不同日產(chǎn)量類型機(jī)插雜交秈稻的氮素吸收利用特性

鄧飛，何連華，陳多，田青蘭，李秋萍，曾玉玲，李博，陳虹，王麗，任萬(wàn)軍

四川農(nóng)業(yè)大學(xué)/農(nóng)業(yè)部西南作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/四川省作物生理生態(tài)及栽培重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川溫江 611130

0 引言

【研究意義】隨著農(nóng)村勞動(dòng)力的轉(zhuǎn)移和水稻生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)模式的改變，水稻機(jī)械化生產(chǎn)，特別是機(jī)械化種植已成為我國(guó)稻作發(fā)展的重要方向[1-3]。但機(jī)插水稻具有播種密度高，生長(zhǎng)空間小，秧齡彈性小，活棵返青慢，品種選擇范圍窄等特點(diǎn)[1,4-6]。因此，篩選水稻機(jī)插適宜品種對(duì)于確保我國(guó)糧食安全具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】圍繞機(jī)插適宜品種篩選，前人已有大量研究[7-11]。彭少兵[12]認(rèn)為，機(jī)插適宜品種應(yīng)具有植株分蘗力強(qiáng)、穗數(shù)多、生育期短等特點(diǎn)。而生育期適中、抗性強(qiáng)、產(chǎn)量較高是雙晚機(jī)插適宜品種的重要特征。劉琦等[8]分析了四川省近30年雜交秈稻品種適應(yīng)機(jī)插栽培的演變特征，發(fā)現(xiàn)早熟高產(chǎn)可作為機(jī)插適應(yīng)性品種的篩選標(biāo)準(zhǔn)。近年來(lái)，日產(chǎn)量作為一種簡(jiǎn)單可行的指標(biāo)，逐漸應(yīng)用于機(jī)插水稻適宜品種的篩選當(dāng)中[5,13]。前人研究指出，日產(chǎn)量與水稻產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，提高日產(chǎn)量是提高機(jī)械化種植水稻產(chǎn)量的重要途徑[14-16]。高日產(chǎn)品種具有發(fā)根力強(qiáng)，返青快，成穗率高，中后期干物質(zhì)生產(chǎn)量大，產(chǎn)量構(gòu)成因素協(xié)調(diào)合理，每穗粒數(shù)、總穎花量大等特點(diǎn)[4-5,14,17-18]。何連華等[19]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，株高、稈長(zhǎng)適宜，穗足粒多和結(jié)實(shí)率高是高日產(chǎn)機(jī)插雜交秈稻品種的重要株型特征。【本研究切入點(diǎn)】合理氮肥施用是發(fā)揮水稻品種潛力，提高產(chǎn)量的重要栽培措施，前人從品種特性[20]、氮肥水平[21-22]、產(chǎn)量等級(jí)[23]等角度研究了機(jī)插水稻氮素吸收利用特性。然而，關(guān)于不同日產(chǎn)量類型機(jī)插雜交秈稻氮素吸收利用特性至今鮮有報(bào)道。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本研究在前期明確不同水稻品種日產(chǎn)量類型基礎(chǔ)上，以西南稻區(qū)近年來(lái)審定或選育的20個(gè)雜交秈稻為試驗(yàn)材料，研究了不同日產(chǎn)量類型機(jī)插雜交秈稻的氮素積累、分配、轉(zhuǎn)運(yùn)和生產(chǎn)特性差異及其與日產(chǎn)量的關(guān)系，以期為四川省及類似生態(tài)區(qū)高日產(chǎn)機(jī)插雜交秈稻品種的選育和栽培技術(shù)的改良提供理論和實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

