倒伏一直是制约水稻产量进一步提高的限制因子之一。由于倒伏涉及的因素多,机制复杂,前人虽进行了大量的研究,但超级杂交籼稻抗倒能力对氮素的响应机制研究却很少。为比较不同抗倒性超级杂交籼稻抗倒伏性差异及其原因,并分析氮素影响超级杂交籼稻抗倒性的生理机制,以期为水稻高产抗倒伏品种选育与栽培管理提供依据,本试验以超级杂交籼稻Y两优2号(抗倒伏品种)和Ⅱ优084(易倒伏品种)为材料进行大田试验,设135,270,405kg/ha 3个氮肥水平,比较不同处理倒伏发生率,并从力学、形态学、生理学指标和解剖结构等方面分析倒伏差异的原因。主要结果如下:(1)Y两优2号产量达11.3t/ha,较Ⅱ优084高4.6%。这主要归因于Y两优2号较高的穗粒数及颖花量,二者分别较Ⅱ优084高29.7%,28.4%,抗倒伏品种Y两优2号比易倒伏品种Ⅱ优084更高产。施氮增加了每平方米穗数,相应的提高了颖花量,但是过量是施氮造成产量呈降低的趋势,主要归因于结实率和千粒重的降低。(2)从力学角度,Y两优2号两年内均无大面积倒伏,Ⅱ优084在施氮区则发生大面积倒伏。对茎秆进行力学指标分析发现,与Ⅱ优084比较,Y两优2号倒伏指数下降19.0%,差异达显著水平,主要原因是Y两优2号的折断弯矩极显著大于Ⅱ优084(较Ⅱ优084高32.7%),而Y两优2号有较高折断弯矩则是因为其较高的弯曲应力(较Ⅱ优084高48.4%),差异亦达极显著水平,这说明Y两优2号有较高的抗倒伏能力主要是因为其茎秆材质强度较大。随氮素用量增加,Y两优2号和Ⅱ优084倒伏指数总体表现为增加趋势,但二者对氮素的响应程度差异较大,其中,Y两优2号倒伏指数呈增加趋势,Ⅱ优084在较低氮肥用量时倒伏指数迅速上升,过量氮肥用量未能显著增加其倒伏指数,说明Ⅱ优084对氮素的响应更加敏感。(3)从形态学角度,Y两优2号穗茎高、相对重心高和重心高显著或极显著低于Ⅱ优084,穗干重显著或极显著低于Ⅱ优084,单茎单位长度高于Ⅱ优084,差异未达显著水平,虽然基部节间茎干重仅略高于Ⅱ优084,但基部节间鞘干重极显著高于Ⅱ优084,增加了叶鞘对茎秆的支持和保护作用。Y两优2号基部节间缩短,茎壁增厚,叶鞘单位长度干重显著提高,弥补了茎秆粗度方面的劣势,为茎秆提供机械强度的增加提供了形态学基础。增加施氮量,折断部位至穗顶的鲜重显著增加,在一定程度上增加了倒伏的风险。重心高度没有显著变化,基部第1、2节间长则呈增加的趋势.(4)从化学成分角度,与Ⅱ优084相比,Y两优2号基部节间非结构性碳水化合物含量较低,但结构性碳水化合物(纤维素和木质素)含量较高,导致茎秆弯曲应力和折断弯矩显著增加,抗倒伏性提高。大幅增加氮肥水平显著降低了抽穗期单茎鞘干重和灌浆后期基部节间单位长度叶鞘干重,从而使得茎秆质量变劣,降低了叶鞘对茎秆的保护和支持能力;此外,基部节间茎、鞘中纤维素和木质素含量明显降低,茎秆弯曲应力和折断弯矩随之下降,倒伏风险增加。(5)从解剖结构角度,与易倒伏品种Ⅱ优084相比,抗倒品种Y两优2号小维管束数目虽较少,但其有加厚的维管束鞘细胞,有较大的小维管束面积,小维管束面积的增加提高了茎秆外侧的机械强度,抗倒伏性能显著提高。随着施氮量的增加,超级杂交私稻Y两优2号和Ⅱ优084的小维管束面积呈降低的趋势,而大维管束面积和表皮下厚壁细胞厚度无显著变化;氮素降低了木质素含量,主要是降低了表皮下厚壁细胞和小维管束中的木质素含量,造成基部茎秆抗倒伏能力降低。总的来说,缩短基部节间长度,增加茎壁厚度以弥补茎秆粗度不足的劣势,增加叶鞘充实程度,提高对茎秆的保护和支撑作用,增加基部节间小维管束面积,是增强超级杂交籼稻茎秆机械强度和抗倒伏性的主要途径。氮素主要通过降低基部节间叶鞘充实程度及茎秆中结构性碳水化合物含量,特别是木质素和纤维素的含量以及降低小维管束的面积,来降低茎秆强度,增加倒伏风险。