贛東北不同施肥模式下晚稻劍葉的SPAD值變化及其與產(chǎn)量的關(guān)系

段紅霞，夏桂龍，歐陽(yáng)建平，余瑞新　(江西省鄧家埠水稻原種場(chǎng)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江西余江 335200)

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贛東北不同施肥模式下晚稻劍葉的SPAD值變化及其與產(chǎn)量的關(guān)系

段紅霞，夏桂龍*，歐陽(yáng)建平，余瑞新(江西省鄧家埠水稻原種場(chǎng)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江西余江 335200)

摘要[目的]明確雙季稻田晚稻季合理的施肥措施。[方法]分析CK、NPK、NPK+Ca、NPK+St、NPK+PM、NPK+Ca+St+PM處理下水稻劍葉特征、SPAD值和產(chǎn)量的變化規(guī)律以及不同時(shí)期SPAD值與產(chǎn)量的關(guān)系。[結(jié)果]不同處理間，NPK+Ca+St+PM處理的劍葉葉長(zhǎng)和葉面積均表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)，與CK相比，NPK+St、NPK+PM、NPK+Ca+St+PM處理的劍葉葉長(zhǎng)分別增加26.4%、23.8%和47.6%；葉面積分別提高48.1%、45.3%和72.3%。而NPK和NPK+Ca處理的劍葉葉長(zhǎng)和葉面積與CK間無(wú)顯著差異。各種施肥措施在抽穗期和齊穗期的SPAD值均高于不施肥處理，各處理SPAD值由高到低依次為NPK+Ca+St+PM 、NPK+St、NPK+PM、NPK、NPK+Ca、CK。與CK相比，NPK、NPK+Ca、NPK+St、NPK+PM、NPK+Ca+St+PM的晚稻產(chǎn)量分別增加了15.6%、35.4%、47.9%、73.9%和86.5%。移栽后82、89和96 d的SPAD值與水稻產(chǎn)量存在顯著的線性關(guān)系(P<0.05)，其相關(guān)系數(shù)R2均在0.83左右。 [結(jié)論]氮磷鉀配施石灰、秸稈、豬糞可以顯著增加水稻劍葉SPAD值和產(chǎn)量。水稻劍葉SPAD值可以用來(lái)表征產(chǎn)量變化，特別是灌漿中后期(82、89、96 d)的劍葉SPAD值。

關(guān)鍵詞晚稻；不同施肥模式；劍葉；SPAD值；產(chǎn)量

The Change of SPAD Value in Flag Leaf of Late Rice and Its Relationship with Yield in Different Fertilization Mode in Northeast Jiangxi Province

DUAN Hong-xia, XIA Gui-long*, OUYANG Jian-ping et al

(Institute of Agriculture Science, Plantation of Dengjia Town of Jiangxi Province, Yujiang, Jiangxi 335200)

Abstract[Objective] The aim was to find reasonable fertilization measures in late rice season in double cropping rice field. [Method] Based on field experiment in red paddy soil, which include CK (no fertilizer), NPK (nitrogen, phosphorus and potassium fertilizers), NPK+Ca (nitrogen, phosphorus and potassium fertilizers with lime), NPK+St (nitrogen, phosphorus and potassium fertilizers with straw), NPK+PM (nitrogen, phosphorus and potassium fertilizers with pig manure), NPK+Ca+St+PM (nitrogen, phosphorus and potassium fertilizers with lime, straw and pig manure). The characteristic of flag leaf, variation law of SPAD value and grain yield were analyzed in different treatments, then the relationship between SPAD value at different stages and grain yield was discussed. [Result] The results showed that: the length and area of flag leaf in NPK+Ca+St+PM were highest in all treatments. Compared with CK, the flag leaf lengths of NPK+St, NPK+ PM and NPK+Ca+St+PM were increased by 26.4%, 23.8% and 47.6%, respectively, and their flag leaf areas were improved by 48.1%, 45.3% and 72.3%, respectively, but there was no difference among in NPK, NPK+Ca and CK. SPAD values at heading and filling stages of N fertilizer treatments were higher than CK, they were showed that: NPK+Ca+St+PM > NPK+PM, NPK+St > NPK+Ca, NPK > CK. However, the grain yield of late rice in NPK, NPK+Ca, NPK+St, NPK+ PM and NPK+Ca+St+PM were more than CK by 15.6%, 15.6%, 47.9%, 73.9% and 86.5%, respectively. Therefore, it was suggested that lime, straw, pig manure and inorganic fertilizer could increase significantly nitrogen content of flag leaf and improve grain yield of rice. Then, the relationship between SPAD value at different transplanting days and yield were analyzed, it was found that there was significant linear relationship (P< 0.05) between the SPAD value at 82 days, 89 days and 96 days after transplanting and grain yield, the correlation coefficient was about 0.83. [Conclusion] Nitrogen, phosphorus and potassium fertilizers with lime, straw, pig manure can significantly increase rice flag leaf SPAD value and yield. Rice flag leaf SPAD value can be used to characterize the yield variation, especially in the later stage of grain filling.

