不同水稻品种氮素利用效率的评估开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

在人增地减矛盾日益突出的严峻形势下，改良水稻品种、配套先进的栽培技术和加大生产投入已成为稳步提高水稻单产，保障粮食安全的重要途径。其中，增加氮肥的投入就是有效措施之一。而水稻氮肥利用率则随着氮肥用量的增加明显下降^[1]。充分挖掘作物吸收利用氮的遗传潜力，从而在一定的氮肥投入下获得较高的生物量和经济产量，是减少氮肥施用量、提高氮肥利用率和缓解环境压力的重要途径之一^[2]。

与氮素利用效率相关的研究已有报道。张亚丽在田间条件下研究不同基因型水稻氮效率的差异，从中筛选出氮效率差异大的水稻基因型^[3]；在此基础上研究不同氮效率基因型水稻对氮素的吸收和生理利用过程，阐明水稻氮高效形成机理；丰富水稻氮营养理论，提出氮高效基因型水稻的形态与生理特征，为氮高效水稻品种的选育提供理论依据。戢林等研究水稻(oryza sativa)氮高效利用基因型根系形态和活力变化，为根系的栽培调控和育种改良提供理论依据和技术参考^[4]。选择前期筛选出的水稻氮利用效率高低不一的基因型为试验材料，在比较氮利用效率基因型差异的基础上，采用水培试验，利用根系分析系统提取苗期至抽穗期不定根、粗分枝根和细分枝根的长度、表面积和体积等形态指标数据，探讨各类根形态与氮吸收的关系，同时分析氮高效利用基因型中典型材料不同供氮水平下根系活力变化。得出结论低氮条件下良好的根系形态和生理活性是水稻氮高效利用的重要特征。培育氮高效利用基因型，可对水稻营养生长期根系形态和活性加以遗传改良，尤其是提高粗分枝根的比例，以期塑造良好的根系构型。黄农荣等以48份不同水稻基因型为供试材料，研究了它们的氮素吸收和利用率，及其与主要农艺性状之间的关系^[5]。结果表明，水稻基因型在氮素吸收利用率方面存在明显差异，从现有的材料中可筛选出氮高效基因型。长伦占不论在低氮处理还是高氮处理均表现出氮高效利用特性，为典型的氮高效基因型。此外，还筛选了适于低氮条件种植的广恢128和茉莉占选；适于高氮条件种植的97香、2466和银花占。低氮高效型适合在贫瘩地区种植，而高氮高效型适合在肥沃地区种植。结果表明，水稻氮素利用率与抽穗期及乳熟期倒2、倒3叶的叶绿素含量呈显著或极显著负相关；与收获指数、稻谷产量和穗数之间均呈极显著正相关，它们可作为水稻氮素利用效率的评价指标。戢林以目前我国种植规模最大的水稻以及肥料投入量最大的氮素为出发点，从个水稻品种中选取在产量和氮素利用效率等方面具有显著基因型差异的个品种为试验材料，通过土培、水培和大田试验，系统研究了高效基因型对氮素的吸收、积累、分配和转运特性，从而为揭示该类型水稻对氮素高效利用的机理，提出协同提高水稻产量和氮素利用效率可行的调控措施提供科学依据^[6]。

徐国华提到，氮素流失主要来自土壤地表水渗透，脱氮形成氮气，挥发形成氨气，形成氮氧化合物进入大气。提高氮素利用效率的方法主要有深施肥，控制施肥量，和测土配方施肥，另外使用生物来源增加氮肥利用效率也是极为重要的^[7]。评价氮素利用效率的指标较多，主要有10个方面的评价指标^[8]。根据其意义将其归纳为7大类，i 类是稻谷生产量与氮素投入量的比值，反映单位氮素投入的稻谷生产量，在计算氮肥投入时，既有施氮量，又考虑到了稻田土壤的供氮量(土壤供氮量为不施氮下的植株氮积累量)；ii类是植株氮积累量占氮素投入量的百分率，反映植株对投入氮素(含土壤供氮量)吸收效果；iii类是干物质生产量与植株氮积累量的比值，反映植株吸收氮后转化为生产量的效率；iv类是稻谷生产量与投入氮素的吸收量的比值，表示对施氮吸收后转化为稻谷产量的效率；v类是稻谷产量与施氮量的比值，表示单位施氮量的稻谷产出效率；vi类是灌浆期前后氮积累量的比值，表示抽穗前植株氮积累的转化效率；vii类是子粒氮积累量占植株全氮量的百分比，表示植株对氮的吸收量向子粒的转化效率。在测i,ii,iv等3类指标时，充分考虑了土壤供氮能力对植株产出量的影响；而iii,v,vi,vii等4类指标，反映的是植株对吸收的氮素在体内的利用率，只需设施氮处理即可。在利用这些指标对不同基因型的氮素利用效率进行评价研究中发现，同一品种在不同评价指标间的排序不完全一致，进一步说明不同指标反映了氮素吸收与利用的不同侧面^[9]。因此，在对水稻进行遗传改良以提高其氮素吸收与利用效率时，应有明确的目标和重点，只有氮素的生产效率提高了，才能从根本上控制氮肥施用量和减轻施用氮肥所带来的环境污染。

参考文献

2. 研究的基本内容和问题

研究目标：

对不同背景的水稻品系进行农艺性状观察，测定不同时期氮素浓度，计算各个品系的氮素利用率，选育高产高效品种。

研究内容：

3. 研究的方法与方案

研究方法：

1）田间材料进行表型鉴定：

在同样的种植密度下，对不同水稻品系统计生育期，抽穗时间，分蘖数，有效分蘖数，穗粒数，千粒重及单株产量。

4. 研究创新点

本次研究未全部选择成熟品种进行筛选工作，而是对于一些未申请成为品种的某些基因片段渗入系进行测定与筛选，对于氮素高效利用材料的育种工作有一定的帮助，同时为后续的水稻氮素高效利用机理及分子水平研究提供了更易于分析的材料基础。

5. 研究计划与进展

2017年3月表型鉴定。

2017年4月表型鉴定及样品准备。

2017年5月氮素含量测定。