2017年供試材料為西南地區(qū)近年來(lái)選育或?qū)彾ǖ?4個(gè)中秈雜交稻品種（米質(zhì)達(dá)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)3級(jí)或以上），2018年則在剔除倒伏和病蟲害發(fā)生嚴(yán)重的品種基礎(chǔ)上，選擇20個(gè)品種作為材料。為確保2年試驗(yàn)一致性，故以2年共用的20個(gè)品種進(jìn)行分析，品種具體信息見表1[19]。以2年日產(chǎn)量進(jìn)行聚類，可將20個(gè)品種分為3個(gè)日產(chǎn)量類型，其中天優(yōu)華占、繁優(yōu)609、C兩優(yōu)華占、晶兩優(yōu)534、中優(yōu)295、Y兩優(yōu)1號(hào)、F優(yōu)498等7個(gè)品種為高日產(chǎn)品種，內(nèi)5優(yōu)39、花香優(yōu)1618、蜀優(yōu)217、中9優(yōu)2號(hào)、川優(yōu)8377、綠優(yōu)4923、隆兩優(yōu)1146、宜香優(yōu)2115等8個(gè)品種為中日產(chǎn)品種，宜香4245、旌優(yōu)127、渝香203、渝優(yōu)7109、川優(yōu)6203等5個(gè)品種為低日產(chǎn)品種。

表1 供試品種基本信息Table 1 Information of tested indica hybrid rice

1.2 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)于 2017—2018年在四川省成都市大邑縣上安鎮(zhèn)進(jìn)行。大邑縣屬亞熱帶季風(fēng)氣候，2017年4—9月日均溫22.75℃，降雨量851.90 mm，日照時(shí)數(shù)670.00 h；2018年4—9月日均溫22.81℃，降雨量1 570.00 mm，日照時(shí)數(shù)788.00 h[19]。2年前茬作物均為芥菜，2017年 0—20 cm 土層含有機(jī)質(zhì) 34.77 g·kg-1，全氮 2.90 g·kg-1，全磷0.44 g·kg-1，全鉀3.46 g·kg-1，堿解氮94.79 mg·kg-1，速效磷 24.47 mg·kg-1，速效鉀 103.21 mg·kg-1，pH 為5.73；2018 年 0—20 cm 土層含有機(jī)質(zhì) 35.24 g·kg-1，全氮 3.05 g·kg-1，全磷 0.61 g·kg-1，全鉀 3.51 g·kg-1，堿解氮 96.31 mg·kg-1，速效磷 26.32 mg·kg-1，速效鉀105.28 mg·kg-1，pH 為 5.48。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2年試驗(yàn)均采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)不同雜交秈稻品種處理，每處理3次重復(fù)，2017年共102個(gè)小區(qū)，2018年共60個(gè)小區(qū)，2年小區(qū)面積均為19.8 m2（11.0 m×1.8 m）。大田旱育毯狀秧苗，4月3日播種。5月3日采用洋馬VP6D乘坐式水稻插秧機(jī)移栽（行穴距30 cm×20 cm），栽后3 d定苗，每穴3苗。按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥措施[24]，施純氮180 kg·hm-2，按N∶P2O5∶K2O=2∶1∶2確定磷、鉀肥施用量，氮肥按基肥∶蘗肥=7∶3的比例施用，磷肥作基肥一次性施用，鉀肥按基肥∶分蘗肥=5∶5施用。其他田間管理措施均按照當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)栽培要求實(shí)施。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

每小區(qū)定點(diǎn)20穴，分別于拔節(jié)期、齊穗期和成熟期調(diào)查莖蘗數(shù)。按平均莖蘗法取樣3穴，按照莖、葉、穗分裝，105℃下殺青1 h，80℃烘干至恒重并稱重。成熟期小區(qū)實(shí)收測(cè)產(chǎn)，考察籽粒產(chǎn)量。烘干樣品粉碎過(guò)0.25 mm篩，采用Kjeltec 8400全自動(dòng)凱式定氮儀測(cè)定各器官含氮率，并參照DENG等[25]方法計(jì)算氮素轉(zhuǎn)運(yùn)和利用效率：

氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量（N redistribution amount，kg·hm-2）=齊穗期營(yíng)養(yǎng)器官氮積累量-成熟期營(yíng)養(yǎng)器官氮積累量；

氮素轉(zhuǎn)運(yùn)率（N redistribution rate，%）=氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量/齊穗期營(yíng)養(yǎng)器官氮積累量×100；

氮素轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率（contribution rate of redistributed N，%）=（氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量/成熟期穗部氮素積累總量）×100；

氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率（N use efficiency for biomass production，kg·kg-1）=成熟期植株地上部生物量/氮素積累總量；

氮素稻谷生產(chǎn)效率（N use efficiency for grain production，kg·kg-1）=籽粒產(chǎn)量/氮素積累總量；

氮素收獲指數(shù)（N harvest index）=成熟期穗部氮積累量/成熟期植株地上部氮積累總量；

氮肥偏生產(chǎn)力（partial factor productivity of applied N，kg·kg-1）=稻谷產(chǎn)量/施氮量。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

