烟-稻轮作下减氮配施生物炭对水稻茎鞘同化物转运和产量形成的影响

【目的】在烟-稻复种连作系统中,探讨烟后作水稻茎鞘物质转运及其产量对减氮配施生物炭处理的响应,以期为复种连作土壤改良提供科学依据。【方法】以杂交水稻甬优1540为材料,常规施氮栽培为对照(T0),在烤烟收获后全土层施用30t/hm2生物炭的前提下,设置纯氮不减施(T1)、纯氮减施10%(T2)、纯氮减施20%(T3)和纯氮减施30%(T4)处理,分析了水稻产量变化与茎鞘同化物积累、转运的关系及其调控机制。【结果】结果表明,2年田间试验各处理产量均表现为T1>T2>T3>T0>T4,其中减氮10%~20%处理(T2和T3)与未减氮处理(T1)之间差异不显著,但均显著高于T0和T4,T2与T3处理2年平均实际产量分别比对照提高了13.94%和13.46%。收获指数方面,T2和T3处理均显著高于其他处理,各处理谷草比表现为T3>T2>T4>T1>T0。生物炭处理并适当减氮下抽穗期叶片净光合速率及SPAD值均显著高于对照。T1处理分蘖数峰值最高,但其分蘖成穗率却显著低于T2和T3处理。在茎鞘物质输出率和茎鞘物质转化率上,T3与T2处理差异不显著,但均显著高于其他处理;茎鞘非结构性碳水化合物(Non-StructuralCarbohydrate,NSC)转运量、转运率及籽粒贡献率与茎鞘物质输出率和茎鞘物质转化率表现一致。茎鞘蔗糖相关酶活性分析表明,T3和T2处理水稻灌浆早中期α-淀粉酶、β-淀粉酶、蔗糖合成酶(SS)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性均最高,但抽穗后20d这些酶活性则以T1处理最高。【结论】生物炭可改善水稻灌浆期叶片光合性能,减施10%~20%氮肥有利于提高水稻抽穗期茎鞘蔗糖合成与转运酶活性,促进茎鞘物质的积累与转运,提高水稻收获指数,实现“减氮保产”的栽培目标。