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Differences in N accumulation and translocation in the machine-transplanted rice genotypes

不同基因型机插稻植株氮素积累运转特性



全 文 :书植物营养与肥料学报 2015,21(2):277-287 doi牶1011674/zwyf.20150201
JournalofPlantNutritionandFertilizer htp://www.plantnutrifert.org
收稿日期:2014-01-14   接受日期:2014-09-16
基金项目:农业部公益性行业科研专项(201303129);国家粮食丰产科技工程项目(2011BAD16B05,2013BAD07B13-2);四川省育种攻关项
目(2011NZ0098)资助。
作者简介:赵敏(1990—),女,四川江油人,硕士研究生,主要从事水稻机械化栽培理论及技术研究。Email:1184374736@qq.com
 通信作者 Tel:028-86290972,Email:rwjun@126com
不同基因型机插稻植株氮素积累运转特性
赵 敏1,胡剑锋1,钟晓媛1,张 强1,周 虹2,任万军1
(1四川农业大学农学院,农业部西南作物生理生态与耕作重点实验室,四川温江 611130;
2四川省农业技术推广总站,四川成都 610041)
摘要:【目的】明确机械化育插秧条件下不同基因型水稻氮素吸收利用的特点,分析提高其氮素吸收利用的途径。
【方法】以3个中籼中熟杂交稻、3个中籼迟熟杂交稻、4个粳稻共计10个品种为材料,采用随机区组大田试验设
计,测定不同生育时期各器官干物重和氮素含量、产量等,研究了不同基因型机插稻植株氮素积累、分配和运转特
性的差异及其原因。【结果】1)育插秧机械化条件下水稻植株氮素积累符合 Logistic曲线增长规律。2)整个生育
期机插稻植株含氮量呈下降趋势,粳稻植株的含氮量在生长中期(拔节期—抽穗期)高于杂交籼稻,而后逐渐降低,
到成熟期极显著低于杂交籼稻,中籼中熟杂交稻因降低缓慢到成熟期植株含氮量最高。3)粳稻植株的终极氮素积
累量最低,中籼中熟杂交稻和中籼迟熟杂交稻终极氮素积累量平均比粳稻高230%和331%。4)中籼中熟杂交
稻抽穗期—成熟期氮素积累量最大,在氮素积累上具有后发优势,且穗部分配率、叶片与茎鞘氮素表观转运率、氮
素籽粒生产效率和氮素转运效率均较高,说明育插秧机械化条件下,中籼中熟杂交稻品种的氮素在转运和利用上
具有高效性。其中,F优498的终极氮素积累量高,且具有前期积累快,后期运转分配合理等优势。5)中籼迟熟杂
交稻氮素积累出现最大增长速率较晚,平稳持续增长时间较长,终极积累量最大,但氮素积累对产量的贡献没有优
势。6)粳稻中杂交粳稻69优8号相比其他粳稻品种,氮素积累量大且产量高,也具有氮素转运和利用的高效性。
【结论】机插稻植株氮素积累转运特性受不同基因型的显著影响。本研究采用植株含氮量、终极氮素积累量、百千
克籽粒吸氮量等反映机插稻氮素吸收转运特性的指标进行比较发现,在育插秧机械化条件下,中籼中熟杂交稻相
比中籼迟熟杂交稻和粳稻氮素具有积累转运和利用高效性,其中 F优498在氮素积累、分配并促进产量形成方面
具有遗传上的优势。中籼迟熟杂交稻虽具有氮素积累量潜力,但氮素积累对水稻产量的贡献相对较低。机插粳稻
氮素积累较低,但相比其他粳稻品种机插杂交粳稻69优8号具有氮素积累量大且产量高的潜力,较适合机插。
关键词:水稻;机插;基因型;氮素积累;氮素利用
中图分类号:S511;S1431   文献标识码:A   文章编号:1008-505X(2015)02-0277-11
DiferencesinNaccumulationandtranslocationinthe
machinetransplantedricegenotypes
ZHAOMin1,HUJianfeng1,ZHONGXiaoyuan1,ZHANGQiang1,ZHOUHong2,RENWanjun1
(1ColegeofAgronomy,SichuanAgriculturalUniversity/KeyLaboratoryofCropPhysiology,Ecology,andCultivationinSouthwest
China,Wenjiang611130,China;2SichuanGeneralPopularizationCentreofAgriculturalTechnique,Chengdu610041,China)
Abstract:【Objectives】TheexperimentalobjectiveistoinvestigatethediferencesinNuptakeandutilizationin
themachinetransplantedricegenotypesandexploreanefectivepathwayimprovinguptakeandutilizationofNin
themachinetransplantedricegenotypes.【Methods】Afieldexperimentwasdesignedinrandomizedblocksto
determinetheNcontent,yields,thecharacteristicsofNaccumulationanddrymaterweight,distributionand
translocationofNinthediferentmachinetransplantedricegenotypesatthegrowthstagesofthreemedium
maturingvarieties,threelatematuringvarietiesandfourjaponicaricecultivars,andexplainthereasonscausingthe
diferencesinthecharacteristicsmentionedabove.【Results】1)TheaccumulationdynamicsofNinthemachine
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
