全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2016, 42(4): 540550 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn
本研究由农业部超级稻专项(02318802013231), 国家公益性行业(农业)科研专项(201303102), 宁波市重大科技项目(2013C11001), 江
苏省重点研发项目(BE2015340)和扬州大学研究生创新培养计划项目(KYLX15_1371), 扬州大学科技创新培育基金(2015CXJ042)和基
于模型与 GIS的高邮市小麦精确管理和诊断调控技术的开发与示范推广(SXGC[2013]248)资助。
This study was supported by the Special Program of Super Rice of the Ministry of Agricultural (02318802013231), China Special Fund for
Agro-scientific Research in the Public Interest (201303102), the Major Technology Project of Ningbo City (2013C11001), the Key Projects of
Jiangsu Province (BE2015340), and Innovative Program for Graduate Students of Yangzhou University (KYLX15_1371), Science and Tech-
nology Innovation Fund of Yangzhou University (2015CXJ042), and Precise Diagnosis and Management of Control Technology Based on
Modelling and GIS of Gaoyou City (SXGC[2013]248).
* 通讯作者(Corresponding authors): 张洪程, E-mail: hczhang@yzu.edu.cn; 戴其根, E-mail: qgdai@yzu.edu.cn
第一作者联系方式: E-mail: 920964110@qq.com
Received(收稿日期): 2015-10-25; Accepted(接受日期): 2016-01-11; Published online(网络出版日期): 2016-01-25.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20160125.1622.002.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2016.00540
籼粳交超级稻甬优 538花后氮素积累模型与特征分析
韦还和 1 孟天瑶 1 李 超 1 张洪程 1,* 史天宇 1 马荣荣 2 王晓燕 3
杨筠文 4 戴其根 1,* 霍中洋 1 许 轲 1 魏海燕 1 郭保卫 1
1扬州大学农业部长江流域稻作技术创新中心 / 江苏省作物遗传生理重点实验室, 江苏扬州 225009; 2 浙江省宁波市农业科学院作物
研究所, 浙江宁波 315101; 3 浙江省宁波市种子公司, 浙江宁波 315101; 4 浙江省宁波市鄞州区农业技术服务站, 浙江宁波 315100
摘 要: 以甬优籼粳交超级稻甬优 538 为试材, 常规粳稻镇稻 18 和杂交籼稻中浙优 1 号为对照, 研究甬优籼粳杂交
稻花后氮素积累特征以及比较不同类型品种花后氮素积累特征差异。结果表明: (1)两年中, 甬优 538平均产量为 12.5
t hm–2, 显著高于对照。抽穗期、成熟期及抽穗–成熟期氮素积累量均呈甬优 538>镇稻 18>中浙优 1号。百千克籽粒
吸氮量以镇稻 18最高, 甬优 538最低; 氮肥偏生产力则以甬优 538最高, 镇稻 18最低。甬优 538花后茎鞘氮素转运
量和转运率、穗部氮素积累量显著高于对照。(2)镇稻 18和甬优 538花后各时期氮素积累量均高于中浙优 1号, 且各
品种花后氮素积累量与花后天数均以 Richards方程拟合效果较好(R2均大于 0.995)。分析特征参数, 花后最大氮素积
累速率、花后平均氮素积累速率及花后到达最大氮素积累速率的时间均呈镇稻 18>中浙优 1 号>甬优 538, 花后氮素
有效吸收时间则呈甬优 538>镇稻 18>中浙优 1号。花后氮素积累渐增期、缓增期的持续天数、积累速率和积累量以
镇稻 18最高、甬优 538最低, 快增期的持续天数和积累量以甬优 538显著高于对照。本研究结果表明, 甬优 538花
后较强的氮素积累优势集中在快增期, 此期氮素积累量占其花后氮素积累总量的 86.1% (两年平均值)。且甬优 538
在花后快增期较强的氮素积累能力主要在于其较长的快增期持续天数。
关键词: 籼粳交超级稻; 品种类型; 花后氮素积累
Dynamic Model and Its Characteristics Analysis for Nitrogen Accumulation
after Heading in Yongyou 538
WEI Huan-He1, MENG Tian-Yao1, LI Chao1, ZHANG Hong-Cheng1,*, SHI Tian-Yu1, MA Rong-Rong2,
