高产水稻氮肥高效利用原理与技术

　　《高产水稻氮肥高效利用原理与技术》围绕水稻产量与氮肥利用率协同提高的科学和技术问题，解析了我国水稻品种在演进过程中产量和氮肥利用率的变化特点及高产与氮高效品种的农艺与生理特征，论述了实地氮肥管理技术在高产稻区的适用性和超高产栽培水稻的养分吸收利用规律，重点阐述了氮肥高效利用的“三因”氮肥施用技术、综合栽培技术、水氮耦合调控技术协同提高水稻产量与氮肥利用率的技术原理、方法、试验示范应用效果及稻米品质效应，从群体冠层结构与功能、光氮分布与匹配、内源激素间平衡、碳氮代谢酶活性和根系形态生理等方面揭示了水稻高产与氮高效利用协同的生物学机制。《高产水稻氮肥高效利用原理与技术》所有图表数据来自作者课题组的研究结果，其中许多数据是首次呈现。

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目录
第1章 概论 1
1.1 氮肥（素）利用率的评价指标 1
1.1.1 氮素利用率 2
1.1.2 氮肥利用率 2
1.1.3 氮肥偏生产力 3
1.2 水稻主要氮肥施用技术 4
1.2.1 区域平均适宜施氮量法 4
1.2.2 测土配方施肥技术 5
1.2.3 实地氮肥管理 5
1.2.4 精确定量施肥技术 6
1.2.5 “三定”栽培技术 7
1.2.6 “三控”施肥技术 7
1.2.7 “三因”氮肥施用技术 7
1.2.8 水氮耦合调控技术 8
1.3 协同提高水稻产量和氮肥利用率的途径及其生理基础 9
1.3.1 选用高产氮高效品种 9
1.3.2 构建健康冠层 9
1.3.3 调节体内激素水平 11
1.3.4 改善根系形态生理 12
1.4 水稻高产、氮肥高效利用与优质的协同关系 13
参考文献 14
第2章 中籼稻品种改良过程中产量和氮素利用率的变化 23
2.1 中籼稻品种产量的演进 24
2.1.1 产量及其构成因素 24
2.1.2 干物质积累动态 26
2.1.3 收获指数 28
2.2 中籼稻品种改良过程中氮素利用率的变化及其生理基础 29
2.2.1 氮素积累动态 29
2.2.2 氮肥利用率 30
2.2.3 叶片氮代谢主要酶类活性 31
2.2.4 氮代谢酶类活性的调节 34
2.3 中籼稻品种改良的品质效应 35
2.3.1 稻米加工（碾磨）品质 35
2.3.2 稻米外观品质 36
2.3.3 稻米蒸煮食味品质和营养品质 37
2.3.4 稻米淀粉黏滞谱特性 37
2.4 小结 40
参考文献 40
第3章 中粳稻品种产量和氮肥利用率的演进 42
3.1 中粳稻品种的产量演进 43
3.1.1 产量 43
3.1.2 产量构成因素 43
3.2 中粳稻品种氮肥利用率的演进 45
3.2.1 氮素吸收与转运 45
3.2.2 氮肥利用率 47
3.3 中粳稻品种产量和氮肥利用率演进的农艺与生理基础 49
3.3.1 叶面积指数和群体粒叶比 49
3.3.2 干物质积累与收获指数 51
3.3.3 茎鞘中非结构性碳水化合物的积累与转运 51
3.3.4 茎蘖动态 54
3.3.5 叶片生理性状 56
3.3.6 株高、叶基角和穗部性状 60
3.3.7 根系形态生理 62
3.4 中粳稻品种稻米品质演进 67
3.4.1 稻米加工（碾磨）品质 67
3.4.2 稻米外观品质 68
3.4.3 稻米蒸煮食味品质和营养品质 69
3.4.4 稻米淀粉黏滞谱特性 70
3.5 小结 71
参考文献 72
第4章 水稻高产氮敏感性品种的农艺与生理特征 74
4.1 现用粳稻品种产量和氮肥利用率对施氮量响应的差异 74
4.1.1 产量对施氮量响应的差异 74
4.1.2 氮肥利用率对施氮量响应的差异 77
