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湖南农业大学

全日制普通本科生毕业论文(设计)

水稻陆两优996的临界氮稀释曲线测定与分析

Determination and analysis of rice luliangyou 996

critical nitrogen dilution curve

学生姓名：衣启乐

学 号：201042144125

年级专业及班级：2010级生态学（1）班

指导老师及职称：刘向华 副教授 学 院：生物科学技术学院

湖南·长沙 提交日期：2014年 5 月

目 录

摘 要：.....................................................................................................................关键词：...................................................................................................................1 前言.....................................................................................................................1.1立论背景.............................................................................................................1.2氮素水平对作物生物量积影响的研究进展.....................................................1.3作物临界氮浓度与稀释曲线的研究进展.........................................................1.4本研究的目的和意义.........................................................................................2 材料与方法.........................................................................................................2.1 试验材料............................................................................................................2.2 试验设计............................................................................................................2.3 测定项目..........................................................................................................2.3.1 干物质测定...................................................................................................2.3.2 氮的测定.........................................................................................................2.3.3 成熟期产量测定...........................................................................................3结果与分析............................................................................................................3.1 数据处理..........................................................................................................3.2 实验水稻移栽后地上部干重变化情况............................................................3.3 不同施氮处理下水稻产量分析......................................................................3.4 临界氮的计算..................................................................................................4 讨论与结论.........................................................................................................4.1氮素水平对水稻氮浓度的效应及其临界氮浓度模型...................................4.1.1水稻临界氮浓度模型分析............................................................................4.1.2临界氮累积模型在氮素运筹中的应用........................................................4.2结论...................................................................................................................参考文献.................................................................................................................致

谢.....................................................................................................................that the ecological conditions on rice nitrogen concentration dilution curve of the critical feed rate was le affected, the model has good stability.The parameters of “a” were different in different ecological regions showed that the critical nitrogen specific dilution curve w a little bit different for this cultivar.Keywords: rice;bioma;nitrogen accumulation;critical nitrogen concentration;model 前言

氮元素是作物生长所必需的营养元素之一，当前世界水稻种植国在水稻施肥方面仍以氮肥为主[1]。水稻产量的大幅度提高也是以氮素的高投入为基础。过量施氮不仅增产效果甚微，而且给环境造成负效应[1-4]。目前我国水稻氮素利用率较低，导致稻米生产成本增加、资源浪费，已成为水稻生产可持续发展的关键制约因素之一。氮素合理运筹可在提高产量和稻米品质的同时，提高作物的氮素利用率，减少因过量施氮所造成的环境污染。适时定量施肥已成为现代农业所关注的热点问题，而对作物施氮量的准确预测是以作物生长需氮量信息为基础。研究表明[5]，作物生长发育过程中，地上生物量的氮浓度存在一个临界值，在作物生长不受氮素制约、地上生物量氮浓度值达到临界氮浓度且生物量达到最大累积时的施氮量为最适宜氮素水平。由于超级水稻具有极强的可塑性，在其生长发育过程中是否存在临界氮浓度稀释曲线，临界氮浓度稀释曲线模型在不同生态区间的通用性等问题的研究尚处于空白。

为此，关于在大田条件下通过作物生长对氮吸收进行调控的问题至今是学术界讨论的热点，超级水稻临界需氮量模型属于水稻科学前沿问题，基于水稻氮素水平试验，开展该领域研究，弄清水稻临界氮浓度稀释模型建立提供理论基础，为水稻生产中的氮肥运筹提供科学依据。

1.1立论背景

传统作物适宜施氮量的确定是以收获时获得最高产量为标准，这种方法是假定作物整个生长期的氮需求量为恒定，而且在各生长阶段氮供应与需求的偏差对其生长无影响，该假设显然不成立。作物适宜氮需求量是根据一定环境条件下某一时期内作物生物量增长速率达到最大时的氮吸收量确定的[5]，作物需氮量的预测是在氮肥供应充足且作物氮浓度值在临界水平上时，作物生物量增长速率达到潜在生长速率条件下进行的。

