2種生態(tài)條件下栽培密度對(duì)水稻干物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

李 靜

(1. 西昌學(xué)院農(nóng)業(yè)科學(xué)學(xué)院，四川 西昌 615013；2. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，四川 溫江 611130)

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2種生態(tài)條件下栽培密度對(duì)水稻干物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

李 靜1,2

(1. 西昌學(xué)院農(nóng)業(yè)科學(xué)學(xué)院，四川 西昌 615013；2. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，四川 溫江 611130)

以金優(yōu)527、昌米011、9優(yōu)418和合系39 4種不同類型水稻為材料，研究了在西昌和雅安兩種不同生態(tài)條件下栽培密度對(duì)水稻干物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)運(yùn)影響。結(jié)果表明：水稻分蘗盛期、拔節(jié)期、孕穗期、齊穗期、成熟期干物質(zhì)量以及收獲指數(shù)西昌均顯著高于雅安；隨著栽培密度增加，兩試驗(yàn)點(diǎn)水稻分蘗盛期、拔節(jié)期、孕穗期、齊穗期、成熟期干物質(zhì)重均增加，且在稀植、中密、高密間均存在顯著性差異；分蘗盛期-成熟期水稻葉片干物質(zhì)分配率西昌顯著低于雅安，分蘗盛期-抽穗期莖鞘干物質(zhì)分配率西昌顯著高于雅安，成熟期時(shí)莖鞘干物質(zhì)分配率西昌顯著低于雅安；隨栽培密度的增加，抽穗期穗中干物質(zhì)分配率顯著增加，成熟期葉片、莖鞘、穗中干物質(zhì)分配率在3栽培密度間不再存在顯著性差異；西昌點(diǎn)各生育階段的平均生長(zhǎng)率均顯著大于雅安點(diǎn)，各密度水平的群體生長(zhǎng)率均隨生育期的推進(jìn)，先增加后減小，減小栽插密度可使群體生長(zhǎng)率最大值出現(xiàn)的生育盛期提前。

水稻；生態(tài)條件；栽培密度；干物質(zhì)；積累

水稻產(chǎn)量的物質(zhì)來(lái)源主要是光合產(chǎn)物，其余是根系吸收的養(yǎng)分；從光合作用和物質(zhì)生產(chǎn)的角度看，產(chǎn)量形成過程是干物質(zhì)積累與分配的過程。眾多研究表明，稻谷產(chǎn)量與干物質(zhì)積累總量呈極顯著正相關(guān)[1-4]；水稻群體干物質(zhì)的積累量尤其是抽穗前后干物質(zhì)的生產(chǎn)能力在高產(chǎn)形成中起著重要作用[5-9]；凌啟鴻[10]指出，抽穗后干物質(zhì)生產(chǎn)能力越高，水稻產(chǎn)量越高。合理的栽培密度能改善田間的溫光條件，保證水稻單株和群體結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)發(fā)展，是水稻獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的重要措施[11-14]。栽培密度對(duì)干物質(zhì)的積累有重要影響，一般隨栽培密度提高，個(gè)體的葉面積和干物重逐漸減少，群體的葉面積和干物重逐漸增大；在適宜的栽培密度下，葉面積消長(zhǎng)和干物質(zhì)的積累比較穩(wěn)定[15]。本文比較研究了西昌和雅安兩個(gè)不同生態(tài)區(qū)內(nèi)栽培密度對(duì)水稻干物質(zhì)積累與分配的影響作用，以期為水稻區(qū)域化高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

表1 生態(tài)點(diǎn)的地理位置和氣象資料

表2 供試土壤理化性質(zhì)

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

金優(yōu)527(雜交秈稻，育成地為四川溫江，海拔540 m)、昌米011(常規(guī)秈稻，育成地為四川西昌，海拔1580 m)、9優(yōu)418(雜交粳稻，育成地為江蘇徐州，海拔20～50 m)、合系39(常規(guī)粳稻，育成地為云南昆明，海拔1890 m)。

1.2 試驗(yàn)地點(diǎn)

