不同水稻品种氮素吸收与利用的差异及生理基础

【摘要】： 以“节约能源，保护环境”为宗旨的持续农业已成为当今社会发展的主题。充分挖掘和利用作物自身的潜力，选用氮高效基因型水稻品种，是提高水稻氮素利用效率、降低氮肥污染的最理想途径。本研究以30个代表性水稻品种为试验材料进行大田试验，系统研究了不同水稻品种氮素吸收及利用效率的差异、水稻抽穗期不同形态氮素积累和分配的基因型差异、水稻氮素利用效率与抽穗期不同形态氮素积累与分配的关系，并对供试水稻品种的氮素吸收与利用效率进行了评价。研究结果表明： 1．无论早季还是晚季，不同水稻品种氮素运转与利用效率都存在显著或极显著差异，表明从现有水稻品种中筛选出氮素利用效率较高的品种完全有可能。不同生育期，水稻干物质积累量、植株含氮率、氮素积累量也存在显著或极显著的差异。随着生育期的进程，干物质积累量、氮素积累量逐渐增加，成熟期达到最高。植株茎叶含氮率逐渐降低，穗的含氮率增加。 2．以氮素吸收与利用效率为指标，通过系统聚类，将供试水稻分为三种类型，氮高效、氮中效、氮低效。高效型水稻品种早晚季的氮素稻谷生产效率、氮素积累总量、氮素收获指数、氮素回收效率均表现较高值，在籽粒产量、氮素积累、植株体内氮素的生理利用率、氮素的回收利用效果等方面表现出明显优势。供试30个水稻品种中，桂朝2号、信阳软米、特优2035、7019在早晚季都表现出较高的氮素吸收与利用效率。 3．抽穗期水稻不同形态氮素积累存在极显著的基因型差异，抽穗期植株蛋白氮、植株氨基态氮、叶片叶绿素氮、叶片可溶性蛋白氮、叶片Rubisco氮含量不同水稻品种间差异较大，早、晚季Rubisco氮含量最高的品种分别是最低的4.23、4.65倍。植株总氮在游离氨基酸、可溶性蛋白、Rubisco和叶绿素中分配的差异达到了极显著水平，在蛋白氮中的分配差异不显著。植株蛋白氮占植株总氮的比率最高，在供试的30个水稻品种中蛋白氮所占比例平均达到了78％以上。抽穗期不同形态氮素在不同器官中分配比例均存在极显著的基因型差异，早季总氮、蛋白氮积累量以叶片最高，晚季茎部总氮、蛋白氮积累量相对较高。氨基态氮不同器官间的积累以茎含量较高，穗氨基态氮变化幅度较大。 4．不同形态氮素在水稻体内分配比例不同，不同形态氮素间的相关性也不同。水稻植株总氮积累量与植株蛋白氮积累量关系最为密切，其次是植株氨基态氮含量，与可溶性蛋白氮、RuBP羧化酶氮含量没有表现出明显的相关性。植株蛋白氮相对含量与叶绿素氮、可溶性蛋白氮、植株氨基态氮、RuBP羧化酶氮相对含量关系密切。氮素吸收与利用效率不仅与不同形态氮素绝对含量有关，而且还与其相对含量有关。氮素干物质生产效率、氮素稻谷生产效率与植株氨基态氮含量呈极显著正相关，与植株蛋白氮含量呈显著或极显著负相关。氮素稻谷生产效率与叶片叶绿素氮、可溶性蛋白氮含量呈负相关，与叶片可溶性蛋白相对含量呈正相关，叶绿素相对含量呈负相关。氮素收获指数与RuBP羧化酶相对含量呈极显著负相关。