四川盆地不同穗重型杂交稻高产群体与氮素吸收利用特点研究

发布时间：2017-07-17 15:23

  本文关键词：四川盆地不同穗重型杂交稻高产群体与氮素吸收利用特点研究

  更多相关文章： 产量 穗型 单穗重 氮素干物质生产效率 抽穗整齐度

【摘要】：穗部作为水稻整个生育期大约一半光合产物的最终目的地,其性状特点直接体现了水稻群体质量的优劣及产量的高低。杂交籼稻品种改良及籽粒产量提高过程中,每穗粒数增多带来的群体总颖花量增加发挥了关键作用,当今水稻高产育种及栽培理论技术研究亦将增加每穗粒数、提高单穗重量作为实现水稻产量进一步提升的重要突破口。大穗型杂交稻及其高产栽培技术在四川盆地的推广应用一方面促进了该地区水稻单产的提高,另一方面也因该地区生态条件特殊而面临增产潜力有限、氮肥利用率低等难题。2013-2014年度,选用单穗重量差异较大的大穗型和中穗型杂交稻作为供试品种(四川盆地几乎无小穗型水稻品种种植),通过不同的氮肥运筹模式、栽植方式、生态区域、穗肥运筹方式及播期构建不同产量水平的水稻群体,研究不同产量水平条件下大穗型和中穗型杂交稻群体的产量形成及氮素吸收利用特性,以期为四川盆地水稻产量和氮素利用率的协同提高提供理论依据。主要研究结果如下：1.大穗型杂交稻产量均显著高于中穗型杂交稻,前者高产处理平均产量较后者提高17.02%,中穗型杂交稻虽然产量水平不及大穗型杂交稻,但其稳产性较好,而大穗型杂交稻产量优势的发挥则对各生育阶段水稻群体质量均有更高要求。稳定穗数的前提下主攻大穗是大穗型杂交稻取得高产的关键,拔节期较高的高峰苗虽然有利于有效穗数的提高,但会影响大穗型杂交稻大穗优势的发挥,最终对产量产生不利影响。获取较多的有效穗是中穗型杂交稻取得高产的重要环节,但由于成穗率不及大穗型杂交稻,所以中穗型杂交稻高产群体拔节期高峰苗显著高于大穗型杂交稻。2.大穗型和中穗型杂交稻每穗粒数的差异主要由二次枝梗颖花分化决定。当大穗型杂交稻拔节期高峰苗偏高时,其一、二次枝梗颖花分化数及存数均与中穗型杂交稻差异不大,当高峰苗处于合理区间时(240×104hm-2左右),大穗型杂交稻二次枝梗颖花分化数及存数较中穗型杂交稻明显增加,大穗优势显著。当处于生态条件比较优越的三台生态点时,大穗型和中穗型杂交稻均有三次枝梗颖花出现,但其品种间的特异性差异小于二次枝梗颖花。3.大穗型和中穗型杂交稻抽穗期每朵颖花所占有的茎鞘非结构性碳水化合物(NSC)数量不存在稳定的品种间特异性差异。但大穗型杂交稻灌浆期每朵颖花获得的茎鞘NSC数量要显著高于中穗型杂交稻,茎鞘物质输出顺畅,而其成熟期每朵颖花所占有的茎鞘NSC数量则要显著低于中穗型杂交稻,这可能是大穗型杂交稻“流”畅的生理基础之一。4.对大穗型杂交稻而言,拔节期高峰苗偏高导致的水稻群体质量下降会削弱其花后光合生产能力,但大穗型杂交稻依然能够依靠花前物质积累输出展现较好的籽粒灌浆能力,在群体库容量差异不大的情况下保持对中穗型杂交稻的产量优势。而当高峰苗处于合理区间(240×104hm-2左右),大穗优势充分发挥时,大穗型杂交稻灌浆期的颖花根活量优势能够有效提升其花后光合生产能力,使其能够在总颖花量远超中穗型杂交稻的前提下,千粒重与后者相近甚至高于后者。5.不同穗重型杂交稻需肥规律有异,15N示踪显示大穗型杂交稻对穗肥需求较高,而中穗型杂交稻则对蘖肥吸收效率更高,因此大穗型杂交稻最佳穗肥比例要高于中穗型杂交稻,前者穗肥的适宜比例为32.46%,而后者最佳的穗肥比例则为26.26%。三角形栽植条件下,大穗型和中穗型杂交稻群体成穗率高,有效穗数显著高于其余栽植方式,且一次枝梗颖花分化量大,每穗粒数较多,群体库容量优势显著,而其花后籽粒灌浆亦能保持较快的速度,在宽窄行、抛秧和三角形三种栽植方式中产量最高。