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施氮水平对不同氮效率水稻品种氮代谢及产量的影响

施氮水平对不同氮效率水稻品种氮代谢及产量的影响

作     者:赵佳鹏 

作者单位:东北农业大学 

学位级别:硕士

导师姓名:赵宏伟;孙世臣

授予年度:2022年

学科分类:09[农学] 0901[农学-作物学] 

主      题:水稻 氮效率 施氮水平 氮代谢 产量 

摘      要:氮素作为水稻生长所需的重要营养元素,对水稻生长发育具有重要影响,直接影响水稻氮代谢和产量,确定适宜的施氮水平,可以为水稻高产栽培提供理论依据。关于不同施氮水平对水稻氮代谢和产量影响的报道较多,但以不同氮效率寒地粳稻品种为试验材料开展该方面研究的报道较少,因此,探究施氮水平对寒地粳稻氮代谢和产量的影响具有重要意义。试验于2021年在东北农业大学校内实验实习基地进行,以农丰1705(氮低效品种)和松粳21(氮高效品种)为试验材料,设置5个氮肥施用水平,每公顷施用纯氮分别为0、75、150、225、300kg,分别记为N0、N1、N2、N3、N4,研究氮肥施用水平对不同氮效率水稻品种氮素积累、分配、转运,根系、功能叶片及籽粒氮代谢关键酶活性,根系伤流强度、伤流液中氨基酸总量,籽粒蛋白质及蛋白组分,产量以及氮肥利用率的影响,明确最适施氮水平,为黑龙江省水稻氮肥高效利用及高产栽培技术体系的建立提供理论依据及技术支撑。本研究主要结果如下:(1)不同施氮水平条件下,两品种植株氮素积累量、各器官氮素分配比例、氮素输出量、输出率、转运贡献率和稻谷生产效率均存在差异。随施氮水平的提高,两品种植株氮素积累量显著增加,茎鞘和叶片氮素分配比例显著升高,分蘖期至乳熟期根系氮素分配比例显著降低,蜡熟期和完熟期显著升高,穗部氮素分配比例显著降低;氮高效品种植株氮素积累量显著大于氮低效品种,根系、穗部和分蘖期至乳熟期茎鞘氮素分配比例也显著高于氮低效品种,但叶片和蜡熟期至完熟期茎鞘氮素分配比例显著低于氮低效品种。两品种氮素输出量随施氮水平提高而显著增加,氮素输出率和转运贡献率随施氮水平的提高先增加后降低,在N3处达到最大值。两品种稻谷生产效率随施氮水平提高而显著降低,且氮高效品种的氮素输出量、氮素输出率、转运贡献率和稻谷生产率均高于氮低效品种。(2)不同施氮水平处理对两品种根系、功能叶片和籽粒氮代谢关键酶活性影响显著。施氮水平的提高有利于不同氮效率水稻品种根系、功能叶片和籽粒的氮代谢关键酶NR(硝酸还原酶)、GS(谷氨酰胺合成酶)、GOGAT(谷氨酸合成酶)、GOT(谷氨酸-草酰乙酸转氨酶)、GPT(谷氨酸-丙酮酸转氨酶)活性的提高,但当施氮水平超过N3时NR、GS和GOGAT活性增加幅度显著降低,GOT和GPT活性降低。氮高效品种的氮代谢关键酶活性显著高于氮低效品种。(3)不同施氮水平对两品种根系伤流强度和伤流液氨基酸总量影响显著。施氮水平的提高会造成不同氮效率水稻品种根系伤流强度和伤流液氨基酸总量的先升后降,峰值出现在N2或N3,且氮高效品种根系伤流强度和伤流液氨基酸总量均显著高于氮低效品种。相关分析表明根系伤流强度和伤流液氨基酸总量与产量间存在显著正相关,因此,N3施氮水平可以更好维持水稻植株体内氮代谢水平。(4)不同施氮水平对两品种籽粒蛋白质总量、醇溶蛋白含量及氮低效品种清蛋白含量影响显著,对氮高效品种清蛋白含量及两品种球蛋白和谷蛋白含量影响不显著。施氮水平的提高会促进籽粒蛋白质总量和各组分蛋白含量的升高,完熟期氮高效品种籽粒蛋白质总量、清蛋白含量显著高于氮低效品种,完熟期N3和N4处理条件下氮高效品种籽粒醇溶蛋白含量显著高于氮低效品种,N0、N1和N2处理条件下二者醇溶蛋白含量差异不显著。球蛋白和谷蛋白含量两品种间无显著差异。(5)不同施氮水平对两品种氮肥农学利用率、氮肥偏因素生产力、氮肥生理利用率、氮肥吸收利用率、氮素收获指数和产量影响显著。施氮水平的提高会造成不同氮效率水稻品种氮肥农学利用率、氮肥偏因素生产力、氮肥生理利用率和氮素收获指数显著降低。氮肥吸收利用率随施氮水平的提高先增加后降低,氮低效品种在N2处理条件下达到最大值,氮高效品种在N3处理条件下达到最大值。两品种产量随施氮水平的提高先升高后降低,均在N3处理条件下达到最大值。同时发现,相同施氮水平条件下,氮高效品种的氮肥农学利用率、氮肥偏因素生产力和产量均显著高于氮低效品种。N1和N2处理条件下氮高效品种的氮肥生理利用率及N0和N1处理条件下氮素收获指数显著高于氮低效品种,其他处理条件下氮低效品种高于氮高效品种。N1和N2处理条件下氮低效品种的氮肥吸收利用率显著高于氮高效品种,N3和N4处理条件下,氮高效品种显著高于氮低效品种。

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