【摘要】：水稻是我國(guó)最重要的糧食作物之一,水稻生產(chǎn)對(duì)保障國(guó)家糧食安全起著重要作用。建國(guó)以來(lái),我國(guó)水稻總產(chǎn)不斷增加,這主要源于水稻單產(chǎn)的增加,而水稻單產(chǎn)的增加與品種改良密切相關(guān)。利用品種間雜種優(yōu)勢(shì)與理想株型相結(jié)合培育的秈型超級(jí)雜交稻和利用亞種間雜種優(yōu)勢(shì)培育的秈粳雜交稻品種均具有較高的產(chǎn)量潛力。然而這些超高產(chǎn)品種通常種植在高氮環(huán)境下,它們?cè)跍p氮條件下的產(chǎn)量和氮肥利用效率(NUE)表現(xiàn)仍不清楚。為此,我們于2014-2015年在湖北省武穴市進(jìn)行減氮條件下秈型超級(jí)雜交稻(揚(yáng)兩優(yōu)6號(hào)和Y兩優(yōu)1號(hào))、秈型雜交稻(珞優(yōu)10號(hào)和川優(yōu)6203)和秈型常規(guī)稻(黃華占和綠稻Q7)的產(chǎn)量和NUE差異比較試驗(yàn),試驗(yàn)設(shè)置不施氮(N0:0 kg N ha~(-1))和減氮(N90:90 kg N ha~(-1))兩個(gè)氮肥處理,并以當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣施氮量180 kg N ha~(-1)(N180)作為高氮對(duì)照處理。在2015-2017年,我們比較了秈粳雜交稻甬優(yōu)4949、秈型超級(jí)雜交稻揚(yáng)兩優(yōu)6號(hào)和秈型常規(guī)稻黃華占在減氮條件下(100 kg ha~(-1)的施氮量)的產(chǎn)量和NUE表現(xiàn)。了解這些品種在減氮背景下的產(chǎn)量和NUE表現(xiàn)及其農(nóng)學(xué)和生理機(jī)制,可為綠色高效水稻新品種的培育和減氮栽培技術(shù)的發(fā)展提供理論依據(jù)。主要試驗(yàn)結(jié)果如下:(1)在不施氮、減氮和高氮對(duì)照處理下,秈型超級(jí)雜交稻2014和2015年的平均產(chǎn)量分別比秈型常規(guī)稻高5.4%、8.4%和6.6%,差異均達(dá)顯著水平,而其與秈型雜交稻僅在施氮處理下差異顯著,在減氮和高氮對(duì)照處理下兩年平均分別比秈型雜交稻增產(chǎn)3.7%和8.8%。從產(chǎn)量構(gòu)成因子方面分析,相對(duì)較高的結(jié)實(shí)率和籽粒重是秈型超級(jí)雜交稻在三個(gè)氮肥處理下產(chǎn)量高于秈型雜交稻和秈型常規(guī)稻的原因。從物質(zhì)生產(chǎn)和分配方面分析,在不施氮肥處理下,秈型超級(jí)雜交稻產(chǎn)量高于秈型雜交稻和秈型常規(guī)稻主要?dú)w因于顯著高的收獲指數(shù),在減氮處理下,主要是干物質(zhì)積累和收獲指數(shù)綜合作用的結(jié)果,而在高氮對(duì)照處理下主要?dú)w因于較高的干物質(zhì)積累。(2)在不施氮和減氮處理下,秈型超級(jí)雜交稻的植株總氮積累與秈型雜交稻和秈型常規(guī)稻無(wú)顯著差異,但在高氮對(duì)照處理下,秈型超級(jí)雜交稻具有相對(duì)較高的植株總氮積累量。在三個(gè)氮肥處理下,秈型超級(jí)雜交稻的NUE(氮素籽粒生產(chǎn)效率、氮素收獲指數(shù)、氮肥農(nóng)學(xué)利用效率、氮素生理利用效率、氮肥吸收利用率和氮肥偏生產(chǎn)力)均高于秈型雜交稻和秈型常規(guī)稻,且其較高的NUE與其較高的收獲指數(shù)和較低的齊穗期葉面積指數(shù)、成熟期葉片氮素濃度等有關(guān)。(3)秈粳雜交稻甬優(yōu)4949在100 kg N ha~(-1)下的產(chǎn)量顯著高于秈型超級(jí)雜交稻揚(yáng)兩優(yōu)6號(hào)和秈型常規(guī)稻黃華占,在2015-2017年平均分別比揚(yáng)兩優(yōu)6號(hào)和黃華占增產(chǎn)10.6%和19.5%。從產(chǎn)量構(gòu)成方面分析,顯著高的每穗穎花數(shù)是甬優(yōu)4949產(chǎn)量高于揚(yáng)兩優(yōu)6號(hào)和黃華占的主要原因,而其較高的每穗穎花數(shù)主要源于較高的干物質(zhì)穎花生產(chǎn)效率、氮素穎花生產(chǎn)效率和積溫穎花生產(chǎn)效率。從物質(zhì)生產(chǎn)和分配方面看,甬優(yōu)4949的粒葉比和收獲指數(shù)顯著高于揚(yáng)兩優(yōu)6號(hào)和黃華占;就干物質(zhì)積累而言,秈粳雜交稻甬優(yōu)4949花后干物質(zhì)積累較高。較長(zhǎng)的籽粒灌漿期、花后緩慢的葉片衰老、相對(duì)較長(zhǎng)的綠葉面積持續(xù)期、相對(duì)較高的光能利用效率、較優(yōu)的冠層結(jié)構(gòu)(消光系數(shù)K_L小)和光氮在冠層內(nèi)的垂直分布(較大的氮素消光系數(shù)K_N和K_N/K_L比值)是甬優(yōu)4949花后干物質(zhì)積累較高的原因。(4)就氮素積累和NUE而言,秈粳雜交稻甬優(yōu)4949的植株總氮積累量不占優(yōu)勢(shì),但其NUE顯著高于秈型超級(jí)雜交稻揚(yáng)兩優(yōu)6號(hào)和秈型常規(guī)稻黃華占,其氮素籽粒生產(chǎn)效率、氮素收獲指數(shù)和氮肥偏生產(chǎn)力在2015-2017年平均分別比揚(yáng)兩優(yōu)6號(hào)高8.2%、6.2%和10.6%,而比黃華占分別高18.4%、17.7%和19.5%,且其較高的NUE與其較高的收獲指數(shù)和K_N/K_L值,較低的齊穗期葉面積指數(shù)和成熟期葉片氮素濃度有關(guān)。綜上所述,超高產(chǎn)的秈型超級(jí)雜交稻和秈粳雜交稻品種在減氮背景下仍具有較高的產(chǎn)量,且其NUE均不低于其它類型水稻品種。在減氮條件下,較高的結(jié)實(shí)率和收獲指數(shù)對(duì)秈型超級(jí)雜交稻的產(chǎn)量形成和NUE起著重要作用。較大的庫(kù)容、較高的花后干物質(zhì)積累、較優(yōu)的源庫(kù)協(xié)調(diào)性(較高的粒葉比和收獲指數(shù))以及良好的冠層結(jié)構(gòu)和光氮在冠層內(nèi)的協(xié)調(diào)分布是秈粳雜交稻甬優(yōu)4949高產(chǎn)和氮高效的原因。明確這些超高產(chǎn)品種在減氮栽培下的產(chǎn)量和NUE表現(xiàn)及其形成機(jī)制,可為選育高產(chǎn)高效水稻新品種和建立高產(chǎn)高效栽培技術(shù)提供理論依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S511

【參考文獻(xiàn)】

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