季红娟　赵步洪

摘要：前人对有关超级稻的高产生理与理想株型以及超级稻高产栽培技术做了大量研究。超级稻弱势籽粒结实不稳定、籽粒充实差、粒质量低是影响超级稻发挥高产潜力、改善品质的重要因素。从超级稻保障我国粮食安全的重要性、影响超级稻增产潜力发挥的主要原因、水氮管理对超级稻弱势籽粒的调控作用进行分析，提出水氮互作提高超级稻弱势籽粒充实机理、调控途径与对策。

关键词：超级稻；弱势籽粒；水氮互作

中图分类号： S511.04文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）01-0055-03

收稿日期：2014-09-25

基金项目：国家自然科学基金（编号：31171490、31471447）；江苏省自然科学基金（编号：BK20131238）；江苏省农业三新工程[编号：SXGC（2013）246]；现代农业产业技术体系建设专项（编号：CARS-01-45）。

作者简介：季红娟（1970—），女，江苏靖江人，硕士，副研究员，主要从事水稻栽培技术研究。E-mail：hongjuanji@163.com。

通信作者：赵步洪，博士，研究员，主要从事水稻栽培技术研究。Tel：（0514）87638549；E-mail：zhaobuhongnks@126.com。超级稻多数为大穗型品种，大穗型品种弱势籽粒充实不良问题普遍，严重影响超级稻优势的发挥。水分、氮素是水稻的主要栽培因子，合理的水氮互作是实现水稻高产的前提，但是目前我国关于水氮互作调控超级稻弱势籽粒充实的生理机制研究尚不多见。本研究探讨水氮互作提高超级稻弱势籽粒充实方法及其对策，并制定相应的肥水管理措施，旨在为提高超级稻弱势籽粒充实水平提供依据。

1超级稻是保障我国粮食安全的重要支撑

我国水稻种植面积约占粮食作物总面积的30%，总产占粮食总产的40%以上[1-2]。经过近20年的科技攻关，超级稻第1、2期目标已基本实现，目前正在逐步实现第3期（13 500 kg/hm2）[3-5]。2013 年，全国已认定超级稻品种101个，示范推广面积达0.09亿hm2，占水稻总面积的26.9%。

2弱势籽粒结实率低而不稳，严重影响超级稻增产潜力发挥

2013年全国超级稻平均产量8 700 kg/hm2，与国家第1、2、3期超级稻目标产量10 500、12 000、13 500 kg/hm2尚有很大差距。超级稻是比现有水稻品种在产量上有大幅度提高并兼顾品质与抗性的新型水稻品种[4]。培育大穗型品种是提高水稻产量潜力的重要途径，但大穗型品种的1个明显特点是“两段灌浆”（强、弱势籽粒异步灌浆）现象严重，结实率低而不稳。弱势籽粒粒质量小、结实率低是超级稻的普遍问题[6-13]。超级稻弱势籽粒结实不稳定、充实度差，对产量、品质产生不良影响[14-17]。笔者在江苏省扬州市对4 个超级稻、3 个非超级稻（下称常规稻）的强弱势籽粒的结实特性与主要品质指标进行了测定，结果见表1、表2。结果表明，超级稻强、弱势粒之间的结实特性存在较大差异是影响超级稻高产优势发挥的主要原因；与结实指标相似，由于超级稻弱势粒充实差及结实率不稳定，对超级稻强、弱势籽粒品质指标产生较大影响。

3合理的水氮管理对超级稻弱势籽粒有重要的调控作用

合理的肥水管理有利于作物高产并提高资源的利用效率。国内外学者对水肥互作进行了广泛探索，提出了“以肥调水、以水促肥”的观点[18-25]。笔者对超级稻扬两优6号、扬粳4038进行水分、氮肥管理试验，并对强、弱势粒的结实特性进行了测定。表3、表4结果表明，结实期干湿交替灌溉能明显提高扬两优6号的结实特性，特别是弱势籽粒的各项结实指标均得到明显提高，说明结实期水分管理对超级稻弱势籽粒有重要的调控作用；随着施氮量的增加、施氮比例后移，超级稻扬粳4038的结实特性下降，特别是弱势籽粒的各项结实指标下降幅度增大，说明氮肥管理对超级稻弱势籽粒充实有重要的调控作用。

4水氮互作调控超级稻弱势籽粒充实的生理机制尚不清楚

在水分管理方面，有关超级稻水分吸收规律缺乏深入研究。近年来，各地推广干湿交替灌溉、湿润灌溉、控制灌溉、覆盖旱种等水稻节水灌溉技术，显著增加了水分利用效率[26-29]，但对产量的影响表现不一[30-33]。在氮素管理方面，推广应用“氮肥总量控制与作物分生育期调控相结合的氮素管理技术”“实地养分管理技术”“水稻精确施肥技术”“测土配方施肥”等[34-37]。科学的氮肥管理可以减少氮肥施用量，较大幅度地提高水稻氮肥利用率；促进籽粒充实，增加水稻产量；同时还可以降低稻米的垩白率、垩白度，改善稻米外观品质[38-41]。这些技术大多集中在保持目前产量水平前提下提高肥料利用效率。由于对超级稻高产高效的调控途径仍不清楚，因而目前超级稻水氮管理仍沿用常规高产水稻品种的灌溉施肥技术，这也是限制超级稻产量潜力发挥的重要原因[42]。有关超级稻的高产生理与理想株型以及超级稻高产表1不同品种超级稻、常规稻强势粒与弱势粒籽粒充实特性

种氮肥运筹处理，基蘖肥 ∶穗肥=8 ∶2（B1）、7 ∶3（B2）、6 ∶4（B3）、5 ∶5（B4）、4 ∶6（B5）。

栽培技术，前人做了大量研究[43-46]，但对超级稻弱势籽粒充实的调控机理研究甚少。水分、氮素是水稻高产栽培的主要因子，水氮互作是实施水稻高产高效的主要措施[47]。超级稻弱势籽粒结实不稳定、籽粒充实差、粒质量轻是影响高产潜力发挥、品质改善的重要因素，水分、氮肥对超级稻弱势籽粒充实以及产量品质有重要影响。

目前，虽然学者们对超级稻弱势籽粒灌浆差、粒质量轻等阻碍产量潜力发挥的原因及其水肥调控途径有了初步认识，但关于水氮互作调控超级稻弱势籽粒充实的生理机制研究几乎是空白。要充分认识其机理，充分挖掘超级稻的增产潜力以及明确超级稻水分养分吸收规律从而提高超级稻水分养分利用率等，仍需不懈努力。特别需要研究超级稻弱势籽粒充实差、结实率不稳定以及粒质量低的生理原因，研究水氮互作条件下胚乳发育充实过程中，强、弱势籽粒在不同时期各激素浓度的变化、蔗糖-淀粉合成酶活性的变化及其相关基因在mRNA转录水平上的差异，明确这些过程与强弱势粒发育、充实的关系，从而阐明弱势粒充实差的内在因素，在不同层次水平上揭示弱势粒充实差、粒质量低的生理原因[48]。提出水氮互作提高弱势籽粒充实的调控途径，制定相应的肥水管理措施，充分发挥超级稻的增产潜力，具有明确的科学意义与重要的实用价值。

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