transplantedricewasexhibitedbyalogisticcurve.2)Ncontentinthemachinetransplantedricedecreasedthrough
thegrowthperiod.ThecontentofNinjaponicaricecultivarswashigherthaninindicahybridricecultivarsduring
jointingheading,thenthatwasgradualydecreasedandbecamelowerthaninindicahybridricecultivarsat
maturity.ThecontentofNinmediummaturingindicahybridricecultivarsreachedthehighestvalueatmaturity
stage.3)TheultimateNuptakeinthejaponicaricecultivarswas230% lowerthaninmediummaturingindica
hybridricecultivars,and331% lowerthaninlatematuringindicahybridricecultivars.4)Mediummaturing
indicahybridricecultivarsexhibitedthehighestNaccumulationduringheadingmaturity,andahighlyN
distributionratiointhepanicle,highlyapparentNtranslocationrateintheleafandstemsheadwithahigherN
grainproductioneficiencyandNtranslocationeficiency,indicatingthattheaccumulationandtranslocation
eficiencyofNinthemediummaturingindicahybridricecultivarsweresignificantlyhigherthanthoseinthelate
maturingindicahybridricecultivarsandjaponicaricecultivarsundertheplantingmechanization.Fyou498from
mediummaturingindicahybridriceshowedmuchhigherNuptakethantheothers,andhadanadvantageofrapid
NaccumulationattheearlygrowthstageandreasonableNdistributionatthelategrowthstage.5)Latematuring
indicahybridricecultivarsdemonstratedthebiggestenhancementrateinNaccumulationfrom84to91d,anda
steadyNaccumulationduringthewholegrowthperiod,andthehighestNuptake,butwhichwasnotbeneficialto
yieldformation.6)Cultivar69you8hashigherNuptakesandyieldthantheotherjaponicaricecultivars,anditsN
accumulationandtranslocationeficiencywassignificantlyhigherundertheplantingmechanization.【Conclusions】
DiferentgenotypesaresignificantlydiferentinthecharacteristicsofNaccumulationandtranslocationunder
machinetransplantingcondition.TheaccumulationandtranslocationeficiencyofNinthemediummaturingindica
hybridricecultivarsissignificantlyhigherthanthoseinthelatematuringindicahybridricecultivarsandjaponica
ricecultivars.Fyou498,amediummaturingindicahybridricecultivar,demonstratesgeneticadvantagesintheN
accumulation,distributionandyieldformation.LatematuringindicahybridricecultivarshavepotentialinhighN
accumulation,which,however,doesnotshowgoodtoyieldformation.Naccumulationinthejaponicarice
cultivarsisrelativelylow.Amongthejaponicaricecultivars,69you8hassignificantlyhigherNaccumulationand
yieldundertheplantingmechanization,showingbetersuitabilityforplantingmechanization.
Keywords牶rice牷transplantingmechanization牷genotype牷Naccumulation牷Nutilization
  我国是世界上主要的产稻国之一,种植面积约
占世界水稻种植面积的1/5[1]。氮素在营养器官和
生殖器官中的积累、转化和吸收利用对水稻的生长
发育、产量和品质形成起决定性作用[2-5]。明确不
同基因型机插稻植株氮素的吸收、利用规律,不仅可
以为生产上合理运筹氮肥提供重要依据[2,6],而且
是水稻氮素营养性状改良的必要环节[7]。不同基
因型水稻间的氮效率存在显著差异[8-11]。Singh
等[8]研究发现,不同基因型水稻氮素利用效率及其
构成因素随供氮水平的增加而降低的幅度是不同
的。单玉华等[9]对籼稻和粳稻研究表明,籼稻植株
