《Scientific Reports》：Temperature-driven yield variation of super hybrid rice across ecological regions: mitigation by nitrogen management and genotype selection
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本研究针对超级杂交稻在不同生态区产量波动问题，通过双地区田间试验揭示温度驱动产量差异的生理机制。研究人员在隆回和长沙两地采用3个超级杂交稻品种（LYPJ/YLY1/YLY900）与4个氮肥水平（0-330 kg ha?1）组合试验，发现高温导致穗粒数和结实率下降是产量差异主因，而240-330 kg ha?1氮肥与YLY900品种可有效缓解温敏损失。该成果为区域化栽培策略提供理论依据。
随着全球耕地资源日趋紧张和粮食需求持续增长，提高水稻单产已成为保障粮食安全的核心议题。超级杂交稻作为突破性品种，虽具有高产潜力，但其在不同农业生态系统的产量表现存在显著波动，这种空间异质性背后的驱动机制尚未明确。尤其值得关注的是，温度作为关键环境因子，通过影响水稻生殖生长关键期的生理进程，可能导致品种优势难以稳定发挥。因此，解析温度与栽培措施、品种特性的互作机制，对于实现超级杂交稻高产稳产具有迫切意义。
研究人员于2021-2022年在湖南隆回和长沙两个生态区展开田间试验，采用三因素裂区设计。试验选取三大主栽超级杂交稻品种——两优培九（Liangyoupeijiu, LYPJ）、Y两优1号（Y-liangyou-1, YLY1）和Y两优900（Y-liangyou-900, YLY900），设置4个氮肥梯度（0、150、240、330 kg ha?1），系统观测产量形成关键期的温度变化与群体生理指标。通过偏最小二乘路径模型（Partial Least Squares Path Modeling, PLS-PM）量化各因子对产量差距的贡献度。
产量差异的生态归因
隆回点两年平均产量较长沙点提高16.8-26.7%，该优势与长沙孕穗期和灌浆期的高温胁迫密切相关。高温导致每穗粒数减少约5.6%，总颖花量下降7.7%，尤其对结实率产生显著抑制（降幅达10.6%）。隆回试验点展现出更优的群体结构，其叶面积指数（Leaf Area Index, LAI）、干物质积累量和作物生长速率（Crop Growth Rate, CGR）均显著高于长沙，为库容量形成和籽粒充实提供物质基础。
生理指标的介导作用
PLS-PM路径分析表明，作物生长速率（CGR）、总干物重（Total Dry Weight, TDW）和结实率是解释站点间产量差距的关键中介变量。这三个生理参数共同解释了温度通过影响群体生长效率最终制约产量形成的连锁机制，其中结实率对产量变异的直接路径系数最高（β=0.82）。
氮肥的调控效应
240与330 kg ha?1的氮肥处理通过优化穗粒结构和提高光合生产能力，显著缩小站点间产量差异。高氮处理使隆回与长沙的产量差距从低氮条件下的28.3%降至19.5%，主要体现在增加有效分蘖数（+14.2%）和灌浆期干物质转运量（+11.8%）。
基因型稳定性差异
品种间比较显示，YLY900在两地均获得最高产量（平均8.72 t ha?1），而YLY1表现出最强的跨地点稳定性（站点间变异系数仅6.3%）。LYPJ对高温最为敏感，其在长沙点的结实率较隆回下降15.4%，显著高于其他品种。
本研究通过多地点实证揭示，超级杂交稻的产量空间变异主要源于生殖生长期温度对库容量形成和籽粒充实的抑制效应。氮肥管理（240-330 kg ha?1）可通过增强群体生长势缓解高温胁迫，而选择广适性品种（如YLY1）或高温生态型品种（如YLY900）是实现稳产的关键。该研究为建立基于热区匹配的基因型-栽培措施优化组合提供了理论框架，对应对气候变化下的水稻安全生产具有重要实践意义。论文创新性地将环境梯度、生理机制和农艺措施纳入统一分析体系，为作物适应性研究提供了范式参考。
