水稻花后氮素吸收、转移的系统建模与调控

Nitrogen uptake and transfer after anthesis have a major impact on yield, grain quality, resistance and nitrogen production efficiency in rice. The research was expected to clarify the genetic parameters of the differences in nitrogen uptake and transfer after anthesis in rice and influences of the soil and meteorological conditions as well as plant nitrogen status at anthesis through field experiments with different japonica rice varieties at typical ecological sites of Jiangsu and solution culture at Yangzhou,Jiangsu. The simulation models on nitrogen accumulation in grain, nitrogen transfer from vegetative organs and nitrogen uptake would be established. To predict and regulate the nitrogen nutritional status at anthesis, regulating models before anthesis also were constructed. The research would enrich rice population quality theory, improve the prediction performance of rice post -anthesis growth model and therefore provide the new theory and methods for nitrogen precise management and the estimation of yield and quality in rice .

水稻花后氮素养分的吸收与转移对产量、品质、抗逆性与氮素生产效率有重要影响。本研究采用在氮素吸收与转移方面具有显著差异的代表性常规粳稻品种，通过在江苏扬州地区的池栽和水培试验、江苏不同生态点多年田间试验，明确水稻花后氮素吸收转移的基因型差异及适合的遗传参数、开花时植株氮素营养状态和花后土壤及气象条件的影响，建立花后籽粒氮素积累、营养器官氮素转移、植株氮素吸收的动态模型，同时建立开花时植株氮素营养状态的预测调控模型，旨在丰富水稻群体质量理论，提高水稻花后生长模型的机理性和准确性，为水稻氮素的精确管理以及产量、品质的预测提供新的理论与方法。

水稻抽穗至成熟期的物质积累量占产量的60%~80%，是产量形成的主要时期。开花后植株含氮率（叶片）动态变化显著影响灌浆成熟期物质生产和氮素利用效率，建立开花期植株氮素营养状况的预测调控模型和花后动态模型，可为水稻的氮素精确管理提供依据，深入了解水稻氮素利用效率确定的机理，并为遥感监测作物籽粒产量和品质（蛋白质含量）提供新的途径。. 以江苏长江下游地区推广的水稻品种为材料，研究了在有机和常规栽培条件下花后氮素吸收和转移的动态和机理，根据品种在两种栽培条件氮素利用效率的变化特征，将水稻品种划分为四种类型，为有机低氮条件下品种选择提供了依据。. 以差异较大的水稻品种为材料，通过花后顶三叶SPAD值、叶片和植株含氮率与扫描仪测定的RGB值的测定，建立了基于RGB标准化值预测植株氮素状况的反演模型。. 研究了不同品种在不同土壤和施氮水平下花后顶三叶片SPAD值、植株含氮率、氮素积累量、各器官氮素分配指数的变化特征，建立了相关的动态模型。研究了播期与氮肥耦合、减量简化施氮对水稻产量形成、花后氮素吸收与分配的影响。. 研究明确，不同品种在不同气候土壤条件和多种栽培条件下各器官含氮率、吸氮量和氮素分配指数与花后天数关系都表现出稳定的变化特征：顶三叶的SPAD值变化为倒逻辑斯蒂模型；叶片、茎鞘含氮率分别为线性和二次函数关系，叶片、茎鞘、籽粒吸氮量分别为线性、二次函数和逻辑斯蒂模型；叶片、茎鞘、籽粒氮素分配指数分别为负指数、二次函数和逻辑斯蒂模型。. 改进了水稻生长模型中的氮素养分模块，包括秸秆分解氮素释放模型、氮素影响因子模型、籽粒氮素分配模型。建立了基于土壤基础产量或有机质含量、氮素化肥运筹的水稻开花时植株含氮率预测调控模型和基于生长模型的氮素动态调控计算方法。