超级稻高产机理及栽培措施是研究的热点问题,强、弱势粒灌浆差异现象在大穗型超级稻上尤为明显。如何改善超级稻弱势粒灌浆差、结实率低的问题,前人从剪叶疏花、施用外源激素、不同栽插方式等方面进行了研究,但是强、弱势粒灌浆差异机理目前尚不清楚。本研究选用常规超级稻宁粳3号和籼粳杂交超级稻甬优12号为供试材料,采用不同施量的氮素穗肥处理,对其强、弱势粒灌浆特性,群体光合生产、干物质和氮素积累,强、弱势粒胚乳细胞增殖、蛋白质和淀粉积累、内源激素变化、胚乳细胞淀粉粒和蛋白体进行观察研究,为破解弱势粒灌浆差难题提供依据,为完善超级稻高产理论与技术提供参考。研究主要结果如下:1.NM处理(120 kg/hm~2)氮素穗肥能够有效协调超级稻穗粒矛盾,提高弱势粒最大灌浆速率、平均灌浆速率、活跃灌浆期粒重,促进弱势粒灌浆充实,最终提高结实率和千粒重,从而增加产量。不同品种各灌浆时段对粒重的贡献率不同,宁粳3号各时期贡献率中期>前期>后期,甬优12号为中期>后期>前期,氮素穗肥对常规超级粳稻宁粳3号主要是通过增加穗粒数来增加产量,而对大穗型超级杂交粳稻甬优12号,主要是提高结实率来增加产量。不同类型超级稻粒重的决定时段有较大差别,宁粳3号强、弱势粒的粒重由花后10～20d灌浆速率决定;甬优12号强势粒粒重由10～20d的灌浆速率决定,弱势粒粒重由花后20-35d的灌浆速率决定。2.施用氮素穗肥能够增加超级稻剑叶叶绿素含量,降低叶绿素衰减率,提高灌浆期剑叶净光合速率,增加拔节后群体干物质和氮素积累,促进抽穗后营养器官干物质和氮素向籽粒的转运,但NH处理(180 kg/hm~2)会降低抽穗-成熟期和成熟期干物质积累量,降低抽穗后营养器官干物质和氮素表观转运量、表观转移率和对籽粒贡献率。随着氮素穗肥施量的增加,两品种的氮素穗肥吸收利用率和氮素穗肥农学利用率先增加后降低,氮素穗肥生理利用率、氮素籽粒生产效率和氮素干物质生产效率逐渐降低,单位产量吸氮量逐渐增加。籼粳杂交稻甬优12号剑叶叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率和叶绿素荧光动力学参数中的最大光化学效率、实际光化学效率和非光化学猝灭系数均高于宁粳3号;甬优12号拔节至成熟期的干物质和氮素积累量、积累比率和积累速率、抽穗后营养器官干物质和氮素表观转运量也都高于宁粳3号;甬优12号穗肥吸收利用率、穗肥农学利用率、穗肥生理利用率和单位产量吸氮量高于宁粳3号,但氮素籽粒生产效率、氮素干物质生产效率低于宁粳3号。籼粳杂交超级稻较常规超级稻有更强的光合生产力、干物质积累和氮素吸收利用优势,但获得高产对氮素需求量大。3.NM(120 kg/hm~2)处理可以促进宁粳3号弱势粒和甬优12号强、弱势粒颖果长度、宽度和厚度增长,促进两超级稻品种胚乳细胞增值,增加强、弱势粒蛋白质和淀粉的积累。施用氮素穗肥可以增加籽粒内源激素含量,两超级稻品种强、弱势粒内源IAA、ABA、Z+ZR、GA1+3含量随氮素穗肥施量增加而增加。氮素穗肥主要增加了强势粒灌浆前期蛋白体的数量和灌浆中期淀粉粒的密度,增加了弱势粒灌浆过程中淀粉粒的数量,推迟了淀粉粒高峰出现的时间。强、弱势籽粒内源IAA、ABA、Z+ZR、GA1+3与籽粒淀粉积累速率呈显著或极显著正相关和蛋白质积累呈负相关。