氮管理，發(fā)揮水氮協(xié)同效應，實現(xiàn)產量與水氮效率協(xié)同提高，是當前農業(yè)水氮管理中亟待探討的問題。已有的研究大多從單因子效應、短時間、室內模擬和產量效應與水分利用效率的關系等方面展開探索，而在大田條件下對水稻集約化生產的水肥耦合進行多因子試驗，系統(tǒng)研究其對水稻產量、品質、資源利用效率以及生態(tài)環(huán)境效應等的影響則鮮見報道。本研究以節(jié)水抗旱稻旱優(yōu)3號和灌溉稻(揚兩優(yōu)6號、華兩

2、優(yōu)9313、金科優(yōu)938)為試驗材料；在大田條件下采用裂區(qū)試驗設計，以水分管理模式(包括半旱栽培、干濕交替和淹灌)為主區(qū)，施氮量(氮肥施用量2009年為0、108、148.5、189 kg ha-1，2010年為0、108、175.5 kg ha-1)為裂區(qū)，品種為再裂區(qū)；比較研究了不同水氮管理方式對水稻生長發(fā)育、產量及其構成因子、水分利用效率、氮肥利用效率、水氮耦合效應等的影響，初步明確了適用于集約化水稻生產區(qū)的水稻產量與水氮高效協(xié)同

3、的模式，闡明了水稻高產和水氮高效利用的關鍵過程和限制因素。主要研究結果如下：
　　 (1)本試驗條件下，稻田水分管理模式以半旱栽培(semi-dry cultivation，SDC)較好，SDC模式與淹灌(continuously flooded，CF)或干濕交替(alternate wetting anddrying，AWD)產量差異不顯著，但灌溉水量分別減少68%和58%左右，水分利用效率顯著提高。在相同的水分和養(yǎng)分管理模式

4、下，灌溉稻品種產量比早稻品種高20%左右。因而，采用高產水稻品種，結合SDC水分管理方式和相對偏低的施氮量(108 kg ha-1)是相對最優(yōu)的高產高效協(xié)同管理模式。
　　 (2)不同施氮水平下，SDC模式和AWD模式促進基部節(jié)間縮短，水稻群體中下部干物質分配比例增大，有利于提高水稻抗倒伏性能；同時SDC和AWD與淹灌相比，株型變緊湊，中下部透光率增加，有利于營養(yǎng)器官中儲藏物質后期向穗部轉運。
　　 (3)在本試驗條件下

5、，水稻群體生長速率在幼穗分化期至齊穗期最高，其次為齊穗期至成熟期，分蘗期較低；氮肥用量與群體生長速率在不同生育時期表現(xiàn)各異，分蘗期隨氮肥用量增加而增大，幼穗分化期以后氮肥用量與群體生長速率呈二次曲線關系，在施氮量108 kg ha-1時，群體生長速率最大，過低或過高的氮肥用量均不利于群體生長速率的增加。SDC比AWD或淹灌的群體生長速率高。水分管理模式與氮肥用量對群體生長速率影響的交互效應不顯著。
　　 (4)SDC和AWD模式

6、通過降低二次枝梗退化率和一、二次枝梗穎花空粒率來補償輕度水分虧缺導致的穗粒數降低的現(xiàn)象，從而使SDC和AWD與淹灌模式每穗粒數差異不顯著。
　　 (5)水稻強勢粒比弱勢粒灌漿啟動早15天左右，同一稻穗當強勢粒灌漿結束時才啟動弱勢粒的灌漿。在不施氮和氮肥用量為108 kg ha-1時，SDC模式有利于提高弱勢粒的灌漿速率，當氮肥用量較高時，這一優(yōu)勢不顯著，SDC、AWD和淹灌模式的籽粒灌漿速率差異不顯著。
　　 (6)與灌

7、溉稻相比，節(jié)水抗旱稻在表層(0-10cm)根量分配比例下降，而深層(10cm以下)根量比例增加；節(jié)水抗旱稻的根冠比高于灌溉稻，但總根干重則略低于灌溉稻；節(jié)水抗旱稻后期根系傷流量下降幅度較大，而灌溉稻下降幅度小于節(jié)水抗旱稻；不同水分管理模式對根系干重、根冠比以及根系傷流量的影響規(guī)律不明顯。
　　 (7)SDC和AWD的水分利用率分別為1.11 kg m-3和0.92 kg m-3，比淹灌分別高35%和12%；氮肥用量與水分利用效率