倒伏是限制水稻“高产、优质、高效、生态、安全”的关键因子之一。第一次绿色革命“矮化育种”的成功增加了水稻的抗倒性,产量得到显著提高。但随着世界人口的急剧增长,人类对粮食的需求越来越大。现阶段,“超级稻”的培育进一步提高了水稻产量,但是以增加植株高度,提高生物产量为基础,因此,倒伏又成为限制水稻单产的重要因素。试验于2010---2012年在水稻特高产生态区(云南涛源)和长江中下游稻区(江苏丹阳)进行,以超级稻品种Y两优2号为材料,两生态区分别设置不同的氮肥处理,涛源氮肥用量分别为0、150、300、450kg/ha,丹阳分别为0、150、300kg/ha,基蘖肥：穗肥均为8：2和5：5两个处理。试验从产量和和抗倒性两方面进行分析,比较了两生态区水稻产量及产量构成差异,并从力学、形态学、生理学及解剖学角度对两生态区水稻穗后20天的抗倒性进行分析比较；同时研究了两生态区水稻抗倒性对不同的氮素运筹的响应差异。主要研究结果如下：(1)涛源生态区水稻产量集中在10～18 th—m-2,而丹阳则主要集中在10～13 t—hm-2,涛源水稻两年平均产量高出丹阳生态点约49.5%,差异达到极显著水平,特高产生态区水稻产量显著高于长江中下游稻区。与不施氮相比,涛源生态区水稻在施氮条件下的增幅可达72.6%,而丹阳增幅仅为24.3%；其优势主要集中在颖花数和有效穗数上,氮素用量增加,有效穗、颖花量、产量显著增加；丹阳生态区水稻随氮素用量增加产量呈增加趋势,仅有效穗受氮素影响显著。氮素后移,显著增加了颖花量,有利于增产。氮素对涛源生态区水稻产量及产量构成影响显著。(2)从力学角度,涛源生态区水稻折断部位至穗顶长度及鲜重均显著低于丹阳,导致弯曲力矩降低了约31.9%；弯曲应力显著高于丹阳,但断面系数显著低于丹阳,两者共同作用导致折断弯矩比丹阳降低了约11.7%。涛源生态区水稻弯曲力矩和折断弯矩均显著低于丹阳,但与折断弯矩相比,弯曲力矩降低幅度较大。与丹阳相比,涛源生态区两年平均水稻倒伏指数降低了约21.1%。随氮素用量增加,涛源生态区水稻折断部位至稳项长度及鲜重显著增加,基部茎秆强度显著降低,抗折能力下降；长江中下游稻区增加氮素用量,弯曲力矩增加,折断弯矩降低,但处理间差异未达到显著水平。氮素后移,茎秆机械强度降低,降低了基部茎秆抗折断能力。特高产生态区力学指标受氮素影响显著。(3)从形态学角度,涛源水稻穗高、剑叶高、穗颈高显著低于丹阳,导致折断部位至穗顶长度降低；重心高度、剑叶至倒3叶叶长、叶宽及其干重显著低于丹阳,导致折断部位至穗顶长度及鲜重降低；两者共同降低涛源水稻植株地上部重量加在基部茎秆上的弯曲力矩。涛源水稻基部茎秆茎粗、壁厚、横切面长短轴的内、外径以及茎秆单位长度干重均显著低于丹阳,最终导致特高产生态区水稻折断弯矩显著小于长江中下游稻区。涛源生态区形态指标受氮素影响显著,随氮素用量增加,株高、重心高度、剑叶至倒3叶叶长及叶宽、上三叶干重均显著增加；茎秆单位长度干重、叶鞘单位长度干重显著降低。丹阳生态区则仅株高和上三叶叶长叶宽及干重受氮素用量影响显著。氮素后移,有利于增加基部茎秆粗度和壁厚,两生态区趋势一致。