Key wordsLate rice; Different fertilization mode; Flag leaf; SPAD value; Yield

水稻土主要集中在長(zhǎng)江下游平原、四川盆地、珠江三角洲和臺(tái)灣西部平原，其面積約5.7×109hm2，占全國(guó)糧食耕地面積的29%[1]，其中90%以上分布在秦嶺—淮河一線以南地區(qū)。當(dāng)前我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨著化肥施用不合理和肥料利用效率不高等重大問(wèn)題，從而嚴(yán)重制約了作物產(chǎn)量的提升，并進(jìn)一步構(gòu)成農(nóng)業(yè)面源污染風(fēng)險(xiǎn)[2]。因此，研究肥料的合理施用一直是農(nóng)業(yè)科研工作者的研究重點(diǎn)。柳開(kāi)樓等[3]研究發(fā)現(xiàn)，合理施肥可以顯著提高紅壤稻區(qū)的水稻產(chǎn)量和土壤肥力。賀帆等[4]研究認(rèn)為，合理的SPAD值是水稻高產(chǎn)的關(guān)鍵指標(biāo)，但不同水稻品種在較高產(chǎn)量時(shí)其SPAD值的理想閾值差異較大。研究表明，SPAD值可以用來(lái)診斷水稻植株的氮素營(yíng)養(yǎng)狀況[5]，且氮肥用量與SPAD值之間存在顯著關(guān)系[6]，但在我國(guó)紅壤稻田上，有關(guān)SPAD值與水稻產(chǎn)量相互關(guān)系的研究鮮有報(bào)道。筆者分析不同施肥模式下水稻劍葉SPAD值與產(chǎn)量的變化規(guī)律，并試圖構(gòu)建SPAD值與產(chǎn)量的回歸方程，從而為水稻產(chǎn)量的評(píng)估預(yù)測(cè)提供參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況試驗(yàn)地位于江西省鷹潭市余江縣(116°17′23″ E，28°35′15″ N)。該地區(qū)屬于中亞熱帶濕潤(rùn)性季風(fēng)氣候，平均海拔高度26 m，年均溫17.6 ℃，最冷月(l月)平均氣溫4.6 ℃，最熱月(7月)平均氣溫28.0～29.8 ℃，年均降雨量1 727 mm，無(wú)霜期289 d，土壤為第四紀(jì)紅黏土發(fā)育成的漪育型水稻土。

