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光合作用是作物干物质形成的基础,提高叶片的净光合速率是未来进一步提高水稻产量的有效途径之一,探究水稻光合潜力及其限制因素可以为培育高光效水稻品种提供理论依据。为了探究水稻光合特性及相关性状在品种间的差异及其影响因素,本研究设计了4个盆栽试验:（1）以121个栽培稻种质资源为试验材料,探究在相同的施氮条件下叶片含氮量、光合气体交换参数、光合氮素利用效率、比叶重、叶片厚度及叶片密度在栽培稻种内的变异及参数间的相互影响;（2）选取气孔导度差异较大的6个材料,探究水稻叶脉性状在品种间的差异及其对光合气体交换的影响和机理;（3）选取比叶重差异较大的8个材料,探究水稻叶片解剖性状、叶片化学组分含量在品种间的差异及其对光合气体交换的影响和机理;（4）选取比叶重差异较大的4个材料,设置高氮和低氮两个施肥水平,探究氮肥对水稻光合参数、叶片解剖性状及叶片化学组成的影响。主要结果如下:1. 相同的施氮条件下,水稻剑叶单位叶片质量(Nmass)和单位叶面积(Narea)的叶片含氮量、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、光合氮素利用效率、比叶重、叶片厚度及叶片密度均存在显著的品种间差异。各参数均呈正态分布,且每个参数的变异范围均为2倍以上,净光合速率的变异范围为15.5-32.6mmol m-2 s-1。中国广泛种植的4个水稻品种黄华占、两优培九、汕优63及扬两优6号的净光合速率处于121个材料的平均值水平,显著低于净光合速率最大的材料Nancay PA,这些品种的净光合速率还有很大的提升空间。净光合速率与Narea显著正相关。然而,当Narea高于1.29 g m-2后,净光合速率与Narea无显著相关性,说明当Narea高于1.29 g m-2后Narea不再是水稻品种间净光合速率差异的主要原因。气孔导度随着Nmass和Narea的增大而增大;气孔导度越大,蒸腾速率越高,净光合速率越高,气孔导度的差异是水稻品种间净光合速率差异的原因之一。光合氮素利用效率与净光合速率显著正相关,材料Nancay PA同时拥有最高的净光合速率和光合氮素利用效率,可以作为提高水稻光合能力和光合效率的育种材料。2. 总叶脉密度、小叶脉密度及小叶脉长度占叶脉总长度的比例在水稻品种间无显著差异,大叶脉密度在品种间有显著差异。总叶脉密度和小叶脉密度大的水稻材料其叶片水力导度较高,因此其气孔导度和净光合速率也较高。小叶脉长度占叶脉总长度的比例平均为83.5%,但是对光合气体交换参数无显著影响。3. 比叶重增大时叶片厚度有增大的趋势,细胞间隙比例不变。单位叶面积内叶肉细胞面向细胞间隙的表面积（Sm）和单位叶面积内叶绿体面向细胞间隙的表面积（Sc）都随着叶片厚度的增加而增大,因此Sm和Sc都随着比叶重的增大而增大。另一方面,比叶重增大伴随着细胞壁增厚,细胞壁增厚导致叶肉导度降低,因此叶肉导度随着比叶重的增大而下降,厚的细胞壁是高比叶重水稻材料叶肉导度较低的主要原因。细胞壁作为叶片主要的结构性物质,其干重占叶片干重的比例为71.5%,非结构性碳水化合物的干重占叶片干重的比例为10.0%。比叶重较大的水稻材料其叶片干物质向细胞壁的分配增多,向与光合相关的组分-叶片氮素和叶绿素的分配减少,因此单位叶片质量的净光合速率随着比叶重的增大而下降。4. 单位叶片质量(Nmass)和单位叶面积(Narea)的叶片含氮量在高氮条件下均显著高于低氮,净光合速率在高氮条件下普遍高于低氮,氮肥对气孔导度、叶肉导度及光合氮素利用效率无显著影响。氮肥对比叶重和细胞壁厚度无显著影响;氮肥对不同水稻材料其叶片厚度和叶片密度的影响不一致,4个供试材料中Sab Ini和黄华占在低氮条件下叶片增厚,N22在低氮条件下叶片变薄,Sab Ini在低氮条件下叶片密度减小,N22和甬优12在低氮条件下叶片密度增大。除了黄华占的可溶性糖,氮肥对单位叶片质量的其它叶片化学组分（果胶质、半纤维素、纤维素、木质素、细胞壁、可溶性糖、淀粉及非结构性碳水化合物）的含量均无显著的影响。Sab Ini在低氮条件下其单位叶面积的可溶性糖和非结构性碳水化合物含量降低,甬优12在低氮条件下其单位叶面积的细胞壁含量增多。结论:相同的施氮条件下,栽培稻的光合特性及相关性状包括叶片含氮量和比叶重等均存在显著的品种间差异;气孔导度的差异是水稻品种间净光合速率差异的主要原因之一。叶脉密度尤其是小叶脉密度越大的水稻材料其叶片水分运输能力越强,气孔导度和净光合速率越高。比叶重越高的水稻材料其叶片干物质向细胞壁的分配越多,向与光合相关的物质-叶片氮素和叶绿素的分配越少,其叶肉导度和单位叶片质量的净光合速率越低。氮肥显著影响水稻的净光合速率,但是对其它光合参数（气孔导度、叶肉导度及光合氮素利用效率）均无显著影响;氮肥对叶片细胞壁厚度无显著影响;氮肥对不同水稻材料叶片厚度、叶片密度及叶片化学组分含量的影响不一致,其机理需要进一步探究。