氮高效水稻主要源库性状的基本特点及其调控

【目的】本研究皆在阐明氮高效水稻源库性状的基本特点。【方法】在大田条件下,于2012-2014年设计了两个试验。2012年和2013年,以染色体单片段代换系遗传群体114个水稻株系为供试材料,依据成熟期吸氮量和产量两个性状将114个株系群体分为6种不同氮效率类型。2014年,在前2两年试验的基础上,以筛选出的氮高效株系(L68)和氮低效株系(L2)为供试材料,研究施氮量对两种氮效率水稻株系产量、源库性状的影响。【结果】1)114个株系群体成熟期吸氮量和产量差异均较大,吸氮量变幅为11.53~27.66 g/m^2,产量变幅为311.74~763.35 kg/666.7 m^2,随着吸氮量的增加,产量呈上升趋势。产量类型与吸氮量类型并不完全一致,高吸氮量是高产的重要基础,但产量还可能受到其他因素的影响;2)氮高效水稻抽穗期叶面积系数(包括有效叶面积、高效叶面积、总叶面积)、成熟期叶面积系数均显著大于氮低效水稻,叶面积构成因子中氮高效水稻绿叶质量明显高于氮低效水稻,但比叶重不同氮效率品种间差异较小;3)氮高效水稻单位面积库容量、单位面积颖花量显著高于氮低效水稻,氮高效水稻单位干质量、单位叶面积和单位氮素库容量大,库容形成能力强;4)氮高效水稻单位叶面积颖花数、单位叶面积籽粒产量大,结实期净同化率高,氮高效水稻"流"畅,叶片光合能力强;5)综合分析表明,库容量对氮素高效吸收影响较大。提高单位氮素库容量有助于提高单位面积库容量。不同施氮水平下,氮高效水稻叶面积系数、库容量、吸氮量和产量均明显高于氮低效水稻,叶面积系数在低氮水平下两者差异最大,其他3个指标以低、中氮差异较大。【结论】氮高效水稻源库指标均优于其他类型,且这一优势在不同施氮量亦是如此。

水稻大库容遗传群体源库性状、物质生产与分配的基本特征

在大田条件下,以染色体单片段代换系水稻群体114个株系为供试材料,采用聚类分析的方法依据供试群体库容量大小将其分为6种类型。结果表明:1)供试群体库容量变幅为676.80~1326.43g/m^2,666.7m^2产量变幅为311.74~763.35kg,供试材料间差异较大,同时随着库容量的增大,产量呈明显增加趋势;2)大库容量水稻抽穗期LAI、成熟期LAI均显著大于其他类型,结实期叶面积下降比例较其他类型小;3)大库容量水稻库容量大,库容量形成速率大,粒叶比大,结实期净同化率高;4)大库容量水稻主要生育时期(抽穗期、结实期、成熟期等)群体干物质积累量均具有较大的优势,结实期的优势更明显,其单茎干质量及单穗干质量亦具有相似的特征;5)大库容量水稻抽穗期茎鞘叶干质量比例大,穗干质量中等,成熟期这2个性状均为中等水平,经济系数中等偏上。大库容量水稻源足、库大,产量优势明显,但经济系数中等表明其库容量有进一步充实的潜力。

氮高效吸收水稻磷素吸收利用的特点

为探究氮高效水稻磷素吸收利用的基本特点及其与氮素吸收的关系。在大田条件下,于2012-2013年,以114个染色体单片断代换系水稻为供试材料,研究其产量、氮磷吸收利用等性状,并以成熟期吸氮量和产量将供试材料聚类分成6种不同氮效率类型水稻。结果表明,供试群体成熟期吸磷量差异较大,变幅为2. 54～5. 46 g·m^(-2);氮高效水稻成熟期吸磷量显著高于其他氮效率水稻,增幅达8. 99%～47. 24%;氮高效水稻结实期总吸磷量显著高于其他类型水稻,各器官吸磷量也有相似的趋势;氮高效水稻单茎吸磷量、干物质量大;吸磷量影响因子对成熟期吸磷量的贡献表明,结实期吸磷量、穗吸磷量、全株含磷率、单穗吸磷量、吸磷强度均高于同组因子,通径分析与相关分析结果一致;氮高效水稻磷素利用效率除吸磷增量籽粒生产效率显著高于其他类型外,其他各指标均处于中等或较低水平;成熟期吸磷量和吸氮量均对产量有正向促进作用,吸氮量贡献更大。综上,氮高效水稻无论是全株还是各器官成熟期磷素吸收量均较大,结实期表现的更明显,但磷素利用效率中等;氮高效水稻磷素吸收能力强与其单茎吸收量、吸氮强度大有密切关系;氮高效水稻磷素吸收与氮素吸收密切相关。本研究结果为水稻磷素高效吸收利用提供了理论参考。

不同类型水稻品种产量和氮素吸收利用对大气CO2浓度升高响应的差异

【目的】探明不同类型水稻品种产量和氮素吸收利用对FACE(大气CO2浓度增高)响应的差异。【方法】以常规粳稻、杂交籼稻、常规籼稻共6个品种为供试材料,研究FACE对不同类型水稻产量、氮素吸收利用的影响。【结果】1)FACE处理极显著提高了水稻产量,平均增加24.17%,常规籼稻增幅最大,FACE和对照均以杂交籼稻最高;2)FACE处理显著增加了单位面积穗数,常规粳稻增幅最大,并显著增加了杂交籼稻和常规籼稻每穗粒数;3)FACE处理显著提高了成熟期吸氮量和氮素籽粒生产效率,成熟期吸氮量平均增加21.23%,杂交籼稻增幅最大,FACE和对照均以常规籼稻最高;氮素籽粒生产效率平均增加7.33%,杂交籼稻增幅最大,FACE和对照均以杂交籼稻最高。成熟期吸氮量对产量促进作用略大于成熟期氮素籽粒生产效率;4)FACE处理降低了植株含氮率,成熟期平均下降0.105个百分点,常规粳稻降幅最大。FACE处理极显著提高植株干物质量,成熟期平均增加23.95%,常规籼稻增幅最大;FACE处理显著提高常规籼稻和杂交籼稻成熟期单穗吸氮量,分别增加10.79%、13.93%,但常规粳稻下降了9.60%;FACE处理显著提高了成熟期群体吸氮强度,平均增加22.29%,杂交籼稻增幅最大。FACE处理对水稻全生育期天数无显著影响;FACE处理显著提高茎鞘、叶片、穗各器官吸氮量,叶片增幅最大,平均增加51.86%,杂交籼稻增幅最大;FACE处理显著提高了不同生育阶段吸氮量,抽穗-成熟阶段增幅最大,平均增加108.90%,杂交籼稻增幅最大;5)植株干物质量、单穗吸氮量、吸氮强度、穗吸氮量、抽穗-成熟阶段吸氮量对成熟期总吸氮量的促进作用分别大于植株含氮率、单位面积穗数、生育天数、茎鞘叶吸氮量、移栽-分蘖和分蘖-抽穗阶段吸氮量;6)FACE处理显著提高了氮肥偏生产力,降低了每百千克籽粒需氮量,前者平均增加24.16%,常规籼稻增加最多;后者平均降低4.7%,常规籼稻降幅最大。【结论】FACE处理可显著提高水稻产量和氮素吸收利用效率,但品种间差异较大。