水稻双苗移栽有效穗数较单苗移栽略有提高,但每穗粒数的减少抵消了其有效穗数的优势,使得二者群体库容量相近,最终二者产量相当。对大穗型杂交稻而言,保花肥和促花肥等量施用有利于发挥其大“库”的优势,而对中穗型杂交稻而言,较低的促花肥比例显然更符合其生长发育的需求,就本试验来说,若中穗型杂交稻维持30%的穗肥比例则应将部分促花肥后移作保花肥或者粒肥施用。播期延迟导致的大穗型杂交稻营养生长期缩短,拔节期群体过小‘,进入孕穗期后光合生产性能不足,不能为大穗优势的发挥提供足够的营养物质,总颖花量偏低；而中穗型杂交稻则几乎不受播期延迟的影响,库容量变化不大,而小秧龄移栽带来的花后光合生产性能优势甚至会使迟播小秧龄中穗型杂交稻产量有所提高。6.本研究中当大穗型和中穗型杂交稻产量分别高于11300kg hm-2和9800kg hm-2时确定为高产(较当地平均水稻产量分别增产45%和25%)。大穗型杂交稻高产处理的产量范围为11348-12152kg hm-2,高峰苗数、成穗率和抽穗整齐度分别为222.69-253.88×104hm-2、73.19%-90.61%和81.27%-94.73%,有效穗数、单穗重、总颖花量及成熟期干物质积累分别为177.00-202.20×104hm-2、5.86-6.66g、421.06-480.78×106 hm-2和18320-19660kg hm-2。而中穗型杂交稻高产处理的产量范围则为9802-10362kghm-2,高峰苗数、成穗率和抽穗整齐度分别为250.73-289.18×104hm-2、68.29%-81.94%和69.02%-88.70%,有效穗数、单穗重、总颖花量及成熟期干物质积累分别为177.95-211.92×104m-2、4.75-5.51g和347.58-418.77×106hm-2和16880-17829kg hm-2。从本研究获得高产的相应处理的有关指标来看,穗数和粒数的矛盾并不十分突出,高峰苗、成穗率、有效穗数、总颖花量、抽穗整齐度以及单穗重等指标的变化范围都比较大,表明要取得本研究所确定的高产,穗数和粒数所发挥的作用是可以适度变化的,即有效穗数的减少可以由单穗重量的增加进行补偿,但同时我们也应看到本研究高产处理的单穗重量已经达到较高水平,继续依靠穗粒数的增长带来的单穗重量增加能否实现产量的进一步提高是值得深入探讨的问题。7.高峰苗与抽穗整齐度存在显著的二次曲线关系,大穗型杂交稻关系曲线为y=-0.00317*X2+1.20052*X-18.63679 (R2=0.91922**),中穗型杂交稻关系曲线为y=-0.0 0314*X2+1.20883*X-20.39413 (R2=0.89107**)。单穗重与抽穗整齐度亦存在显著的二次曲线关系,大穗型杂交稻关系曲线为y=-0.00126*X2+0.26245*X-7.42407 (R2=0.565 02**),中穗型杂交稻关系曲线为y=-0.000443796*X2+0.10275*X-0.51896 (R2=0.6482 **)。依据本研究获得的高产群体抽穗整齐度(大穗型和中穗型杂交稻分别为87%和81%)和成穗率指标(大穗型和中穗型杂交稻分别为80%和75%)能够比较准确的预估高产群体的产量,因此可以将抽穗整齐度作为群体质量优化控制的指标。8.拔节期较高的氮素干物质生产效率是维持大穗型杂交稻合理的群体生物量,防止其进入孕穗期后光合生产性能不足、大穗优势无法充分发挥的关键。抽穗期植株含氮率(氮素干物质生产效率的倒数)与水稻群体颖花量极显著正相关,表明在抽穗前维持较低的氮素干物质生产效率有利于群体库容量的扩大。成熟期氮素干物质生产效率与产量存在显著的正相关关系,大穗型杂交稻关系式为y=88.2021*X+1958.00532(R2=0.74522**),中穗型杂交稻关系式为y=54.95833*X+4190.33439(R2=0.53509**),说明提高成熟期水稻群体氮素干物质生产效率对提高产量至关重要。