采用 Microsoft Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，GraphPad Prism 5 軟件進(jìn)行作圖，用SPSS 18.00軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，用LSD（least significant difference test）進(jìn)行樣本平均數(shù)的差異顯著性比較。

2 結(jié)果

2.1 不同日產(chǎn)量類型機(jī)插雜交秈稻氮素積累特性

2.1.1 植株及器官含氮率 除拔節(jié)期莖鞘含氮率受年份影響不顯著外，機(jī)插雜交秈稻各器官和植株含氮率均受年份和日產(chǎn)量類型的顯著或極顯著影響；年份和日產(chǎn)量類型互作效應(yīng)則顯著影響齊穗期葉片、莖鞘和植株含氮率（表 2）。不同日產(chǎn)量類型間水稻植株和器官含氮率差異明顯。較中日產(chǎn)和低日產(chǎn)類型，高日產(chǎn)機(jī)插雜交秈稻能有效提高2年拔節(jié)期葉片和莖鞘含氮率，進(jìn)而顯著提高拔節(jié)期株植含氮率。齊穗期，2017年不同類型間葉片和莖鞘含氮率均表現(xiàn)為高日產(chǎn)類型顯著高于中日產(chǎn)和低日產(chǎn)類型，加之高日產(chǎn)類型穗部含氮率顯著高于低日產(chǎn)類型，使其植株含氮率顯著增加；2018年，不同日產(chǎn)量類型間齊穗期葉片、莖鞘和植株含氮率差異不顯著，但高日產(chǎn)類型穗部氮素顯著高于中日產(chǎn)類型，中日產(chǎn)類型則顯著高于低日產(chǎn)類型。成熟期，較低日產(chǎn)類型，高日產(chǎn)和中日產(chǎn)類型顯著提高了葉片、莖鞘（除2018年高日產(chǎn)類型）和穗部含氮率，最終使高日產(chǎn)和中日產(chǎn)類型成熟期植株含氮率分別較低日產(chǎn)類型顯著增加了 8.11%—9.09%和6.31%—7.27%；較中日產(chǎn)類型，高日產(chǎn)類型則顯著提高了2017年穗部含氮率。此外，2018年水稻拔節(jié)期葉片含氮率，以及齊穗期和成熟期各器官含氮率均極顯著高于 2017年，進(jìn)而顯著增加各時(shí)期植株含氮率。綜上可知，高日產(chǎn)類型機(jī)插雜交秈稻在拔節(jié)期、齊穗期應(yīng)具有較高的器官和植株含氮率，成熟期則應(yīng)具有較高的穗部含氮率。

表2 不同日產(chǎn)量類型機(jī)插雜交秈稻植株含氮率變化特性Table 2 Variation of N concentration of machine-transplanted indica hybrid rice with different daily yield types

2.1.2 植株氮素積累量 除拔節(jié)前（播種—拔節(jié)期）氮素積累比例，以及拔節(jié)—齊穗階段氮素積累速率和積累量外，年份極顯著影響各階段氮素積累速率、積累量和積累比例；日產(chǎn)量類型則極顯著影響拔節(jié)前、拔節(jié)—齊穗階段和全生育期的氮素積累速率、積累量和積累比例；年份和日產(chǎn)量類型互作顯著影響拔節(jié)—齊穗階段氮素積累量和積累比例（表 3）。較低日產(chǎn)類型，高日產(chǎn)和中日產(chǎn)類型顯著提高了2018年拔節(jié)前氮素積累速率和積累量，但高日產(chǎn)類型顯著降低了2017年拔節(jié)前氮素積累比例。高日產(chǎn)類型（較中日產(chǎn)和低日產(chǎn)類型）顯著提高了2017年拔節(jié)—齊穗階段氮素積累速率、積累量和積累比例。不同日產(chǎn)量類型間，2年齊穗—成熟階段氮素積累量和積累比例，以及2017年氮素積累速率均無(wú)顯著差異，但高日產(chǎn)類型（較低日產(chǎn)類型）顯著增加了2018年氮素積累速率，進(jìn)而使全生育期積累速率顯著提高，全生育期氮素積累量較中日產(chǎn)和低日產(chǎn)類型分別增加 3.70%—5.97%和16.57%—18.63%。較2017年，2018年水稻拔節(jié)前和齊穗—成熟階段氮素積累速率和積累量均顯著增高，最終顯著提高了全生育期的氮素積累速率和積累量。由此可見，高日產(chǎn)類型機(jī)插雜交秈稻應(yīng)具有較高的全生育期氮素積累量，特別是中后期氮素積累量。

