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现代农业生产不仅需要提高作物产量,还需要提高养分利用效率、降低肥料过量施用带来的环境污染。高效氮肥的开发利用和氮肥施用技术的优化是提高水稻产量和氮素利用效率的两条重要途径。本研究于2013-2015年分别从生态条件、氮肥用量和品种3个方面入手,通过设置普通尿素农民经验性施肥(FFPI)、普通尿素优化施肥(ONM1)、普通尿素减氮优化施肥(ONM-N1)、普通尿素增氮优化施肥(ONM+N1)、PASP尿素一次施肥(PASPT1)、PASP尿素两次施肥(PASPT2)、PASP尿素优化施肥(ONM2)、PASP尿素减氮优化施肥(ONM-N2)、PASP尿素增氮优化施肥(ONM+N2)和对照(CK)等处理,分析验证了 PASP尿素(新型高效氮肥)和氮肥后移技术对水稻产量和氮素利用效率的影响;并从水稻干物质和氮素积累转运特性,稻田氮素平衡和叶片生理生化特性等角度解析了 PASP尿素和氮肥后移的增产增效机制。主要研究结果如下:1.PASP尿素和氮肥后移(ONM,ONMN和ONM+N)能有效提高抽穗前干物质在各器官中的积累量,以及抽穗后穗部干物质积累速率,显著增加生物产量。PASP尿素有效提高抽穗前茎鞘非结构性碳水化合物(NSC)含量,促进了抽穗后茎鞘NSC的转运;氮肥后移虽降低了抽穗-灌浆阶段茎鞘NSC的转运量,但明显提高灌浆-成熟阶段NSC的转运特性。Logistic拟合结果表明,PASP尿素和氮肥后移均推迟干物质积累加速点和减速点的出现时间,显著增加最大干物质积累速率和干物重理论极值。2.水稻叶片形态和光合特性均受到尿素类型和氮肥管理的显著影响。较普通尿素和农民经验性施肥,PASP尿素和ONM处增加了抽穗后水稻绿叶数、叶片重和叶面积,进而提高叶重比和叶面积比,降低颖花和粒重叶面积比;PASP尿素和ONM增加抽穗后叶片含氮量和叶绿素含量,提高叶片净光合速率和单叶光合速率。此外,PASP尿素和ONM处理有效增加剑叶衰老加速点和衰老减速点出现所需积温,降低剑叶最大衰老速率和衰老理论最大值。采用ONM2处理能有效延缓叶片衰老,提高叶片光合潜力。3.PASP尿素、ONM和ONM+N处理,主要通过提高单位面积有效穗来提高单位面积群体颖花量和水稻产量。较ONM1处理,ONM2处理还能有效提高每穗颖花数,促进水稻大穗的形成。产量与生物产量(R≥0.92**)极显著正相关。PASP尿素与氮肥后移能提高抽穗前植株干物质积累速率;抽穗后,则有效增加水稻绿叶数、叶面积、叶片含氮量和叶绿素含量,从而延缓抽穗后叶片衰老,提高叶片光合速率,促进抽穗后物质生产。PASP尿素促进了抽穗后茎鞘NSC向籽粒的转运,氮肥后移则主要提高灌浆-成熟阶段茎鞘NSC转运量。最终,PASP尿素和氮肥后移促进抽穗后穗部干物质积累,显著增加水稻产量。此外,ONM2、ONM+N1和ONM+N2处理间产量无显著差异。表明,增施氮肥并不一定能提高水稻产量。4.尿素类型和氮肥管理显著影响水稻氮素积累和转运特性。PASP尿素、ONM和ONM+N处理能提高氮素最大积累速率和植株氮素积累理论最大值。PASP尿素和氮肥后移显著增加抽穗前氮素在营养器官中的积累量和抽穗期叶片氮素分配比例;抽穗后,PASP尿素提高叶片硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶活性,以及灌浆期剑叶游离氨态氮、硝态氮和氨基酸含量,进而促进叶片氮素向籽粒的转运;较农民经验性施肥,氮肥后移则在提高氮素代谢关键酶活性的同时,有效增加了灌浆期水稻上3叶的游离态氮和氨基酸含量,从而提高抽穗-灌浆阶段茎鞘氮素转运量,以及灌浆-成熟阶段叶片氮素转运量。最终,促进抽穗后穗部氮素积累,显著提高籽粒含氮量和植株氮素积累总量。5.不同尿素类型和氮肥处理导致水稻氮素利用效率的显著差异。PASP尿素能有效促进植株氮素积累,提高抽穗后叶片氮代谢关键酶活性,促进抽穗后叶片氮素的再利用,从而显著提高穗部和植株氮素积累量;加之,PASP尿素能有效提高了土壤无机氮含量,降低稻田氮素表观流失量,使氮素流失率减少1-15个百分点;从而提高水稻氮素回收效率、农学利用效率和偏生产力。较FFP处理,ONM、ONM-N和ONM+N处理能有效满足水稻在生育中后期对氮素的需求,显著提高植株氮素积累量,减少稻田氮素流失,促进水稻氮素回收效率、农学利用效率和偏生产力的提高。6.3年试验结果表明,ONM2处理能有效调节稻田氮素供给平衡,提高土壤无机氮含量,加速植株干物质和氮素积累,进而提高生物产量和氮素积累总量。抽穗后,ONM2处理提高叶片氮素代谢关键酶活性,促进抽随后NSC和氮素向籽粒的转运。此外,ONM2处理显著增加抽穗后水稻绿叶数和叶面积,提高叶片含氮量和叶绿素含量,进而增加叶片光合速率,延缓叶片衰老,提高抽穗后光合潜力;最终,有效增加穗部干物质和氮素积累,提高水稻产量和氮素利用效率。