籼粳杂交稻花后物质生产与碳氮转运特征研究

发布时间：2020-05-23 16:08

【摘要】：籼粳亚种间的杂种优势利用一直被认为是进一步提高水稻产量的有效途径。与其它类型水稻相比,籼粳杂交稻具有灌浆期超长、花后光合生产优势明显、灌浆期氮素需求相对较大、增量潜力巨大等特点,已在多省广泛推广。然而,花后氮素在籼粳杂交稻维持叶片高效光合功能和超长灌浆期、碳氮物质转运和“流”的通畅、籽粒灌浆和产量形成等方面的影响机理还不明确,而作为关键增产手段的穗肥氮在穗分化—开花和开花—成熟两阶段的积累和转运特征还需进一步研究。为此,本研究选用籼粳杂交稻代表品种甬优12(YY12)和籼型杂交稻代表品种中浙优1号(ZZY1)为试验材料,通过大田不同施氮量、~(15)N穗肥标记、花后土壤减氮等手段展开试验,旨在明确籼粳杂交稻花后氮素吸收特征及对叶氮输出、超长灌浆期和高效光合功能维持、碳氮物质生产及转运、籽粒灌浆及产量形成的影响,拟为籼粳杂交稻氮素栽培调控和氮肥合理施用提供理论依据。主要研究结果如下:(1)水稻花后叶氮输出伴随光合功能的快速衰退、干物质及糖的过量转运,导致叶片衰老加剧。增施氮肥可显著提高籼粳杂交稻YY12叶片氮同化酶活性和花后氮吸收量,其对籽粒氮贡献率可达15.0%~27.6%,显著高于ZZY1(8.5%~14.8%)。籼粳杂交稻在维持花后叶片高氮水平的同时,也对高效光合功能和叶片长期持绿产生明显促进作用,进而提高花后碳氮物质积累及对籽粒贡献率,最终产量较ZZY1提高12.7%~21.8%(P0.05)。(2)两类型水稻的群体籽粒灌浆具有明显差异:ZZY群体籽粒增重主要依赖于前、中期,前期灌浆充实则依赖于较高的灌浆速率,籽粒N积累速率以及前期N积累量对前期灌浆具有明显的促进作用;YY12群体籽粒增重主要依赖中、后期灌浆,中、后期籽粒充实则主要依赖于较长的灌浆天数,而籽粒N积累在调节各阶段灌浆天数和中、后期灌浆积累量中发挥重要作用。籽粒氮积累量(x)和施氮量(y)与单丛粒重增长动态(z)的关系可用z=-0.172+0.103 x-0.013 y-1.067×10~(-5)x~2+2.931×10~-55 y~2-5.524×10~-55 xy描述;籽粒氮积累量(x)和灌浆天数(y)与单丛粒重增长动态(z)的关系可用z=0.679+0.062 x+0.688 y-9.917×10~(-6) x~2-4.390×10~(-3)y~2-7.512×10~-66 xy描述;施氮量(x)和灌浆天数(y)与单丛粒重增长动态(z)的关系可用z=2.272+0.074 x+2.003 y-2.145×10~(-4) x~2-1.739×10~(-2) y~2+7.526×10~-44 xy描述。(3)增施氮素后,籼粳杂交稻YY12的穗颈节间大维管束数量、面积显著提高,穗颈节间伤流强度、伤流液中游离氨基酸、铵态氮、硝态氮等含氮化合物和蔗糖、可溶性糖的转运速率显著增加,加速了糖、氮物质向籽粒的转运。较慢的叶氮输出速率可维持高效光合功能,促使叶片蔗糖长期合成旺盛且转运量增加,不仅籽粒淀粉合成底物供应充足,而且促进了植株花后的N同化。(4)花后土壤供氮不足导致YY12叶片氮同化酶活性和光合功能显著降低,花前积累干物质转运量降低,叶片抗氧化酶活性降低的同时也加速了叶衰老,缩短绿叶期,导致花后干物质积累量下降,籽粒充实不足,产量降低。YY12土壤速效氮含量在灌浆期显著降低,植株花后氮吸收量可达ZZY1的2.0~3.4倍,花后叶片氮同化酶和抗氧化酶活性、灌浆期光合速率和干物质积累量均显著高于ZZY1。(5)通过~(15)N标记穗肥的方法,将花前、花后阶段吸收的穗肥N区分开来。结果表明,植株吸收的穗肥N中,ZZY1和YY12分别有75.3%~75.8%和77.5%~83.6%在花前吸收,不足25%在花后吸收。花前吸收的穗肥N主要贮存于叶片,其次为茎鞘,花后吸收的穗肥N则相反。穗肥N向籽粒的转运以花前吸收的穗肥为主,且以叶片N的输出为主,花后阶段则以茎鞘N输出为主。同时,穗肥~(15)N有52.9%~76.1%被植株吸收,10.1%~18.5%残留于土壤中,13.8%~28.6%的穗肥通过各种途径损失。籼粳杂交稻YY12穗肥N利用率、花后阶段吸收的~(15)N穗肥量在叶片的分配量和分配比例均高于ZZY1,因此更应注意花后阶段氮素的供应。综上所述,以YY12为代表的籼粳杂交稻在花后较高的氮同化能力有利于维持叶片高氮水平,促进超长灌浆期内高效光合功能、碳氮物质积累。增施氮素在提高穗颈节间维管束数量、面积等性状的同时,加速了茎叶碳氮物质的转运量。超长灌浆期、高效光合碳同化、通畅的碳氮物质转运共同满足较高群体颖花量和库容量对碳氮物质的巨大需求,更易发挥其增产潜力。穗肥氮在保证籼粳杂交稻花后高氮吸收、减缓叶氮输出等方面发挥重要作用。因此,在减少穗肥损耗的基础上,更应加大对籼粳杂交稻花后阶段的氮素供应。
【图文】：

模型图,籽粒灌浆,施氮量,籽粒

43 群体籽粒灌浆与籽粒氮积累、施氮量及灌浆天数的 Poly2Ddel of grain filling per hill and grain N accumulation, N fertiliz体籽粒灌浆与籽粒氮积累、施氮量及灌浆天数的 Poly2D 模D model equation of grain filling per hill and grain N accumugrain-filling duration.y 拟合方程 Fitting equation F量z= -0.172+0.103 x-0.013 y-1.067×10-5x2+2.931×10-5y2-5.524×10-5xy4141时间z= 0.679+0.062 x +0.688 y -9.917×10-6x2-4.390×10-3y2-7.512×10-6xy4652时间z= 2.272+0.074 x +2.003 y -2.145×10-4x2-1.739×10-2y2+7.526×10-4xy1283

淋洗液,土壤淋洗

华中农业大学 2018 届博士研究生学位论文板表面垫 2 层无纺布，防止淋洗过程中土壤随水淋失堵塞排过筛干土与粗沙按 4:1（w/w）混匀。淋洗前一天，所有栽培饱和，第二天下午拔掉橡胶塞，开始第一次淋洗。12 h 后收各盆加橡胶塞并浇水 1 L，，12 h 后开始第二次淋洗，共淋洗 3微倾斜放置，便于淋洗液尽快排出。所有栽培盆置于遮雨棚，减少日间高温引起的淋洗液蒸发和氨挥发的损耗。
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S511

【参考文献】