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水稻产量和品质受品种遗传特性和环境条件的综合影响。在诸多影响因子中,施肥是最重要的影响因子。氮、磷、钾是水稻正常生长必不可少的三大营养元素。水稻对氮、磷、钾的吸收利用能力受不同供氮形态、供氮水平的综合影响。近年来,氮肥在粮食产量增产和稳定中发挥出了关键的作用,为保障我国的粮食安全作出了重要的贡献。但我国氮肥利用率较低,约为35%左右,远低于发达国家的平均水平。氮肥的过量施用和施用方式的粗放,不仅造成氮肥大量流失,还增加了农业生产成本,对生态环境带来了很大的生态负担。筛选养分高效品种,即通过水稻营养遗传改良手段以培育出能高效吸收利用养分的高效品种,是提高养分效率的有效手段。已有的研究,通常采用养分吸收量或产量作为养分效率的评价指标,由于单一因素容易受环境因素影响,难以真实地反映植株的养分效率。因此,理想的做法是寻找与某一养分性状密切相关的形态或生理指标,一同作为养分效率评价的指标。水稻根系形态作为影响养分吸收和利用的主要因素之一,在水稻摄取氮磷钾养分的过程中发挥了重要的作用。明确根系形态及其与氮磷钾吸收累积的相关性,筛选养分高效基因型水稻品种是提高养分利用效率、降低环境污染的有效途径。本文结合国内外研究现状,利用国际水稻营养液培养方法,研究了102个水稻品种（系）在相同供氮水平(40 mg?L-1)、不同供氮形态（铵态氮和硝态氮）条件下水稻六叶期氮、磷、钾的吸收与积累差异及其与总根长、总根面积、总根体积、平均根系直径、根尖数、分枝数、交叉数等根系形态指标的相关性。并采用隶属函数法将评价指标进行标准化,基于养分效率综合值,运用分层聚类热图分析,进行102个水稻品种养分效率类型的划分。拟合植株生物量、氮磷钾含量、氮磷钾累积量与根系形态指标之间的逐步回归最优模型,为养分高效种质的筛选提供理论依据。主要结果如下:1、在铵态氮和硝态氮培养条件下,各器官及整株生物量、根系氮含量、整株氮含量、茎叶氮累积量、各器官及整株磷累积量、各器官及整株钾累积量差异性显著,能较好反应水稻品种间差异性。通过对不同氮素培养条件下水稻苗期根系形态变异特征分析发现:在铵态氮培养条件下,水稻根系形态指标变异系数呈现根尖数>总根长>分枝数>总根面积>交叉数>总根体积>平均根系直径的规律;在硝态氮培养条件下,水稻根系形态指标变异系数呈现根尖数>分枝数>总根长>总根面积>交叉数>总根体积>平均根系直径的规律。2、通过因子分析发现:在铵态氮培养下,第一主成分主要反映为水稻苗期生物量、氮累积量、磷累积量、钾含量、钾累积量、根系分布密度指标。第二主成分主要反映为水稻苗期氮含量指标。第三主成分主要反映为水稻苗期磷含量指标。第四主成分主要反映为水稻苗期根系直径指标。在硝态氮培养下,第一、四主成分与铵态氮培养条件下的主成分情况相同,而第二、三主成分分别反映为水稻苗期磷含量指标、氮含量指标。3、水稻营养指标与形态指标相关性分析发现:在铵态氮培养条件下,供试水稻根系形态中总根长、总根面积、根尖数、分枝数与植株生物量相关性最为显著（R2在0.82至0.96之间）。总根体积、根尖数、交叉数、总根长与植株氮吸收累积相关性最为显著（R2在-0.25至0.91之间）。总根长、分枝数、交叉数、总根面积与植株磷吸收累积相关性最为显著（R2在-0.41至0.88之间）。总根长、总根面积、交叉数、根尖数与植株钾吸收累积相关性最为显著（R2在0.55至0.92之间）。在硝态氮培养条件下,供试水稻根系形态中的总根长、根尖数、交叉数、分枝数与植株生物量相关性最为显著（R2在0.83至0.99之间）。总根长、总根体积、根尖数、交叉数与植株氮吸收累积相关性最为显著（R2在-0.48至0.80之间）。总根长、根尖数、交叉数、总根体积与植株磷吸收累积相关性最为显著（R2在0.35至0.91之间）。总根长、根尖数、交叉数、总根体积与植株钾吸收累积相关性最为显著（R2在0.43至0.92之间）。4、不同氮素培养下水稻营养指标与形态指标多元线性回归分析发现:在铵态氮培养条件下,水稻不同品种根系形态指标中以总根长、总根面积、分枝数、交叉数对植株生物量的影响最大;以总根面积对植株氮含量的影响最大;以分枝数、交叉数对植株氮累积量的影响最大;以交叉数对植株磷含量的影响最大;以分枝数、交叉数对植株磷累积量的影响最大;以总根长对植株钾含量的影响最大;以总根长、分枝数对植株钾累积量的影响最大。而在硝态氮培养条件下,水稻不同品种根系形态指标中以总根长、总根面积对植株生物量的影响最大;以总根长对植株氮含量的影响最大;以总根面积对植株氮累积量的影响最大;以分枝数、交叉数对植株磷含量的影响最大;以总根长、分枝数对植株磷累积量的影响最大;以分枝数、交叉数对植株钾含量的影响最大;以总根长、平均根系直径对植株钾累积量的影响最大,且均达到了显著水平。5、确定茎叶生物量、根系生物量、茎叶氮累积量、整株磷累积量、整株钾累积量、总根长、根尖数、分枝数作为水稻苗期养分高效综合评价指标。将102个供试水稻品种可分为养分高效型、养分中效型、养分低效型3大类,分别占供试品种总数的11.76%、58.82%、29.41%。在铵态氮和硝态氮供应条件下,初步确定‘甬优9号’、‘两优766’、‘Ⅱ优602’、‘深两优1813’、‘中籼2503’、‘盐粳11号’、‘德香4103’、‘丰两优80’、‘广两优3905’、‘连粳7号’、‘华瑞稻’,‘WO32’为两种氮素供应下的养分高效型品种。