氮高效吸收高產(chǎn)類型遺傳群體水稻株系的基本特點.pdf

1、我國地少人多，糧食安全問題日益緊迫，傳統(tǒng)的增施氮肥促進水稻增產(chǎn)的方式已引起氮肥利用率降低、稻米品質(zhì)下降、水稻病蟲害加劇、稻田生態(tài)環(huán)境惡化、甚至危害人類健康等一系列問題。通過遺傳改良選育氮高效水稻品種，充分利用水稻自身氮素利用潛力，提高氮素（肥）利用率，促進水稻持續(xù)增產(chǎn)是目前最為經(jīng)濟、有效的方式。前人已明確了不同基因型水稻品種間存在較大的差異，初步分析了影響氮素吸收利用的一些因素。但目前評價水稻氮素吸收利用的指標太多，從植株自身角度分析較

2、少。我們認為從植株自身角度評價氮素吸收、氮素利用的指標可分別用成熟期總吸氮量、氮素籽粒生產(chǎn)效率來表示，高效與高產(chǎn)相結(jié)合才凸顯高效的價值。因此，氮高效水稻至少可以分為氮高效吸收（高產(chǎn)）水稻、氮高效利用（高產(chǎn)）水稻兩種類型。目前關(guān)于氮高效吸收水稻已有一些研究，但供試材料多數(shù)是年代跨度大，遺傳背景復(fù)雜，一些對氮素吸收利用有顯著影響的農(nóng)藝性狀如株高、生育期和穗重等差異較大，增加了對氮素吸收利用的研究與評價的難度。為此，本研究于2011-2013

3、年在水培、大田條件下，以遺傳背景相似的染色體單片段代換系114個遺傳群體水稻株系為供試材料，分析了不同氮效率水稻源庫、物質(zhì)生產(chǎn)與分配、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素，以及氮、磷、鉀等養(yǎng)分吸收利用、根系等性狀的差異，明確氮高效吸收高產(chǎn)水稻主要性狀的基本特點及其影響因素，以期為氮高效水稻的遺傳改良、氮高效水稻高產(chǎn)栽培提供參考依據(jù)。主要結(jié)果如下:
　　1.供試遺傳群體株高、生育期和穗重分布的特點，株高在120-140 cm區(qū)間內(nèi)占總株系數(shù)的83.33

4、％，全生育期天數(shù)在140-150 d區(qū)間內(nèi)占90.35％，穗重在4-5 g區(qū)間內(nèi)占87.72％。從本研究群體來看，上述三個性狀雖有差異，但分布比較集中。
　　2.產(chǎn)量及其構(gòu)成因素方面:供試遺傳產(chǎn)量差異較大，單位面積產(chǎn)量變幅為311.74-763.35kg·666.7m-2（大田）和358.18-800.16 kg0666.7m-2（大田），最大株系是最小株系的2.45（大田）和2.35（水培）倍。隨著植株吸氮量的增加，產(chǎn)量總體呈增

5、加趨勢，但產(chǎn)量與吸氮量兩者之間關(guān)系并不總是一條直線，產(chǎn)量除了受到總吸氮量的影響外，還受到氮素籽粒生產(chǎn)效率等因素的影響。吸氮量與氮素籽粒生產(chǎn)效率均是影響供試群體水稻產(chǎn)量的因素，提高兩者均可提高產(chǎn)量，前者作用略大于后者。氮高效吸收高產(chǎn)水稻具有單位面積穗數(shù)大，每穗穎花數(shù)多，結(jié)實率高，產(chǎn)量高的特點。
　　3.源、庫方面:氮高效吸收高產(chǎn)水稻株系源足、質(zhì)量高。具體表現(xiàn)為:抽穗期總?cè)~面積系數(shù)（包括有效和高效葉面積系數(shù)）、成熟期總?cè)~面積系數(shù)和結(jié)實

6、期葉面積系數(shù)下降比例及單莖葉面積、結(jié)實期凈同化率明顯高于其它類型水稻;氮高效吸收高產(chǎn)類型水稻庫大、質(zhì)量高。具體表現(xiàn)為:庫容量形成速率快，抽穗期單位葉面積、單位干重和單位氮素形成庫容能力強，單莖庫容量大，群體庫容量大;氮高效吸收高產(chǎn)類型水稻株系流暢:即單位葉面積穎花數(shù)和單位葉面積籽粒產(chǎn)量均高于其它類型。這些源庫性狀對吸氮量、產(chǎn)量均有不同程度的影響。
　　4.物質(zhì)生產(chǎn)與分配方面:氮高效吸收高產(chǎn)水稻株系生物產(chǎn)量大，經(jīng)濟系數(shù)中等。在物質(zhì)生

