基于茎秆充实度分析氮对粳稻抗倒伏的影响

【作者】 张巫军； 李刚华； 吴晓然； 翁飞； 刘正辉； 唐设； 丁承强； 王绍华； 丁艳锋；

【机构】 南京农业大学国家信息农业工程技术中心/农业部南方作物生理生态重点开放实验室；

【摘要】 【研究背景】江苏是我国重要的粳稻产区,合理施用氮肥是粳稻增产的重要措施,而生产中过量氮肥施用是植株倒伏,产量下降的重要原因。前人研究多针对籼稻品种,且集中于施氮对茎秆表观形态方面的研究。因此,通过深入探讨氮对粳稻茎秆抗倒伏能力的影响及其基部节间理化特征和力学性状的关系以及作用机理,从而为粳稻抗倒高产栽培调控提供理论依据。【材料与方法】以常规粳稻武运粳23（抗倒伏品种）、W3668（易倒伏品种）为材料,依托不同施氮处理:于2012年设置0、150、300kg·hm^-2的3个施氮水平,基蘖肥:穗肥=5:5,2013年在等量基蘖氮肥用量(135kg·hm^-2)条件下,设置O、135、270 kg·hm^-2的3个氮素穗肥水平,开展大田试验,研究施氮对粳稻茎秆基部节间充实度、理化组成和力学性状的影响及其与倒伏指数的关系。【结果与分析】武运粳23号倒伏率及倒伏指数显著低于W3668,主要原因是其单茎茎鞘干重大,基部节间茎、鞘充实程度大,特别是结构性碳水化合物纤维素、木质素含量高,使得茎秆弯曲应力高,折断弯矩大。两品种对氮的响应基本一致,施氮显著降低了茎秆机械强度,导致倒伏指数明显升高,倒伏率增大。相关分析表明,植株含氮率与折断弯矩显著负相关,与倒伏指数显著正相关,与弯曲力矩无显著相关性。施氮显著提高了植株含氮率,光合产物在茎秆中的积累分配显著降低,在叶片中明显增加;同时,基部节间单位长度茎鞘干重明显降低,茎秆抗折力下降。施氮明显改变了基部茎秆碳氮平衡,对武运粳23号,高氮条件下,茎鞘中纤维素、木质素含量均下降,但总体仍处于较高水平,茎秆弯曲应力变化较小,基部节间折断弯矩大于弯曲力矩,从而未发生倒伏;对W3668,随施氮量增加,茎鞘纤维素、木质素在较低水平下显著降低,碳氮拮抗作用明显,且基部茎秆叶鞘干重大幅减小,加速减弱了茎秆弯曲应力,倒伏指数及倒伏率明显增加。【结论】基部茎秆纤维素、木质素及茎鞘充实度是影响粳稻抗倒伏能力的主要因素,通过适宜的氮素水平,提高茎秆中纤维素、木质素含量及茎鞘充实,增强茎秆弯曲应力,是提高粳稻抗倒伏能力的有效途径。更多还原