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水稻高效氮素营养的种质鉴定及生理基础

程建峰  
【摘要】:大量施用氮肥一直是水稻高产稳产的重要措施,但较低的氮肥利用效率,引起稻作的经济和生态效益下降,影响种植业可持续发展。因此,明确水稻氮素营养效率的基因型差异,鉴定与评价水稻种质的氮素营养效率,阐明水稻氮素高效利用的生理基础是提高水稻氮素营养效率急需解决的重要课题。本研究以不同水稻基因型为材料,在盆栽和大田条件下系统评价了水稻苗期和全生育期氮素营养效率的基因型差异,筛选出氮素吸收效率(NAE)、氮素利用效率(NUE)和氮素收获指数(NHI)差异的基因型,建立了水稻氮素营养效率鉴定与评价的方法;并进一步以氮素营养效率有显著差异的水稻基因型为材料,明晰了不同氮素营养效率水稻干物质和氮素积累转运的规律,阐明了水稻高效氮素吸收、利用和分配的生理基础。主要研究结果如下: 1.明确了盆栽条件下水稻种质苗期NAE和NuE的基因型差异。水稻苗期NAE和NUE存在显著基因型差异,且NAE的基因型差异大于NUE。不同水稻种质苗期NAE和NUE的种质分布基本遵循正态曲线,低、高效种质较少,中效种质众多。依据水稻苗期NAE和NUE的正态离差,将供试水稻苗期氮素营养效率分为8类,以中效组合最多,极少存在两个均低或均高的种质。水稻苗期NAE与NUE呈极显著负相关。本试验土壤肥力水平下,鉴定水稻苗期NAE的最佳施N水平为20mg/kgN,间接选择指标为倒3叶SPAD值和总干重/株;鉴定与评价水稻种质苗期NUE的最佳施N水平为60mg/kgN,间接选择指标为倒3叶SPAD值。 2.鉴定了大田水稻种质全生育期NAE、NUE和NHI的基因型差异。水稻全生育期NAE、NUE和NHI存在显著基因型差异。常规籼稻、常规粳稻和籼型杂交稻间NAE、NUE和NHI无显著差异,但籼型杂交稻氮素营养效率的变异程度小于常规籼稻和常规粳稻。不同类型水稻全生育期氮素营养效率的种质频数分布近似于正态曲线,低、高效种质较少,中效种质众多。根据NAE、NUE和NHI的正态离差,供试水稻种质氮素营养效率分为13类,以中效组合最多,基本上不存在两个氮素营养效率指标同低或同高的种质。水稻全生育期NAE与NUE、NAE与NHI呈极显著负相关,NUE与NHI无显著相关。 3.建立了水稻全生育期氮素营养效率的鉴定与评价方法。不同水稻种质的NAE和NUE差异以拔节期最大,可作为水稻NAE和NUE鉴定与评价的最佳时期。鉴定与评价水稻NAE的最适土壤有效氮含量为0.139gN/kg土,间接选择指标为拔节期单


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