的氮素利用效率明显高于粳稻,且籼稻和粳稻在氮
素吸收利用上存在较大差异。陈明霞等[12]和徐阳
春等[13]研究表明,不同基因型水稻地上部总干物质
重、氮素积累量、氮素籽粒生产效率均存在基因型差
异。董桂春等[14]研究表明,不同生育期类型水稻品
种的氮素吸收利用存在差异,同一生育期的籼稻品
种和粳稻品种在吸氮能力、氮素籽粒生产效率方面
也不同。李敏等[15]研究表明,高生产力类型水稻品
种较中、低生产力类型,具有够苗前氮素积累快,够
苗至拔节期积累少,拔节至抽穗期积累稳,抽穗至成
熟期积累多,且抽穗后氮素向籽粒转移量大但不过
量的特点。国内有关水稻基因型氮素吸收、利用效
率的差异虽有一定研究,但主要集中在手插和抛秧
方面,有关育插秧机械化条件下,特别是以四川为典
型代表的杂交中籼稻区,不同基因型水稻品种氮素
积累和转化差异的研究尚鲜见报道。本文以4个粳
稻品种和在西南地区推广面积较大的6个籼型杂交
中稻品种为研究对象,分析不同基因型水稻在机械
化育插秧条件下氮素积累特性,以期为生产上选择
适于机械化育栽插的水稻品种,同时为不同基因型
水稻品种制定相应的栽培技术提供理论依据。
872
2期    赵敏,等:不同基因型机插稻植株氮素积累运转特性
1 材料与方法
11 试验地点及条件
试验于2012年在成都郫县古城镇花牌村实施,
试验田前作为青菜。土壤主要理化性质:pH596,
有机质 455g/kg,全氮 087g/kg,速效氮 1472
mg/kg,速效磷545mg/kg,速效钾655mg/kg。
12 试验设计
供试品种包括中籼中熟杂交稻(MIHR)、中籼
迟熟杂交稻(LIHR)、粳稻(JR)共计10个品种,具
体见表1。试验采用单因素随机区组设计,重复 3
次。4月13日采用塑盘旱育秧,将已培肥的床土放
入规格为28cm×58cm的塑盘,采用四川川龙拖拉
机制造有限公司生产的一鸣牌全自动播种流水线播
种,田间苗床育秧,通过给流水线换条形播种器实现
机器条播,机条播规格为每盘播种24行。播种前浸
种24h,滤干,不进行催芽处理,每个品种育6盘,播
量为50g/盘,秧龄30d,2叶1心和移栽前2d分别
追施尿素6g/m2。用洋马 VP6E型插秧机移栽,栽
插规格14cm×30cm,插秧机秧块取秧面积和送秧
速度采用固定值,小区面积24m2(10m×24m),
移栽后不补苗。施纯氮180kg/hm2,各时期施氮比
例为基蘖肥∶穗肥=6∶4,其中,基肥∶分蘖肥=7∶3,
促花肥∶保花肥=6∶4。按 N∶P2O5∶K2O为2∶1∶2
确定磷、钾肥使用量。磷肥全作基肥,按基肥∶穗肥
(促花肥)=5∶5比例施钾肥。其他田间管理措施
按大面积生产进行。
表1 供试水稻组合
Table1 Ricecultivarcombinations
类型
Type
品种
Cultivar
生育期 (d)
Growthday
亲本来源
Parentalsource
选育单位
Cultivarprovider
中籼中熟杂交稻
Mediummaturing
indicahybridrice
川香优3号 CXY3 150 川香29A/成恢488 四川省农业科学院作物研究所/四川
天宇种业有限公司
F优498FY498 152 江育F32A/蜀恢498 四川农业大学水稻研究所/四川省江
油市川江水稻研究所
宜香优2168YXY2168 152 宜香1A/HR2168 四川农业大学农学院/宜宾市农业科学院
中籼迟熟杂交
Latematuring
indicahybridrice
德香4103DX4103 153 德香074A/泸恢H103 四川省农业科学院水稻高粱研究所
泰优99TY99 160 D62A/泸恢1345 四川省农业科学院水稻高粱研究所
Ⅱ优498ⅡY498 160 Ⅱ-32A/蜀恢498 四川农业大学水稻研究所
粳稻
Japonicarice
69优8号 69Y8 157 69A/R11238 徐州农业科学研究所
徐稻6号 XD6 165 95-3/泸恢1345 徐州农业科学研究所
连粳10号 LJ10 165 连粳321/浙405 连云港市农业科学院
W021 165 镇稻88/连粳4号//W003南京农业大学农学院
13 测定项目与方法
每小区定点20穴分别于分蘖盛期、拔节期、孕
穗期、抽穗期、灌浆期、成熟期调查茎蘖数。按平均
茎蘖数法取样,每小区取3穴,取回后去根,分叶片、
茎鞘和穗(抽穗后)烘干称重。样品粉碎后,用万分
之一电子天平称取02g样品,加定氮催化片1片,
浓硫酸10mL,经380℃消煮90min,采用FOSS8400
全自动凯氏定氮仪测定其含氮量[16]。
植株含氮量(Ncontentofrice,%)=(单位面积
叶片干物重×叶片含氮量+单位面积茎鞘干物重×
茎鞘含氮量 +单位面积穗干物重 ×穗含氮量)/单
位面积全株地上部(茎、叶和穗)干物重×100;
叶片(茎鞘、穗)氮素积累量(Naccumulation,
kg/hm2)=各时期单位面积叶片(茎鞘、穗)干物重
×叶片(茎鞘、穗)含氮量;
氮素积累总量(TotalNaccumulation,kg/hm2)
=单位面积地上部各器官(叶片、茎鞘、穗)氮素积
累量之和;
叶片(茎鞘)氮素转运量(Ntransferedfrom
leaves,kg/m2)=抽穗期叶片(茎鞘)氮积累量 -成
熟期叶片(茎鞘)氮积累量;
叶片(茎鞘)氮素表观转运效率(ApparentN
972
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
translocationrateofleaves,%)=叶片(茎鞘)氮转运
量/抽穗期叶片(茎鞘)氮积累量×100;
叶片(茎鞘)氮素转运贡献率(Ntranslocation
contributionrate,%)=氮素转运量/成熟期穗部氮
素积累总量×100;
氮素干物质生产效率(Ndrymaterproduction
eficiency,kg/kg)=成熟期单位面积全株地上部
(茎、叶和穗)干物重/成熟期氮素积累总量;
氮素 籽 粒 生 产 效 率 (N grain production
eficiency,kg/kg)=稻谷产量/成熟期氮素积累
总量;
氮素转运效率(Ntranslocationeficiency,%)=
(抽穗期茎叶氮素积累总量 -成熟期茎叶氮素积累
总量)/抽穗期茎叶氮素积累总量×100;
百千克籽粒吸氮量(Nuptakeper100kgof