表3 不同日產(chǎn)量類型機(jī)插雜交秈稻氮素積累特性Table 3 N accumulation characteristics of machine-transplanted indica hybrid rice with different daily yield types

2.2 不同日產(chǎn)量類型機(jī)插雜交秈稻氮素分配特性

除成熟期莖鞘氮素分配比例外，年份顯著影響各時(shí)期氮素在各器官中的分配比例，日產(chǎn)量類型則顯著影響齊穗期葉片和莖鞘，以及成熟期葉片、莖鞘和穗部的氮素分配比例。此外，齊穗期葉片和穗部氮素分配比例還受到二者互作的顯著影響（表4）。拔節(jié)期，不同日產(chǎn)量類型間2年葉片和莖鞘氮素分配比例均無(wú)顯著差異。齊穗期，不同日產(chǎn)量類型間氮素分配特性在年份間存在明顯差異。2017年，高日產(chǎn)類型齊穗期氮素莖鞘分配比例顯著高于低日產(chǎn)類型，穗部氮素分配比例則顯著低于中日產(chǎn)和低日產(chǎn)類型；2018年，較中日產(chǎn)和低日產(chǎn)類型，高日產(chǎn)類型葉片氮素分配比例顯著降低，但穗部氮素分配比例顯著增加。成熟期，中日產(chǎn)類型莖鞘氮素分配比例顯著高于高日產(chǎn)和低日產(chǎn)類型，高日產(chǎn)類型則具有最高的穗部氮素分配比例。不同年份間，拔節(jié)期莖鞘、齊穗期葉片和莖鞘、成熟期葉片氮素分配比例均以2018年較高。整體來(lái)看，高日產(chǎn)類型機(jī)插雜交秈稻在成熟期應(yīng)具有較高的穗部氮素分配比例，而莖鞘氮素分配比例過(guò)高可能是中日產(chǎn)類型日產(chǎn)量低于高日產(chǎn)類型的重要原因。

表4 不同日產(chǎn)量類型機(jī)插雜交秈稻氮素分配特性Table 4N distribution characteristics of machine-transplanted indica hybrid rice with different daily yield types

2.3 不同日產(chǎn)量類型機(jī)插雜交秈稻氮素轉(zhuǎn)運(yùn)特性

齊穗后，葉片和莖鞘氮素的轉(zhuǎn)運(yùn)再利用是成熟期穗部氮素積累的重要來(lái)源，且葉片氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率和轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率均明顯高于莖鞘（表 5）。64.27—83.01 kg·hm-2的葉片氮素和 8.39—3.00 kg·hm-2的莖鞘氮素轉(zhuǎn)運(yùn)至穗部，轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率分別在40.84%—49.61%和4.82%—17.29%之間。年份和日產(chǎn)量類型均顯著影響葉片和莖鞘氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量，以及莖鞘轉(zhuǎn)運(yùn)率和轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率，二者互作則顯著影響葉片氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率和轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率。較中日產(chǎn)和低日產(chǎn)類型，高日產(chǎn)類型顯著提高了 2017年葉片氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量和轉(zhuǎn)運(yùn)率；2018年，高日產(chǎn)類型葉片氮素轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率則顯著低于低日產(chǎn)類型。就莖鞘氮素轉(zhuǎn)運(yùn)特性而言，與中日產(chǎn)類型比較，高日產(chǎn)類型顯著提高了2年莖鞘氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率和轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率；此外，2017年中日產(chǎn)類型莖鞘氮素轉(zhuǎn)運(yùn)率和轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率均顯著低于低日產(chǎn)類型。不同年份間，2017年葉片氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量顯著低于2018年，莖鞘氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率、轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率和葉片氮素轉(zhuǎn)運(yùn)率則呈相反趨勢(shì)。可見，高日產(chǎn)類型機(jī)插雜交秈稻應(yīng)具有較高的莖鞘轉(zhuǎn)運(yùn)量，而中日產(chǎn)類型莖鞘氮素轉(zhuǎn)運(yùn)不足是其區(qū)別于其他類型的主要特征。

