水稻水氮耦合与氮高效利用关系的研究

以不同氮效率、且生育时期基本一致的水稻品种为供试材料，①采用水培方法，研究不同氮效率水稻品种苗期对水分胁迫及氮素形态响应差异的生理机制；分析在不同水、氮条件下，改善水稻氮代谢能力，提高氮利用效率的途径；阐明苗期水氮耦合生理机制及其调控措施；进行水稻品种氮高效利用与水氮耦合调控氮高效利用机制的比较与评价；明确苗期水氮耦合生理机制与氮高效利用的关系，并进行苗期氮高效鉴定指标的筛选。②采用田间试验，研究不同氮效率水稻对晒田复水期、孕穗期、抽穗至成熟期不同水、氮管理方式响应差异的生理机制及与氮肥高效利用的关系，阐明水稻主要生育时期水氮耦合机理并探索氮高效利用的关键水、氮调控机制。重点进行主要生育时期水氮耦合条件下对不同氮效率水稻主要渗透调节能力、氮素吸收及代谢能力，以及对活性氧产生和保护系统影响的研究，为明确水氮耦合生理机制与氮高效利用的关系、形成水稻主要生育时期水氮耦合管理应用技术有重要意义。

本项目系统开展了水稻水氮耦合效应与氮肥高效利用关系，以及水肥耦合调控机制研究。通过本项目的研究，阐明了氮高效品种更利于将氮素转运、再分配到籽粒中提高产量及氮肥利用率(NUE)，是较氮低效品种高产氮高效利用的根本原因。表明了适度增硝(铵硝配比50:50)能促进氮高效水稻幼苗氮代谢，提高幼苗氮累积量、根系活力及根冠比，阐明了水氮耦合下水稻苗期氮代谢酶活性、氮素吸收、根系活力及根冠比可作为苗期氮高效鉴定指标。表明了轻度晒田与延迟施用促花肥，可提高抽穗期高效叶面积率、提高孕穗和齐穗期剑叶光合速率(Pn)和抽穗后15和30d群体光合、降低叶面积衰减率、提高产量及NUE。提出了水氮耦合下结实期各器官的最适碳氮比(C/N)为：齐穗至成熟期叶片、根系C/N约降低2倍，而茎鞘、穗部C/N约增加2倍，可作为高产的鉴定指标。证实了水氮管理与氮效率品种间存在显著的互作效应，水氮耦合优化模式较常规水肥管理灌溉水生产力(WUE)提高28.75%~80.00%、NUE提高10.27%~15.81%；阐明了水氮耦合可显著提高中产且氮低效品种的产量、WUE及NUE。阐明了水氮耦合优化模式与磷、钾肥施用量均为每公顷90kg，能进一步促进结实期各养分的累积，提高剑叶Pn、SOD活性及根系活力。探明了水肥耦合的调控机制是杂交中稻超高产强化栽培技术新体系的核心技术之一。阐明了覆盖秸秆的节水效应与氮肥运筹耦合下移栽后30d及齐穗期根长、根直径、根体积等指标与稻谷产量及NUE均存在极显著正相关(r=0.45**~0.77**)；且不同秸秆(小麦、油菜)覆盖下，均可采用基:蘖:穗肥比例为3:3:4的氮肥运筹方式。表明了灌溉方式与缓控释氮肥的耦合效应可调控缓控释氮肥的释放与水稻生长需求相契合，较常规水肥管理平均增产12.52%，且NUE提高10.65%~15.12%，WUE提高19.30%~26.15%。综合研究明确了高产氮高效杂交稻关键生育时期水肥耦合调控机制，并集成了高产氮高效杂交稻节水控灌与精确施肥一体化高效栽培技术模式。. 本项目实施期间，已正式在Field Crops Research、中国农业科学、作物学报等国内外重要核心期刊发表相关研究论文19篇，其中SCI 2篇，重要核心期刊17篇；申请发明专利2项，研制技术标准1项；获省科技进步二等奖1项；培养硕士生4名；积极参加学术研讨会并做报告2次。