(4)从生理学角度讲,特高产生态区穗后20天基部茎秆碳水化合物百分含量与长江中下游稻区相近,但其结构性碳水化合物(纤维素和木质素)所占比重显著大于长江中下游稻区。虽然涛源水稻基部茎秆粗度、壁厚、充实度低于丹阳,但其较高的弯曲应力和叶鞘单位长度干重在一定程度上增加了基部茎秆的机械强度,从而降低了与丹阳生态区抗折断能力的差距。涛源生态区茎秆弯曲应力与可溶性总糖、淀粉、纤维素、木质素的含量呈正相关关系,其中纤维素和木质素等结构性碳水化合物对弯曲应力的贡献率更大。涛源生态区茎秆中可溶性糖和淀粉等非结构性碳水化合物均显著低于丹阳,但纤维素、木质素含量则大于丹阳。涛源生态区基部茎秆质量对氮素的响应更为敏感。增加氮素用量,涛源生态区水稻基部茎秆茎鞘单位长度可溶性总糖、淀粉、纤维素、木质素含量显著降低,导致抗折力、弯曲应力显著降低；丹阳生态区则略有降低。氮素后移,茎、鞘中可溶性总糖降低；低氮条件下氮素后移有利于淀粉含量提高,高氮条件下则降低,两生态区趋势一致；对于结构性碳水化合物,氮素后移显著降低了涛源生态区茎鞘中单位长度纤维素和木质素的含量,而在丹阳则呈增加趋势,这主要与茎秆单位长度干重有关。(5)试验从解剖学角度研究了两生态区水稻抗倒性及对氮素用量的响应差异。研究发现,在不施氮水平下,两生态区茎秆中大、小维管束的数量相近；高氮处理下涛源生态区的大、小维管束数量显著低于丹阳生态区,但其大维管束的密集程度要高于丹阳。同时,涛源生态区水稻茎秆中大、小维管束与表皮的间距更小,有利于增加茎秆外侧的所能承受的弯折力。涛源生态区大、小维管束厚壁细胞层数、机械组织的厚壁细胞层数及厚度均较大,木质化程度显著大于丹阳；另外,涛源生态区基部茎秆横切面的气腔周长及面积较小。氮素用量增加,大、小维管束数量显著增加,相邻大维管束间距受影响较小,两生态区趋势一致；涛源生态区大、小维管束的轴向长度、周向长度、厚壁细胞层数呈增加趋势,有利于纤维素含量和木质化程度的的增加,而丹阳则变化不大,纤维素含量和木质化程度呈降低趋势。总的来说,特高产生态区水稻高产群体倒伏指数低于长江中下游稻区。分析其原因：①与丹阳相比,涛源水稻基部节间缩短,降低了植株高度；株型趋于紧凑,上部叶片叶长叶宽减小,重心高度降低,两者共同降低整个植株作用在基部茎秆的力矩,且弯曲力矩降低幅度大于折断弯矩。②涛源水稻茎粗、壁厚显著低于丹阳,但其基部茎秆横切面的维管束鞘、机械组织的厚壁细胞层数及厚度高于丹阳,木质化程度高,增加了茎秆中纤维素和木质素的含量,提高了结构性碳水化合物所占比重,加之叶鞘较高的充实度,增强了基部茎秆的强度和硬度,缩小了与丹阳水稻基部抗折断能力的差距。特高产生态区高产水稻群体抗倒性对氮素的响应更为敏感。氮素用量增加,涛源水稻基部节间长度增长导致株高显著增加,上部叶片叶长、叶宽及干重显著增加了植株的重心高度；茎鞘中单位长度碳水化合物含量显著下降,降低了基部茎秆抗折断能力；丹阳生态区受氮素影响较小,主要影响基部茎秆的形态特性.氮素后移有利于增加产量,提高茎粗、壁厚,降低基部节间长度,但在一定程度上也降低了茎秆基部的抗折断能力,导致倒伏指数有所提高。