香稻專用肥對香稻光合物質(zhì)生產(chǎn)特征的影響

羅一鳴，肖立中，潘圣剛，聶 俊，唐湘如

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/農(nóng)業(yè)部華南地區(qū)作物栽培科學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)站，廣東廣州510642)

香稻專用肥對香稻光合物質(zhì)生產(chǎn)特征的影響

羅一鳴，肖立中，潘圣剛，聶 俊，唐湘如

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/農(nóng)業(yè)部華南地區(qū)作物栽培科學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)站，廣東廣州510642)

【目的】探明香稻專用肥對香稻光合物質(zhì)生產(chǎn)特征的影響.【方法】設(shè)置施用香稻專用肥與常規(guī)施肥2個處理，以常規(guī)香稻品種桂香占、農(nóng)香18、象牙香占和美香占為材料進(jìn)行大田對比試驗(yàn)，對不同施肥處理間的香稻SPAD值、葉面積指數(shù)、凈光合速率、光合勢、群體生長率、干物質(zhì)積累量、收獲指數(shù)和稻谷產(chǎn)量等進(jìn)行系統(tǒng)的比較研究.【結(jié)果和結(jié)論】與常規(guī)施肥比較，香稻專用肥顯著提高了4個香稻品種生育后期的SPAD值、葉面積指數(shù)、凈光合速率和干物質(zhì)積累量.香稻專用肥處理的收獲指數(shù)和稻谷產(chǎn)量普遍高于常規(guī)施肥處理，其中桂香占、象牙香占和美香占的稻谷產(chǎn)量顯著高于對照，增產(chǎn)達(dá)16.46%～22.33%.香稻專用肥處理的香稻品種光合生產(chǎn)能力在生育后期優(yōu)勢明顯，香稻專用肥促進(jìn)了香稻后期的物質(zhì)生產(chǎn)和積累，最終使香稻產(chǎn)量得到提高.

香稻專用肥;香稻;光合生產(chǎn);干物質(zhì)積累;稻谷產(chǎn)量

香稻因具有清新的氣味而深受人們的喜愛.并且香稻富含多種氨基酸、蛋白質(zhì)和微量元素，營養(yǎng)價(jià)值很高，因此在國際市場上香米的售價(jià)是普通稻米的2～3倍，具有廣闊的市場前景［1］.近年來，由于生活水平的提高，人們開始不再只重視吃得飽，也追求吃得好，我國對香稻的需求量逐年增大.但由于香稻品種產(chǎn)量較低的缺點(diǎn)，導(dǎo)致栽培面積小，在我國的水稻生產(chǎn)中一直未處于主導(dǎo)位置［2］.我國香米出口幾乎為0，每年需從泰國等進(jìn)口香米.前人對香稻已做了許多研究，但以往的研究主要集中于香稻品種選育和香稻香氣方面［3-8］.水稻產(chǎn)量的形成與光合生產(chǎn)和干物質(zhì)積累有重大關(guān)系.而關(guān)于水稻群體光合物質(zhì)生產(chǎn)、積累的問題，前人同樣做出了大量研究.任光俊等［9］認(rèn)為，增加光合同化物的生產(chǎn)，是實(shí)現(xiàn)水稻等作物高產(chǎn)的途徑.范淑秀等［10］研究表明，高產(chǎn)和超高產(chǎn)品種生育中后期的群體生長率顯著高于低產(chǎn)品種.這些研究主要以普通的水稻品種為對象，有關(guān)香稻品種的分析尚缺少系統(tǒng)研究.因此，研究香稻的光合物質(zhì)生產(chǎn)特性，對于提高香稻產(chǎn)量，進(jìn)而擴(kuò)大香稻種植面積具有重要意義.本試驗(yàn)采用4個常規(guī)香稻品種，設(shè)置施用香稻專用肥和常規(guī)施肥2種施肥處理，研究香稻專用肥對香稻干物質(zhì)生產(chǎn)積累、光合勢和群體生長率等生理生態(tài)指標(biāo)的影響，以明確香稻的光合生產(chǎn)特征，為香稻生產(chǎn)的合理施肥提供理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)田概況

