水分脅迫和氮素形態(tài)對不同基因型水稻生長和氮素吸收的影響及其生理機制.pdf

1、水分和氮素營養(yǎng)是影響水稻生長發(fā)育、養(yǎng)分吸收以及產量形成的兩個關鍵因素。目前，節(jié)水稻作、提高氮肥利用效率已成為農業(yè)生產研究的熱點。隨著水稻節(jié)水管理措施的實施，各種土壤生態(tài)環(huán)境發(fā)生變化，導致土壤硝態(tài)氮含量顯著增加，進而改變了土壤中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮這兩種礦質氮源的比例，可能使硝態(tài)氮成為水稻最重要的氮源形態(tài)。因此，開展水分脅迫條件及不同形態(tài)氮素對水稻生長發(fā)育、氮代謝生理、氮素吸收及利用影響的系統性研究具有重要意義。本研究以不同基因型代表性稻種(岡

2、優(yōu)527、揚稻6號、中旱3號、農墾57)為材料，采用水培、盆缽土培、微區(qū)試驗，進行不同水分脅迫程度和不同氮素形態(tài)的處理，分析了水分脅迫及氮素形態(tài)對不同基因型水稻生長發(fā)育、氮素吸收及產量形成的影響及其生理機制。主要結果如下：
　　 1.種子引發(fā)對水分脅迫下不同基因型稻種萌發(fā)及幼苗生理特性的影響不同基因型稻種經水引發(fā)及聚乙二醇(PEG)滲透脅迫引發(fā)處理均能降低稻種丙二醛(MDA)含量，促進可溶性總糖的降解，加快稻種內部糖代謝進程，提

3、高稻種內部相溶性溶質脯氨酸(Pro)及可溶性蛋白質(SP)含量，也有利于提高苯丙氨酸解氨酶(PAL)、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)的活性，引發(fā)效果較為明顯。且適度的PEG引發(fā)稻種的效果明顯好于水引發(fā)處理，雜交秈稻在PEG濃度為20％的條件下引發(fā)效果最優(yōu)，而常規(guī)粳型水稻在PEG濃度為10％～15％的引發(fā)條件下效果較好，但超出最高PEG引發(fā)濃度的閥值，會對稻種產生迫害，影響其正常萌發(fā)。引發(fā)處理后的稻種

4、對不同程度水分脅迫程度的響應表明，適當強度的引發(fā)處理后，在水分脅迫下利于激發(fā)稻種物質代謝、利于各水稻品種的萌發(fā)、幼苗形態(tài)指標及保護性酶等生理指標相對于其他水分脅迫均有顯著提高，而嚴重的水分脅迫環(huán)境下均不利于稻種的萌發(fā)；表明了引發(fā)處理雖能提高水分脅迫條件下種子活力，但稻種激發(fā)自身對外界萌發(fā)環(huán)境的協調能力也是有限的，且不同品種間也存在明顯差異，秈稻優(yōu)于粳稻。
　　 2.水分脅迫對水稻苗期生長的影響適度水分脅迫(PEG≤5％、水勢≥-

5、0.05MPa)不影響氨基酸態(tài)氮(AA-N)、可溶性蛋白含量以及硝酸還原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合酶(GOGAT)、和谷氨酸脫氫酶(GDH)、谷氨酸草酰乙酸轉氨酶(GOT)及谷氨酸丙酮酸轉氨酶(GPT)活性；但對硝態(tài)氮的吸收和積累有一定刺激作用，并顯著降低幼苗凈光合速率和干物質累積。相關分析表明，凈光合速率的降低對莖葉干物質累積的影響明顯大于水稻體內通過代謝抵御外界不良環(huán)境的正效應，導致莖葉干物質積累降低。當高水分脅迫

6、強度(PEG≥10％、水勢≤-0.15MPa)，不同氮素形態(tài)的含量、氮代謝關鍵酶以及凈光合速率顯著降低；而且根器官對水分脅迫的敏感程度明顯大于葉片。表明水稻幼苗中不同氮素形態(tài)的含量、氮代謝關鍵酶以及凈光合速率與水分脅迫強度密切相關；同時也表明了水分脅迫通過對一些氮代謝關鍵酶--NR、GS、GOGAT、GDH、GOT和GPT活性的影響進而影響氮代謝過程，且氮代謝關鍵酶活性的強弱與幼苗體內不同形態(tài)的氮含量、吸氮量、干物質累積及根系活力等均存