4.1.3 氮敏感性不同类型品种的划分 80
4.2 氮敏感性品种的叶片性状 80
4.2.1 叶片形态生理性状 80
4.2.2 冠层内叶片光氮分布特征 83
4.3 氮敏感性品种的物质和氮素积累与转运特征 86
4.3.1 物质生产与氮转运 86
4.3.2 茎鞘中碳转运和糖花比 87
4.4 碳氮代谢酶活性、相关基因表达和细胞分裂素含量 88
4.4.1 籽粒淀粉合成相关酶活性和茎鞘中蔗糖合酶活性及相关基因表达 88
4.4.2 叶片细胞分裂素和氮含量、氮代谢酶活性及氮转运相关基因表达 90
4.5 根系形态生理 92
4.5.1 根系形态性状和根系活性 92
4.5.2 根系分泌物中有机酸和根系激素 94
4.5.3 根系氮代谢酶活性和氮吸收转运相关基因表达 96
4.6 小结 98
参考文献 100
第5章 超高产栽培水稻的养分利用效率和群体特征 103
5.1 水稻超高产栽培技术 103
5.1.1 稀播控水旱育壮秧技术 104
5.1.2 实时实地精确施肥技术 104
5.1.3 精确定量节水灌溉技术 104
5.2 超高产栽培水稻的产量和养分利用效率 105
5.2.1 施氮量与水稻产量 105
5.2.2 养分吸收利用特点 106
5.3 超高产水稻地上部群体特征 112
5.3.1 茎蘖消长动态 112
5.3.2 叶面积指数和粒叶比 113
5.3.3 叶片光合势和光合速率 114
5.3.4 干物质积累 114
5.4 超高产水稻的根系特征 117
5.4.1 根系重量 117
5.4.2 根冠比和根系伤流量 118
5.5 小结 120
参考文献 121
第6章 水稻实地氮肥管理 123
6.1 籼、粳稻品种的施氮叶色阈值 123
6.1.1 施氮量对水稻产量的影响 123
6.1.2 不同施氮量下叶片叶色的变化 124
6.1.3 高产水稻主要生育期的叶色诊断 127
6.2 水稻实地氮肥管理的产量和氮肥利用率 128
6.2.1 试验和示范方法 128
6.2.2 试验地实地氮肥管理对产量的影响 128
6.2.3 试验地实地氮肥管理对氮肥利用率的影响 129
6.2.4 实地氮肥管理的示范效果 130
6.3 水稻实地氮肥管理的生理生态效应 136
6.3.1 叶片叶绿素含量 136
6.3.2 叶片光合速率 136
6.3.3 水稻根重与根冠比 138
6.3.4 根系活性 138
6.3.5 叶片荧光参数 140
6.3.6 冠层内温度变化 141
6.3.7 冠层内湿度变化 141
6.3.8 群体透光率 142
6.3.9 纹枯病发病情况 142
6.4 小结 144
参考文献 144
第7章 “三因”氮肥施用技术 146
7.1 因地力氮肥施用技术 146
7.1.1 基础地力产量的确定 146
7.1.2 总施氮量的确定 147
7.2 因叶色氮肥施用技术 149
7.2.1 用叶色诊断施氮的可靠性 149
7.2.2 不同生育期施用氮肥的叶色相对值指标 151
7.2.3 水稻因叶色施氮技术应用实例 155
7.3 因品种氮肥施用技术 158
7.3.1 不同穗型水稻品种产量对氮素穗肥和粒肥的响应 158
7.3.2 不同穗型水稻品种穗肥的施用策略 159
7.4“三因”氮肥施用技术应用效果 161
7.4.1 农户田块对比试验 161
7.4.2 示范基地示范效果 164
7.5 “三因”氮肥施用技术增产与氮高效利用的生物学基础 165
7.5.1 无效生长少，光合能力强 165
7.5.2 源库关系协调好，物质生产效率高 166
7.5.3 根系活性强，细胞分裂素与乙烯的比值高 167
7.6 磷、钾肥施用技术 168
7.6.1 依据水稻对氮磷钾吸收的比例推荐磷、钾肥使用量.168