WANG Xiao-Yan3, YANG Jun-Wen4, DAI Qi-Gen1,*, HUO Zhong-Yang1, XU Ke1, WEI Hai-Yan1, and GUO
Bao-Wei1
1 Innovation Center of Rice Cultivation Technology in Yangtze River Valley, Ministry of Agriculture / Key Laboratory of Crop Genetics and Physiol-
ogy of Jiangsu Province, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China; 2 Crop Research Institute, Ningbo Academy of Agricultural Sciences of
Zhejiang Province, Ningbo 315101, China; 3 Ningbo Seed Company of Zhejiang Province, Ningbo 315101, China; 4 Agricultural Technology Exten-
sion and Service of Yinzhou District, Ningbo City, Zhejiang Province, Ningbo 315100, China
Abstract: A field experiment was conducted using indica/japonica hybrid super rice Yongyou 538 as the material, conventional ja-
ponica rice Zhendao 18 and hybrid indica rice Zhongzheyou 1 as the check to study the characteristics of nitrogen accumulation after
heading and compare the differences in characteristics of nitrogen accumulation after heading in different types of rice variety. Results
第 4期 韦还和等: 籼粳交超级稻甬优 538花后氮素积累模型与特征分析 541
followed that, on an average across two years, grain yield of Yongyou 538 was 12.5 t ha–1, significantly higher than that of check
varieties. Nitrogen accumulation at heading, at maturity, and from heading to maturity showed a trend of Yongyou 538 > Zhendao
18 > Zhongzheyou 1. Nitrogen absorption of 100 kg seeds of Zhendao 18 was the highest, followed by Zhongzheyou 1, and Yongyou
538, while opposite trends was observed for N partial factor productivity. Compared with the check, nitrogen output from stem and
nitrogen increase in panicle of Yongyou 538 were consistently higher. Nitrogen accumulation in Yongyou 538 and Zhendao 18 was
both higher than that of Zhongzheyou 1 after heading, and Richards equation was fit to simulate the relationship between nitrogen
accumulation and days after heading for three types of rice variety (R2 ≥ 0.995). Maximum rate of nitrogen accumulation, mean rate
of nitrogen accumulation, and days to maximum rate of nitrogen accumulation after heading in Zhendao 18 were the highest, while
those in Yongyou 538 were the lowest. Effective nitrogen accumulation duration showed a trend of Yongyou 538 > Zhendao
18 > Zhongzheyou 1. Duration days, nitrogen accumulation rate, and nitrogen accumulation in early and late stage of Zhendao 18