表5 不同日產(chǎn)量類型機(jī)插雜交秈稻氮素轉(zhuǎn)運(yùn)特性Table 5 N redistribution characteristics of machine-transplanted indica hybrid rice with different daily yield types

2.4 不同日產(chǎn)量類型機(jī)插雜交秈稻氮素利用特性

2017年氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率、籽粒生產(chǎn)效率、收獲指數(shù)和偏生產(chǎn)力均顯著高于2018年，日產(chǎn)量類型則極顯著影響氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率、收獲指數(shù)和偏生產(chǎn)力（表 6）。不同日產(chǎn)量類型間，2年氮素籽粒生產(chǎn)效率差異不顯著，但低日產(chǎn)類型氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率均顯著高于高日產(chǎn)和中日產(chǎn)類型，分別較高日產(chǎn)和中日產(chǎn)類型增加了8.42%—9.13%和6.53%—6.77%。較中日產(chǎn)和低日產(chǎn)類型，高日產(chǎn)類型顯著提高了2年氮素偏生產(chǎn)力，以及2018年氮素收獲指數(shù)。此外，中日產(chǎn)類型（較低日產(chǎn)類型）顯著降低了2017年氮素收獲指數(shù)，但顯著提高了2年氮素偏生產(chǎn)力。可見，高日產(chǎn)類型具有較高的氮素收獲指數(shù)和偏生產(chǎn)力，低日產(chǎn)類型則具有較高的氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率。

表6 不同日產(chǎn)量類型機(jī)插雜交秈稻氮素利用特性Table 6 N use efficiency of machine-transplanted indica hybrid rice with different daily yield types

2.5 氮素吸收利用特性與日產(chǎn)量類型的關(guān)系

相關(guān)分析結(jié)果表明，機(jī)插雜交秈稻氮素吸收利用特性與日產(chǎn)量類型密切相關(guān)（圖 1）。日產(chǎn)量與拔節(jié)期、齊穗期和成熟期植株含氮率均呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系（圖1-a）。日產(chǎn)量還與拔節(jié)期—齊穗階段氮素積累量和積累速率，以及全生育期氮素積累量呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系，與拔節(jié)前氮素積累比例呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（圖1-b、c）。隨日產(chǎn)量的增加，齊穗期莖鞘氮素分配比例顯著增加，成熟期葉片氮素分配比例和氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率則極顯著降低（圖1-d、e）。此外，日產(chǎn)量還與氮素偏生產(chǎn)力呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。