作物生物量对施氮量的响应可以用多种模型表示，其中二次方程和指数模型使用较多[6-l6]，虽然选择哪种模型受作物种类和氮素水平等因素的影响。但作物生物量的增长速率从低施肥到高施肥均表现为:慢、快、最大和慢4个阶段的变化形式，作物生物量随生育进程表现为S型曲线，而且随着生育进程的推移，地上生物量氮浓度值也在不断变化[17]，从而导致氮需求量亦随生育期呈s型变化。因此，在作物的每个生长阶段均有一个独特的氮需求值，这一需求值可使作物在该生育阶段内生长速率达到最大，且氮浓度值在临界水平上。

由于作物生物量的累积速率在不同生育阶段存在差异，作物对氮素的需求量亦随着生长发育进程而变化，每个生长阶段均存在一个适宜的需氮量使其生长速率达到最大，而传统施氮量的确定可能或者低估了作物在最快生长阶段内的瞬时需氮量，或者过高估计了作物生长速率较慢阶段对氮的需求量。

作物生长早期和晚期生长速率较慢，对于前者主要归因于：(l)正在进行分裂细胞的数量相对较少；(2)因苗期叶面积指数低而使光截获量和光合作用能力降

b为系数。由方程(1-1)确定的曲线分为3种类型:在临界曲线以下，作物生长受到氮制约，位于临界曲线以上，作物生长不受氮的限制，只有临界曲线上的氮浓度最为适宜。

基于模型(1-1)Greenwood等于1990年提出了关于C3，C4植物临界氮浓度与地上生物量间的通用定量模型，但所建模型实际上是在植物生长不受氮素制约的试验条件下确立的，供试C3植物有酥油草、紫花首楷、马铃薯、小麦、油菜、卷心菜、豆类，C4植物包括高粱、玉米等。事实上以上两模型是在作物生长不受氮素制约条件下的平均曲线模型，而真正的临界氮稀释曲线应该低于它们。在大量研究基础上，Lemaire和Gastal对Greenwood的模型系数进行修正，得到以下定量模型: C3 作物: N=4.8W-0.34

(1-2)C3 作物: N=3.6W-0.34

(1-3)

模型(1-2),(1-3)表明，在吸收相同量氮素的条件下，C4植物的生物量累积较C3植物多25%，但所有作物的临界氮稀释曲线斜率相同。然而，不同的植物由于其生长发育期、植株生长形态和生理生态特征各不相同，氮稀释曲线也应有所不同，有关学者建立了对牧草、马铃薯、油菜、玉米和卷心菜的氮稀释曲线模型，且这些模型参数均存稳定性。

另外有研究表明，在作物生长早期，由于植株间对光照无竞争现象，临界曲线斜率参数b值下降不明显，并维持在较低的水平上认为在作物生长早期，氮浓度值因稀释现象较轻而维持不变，但不同作物间生长初期的氮浓度值不同，其中牧草和小麦的值分别为4.8%和4.4%。但Justes的研究表明，尽管小麦苗期的自 我遮荫现象己经存在，生物量在1.5 Mg/hm2时仍可维持这一恒定的氮浓度值。

综上所述，临界氮浓度的存在和稳定性使作物最大生长量条件下氮吸收的模拟和预测越来越成为可能，使作物需氮量的预测和氮营养状况的诊断亦成为可能。有人己经尝试将氮临界稀释曲线用于确定作物氮需求量、计算氮营养指数和用于包含氮对作物生长、发育和产量品质形成模型中，临界氮浓度还被用于诊断作物是否有氮亏缺现象。

上述研究所得到的模型形式与Greenwood等提出的假设一致，但参数不同。但针对水稻氮浓度稀释曲线模型的研究至今仍为空白。由于超级水稻属于转基因或杂交作物，其在生长发育过程中是否亦存在一临界氮浓度稀释曲线?若存在，其参数的系统变化如何?这些问题均有待于研究、解决。