試驗(yàn)于2013年早季在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)試驗(yàn)農(nóng)場進(jìn)行.土壤的理化性質(zhì)如下:有機(jī)質(zhì)23.34 g·kg-1，全氮1.139 g·kg-1，全磷1.136 g·kg-1，全鉀24.41 g·kg-1，堿解氮114.27 mg·kg-1，有效磷61.34 mg·kg-1，速效鉀127.04 mg·kg-1.

1.2 試驗(yàn)材料

供試品種為桂香占、農(nóng)香18、象牙香占和美香占，均為常規(guī)優(yōu)質(zhì)秈型香稻品種，由華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院提供.香稻專用肥:w(N)12.5%、w(P2O5) 6.0%、w(K2O)10.0%、w(有機(jī)質(zhì))15.0%、w(硫酸鋅)2%、w(氯化鑭)0.1%;純氮，氯化鉀.

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)2種施肥處理，即施用香稻專用肥(簡稱SF)和常規(guī)施肥(簡稱 CK).SF:施用香稻專用肥1 500 kg·hm-2，基、蘗肥按質(zhì)量比8∶2施用.CK:施用純氮180 kg·hm-2、氯化鉀225 kg·hm-2，基、蘗肥皆按質(zhì)量比6∶4施用;施用P2O590 kg·hm-2，一次性全作基肥施用.試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，肥料為主區(qū)，品種為副區(qū)，3次重復(fù)，小區(qū)面積48 m2.水稻栽插規(guī)格為20 cm×20 cm，雙本移栽.于2013年3月10日播種，4月1日移栽，5月18日分蘗期取樣，6月8日孕穗期取樣，6月20日齊穗期取樣，7月8日成熟期取樣，7月12日收獲.其他管理措施按常規(guī)方法進(jìn)行.

1.4 測定項(xiàng)目與方法

1.4.1 葉綠素相對含量 分別于分蘗期、孕穗期、齊穗期、成熟期取劍葉，采用SPAD-502型葉綠素測定儀測定葉片的葉綠素相對含量(SPAD).每片葉片測定上部1/3、中部、下部1/3的SPAD值，求其平均值，每小區(qū)測定20片.

1.4.2 凈光合速率 分別于分蘗期、孕穗期、齊穗期、成熟期取劍葉，采用Li6400便攜式光合速率測定儀測定其凈光合速率.每小區(qū)重復(fù)5次.

1.4.3 干物質(zhì)與葉面積 分別于分蘗期、孕穗期、齊穗期、成熟期每小區(qū)取植株4蔸，將植株地上部分按莖鞘、葉、穗分開，于105℃烘箱中殺青30 min，在80℃下烘干至恒質(zhì)量稱質(zhì)量.用比重法測定葉面積.

1.4.4 產(chǎn)量 水稻成熟后，采用人工收割方法，測定50穴產(chǎn)量，重復(fù)3次，并換算成實(shí)際產(chǎn)量.

1.5 數(shù)據(jù)計(jì)算與統(tǒng)計(jì)分析

式中，W1和W2為前、后2次測定的干物質(zhì)量，t1和t2為前、后2次測定的時(shí)間.

采用Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，采用DPS 7.05和SPSS 19數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 香稻專用肥對香稻葉片葉綠素相對含量的影響