7.6.2 采用年度恒量监控法推荐磷、钾肥使用量 169
7.7 小结 169
参考文献 170
第8章 水稻氮肥高效利用的综合栽培技术 174
8.1 综合栽培技术的组装集成 174
8.2 综合栽培技术对产量和氮肥利用率的影响 176
8.2.1 产量及其构成因素 176
8.2.2 氮素积累量 178
8.2.3 氮肥利用率 178
8.3 综合栽培技术对地上部群体特征的影响 180
8.3.1 茎蘖动态及茎蘖成穗率 180
8.3.2 干物质积累 181
8.3.3 叶面积 181
8.3.4 粒叶比 183
8.3.5 茎鞘中非结构性碳水化合物的转运 184
8.3.6 叶片光合速率 185
8.3.7 冠层的光、氮分布 185
8.4 综合栽培技术对根系形态和生理性状的影响 191
8.4.1 根系形态性状 191
8.4.2 根系生理性状 193
8.5 综合栽培技术对稻田温室气体排放的影响 196
8.5.1 温室气体排放通量 196
8.5.2 全球增温潜势 197
8.6 小结 197
参考文献 198
第9章 水氮耦合调控技术 200
9.1 水氮对产量的耦合效应和水氮耦合技术的应用 201
9.1.1 水氮对产量的耦合效应 201
9.1.2 水氮耦合技术的应用 202
9.2 依据土壤水势和水稻品种类型追施氮肥的技术 210
9.2.1 技术原理与方案 210
9.2.2 技术试验示范实例 213
9.3 控释氮肥与灌溉方式的互作效应 217
9.3.1 控释氮肥与灌溉方式的耦合效应 217
9.3.2 控释氮肥与灌溉方式产生耦合效应的生物学基础 219
9.4 提高水稻缓释氮肥利用率的灌溉技术 225
9.4.1 技术原理和方案 225
9.4.2 技术实施实例 228
9.5 小结 231
参考文献 232
第10章 水稻氮肥高效利用技术的品质效应 236
10.1 实地氮肥管理技术的品质效应 236
10.1.1 加工品质 237
10.1.2 外观品质 237
10.1.3 蒸煮食味品质和营养品质 239
10.1.4 淀粉黏滞谱特征值 239
10.2“三因”氮肥施用技术的品质效应 240
10.2.1 加工品质和外观品质 241
10.2.2 蒸煮食味品质与营养品质 241
10.2.3 淀粉黏滞谱特征值 243
10.3 综合栽培技术的品质效应 244
10.3.1 加工品质与外观品质 245
10.3.2 胚乳淀粉结构 246
10.3.3 蒸煮食味品质和营养品质 247
10.3.4 蛋白质组分与含量 248
10.3.5 淀粉黏滞谱特征值 249
10.4 品质调优栽培技术的生物学基础 250
10.4.1 实地氮肥管理下的叶片光合速率 250
10.4.2 实地氮肥管理下的叶片氮代谢主要酶类活性 250
10.4.3 “三因”施氮技术下灌浆期籽粒酶活性 251
10.4.4 籽粒碳氮代谢酶活性与稻米品质和氨基酸含量的相关性.252
10.4.5 综合栽培技术对籽粒中蔗糖—淀粉转化途径关键酶活性的影响 252
10.4.6综合栽培技术下根系氧化力 254
10.4.7 综合栽培技术下根系分泌物中的有机酸浓度 254
10.5 小结 256
参考文献 256
图表目录
图1-1 不施氮区产量（a）和施氮区产量（b）与土壤含氮量的关系 5
图1-2 水稻体内 Z+ZR与 ACC的比值和产量（a）及叶片光合氮利用效率（b）的关系 12
图1-3 土壤过氧化氢酶（a）和脲酶（b）活性、根系伤流液中氮含量（c）及地上部植株氮吸收利用率（d）与水稻根系分泌物中精胺含量的关系 13
图2-1 各时期品种产量及其构成因素的变化 25
图2-2 各类型中籼稻品种不同生育期生物产