3 討論

3.1 不同日產(chǎn)量類型機(jī)插雜交秈稻間氮素積累特性差異

氮素是水稻正常生長(zhǎng)發(fā)育所必需的大量元素，直接影響著水稻的光合生產(chǎn)，以及最終產(chǎn)量與品質(zhì)的形成[22,26-27]。不同生育階段水稻植株的氮素積累量和積累速率是反映不同水稻品種氮素吸收積累特性的重要指標(biāo)。一般而言，水稻成熟期產(chǎn)量與植株氮素積累量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，隨著產(chǎn)量的提高，水稻對(duì)氮素的需求量也不斷增加[28-29]。有關(guān)不同類型水稻品種氮素積累特性前人已有較多研究。董桂春等[30]研究指出，不同穗型水稻品種間植株含氮率差異不明顯，但大穗型水稻品種在抽穗后具有較高的群體氮素累積量。而不同生育期水稻品種間，生育期長(zhǎng)的品種在抽穗期和成熟期具有較高的氮素累積量[31]。霍中洋等[20,32]、梁健等[33]研究表明，不同氮素生產(chǎn)力水稻品種間，最高生產(chǎn)力的水稻品種在拔節(jié)期和抽穗期具有較高的葉片和莖鞘含氮量，且各生育階段的植株吸氮量和吸收速率均隨生產(chǎn)力等級(jí)的增加而顯著增加。于林惠等[23]研究則指出，高產(chǎn)機(jī)插粳稻具有較高的植株氮素積累總量，且增加主要來(lái)自抽穗后氮積累量和積累比例的上升。本研究結(jié)果表明，不同日產(chǎn)量類型機(jī)插雜交秈稻氮素積累特性差異顯著。高日產(chǎn)類型拔節(jié)前植株氮素積累比例較低，但其能有效提高各生育期植株和器官含氮率，提高2017年拔節(jié)—齊穗階段植株氮素積累，以及2018年齊穗后氮素積累速率，進(jìn)而提高全生育期植株氮素積累量。這與龔金龍等[29]研究結(jié)果相近，在穩(wěn)定拔節(jié)前氮素積累基礎(chǔ)上，有效提高生育中后期的氮素吸收積累是水稻高產(chǎn)形成的關(guān)鍵。較中日產(chǎn)和低日產(chǎn)類型，高日產(chǎn)類型能有效提高水稻拔節(jié)期和齊穗期各器官含氮率，以及成熟期穗部含氮率，進(jìn)而有效提高全生育期的植株含氮率和氮素積累量，促進(jìn)植株中后期干物質(zhì)的積累，確保水稻穗重、粒多而高產(chǎn)[5,19]。本研究還發(fā)現(xiàn)，2017年，高日產(chǎn)類型水稻齊穗期葉片、莖鞘和植株含氮率顯著高于中日產(chǎn)和低日產(chǎn)類型，進(jìn)而顯著提高拔節(jié)—齊穗階段氮素積累速率和積累量，而2018年不同類型間差異不顯著，說(shuō)明高日產(chǎn)類型在光照資源不足條件下仍能保持較強(qiáng)的氮素積累能力。

3.2 不同日產(chǎn)量類型機(jī)插雜交秈稻間氮素分配、轉(zhuǎn)運(yùn)及利用特性差異

氮素在不同器官中的分配和轉(zhuǎn)運(yùn)特性影響著水稻的產(chǎn)量和氮素利用效率。前人研究指出，氮素在不同器官中的分配和轉(zhuǎn)運(yùn)受品種特性決定，氮素在水稻營(yíng)養(yǎng)器官中的分配比例低，穗部分配比例大，葉片與莖鞘氮素表觀轉(zhuǎn)運(yùn)率高，有利于提高水稻產(chǎn)量、氮素干物質(zhì)和籽粒生產(chǎn)效率[31,34-35]。抽穗后，葉片和莖鞘較低的氮素積累量，以及穗部較高的氮素分配比例是高產(chǎn)和高氮素利用效率水稻品種的重要特征[29,36-37]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同日產(chǎn)量類型機(jī)插雜交秈稻齊穗后氮素在各器官中的分配比例差異明顯。隨日產(chǎn)量增加，齊穗期莖鞘氮素分配比例和氮素偏生產(chǎn)力呈增加趨勢(shì)，成熟期葉片氮素分配比例和氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率則呈降低趨勢(shì)。高日產(chǎn)類型在齊穗期具有較高的莖鞘氮素分配比例，在成熟期則具有較低的葉片和莖鞘氮素分配比例，以及較高的穗部氮素分配比例。這與鄧飛等[38]研究結(jié)果相近，增加抽穗期莖鞘及成熟期穗部氮素分配比例，有助于提高光溫資源充沛地區(qū)的水稻產(chǎn)量。大量研究表明，提高抽穗后葉片和莖鞘氮素的轉(zhuǎn)運(yùn)再利用是提高水稻氮素利用效率和產(chǎn)量的物質(zhì)條件[31-32,34,37]。而抽穗后植株氮素積累量小，向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)的氮素營(yíng)養(yǎng)少，水稻庫(kù)容建成和充實(shí)不足，是導(dǎo)致水稻產(chǎn)量降低的重要原因[23,39]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，較中日產(chǎn)類型，高日產(chǎn)類型顯著提高了莖鞘氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率和轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率，以及2017年葉片氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量和轉(zhuǎn)運(yùn)率，從而確保了穗部氮素供給充足，最終顯著提高了氮素收獲指數(shù)和偏生產(chǎn)力。中日產(chǎn)類型因其莖鞘氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量和轉(zhuǎn)運(yùn)效率過(guò)低，限制了產(chǎn)量和氮素利用效率的進(jìn)一步提高。年份與日產(chǎn)量類型互作效應(yīng)下，2018年高日產(chǎn)類型穗部氮素分配比例顯著高于中日產(chǎn)和低日產(chǎn)類型，2017年則呈相反趨勢(shì)，說(shuō)明日照不足抑制了高日產(chǎn)類型齊穗期穗部氮素的分配。這與任萬(wàn)軍等[40]研究結(jié)果相似，弱光脅迫導(dǎo)致莖鞘氮素分配率增加，而穗部氮素分配率降低。

