论文摘要
本试验于2004～2006年连续三年在河南农业大学科教园区水稻试验田进行。采用大田和盆栽相结合的试验方法,以黄淮海流域大面积推广的粳稻--豫粳六号和超高产两系杂交籼稻--两优培九为试验材料。在基肥和分蘖肥相同施用量为67.5kg.hm-2的基础上,设置三种氮素穗肥施用量处理,分别为0 kg.hm-2（以NO表示）、90kg.hm-2（以N90表示）、180kg.hm-2（以N180表示）。针对水稻弱势籽粒充实问题进行研究,分别从物质生产和积累,同化产物运输通道——输导组织,植株体内液流动态,籽粒库容等方面着手,系统地研究了氮素调控下水稻弱势粒充实的作用机理。研究结果如下:1.三个氮素穗肥水平对水稻产量及其构成因素的影响,结果表明,结实率、千粒重、弱势粒充实度处理间差异达显著水平。对于粳稻,后期减少穗肥的施用量可以明显提高强、弱势粒的千粒重,弱势粒充实度增加。穗肥处理对籼稻产量构成因子的影响较小,后期增加穗肥的施用量,强、弱势粒千粒重降低,实际产量增加,这可能是由于穗数、穗粒数的增加弥补了籽粒千粒重、弱势粒充实度的降低。对稻米品质有显著的影响,特别对弱势粒的外观品质影响较大,处理间差异达极显著水平。对于豫粳六号,强势粒的碾磨品质各指标不同氮素穗肥处理间差异均不显著,而外观品质的垩白粒率、垩白度各处理间差异达极显著,垩白面积达显著水平,均以N90处理外观品质较差。弱势粒的稻米碾磨品质各指标不同氮素穗肥处理间的差异较大,NO处理的糙米率分别较N90、N180处理高7.22%和9.36%,差异达极显著水平;精米率分别提高28.05%、31.29%,差异达显著水平;NO处理的不完善粒率较N90、N180处理分别降低72.26%、73.74%,达极显著水平。从外观品质看,垩白粒率,NO处理分别比N90、N180降低了47.96%、34.61%;垩白度分别降低了44.77%、35.68%,差异达极显著水平。对于两优培九,不完善粒率、垩白粒率、垩白面积、垩白度NO明显低于N90、N180处理,其中不完善粒率、垩白粒率、垩白度NO分别比N90、N180处理降低5.6%、37.05%,16.85%、25.2%,18.36%、32.76%。对稻米食味品质的影响与对外观品质的影响基本相同。即随着氮素穗肥用量的增加稻米品质有变劣的趋势。2.籽粒灌浆期,不同氮素穗肥处理对两品种剑叶光合速率及叶绿素影响不同。高穗肥N180处理,叶片叶绿素SPAD值及光合速率明显高于NO和N90处理。粳稻品种处理间的差异高于籼稻。相关分析表明,剑叶光合速率与水稻产量呈正相关关系,但未达显著水平（R=0.399,0.543＜0.666）。3.氮素调控对水稻花后非结构性碳水化合物、氮素的积累与输出的研究,结果表明。籽粒灌浆期,茎鞘中可溶性糖含量的动态变化曲线与淀粉变化趋势大致相同。不同节位茎鞘中可溶性糖含量的变化基本表现为顶二茎鞘〉顶三茎鞘〉顶四茎鞘〉顶一茎鞘。淀粉变化为顶四茎鞘〉顶三茎鞘〉项二茎鞘〉顶一茎鞘,即顶一茎、鞘含量最低。不同处理间,可溶性糖、淀粉含量在灌浆前期变化趋势相同,中后期,N0处理明显高于其他两处理,即N0处理茎鞘物质在后期有回升现象。成熟时茎鞘中糖、淀粉含量均低于开花初期,即茎鞘中的糖、淀粉在籽粒灌浆期内不断向外输出。茎鞘氮素含量的动态变化与之相类似。茎鞘可溶性糖、淀粉输出率随着施氮量的增加而增加,且与产量呈正相关关系。抽穗期的糖花比则正好与之相反,即随着施氮量的增加而降低。从不同处理来看,不论是叶、茎和鞘基本上是N0处理的糖花比较大,N180最小。不同处理间叶、茎、鞘糖花比总和,也表现为相同的规律。相关分析表明,抽穗期的糖花比与弱势粒充实度呈显著或极显著正相关关系,即灌浆初期,茎鞘中贮藏的碳水化合物的量越多,弱势粒充实度越高。茎鞘氮素输出率随着施氮量的增加而降低,且与弱势粒充实度呈极显著正相关关系,与强势粒关系不显著。不同处理间植株叶、茎、鞘的C/N比差异明显,基本表现为N0〉N90〉N180,灌浆各时期植株C/N比与灌浆前期强势粒和灌浆中后期弱势粒的充实度关系达到显著或极显著的正相关水平,这说明,提高植株的C/N比可以提高强、弱势粒的充实度。4.