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超级杂交稻节氮高效栽培生理生化特性及关键技术研究

龙继锐  
【摘要】: 随着超级杂交稻的广泛推广应用,日益凸现出二个重要问题:一是超级杂交稻需肥量大,引起水稻生产上氮化肥用量的大幅增长,过量的化肥造成了一系列社会和环境问题;二是由于栽培技术不配套,品种超高产潜力一直难以发挥。为此,我们以超级杂交一季稻为对象,以节氮高效栽培为目标,采用大阳试验方式,开展了一系列超级杂交稻节氮增效栽培试验研究。主要研究结果如下: 1.湖南省超级杂交一季稻产量和氮肥施用现状 湖南省超级杂交一季稻产量在7.50~9.75t/hm~2之间,施氮量225.0~240.0kg/hm~2(折纯氮),最高施氮量超过270.0kg/hm~2,属高施氮水平。加强超级杂交稻一季稻氮肥管理,减少施氮总量、提高产量空间较大。超级杂交一季稻节氮栽培施氮基准水平为225.0kg/hm~2。 2.超级杂交中籼稻氮高效利用基因型差异比较与筛选 不同基因型组合的氮收获指数、氮素转运指数、氮籽粒生产效率和100kg籽粒需氮量变异大小次序是:氮收获指数>氮素转运指数>氮籽粒生产效率>100kg籽粒需氮量。氮响应度变幅-2.86~31.06kg/kg。试验组合可以分为3种类型,第Ⅰ类:氮高效型。氮高效型又可以分为2种类型,即高效吸收利用型和耐低氮型。第Ⅱ类:适氮高产型。第Ⅲ类:高氮高产型。 3.缓/控释肥等不同类型肥料氮利用效率的比较与评价 缓释尿素(SCU)、缓释复合肥(CCF)、微生物肥(LPK/MF)、高效复合肥(LNPK)等肥料产量、氮肥利用率均较普通尿素不同程度提高。肥料SCU表现突出,2种氮水平下均较普通尿素显著增产,增幅分别为14.7%~23.9%和10.3%~11.9%,其氮肥生理利用率(PE)超过40kg/kg、农学利用率(AE)在23kg/kg以上,分别比普通尿素提高7个、8个百分点。 同种肥料节氮处理高峰苗显著降低,成穗效率显著提高,中后期根系活力强、光合效率高,库充实较好,不显著减产。氮肥利用率也提高,氮肥生产力(PFP)、氮肥生理利用率(PE)、农学利用率(AE)、氮素籽粒生产效率(NGPE)、氮收获指数(NIH)分别较等氮处理提高20%、3.4~7.2%、3.6~9.6%、4.5~8.5%、10%。 4.不同节氮栽培条件下超级杂交稻群体发育、物质生产、产量、养分吸收利用、氮肥利用效率和土壤氮积累效应 节氮幅度提高水稻分蘖发生速度降低,同最大茎蘖增长速率下降,日茎蘖增长饱和期(茎蘖同增长速率为0时间)提前,分蘖终止期提早,分蘖总数下降,前期生长略显不足,有效穗数减少,一定范围内(节氮40%内,氮量135kg/hm~2)减少不显著,高峰苗数显著降低,成穗率大幅度提高。 群体生产率(CGR)随氮水平增加而提高。最大CGR变化幅度为17.51~35.89 kg.hm~(-2).d~(-1)。分蘖-幼孕分化穗、穗分化-孕穗、孕穗-齐穗、齐穗-成熟4个阶段水稻CGR与产量相关系数依次为0.6324(P>0.05)、0.7894(P>0.05)、0.9722(P<0.01)、0.9359(P<0.01)。 节氮幅度提高水稻生长干物质积累量减少。生长前期处理差异不显著,生长中期差异加大,一定节氮范围内(节氮40%,氮量135kg/hm~2),减少不显著。抽穗后,节氮处理生物产量明显降低,但其茎鞘物质输出率和转换率均显著提高。 产量随施氮量增加呈单峰曲线变化,以节氮20%(180kg/hm~2)处理最高,达到12.0t/hm~2。 植株对NPK的吸收均有2个高峰,吸收总量均随施氮量增加而增加,齐穗后植株还能吸收30%左右的氮素;植株吸收磷素以移栽到分蘖中期吸收最多;钾素吸收高峰在生育后期,节氮可提高生育后期植株钟素吸收比例。 节氮大幅度提高氮肥利用率。节氮20%~60%RE超过42%、AE在20kg/kg以上、PE超过38kg/kgN,NHI在67%以上,100kg籽粒需氮量1.53~2.19kg之间。 土壤总氮、速效氮量均随施氮量增加而提高。低氮处理土壤总氮和速效氮量均大幅下降;中氮处理两者均基本持平;高氮处理则均大幅增加。节氮能降低土壤速效磷水平,一定范围内节氮土壤钾含量不显著降低,并能提高有机质含量,减轻环境压力。 5.不同节氮栽培条件下超级杂交稻生理生化、光合作用特性 施氮量与叶片叶绿素含量呈显著正相关;叶片单位叶绿素的光合作用效率随施氮量增加先升高后降低;节氮能提高叶片单位叶绿素的光合作用效率。 根系活力、叶片NR、GS、CAT等酶活性均随施氮量增加先增后降;MDA含量随施氮量增加呈先减后增变化。生育期后移根系活力、CAT酶活性均下降,MDA含量与此相反,GS、NR酶活性则先高后低,均以齐穗期最高。 增施氮肥能提高剑叶净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs);细胞间隙C02浓度(Ci)则随施氮量增加先降后升。适宜节氮能提高水稻叶片最大光合速率、降低光抑制系数、提高叶片光饱和点,不影响或不显著影响叶片捕光能力。 叶片光合电子传递(ETR)、有效量子产量(EQY)和光化学猝灭系数(qP),非光化学猝灭系数(NPQ)均受氮用量和光照强度双重影响;节氮能提高水稻叶片ETR、EQY和qP,氮肥过低或过高都会产生相反作用,NPQ随施氮量增加而提高:ETR、EQY、qP随生育期推进而提高,NPQ则相反。 6.超级杂交一季稻节氮栽培关键技术 平原地区超级杂交中稻节氮栽培策略:主攻有效穗,兼顾穗粒数和粒重。 节氮栽培最佳施氮量135~180kg/hm~2,N:P:K=1:0.4~0.7:0.9~1.2,移栽密度为18.0~21.0万蔸/hm~2。 超级杂交稻节氮栽培技术要点:品种氮高效、氮肥控缓释、壮秧栽小苗、小蔸适稀植、水肥长藕合、综合控病虫、防倒保高产。


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