水氮互作對水稻產(chǎn)量形成和氮素利用特征的影響及其生理基礎(chǔ).pdf

1、水、肥在水稻生長發(fā)育過程中是相互影響和制約的兩個因子。研究不同灌水方式與氮肥管理間的水氮互作機制、優(yōu)化水、氮管理技術(shù)，達到以水促肥、以肥調(diào)水的目的，對減少水稻灌溉用水、高效利用肥料來實現(xiàn)水稻穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)有重要意義。本研究于2008～2009年在大田試驗條件下，以代表性水稻品種雜交稻岡優(yōu)527為材料，研究了“淹水灌溉”(W1)、“前期濕潤灌溉+孕穗期淺水灌溉+抽穗至成熟期干濕交替灌溉”(W2)和“旱種”(W3)3種灌水方式分別與不同的施氮量、

2、不同的氮肥運籌處理對水稻產(chǎn)量形成與氮素利用特征的影響及其生理機制。主要研究結(jié)果如下：
　　 1、水氮互作對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響兩年不同的水氮管理方式對水稻產(chǎn)量的影響均達顯著水平，且互作效應顯著。2008年試驗以W2處理和施氮量為180kghm-2的水氮運籌處理下的水稻產(chǎn)量相對于其他處理優(yōu)勢明顯，其互作存在顯著的正效應；2009年在2008年試驗確立合理的施氮量的基礎(chǔ)上，在W2灌水方式下，“穩(wěn)前、適時中攻”的N3氮肥運籌模式

3、-基肥：分蘗肥：孕穗肥(倒3.5、1.5葉齡期分2次等量施入)=3：3：4與之相配套，充分發(fā)揮了水氮耦合的優(yōu)勢，有利于水稻對水分和氮素的協(xié)同吸收，并在保證一定數(shù)量有效穗及結(jié)實率的前提下，顯著提高了穗粒數(shù)及千粒重，促進了水稻產(chǎn)量的增加。淹灌條件下，施氮量以180kghm-2為宜，其氮肥后移量可占總施氮量的40％～60％為宜，而旱作條件下施氮量可適當降低以90～180kghm-2為宜，但應減少氮肥的后移量，氮肥后移量可占總施氮量的20％～4

4、0％為宜，以緩解水氮互作下的負效應。
　　 2、水氮互作對水稻群體質(zhì)量的影響不同的灌水方式與施氮量、氮肥運籌措施均明顯影響水稻群體質(zhì)量，且水氮對水稻一些群體質(zhì)量指標的影響存在顯著或極顯著的互作作用。W2灌水方式與適宜的施氮量(180kghm-2)，并結(jié)合N3的氮肥運籌措施能及時對水稻群體分蘗數(shù)進行調(diào)控，提高莖蘗成穗率，保證抽穗期水稻達到適宜的葉面積指數(shù)(LAI)和粒葉比，適當降低了上3葉葉傾角，提高了高效葉面積率及群體透光率，促

5、進群體中下層葉片的光合作用，有利于結(jié)實期期植株光合能力的提高和光合產(chǎn)物的積累。
　　 3、水氮互作條件下氮代謝酶活性與氮素利用關(guān)系水與氮對水稻各生育時期氮代謝酶活性及氮素吸收利用有顯著互作作用，W2相對于其他灌水處理有助于拔節(jié)至抽穗期水稻吸氮量的增加，提高氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率及稻谷生產(chǎn)效率，而且與施氮量為180kghm-2耦合、與氮肥運籌為N3耦合能達到提高氮代謝酶活性、提高氮肥利用效率的目的；過高的氮肥后移比例N4--基肥：分蘗

6、肥：孕穗肥(倒3.5、1.5葉齡期分2次等量施入=2：2：6及施氮量達270kghm-2時水氮互作優(yōu)勢減弱，不利于3種灌水方式下硝酸還原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合酶(GOGAT)活性的提高，還會導致氮效率的下降。相關(guān)分析表明，歷年試驗水氮互作下各氮代謝酶活性與氮素利用特征及產(chǎn)量間均存在顯著或極顯著的相關(guān)性，據(jù)此可將各生育時期功能葉GS活性作為準確判斷水稻各生育時期氮素積累量的指標；并可將抽穗期劍葉中NR、GS、GOGA

