施氮量对江苏不同年代中粳稻品种产量与群体质量的影响

施氮量对江苏不同年代中粳稻品种产量与群体质量的影响

陈 露 张伟杨 王志琴 张 耗 刘立军 杨建昌*

【摘 要】以江苏省近60年来各阶段具有代表性的12个中粳稻品种(含超级稻)为材料。依据种植推广年代结合株型和基因型将其分为20世纪50年代、60年代、70年代、80年代、90年代和2000年以后6个类型,进行0N (不施氮,0N)、240 kg hm–2(中氮,MN)和360 kg hm–2(高氮,HN) 3种氮肥用量处理,并观察其对水稻产量和群体质量的影响。结果表明,产量随品种改良逐步提高,在0N、MN和HN条件下,由20世纪50年代早期品种到2000年以后的超级稻品种,产量增幅分别为4.45～4.64、5.89～5.93和8.45～8.62 t hm–2。2000年以前的中粳稻品种产量表现为MN>HN>0N; 2000年以后的超级稻品种则表现为HN>MN>0N。2000年以前的中粳稻品种在MN处理下具有较高群体质量指标(茎蘖成穗率、抽穗至成熟期的干物质积累、有效叶面积和高效叶面积指数、粒叶比、着粒密度、剑叶光合速率和根系氧化力),2000年以后的超级稻品种则在高氮处理下具有较高的群体质量指标。这些结果表明,早期品种对氮肥响应较现代超级稻品种敏感,超级稻品种则在高氮水平下具有更高的产量。群体质量的改善是品种改良增加产量以及超级稻品种在高氮水平下物质生产和产量提高的重要原因。 【期刊名称】作物学报 【年(卷),期】2014(000)008 【总页数】12

【关键词】粳稻; 品种改良; 氮肥; 产量; 群体质量; 超级稻

水稻是世界三大禾谷类作物之一,为约30亿人口提供了35%～60%的饮食热量

[1]。江苏省稻作历史悠久,地处长江中下游地区,作为全国水稻生产和消费大省,常年水稻种植面积200万公顷以上,其中粳稻面积83%左右[2-3]。随着人口的增加和可耕地面积的减少,人类21世纪的粮食安全问题越来越受到国际社会的关注。在这种背景下,实现水稻“高产更高产”这一目标已成为稻作科技工作者面临的严峻挑战。优化群体结构、塑造高质量群体是获取高产的重要前提。水稻高产群体质量指标是指能不断优化群体结构,实现高产更高产的各项形态、生理指标[4]。已有研究表明,氮肥对水稻分蘖发生[5-6]、干物质积累[7-9]、叶面积指数[10-11]、粒叶比[12-13]、叶片光合速率[14-15]、根系活性[16-17]等群体质量指标均有一定的影响。

以往曾对中粳水稻品种改良过程中产量、株型等农艺和根系活性等生理性状的变化特点进行了研究[18-19],但有关在中粳稻品种改良过程中产量和群体质量对氮肥的响应的研究却鲜有报道。本试验以近60年来在江苏省生产上广泛应用的12个代表性中粳稻品种为材料,研究不同施氮量对中粳水稻品种产量与群体质量的影响,以期进一步认识氮素在粳稻产量形成中的作用与机制,塑造高质量群体,为水稻高产和氮肥高效利用的育种和栽培提供理论依据和实践指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料与栽培概况

试验于2012—2013年在扬州大学江苏省作物栽培重点实验室农场进行。以江苏省近60年来各阶段具有代表性的12个中粳稻品种(含超级稻)为材料。依据种植推广年代结合株型和基因型将其分为 20世纪50年代、60年代、70年代、80年代、90年代和2000年以后6个类型(表1)。各材料均能在扬州正常抽穗结实。试验地前茬作物为小麦,耕作层含有机质 2.04%、有效氮 106.2 mg kg–

1、速效磷28.5 mg kg–1、速效钾93.6 mg kg–1。于5月12日至13日播种,6月9日至12日移栽,株行距14.5 cm× 25.0 cm,双本栽插。全生育期水分管理等按常规高产栽培,严格控制病虫草害。 1.2 试验设计

采用裂区设计,氮肥处理为主区,品种为裂区(小区)。小区面积27.1 m × 7.0 m,随机区组排列,重复3次。各主区间用塑料薄膜包埂,保证各小区单独排灌。全生育期设置3种氮肥水平,即不施氮肥(0N),全施氮 240 kg hm–2(中氮,MN)和施氮360 kg hm–2(高氮,HN)。所施氮肥依据含氮率折合成尿素按基肥∶分蘖肥∶穗肥 = 5∶1∶4施用。移栽前施过磷酸钙(含P2O513.5%) 225 kg hm–2和氯化钾(含K2O 52%) 225 kg hm–2。 1.3 取样与测定

1.3.1 茎蘖动态 移栽后每7 d定点调查各小区20穴茎蘖数,直至茎蘖数稳定。 1.3.2 干物重与叶面积 分别于分蘖中期(移栽后20 d)、穗分化始期(移栽后38～41 d)、抽穗期和成熟期,从各小区取2个5穴(按群体平均茎蘖数取样),采用美国LI-COR公司生产的Li-Cor 3050型叶面积仪测定绿叶面积,并分器官测定干物质重。抽穗期测定总叶面积、有效叶面积(有效分蘖的叶面积)和高效叶面积(有效分蘖顶部3张叶片的叶面积)。

1.3.3 粒叶比 有3种表示形式,即颖花数/叶面积、实粒数/叶面积、粒重/叶面积,颖花数、实粒数、粒重分别指总颖花数、总实粒数、总粒重,叶面积指抽穗期叶面积。

1.3.4 株高与叶基角 于齐穗后10 d,各小区选取生长基本一致的10株,测定主茎顶三叶叶角(叶片与主茎的夹角)。成熟前1 d,从各小区按照平均穗数选取生长