大田試驗(yàn)于2009-2010年分別在四川雅安市四川農(nóng)業(yè)大學(xué)濆江農(nóng)場(chǎng)和西昌市西鄉(xiāng)鄉(xiāng)鳳凰村進(jìn)行。試驗(yàn)點(diǎn)的地理位置和氣象資料見表1，供試土壤理化性質(zhì)見表2。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，設(shè)栽插密度和品種兩因素。栽插密度為主區(qū)，設(shè)7.5(A1)、18.75(A2)、30(A3)×104穴/hm23個(gè)水平(簡(jiǎn)稱稀植、中、高密)，栽插規(guī)格分別為A1：40 cm×33.33 cm；A2：26.67 cm×20 cm；A3：20 cm×16.67 cm；品種設(shè)為副區(qū)，選擇雜交秈稻、常規(guī)秈稻、雜交粳稻和常規(guī)粳稻品種各1個(gè)，即金優(yōu)527(B1)、昌米011(B2)、9優(yōu)418(B3)及合系39(B4)。處理組合共12個(gè)，主區(qū)面積64 m2，副區(qū)面積16 m2，主、副區(qū)均隨機(jī)排列，重復(fù)3次，共36個(gè)小區(qū)。西昌副區(qū)規(guī)格為6.4 m×2.5 m=16 m2(冬閑田)，于3月14日播種，5月8日移栽；雅安副區(qū)規(guī)格為4 m×4 m=16 m2(前茬作物為油菜)，于4月7日播種，5月23日移栽。兩地均采用濕潤(rùn)育秧，選健壯一致的秧苗移栽，雜交秈稻金優(yōu)527每穴均栽單苗，其他品種每穴均栽雙苗。

試驗(yàn)肥料使用情況如下：氮肥使用尿素，總用量為487.5 kg/hm2，其中基肥用量為225 kg/hm2，移栽返青后施追肥187.5 kg/hm2，拔節(jié)期用量為75 kg/hm2；另施過磷酸鈣750 kg/hm2、氯化鉀225 kg/hm2，其中過磷酸鈣全作底肥，氯化鉀的基肥用量為150 kg/hm2，拔節(jié)期用量為75 kg/hm2。大田自分蘗初期起保持田間3～5 cm水層直到成熟前20 d左右停止灌溉，任其自然落干，田間精細(xì)管理，同時(shí)做好防治病蟲、草害、鼠害和鳥害。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目

分別于分蘗盛期、拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期和成熟期按每小區(qū)莖蘗數(shù)的平均數(shù)取代表性植株 5 穴(小區(qū)邊行不取)，分成葉片、莖鞘、根系和穗(抽穗后)等部分裝袋，于105 ℃下殺青30 min，80 ℃下烘干至恒重，測(cè)定各處理植株干物質(zhì)積累與分配情況。

干物質(zhì)積累量 = 某生育期單位面積某器官的干物質(zhì)的積累量

干物質(zhì)積累速率 = 某生育階段單位面積單位時(shí)間某器官的干物質(zhì)積累量

葉片、莖鞘、穗干物質(zhì)分配(%)=葉片、莖鞘、穗各自干重/總干重×100 %

莖葉物質(zhì)轉(zhuǎn)換率= (齊穗期莖葉干重-成熟期莖葉干重)/籽粒干重 ×100 %

莖葉物質(zhì)輸出率= (齊穗期莖葉干重-成熟期莖葉干重)/齊穗期莖葉干重×100 %

1.5 數(shù)據(jù)分析

用DPS軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析,平均數(shù)用LSD法進(jìn)行多重比較。2年試驗(yàn)結(jié)果趨勢(shì)一致，本文主要取2009年數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 生態(tài)條件和栽培密度對(duì)水稻干物質(zhì)積累差異的效應(yīng)分析

生態(tài)條件、栽培密度對(duì)水稻各生育期干物質(zhì)量均有影響，但隨水稻品種不同存在較大差異，對(duì)水稻各生育期干物質(zhì)量不存在顯著的交互作用(表3)。分蘗盛期、拔節(jié)期干物質(zhì)量差異主要由生態(tài)條件、栽培密度決定；栽培密度對(duì)昌米011孕穗期、齊穗期、成熟期干物質(zhì)量差異作用所占比例分別為95.13 %、94.66 %、92.91 %，說明昌米011孕穗期、齊穗期、成熟期干物質(zhì)量主要受栽培密度影響；栽培密度對(duì)合系39孕穗期、齊穗期、成熟期干物質(zhì)量差異作用所占比例分別為67.85 %、94.37 %、80.73 %，說明合系39孕穗期、齊穗期、成熟期干物質(zhì)量主要受栽培密度影響。

