施氮量对机插水稻根系特性的影响及其与地上部分生长和产量的关系

摘要

为揭示施氮量对超级杂交籼稻根系生长特性及其与地上部和产量的关系，以准两优527和Q优6号为材料，在大田条件下，通过设定4种施氮量(0，75kg/hm2，150 kg/hm2，225 kg/hm2)，共8个处理，于2014~2015年进行试验，主要对水稻根系相关性状，包括根干重、总根长、根直径、根体积、根冠比和根系氧化力、根系总吸收面积、根系活跃吸收面积、根系比表面积和根系伤流液激素（IAA、ABA）以及对机插水稻地上部分包括株高、茎蘖数和茎蘖动态、叶面积、叶绿素相对含量、PAR截获率、干物质和氮素吸收量，并对粒叶比、叶面积比率、茎鞘物质输出率和转换率、作物生长率、光合势、净同化率、叶源总量值、产量构成以及氮肥利用率进行了分析。试验结果表明：
　　1、施氮量对机插超级杂交籼稻根系特性的影响
　　施氮量对根系形态性状及生理性状产生显著影响。随着施氮量的增加，单兜根干重先增大后减小，根冠比有逐渐减小的趋势，拔节和孕穗期的总根长逐渐增大，抽穗期总根长先增大后减小，根系体积和根直径逐渐增大；在本试验的施氮量范围内，随着施氮量的增大，根系活力，吸收表面积、活跃吸收表面积均有逐渐增大的趋势，IAA浓度有先升高后降低的趋势，ABA浓度有逐渐降低的趋势。与对照处理相比，N2、N3、N4的根系活力在2014年V1品种依次增大了0.69％、9.61%、10.89%，V2品种依次增大了1.52%、4.86%、6.79%；2015年V1品种下N2、N3、N4依次增大了5.98%、1.21%、8.27%，V2品种依次增大了10.13%、16.08%和29.74%。
　　2、施氮量对机插超级杂交籼稻地上部生长特性的影响
　　施氮量对机插超级稻地上部产生显著的影响。随着施氮量的增加，水稻株高、茎蘖数、叶面积指数、总干物质重、叶绿素含量、PAR截获率均逐渐增大；随着施氮量的增加，作物生长率、光合势、叶面积比率、净同化率、叶源总量值均有逐渐增大的趋势；但随着施氮量的增加，粒叶比逐渐降低。这表明，栽培上适当的提高施氮量，使叶面积指数和颖花数达到最适值，才能获得较高的粒叶比，从而获得高产。
　　3、施氮量对机插超级杂交籼稻产量及其构成的影响
　　施氮量和品种对产量产生显著影响。随着施氮量的提高，产量逐渐增加，两年试验中均以V2N4(施氮量为225kg/hm2，品种为准两优527)处理产量最高，两年的最高产量分别为8866.44 kg/hm2、9344.79 kg/hm2。施氮量对产量影响存在品种间差异，两年试验中V2品种产量均显著高于V1品种，两年分别高出13.65%和15.66%。
　　施氮量对产量构成的影响：随着施氮量的增加，有效穗数、每穗粒数均有逐渐增加的趋势，而千粒重和结实率则呈相反的趋势。
　　4、施氮量对机插超级杂交籼稻氮肥利用率的影响
　　随着施氮量的增加，植株吸氮量逐渐增加，而各种氮肥利用率均有逐渐降低的趋势，如2014年V2品种下N2、N3、N4处理的氮肥吸收利用率分别为：30.49%、27.02%、21.38%；2015年V1品种下，3种氮肥的生理利用率分别为：54.26%、64.12%和12.19%。
　　5、水稻根系与产量的相关性及模拟模型
　　经相关性分析，根系形态指标与产量、有效穗数、每穗粒数、总干物质重、总吸氮量呈正相关关系，且相关性达到显著或极显著。拔节期根干重，总根长、根直径和根体积与产量的相关系数分别为：0.968、0.990、0.998和0.790，孕穗期分别为：0.631、0.731、0.930和0.944，抽穗期分别为：0.819、0.927、0.886和0.852；根系形态指标与千粒重、结实率均呈负相关关系。
　　本试验中根长密度、根重密度及根表面积三者与叶面积指数模拟中，各时期均以V1品种的回归方程拟合度较好；与总干物质重及总吸氮量的模拟中，各时期回归方程拟合度均较好，大部分方程达显著水平。根长密度、根重密度及根表面积分别与产量拟合，均以二次项方程模型的拟合度最好，相关系数最大；根长密度、根重密度及根表面积三者与产量的模拟模型一般达显著水平；根系活力、根系总吸收面积及根系活跃吸收面积三者与产量的模拟模型中，方程一般达显著水平，拟合度较好。