grain,kg)=成熟期氮素积累总量/稻谷产量×100。
14 统计分析
运用MicrosoftExcel处理数据。用DPSV705
系统 软 件 分 析 数 据,用 LSD(leastsignificant
diferencetest)进行样本平均数的差异显著性比较。
2 结果与分析
21 不同基因型机插稻植株含氮量的比较
由表2可得出,随生育进程推进,水稻植株含氮
量呈下降趋势,且下降趋势呈先快后慢。在拔节期、
孕穗期、抽穗期这三个生育时期,三种水稻类型的氮
素含量表现为,粳稻 >中籼中熟杂交稻 >中籼迟熟
杂交稻,且三者之间差异达到显著或极显著水平;分
蘖期、灌浆期、成熟期中籼中熟杂交稻植株含氮量均
最高,粳稻最低且成熟期显著低于中籼中熟杂交稻
和中籼迟熟杂交稻;整个生育期中籼中熟杂交稻氮
素含量均高于中籼迟熟杂交稻,且拔节期、抽穗期和
灌浆期分别高450%、1128%和593%。除拔节
期和灌浆期较低外,其他时期中籼中熟杂交稻中宜
香优2168的氮素含量均最高,且孕穗期、抽穗期和
成熟期极显著或显著高于 F优498和川香优3号。
中籼迟熟杂交稻中德香4103的氮素含量除分蘖期
和拔节期较低外均最高,且极显著高于泰优99和Ⅱ
优498。在粳稻品种中,69优8号的氮素含量在分
蘖期、拔节期、孕穗期、抽穗期4个生育时期均最低,
且极显著或显著低于连粳10号、W021和徐稻6号
这3个品种。
表2 不同水稻品种的植株含氮量(%)
Table2 Nitrogencontentindiferentricecultivars
类型
Type
品种
Cultivar
分蘖期
Tilering
拔节期
Jointing
孕穗期
Booting
抽穗期
Heading
灌浆期
Filing
成熟期
Maturity
中籼中熟杂交稻
Mediummaturing
indicahybridrice
YXY2168 380aA 234bB 194aA 166aA 121bB 119aA
FY498 371aAB 239aA 166bB 133cC 124bB 111bAB
CXY3 361bB 222cC 166bB 144bB 130aA 108bB
平均Mean 370aA 232bB 176bB 148bB 125aA 113aA
中籼迟熟杂交稻
Latematuring
indicahybridrice
DX4103 366abA 237bB 187aA 147aA 127aA 113aA
TY99 362bA 251aA 169bB 119cC 110cC 109bB
ⅡY498 377aA 177cC 161cC 132bB 116bB 110bB
平均Mean 368aA 222cC 173cB 133cC 118bB 111aA
粳稻
Japonicarice
69Y8 371bA 240cC 173dD 138cB 124bA 106aA
LJ10 381aA 279bB 200cC 167aA 126abA 106aA
W021 380aA 275bB 203bB 152bcAB 119cB 100bB
XD6 380aA 300aA 210aA 159abAB 128aA 108aA
平均Mean 368aA 274aA 197aA 154aA 124aA 105bB
  注(Note):同一列不同小、大写字母表示同一品种类型下各品种间差异达到5%和1%显著水平,平均值后不同小、大字母表示不同品种
类型间差异达到5%和1%显著水平 Valuesfolowedbydiferentlowercaseandcapitalletersinacolumnaresignificantlydiferentamongcultivars,
andmeansfolowedwithdiferentlowercaseandcapitalletersaresignificantlydiferentamongcultivartypesatthe5% and1% levels,respectively.
082
2期    赵敏,等:不同基因型机插稻植株氮素积累运转特性
22 不同基因型机插稻植株氮素积累动态分析
221不同基因型机插稻植株群体氮素积累动态 
对不同基因型全生育期氮素积累动态过程进行
logistic曲线拟合,其中决定系数 R2均大于095,表
明氮素积累动态较好地符合“S”型曲线。表 3和
图1表明,不同水稻类型间表现为中籼迟熟杂交稻
的平均终极积累量(21054kg/hm2)>中籼中熟杂
交稻的平均终极积累量(19457kg/hm2)>粳稻的
平均终极积累量(15821kg/hm2),虽然中籼迟熟杂
交稻的平均最大速率 Vm最小,但出现最大增长速
率较晚,平稳持续增高时间较长导致平均终极积累
量最大。F优498的终极积累量(21357kg/hm2)
在中籼中熟杂交稻中最大,比三种类型的平均终极
积累量分别高出144%、977%和3499%,且具有
前期积累较快的特点;粳稻中69优8号和连粳10
号的终极积累量较大,其出现最大增长速率也较迟。
222不同基因型机插稻群体氮素阶段积累量 由
表4可得,不同水稻类型间,分蘖期前和拔节期—抽
穗期的氮素阶段积累量表现为中籼迟熟杂交稻>中
籼中熟杂交稻>粳稻,且中籼迟熟杂交稻极显著高
于粳稻,抽穗期—成熟期的氮素阶段积累量表现为
中籼中熟杂交稻 >中籼迟熟杂交稻 >粳稻,分蘖
期—拔节期的氮素阶段积累量表现为粳稻>中籼迟
熟杂交稻 >中籼中熟杂交稻。除拔节期—抽穗期
外,其他阶段中籼中熟杂交稻中 F优498的氮素阶
段积累量均最高,且分别比宜香优2168和川香优3
号 高 2767%、8169%、12117% 和 2087%、
5436%、18645%。除拔节期—抽穗期外,其他阶
段中籼迟熟杂交稻中泰优99的氮素阶段积累量均
图1 不同基因型机插秧氮素积累的Logistic回归方程曲线
Fig.1 Logisticequationsexpressingthedaysdependent
nitrogenaccumulationindiferentricecultivars
表3 不同水稻品种的植株氮素积累的Logistic模型参数估值[y=a/(1+be-cx)]
Table3 TheparametersoftheLogisticequationexpressingthenitrogenaccumulationindiferentricecultivars