were the highest, while those of Yongyou 538 were the lowest. Duration days and nitrogen accumulation in middle stage of Yongyou
538 was consistently higher compared with the check. Our results indicated that greater nitrogen uptake of Yongyou 538 was mainly
occurred in the middle stage, which was 86.1% of the nitrogen accumulation from heading to maturity. And higher nitrogen uptake in
middle stage after heading of Yongyou 538 was mainly attributed to the longer duration days in this stage.
Keywords: Indica/japonica hybrid super rice of Yongyou series; Different rice type of cultivars; Nitrogen accumulation after heading
水稻花后氮素积累水平是影响花后光合物质积
累与分配、调节籽粒蛋白质及组分含量、影响加工
和食味品质的重要因素。因此, 定量分析水稻花后
氮素积累的动态变化是揭示作物产量形成机理和稻
米品质研究中的重要内容[1-3]。当前就禾谷类作物氮
素积累动态已有相关报道, 但大都侧重于全生育期,
如水稻方面, 孙成明等[4]报道了武香粳 14 在 FACE
处理下的氮素动态变化, 纪洪亭等 [5]研究了超级杂
交稻养分积累动态模型及相关特征。小麦方面, 丁
锦峰等[6]研究了长江中下游稻茬小麦超高产群体氮
素积累、分配与利用特征, 党红凯等[7]分析了超高产
冬小麦对氮素的吸收、积累等方面特征。此外, 王
宜伦等[8]、景立权等[9]也就超高产玉米群体氮素积累
与分配进行了相关研究。与大面积种植的常规粳稻
和杂交籼稻相比, 甬优系列籼粳杂交稻已在生产上
表现出较明显的产量优势[10-11]。当前就甬优系列籼
粳杂交稻的研究多集中在产量优势形成机制方面 ,
如分析产量构成因素、光合物质生产、茎秆特性、
根系形态生理等[12-16]。就甬优系列籼粳杂交稻氮磷
钾养分积累、吸收等的报道较少, 且与常规粳稻和
杂交籼稻相比, 甬优系列籼粳杂交稻在花后氮素积
累动态及特征上的差异分析迄今尚缺乏报道。本研
究采用作物生长模型对不同类型水稻品种氮素积累
与花后天数的关系进行曲线估计, 利用推导出的特
征参数定量分析不同类型品种花后氮素积累特征及
其差异, 以期为甬优系列籼粳杂交稻花后氮素积累
动态和管理决策提供量化工具和实践依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料与栽培管理概况
以甬优籼粳交品种甬优 538 为试材、常规粳稻
镇稻 18和杂交籼稻中浙优 1号为对照。2012—2013
年参试品种的主要生育期见表 1。
试验于 2012—2013 年在浙江省宁波市鄞州区
洞桥镇百梁桥村进行。土壤类型为黄化青紫泥田 ,
pH 5.51、含有机质 38.37 g kg–1、全氮 0.16%、碱解
氮 82.45 mg kg–1、速效磷 20.14 mg kg–1、速效钾
78.45 mg kg–1、水溶性盐总量 0.13 g kg–1。两年中
参试品种水稻生长期间的月平均温度、日照时数、
降雨量见表 2。
表 1 主要生育期以及生育阶段天数
Table 1 Duration of growing stages of the tested varieties
品种
Variety
播种期
Sowing date
(month/day)
抽穗期
Heading date
(month/day)
成熟期
Maturity date
(month/day)
抽穗–成熟期天数
Days from heading
to maturity (d)
全生育期天数
Whole growth
period (d)
2012
甬优 538 Yongyou 538 5/19 8/26 10/31 66 165
镇稻 18 Zhendao 18 5/19 8/24 10/16 53 150
中浙优 1号 Zhongzheyou 1 5/19 8/25 10/8 44 142
2013
甬优 538 Yongyou 538 5/18 8/27 10/31 65 166
镇稻 18 Zhendao 18 5/18 8/24 10/15 52 150
中浙优 1号 Zhongzheyou 1 5/18 8/25 10/7 43 142
542 作 物 学 报 第 42卷
表 2 2012–2013年水稻生长期间的月平均温度、日照时数和降雨量
Table 2 Mean temperature, sunshine hours, and rainfall during rice growing seasons in 2012–2013
生长期间
Growing period
气象参数
Meteorological parameter
甬优 538
Yongyou 538
镇稻 18
Zhendao 18
中浙优 1号
Zhongzheyou 1
2012
平均温度 Mean temperature (ºC) 25.6 25.7 25.8
