有机栽培方式下水稻氮素利用效率的协同与转变机理研究
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摘要
【研究背景】近年来,天然无污染的有机食品消费水平在全世界范围呈快速增长趋势,有机农业作为一种环境友好型农业生产体系也逐步在中国发展壮大。有机稻米作为重要的有机产品生产领域之一,探讨高产高效的配套有机栽培技术是有机水稻进一步发展的迫切要求。由于有机农业生产强调的是过程控制且起步较晚,对品种配置、肥料运筹和维持土壤生产能力有较高的技术要求,而相关的系统研究较为缺乏。目前关于水稻产量和氮效率品种的评价是建立在常规施用速效化学氮肥的基础上,而在有机稻米生产中,迫切需要探讨不同水稻品种在有机栽培中的应用价值并对产量、品质、氮素利用效率进行深入研究。【材料与方法】以长江下游地区推广种植、在常规栽培下氮素利用效率差异显著的32个常规粳稻品种为材料,研究了有机栽培(低、中、高3种不同有机肥用量)、常规栽培两种栽培体系下产量和氮素利用效率,分析了不同栽培条件下氮素利用效率协同、转变及其机理,为有机水稻生产品种选择及养分管理提供科学依据。【结果与分析】随着有机肥施用量增加,各水稻基因型间的产量差异有减小的趋势。有机栽培水稻群体最高产量变幅为5.3卜8.45 t·hm~(-2),品种间的变异系数达10.96%。有机水稻氮素利用效率变幅为12.12%-35.36%,随着有机肥施用量的增加呈现先上升后下降的趋势,在中量有机肥处理下最高。常规栽培模式下各水稻基因型氮素利用效率变幅为31.44%-45.83%。比较有机和常规两种栽培体系氮素吸收利用效率,将水稻品种分成4种类型:有机与常规栽培均高效(高效协同型,A类);有机栽培高效而常规栽培低效(高-低转变型,B类);有机栽培低效而常规栽培高效(低-高转变型,C类);有机栽培与常规栽培均低效(低效协同型,D类)。在水稻孕穗期-成熟期,测定了4类水稻基因型在有机与常规模式下剑叶氮素、氮代谢关键酶活性等生理指标。表明有机栽培模式能减缓高产氮高效品种(A、B)氮代谢酶活性的下降速率,维持水稻生育后期相对较高的氮素吸收利用能力。同时,有机栽培方式较常规栽培能减缓A、B类品种生育后期SOD活性的下降速率和MDA含量上升速率,延缓叶片的衰老。【结论】有机栽培下不同水稻类型的产量和氮素利用效率较常规栽培会发生协同与转变,在水稻生育中后期,有机栽培氮高效品种具有较高的氮代谢能力和抗衰老生理活性。
引文