氮素亏缺与补偿对双季超级杂交晚稻生理特性、产量形成及氮肥利用的影响

【作者】 沈天花； 熊强强； 汤国平； 钟蕾； 陈小荣；

【机构】 江西农业大学农学院/作物生理生态与遗传育种教育部重点实验室/江西省超级稻工程技术研究中心/双季稻现代化生产协同中心；

【摘要】 【研究背景】补偿效应是自然界存在的一种生物现象,指作物在水分胁迫解除后存在一个短暂的快速生长期,会部分补偿胁迫造成的损失,科研工作者相继研究指出作物水分及营养元素亏缺补偿效应的生理生态机制是在长期的环境变化过程中形成的一种适应机制,在形态结构和生理水平上产生的一种有助于作物生长发育和产量形成的能力。【材料与方法】基于生态学作物营养元素亏缺补偿效应理论,本试验选择双季超级杂交晚稻氮素亏缺敏感期,即分蘖期进行氮素亏缺,幼穗分化期氮素恢复补偿处理,考查氮素亏缺与补偿对稻株产量、氮素吸收利用及有关生理特性的影响,为提高水稻产量和氮肥利用效率提供科学依据。设置5种处理,T0（各生育阶段均不施用氮肥,即空白对照）、T¹（各生育阶段氮肥按常量分配）、T2（分蘖期氮肥亏缺后幼穗分化期不恢复供氮）、T3（分蘖期氮肥亏缺后幼穗分化期常量恢复供氮）和T4（分蘖期氮肥亏缺后幼穗分化期倍量补偿供氮）,比较各氮肥处理水稻产量及其构成素、干物质积累与分配、有关生理指标、稻株各器官部位氮素含量和单株分蘖数等指标的差异性。【结果与分析】结果表明:2014和2015年结果均以T1和T4单株产量、收获指数、单株有效穗数较高,两年单株产量均呈现出等量补偿效应,补偿指数（CI）分别为1.12和1.05,且T1和T4间均无显著性差异。至补偿后期,T4单株分蘖数一直高于T1、T3,与T1相比,T4叶片净光合速率、硝酸还原酶（NR）和谷氨酰胺合成酶（GS）活性等生理指标,均维持在较高水平,氮素补偿处理T4和T3稻株叶片ABA含量显著低于T0、T1和T2,生长促进类激素之和（GA₃+IAA+ZR）与生长抑制类激素（ABA）比值显著高于T0、T1和T2。成熟期T4穗干物质质量高于T1,但无显著性差异,且成熟期T4单株生物量比T1高1.47%;成熟期各器官（籽粒、茎鞘和叶）含氮量、氮素积累量和总氮均以T4较高;幼穗分化期保证氮素的充分供应对双季超级杂交晚稻的氮肥农学利用率（AEN）、氮肥吸收利用率（REN）、氮收获指数（HIN）、氮肥生理利用率（PEN）、氮肥偏生产力（PFPN）可起到优化的效果,幼穗分化期是双季超级杂交晚稻氮素亏缺补偿有效期。【结论】本研究结果明确了双季超级杂交晚稻氮素敏感期分蘖期氮素亏缺补偿效应的形成,有助于诠释水稻氮素亏缺补偿效应形成的生理机制,为生产上氮素管理不当时进行补救提供科学依据,也为水稻氮素利用研究提供了一个生态学新视角。更多还原