降雨量 Rainfall (mm) 445.1 451.9 465.5
播种–拔节期
Sowing to elongation
日照时数 Sunshine hours (h) 330.5 339.8 358.4
平均温度 Mean temperature (ºC) 29.1 29.1 29.0
降雨量 Rainfall (mm) 443.4 232.8 408.3
拔节–抽穗期
Jointing to heading
日照时数 Sunshine hours (h) 255.3 239.4 220.8
平均温度 Mean temperature (ºC) 21.9 22.8 23.3
降雨量 Rainfall (mm) 308.3 325.7 304.6
抽穗–成熟期
Heading to maturity
日照时数 Sunshine hours (h) 424.6 323.8 256.4
2013
平均温度 Mean temperature (ºC) 26.3 26.4 26.5
降雨量 Rainfall (mm) 402.1 404.4 409.0
播种–拔节期
Sowing to elongation
日照时数 Sunshine hours (h) 421.0 432.3 454.9
平均温度 Mean temperature (ºC) 30.9 30.9 30.9
降雨量 Rainfall (mm) 239.1 220.0 223.8
拔节–抽穗期
Jointing to heading
日照时数 Sunshine hours (h) 330.5 301.6 287.8
平均温度 Mean temperature (ºC) 23.3 24.5 25.2
降雨量 Rainfall (mm) 512.1 317.4 196.2
抽穗–成熟期
Heading to maturity
日照时数 Sunshine hours (h) 436.4 373.0 321.0
试验采取完全随机区组设计, 小区面积20 m2, 3
次重复。小区间作埂隔离, 并用塑料薄膜覆盖埂体,
保证单独排灌。毯苗育秧, 秧龄20 d, 栽插株行距为
30.0 cm × 13.2 cm。对籼粳杂交稻甬优538、杂交籼
稻中浙优1号每穴2苗栽插 , 常规粳稻镇稻18每穴4
苗栽插。对甬优538和镇稻18施纯氮270 kg hm–2, 中
浙优1号施纯氮 225 kg hm–2, 氮肥按基蘖肥∶穗粒
肥=6∶4施用。各小区磷、钾肥施用量一致, 即施过
磷酸钙(含12% P2O5) 1150 kg hm–2, 全部基施。氯化
钾(含60% K2O) 450 kg hm–2, 按基蘖肥∶穗粒肥=
4∶6施用。移栽后采用湿润灌溉为主, 建立浅水层;
群体达到目标穗数的80%时搁田, 控制无效分蘖发
生; 抽穗扬花期田间保持3 cm水层, 灌浆结实期间
歇灌溉, 干湿交替, 收割前7 d断水搁田。按常规高
产栽培要求防治病虫害。
1.2 测定项目与方法
1.2.1 花后氮素积累动态 甬优 538 于花后 0 d
(抽穗期)田取样, 此后每隔 5 d取一次样, 直至花后
第 65天。镇稻 18于花后 0 d (抽穗期)田取样, 此后
每隔 5 d取一次样, 直至花后 50 d。中浙优 1号于花
后 0 d (抽穗期)田取样, 此后每隔 5 d取一次样, 直
至花后 45 d。每次取样均按各小区的平均茎蘖数取
5穴植株, 样品分成叶、茎鞘、穗 3个部分, 105℃杀
青 30 min, 75℃烘干至恒重后, 测定干物质量。称重
后样品用万能粉碎机粉碎, 过 80目筛后采用半微量
凯氏定氮法测定氮素含量。
1.2.2 计算方法与数据处理
籽粒生产率(kg grain kg–1) = 籽粒产量/成熟期
植株氮素吸收量
氮肥偏生产力(kg kg–1) = 施氮区产量/小区施氮量
氮素转运量(kg hm–2) = 抽穗期茎鞘、叶氮素积
累量–成熟期茎鞘、叶氮素积累量
氮素转运率(%) = 单位面积植株成熟期叶、茎
鞘氮素的表观转运量 /抽穗期叶、茎鞘氮素积累量
×100
氮素转运贡献率(%) = 氮素转运量/抽穗至成熟
期穗部氮素积累量×100
本文以 Curve Expert 1.3软件对各品种花后天数
(抽穗当天为 0)和群体氮素积累量之间的关系进行
拟合, 发现用 Richards方程拟合的效果较好(R2均大
于 0.995)。Richards方程
1
(1 e )kt NW A B
, 式中, W
为花后各期群体氮素积累量(kg hm–2), A为终极群体
第 4期 韦还和等: 籼粳交超级稻甬优 538花后氮素积累模型与特征分析 543
氮素积累量(kg hm–2), t为开花后天数(d), B、N、K为
方程参数。参照朱庆森等[17]的方法, 求出以下参数。
花后最大氮素积累速率(kg hm–2 d–1) = 1
(1 )
N
N
AK
N
花后平均氮素积累速率(kg hm–2 d–1) =
2( 2)
AK
N
到达花后最大氮素积累速率的时间(d)
= (ln ln )B N
K
花后氮素积累阶段的渐增期(0–t1)、快增期(t1–t2)
和缓增期(t2–t3)计算公式如下:
t1 (d) =
1
1 2 2[ 3 ( 6 5) ]ln
2
N N N N N
B
K
t2 (d) =
1
2 2 2[ 3 ( 6 5) ]ln
2
N N N N N
B
K
t3 (d) =
100 1
99ln
N
B
K
渐增期平均氮素积累速率=
1
1
1
(1 e )kt NA B
t
快增期平均氮素积累速率=
2
1
2 1