【关键词】：产量 穗型 单穗重 氮素干物质生产效率 抽穗整齐度
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S511
【目录】：

• 摘要4-7
• Abstract7-16
• 第一章 绪论16-34
• 1 研究目的和意义16-17
• 2 文献综述和研究背景17-32
• 2.1 水稻育种中株型变化趋势17-19
• 2.2 穗型划分标准19-20
• 2.3 水稻群体质量及相关指标20-22
• 2.4 水稻高产栽培理论与技术发展22-27
• 2.4.1 温光条件对群体质量影响23-24
• 2.4.2 田间配置对群体质量影响24-25
• 2.4.3 精确定量施氮研究进展25-26
• 2.4.4 稳定性核素~(15)N在水稻氮素营养研究中的应用26-27
• 2.5 水稻群体整齐度研究进展27-29
• 2.6 水稻群体生长动态研究29-32
• 2.6.1 幼穗生长及颖花分化及退化29-31
• 2.6.2 籽粒灌浆动态研究31-32
• 3 存在的问题和研究设想32-33
• 4 技术路线33-34
• 第二章 氮肥运筹对两个不同穗重型杂交稻产量及其形成及氮素吸收利用的影响34-58
• 1 材料与方法34-37
• 1.1 试验设计34-35
• 1.2 测定项目及方法35-36
• 1.3 数据统计分析及参数计算36-37
• 2 结果与分析37-51
• 2.1 氮肥运筹对两个不同穗重型杂交稻产量及其构成的影响37-39
• 2.2 氮肥运筹对两个不同穗重型杂交稻抽穗整齐度的影响39-40
• 2.3 氮肥运筹对两个不同穗重型杂交稻颖花分化及退化的影响40-41
• 2.4 氮肥运筹对两个不同穗重型杂交稻茎鞘非结构性碳水化合物(NSC)积累与输出的影响41-43
• 2.5 氮肥运筹对两个不同穗重型杂交稻籽粒灌浆的影响43-48
• 2.6 氮肥运筹对对两个不同穗重型杂交稻干物质积累及氮素吸收利用的影响48-49
• 2.7 氮肥运筹对两个不同穗重型杂交稻氮肥吸收与利用的影响49-51
• 3 讨论51-58
• 3.1 氮肥运筹对两个不同穗重型杂交稻产量及其形成的影响51-55
• 3.2 氮肥运筹对两个不同穗重型杂交稻氮素吸收利用的影响55-58
• 第三章 栽植方式对不同穗重型杂交稻产量及其形成及氮素吸收利用的影响58-77
• 1 材料与方法58-59
• 1.1 试验设计58-59
• 1.2 测定项目及方法59
• 1.3 数据统计分析及参数计算59
• 2 结果与分析59-74
• 2.1 栽植方式对不同穗重型杂交稻产量及其构成的影响59-61
• 2.2 栽植方式对不同穗重型杂交稻抽穗整齐度的影响61-62
• 2.3 栽植方式对不同穗重型杂交稻颖花分化及退化的影响62-64
• 2.4 栽植方式对不同穗重型杂交稻茎鞘非结构性碳水化合物(NSC)积累与转运的影响64-66
• 2.5 栽植方式对不同穗重型杂交稻籽粒灌浆的影响66-72
• 2.6 栽植方式对不同穗重型杂交稻干物质积累及氮素吸收利用的影响72-74
• 3 讨论74-77
• 3.1 栽植方式对不同穗重型杂交稻产量及其形成的影响74-76