品种类型
Cultivartype
品种
Cultivar
参数 Parameters
a b c
R2 Vm D
中籼中熟杂交稻
Mediummaturing
indicahybridrice
YXY2168 18314 25581 00674 09745 309 82
FY498 21357 6069 00515 09614 275 80
CXY3 18700 12662 00571 09793 267 85
中籼迟熟杂交稻
Latematuring
indicahybridrice
DX4103 20233 8061 00520 09797 263 84
TY99 21389 4118 00423 09771 226 88
ⅡY498 21540 10769 00516 09879 278 91
粳稻
Japonicarice
69Y8 18847 29500 00673 09957 317 85
LJ10 15751 60924 00728 09930 287 88
W021 13957 59793 00803 09880 280 80
XD6 14728 26012 00710 09535 261 78
  注(Note):R2—决定系数 Decisivecoeficients;Vm—氮素积累最快增长速率 TherapidestincreaserateinNaccumulation[g/(m2·d)];
D—氮素积累量最快增长速率出现的天数 DaysneededforreachingtherapidestincreaserateinNaccumulation(d).
182
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
表4 不同水稻品种的氮素阶段积累量 (kg/hm2)
Table4 Nitrogenaccumulationindiferentricecultivarsatgrowthstages
类型
Type
品种
Cultivar
分蘖期前
Beforetilering
分蘖期—拔节期
Tilering-Jointing
拔节期—抽穗期
Jointing-Heading
抽穗期—成熟期
Heading-Maturity
中籼中熟杂交稻
Mediummaturing
indicahybridrice
YXY2168 1243aA 4970bB 10963aA 2773bB
FY498 1587aA 9030aA 4570cB 6133aA
CXY3 1313aA 5850bAB 7820bAB 2143bB
平均Mean 1383bA 6617bA 7783aAB 3680aA
中籼迟熟杂交稻
Latematuring
indicahybridrice
DX4103 1596abA 7367aA 8397bB 1883bA
TY99 1633aA 7643aA 6953bB 5257aA
ⅡY498 1450bA 5473bB 12047aA 2727bA
平均Mean 1560aA 6827abA 9133aA 3290aA
粳稻
Japonicarice
69Y8 863abA 8213aA 7213aA 2783aA
LJ10 840bA 5353cB 8483aA 1030aA
W021 870abA 6633bAB 4857aA 2763aA
XD6 1010aA 7507abA 3680aA 4863aA
平均Mean 897cB 6930aA 6060bB 2862aA
  注(Note):同一列不同小、大写字母表示同一品种类型下各品种间差异达到5%和1%显著水平,平均值后不同小、大字母表示不同品种
类型间差异达到5%和1%显著水平 Valuesfolowedbydiferentlowercaseandcapitalletersinacolumnaresignificantlydiferentamongcultivars,
andmeansfolowedwithdiferentlowercaseandcapitalletersaresignificantlydiferentamongcultivartypesatthe5% and1% levels.
最高,且极显著或显著高于Ⅱ优498,而拔节期—抽
穗期阶段Ⅱ优498的氮素积累量最高,且极显著高
于德香4103和泰优99,分别比德香4103和泰优99
高4347%和7326%。粳稻中连粳10号的氮素阶
段积累量除拔节期—抽穗期最高外均最低,且分蘖
期前显著低于徐稻6号,分蘖期—拔节期阶段显著
低于其他三个品种。
23 不同基因型机插稻营养器官的氮素分配特性
由表5可得,随生育进程,植株总吸氮量在叶
片、茎鞘和穗中的分配比例变化幅度均较大,中籼中
熟杂交稻、中籼迟熟杂交稻和粳稻的叶片分配比例
由拔节期到成熟期分别下降5087个百分点、4624
个百分点和4646个百分点,茎鞘分配比例分别下
降1432个百分点、1248个百分点和1428个百分
点,而粳稻由于抽穗期的穗部氮素分配比例只有
1501%,因此其穗部氮素分配比例由抽穗期至成熟
期上升幅度最大为4573个百分点。茎鞘氮素分配
率在拔节期、抽穗期和成熟期均表现为中籼迟熟杂
交稻极显著或显著高于中籼中熟杂交稻和粳稻,中
籼中熟杂交稻和粳稻之间差异不显著;穗部氮素分
配率在抽穗期和成熟期均表现为中籼中熟杂交稻极
显著或显著高于中籼迟熟杂交稻和粳稻,中籼迟熟
杂交稻和粳稻差异不显著。中籼中熟杂交稻中宜香
优2168茎鞘氮素分配率在拔节期极显著低于川香
优3号和 F优498,抽穗期极显著高于川香优3号
和F优498,成熟期差异不显著;而F优498茎鞘氮
素分配率在拔节期和成熟期均最高,穗部氮素分配
率在抽穗期最高且显著高于宜香优2168,成熟期差
异不显著。中籼迟熟杂交稻中Ⅱ优498茎鞘氮素分
配率在拔节期、抽穗期和成熟期均极显著或显著高
于泰优99,而德香4103的茎鞘氮素分配率表现为
先增大后降低,到成熟期降到最低,但穗部氮素分配
率在成熟期最高且显著高于泰优 99和Ⅱ优 498。
粳稻中69优8号的叶片氮素分配率在拔节期、成熟
期极显著或显著高于连粳10号、徐稻6号和W021,
且连粳 10号和徐稻 6号在拔节期极显著高于
W021,连粳10号和徐稻6号之间差异不显著;69
优8号穗部氮素分配率在抽穗期和成熟期均最高,
且抽穗期极显著或显著高于连粳10号。
