水氮互作對(duì)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(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中是相互影響和制約的兩個(gè)因子。研究不同灌水方式與氮肥管理間的水氮互作機(jī)制、優(yōu)化水、氮管理技術(shù)，達(dá)到以水促肥、以肥調(diào)水的目的，對(duì)減少水稻灌溉用水、高效利用肥料來(lái)實(shí)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(yàn)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(rùn)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(yùn)籌處理對(duì)水稻產(chǎn)量形成與氮素利用特征的影響及其生理機(jī)制。主要研究結(jié)果如下：
　　 1、水氮互作對(duì)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(duì)水稻產(chǎn)量的影響均達(dá)顯著水平，且互作效應(yīng)顯著。2008年試驗(yàn)以W2處理和施氮量為180kghm-2的水氮運(yùn)籌處理下的水稻產(chǎn)量相對(duì)于其他處理優(yōu)勢(shì)明顯，其互作存在顯著的正效應(yīng)；2009年在2008年試驗(yàn)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(shí)中攻”的N3氮肥運(yùn)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(shì)，有利于水稻對(duì)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(shí)率的前提下，顯著提高了穗粒數(shù)及千粒重，促進(jìn)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(dāng)降低以90～180kghm-2為宜，但應(yīng)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(fù)效應(yīng)。
　　 2、水氮互作對(duì)水稻群體質(zhì)量的影響不同的灌水方式與施氮量、氮肥運(yùn)籌措施均明顯影響水稻群體質(zhì)量，且水氮對(duì)水稻一些群體質(zhì)量指標(biāo)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(yùn)籌措施能及時(shí)對(duì)水稻群體分蘗數(shù)進(jìn)行調(diào)控，提高莖蘗成穗率，保證抽穗期水稻達(dá)到適宜的葉面積指數(shù)(LAI)和粒葉比，適當(dāng)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(jìn)群體中下層葉片的光合作用，有利于結(jié)實(shí)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(duì)水稻各生育時(shí)期氮代謝酶活性及氮素吸收利用有顯著互作作用，W2相對(duì)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(yùn)籌為N3耦合能達(dá)到提高氮代謝酶活性、提高氮肥利用效率的目的；過(guò)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(dá)270kghm-2時(shí)水氮互作優(yōu)勢(shì)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(huì)導(dǎo)致氮效率的下降。相關(guān)分析表明，歷年試驗(yàn)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(shí)期功能葉GS活性作為準(zhǔn)確判斷水稻各生育時(shí)期氮素積累量的指標(biāo)；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(píng)價(jià)水稻產(chǎn)量及氮效率的指標(biāo)。
　　 4、水氮互作對(duì)水稻結(jié)實(shí)期衰老生理的影響W2處理下，施氮量為180kghm-2、氮肥運(yùn)籌方式為N3的水氮運(yùn)籌相對(duì)于其他處理，能發(fā)揮水氮交互效應(yīng)優(yōu)勢(shì)，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(guò)氧化氫酶(CAT)、過(guò)氧化物酶(POD)活性及根系活力的提高；旱

8、作、施氮量過(guò)高及氮肥后移比例過(guò)大各水氮處理交互效應(yīng)優(yōu)勢(shì)減弱，影響結(jié)實(shí)期水稻正常的生理機(jī)能。此外，水氮互作下各指標(biāo)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(hù)酶活性、Pn及可溶性蛋白均呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)。兩年不同的水氮管理方式對(duì)各生理指標(biāo)在抽穗后7～14d的影響均存在顯著互作效應(yīng)，且此期間各指標(biāo)與產(chǎn)量均呈極顯著相關(guān)，衰老過(guò)程中地下與地上部也密切相關(guān)；根系活力與劍葉保護(hù)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(fù)相關(guān)。
　　 5、水氮互作對(duì)水稻結(jié)實(shí)期物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的影響水氮互作對(duì)水稻抽穗至成熟期物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)的影響也存在顯著或極顯著的互作效應(yīng)，但本研究在對(duì)水氮互作效應(yīng)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(yùn)籌下最優(yōu)耦合處理為W2N3，有利于水稻根系對(duì)水分和氮素的協(xié)同吸收，促進(jìn)了結(jié)實(shí)期水稻地上部物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)，與抗衰老水氮調(diào)控措施所得到的最佳的水氮運(yùn)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(yīng)優(yōu)勢(shì)減弱甚至出現(xiàn)負(fù)效應(yīng)，導(dǎo)致結(jié)實(shí)期水稻衰老指標(biāo)與物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的相關(guān)性減弱，均不利于水稻后期的灌漿結(jié)實(shí)；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(shí)期間莖鞘物質(zhì)及NSC的轉(zhuǎn)運(yùn)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(yīng)還可看出，旱作和氮肥的互作效應(yīng)對(duì)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的影響多數(shù)為負(fù)效應(yīng)，且過(guò)量施用氮素及氮肥后移比例過(guò)大均會(huì)導(dǎo)致負(fù)效應(yīng)的加重，不僅不會(huì)起到延緩結(jié)實(shí)期水稻衰老的作用，還會(huì)導(dǎo)致抽穗后物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)、籽粒灌漿

11、速率下降，進(jìn)而減產(chǎn)。
　　 6、水氮互作條件下水稻養(yǎng)分吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)間及其與產(chǎn)量間的關(guān)系水與氮對(duì)水稻主要生育時(shí)期氮、磷、鉀的累積、轉(zhuǎn)運(yùn)及分配均存在顯著的互作作用，各生育時(shí)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(jìn)程相關(guān)性加強(qiáng)。此外，抽穗期氮、磷、鉀的累積與各養(yǎng)分在結(jié)實(shí)期轉(zhuǎn)運(yùn)總量間、以及各養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)間均有極顯著相關(guān)性，而抽穗前期氮累積量與結(jié)實(shí)期氮、磷、鉀轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率間極顯著負(fù)相關(guān)性，表明本試驗(yàn)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(shí)期各養(yǎng)分的向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)量呈正比，但施氮過(guò)多(270kghm-2)、氮肥后移比例過(guò)重(N4)和旱作條件下(W3處理)均會(huì)造成抽穗前期氮累積量過(guò)高或過(guò)低，均會(huì)顯著加重轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率的負(fù)效應(yīng)。水氮互作下各生育時(shí)期氮、磷、鉀吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)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(duì)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(huì)使磷、鉀的累積與產(chǎn)量最大相關(guān)性的