從表1可以看出，在香稻生長發(fā)育前期(分蘗期和孕穗期)，香稻專用肥對4個香稻品種SPAD值的影響，表現(xiàn)出不盡相同的趨勢.其中桂香占孕穗期的SPAD值顯著高于其相應(yīng)CK，農(nóng)香18分蘗期的SPAD值顯著高于其相應(yīng)CK，象牙香占和美香占在分蘗期和孕穗期的SPAD值分別顯著高于其相應(yīng)CK.而在香稻生長發(fā)育后期(齊穗期和成熟期)，香稻專用肥對4個香稻品種SPAD值的影響表現(xiàn)出一致的趨勢，分別顯著高于其相應(yīng)CK.肥料、品種的SPAD值均差異顯著，肥料與品種的交互作用顯著影響分蘗期的SPAD值.從齊穗期至成熟期的SPAD衰減指數(shù)可知，除美香占無顯著差異外，其余3個品種在香稻專用肥處理下葉片的SPAD衰減指數(shù)均顯著小于常規(guī)施肥處理.肥料、品種以及肥料與品種間的交互作用均顯著影響葉片的SPAD衰減指數(shù).

表1 不同施肥處理對香稻葉片的葉綠素相對含量(SPAD)及衰減指數(shù)的影響1)Tab.1 Effects of different fertilizer treatments on the relative chlorophyll content(SPAD)and attenuation index of aromatic rice leaf

2.2 香稻專用肥對香稻葉面積指數(shù)的影響

表2表明，在香稻專用肥處理下，桂香占和農(nóng)香18的葉面積指數(shù)(LAI)從分蘗期到成熟期分別高于其相應(yīng)CK，其中分蘗期至齊穗期達(dá)到顯著性差異.象牙香占的LAI從孕穗期至成熟期均顯著高于其相應(yīng)CK.美香占的LAI在分蘗期、孕穗期和成熟期顯著高于其相應(yīng)CK.此外，4個香稻品種的LAI均表現(xiàn)為先升后降的趨勢.肥料顯著影響整個生育期的LAI，不同品種的LAI在分蘗期和孕穗期差異顯著，肥料和品種的交互作用顯著影響分蘗期至齊穗期的LAI.

表2 不同施肥處理對香稻葉面積指數(shù)(LAI)的影響1)Tab.2 Effects of different fertilizer treatments on leaf area index(LAI)of aromatic rice

2.3 香稻專用肥對香稻葉片凈光合速率的影響

由表3可知，與常規(guī)施肥比較，香稻專用肥顯著提高了桂香占整個生育期的凈光合速率，顯著提高了農(nóng)香18和美香占生育后期(齊穗期和成熟期)的凈光合速率，顯著提高了象牙香占分蘗期、孕穗期和成熟期的凈光合速率.從變異來源看，肥料顯著影響整個生育期的凈光合速率;除孕穗期外，不同品種的凈光合速率差異顯著;肥料和品種之間的交互作用顯著影響孕穗期的凈光合速率.

表3 不同施肥處理對香稻葉片凈光合速率的影響Tab.3 Effects of different fertilizer treatments on net photosynthetic rate in leaf of aromatic rice μmol·m-2·s-1

2.4 香稻專用肥對香稻光合勢和群體生長率的影響

從表4可知，香稻專用肥顯著提高了4個香稻品種各生育階段的光合勢，在生育后期階段(齊穗期至成熟期)，桂香占、農(nóng)香18、象牙香占和美香占的光合勢比相應(yīng)CK分別提高了18.85%、17.96%、68.12%和25.08%.不同肥料顯著影響各生育階段的光合勢，不同品種顯著影響分蘗期至孕穗期和孕穗期至齊穗期的光合勢，肥料與品種的交互作用顯著影響分蘗期至孕穗期的光合勢.在群體生長率方面，生育前期階段(分蘗期至孕穗期)，桂香占、農(nóng)香18和美香占的群體生長率分別低于其相應(yīng)CK;孕穗期至齊穗期除美香占外，其余3個品種均顯著高于其相應(yīng)CK;至生育后期階段(齊穗期至成熟期)，香稻專用肥顯著提高了4個香稻品種的群體生長率，比相應(yīng)CK分別提高了26.37%、 35.55%、97.26%和238.13%.不同肥料和不同品種各生育階段的群體生長率差異顯著，肥料與品種的交互作用顯著影響孕穗期至成熟期的群體生長率.