生態(tài)條件、栽培密度對(duì)水稻收獲指數(shù)的影響因水稻品種的不同差異較大(表3)。生態(tài)條件、栽培密度對(duì)金優(yōu)527收獲指數(shù)影響均為極顯著，且存在極顯著交互作用，對(duì)金優(yōu)527收獲指數(shù)差異作用所占比例分別為57.77 %、9.24 %、33.00 %，說明金優(yōu)527收獲指數(shù)主要受生態(tài)條件的影響，其次是交互作用、栽培密度。生態(tài)條件、栽培密度及交互作用對(duì)昌米011收獲指數(shù)影響分別為不顯著、不顯著、極顯著，對(duì)昌米011收獲指數(shù)差異作用所占比例分別為4.48 %、23.53 %、71.98 %，說明交互作用是昌米011收獲指數(shù)產(chǎn)生差異的原因。生態(tài)條件、栽培密度對(duì)9優(yōu)418收獲指數(shù)影響均為極顯著，且存在極顯著交互作用，對(duì)9優(yōu)418收獲指數(shù)差異作用所占比例分別為33.57 %、25.06 %、41.37 %，說明交互作用對(duì)9優(yōu)418收獲指數(shù)最重要，其次是生態(tài)條件、栽培密度。生態(tài)條件、栽培密度對(duì)合系39收獲指數(shù)影響均為極顯著，且存在極顯著交互作用，對(duì)合系39收獲指數(shù)差異作用所占比例分別為11.36 %、12.78 %、75.86 %，說明交互作用對(duì)合系39收獲指數(shù)最重要，其次是栽培密度、生態(tài)條件。

表3 生態(tài)條件和栽培密度水稻各生育期干物質(zhì)量和收獲指數(shù)差異的效應(yīng)分析

水稻分蘗盛期、拔節(jié)期、孕穗期、齊穗期、成熟期干物質(zhì)量西昌均顯著高于雅安(表4)。分蘗盛期、拔節(jié)期、孕穗期、齊穗期、成熟期干物質(zhì)重平均值西昌分別是雅安的1.99、1.65、1.22、1.09、1.15倍。分蘗盛期到齊穗期西昌、雅安兩地水稻干物質(zhì)重差異逐漸減小，成熟期差異再變大。分蘗盛期干物質(zhì)重差異差異明顯的原因是從播種期到最高分蘗期平均所需時(shí)間西昌比雅安明顯延長(zhǎng)，齊穗期-成熟期兩地干物質(zhì)重差異變大的原因是這段時(shí)期西昌較雅安溫度較低，日較差較大，從而引起水稻灌漿期延長(zhǎng)，促成西昌水稻干物質(zhì)量增加比雅安大。

隨著栽培密度增加，西昌和雅安水稻分蘗盛期、拔節(jié)期、孕穗期、齊穗期、成熟期干物質(zhì)重均增加，且在稀植、中密、高密間均存在顯著性差異(表5)。在西昌中密蘗盛期、拔節(jié)期、孕穗期、齊穗期、成熟期干物質(zhì)重分別是稀植時(shí)的1.72、1.50、1.35、1.30、1.22倍，高密蘗盛期、拔節(jié)期、孕穗期、齊穗期、成熟期干物質(zhì)重分別是稀植時(shí)的2.30、1.93、1.67、1.48、1.36倍；在雅安中密蘗盛期、拔節(jié)期、孕穗期、齊穗期、成熟期干物質(zhì)重分別是稀植時(shí)的2.11、1.73、1.50、1.43、1.35倍，高密蘗盛期、拔節(jié)期、孕穗期、齊穗期、成熟期干物質(zhì)重分別是稀植時(shí)的3.17、2.21、1.79、1.61、1.48倍。說明不同密度間西昌水稻各生育期干物質(zhì)差異小于雅安，隨著生育期的推進(jìn)，不同密度間水稻各生育期干物質(zhì)差異減小。