(1 e )kt NA B
t t
缓增期平均氮素积累速率 ( k g h m – 2 d – 1 )
=
3
1
3 2
(1 e )kt NA B
t t
1.3 数据处理
运用Microsoft Excel软件录入数据、计算 , 用
DPS软件作统计分析。
2 结果与分析
2.1 产量及花后氮素吸收量
两年中, 甬优 538平均产量为 12.5 t hm–2, 显著高
于镇稻 18 和中浙优 1 号。抽穗期氮素积累量呈甬优
538>镇稻 18>中浙优 1号, 成熟期和抽穗–成熟期氮素
积累量也呈类似趋势。分析氮素利用指标, 两年中甬
优 538籽粒生产率为 63.7 kg grain kg–1, 显著高于镇稻
18 (55.3 kg grain kg–1)和中浙优 1号(59.8 kg grain kg–1);
氮肥偏生产力以甬优 538最高, 镇稻 18最低(表 3)。
抽穗至成熟期阶段, 叶片氮素转运量和转运率
以镇稻 18最高、中浙优 1号最低; 茎鞘氮素转运量
和转运率以甬优 538最高、镇稻 18最低; 两年中甬
优 538穗部氮素养分增加量为 79.8 kg hm–2, 显著高
于镇稻 18 (75.4 kg hm–2)和中浙优 1号(64.4 kg hm–2);
花后氮素转运贡献率以甬优 538和镇稻 18显著高于
中浙优 1号(表 4)。
2.2 花后氮素积累动态
甬优 538、镇稻 18和中浙优 1号花后氮素积累
均大致呈慢-快-慢的趋势。镇稻 18和甬优 538花后
各时期氮素积累量均高于中浙优 1号(图 1)。各品种
花后氮素积累速率均呈先缓慢上升后下降趋势。在
表 3 产量及花后氮素吸收量
Table 3 Grain yield and nitrogen uptake after heading in the varieties
氮素吸收量 Nitrogen uptake (kg hm–2)
品种
Variety 抽穗期
Heading
成熟期
Maturity
抽穗–成熟期
From heading
to maturity
籽粒生产率
Internal nutrient
efficiency
(kg grain kg–1)
氮肥偏生产力
N partial factor
productivity
(kg kg–1)
实测产量
Actual yield
(t hm–2)
2012
甬优 538 Yongyou 538 167.9 a 195.9 a 28.0 a 64.3 a 46.26 a 12.6 a
镇稻 18 Zhendao 18 166.7 b 193.4 b 26.7 b 54.8 c 41.91 c 10.6 b
中浙优 1号 Zhongzheyou 1 145.7 c 169.7 c 24.0 c 60.1 b 45.96 b 10.2 c
2013
甬优 538 Yongyou 538 168.2 a 196.4 a 28.2 a 63.1 a 45.92 a 12.4 a
镇稻 18 Zhendao 18 163.7 b 190.3 b 26.6 b 55.7 c 39.25 c 10.6 b
中浙优 1号 Zhongzheyou 1 147.3 c 171.8 c 24.5 c 59.5 b 45.77 b 10.3 c
同一年度中标以不同字母的值在 5%水平差异显著。
In each year, values followed by different letters are significantly different at the 5% probability level.
544 作 物 学 报 第 42卷
表 4 抽穗至成熟期叶片、茎鞘氮素的转运
Table 4 Nitrogen transferred from leaf, stem and sheath from heading to maturity
叶片 Leaf 茎鞘 Stem
品种
Variety
转运量
Output
(kg hm–2)
转运率
Rate
(%)
转运量
Output
(kg hm–2)
转运率
Rate
(%)
穗部氮素养分增加量
Increase in nitrogen
in panicle
(kg hm–2)
转运贡献率
Contribution rate
from the output
(%)
2012
甬优 538 Yongyou 538 37.1 b 55.6 b 14.6 a 17.1 a 79.7 a 64.9 a
镇稻 18 Zhendao 18 40.4 a 59.3 a 8.8 c 10.9 c 76.0 b 64.7 ab
中浙优 1号 Zhongzheyou 1 26.8 c 49.3 c 11.7 b 15.2 b 62.5 c 61.6 b
2013
甬优 538 Yongyou 538 36.4 b 55.4 b 13.0 a 15.5 a 79.9 a 61.9 a
镇稻 18 Zhendao 18 37.6 a 57.9 a 9.7 c 12.1 c 74.8 b 63.2 a
中浙优 1号 Zhongzheyou 1 26.8 c 49.5 c 11.4 b 14.9 b 66.2 c 60.4 b
同一年度中标以不同字母的值在同一年份 5%水平差异显著。
In each year, values followed by different letters are significantly different at the 5% probability level within the same year.
