灌溉方式与施氮量对水稻产量影响的互作效应及其生理基础

摘要

水分和氮素是决定作物产量的两个最重要因素。水分和氮素对作物的生长调控作用即互相促进，又互为制约。水稻是我国最大的粮食作物之一，既是用水的第一大户，也是氮素需求量大的一个作物。以往虽有许多学者对氮肥或水分影响水稻产量及其生理机制进行了研究，但有关轻干湿交替灌溉与施氮量交互作用对水稻产量的影响及其生理基础的研究甚少。本研究以杂交粳稻甬优2640为材料，设置常规灌溉（CI，以水层灌溉为主）和轻干湿交替灌溉(AWMD，土壤落干至土壤水势为-10 kPa时复水)两种灌溉方式及低氮(LN，120 kg N/ha)、中氮(MN，240 kg N/ha)和高氮(HN，360 kg N/ha)3种施氮量处理，研究不同水、氮处理及其交互作用对水稻生长发育、产量形成、养分吸收、稻米品质的影响。主要结果如下:
　　1、灌溉方式和施氮量对产量及其构成因素存在明显互作效应。在相同施氮量下，与CI相比，AWMD可显著增加籽粒产量，增产率为6.7％～18.6％，产量的增加主要是由于结实率和千粒重的提高;在CI方式下，MN和HN分别较LN的产量提高了21.1％～23％和12％～15.5％，HN产量低于MN的原因是前者结实率和千粒重较后者下降。在AWMD方式下，MN与HN间产量差异不显著，但显著高于LN，产量较LN的增幅分别为23.7％～25.3％和23.2％～24.4％。在所有水氮处理组合中，AWMD+MN组合产量最高，AWMD+MN高产的原因是总颖花数、结实率、千粒重的协同提高。
　　2、与CI相比，AWMD可降低灌溉用水量18.1％～23.2％，灌溉水利用效率提高27.3％～55.3％，与MN结合水分利用效率最高。AWMD的氮素偏生产力较CI增加4.9％～14.8％、氮素产谷利用率增加11.1％～18.6％。AWMD显著增加了茎叶氮素运转率和氮素收获指数。较高的根系活力、生物量、籽粒产量及较高的氮代谢酶活性是AWMD方式下水分与氮肥利用率较高的原因。
　　3、灌溉方式和施氮量对稻米品质存在显著的互作效应。在同一灌溉方式下，增施氮肥会增加稻米的垩白面积、垩白度、蛋白质含量，降低峰值粘度，表明增施氮肥会使稻米外观品质和食味品质下降，但能提高营养品质。在同一施氮量下，与CI相比，AWMD可显著降低稻米垩白面积、垩白度，增加外观品质，增加峰值粘度、崩解值，降低消减值，改善淀粉谱粘滞特性。AWMD+MN组合的稻米精米率、整精米率最高，加工品质最好，直链淀粉含量最低，食味品质最好。
　　4、与CI相比，AWMD方式的无效分蘖较少，茎蘖成穗率高，有较高的叶面积指数特别是高效叶面积指数，水稻群体结构较好，抽穗期茎鞘NSC积累量和抽穗至成熟期NSC运转率较高。AWMD可增加根冠比、根系长度，特别是深层根系(10-20 cm)长度，提高根系活力，增加花后根系伤流强度，提高花后剑叶光合速率和叶片抗衰老酶活性，延长绿叶面积持续时间。以上各指标以AWMD+MN组合最佳，这是AWMD+MN组合在各处理组合中产量最高、品质最好的重要农艺和生理原因。

目录

论文说明

摘要

1 引言

1．1 我国水稻生产的水、氮投入与利用现状

1．2 我国水稻节水灌溉技术及其应用

1．3 优化氮肥运筹、提高氮肥利用率的研究进展

1．4 水氮互作对水稻产量的影响及生理原因

1．5 存在问题和本研究目的与意义

1．6 本研究的技术路线

2 材料与方法

2．2 试验设计

2．3 测定项目

2．3．1 茎蘖动态

2．3．2 干物重及叶面积

2．3．3 根系形态及生理指标

2．3．5 叶片光合速率

2．3．6 剑叶抗氧化酶活性测定

2．3．7 叶片氮代谢酶活性测定

2．3．8 植株氮磷钾含量测定

2．3．9 考种与计产

2．3．1 0 稻米品质

2．4 计算方法与数据处理

3 结果与分析

3．1 产量及其构成因素

3．2 农艺与生理特征

3．2．1 主要农艺和生理性状的方差分析

3．2．2 灌溉水用量与水分利用效率

3．2．3 茎蘖动态及茎蘖成穗率

3．2．4 干物质积累

3．2．5 叶面积指数

3．2．6 根系形态及生理特征

3．2．7 花后剑叶光合特性

3．2．8 花后剑叶抗氧化酶活性

3．2．9 茎鞘NSC的积累与运转

3．2．1 0 叶片GS、NR、GOGAT活性

3．3 养分吸收与利用

3．3．1 氮素的吸收与积累

3．3．2 氮索的分配

3．3．3 氮素的运转与利用率

3．3．4 钾素的吸收与积累

3．3．5 钾素的分配及运转

3．3．6 磷素的吸收与积累

3．3．7 磷索的分配及运转

3．4 稻米品质

3．4．1 加工与外观品质

3．4．2 稻米营养品质

3．4．3 稻米RVA谱特性

4 讨论与结论

4．1 讨论

4．1．1 轻干湿交替与施氮量相互作用对水稻产量及其构成因素的影响

4．1．2 轻干湿交替与施氮量互作增产的农艺与生理原因

4．1．3 轻干湿交替与施氮量互作对养分利用效率的影响

4．1．4 轻干湿交替与施氮量对稻米品质的影响

4．2．1 本研究的主要结论

4．2．2 本研究的创新点

4．2．3 本研究存在的问题

参考文献

攻读硕士期间发表论文情况

致谢

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