摘要
长期以来中国水稻生产因过分追求产量而导致氮肥过量施用的现象普遍存在，并且已带来肥料利用率低、资源流失严重、农业生态环境恶化等一系列问题。在新的发展形势下，水稻生产急需向资源高效利用优质栽培模式转变，在稳定产量的基础上促进丰产、高效、优质的协同提高，已经成为实现种植业可持续发展的必然选择。针对当前的品种和栽培环境，实施合理的氮肥减施措施，保证减肥条件下的稳产和优质，是新时期水稻生产发展迫切需要面对的课题。本研究设置不同生育时期的氮肥减施处理，并结合不同的栽培条件，分析各类型群体的发育特征与物质生产特征及其与产量形成的关系;解析不同条件下群体资源利用效率的变化;并进一步观测肥料减施对稻米品质形成的影响及其作用机制。通过对不同氮肥减施模式的效应研究，为构建水稻生产减氮优质栽培技术体系提供必要的理论依据，同时为稻米优质高效生产提供必要的途径探索和理论支撑。主要研究结果如下: 1.与当地常规氮肥管理模式相比，集中于某个时期的氮肥减施无法避免水稻群体生长量的大幅减少，产量显著下降，而各生育期均衡减氮处理可减轻或避免单一时期集中减氮带来的不良效应，虽然有效穗与每穗粒数有所降低，但结实率明显提升，最终产量不至于显著下降。在均衡减氮条件下，提高种植密度能够明显增加群体穗数;采取轻干湿交替灌溉能够进一步提高结实率与千粒重，两者均可一定程度上补偿减氮处理带来的不利影响，提升均衡减氮处理的产量表现，在一定条件下甚至能够反超常规施氮处理。均衡减氮处理能够明显提高水稻群体的抗倒性，从而表现出显著优于常规氮肥处理的丰产稳产能力。 2.相比于常规施氮处理，均衡减氮处理显著优化了群体结构，减少无效分蘖，提高群体成穗率;维持较高的结实期叶面积指数、粒叶比及较优的根系发育特征。均衡减氮处理与提高移栽密度相结合，群体有效穗数显著增加，主要生育期叶面积指数与根系生物量明显提高，而粒叶比与根系活性未见明显降低。均衡减氮条件下采取轻干湿交替灌溉，叶面积指数与根系发育特征均有显著改善。表明均衡减氮处理能有效改善群体结构，利于建立高效丰产的产量架构，特别是在相对不良条件下可表现出更为抗逆的群体特征。 3.简单的分蘖肥或穗肥氮肥减施均容易导致水稻群体的物质生产和利用出现显著的负面影响，而均衡减氮处理较好地维持了抽穗前的物质生产，同时促使抽穗后的物质积累量、茎鞘物质转运率、茎鞘中非结构性碳水化合物转运效率显著提升，获得了相对较高的结实期群体生长速率与净同化率，表现出较优的物质生产与利用特征。均衡减氮处理结实期SPS、Rubisco酶活性及剑叶光合特性保持与常规施氮处理相当水平，但穗部同化物的积累明显增加，从而改善产量表现。在均衡减氮条件下提高种植密度，SPS与Rubisco酶活性略有降低，但结实期物质积累与转运量、群体生长速率有一定程度的提高;采取轻干湿交替灌溉则全面地提升了均衡减氮处理的物质生产与利用特征。由此可见，在均衡减氮条件下结合轻干湿交替灌溉，能够较大程度地提升水稻结实期物质生产、转运及利用的能力。 4.各减氮处理一定程度上降低了群体氮素吸收和积累的总量，但氮素利用效率显著提高。均衡减氮处理在结实后期表现出较高的NR、GS与GOGAT酶活性，氮素吸收速率与转运能力表现较好，结合产量表现可见，均衡减氮处理表现出较好的资源利用与产量协同提高的能力。增加密度提高了结实期的氮素吸收与转运量，轻干湿交替灌溉进一步提升了均衡减氮处理水稻群体的氮素吸收与利用能力，表现出对资源利用的正向作用效应。 5.减氮处理有利于稻米品质的提升，特别是均衡减氮处理，整精米率与常规施氮处理无明显差异，而垩白粒率与垩白度显著降低，体现出较好的加工与外观品质;蛋白质与直链淀粉含量有所降低，胶稠度表现较优，在所有处理中食味值表现最高;淀粉RVA谱特征值表现较优，最高粘度与崩解值高于其它处理，消碱值处于较低水平，综合体现出相对较高的蒸煮与食味品质，对食味品质有明显改进作用。提高种植密度导致均衡减肥处理的加工品质、外观品质与食味品质均略有降低;轻干湿交替灌溉处理进一步提高了稻米外观品质与加工品质，对食味值的影响则存在品种间差异。
NETL