24 不同基因型机插稻营养器官的氮素转运
由表6可得出,不同品种的叶片氮素转运量、氮
素表观转运率及氮素转运贡献率均高于茎鞘氮素转
运量、氮素表观转运率及氮素转运贡献率。不同水
稻类型叶片氮素转运量、茎鞘氮素转运量和转运贡
282
2期    赵敏,等:不同基因型机插稻植株氮素积累运转特性
表5 不同水稻品种间植株氮素分配的差异 (%)
Table5 Diferencesinnitrogendistributionamongdiferentricecultivars
品种类型
Cultivartype
品种
Cultivar
叶片Leaf
拔节期
Jointing
抽穗期
Heading
成熟期
Maturity
茎鞘Stemsheath
拔节期
Jointing
抽穗期
Heading
成熟期
Maturity
穗Panicle
抽穗期
Heading
成熟期
Maturity
中籼中熟杂交稻
Mediummaturing
indicahybridrice
YXY2168 7109aA 4761aA 1492aA 2891bB 3740aA 1900aA 1497bA 6607aA
FY498 6438bB 4430aA 1572aA 3562aA 2881cB 1962aA 2677aA 6464aA
CXY3 6447bB 4838aA 1669aA 3553aA 3199bB 1845aA 1961abA 6486aA
平均Mean 6665aA 4677bB 1578bB 3335bB 3274bB 1903bA 2048aA 6519aA
中籼迟熟杂交稻
Latematuring
indicahybridrice
DX4103 6727aA 4820aA 1597bB 3273cB 3565aA 1944cC 1614aA 6458aA
TY99 6546bB 4972aA 1992aAB 3454bA 3289bB 2185bB 1738aA 5822bB
ⅡY498 6421cB 4823aA 2230aA 3579aA 3549aAB 2434aA 1628aA 5335cB
平均Mean 6564bB 4872bB 1940aA 3436aA 3468aA 2188aA 1660bB 5872bA
粳稻
Japonicarice
69Y8 6936aA 5151aA 2291aA 3064cC 3069aA 1521cB 1779aA 6187aA
LJ10 6625bB 5753aA 1871bA 3375bB 3068aA 2230aA 1169bB 5896aA
W021 6388cC 5190aA 1959bA 3612aA 3216aA 1864bAB1588aAB 6174aA
XD6 6640bB 5099aA 1876bA 3360bB 3441aA 2081abA 1459abAB6042aA
平均Mean 6647aA 5297aA 2001aA 3353bB 3201bB 1925bA 1501bB 6074bA
  注(Note):同一列不同小、大写字母表示同一品种类型下各品种间差异达到5%和1%显著水平,平均值后不同小、大字母表示不同品种
类型间差异达到5%和1%显著水平 Valuesfolowedbydiferentlowercaseandcapitalletersinacolumnaresignificantlydiferentamongcultivars,
andmeansfolowedwithdiferentlowercaseandcapitalletersaresignificantlydiferentamongcultivartypesatthe5% and1% levels,respectively.
表6 不同水稻品种间器官氮素转运的差异
Table6 Diferencesinnitrogentranslocationamongdiferentricecultivars
类型
Type
品种
Cultivar
氮素转运量 (kg/hm2)
Nitrogentranslocation
叶片
Leaf
茎鞘
Stemsheath
氮素表观转运率 (%)
ApparentNtranslocationrate
叶片
Leaf
茎鞘
Stemsheath
对穗氮贡献率 (%)
ContributiontoNinspike
叶片
Leaf
茎鞘
Stemsheath
中籼中熟杂交稻
Mediummaturing
indicahybridrice
XY2168 5180aA 2647aA 6349aA 3985aA 3929aA 1950aA
FY498 3343bA 177bA 4985bA 396bB 2428bA 125bB
CXY3 4380abA 1637abA 6022aA 3287aA 3947aA 1438aAB
平均Mean 4301 1487 5784 2562 3440 1184
中籼迟熟杂交稻
Latematuring
indicahybridrice
DX4103 5287aA 2450aA 6301aA 3911aA 4235aA 1951aA
TY99 3813aA 630aA 4513aA 874bA 2974aA 384bA
ⅡY498 4313aA 1453aA 4683aA 2001abA 3768aA 1213abA
平均Mean 4471 1513 5170 2336 3681 1241
粳稻
Japonicarice
LJ10 5793aA 773bA 6045aA 1343bA 5238aA 1745aA
69Y8 4023aA 2103aA 4727aA 4060aA 4371aA 655aA
W021 3443aA 1147abA 5326aA 2846abA 3700aA 1216aA
XD6 3013aA 643bA 4842aA 1363bA 2922aA 550aA
平均Mean 4067 1167 5221 2490 3966 1102
  注(Note):同一列不同小、大写字母表示同一品种类型下各品种间差异达到5%和1%显著水平 Valuesfolowedbydiferentlowercaseand
capitalletersinacolumnaresignificantlydiferentamongcultivarsatthe5% and1% levels,respectively.