7、T及內(nèi)肽酶(EP)活性作為綜合評價水稻產(chǎn)量及氮效率的指標。
　　 4、水氮互作對水稻結(jié)實期衰老生理的影響W2處理下，施氮量為180kghm-2、氮肥運籌方式為N3的水氮運籌相對于其他處理，能發(fā)揮水氮交互效應優(yōu)勢，使劍葉中活性氧(O2-、H2O2)和丙二醛(MDA)增幅較慢，具有較高的光合速率(Pn)，有利于可溶性蛋白等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累和超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)活性及根系活力的提高；旱

8、作、施氮量過高及氮肥后移比例過大各水氮處理交互效應優(yōu)勢減弱，影響結(jié)實期水稻正常的生理機能。此外，水氮互作下各指標間有顯著的相關(guān)性，劍葉中O2-、H2O2和MDA間呈極顯著正相關(guān)，與保護酶活性、Pn及可溶性蛋白均呈顯著或極顯著負相關(guān)。兩年不同的水氮管理方式對各生理指標在抽穗后7～14d的影響均存在顯著互作效應，且此期間各指標與產(chǎn)量均呈極顯著相關(guān)，衰老過程中地下與地上部也密切相關(guān)；根系活力與劍葉保護酶活性、Pn及可溶性蛋白呈顯著或極顯著正相

9、關(guān)，與O2-、H2O2和MDA呈顯著負相關(guān)。
　　 5、水氮互作對水稻結(jié)實期物質(zhì)轉(zhuǎn)運的影響水氮互作對水稻抽穗至成熟期物質(zhì)運轉(zhuǎn)的影響也存在顯著或極顯著的互作效應，但本研究在對水氮互作效應的分析中表明，不同灌水方式和施氮量下最優(yōu)耦合處理為W2N180，而不同灌水方式和氮肥運籌下最優(yōu)耦合處理為W2N3，有利于水稻根系對水分和氮素的協(xié)同吸收，促進了結(jié)實期水稻地上部物質(zhì)的轉(zhuǎn)運，與抗衰老水氮調(diào)控措施所得到的最佳的水氮運籌方式結(jié)論相一致；而其

10、他各水氮處理，出現(xiàn)交互效應優(yōu)勢減弱甚至出現(xiàn)負效應，導致結(jié)實期水稻衰老指標與物質(zhì)轉(zhuǎn)運的相關(guān)性減弱，均不利于水稻后期的灌漿結(jié)實；且抽穗期莖鞘物質(zhì)及非結(jié)構(gòu)性碳水化合物(NSC)的累積量、結(jié)實期間莖鞘物質(zhì)及NSC的轉(zhuǎn)運量與最終產(chǎn)量均呈極顯著正相關(guān)。根據(jù)水氮互作效應還可看出，旱作和氮肥的互作效應對物質(zhì)轉(zhuǎn)運的影響多數(shù)為負效應，且過量施用氮素及氮肥后移比例過大均會導致負效應的加重，不僅不會起到延緩結(jié)實期水稻衰老的作用，還會導致抽穗后物質(zhì)轉(zhuǎn)運、籽粒灌漿

11、速率下降，進而減產(chǎn)。
　　 6、水氮互作條件下水稻養(yǎng)分吸收、轉(zhuǎn)運間及其與產(chǎn)量間的關(guān)系水與氮對水稻主要生育時期氮、磷、鉀的累積、轉(zhuǎn)運及分配均存在顯著的互作作用，各生育時期氮、磷、鉀間的吸收與累積均有顯著或極顯著的相關(guān)性，且隨生育進程相關(guān)性加強。此外，抽穗期氮、磷、鉀的累積與各養(yǎng)分在結(jié)實期轉(zhuǎn)運總量間、以及各養(yǎng)分轉(zhuǎn)運間均有極顯著相關(guān)性，而抽穗前期氮累積量與結(jié)實期氮、磷、鉀轉(zhuǎn)運貢獻率間極顯著負相關(guān)性，表明本試驗水氮互作條件下，抽穗前期各

12、養(yǎng)分累積量的多少與結(jié)實期各養(yǎng)分的向籽粒轉(zhuǎn)運量呈正比，但施氮過多(270kghm-2)、氮肥后移比例過重(N4)和旱作條件下(W3處理)均會造成抽穗前期氮累積量過高或過低，均會顯著加重轉(zhuǎn)運貢獻率的負效應。水氮互作下各生育時期氮、磷、鉀吸收、轉(zhuǎn)運及其與產(chǎn)量間也存在顯著或極顯著的正相關(guān)關(guān)系，施氮量不同的水氮互作條件下抽穗前期氮、磷的累積以及分蘗盛期對鉀的吸收狀況與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，而前氮后移的水氮互作條件下會使磷、鉀的累積與產(chǎn)量最大相關(guān)性的