籽粒灌浆期,穗颈节间维管束面积处于动态变化之中,粳稻在花后10天达最大值,籼稻在花后15天达最大值,成熟时面积有所降低,粳稻、籼稻分别比最大值减小4.94%、11.94%。不同氮素处理穗颈节间大维管束面积有差异,基本表现为随着施氮量的增加而增加,N180处理穗大粒多,N0处理穗粒数少。这说明,穗颈节间大维管束面积的大小是形成大穗的基础。强、弱势一次枝梗维管组织面积和维管组织的颖花负荷量结果表明,弱势一次枝梗上下部位维管组织各性状总面积在籽粒灌浆各时期内均大于强势一次枝梗所对应部位的维管组织各性状总面积;二次枝梗上单个籽粒所在小枝梗的维管组织面积,下部弱势籽粒上的小枝梗维管组织面积均大于上部强势籽粒小枝梗维管组织面积。上、下单个一次枝梗维管组织颖花负荷和一次枝梗总颖花负荷,上部大于下部,即单位维管组织面积所负载的籽粒数上部多于下部。整穗同一部位相同维管组织性状的面积基本表现为下部大于上部,同一部位相同维管组织性状的颖花负荷量表现为上部大于下部。对于下部一次枝梗来说,不论是维管组织面积还是颖花负荷量,均优于上部籽粒。即下部一次枝梗不但维管组织发达,而且单个籽粒所分配的维管组织通道也较多。然而,对于上部强势枝梗,尽管维管组织通道不如下部,单位维管束面积颖花负荷量也较大,但充实度却远高于下部籽粒,这表明,对于强、弱势粒灌浆充实差异的研究,维管组织通道可能不是籽粒充实差异的限制因子,单位维管束或单位韧皮部面积上通过的同化产物的量可能是其影响因子。源库调节进一步表明,弱势粒充实度与正常源库结构下的弱势粒充实度差异较大,成熟时剪上三枝处理弱势粒充实度大幅度提高,粳稻、籼稻平均分别比正常穗提高了18.4%、12.86%;剪半叶处理弱势粒充实度有所下降,粳稻、籼稻平均分别比正常穗降低2.06%、12.15%。5.籽粒灌浆期,穗颈节间伤流强度较基部节间波动大,总体上伤流强度呈下降趋势。花后5天,基、穗部伤流强度达最高值,之后基部伤流呈下降趋势,穗颈节间于花后11天下降到最低,之后又上升,达一个高峰后又降低。即,当基部节间伤流下降的同时,穗颈节间的物流运输仍处于旺盛的代谢状态与籽粒灌浆相一致。比较不同氮素处理,基本表现为随着施氮量的增加伤流强度呈下降趋势,穗颈节间表现明显。基、穗部伤流液中可溶性糖的变化规律基本相一致,前期上升后期下降,不同处理差异明显。穗颈节间伤流,无论强度和成分均与弱势粒充实关系密切。相关分析表明,基、穗部伤流强度与籽粒充实度基本上呈正相关关系,其中穗颈节间伤流强度与弱势粒充实度和相对充实度关系最为密切,在籽粒灌浆各时期内基本上达显著或极显著水平,即穗颈节间伤流强度越大,灌浆盛期强、弱势粒灌浆差异较小,弱势粒充实度较高。在籼稻中,伤流强度和充实度关系不如粳稻密切。但两品种穗颈节间伤流液中可溶性糖含量与弱势粒充实度均呈极显著正相关关系。6.籽粒灌浆期,穗、基部液流强度日变化规律基本一致,呈抛物线型变化趋势,但昼夜间存在量上的差异。粳稻基部节间液流强度,白天基本表现为N180〉N90〉N0,夜晚三处理的液流强度几乎均为零。不同处理间穗颈节间的液流强度差异明显,尤其夜间的液流强度处理间差异较大。弱势粒充实较好的NO处理夜晚液流强度远大于N90和N180。相关分析表明,粳稻夜晚穗颈节间液流强度与弱势粒充实度关系达显著正相关水平。但籼稻品种关系不显著。7.籽粒灌浆期,不同粒位籽粒充实度与粒重增长趋于同步。强、弱势粒灌浆速率在初期差异明显,在开始灌浆的5～10d,强势粒的灌浆速率明显高于弱势粒,粳稻平均比弱势粒高137.6%,籼稻强势粒比弱势粒高137.35%。籽粒相对充实度与产量构成因素基本上呈正相关关系,与加工品质呈正相关关系,与外观品质基本呈负相关关系。这说明,通过提高弱势粒的灌浆速率,缩小与强势粒的灌浆差距,提高籽粒相对充实度。有利于改善籽粒（特别是弱势粒）的外观品质和碾磨品质。8.强、弱势粒中可溶性糖和淀粉含量研究结果表明,可溶性糖含量,籽粒灌浆前期呈迅速下降趋势,灌浆后期变化幅度较小,基本趋于稳定状态;淀粉含量的变化趋势与可溶性糖含量基本相反。NO处理强、弱势粒中可溶性糖含量低于N180,而淀粉含量高于N180。说明,随着氮素穗肥的减少,籽粒合成淀粉的能力增强。不同处理间弱势粒的差异表现明显。
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