1.4本研究的目的和意义

纵观国内外氮素对作物生长发育、氮吸收、适宜施氮量研究的研究较多。由于超级稻具有不同于传统稻的生长性状，对水稻的研究多局限于某一生育阶段或几个关键生育期，系统、定量地研究水稻生物量累积还没见报道。水稻临界氮浓度稀释曲线模型的确立是基于地上生物量、氮累积的动态监测，国内外在该领域的研究还较少，因此有必要对此进行研究。基于临界氮浓度稀释模型将为生产中水稻的合理氮肥运筹提供依据。

本研究的技术路线为:首先是在湖南农业大学水稻区进行大田氮素水平试验，水稻移栽后定期进行田间取样，并测定其干物重和含氮量。从而为水稻田的精确施肥提供具有合理、有生理基础的理论依据。

根据图3分析各处理的氮与地上部干重呈现稀释曲线，并且各曲线都分布于由N1和N8所组成的虚线内，且N1在标准曲线的内侧，N8在标准曲线的外侧，N5几乎位于标准曲线上。讨论与结论

4.1氮素水平对水稻氮浓度的效应及其临界氮浓度模型

4.1.1水稻临界氮浓度模型分析

水稻地上部分氮浓度随生物量的增长为一稀释过程，二者间的关系符合Greenwood等人的假说:N =aW-b(其中N(%)为临界氮浓度，W(kg/hm2)为地上最大生物量，a、b为参数).根据Justes提出的临界氮浓度稀释模型确定方法，水稻临界氮浓度稀释模型为：

N=2.7W-0.31 Greenwood等人的假说：

C4 作物：

N=3.6W-0.34 对比假说与试验结果的参数b值基本相同，表明生态条件对水稻临界氮浓度稀释曲线的斜率影响较小，即模型存在较好的稳定性。参数a存在明显差异，则表明不同生态区域有其特定的临界氮稀释曲线。

氮素水平对水稻生物量、产量和氮浓度值均有显著影响，过多施肥前两者均无增加现象，但氮浓度值呈上升趋势，表明水稻生长有一临界需氮量。

已有的研究表明作物在生长过程中体内氮浓度与其生物量的关系符合幂函数关系，继1990年Greenwood, Lemaire和Gastal等[23,30]提出关于C3、C4植物的临界氮浓度通用模型，许多学者在这方面进行了不断深入的研究，尽管所得模型形式与Greenwood等提出的模型一致，但参数不同。本研究得到的单位面积水稻田地上生物量累积量与其临界氮浓度值间的关系模型形式符合Greenwood等的假设，试验对应临界氮浓度稀释曲线的参数b相接近(为0.31)，但参数a存在一定差异，这与上述临界氮浓度稀释曲线模型参数值在不同生态区域条件下均一致的结论存在一定差异。

4.1.2临界氮累积模型在氮素运筹中的应用

传统的水稻田最佳施肥量的确定是以收获时的最高产量为依据，而对氮素在生长生育阶段的贡献并不清楚，通常将不同阶段的需氮量视为相同，并由此确定不同阶段的施肥量，而水稻植株整个生长过程中对氮素的需求量存在阶段性差别，由此，传统施肥量的确定对于快速生长阶段氮素需求量的估计可能低于实际需求，而对缓慢生长阶段的需肥量的估计则可能高于实际值。根据模型的计算结