2.2 干物質(zhì)積累在各器官中的分配率

由表6可知，分蘗盛期-成熟期水稻葉片干物質(zhì)分配率西昌顯著低于雅安，分蘗盛期-抽穗期莖鞘干物質(zhì)分配率西昌顯著高于雅安，成熟期時(shí)莖鞘干物質(zhì)分配率西昌顯著低于雅安，隨著生育進(jìn)程推進(jìn)，葉片干物質(zhì)分配率逐漸降低，而莖鞘中干物質(zhì)的分配率表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)，隨莖鞘干物質(zhì)的輸出轉(zhuǎn)化，成熟期干物質(zhì)在莖鞘中的分配率降至最低。從抽穗到成熟，隨著莖鞘、葉片中積累的光合產(chǎn)物向穗子的轉(zhuǎn)運(yùn)，穗中干物質(zhì)分配率顯著增加。

分蘗盛期-孕穗期隨著栽培密度的增加水稻葉片干物質(zhì)分配率逐漸降低，莖鞘干物質(zhì)分配率逐漸增加，這種變化規(guī)律與栽培密度增加水稻易倒伏的趨勢(shì)一致。隨栽培密度的增加，抽穗期穗中干物質(zhì)分配率顯著增加，成熟期葉片、莖鞘、穗中干物質(zhì)分配率在3個(gè)栽培密度間不再存在顯著性差異。

表4 2種生態(tài)條件下水稻各生育期干物質(zhì)積累的差異

表5 不同栽培密度下水稻各生育期干物質(zhì)積累的差異

表6 不同群體干物質(zhì)分配率

2.3 物質(zhì)輸出與轉(zhuǎn)換

由表7可知：西昌點(diǎn)各生育階段的平均生長(zhǎng)率均顯著大于雅安點(diǎn)的相同生育階段的平均生長(zhǎng)率，在分蘗-拔節(jié)、拔節(jié)-孕穗、孕穗-齊穗、齊穗-成熟生育階段西昌點(diǎn)平均群體生長(zhǎng)率比雅安高37.39 %、58.17 %、25.26 %、103.91 %，由此可見，與雅安多雨弱光照相比，西昌充足光照的生態(tài)環(huán)境更利于光合產(chǎn)物的積累和干物質(zhì)的增長(zhǎng)。拔節(jié)前和孕穗-齊穗期間群體生長(zhǎng)率均隨栽插密度的增大而顯著增加，拔節(jié)-孕穗和齊穗-成熟期間群體生長(zhǎng)率均隨栽插密度的增大而降低，此外，各密度水平的群體生長(zhǎng)率均隨生育期的推進(jìn)，先增加后減小，稀植水平在拔節(jié)-孕穗期間達(dá)最大，中密、高密均在孕穗-齊穗達(dá)最大，減小栽插密度可使群體生長(zhǎng)率最大值出現(xiàn)的生育盛期提前。

由表8可知：雅安點(diǎn)各處理葉、莖鞘的物質(zhì)輸出與轉(zhuǎn)換率，分別平均比西昌高20.6、9.5、19.1、15.6個(gè)百分點(diǎn)，而西昌點(diǎn)收獲指數(shù)比雅安點(diǎn)高了15.91 %。各密度水平的葉、莖鞘的物質(zhì)輸出與轉(zhuǎn)換率均隨栽插密度的增大，先增大后減小，均以中密最高，稀植最低。

3 討論與結(jié)論

水稻群體干物質(zhì)的積累量尤其是抽穗前后干物質(zhì)的生產(chǎn)能力在高產(chǎn)形成中起著重要作用[5-9]；凌啟鴻[10]指出，抽穗后干物質(zhì)生產(chǎn)能力越高，水稻產(chǎn)量越高。本試驗(yàn)研究表明：生態(tài)條件、栽培密度對(duì)水稻各生育期干物質(zhì)量均有影響，但不同水稻品種間存在較大差異。分蘗盛期、拔節(jié)期干物質(zhì)量差異主要由生態(tài)條件、栽培密度決定，昌米011、合系39孕穗期、齊穗期、成熟期物質(zhì)量主要受生態(tài)條件影響。隨著栽培密度增加，西昌和雅安水稻分蘗盛期、拔節(jié)期、孕穗期、齊穗期、成熟期干物質(zhì)重均增加。不同密度間西昌水稻各生育期干物質(zhì)差異小于雅安，隨著生育期的推進(jìn)，不同密度間水稻各生育期干物質(zhì)差異減小。分蘗盛期干物質(zhì)西昌為金優(yōu)527>9優(yōu)418>昌米011>合系39，雅安為昌米011>9優(yōu)418≈合系39>金優(yōu)527，成熟期干物質(zhì)西昌為9優(yōu)418>金優(yōu)527>合系39>昌米011，雅安為金優(yōu)527>9優(yōu)418>合系39>昌米011。水稻分蘗盛期、拔節(jié)期、孕穗期、齊穗期、成熟期干物質(zhì)重以及收獲指數(shù)西昌均顯著高于雅安，同時(shí)西昌生育期長(zhǎng)，不同時(shí)期的干物質(zhì)生長(zhǎng)速率比雅安快，說明西昌點(diǎn)干物質(zhì)生產(chǎn)能力要明顯高于雅安點(diǎn)，這也是西昌點(diǎn)水稻產(chǎn)量明顯高于雅安點(diǎn)重要原因。