表4 不同施肥處理對香稻光合勢和群體生長率的影響Tab.4 Effects of different fertilizer treatments on photosynthetic potential and crop grow th rate of aromatic rice

2.5 香稻專用肥對香稻群體干物質(zhì)積累量及稻谷

產(chǎn)量的影響

從表5可以看出，香稻專用肥主要影響香稻成熟期的群體干物質(zhì)積累量，4個香稻品種的群體干物質(zhì)積累量在成熟期時(shí)分別顯著高于其相應(yīng)CK.此外，香稻專用肥還顯著提高了桂香占、農(nóng)香18和象牙香占分蘗期的群體干物質(zhì)積累量，顯著提高了桂香占和象牙香占齊穗期的群體干物質(zhì)積累量.不同肥料顯著影響除孕穗期外的群體干物質(zhì)積累量，不同品種、肥料與品種的交互作用均顯著影響分蘗期和齊穗期的群體干物質(zhì)積累量.香稻專用肥下的收獲指數(shù)除象牙香占無顯著性差異外，其余3個香稻品種均顯著高于其相應(yīng)CK.與常規(guī)施肥比較，香稻專用肥提高了4個香稻品種的稻谷產(chǎn)量，其中桂香占、象牙香占和美香占的稻谷產(chǎn)量達(dá)到顯著性差異，分別增產(chǎn)16.46%、16.88%和22.33%.不同肥料、不同品種均顯著影響收獲指數(shù)和稻谷產(chǎn)量.肥料與品種的交互作用對收獲指數(shù)和稻谷產(chǎn)量無顯著影響.

表5 不同施肥處理對香稻群體干物質(zhì)積累量及稻谷產(chǎn)量的影響Tab.5 Effects of different fertilizer treatments on dry matter accumulation of population and grain yield of aromatic rice

3 討論與結(jié)論

光合生產(chǎn)是水稻產(chǎn)量的源泉，SPAD值、葉面積指數(shù)、凈光合速率、光合勢等都是表征群體光合生產(chǎn)能力的重要指標(biāo).前人的研究結(jié)果表明，較高且持久的劍葉SPAD值能塑造后期功能型強(qiáng)“源”［11］;較大的有效葉面積和凈光合速率能保證水稻群體的超高產(chǎn)［12-14］.光合勢是單位土地面積的綠葉面積與光合時(shí)間的乘積，由葉面積指數(shù)及其持續(xù)時(shí)間的長短共同決定.較大的光合勢能夠有效地促進(jìn)籽粒的充實(shí)［15］.本研究結(jié)果表明，在香稻專用肥處理下，4個香稻品種齊穗期和成熟期的SPAD值、葉面積指數(shù)和凈光合速率得到普遍提高，光合勢則表現(xiàn)為整個生育期均顯著高于CK.水稻籽粒的灌漿物質(zhì)大部分直接來自于抽穗后的光合產(chǎn)物［16］.香稻專用肥處理下香稻品種的光合生產(chǎn)能力在生育中、后期，特別是生育后期(齊穗期至成熟期)優(yōu)勢明顯，較高的葉面積指數(shù)、光合勢等提高了香稻群體光合能力并延長葉片功能持續(xù)期，有利于生育后期籽粒干物質(zhì)的積累，從而顯著提高了香稻籽粒產(chǎn)量.在變異來源方面，肥料對4個香稻品種整個生育階段的SPAD值、葉面積指數(shù)、凈光合速率和光合勢均影響顯著.