[13] Cerrato M E, Blackmer A M.Comparisons of models for describing corn yield response to nitrogen fertilizer [J].Agronomy Journal, 1990,82:138-143.[14] Hanks J, RiTchie J T Modeling plant and soil systems.Madison [M].Wisconsin.-American Society of Agronomy.1991.[15] Keen R E, Spain J D.Computer simulation in biology: a basic introduction [M].New York: John Wiley.1992.[16] Zebarth B J, Bowen P A, Toivonen P M.Influence of nitrogen fertilization on broccoli yield,nitrogen accumulation and apparent fertilizer-nitrogen recovery [J].Canadian Journal of Plant Science, 1995,75:717-725.[17] Plenet D, Lemaire G.Relationships between dynamics of nitrogen uptake and dry matteraccumulation in maize crops.Determination of critical N concentration [J].Plant and Soil,1999,216:65-82.[18] Ingestad T, Agren G I.Theories and methods on plant nutrition and growth [J].Physiologia Plantarum, 1992,84:177-184.[19] 杨京平，姜宁，陈杰.施氮水平对两种水稻产量影响的动态模拟及施肥优化分析.[J],应用生态学报，2003,14(10):1654-1660.[20] 上官周平，李英，陈培元，等.氮肥与底墒对小麦同化产物累积与运转的调节效应模型.[J],西北农业学报，1994,3(2):63-68.[21]Damisch W.Bioma yield-A topical iue in modern wheat breeding programmers[J].Plant Breeding, 1996,107:11一17.[22] 孟亚利，曹卫星，柳新伟，等.水稻地上部干物质分配动态模拟的初步研究.[J],作物学报2004,30(4): 376-381.[23] Michael S, Watt, Peter W, et al.Above-ground bioma accumulation and nitrogen fixation of broom(Cytisus scoparius L)growing with juvenile Pinus radiata on a dryland site [J] Forest Ecology and Management, 2003,184:93-104.[24] Shibu J, Sara M, Craig L, et al.Growth, nutrition, photosynthesis and transpiration responses of longleaf pine seedlings to light, water and nitrogen [J].Forest Ecology and Management,2003, 180:335-344.[25] Baett D M, Anderson W D, Werkhoven C;H E.Dry matter production and nutrient uptake in irrigated cotton(Goypium hirsutum L.)[J].Agronomy journal, 1970,62:299-303.[26] 张旺峰，李蒙春，勾玲，等.北疆高产棉花养分吸收特性的研究.[J],棉花学报,1998，10(2):88-95.[27] 张旺峰，李蒙春，杨新军.北疆高产棉花生物量积累的模拟.[J],石河子大学学报（自然科学版），1998,2(2):87-92.[28] 沈秀英，刘俊文，给宗兰.两熟棉田五种不同种植方式的棉花生物量积累与分配.[J],作物学报，1985,11(2):131一137.[29] 肖世和，陈孝.小麦开花后生物产量及其组分的动态分析.[J],作物学报，1995,21(2):155-160.[30] 张洪全，齐沛君.春玉米子粒灌浆及产量构成因素与追氮量关系研究.[J],玉米科学.1994,2(4):56-58.[31] 金继运，何萍.氮钾互作对春玉米生物产量及其组分动态的影响.[J],玉米科学.1999, 7(4):57-60.[32] 覃夏,王绍华,薛利红.江西鹰潭地区早稻氮素营养光谱诊断模型的构建与应用.[J］,中国农业科学,2011, 4:691-698