382
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
献率表现为,中籼迟熟杂交稻 >中籼中熟杂交稻 >
粳稻;叶片、茎鞘氮素表观转运率表现为,中籼中熟
杂交稻>粳稻>中籼迟熟杂交稻。中籼中熟杂交稻
中F优498的茎鞘、叶片氮素转运量、转运率以及转
运贡献率均最低,且显著或极显著低于宜香优
2168。中籼迟熟杂交稻中的茎鞘、叶片氮素转运量、
转运率以及转运贡献率表现为德香4103>Ⅱ优498
>泰优99,但德香4103和Ⅱ优498之间均差异不显
著。在粳稻中,杂交粳稻69优8号的茎鞘氮素转运
量和茎鞘氮素表观转运率显著高于连粳10号和徐
稻6号,其他均差异不显著。
25 不同基因型水稻稻氮素吸收利用效率
由表7可得出,粳稻植株氮素干物质生产率极
显著高于中籼中熟杂交稻和中籼迟熟杂交稻,而氮
素籽粒生产效率和产量最低,且极显著低于中籼中
熟杂交稻和中籼迟熟杂交稻;中籼中熟杂交稻的氮
素籽粒生产效率、氮素转运效率和产量均最高,分别
比中籼迟熟杂交稻和粳稻高 369%、1400%、
074%和1733%、705%、2379%,而氮素干物质
生产率和百千克籽粒吸氮量均最低,且显著或极显
著低于中籼迟熟杂交稻和粳稻。中籼中熟杂交稻中
F优498的产量显著高于宜香优2168和川香优 3
号,氮素干物质生产率、氮素籽粒生产效率和百千克
籽粒吸氮量也较高,但氮素转运效率没有优势;川香
优3号的氮素干物质生产率和氮素籽粒生产效率均
最高,且显著高于宜香优2168,而百千克籽粒吸氮
量和产量最低,且百千克籽粒吸氮量极显著低于 F
优498和宜香优 2168。中籼迟熟杂交稻中德香
4103的氮素籽粒生产效率和氮素转运效率均高于
泰优99和Ⅱ优498,且德香4103的氮素干物质生产
率和百千克籽粒吸氮量极显著低于泰优99和Ⅱ优
498。在粳稻中,W021的氮素干物质生产率极显著
高于连粳10号、69优8号和徐稻6号,连粳10号、
69优8号和徐稻6号之间差异不显著,且 W021的
氮素籽粒生产效率显著高于连粳10号,而百千克籽
粒吸氮量显著或极显著低于连粳10号、69优8号
和徐稻6号;69优8号的氮素转运效率、百千克籽
粒吸氮量和产量均最高,且百千克籽粒吸氮量显著
或极显著高于其他三个品种。
表7 不同水稻品种的氮素利用效率及产量
Table7 Nitrogenutilizationeficiencyandyieldofdiferentricecultivars
类型
Type
品种
Cultivar
氮素干物质生产率
Ndrymater
productivity
(kg/kg)
氮素籽粒
生产效率
Ngrainproductivity
(kg/kg)
氮素转运效率
Ntranslocation
eficiency
(%)
百千克籽粒吸氮量
Nuptakeof
100kggrain
(kg)
产量
Yield
(kg/hm2)
中籼中熟杂交稻
Mediummaturing
indicahybridrice
YXY2168 8423bB 4603bA 5334aA 217aA 919510bA
FY498 8981aAB 5214abA 3166bB 216aA 986195aA
CXY3 9249aA 5519aA 4933aA 187bB 914145bA
平均Mean 8870cB 5092aA 4633aA 207bA 939950aA
中籼迟熟杂交稻
Latematuring
indicahybridrice
DX4103 8878bB 5348aA 5301aA 207cC 929950aA
TY99 9149aA 4814abA 3123bA 227bB 947280aA
ⅡY498 9132aA 4622bA 3555abA 235aA 921770aA
平均Mean 9060bB 4911aA 4064aA 223aA 933000aA
粳稻
Japonicarice
69Y8 9432bB 4397abA 4495aA 240aA 797080aA
LJ10 9438bB 3849bA 4441aA 218bBC 721660aA
W021 10032aA 4731aA 4397aA 200cC 757915aA
XD6 9250bB 4405abA 3458aA 224bAB 760615aA
平均Mean 9522aA 4340bB 4328aA 220aA 759318bB
  注(Note):同一列不同小、大写字母表示同一品种类型下各品种间差异达到5%和1%显著水平,平均值后不同小、大字母表示不同品种
类型间差异达到5%和1%显著水平 Valuesfolowedbydiferentlowercaseandcapitalletersinacolumnaresignificantlydiferentamongcultivars,
andmeansfolowedwithdiferentlowercaseandcapitalletersaresignificantlydiferentamongcultivartypesatthe5% and1% levels,respectively.
