利用籼/粳交稻(IJHR)杂种优势是进一步提高水稻产量的有效途径。合理施用氮肥对于充分发挥IJHR杂种优势,实现其巨大产量潜力起重要作用。但是,IJHR产量和氮肥利用率对施氮量的响应及其生理机制仍然不清楚。本研究旨在阐明这一问题。于2018-2019年,选用目前生产上应用的3个水稻品种,即IJHR品种甬优2640、粳稻品种连粳7号和籼稻品种扬稻6号,大田种植,设置6种施氮量(0、100、200、300、400和500 kg hm-2)处理。结果表明,各供试品种的产量均随着施氮量的增加呈现先增加后降低的趋势,甬优2640产量在施氮量为400 kg hm-2时最高,为13.4 t hm-2,连粳7号和扬稻6号产量在施氮量为300 kg hm-2时最高,分别为9.4 t hm-2和10.6 t hm-2。在相同尤其是在较高的施氮量下,甬优2640产量和氮肥利用效率均高于连粳7号和扬稻6号。与连粳7号或扬稻6号相比,甬优2640具有较好的生理性状,如较高的根系氧化力和叶片光合速率,根和叶中较高的细胞分裂素含量,灌浆期茎中同化物较多地向籽粒转运。以上结果说明,无论是在低施氮量还是在高施氮量下,IJHR均能较常规水稻获得较高的产量和氮肥利用效率。IJHR较好的地上部和根系性状是其获得较高产量和氮肥利用效率的重要原因,而IJHR植株中较高的细胞分裂素含量则在响应施氮量中起着至关重要的作用,并有利于其他生理过程。
本研究通过两年大田试验,以两个高产超级稻品种为试验材料,设置了不施用氮肥、高氮肥投入的当地农民习惯栽培方式、优化氮肥管理措施1和优化氮肥管理措施2共计四种氮肥管理方式。试验结果表明通过控制氮肥投入总量、增加种植密度和优化氮肥追施比例等措施,实现高产优质和氮肥利用率的提高。与当地农民习惯相比,优化氮肥管理分别提高了产量和氮肥偏生产力1.70%和13.06%,提高了籽粒淀粉和直链淀粉含量,显著降低了蛋白质含量。在优化氮肥管理下,支链淀粉短支链A链(DP6-12)和B1链(DP13-25)含量显著增加,淀粉结晶度显著下降,同时淀粉的粘度值增加,淀粉的热力学特性变优,从而提高了稻米的蒸煮与食味品质。以上研究结果表明优化氮肥管理可以缓解高产水平条件下因大量氮肥投入而引起的稻米品质变劣,实现高产优质和氮肥利用率的协同提高的目标,对水稻的高产优质生产具有实践和指导意义。