不同施氮量下皖南粳稻光合作用差异探究

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1、不同施氮量下皖南粳稻光合作用差异探究摘要：为明确适宜皖南地区烟稻轮作的粳稻品种，探讨不同施氮量下2个品种光合作用的差异机理。在大田的条件下，围绕1个超级稻品种南粳44,结合当地一个品种皖稻94,研究了不同施氮量下(150.0kg/hm2.250.0kg/hm2、350.0kg/hm2),不同品种剑叶的最大净光合速率、二氧化碳一光合曲线、抗氧化酶和可溶性蛋白的表现等，分析不同氮素施用下其光合作用与产量形成的生理机制。结果表明，从光合作用发挥的角度，在高C02浓度下，参试粳稻品种在低氮或者中等氮素条件下，可提高其光合作用的C02饱和点,表现高的光合速率；随

2、着施氮量的增加，水稻对高光强的利用能力增强，尤其可以缓解水稻在生育后期因低温高光强而发生的叶片黄化和早衰。超级稻品种如南粳44,比较适合中等氮素和高氮的栽培条件，通过不同时期的适应策略，最大限度地发挥其叶片的光合功能，有利于其产量的发挥。关键词：粳稻；光合作用；氮素；硝酸还原酶；抗氧化酶中图分类号Q945.11文献标识码A文章编号1007-7731(2014)01-02-13-071引言氮是影响水稻产量形成最敏感的元素，其吸收与积累是水稻产量形成的重要基础。水稻(OryzasativaL.)是世界一半以上人群的主食，被称为最重要的粮食产物之一，作为人口

3、最多的国家，中国水稻育种的水平处于世界前列，单产也十分高，但与日益增长人口的粮食需求来说，这是远不够的［1］。与此同时，现有水稻生产氮肥用量十分大。据统计，中国水稻氮肥用量已经达到世界水稻氮肥用量的30%以上［2］。安徽是中国水稻主产省之一，水稻是宣城市主要粮食作物，常年种植面积在15.33万hm2左右，约占全市粮食作物总种植面积的70%。研究表明在长期高量偏施氮素化肥的情况下，还会导致水稻的肥料利用率下降，而且投入过多氮肥，也会污染环境、浪费肥料，这与水稻生产的“高产、优质、高效、生态、安全”综合目标背道而驰［3］。研究不同施氮量下皖南粳稻品种光合差

4、异机理很有必要。目前针对作物氮肥的吸收和利用效率的研究较多。如Koutroubas等［4］和Inthapanya等［5］的研究结果表明作物产量与氮肥的吸收和利用效率密切相关。其中有关水稻氮肥利用效率与其产量的关系研究已有不少报道，如殷春渊［6］等进行了水稻氮高产高效与低产低效两类品种株型特征差异研究，结果表明良好的株型是氮肥利用效率提高的前提。殷春渊［6］等研究表明相对于低产基因型水稻，高产基因型在各个生育阶段的氮素积累量、抽穗前的氮素吸收速率及氮素利用效率均较高。张洪程［7］等的研究表明水稻超高产栽培的根本在于'‘强支撑、扩库容、促充实”；周有炎［8

5、］等的研究表明在减少氮肥施用量的基础上，通过协调氮、磷、钾肥比例，亦能达到髙产增产的效果。可见，不同水稻材料对氮肥的利用存在品种间差异，而对于同一个水稻材料在不同生育期对氮肥的需求也有差异，在抽穗前水稻对氮肥的利用效率更有利于产量潜力的发挥，合理施肥可以通过调整水稻群体的株型而达到高产。刘晓晴［9］等研究表明高产优质水稻品种生育后期具有SOD活性高、MDA含量低等特点。袁红朝［10］等研究发现长期施肥影响土壤中核酮糖一1,5-二磷酸梭化酶/加氧酶（RubisCO）,并对土壤固碳细菌群落结构、多样性及数量均有显著的影响。而光合作用是水稻产量形成的重要基础

6、，研究不同施氮量下宣城地区水稻品种在整个产量形成的关键时期的光合作用差异机理以及光适应机制，对今后该地区选育光合潜力高的高产品种，减施氮肥，保护生态环境以及保证国家粮食安全等都有重要的意义。已有的水稻氮用量导致的产量差异研究大多为同一品种或同一类型株系材料，且集中在对群体的源、库等的研究，而关于不同施氮量对不同熟期水稻的光合特性、硝酸还原酶活性大小以及光合酶的保护以及产量的影响尚不多见。本研究选取了2种粳稻材料作为研究对象，重点比较其产量形成的关键时期一拔节到孕穗期的光合特性、硝酸还原酶和抗氧化酶等活性的差异，解析超级稻和对照在不同氮肥下光合生理特性与

7、产量的关系；明确不同粳稻品种氮肥合理施用与其光合能力高效发挥的内在平衡的生理生态机制，期望从光合作用发挥角度解析供试品种在合理施肥条件下髙产形成的规律，为今后选育光合能力高的氮髙效烟稻轮作水稻材料以及适当降低宣城等高氮肥稻区的氮素施用量提供依据。2材料与方法2.1材料供试品种为2个，南粳44和皖稻94,水稻种子来自江苏省农业科学院、安徽巢湖农科所。2.2试验设计试验于2013年在安徽省宣城市杨柳镇新龙村进行，土壤为红壤土，氮肥用尿素（150.0kg/hm2：LN；250.0kg/hm2：MN；350.0kg/hm2：HN）,氮肥为尿素（有效氮为46%）

8、,磷肥为过磷酸钙（有效磷为41%,8kg/667m2）,钾肥为氯化钾（有效钾为60%,8kg/