"增密减氮"栽培模式对北方粳稻抗倒伏性、产量及品质的协同调控机制

本研究针对传统水稻种植中氮肥过量施用导致的资源浪费和环境压力问题，通过设置不同种植密度(D1:30 cm×16.6 cm; D2:25 cm×12 cm)和氮肥水平(F1:225 kg N/ha; F2:190 kg N/ha)的田间试验，系统探究了"增密减氮"(DINS)策略对直立穗型粳稻品种辽粳212抗倒伏性、产量构成及食味品质的影响。结果表明，DINS在保证产量稳定(降幅仅1.63-3.66%)的同时，显著降低基部节间倒伏指数18.63-36.77%，提升食味值9.78-10.34%，为北方粳稻绿色高产栽培提供了新思路。

　　

在全球粮食安全与环境保护的双重压力下，水稻种植正面临"高氮低效"的困境。传统栽培模式为追求高产往往大量施用氮肥，这不仅导致氮肥利用率不足40%，更引发温室气体排放、水体富营养化等一系列环境问题。尤其在东北粳稻产区，农民习惯采用"稀植大水大肥"的种植方式，虽然短期内促进分蘖，但后期易出现倒伏、早衰等现象，严重威胁产量和米质。如何在减氮背景下实现"抗倒、稳产、优质"的协同提升，成为当前水稻栽培研究的核心难题。

辽宁省水稻研究所的科研团队在《Scientific Reports》发表的最新研究，创新性地提出"增密减氮"(Density-increasing and nitrogen-saving, DINS)栽培策略。该研究以直立穗型品种辽粳212为材料，通过两年田间试验结合茎秆力学测试、纤维组分分析和品质测定，系统解析了DINS对水稻群体结构、茎秆机械强度和碳氮分配的调控机制。

研究主要采用随机区组设计进行田间试验，通过茎秆强度测定仪(YYD-1型)量化基部节间弯曲力，运用Van Soest洗涤纤维分析法测定纤维素/木质素含量，并采用近红外米质分析仪评估食味值等品质指标。

产量及构成因素

DINS处理(F2D2)通过增加有效穗数7.77-8.09%弥补了减氮15%导致的穗粒数下降(16.67-18.12%)，最终产量仅降低1.63-3.66%且差异不显著。密度增加对有效穗数的提升效应与氮肥减施对穗粒数的抑制效应形成互补。

植株形态与茎秆特性

DINS使株高和重心高度分别降低9.21-10.41%和11.60-16.64%，同时茎秆纤维素和木质素含量显著提升15.79-19.30%和49.27-53.90%。基部第1-3节间干重单位长度增加22.89-34.11%，形成"短粗坚实"的茎秆结构。

抗倒伏性能

相关性分析显示，茎秆倒伏指数与株高(r=0.82)、重心高度(r=0.79)呈极显著正相关，与纤维素(r=-0.86)、木质素(r=-0.91)含量呈极显著负相关。DINS使基部第1-3节间倒伏指数分别降低18.63-33.23%、26.79-36.77%和27.06-31.93%。

稻米品质

DINS显著降低直链淀粉(1.34-3.23%)和蛋白质含量(11.09-11.59%)，食味值提升9.78-10.34%。群体光能利用效率改善和碳分配向结构碳水化合物偏移是品质优化的关键。

该研究首次在温带粳稻中证实DINS策略可通过"株型优化-茎秆强化-品质调控"三级机制，实现抗倒伏性、产量和食味品质的协同提升。特别是发现密度增加能抵消减氮对木质素合成的抑制效应，为"碳氮协同"调控提供了新证据。研究建议未来结合CRISPR等基因编辑技术，在保持茎秆机械强度的同时优化碳分配路径，破解抗倒伏与优质化的负相关难题。这项成果为东北粳稻产区发展资源节约型栽培技术提供了重要理论支撑，对推动水稻绿色生产具有显著生态经济价值。