[33] 李刚华,丁艳锋,薛利红,王绍华.利用叶绿素计（SPAD-502）诊断水稻氮素营养和推荐追肥的研究进展.[J］,植物营养与肥料学报,2005,3:412-416 [34] 梁效贵.华北地区夏玉米临界氮稀释曲线和氮营养指数研究[J］，作物学报，2012-12-11 [35] 薛晓萍.棉花花后临界氮浓度稀释模型的建立及在施氮量调控中的应用.[J］，生态学报2006-06-30 [36] 阙金华；氮肥对稻米品质影响的研究进展.[J］江苏农业科学2002-11-30 [37] 张小平；栽培方式对陆两优996产量形成与氮利用效率的影响.[J］，作物研究 2010-03-15 [38] 陈德新,邹应斌.水稻实地施肥技术介绍.[J］,作物研究,2004,3:177-180 [39] 姜龙.实地氮肥管理对氮肥利用率及稻米品质的影响.[J］,北方水稻,2010,5:13-18 [40] 聂守军,史冬梅,谢树鹏,刘静.叶龄诊断施肥法对水稻产量的影响.[J］,北方水稻,2009,1:38-39 [41] 陈新红,叶玉秀,周青,耿凯.实地氮肥管理对水稻品质的影响.［J］,中国农学通报,2010, 13:258-260 [42] 程效义,徐海,马作斌,何广生,刘迪,李景波,陈温福.施氮量与栽插密度对粳稻稻米品质的影响.［J］,杂交水稻,2011,5:77-80 [43] 贺帆,黄见良,崔克辉,曾建敏,徐波,彭少兵, R.J.Buresh.实时实地氮肥管理对水稻产量和稻米品质的影响.［J］,中国农业科学,2007, 1:123-132 [44] 李国生,张耗,王志琴,刘立军,杨建昌.氮素水平对水稻产量与品质的影响.[J］,扬州大学学报：农业与生命科学版,2007, 4:116-121 [45] 刘代银,伍菊仙,任万军,吴锦秀,杨文钰.氮肥运筹对免耕高留茬抛秧稻氮素吸收、运转和子粒品质的影响.［J］,植物营养与肥料学报,2009, 3:514-521 [46] 吕忠贵,杨圆.浅析氮磷化肥的使用,利用及对农业生态环境污染.[J］,农业环境与发展,1997, 3:30-34 [47] 钱银飞,张洪程,李杰,吴*,郭振华,陈烨,张强,戴其根,霍中洋,许轲.施氮量对机插杂交粳稻徐优403产量和品质的影响.［J］,植物营养与肥料学报,2009,3:522-528 [48] 孙芙英,张凤英,提高化肥利用率的有效途径.[J],国外农学：杂粮作物,1997, 5:46-48 [49] 孙伟晶,王伯伦,陈丛斌.不同施氮水平对水稻产量及品质的影响.[J］,安徽农业科学,2009,20:9411-9413 [50] 滕斌,李之林,肖立中,张瑛,吴敬德,朱学桂,宣红.施氮水平对优质稻产量、品质及稻米Hg、As、Cd含量的影响.[J］,中国农学通报,2011,7:30-33 [51] 王春香,刘阳.氮肥对稻米加工品质的影响研究.[J］,现代农业科技,2009,18:13-13 [52] 王庆胜.施肥方式对白浆土水稻SPAD值的影响.[J］,黑龙江农业科学,2010,5:40-42 [53] 王子臣,张岳芳,周炜,陈留根,郭文善,郑建初.氮钾肥用量对杂交粳稻常优1号米质性状及淀粉黏滞谱特征的影响.［J］,江苏农业学报,2011,2:236-242 [54] 魏宝磊.氮肥运筹对南粳44产量及品质的影响.[J］,现代农业科技,2011,20:54-55 [55] 杨国才,游艾青,胡刚,刘凯,陈志军,李三和.施氮用量和栽插密度对杂交早稻两优3418产量及米质的影响.[J］,湖北农业科学,2009,12:2944-2946 [56] 于乃军.利用叶龄诊断技术指导水稻施肥.[J］,北方水稻,2008,4:52-53 [57] 于晓慧,王广元,李广信,梅青,石红卫.不同施氮量和栽插密度对晋稻8号产量及品质的影响.[J］,中国稻米,2011,4:45-47页

[58] 邹长明,秦道珠.水稻氮肥施用技术Ⅱ．看苗施用氮肥的叶片诊断指标.[J］,湖南农业大学学报：自然科学版, 2001,1:29-31

致

谢

本论文是在刘向华老师的悉心指导和热情关怀下完成的，刘向华教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响，在此衷心感谢两年来刘向华老师对我的关心和指导。

吴小玲老师悉心指导我们完成了实验室的测定工作，在学习上和生活上都给予我很大的关心和帮助，在此向吴小玲老师表示衷心的感谢。

梁运珊教授对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。

在实验室工作及撰写论文期间，张竞元、冯成利等同学对我论文的分析部分书写工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。

另外也感谢我的父母，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。