到达花后最大氮素积累速率前 , 甬优538氮素积累
速率低于镇稻18和中浙优1号。与镇稻18和中浙优1
号相比 , 甬优538最大氮素积累速率值在到达花后
呈较平缓下降趋势(图2)。
图 1 各品种花后氮素积累量动态
Fig. 1 Dynamics in nitrogen uptake after heading in the tested varieties
图 2 各品种花后氮素积累速率动态
Fig. 2 Dynamics in nitrogen uptake rate after heading in the tested varieties
第 4期 韦还和等: 籼粳交超级稻甬优 538花后氮素积累模型与特征分析 545
2.3 花后氮素积累拟合方程及氮素吸收参数
利用 Curve Expert 1.3 软件对各品种花后天数
(抽穗当天为 0)和群体氮素积累量之间的关系进行
拟合, 发现用 Richards方程拟合的效果较好(R2均大
于 0.995), 具体方程见表 5。分析方程参数, 两年中
镇稻 18 花后最大氮素积累速率和花后平均氮素积
累速率分别为 0.7473、0.3841 kg hm–2 d–1, 显著高于
中浙优 1号(0.6834、0.3534 kg hm–2 d–1)和甬优 538
(0.6052、0.3186 kg hm–2 d–1); 花后达到最大氮素吸
收速率的时间亦以镇稻 18最高、甬优 538最低; 花
后氮素有效吸收时间呈甬优 538 (48.3 d)>镇稻 18
(39.3 d)>中浙优 1号(39.9 d)(表 6)。
分析花后氮素积累的渐增、快增、缓增期特征
(表 7)。花后氮素积累渐增期和缓增期的平均积累速
率和阶段天数呈镇稻 18>中浙优 1 号>甬优 538; 花
后渐增期和缓增期的氮素积累量亦以镇稻 18>中浙
优 1号>甬优 538。甬优 538花后快增期氮素积累量
为 22.59 kg hm–2, 显著高于镇稻 18 (10.72 kg hm–2)
和中浙优 1号(12.20 kg hm–2); 甬优 538花后快增期
天数为 40.4 d, 显著高于对照。
表 5 各品种花后氮素积累的拟合方程
Table 5 Simulation equations of nitrogen uptake after heading in the tested varieties
方程参数 Parameter 品种
Variety A B K N
方程拟合
Simulated equation
2012
甬优 538 Yongyou 538 195.77 34898.50 0.22 65.26
1
0.22 65.26195.77(1 34898.50e )XY
R2=0.999
镇稻 18 Zhendao 18 193.14 109009043925.00 0.59 145.59
1
0.59 145.59193.14(1 109009043925.00e )XY
R2=0.996
中浙优 1号 Zhongzheyou 1 169.54 134612252.50 0.48 114.70
1
0.48 114.70169.54(1 134612252.50e )XY
R2=0.996
2013
甬优 538 Yongyou 538 196.20 10030.66 0.19 57.99
1
0.19 57.99196.20(1 10030.66e )XY
R2=0.999
镇稻 18 Zhendao 18 190.05 17377237551.00 0.60 147.28
1
0.60 147.28190.05(1 17377237551.00e )XY
R2=0.996
中浙优 1号 Zhongzheyou 1 171.77 47225001.35 0.46 107.76
1
0.46 107.76171.77(1 47225001.35e )XY
R2=0.996
式中 X和 Y分别表示抽穗后天数(d)和氮素积累量(kg hm–2)。
X and Y denote days after heading and nitrogen uptake, respectively.
表 6 各品种花后氮素积累参数
Table 6 Parameters of nitrogen uptake after heading among the tested varieties
品种
Variety
花后最大氮素吸收速率
MNUR (kg hm–2 d–1)
花后平均氮素吸收速率
ANUR (kg hm–2 d–1)
花后到达最大氮素吸收
速率的时间 TMNUR (d)
花后氮素有效积累
时间 T99 (d)
2012
甬优 538 Yongyou 538 0.6063 c 0.3185 c 28.7 b 48.1 a
镇稻 18 Zhendao 18 0.7512 a 0.3861 a 30.7 a 39.2 b
中浙优 1号 Zhongzheyou 1 0.6779 b 0.3503 b 29.0 b 38.9 c
2013
甬优 538 Yongyou 538 0.6040 c 0.3186 c 26.5 c 48.4 a
镇稻 18 Zhendao 18 0.7435 a 0.3820 a 30.9 a 39.3 b
中浙优 1号 Zhongzheyou 1 0.6888 b 0.3565 b 28.5 b 38.8 c
同一年度中标以不同字母的值在 5%水平差异显著。
In each year, values followed by different letters are significantly different at the 5% probability level. MNUR: maximum nitrogen up-
take rate after heading; ANUR: average nitrogen uptake rate after heading; TMNUR: days to maximum nitrogen uptake rate; T99: effective
nitrogen accumulation duration.
