不同氮素水平对不同穗型水稻生理特性的影响

不同氮素水平对不同穗型水稻生理特性的影响

自20世纪80年代辽宁省水稻区生产力高的标准穗第5号品种以来，在东北水稻区相继种植了大量垂直穗品种。这些垂直穗品种的一个重要特征是，像小麦一样，在成熟之前是垂直的。近年来，它在东北水稻区得到了大规模推广，粮食产量显著提高。这种水稻品种的出现可以是未来水稻科学发展的另一个重要进展。在不同氮素水平下研究不同穗水稻品种的生理特性，丰富和发展高产稳产理论，为超高产备耕地的栽培和栽培提供科学理论依据。1材料和方法1.1试验设计与处理在预备试验的基础上,正式试验于2004年在沈阳农业大学稻作研究室试验田进行.试验田地力较好,0～20土层水解氮为299.6mg/kg,速效磷为70μg/g,速效钾为183.5μg/g,有机质为29.8mg/g.试材为典型的、生育期一致的直立穗型的沈农265号和弯曲穗型的铁粳4号,营养土保温育苗,4月15日播种,5月20日移栽,每穴2苗.小区面积为5.2×2.7m;行穴距为30×16.5cm,3次重复.实验设高氮与低氮两个处理,高氮处理为全生育期共施无机氮肥(合硫酸铵)210kg/hm2,分基肥、蘖肥、穗肥、粒肥施入;过磷酸钙750kg/hm2,全做基肥;硫酸钾300kg/hm2,基肥、穗肥各一半.低氮处理全生育期不施无机氮,磷、钾肥同上述处理.试验田为井水灌溉,其他栽培管理同生产田.从抽穗期开始每隔7天取代表性植株5穴,测定叶面积后同样杀青烘干称重,计算叶面积指数,每隔7～10天测定各处理群体光合速率、叶绿素含量等.叶绿素含量的测定采用丙酮乙醇法,含氮量的测定采用凯氏法,单叶和群体光合速率的测定采用美国CID公司生产的CI-301便携式光合仪.于晴天10:00～11:00测定.单叶光合速率的测定采用开放式气路系统,空气中CO2的流速为0.75L/min,于晴天10:00～11:00测定,标准气取田间4m以上的空气,这样可以防止测定人员呼吸的干扰,空气浓度为330～350μL/L,测抽穗期标记同日抽穗的叶片,每时期均测15～20片叶.群体光合速率的测定采用封闭式测定方法,测同化箱内浓度变化值,同化箱内装6只风扇,起搅拌空气和降温作用,同化箱体积为0.8m(长)×0.6m(宽)×(0.9m和1.3m高).形态指标的测定参照张龙步主编的《水稻田间试验方法与测定技术》,土壤养分的测定参照《土壤农化分析》.2结果与分析2.1增施化肥对两品种剑叶光合速率的影响图1、图2、图3是不同施氮处理下沈农265号和铁粳4号抽穗后上三叶叶绿素含量的动态直方图.由图中可见,两品种叶绿素含量是高氮处理高于低氮处理,同一施氮处理下,直穗型品种叶绿素含量高于弯穗型品种.在高氮处理下,两品种上三叶叶绿素含量在抽穗后30天之内都经历了一个先上升后下降的阶段,叶绿素含量的最高值出现在大约抽穗后15天左右,此时正值两品种穗上一次枝梗籽粒的灌浆盛期.在低氮处理下,两品种仅上二叶出现上述趋势,倒三叶从抽穗期开始随灌浆进行一直下降,这可能与低氮处理下每亩穗数少,光照条件改善,叶片产生的光合产物迅速供给籽粒,从而使得灌浆快、叶绿素加速降解、叶片衰老快有关.无论高氮还是低氮处理,直立穗型品种沈农265号叶绿素含量后期的下降都比较缓慢,因此与铁粳4号的差距逐渐增大,倒三叶这种趋势尤为明显.这与穗直立群体光环境密切关系,也是直立穗型品种在灌浆中、后期群体生产率较高的生理原因之一.图4是从抽穗到成熟6个不同时期测定剑叶含氮量的平均值,由图中可见在高氮条件下抽穗期直、弯两品种剑叶含氮量分别为3.56%和3.06%,高于低氮处理下的3.16%和2.81%,表明增施氮肥可提高两品种剑叶含氮量.在同一肥力水平下,直穗型品种剑叶含氮量高于弯穗型品种.抽穗后两品种剑叶含氮量开始下降,灌浆初期直穗型品种剑叶含氮量下降较快,如抽穗后10天,在高、低氮条件下直穗型品种剑叶含氮量分别下降到7.87%和3.01%[下降的百分率=(抽穗期数值-各测定时期数值)/抽穗期数值×100%,下同],明显高于同期下弯穗型品种的0.67%和0.36%,这可能与灌浆初期直穗型品种籽粒灌浆速度高于弯穗型品种,使得叶片中光合产物大量运往籽粒有关.