表7 不同群體生長(zhǎng)率

表8 生態(tài)條件和栽培密度對(duì)水稻物質(zhì)輸出與轉(zhuǎn)換的影響

結(jié)合以上分析可知：由于生態(tài)區(qū)的差異，西昌點(diǎn)光照充足，而且灌漿期比較長(zhǎng)(4個(gè)品種西昌點(diǎn)的平均灌漿期比雅安長(zhǎng)10 d)，產(chǎn)量更多地來(lái)自于后期葉片的光合作用，物質(zhì)轉(zhuǎn)換的比率要小于穗后的光和產(chǎn)物積累；而雅安點(diǎn)由于連綿多雨，光照不足，穗后不能形成足夠的光和產(chǎn)物積累，需要穗前干物質(zhì)積累的轉(zhuǎn)換。因此，在生產(chǎn)上，在光照充足的地區(qū)，應(yīng)采取前促、中控、后補(bǔ)的調(diào)控措施，特別強(qiáng)調(diào)后期仍需要適當(dāng)施肥，以防止植株后期早衰，為更好地發(fā)揮其后期生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)提供保障，提高收獲指數(shù)；在光照不足的地區(qū)，前期要保證肥力充足，以促進(jìn)前期干物質(zhì)的積累，后期要適當(dāng)控制，防止植株?duì)I養(yǎng)過剩造成倒伏，充分調(diào)動(dòng)其前期積累的干物質(zhì)向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)[16]。

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(責(zé)任編輯 李 潔)

Effect of Planting Density on Dry Matter Accumulation and Transportation under Two Different Ecological Conditions

LI Jing1, 2

(1.Academy of Agricultural Sciences, Xichang College, Sichuan Xichang 615013, China; 2.College of Agronomy, Sichuan Agricultural University, Sichuan Wenjiang 611130, China)

Four different types of rice including Jingyou527, Changmi011, Jiuyou418 and Hexi39 were used as material to carry out field experiment in Xichang and Ya'an in order to discover effect of planting density on dry matter accumulation and transportation under the two different ecological conditions in this study. The results showed as follows: the dry matter accumulation and harvest index at tillering stage, jointing stage, booting stage, full heading stage and maturity stage in Xichang were significantly higher than that in Ya’an; with the increase in planting density, dry matter accumulation at tillering stage, jointing stage, booting stage, full heading stage and maturity stage in two test points increased too, and there were significant differences in the rare-density, medium-density, high-density; from tillering stage to maturity stage, the distribution of dry matter of leaf in Xichang were significantly lower than in Ya'an but significantly higher than that in Ya’an from tillering stage to heading stage, and significantly lower than that in Ya’an at maturity stage; with the increase in planting density, distribution of dry matter at heading stage increased significantly, but distribution of dry matter of leaf, stem and ear had no significant differences in the rare-density, medium-density, high-density at maturity stage;the average growth rate of each stage in Xichang was significantly higher than that in Ya’an; the population growth rate of each density level increased firstly and then decreased with the advance of the growth period; reduce of the planting density can make the maximum growth rate of population growth in the early stages of growth.

Rice; Ecological conditions; Transplanting density; Dry matter; Accumulation

1001-4829(2016)07-1559-07

10.16213/j.cnki.scjas.2016.07.011

2015-06-25

四川省教育廳重點(diǎn)項(xiàng)目(13ZA0270)；四川省教育廳青年基金項(xiàng)目(07ZB081)

李 靜(1981-)，女，副教授，博士，主要從事作物栽培和植物營(yíng)養(yǎng)方面的研究，Tel：15283446109，E-mail：lijinggfy@126.com。

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