546 作 物 学 报 第 42卷
表 7 各品种花后氮素积累渐增、快增、缓增期 3个阶段的特征
Table 7 Characteristics of nitrogen uptake in the early, middle and late stage after heading among the tested varieties
生育阶段
Growth stage
品种
Variety
天数
Days (d)
平均氮素积累速率
ANUR (kg hm–2 d–1)
氮素积累量
Nitrogen uptake (kg hm–2)
2012
渐增期 Early phase 甬优 538 Yongyou 538 9.4 c 0.4536 c 4.26 c
镇稻 18 Zhendao 18 22.3 a 0.6121 a 13.62 a
中浙优 1号 Zhongzheyou 1 19.1 b 0.5400 b 10.31 b
快增期 Middle phase 甬优 538 Yongyou 538 38.6 a 0.5609 c 21.64 a
镇稻 18 Zhendao 18 14.9 c 0.7302 a 10.86 b
中浙优 1号 Zhongzheyou 1 18.1 b 0.6510 b 11.79 b
缓增期 Late phase 甬优 538 Yongyou 538 0.1 c 0.3152 c 0.04 c
镇稻 18 Zhendao 18 2.1 a 0.4968 a 1.03 a
中浙优 1号 Zhongzheyou 1 1.7 b 0.4180 b 0.69 b
2013
渐增期 Early phase 甬优 538 Yongyou 538 5.4 c 0.3950 c 2.11 c
镇稻 18 Zhendao 18 22.6 a 0.6135 a 13.86 a
中浙优 1号 Zhongzheyou 1 18.2 b 0.5528 b 10.04 b
快增期 Middle phase 甬优 538 Yongyou 538 42.2 a 0.5579 c 23.53 a
镇稻 18 Zhendao 18 14.6 c 0.7230 a 10.58 c
中浙优 1号 Zhongzheyou 1 19.1 b 0.6591 b 12.61 b
缓增期 Late phase 甬优 538 Yongyou 538 1.0 a 0.3030 c 0.29 b
镇稻 18 Zhendao 18 2.1 a 0.4933 a 1.02 a
中浙优 1号 Zhongzheyou 1 1.5 b 0.4167 b 0.64 c
同一年度中标以不同字母的值在 5%水平差异显著。
In each year, values followed by different letters are significantly different at the 5% probability level. ANUR: average nitrogen uptake rate.
3 讨论
3.1 不同类型水稻品种氮素利用效率
当前, 在提高水稻产量的同时, 如何协同提高
氮肥利用效率是水稻研究和生产中面临的一大难题,
高产氮高效品种的选育也一直是育种和栽培领域关
注的热点[18-19]。水稻氮素利用参数包括氮肥吸收利
用率、氮肥生理利用率、籽粒生产率、百千克籽粒
吸氮量、氮肥偏生产力、农学利用率等[20]。目前, 就
不同基因型水稻品种氮素利用效率差异已有较多研
究[20-23]。龚金龙等[21]研究表明, 粳稻氮素生理利用
率、氮素吸收利用率和农学利用率高于籼稻, 干物
质生产效率和氮肥偏生产力则显著低于籼稻。孟天
瑶等[22]研究表明, 甬优籼粳杂交稻氮肥偏生产力显
著高于常规粳稻、杂交籼稻和杂交粳稻。Koutroubas
等[23]研究地中海地区种植的粳稻和籼稻的产量和氮
素利用率表明, 籼稻品种籽粒生产率高于粳稻品种,
这主要是由于其较高的氮收获指数。本试验因未设
置氮素空白对照处理, 因此选择籽粒生产率和氮肥
偏生产力分析不同基因型品种氮素利用效率差异 ,
结果表明 , 两年中甬优538平均产量为12.5 t hm–2,
显著高于镇稻18 (10.6 t hm–2)和中浙优1号(10.3 t
hm–2)。籽粒生产率和氮肥偏生产力以甬优538最高,
镇稻18最低。该结果说明, 甬优538较好地协同提高
了籽粒产量和氮肥利用效率。此外, 常规粳稻镇稻
18籽粒生产率和氮肥偏生产力低于杂交籼稻中浙
优1号。
3.2 不同类型水稻品种花后氮素转运特征
不同基因型水稻花后氮素转移特征存在明显差
异。赵敏等[24]研究表明, 中籼中熟杂交稻较中籼迟
熟杂交稻和粳稻具有较高的氮素积累、转运和利用
效率。霍中洋等[25]研究表明, 与产量较低群体相比,
产量较高群体具有花后茎鞘氮素转运量和转运率适
中、以及较高的叶片氮素转运量、转运率和穗部氮
素积累量。龚金龙等[21]研究表明, 粳稻花后叶片氮