水稻籽粒的灌漿物質(zhì)一部分來自抽穗后的光合產(chǎn)物，另外一部分則來自葉、莖、鞘貯藏物質(zhì)的再分配.稻谷產(chǎn)量等于干物質(zhì)積累總量與收獲指數(shù)的乘積，其形成是植株個體、群體干物質(zhì)積累、分配、運(yùn)輸與轉(zhuǎn)化的結(jié)果［17］.在高產(chǎn)水平條件下，多數(shù)研究較一致地認(rèn)為產(chǎn)量與成熟期干物質(zhì)積累總量關(guān)系密切，而與拔節(jié)前的干物質(zhì)積累量關(guān)系不明顯［18-19］.本研究結(jié)果表明，4個香稻品種成熟期的群體干物質(zhì)積累量均以香稻專用肥處理較高，增加了13.53% ～44.65%.收獲指數(shù)除象牙香占外，其余3個香稻品種均顯著高于其相應(yīng)CK.群體生長率反映干物質(zhì)的日生產(chǎn)量，是描述群體生產(chǎn)速率的重要指標(biāo).生育前期，香稻專用肥處理并無優(yōu)勢，桂香占、農(nóng)香18和美香占的群體生長率均顯著低于其相應(yīng)CK;生育中期，桂香占、農(nóng)香18和象牙香占的群體生長率已顯著高于其相應(yīng)CK;生育后期，4個香稻品種的群體生長率均顯著高于其相應(yīng)CK.因此，在適宜的前期物質(zhì)生產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，促進(jìn)中后期的物質(zhì)生產(chǎn)能力，能獲得穩(wěn)定高產(chǎn).這與楊惠杰等［20］的研究一致.

香稻專用肥能提高香稻生育后期的SPAD值、葉面積指數(shù)、凈光合速率和光合勢等，從而提高香稻生育后期的光合生產(chǎn)能力，促進(jìn)香稻中后期的物質(zhì)生產(chǎn)能力，使香稻產(chǎn)量得到提高.

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【責(zé)任編輯 周志紅】

Effects of special fertilizer for aromatic rice on characteristics of photosynthesis and matter production of aromatic rice

LUO Yiming，XIAO Lizhong，PAN Shenggang，NIE Jun，TANG Xiangru
(College of Agriculture，South China Agricultural University/China Scientific Observing and Experimental Station of Crop Cultivation in South China，Ministry of Agriculture，P.R.China，Guangzhou 510642，China)

【Objective】To investigate the effects of special fertilizer for aromatic rice on characteristics of photosynthesis and matter production of aromatic rice.【Method】A field contrastexperimentwas conducted with four conventional aromatic rice cultivars，Guixiangzhan，Nongxiang 18，Xiangyaxiangzhan and Meixiangzhan，to evaluate the effects of special fertilizer for aromatic rice(SF)and conventional fertilizer (CK)on relative chlorophyll content(SPAD)，leaf area index(LAI)，net photosynthetic rate，photosynthetic potential，crop growth rate，dry matter accumulation of population，harvest index and grain yield.【Result and conclusion】The results showed that compared with CK，special fertilizer for aromatic rice could significantly increase SPAD，LAI，net photosynthetic rate and crop growth rate of four aromatic rice cultivars at the later growth stage.SF could generally improve harvest index and grain yield，including a significant yield increase of Guixiangzhan，Xiangyaxiangzhan and Meixiangzhan，an increase of 16.46%-22.33%.The capacity of photosynthesis and matter production of aromatic rice cultivars at the later growth stages under SF have obvious advantages，and SF promotes thematter production and accumulation.Therefore，the grain yield increases.

special fertilizer for aromatic rice;aromatic rice;photosynthetic production;dry matter accumulation;grain yield

S511

A

1001-411X(2015)01-0028-05

羅一鳴，肖立中，潘圣剛，等.香稻專用肥對香稻光合物質(zhì)生產(chǎn)特征的影響［J］.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，36(1):28-32.

2014-02-21 優(yōu)先出版時(shí)間:2014-12-02

優(yōu)先出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/doi/10.7671/j.issn.1001-411X.2015.01.006.html

羅一鳴(1988—)，男，碩士研究生，E-mail:409338035@qq.com;通信作者:唐湘如(1964—)，男，教授，博士，E-mail:tangxr@scau.edu.cn

國家自然科學(xué)基金(31271646);廣東省自然科學(xué)基金(8151064201000017);廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目(2011AO20202001);廣東省農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化項(xiàng)目(4100F10003)