• 3.2 栽植方式对不同穗重型杂交稻氮素吸收利用的影响76-77
• 第四章 穗肥运筹及穴苗数对两个不同穗重型杂交稻产量及其形成及氮素吸收利用的影响77-92
• 1 材料与方法77-78
• 1.1 试验设计77-78
• 1.2 测定项目及方法78
• 1.3 数据统计分析及参数计算78
• 2 结果与分析78-89
• 2.1 穗肥运筹及穴苗数对两个不同穗重型杂交稻产量及其构成因素的影响78-80
• 2.2 穗肥运筹及穴苗数对两个不同穗重型杂交稻抽穗整齐度的影响80-81
• 2.3 穗肥运筹及穴苗数对两个不同穗重型杂交稻颖花分化及退化的影响81-82
• 2.4 穗肥运筹及穴苗数对两个不同穗重型杂交稻茎鞘非结构性碳水化合物(NSC)积累与转运的影响82-83
• 2.5 穗肥运筹及穴苗数对两个不同穗重型杂交稻颖花根活量的影响83-85
• 2.6 穗肥运筹及穴苗数对两个不同穗重型杂交稻干物质积累及氮素吸收利用的影响85-86
• 2.7 穗肥运筹及穴苗数对两个不同穗重型杂交稻氮肥吸收与利用的影响86-89
• 3 讨论89-92
• 3.1 穗肥运筹及穴苗数对两个不同穗重型杂交稻产量及其形成的影响89-91
• 3.2 穗肥运筹及穴苗数对两个不同穗重型杂交稻氮素吸收利用的影响91-92
• 第五章 不同播期对不同穗重型杂交稻产量及其形成及氮素吸收利用的影响92-104
• 1 材料与方法92-93
• 1.1 试验设计92-93
• 1.2 测定项目及方法93
• 1.3 数据统计分析及参数计算93
• 2 结果与分析93-101
• 2.1 不同播期对不同穗重型杂交稻产量及其构成因素的影响93-94
• 2.2 不同播期对不同穗重型杂交稻抽穗整齐度的影响94-95
• 2.3 不同播期对不同穗重型杂交稻颖花分化及退化的影响95-96
• 2.4 不同播期对不同穗重型杂交稻茎鞘非结构性碳水化合物(NSC)积累与转运的影响96-98
• 2.5 不同播期对不同穗重型杂交稻颖花根活量的影响98-99
• 2.6 不同播期对不同穗重型杂交稻干物质积累及氮素吸收利用的影响99-100
• 2.7 不同播期对不同穗重型杂交稻氮肥利用率的影响100-101
• 3 讨论101-104
• 3.1 不同播期对不同穗重型杂交稻产量及其形成的影响101-103
• 3.2 不同播期对不同穗重型杂交稻氮素吸收利用的影响103-104
• 第六章 综合讨论与结语104-113
• 1 综合讨论104-112
• 1.1 大穗型和中穗型杂交稻高产农艺措施104-105
• 1.2 大穗型和中穗型杂交稻高产群体特征105-106
• 1.3 抽穗整齐度作为水稻群体质量指标的合理性分析106-109
• 1.3.1 抽穗整齐度与高峰苗的关系106-107
• 1.3.2 抽穗整齐度与单穗重的关系107-108
• 1.3.3 抽穗整齐度与水稻群体质量控制策略108-109
• 1.4 氮素干物质生产效率作为水稻群体质量指标的合理性分析109-112
• 1.4.1 拔节期氮素干物质生产效率与群体质量关系109
• 1.4.2 抽穗期氮素干物质生产效率与群体颖花量的关系109-110
• 1.4.3 成熟期氮素干物质生产效率与产量的关系110-112
• 2 结语112-113
• 2.1 主要创新点112
• 2.2 研究不足112-113
• 参考文献113-126
• 致谢126-128
• 读期间发表的文章128

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