482
2期    赵敏,等:不同基因型机插稻植株氮素积累运转特性
3 讨论与结论
31 机插稻植株氮素积累转运特性
机插稻与传统手插秧相比,移栽秧龄小,茎基部
较细,根系活力较弱,加上栽插时机械对秧苗的损伤
和田间水层较薄或无水层,因而栽插植株伤较重,活
棵慢,缓苗期长[17-18]。本试验中,机插稻植株氮素
积累过程能较好的拟合Logistic曲线,前期氮素积累
缓慢,后逐渐加快,生长80 91d是机插稻植株生
育过程中出现氮素积累增长最快的时期,这与前人
研究结果一致[19-20]。较快进行氮素积累的基因型
水稻品种有利于提高整个生育期氮素的总积累量,
从而有利于后期产量的形成。不同基因型水稻品种
含氮量与植株氮素积累量、植株干物质积累量之间
呈极显著负相关[21]。有效穗与播种—拔节阶段氮
素积累量呈显著正相关,颖花数与成熟期植株氮素
积累量呈显著正相关,与氮素干物质生产效率则呈
显著负相关[22]。本试验中,随生育进程,机插稻植
株含氮量呈下降趋势,且下降趋势呈先快后慢。此
外,机插稻氮素积累转运特性存在明显的基因型差
异。生产上可根据不同基因型机插稻氮素积累转运
特性,通过合理施肥调控机插稻植株含氮量与干物
质积累量,从而提高机插稻氮素积累量与产量。
32 机插稻植株氮素积累的品种间差异
TirolPadre等[23]研究表明,不同基因型籼稻品
种的总氮素积累量不同,且生育期长的品种总氮素
积累量明显大于生长期短的品种;Singh等[8]也认
为生育期长的品种氮素积累总量大于生育期中等品
种。本试验调查的10个不同类型水稻品种中,粳稻
在灌浆前期的平均植株含氮量均较高,但在成熟期
极显著低于中籼中熟杂交稻和中籼迟熟杂交稻。分
析其原因,可能与施氮总量及粳稻在特定生态区的
生长发育特性有关。按杂交籼稻栽培实际出发,本
试验统一施氮180kg/hm2,可能造成粳稻后期氮积
累量不足,且粳稻作为引进品种,其平均生育期较杂
交稻长,含氮量降低时间持续长,降低幅度更大。因
此在成熟期粳稻植株含氮量极显著低于中籼中熟杂
交稻和中籼迟熟杂交稻。中籼迟熟杂交稻与中籼中
熟杂交稻的终极氮素积累量比粳稻分别高3308%
和2298%,分蘖期前和拔节期—抽穗期,中籼迟熟
杂交稻氮积累量比中籼中熟杂交稻分别高1304%
和1735%,比粳稻高7333%和5066%,这与殷春
渊等[24]研究结果一致。中籼中熟杂交稻终极氮素
积累量较大,氮素籽粒生产效率和氮素转运效率也
较高,百千克籽粒吸氮量和氮素干物质生产率低,这
与Ying等[25]研究的氮素利用率也是影响水稻氮素
积累的重要原因一致。并且中籼中熟杂交稻叶片、
茎鞘氮素表观转运率和穗部分配率均较高,其高的
转运率对水稻植株氮素积累有重要的作用,氮素在
穗部的分配率为高产提供了有利条件,中籼中熟杂
交稻抽穗期—成熟期氮素积累量最大,在氮素积累
上具有后发优势,生产上应注重后期氮肥的施用,提
高其氮素在各器官的转化利用,还有利于其产量形
成。中籼迟熟杂交稻的氮素终极积累量均高于200
kg/hm2,主要由于生长日数多,前期(分蘖期前)和
中期(拔节期—抽穗期)氮素积累量大,总体氮素积
累平稳持续增高时间较长,但百千克籽粒吸氮量最
高,氮素积累对水稻产量的贡献相对较低。因此,通
过提高氮素积累量来促进其产量的形成优势不明
显,施肥上适当注重前期和中后期的氮肥施用比例,
从而提高氮素积累量和利用率。粳稻氮素终极积累
量最低,茎鞘氮素分配率、氮素籽粒生产效率和氮素
转运效率也低,含氮量和干物质生产率高,这与董桂
春等[14]研究的粳稻品种氮素干物质生产率高一致。
中籼中熟杂交稻中F优498的终极氮素积累量比三
种类型的平均终极生长量分别高出144%、977%
和3499%,达到21357kg/hm2,拔节前和抽穗后
的氮素积累量都显著高于其他中籼中熟杂交稻,整
个生育期虽无含氮量优势,但其返青分蘖快增加生
物量的积累和后期营养器官较好的进行氮素的转运
对植株终极氮素积累具有巨大的贡献,并且其穗部
器官抽穗期的氮素分配率高,氮素籽粒生产效率也
较高,对产量的形成具有遗传上的优势。粳稻中杂
交粳稻69优8号80d以后的生长速率的不同导致
植株氮素终极积累量远远高于另外三个品种,且69
优8号的穗部积累量在粳稻中也最高。因此,杂交
粳稻69优8号相比其他粳稻品种具有氮素积累量
大且产量高的潜力,在施肥上利用其机插的爆发性
生长点对其氮素转化利用具有重要意义。
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