7、產(chǎn)量中，抽穗期和抽穗后群體干物質(zhì)生產(chǎn)量及抽穗后比例也顯著大于其它類型，抽穗后的優(yōu)勢更突出;氮高效吸收高產(chǎn)水稻株系成熟期單莖干物質(zhì)積累量顯著高于其它類型;氮高效吸收高產(chǎn)水稻株系抽穗期莖鞘、葉片干重比例較大，穗干重比例較小，成熟期各器官干重比例均無明顯優(yōu)勢，但各器官干物質(zhì)生產(chǎn)量均明顯大于其它類型水稻。
　　5.氮素吸收利用方面:供試遺傳群體吸氮量差異較大，成熟期總吸氮量的變幅，大田11.53-27.66 g·m-2，水培為19.13-

8、54.52 g·m-2，最大株系是最小株系大田為2.40倍，水培為2.85倍。氮高效吸收高產(chǎn)水稻株系抽穗期吸氮量、結(jié)實期吸氮量、成熟期吸氮量、成熟期單莖吸氮量、（群體和單莖）吸氮強度均大于其它類型水稻，但植株含氮率低或較低;氮高效吸收高產(chǎn)水稻株系抽穗期葉片氮素比例大，成熟期莖鞘和綠葉吸氮比例較其他類型有優(yōu)勢，而黃葉和穗的吸氮比例沒有優(yōu)勢;氮高效吸收高產(chǎn)水稻株系成熟期氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率、氮素籽粒生產(chǎn)效率和氮素收獲指數(shù)中等或較小。影響成熟期

9、吸氮量的五組因素中，抽穗后吸氮量、穗吸氮量、單莖吸氮量、群體干物質(zhì)生產(chǎn)量、群體吸氮強度對成熟期總吸氮量的作用分別大于抽穗期吸氮量、莖鞘吸氮量和葉片吸氮量、單位面積穗數(shù)、全株含氮率、全生育期天數(shù)對成熟期總吸氮量的作用。
　　6.磷素吸收利用方面:氮高效吸收高產(chǎn)類型水稻成熟和結(jié)實期群體吸磷量、成熟期單莖吸磷量，抽穗和成熟期莖鞘吸磷比例、成熟期群體和單莖吸磷強度、結(jié)實期穗磷素增加量均大或較大，成熟期穗和全株含磷率中等，而磷素利用率無優(yōu)勢

10、。氮高效吸收高產(chǎn)類型水稻成熟期的群體、個體磷素吸收量和吸收強度優(yōu)勢較大，結(jié)實期磷素轉(zhuǎn)運能力強。
　　7.鉀素吸收利用方面:氮高效吸收高產(chǎn)類型水稻抽穗、成熟和結(jié)實期群體吸鉀量，成熟期單莖吸鉀量、抽穗和成熟期莖吸鉀比例、成熟期穗吸鉀比例、成熟期群體和單莖吸鉀強度、抽穗期莖和全株含鉀率，成熟期莖、綠葉、穗和全株含鉀率，結(jié)實期穗鉀素增加量和成熟期鉀收獲指數(shù)均大或較大。氮高效吸收高產(chǎn)類型水稻群體和個體吸鉀量優(yōu)勢明顯，吸鉀強度和結(jié)實期轉(zhuǎn)運量亦

11、是如此，這主要得益于其莖鞘和全株中較高的鉀濃度。
　　8.根系性狀方面:氮高效吸收高產(chǎn)類型水稻單株（不定根數(shù)、不定根總長和不定根干重）、單莖（不定根總長）、單條（不定根總長、不定根干重和不定根粗）根系性狀和冠根比（抽穗和成熟期）均大或較大，而單株根系活力指標（總、活躍吸收面積和或與吸收面積比）中等。依據(jù)相關(guān)分析與通徑分析的結(jié)果，明確了影響供試遺傳群體吸氮量的主要根系性狀是單株根干重、抽穗期冠根比、最長根長和單株不定根總長。