素转运量低于籼稻, 茎鞘氮素转运量则显著高于籼
稻。董桂春等[26]研究表明, 氮素籽粒生产效率较高
的品种具有灌浆结实期叶、茎鞘氮素转运量大、运
第 4期 韦还和等: 籼粳交超级稻甬优 538花后氮素积累模型与特征分析 547
转率高等特点。李敏等[27]研究发现, 较中等生产力
类型, 高生产力品种花后茎叶氮素转运量和转运率
均较高。本试验条件下, 产量较高的甬优 538 花后
穗部氮素积累量、氮素转运贡献率均显著高于对照,
茎鞘氮素转运量和转运率亦高于对照, 叶片氮素转
运量和转运率则介于镇稻 18和中浙优 1号之间。该
结果表明, 与对照相比, 甬优 538具有花后叶片、茎
鞘氮素转运量大、转运率较高的特点。
3.3 不同类型水稻品种花后氮素积累模型及其
特征
养分积累模拟模型是作物生长模拟系统的重要
组成部分。纪洪亭等[5]采用 Gompertz模型拟合了超
级杂交稻干物质和养分积累动态。赵敏等[24]研究表
明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。且近几年对玉米和棉花等作物
氮素吸收动态都直接采用 Logistic模型进行拟合[28-29]。
杨京平等[30]借助水稻生长模型 Oryza-0 较好地模拟
了水稻氮吸收和积累动态。本试验条件下, 籼粳杂
交稻甬优 538、常规粳稻镇稻 18、杂交籼稻中浙优
1 号花后氮素积累均以 Richards 模型拟合效果最
好(R2均大于 0.995), 且 Richards 模型在水稻籽粒
灌浆拟合 [17,31]、干物质积累动态 [32]等方面都有较
好的应用。
此前, 基于作物生长模型对作物养分吸收积累
特征的描述多侧重于全生育期, 而对花后养分吸收
积累特征的研究较少。丁锦峰等[33]利用 Richards 模
型拟合了小麦全生育期积累动态。郭文琦等[34]采用
Logistic模型拟合了棉花花后氮、磷、钾积累动态。
在水稻方面, 纪洪亭等 [5]研究表明, 超级杂交稻氮
积累的最大速率出现在孕穗前 10 d, 氮积累的快增
期出现在拔节前 12 d至抽穗期, 此期氮素积累量占
氮积累总量的 65.6%。章明清等[35]报道了杂交籼稻
根系吸收氮、磷、钾的动态模拟模型, 结果表明, 水
稻根系吸收氮、磷、钾的积累吸收量在整个生育期
呈“S”型特征, 在生育前期随生育进程迅速提高并达
最大值, 随后按指数规律下降, 且根系对氮、磷、钾
的吸收速率基本同步。陈洁等[36]以两优培九、武育
粳 3号和武香粳 14为试材, 研究水稻植株氮素吸收
特征表明, 花前叶片和茎中的相对氮含量随播后生
长度日线性增加; 花后叶片和茎中的相对氮含量随
花后生长度日线性递减; 花后吸收的氮素随籽粒重
的增加对数递增。本研究表明, 甬优 538 抽穗至成
熟期氮素积累量为 28.1 kg hm–2, 显著高于镇稻 18
(26.7 kg hm–2)和中浙优 1号(24.3 kg hm–2)。花后最
大氮素积累速率和花后平均氮素积累速率均以镇稻
18最高、甬优 538最低。甬优 538、镇稻 18和中浙
优 1号分别在花后 27.6、30.8和 28.8 d达到最大氮
素吸收速率。花后氮素有效吸收时间呈甬优 538
(48.3 d) > 镇稻 18 (39.3 d) > 中浙优 1号(39.9 d)。该
结果表明, 甬优 538 花后较强的氮素积累量主要是
由于其较长的花后氮素有效吸收天数, 而非花后氮
素吸收速率。
纪洪亭等 [5]研究表明, 超级杂交籼稻氮积累的
快增期出现在拔节前 12 d至抽穗期, 此期氮素积累
量占氮积累总量的 65.6%, 提出超级杂交籼稻养分
积累的优势在于快增期持续天数长、中后期养分积
累速率较快。章明清等[35]研究表明, 早稻和晚稻在
栽后 50~60 d 根系氮、磷、钾养分吸收能力达到峰
值, 且早稻和晚稻根系最大养分吸收量的时间均出
现在生育后期。本试验条件下, 花后渐增期和缓增
期的氮素积累量以镇稻 18最高、甬优 538最低; 甬
优 538花后快增期氮素积累量为 22.59 kg hm–2, 显
著高于镇稻 18 (10.72 kg hm–2)和中浙优 1号(12.20
kg hm–2), 此期氮素积累量占其花后氮素积累总量
的 86.1% (两年平均值); 此外, 甬优 538花后快增期
天数为 40.4 d, 显著高于对照; 而花后快增期阶段的
平均氮素积累速率则显著低于对照。该结果说明 ,
甬优 538 花后氮素积累优势集中在快增期, 且甬优
538 在花后快增期较强的氮素积累能力主要在于其
较长的快增期持续天数。
4 结论
以 Richards 模型拟合花后氮素积累动态效果最
好。甬优 538 花后氮素积累量显著高于对照, 其花
后较强的氮素积累优势主要集中在快增期, 且快增
期较强的氮素积累能力主要在于其较长的快增期持
续天数。
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