水稻氮素利用基因型鑒定篩選及其響應研究.pdf

1、氮素是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中投入最多的養(yǎng)分元素,氮對水稻生產(chǎn)的影響僅次于水,但卻構(gòu)成水稻生產(chǎn)成本投入的主要部分。中國水稻種植面積占世界水稻種植面積的20％,而中國水稻氮肥用量占全球水稻氮肥總用量的37％。中國稻田單季水稻氮肥用量平均為180 kg/hm2,這一用量比世界稻田氮肥單位面積平均用量大約高75％左右。在中國氮肥成本占水稻生產(chǎn)外部投入總成本的份額高達35％。氮肥施入土壤后,如果不能被作物吸收,就會造成大量損失而產(chǎn)生一系列的環(huán)境問題。

2、　　 隨著糧食生產(chǎn)水平和產(chǎn)量的提高,化肥的施用量不斷增加,尤其是氮肥。與其他主要水稻生產(chǎn)國相比,中國稻田氮肥施用量較高而利用率較低。稻田氮肥利用率低和大量的氮素損失在造成資源浪費、水稻生產(chǎn)成本增加、農(nóng)民增產(chǎn)不增收的同時還導致一系列不良的環(huán)境反應。目前,選用氮高效基因型品種和合理的氮肥調(diào)控是提高水稻氮素利用效率和降低環(huán)境氮污染最有效的途徑。本研究的主要結(jié)論如下:
　　 (1)氮利用效率定義為作物籽粒產(chǎn)量除以供氮量,由于介質(zhì)供氮量

3、(包括土壤有效氮和肥料氮量)比較難于計算,在統(tǒng)一供氮水平時作物(相同生育期)產(chǎn)量可表征為氮利用效率:當不論介質(zhì)供氮水平如何,水稻的產(chǎn)量均高于其同一生育期的水稻平均產(chǎn)量時,該水稻即可定義為氮高效基因型,反之則定義為氮低效基因型。根據(jù)174個基因型在兩個供氨水平下的產(chǎn)量平均值可將其分為四個類型:(1)雙高效型,此類基因型在低氮和高氮水平下的產(chǎn)量均高于供試基因型的平均值；(2)高氮高效型,此類基因型在低氮水平下的產(chǎn)量低于供試基因型的平均值,高

4、氮水平下則相反；(3)低氮高效型,此類基因型在低氮水平下的產(chǎn)量高于供試基因型的平均值,高氮水平下則相反；(4)雙低效型,此類基因型在低氮和高氮水平下的產(chǎn)量均低于供試基因型的平均值。
　　 (2)生育期作為水稻重要的農(nóng)藝性狀得到育種家和水稻生產(chǎn)者的極大重視,其通常是育種的重要目標之一。水稻生育期與植物生長參數(shù)的相關(guān)系數(shù)在不施氮時均較施用氮肥時的大。這表明水稻的產(chǎn)量在供氮水平較低時較大程度地依賴于其生育期。在不施氮時水稻生物產(chǎn)量與生

5、育期呈極顯著正相關(guān)關(guān)系,當施用氮肥水平為300 kg/hm2時他們的正相關(guān)關(guān)系反而不密切,這可能是因為生育期越長,水稻植株往往對體內(nèi)氮的再利用程度依賴就越強。
　　 (3)在2個氮肥處理條件下,不同基因型水稻的最高分蘗數(shù)、有效穗數(shù)和成穗率均存在顯著差異。與不施氮處理相比,施氮處理明顯增加了最高分蘗數(shù)和有效穗數(shù),但不同基因型增加的幅度不同。隨施氮量增加穗總粒數(shù)、結(jié)實率和成穗率有減少的趨勢,這種變化趨勢與前人的研究結(jié)果是一致的。從類

6、型間看,雜交秈稻的最高分蘗數(shù)增加的幅度最大,但其成穗率降低的幅度也最大,而有效穗數(shù)增加幅度最大的是常規(guī)粳稻。
　　 (4)不同施肥水平下,不同基因型的氮肥農(nóng)學利用率和氮肥偏生產(chǎn)力不同,隨著施氮量增加,氮肥農(nóng)學利用率和氮肥偏生產(chǎn)力下降。在同一施肥水平下,不同基因型表現(xiàn)不同,且差異較大。在增產(chǎn)品種中氮肥農(nóng)學利用率平均值為5.94kg/kg,最小值為O.15 kg/kg,最大值為27.00 kg/kg；氮肥偏生產(chǎn)力平均值為27.02

7、kg/kg,最小值為9.00 kg/kg,最大值為45.45kg/kg,最大值較最小值高出4倍以上,以上情況表明供試材料存在廣泛的基因型差異。
　　 (5)不同基因型水稻在不同氮素水平的籽粒產(chǎn)量差異非常顯著,在340個參試品種中有174個品種隨著施氮量的增加而增加,其中有70個品種無論是低氮還是高氮水平下,籽粒產(chǎn)量都較低,說明這70個品種對氮肥的響應度低,有22個品種在不施氮肥條件下的產(chǎn)量較小,而在施氮肥條件下產(chǎn)量增加較大,對氮

8、肥的響應度大。
　　 (6)產(chǎn)量構(gòu)成因子在不同氮水平下對籽粒產(chǎn)量的貢獻是不同的,施氮水平對水稻產(chǎn)量構(gòu)成因子影響很大,其中有效穗數(shù)隨著施肥量的增加而顯著增加。單位面積有效穗數(shù)對產(chǎn)量貢獻最大,而每穗結(jié)實率和千粒重則位居其次。
　　 (7)水稻高產(chǎn)是單位面積穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重協(xié)調(diào)發(fā)展的結(jié)果。其中粒重是決定產(chǎn)量的最后一個因素,其降低無法得到其他產(chǎn)量因素的補償,因此在高產(chǎn)栽培中,成為影響產(chǎn)量的主要矛盾。本研究從施氮總量