水稻产量对氮肥响应的品种间差异及其与根系形态生理的关系

【摘要】：【研究背景】植物根系不仅是水分和养分吸收的主要器官,而且可以通过调节根系构型、合成或分泌激素、有机酸和酶等物质来适应多变的土壤环境,调节根系对水分和养分的吸收、根系和地上植株的生长。土壤结构和养分与水分等条件、根际微生物种类和数量等也可以影响根系生长发育、形态分布、分泌物的种类和数量及其对水分养分的吸收。因此,水稻根系的形态与生理特征必然影响氮素的吸收与利用,从而影响水稻产量和氮肥利用效率,但目前关于水稻根系形态生理特征与氮肥利用效率之间的关系研究仍然较少。在高产条件下,氮肥利用效率不同的水稻品种根系形态生理有何差异仍缺乏研究。【材料与方法】本试验以籼稻天优华占、两优培九和粳稻陵香优18、宁粳1号为材料,研究了不同水稻品种产量对施氮量的响应以及高产条件下水稻根系形态生理特征的品种间差异。【结果与分析】结果表明,水稻产量对施氮量的反应存在明显的品种间差异。上述四个水稻品种在获得最高产量(10.1~10.3 t hm~(-2))时,天优华占和陵香优18所需施氮量为242.5~255.5kg hm~(-2),明显低于两优培九和宁粳1号的327.3~328.0 kg hm~(-2)。天优华占和陵香优18的氮肥农学利用率和氮肥偏生产力均明显高于两优培九和宁粳1号,表明天优华占和陵香优18产量对氮肥的反应较两优培九和宁粳1号敏感。在高产(10.5~10.9 t hm~(-2))条件下,天优华占和陵香优18主要生育期(分蘖中期、穗分化期、抽穗期和成熟期)根系的重量、长度和总吸收表面积低于两优培九和宁粳1号,而根系活跃吸收表面积及其占总吸收表面积的比例、根系伤流量以及根系活力则显著高于两优培九和宁粳1号。【结论】水稻产量对施氮量的反应存在明显的品种间差异。氮肥高效利用品种在根系形态生理上具有根系活跃吸收表面积、根系伤流量和根系活力高的特点。耐肥高产品种存在根系冗余生长现象。通过选育或选用根系活跃吸收表面积、根系伤流量和根系活力高的水稻品种、或通过栽培措施提高水稻根系活力,将有望在获得水稻高产的同时,降低水稻施氮量和提高氮肥利用效率。