1.2試驗(yàn)材料石灰屬于普通生石灰，秸稈為早稻秸稈(含水率為5%)，豬糞為附近養(yǎng)殖場(chǎng)的干豬糞(含水率10%)。干稻草有機(jī)碳、氮、磷、鉀含量分別為421.00、0.66、0.24、1.52 g/kg；豬糞有機(jī)碳、氮、磷、鉀含量分別為340.00、1.20、0.90、1.00 g/kg。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)共設(shè)置6個(gè)處理：不施肥對(duì)照(CK)，氮磷鉀配施(NPK，N 180 kg/hm2，P2O590 kg/hm2，K2O 150 kg/hm2)，氮磷鉀配施石灰(NPK+Ca，N 180 kg/hm2，P2O590 kg/hm2，K2O 150 kg/hm2，石灰500 kg/hm2)，氮磷鉀配施秸稈(NPK+St，N 180 kg/hm2，P2O590 kg/hm2，K2O 150 kg/hm2，秸稈500 kg/hm2)，氮磷鉀配施豬糞(NPK+PM，N 180 kg/hm2，P2O590 kg/hm2，K2O 150 kg/hm2，豬糞500 kg/hm2)，氮磷鉀配施石灰、秸稈和豬糞(NPK+Ca+St+PM，N 180 kg/hm2，P2O590 kg/hm2，K2O 150 kg/hm2，石灰500 kg/hm2，秸稈500 kg/hm2，豬糞500 kg/hm2)。石灰、秸稈和豬糞與磷肥做基肥一次性施入，尿素和氯化鉀按6∶4比例在移栽前和返青期施用。小區(qū)面積80 m2，每個(gè)處理重復(fù)3次，水稻株行距為20 cm×20 cm。

1.4測(cè)定項(xiàng)目與方法劍葉特性：在劍葉完全展開(kāi)時(shí)，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取3穴有代表性的植株樣，用直尺測(cè)量劍葉的葉長(zhǎng)和葉寬，其中葉寬在葉片的1/3處測(cè)量。SPAD值：水稻劍葉展開(kāi)后開(kāi)始，每個(gè)小區(qū)用葉綠素計(jì)測(cè)定10片葉子的SPAD值，測(cè)定位置是葉片的1/2處；每7 d一次，至水稻成熟。產(chǎn)量：在水稻成熟期，每個(gè)小區(qū)用人工收割，打谷機(jī)脫粒，曬干稱重，換算成單位面積的產(chǎn)量。

1.5數(shù)據(jù)處理與分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2003進(jìn)行分析，用SPSS 11.5軟件進(jìn)行各處理間方差分析，其差異水平采用LSD進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，圖件采用Orgin 7.5軟件進(jìn)行處理。

2結(jié)果與分析

2.1不同施肥處理下晚稻劍葉特征的變化規(guī)律由表1可知，不同施肥處理可以顯著影響水稻劍葉的葉長(zhǎng)、葉寬和葉面積。不同處理間，NPK+St、NPK+PM和NPK+Ca+St+PM處理的劍葉葉長(zhǎng)和葉面積均表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)，與CK相比，NPK+Ca+St+PM、NPK+PM和NPK+St處理的劍葉葉長(zhǎng)分別增加26.4%、23.8%和47.6%；葉面積分別提高48.1%、45.3%和72.3%。而NPK和NPK+Ca處理的劍葉葉長(zhǎng)和葉面積與CK無(wú)顯著差異。

表1不同施肥處理下晚稻劍葉特征變化

Table 1The characteristics of flag leaf change of late rice in different fertilization

處理Treatment葉長(zhǎng)Leaflengthcm葉寬Leafwidthcm葉面積Leafareacm2CK26.9c1.7ab45.9cdNPK26.4c1.8ab47.6cdNPK+Ca28.2c1.9ab54.5cNPK+St34.0b2.0a68.0bNPK+PM33.3b2.0a66.7bNPK+Ca+St+PM39.7a2.0a79.1a

注：同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。

Note：Different lowercases in the same column stand for significant differences(P<0.05).

2.2不同施肥處理下晚稻劍葉SPAD的變化規(guī)律由圖1可知，從水稻劍葉完全展開(kāi)(移栽后46 d)開(kāi)始，其SPAD值隨著水稻生育進(jìn)程緩慢增加，在抽穗時(shí)(移栽后58 d)達(dá)到穩(wěn)定，齊穗后(移栽后69 d)，SPAD值隨著劍葉的衰老而降低。在所有處理中，施肥處理在抽穗期和齊穗期的SPAD值均高于不施肥處理，其中NPK+Ca+St+PM處理最大，NPK+PM和NPK+St次之，NPK+Ca、NPK和CK最低。這說(shuō)明氮磷鉀配施石灰、秸稈和豬糞可以顯著增加水稻劍葉的氮素含量，從而提高氮肥利用率。