到灌浆中、后期,弯穗型品种剑叶含氮量下降速度快于直穗型品种,越到后期越明显,如抽穗后40天,高、低氮条件下直穗品种剑叶含氮量下降30.34%和42.48%,低于变穗型品种的37.98%和45.55%,直立穗型品种灌浆中、后期叶片含氮量高且下降较慢,可能是直立穗型品种生育后期仍能保持较强的光合生产能力的生理原因之一.由图5可见,抽穗期在高氮处理下,直、弯两品种剑叶光合速率为2.90gCO2/m2·h和2.84gCO2/m2·h,二者相差不大.以后随灌浆的进行,两品种剑叶光合速率逐渐下降,弯曲穗型品种剑叶光合速率下降快于直立穗型品种,在灌浆初期这种差异不明显,以后随灌浆的进行,差距越来越大,如在抽穗后10天,直立穗型品种剑叶光合速率下降1.03%,弯曲穗型品种下降1.76%,到即将收获时,直立穗型品种剑叶光合速率下降63.45%,而弯曲穗型品种已下降86.27%.表明弯曲穗型品种随着穗子逐渐弯曲,群体内生态逐渐恶化,叶片衰老加快,而直立穗型品种由于群体内受光态势好,叶片衰老变慢,剑叶光合速率下降比较慢.在低氮处理下,抽穗期直、弯两品种剑叶光合速率略低于高氮处理,但差异不明显,说明增施氮肥对提高直、弯两品种剑叶光合速率的作用很小.以后随灌浆的进行两品种剑叶光合速率开始下降,下降速率比高氮处理下快,如到即将收获时,直、弯两品种剑叶光合速率分别下降70.92%和91.76%,远高于同期高氮处理下两品种剑叶光合速率下降的百分率,说明增施氮肥可延长水稻功能叶的光合时间,延缓叶片衰老.由图6可见,在高氮处理下抽穗期直立穗型品种的群体光合速率为5.92gCO2/m2·h,略高于弯曲穗型品种的5.90gCO2/m2·h,抽穗后两品种的群体光合速率随灌浆的进行而下降,前者下降比较缓慢,所以直、弯两品种的群体光合速率差距逐渐增大,越到灌浆后期越明显.说明直立穗型品种抽穗后仍能维持较好的光合生产能力,这是直立穗型品种本身优点,如能再适当提高直穗型品种的群体光合速率,则直穗型品种抽穗后干物质生产能力还会提高,产量可能还会上升.低氮处理下,直、弯两品种抽穗期群体光合速率为4.37gCO2/m2·h以及4.20gCO2/m2·h,明显低于高氮处理下两品种的群体光合速率,且抽穗后两品种的群体光合速率下降速度也明显加快,如抽穗40天之后,直、弯两品种群体光合速率下降百分率为61.1%和66.7%,而同期高氮处理下两者相应数值分别为47.6%和54.2%.这可能是低氮处理下两品种物质生产能力低、产量低的主要原因.同时也说明氮肥对两品种群体光合速率的影响比较大.2.4抽穗期弯穗型品种的性状不同穗型品种在不同肥力下栽培时,抽穗后其冠层变化动态有较大的差异(图7).高氮条件下栽培时,在抽穗期直、弯两品种的LAI分别为5.17和6.01,远高于低氮条件下3.25和3.49,说明要保证水稻群体在抽穗期有较大的同化面积,必须要满足氮的供给,在同样肥力条件下,抽穗期弯穗型品种LAI高于直穗型品种,说明抽穗前弯穗型品种光能利用的好.抽穗之后,两品种的LAI随灌浆进行呈下降趋势,但直穗型品种下降的比较慢,所以在9月11日测量时,两品种的LAI相近.这可能是由于灌浆中期以后弯穗型品种穗子逐渐弯曲,遮光变得严重,恶化了冠层光照条件引起的.在低氮条件下栽培时,抽穗后两品种的LAI衰减速率均加快,如在9月16日测量时,直、弯两品种LAI分别下降67.7%和68.2%,高于同期高肥条件下的52.2%和60.6%,这可能与低氮条件下两品种籽粒灌浆快有关.2叶面积指数的确定试验中发现无论是直立穗型品种还是弯曲穗型品种在低氮条件下栽培时均穗大、粒多、灌浆速度快、结实率高.产生这种现象主要与低氮条件下群体内部生态条件好有关,而同一穗型品种群体内生态环境受叶面积指数的制约,在低氮条件下抽穗期两品种叶面积