7、在顯著相關性。
　　 3.適度水分脅迫下增硝營養(yǎng)對不同基因型水稻苗期生長及生理特性的影響正常水分供應條件下，適當的提高硝態(tài)氮肥的比例(銨硝配比為50:50)，不影響各營養(yǎng)器官中AA-N、可溶性蛋白含量、凈光合速率、氮素吸收以及NR、GS、GOGAT、和GDH、GOT及GPT活性，并能促進水稻葉及根中硝態(tài)氮含量增加，但硝態(tài)氮肥比例＞50％，會導致各生理及代謝指標的顯著降低，均不利于不同基因型水稻的生長；而適度的水分脅迫下，適當增加

8、硝態(tài)氮比例(銨硝配比為50:50)相對于非水分脅迫、純銨態(tài)氮肥處理，更有利于提高功能葉凈光合速率、各種氮代謝酶活性，促進滲透調節(jié)物質和氮素的積累，能發(fā)揮以水促肥的優(yōu)勢，進而促進水稻的生長。此外，不同基因型水稻生長在適度水分脅迫下對增硝營養(yǎng)的響應程度差異顯著，秈稻與粳稻相比，雜交秈稻和常規(guī)秈稻相比，常規(guī)粳型旱稻與常規(guī)粳型水稻相比，前者在對硝態(tài)氮的吸收、各種氮代謝酶活性、凈光合速率、氮素吸收利用上均表現出更為明顯的優(yōu)勢，同品種耐旱性規(guī)律一致

9、。
　　 4.不同形態(tài)氮肥下結實期水分脅迫對水稻生理特性及產量的影響結實期適度土壤水勢(Ψsoil=-25kPa)處理下，銨硝配比50:50處理較純銨態(tài)氮處理產量增加顯著，適當增加硝態(tài)氮比例可緩解土壤水分不足所造成的對產量的不利影響。各銨硝配比處理下，穗長、一、二次枝梗數及著粒密度隨水分脅迫程度的增加均呈先增后降的趨勢，且在-25kPa土水勢時最大，二次枝梗數的下降受土壤水勢影響最大，因此，適度的水分脅迫下，在確保增加穗長和保持

10、適宜一次枝梗數的基礎上，結合適宜的銨硝配比50:50，可增加二次枝梗數，提高高效葉面積率及著粒密度，提高增產潛能。此外，在土壤水勢0kPa～-25kPa適當增加硝態(tài)氮肥比例，有利于促進結實期莖鞘物質轉運、提高凈光合速率、傷流強度、抗衰老酶活性，還有利于促進稻株氮累積量的提高，但與純銨態(tài)氮處理間未達到顯著水平，與純硝態(tài)氮處理間均達到顯著水平，而Ψsoil≤-50kPa增硝的優(yōu)勢減弱，相反增加銨態(tài)氮肥的比例(本試驗銨硝配比100:0處理)更

11、有利于緩解劍葉凈光合速率、抗衰老酶活性的顯著降低。
　　 5.不同基因型水稻對氮素形態(tài)及結實期適度水分脅迫的反應各處理因子對產量及產量構成的影響因素中，不同基因型對其影響最強，氮素形態(tài)次之，結實期土壤水勢最小。兩因素互作對其的交互作用中，不同基因型和氮素形態(tài)間的交互作用對其影響最大。不同基因型品種、結實期土壤水勢和氮素形態(tài)三因素交互作用只對產量存在極顯著的交互效應。適度的水分脅迫(Ψsoil=-25kPa)和適當的增加硝態(tài)氮肥比

12、例(銨硝配比為50:50)，均有利于不同基因型水稻對銨態(tài)氮肥及硝態(tài)氮肥的協同吸收與利用，緩解由于水分脅迫所造成的不利影響，能顯著促進產量的提高；但也不能過多的提高硝態(tài)氮肥的比例，其結果可能抑制水稻對銨態(tài)氮肥的吸收，加重水分和氮肥的雙重脅迫，導致減產。不同水氮處理下，各品種產量表現為雜交秈稻＞常規(guī)秈稻，常規(guī)粳型水稻＞常規(guī)粳型旱稻(分蘗能力差，有效穗較少)。此外，不同基因型水稻生長在適度土壤水勢脅迫下對不同形態(tài)氮肥的響應程度差異顯著，銨硝配