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水稻是世界三大粮食作物（小麦,玉米,水稻）之一,中国是种植水稻面积最大的国家,但同时它也是耗水量最大的作物,占农业总耗水量的70%,占人类总耗水量的40%左右,耗水巨大。2015年粳稻分别占水稻总播种面积和产量的32%（1.43亿亩）和35%（1424亿斤）,2016年黑龙江水稻面积已经超过6000万亩,总产超过500亿斤,但水资源已经成为限制黑龙江水稻可持续发展最重要的瓶颈之一。在工程节水、农艺节水基础上,如何提高水稻自身水分利用效率（WUE）,实现水稻自身生物节水,并在适宜生态环境下应用,对于维持黑龙江水稻可持续发展,保障黑龙江粮食生产“压舱石”地位意义重大。本研究在分析水稻材料遗传多样性基础上,在大田试验条件下,利用碳13同位素(δ13C)比率筛选出生育期相似、长期WUE不同水稻材料（滨旭、龙稻5、龙稻10）,研究不同WUE水稻材料在限制灌溉下（土壤水势-15-20 kPa）水分消耗、生长发育、物质分配、气孔适应、光合生理等响应差异。本文研究的主要结论如下:（1）利用50对具有多态性的SSR引物对102份水稻材料进行遗传结构分析,当K=3时,ΔK有最大值,即这102份材料的遗传结构可被分为3大类群,一、二、三类群分别有材料25份、35份、42份。（2）102份水稻材料δ13C比率的变异范围为-28.238-26.322‰,变异幅度为1.916‰,平均值为-27.526‰,δ13C比率最高的品种为沈农265,最低的材料为吉96-104。碳13分辨率(△13C)与株高、分蘖、收获指数显著正相关,相关系数分别为0.228、0.207、0.343;与草重显著负相关,相关系数为0.321;与穗重相关不明显。（3）限制灌溉条件下,龙稻10耗水大大减少,龙稻10叶片气孔长度变短,叶片蒸腾速率下降幅度最大,蒸腾耗水量减少幅度最大,蒸腾耗水量显著小于WUE较低的品种滨旭,但其叶片净光合速率下降幅度最小。（4）限制灌溉下,灌浆期龙稻10叶片和鞘的干物质积累量最大,为其籽粒灌浆提供了较为充足的源,形成了源足的生理基础,这是龙稻10在限制灌溉条件下适应水分不足状况的重要生产策略之一。（5）限制灌溉下,对于水稻产量构成三要素而言,龙稻10有效穗数与龙稻5、滨旭无显著差异,但穗实粒数最多,显著多于滨旭,一、二次枝梗千粒重下降幅度最小,其中一次枝梗千粒重显著高于龙稻5,二次枝梗千粒重显著高于龙稻5、滨旭。