3.3 高日產(chǎn)量類型機(jī)插雜交秈稻氮素吸收利用特性

根據(jù)國(guó)家水稻數(shù)據(jù)中心統(tǒng)計(jì)，截至目前我國(guó)已選育雜交秈稻6 400余種，為確保我國(guó)糧食安全作出了重要貢獻(xiàn)。然而由于品種選育方式和機(jī)插水稻特殊的生長(zhǎng)發(fā)育特性，導(dǎo)致所育成的雜交秈稻品種機(jī)插適應(yīng)性較差，適宜機(jī)插品種資源仍較匱乏[3,8,41]。為推進(jìn)機(jī)插適宜品種的培育和篩選，彭少兵[12]歸納了我國(guó)機(jī)插水稻發(fā)展現(xiàn)狀，指出適合于機(jī)械化栽培的水稻品種應(yīng)具有前期營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)快速、分蘗力強(qiáng)、穗數(shù)多、生育期短和養(yǎng)分利用率高等特點(diǎn)。而在綜合考慮茬口銜接及光溫資源高效利用等條件下，篩選生育期較短的機(jī)插高產(chǎn)水稻品種來(lái)適應(yīng)茬口特性已成為大家公認(rèn)的事實(shí)[19,42]。日產(chǎn)量指單位土地面積上單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)的稻谷重量，其綜合考慮了水稻的產(chǎn)量和生育期，已成為篩選適宜機(jī)插水稻品種的重要指標(biāo)[14,19,43]。前人研究指出，在株高和稈長(zhǎng)適宜情況下，全生育期適中，植株發(fā)根力強(qiáng)，返青快，莖稈第三、四節(jié)間較短，中后期干物質(zhì)生產(chǎn)量大，穗足粒多，著粒密度、總穎花量和結(jié)實(shí)率高是高日產(chǎn)量品種的重要特征[4-5,17-19]。本研究則發(fā)現(xiàn)，機(jī)插雜交秈稻拔節(jié)期、齊穗期和成熟期植株含氮率，全生育期植株氮素積累量（特別是拔節(jié)—齊穗階段植株氮素積累量和積累速率），以及齊穗期莖鞘氮素分配比例均隨日產(chǎn)量的增加而顯著增加，而拔節(jié)前植株氮素積累比例和成熟期葉片氮素分配比例則隨日產(chǎn)量的增加而顯著降低。整體來(lái)看，拔節(jié)—齊穗階段植株氮素積累速率快、積累量大，齊穗期和成熟期分別具有較高的莖鞘和穗部氮素分配比例是高日產(chǎn)機(jī)插雜交秈稻品種的重要氮素吸收利用特征。但穗部氮素分配比例過(guò)高，不利于稻米品質(zhì)的形成[44-45]。因此，在篩選出高日產(chǎn)機(jī)插雜交秈稻基礎(chǔ)上，應(yīng)配套保優(yōu)栽培技術(shù)，以確保水稻的豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。

4 結(jié)論

不同日產(chǎn)量類型機(jī)插雜交秈稻間氮素吸收利用特性差異明顯。較中日產(chǎn)和低日產(chǎn)類型，高日產(chǎn)類型機(jī)插雜交秈稻拔節(jié)前氮素積累比例較低，但其能有效提高各生育時(shí)期植株含氮率，促進(jìn)拔節(jié)后植株氮素積累，提升齊穗期莖鞘氮素分配比例，加強(qiáng)齊穗后莖鞘氮素的轉(zhuǎn)運(yùn)，進(jìn)而提高成熟期穗部氮素積累，最終提升氮素收獲指數(shù)和偏生產(chǎn)力。拔節(jié)—齊穗階段氮素積累優(yōu)勢(shì)大，齊穗期莖鞘和成熟期穗部氮素分配比例高是高日產(chǎn)機(jī)插雜交秈稻品種的重要氮素吸收利用特征。