圖1　不同施肥處理下晚稻劍葉SPAD值變化Fig.1　The flag leaf SPAD change of late rice in different fertilization

2.3不同施肥處理下晚稻產(chǎn)量的變化規(guī)律由圖2可知，在紅壤稻田上，不同施肥措施顯著影響晚稻產(chǎn)量。在所有處理中，不同施肥措施均可以顯著提高晚稻產(chǎn)量，其中NPK+PM和NPK+Ca+St+PM處理的產(chǎn)量最高(超到9 000 kg/hm2)。與CK相比，NPK、NPK+Ca、NPK+St、NPK+PM和NPK+Ca+St+PM處理的晚稻產(chǎn)量分別增加了15.6%、35.4%、47.9%、73.9%和86.5%，這說(shuō)明氮磷鉀配施石灰、秸稈和豬糞是提高水稻產(chǎn)量的最佳施肥途徑。

注：不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。Note：Different lowercases stand for significant differences(P<0.05).圖2　不同施肥處理下晚稻產(chǎn)量變化Fig.2　The grain yield change of late rice in different fertilization

2.4不同施肥處理下水稻劍葉SPAD值與產(chǎn)量的關(guān)系由表2可知，不同移栽天數(shù)的SPAD值與產(chǎn)量的關(guān)系可以用線性方程進(jìn)行擬合，其中移栽后53、58、74、82、89和96 d的SPAD值與水稻產(chǎn)量存在顯著的線性關(guān)系(P<0.05)。特別是移栽后82、89和96 d，其相關(guān)系數(shù)R2均在0.83左右。這說(shuō)明水稻劍葉SPAD值可以用來(lái)表征產(chǎn)量變化，特別是灌漿中后期(移栽后82、89和96 d)的劍葉SPAD值。

表2移栽后不同時(shí)期SPAD值(X)與產(chǎn)量(Y)的回歸關(guān)系

Table 2The regression relationship between flag leaf SPAD and grain yield in different days after transplanting

移栽后天數(shù)Daysaftertransplanting∥d相關(guān)方程RelevantequationR2P46Y=-7659.35+432.30X0.46800.133953Y=-6312.08+387.22X0.68390.042058Y=-16707.80+654.33X0.75600.024469Y=-18091.00+688.53X0.56800.083574Y=-11394.00+531.11X0.72060.032582Y=-4892.81+428.56X0.83960.010289Y=-4949.13+604.16X0.83650.010696Y=-5118.06+753.72X0.83180.0113

3結(jié)論與討論

研究表明，劍葉的長(zhǎng)、寬、厚度和角度等特征對(duì)于水稻產(chǎn)量具有較大的影響[7-8]。在該研究中，氮磷鉀配施石灰、秸稈和豬糞處理的劍葉葉長(zhǎng)和葉面積均表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)，與CK相比，NPK+St、NPK+PM和NPK+Ca+St+PM處理的劍葉葉長(zhǎng)分別增加26.4%、23.8%和47.6%；葉面積分別提高48.1%、45.3%和72.3%。而NPK+Ca和NPK處理的劍葉葉長(zhǎng)和葉面積與CK處理間無(wú)顯著差異。這與很多學(xué)者的研究結(jié)果一致[3，5]，表明合適培肥措施可以增強(qiáng)水稻劍葉長(zhǎng)勢(shì)，從而為水稻高產(chǎn)提供基礎(chǔ)和保障。

葉綠素計(jì)SPAD(Soil plant analysis development)可以用來(lái)診斷水稻氮素營(yíng)養(yǎng)狀況或豐缺狀況，具有快速、簡(jiǎn)便和無(wú)損的特點(diǎn)[9-10]。研究證實(shí)，葉綠素計(jì)SPAD 測(cè)定的SPAD值可以作為衡量葉片葉綠素含量的指標(biāo)[11-13]。在該試驗(yàn)中，水稻劍葉SPAD值在抽穗期和齊穗期達(dá)到穩(wěn)定，且氮肥處理的SPAD值均高于不施肥處理；各處理SPAD值由高到低依次為NPK+Ca+St+PM、NPK+St、NPK+PM、NPK、NPK+Ca、CK。這說(shuō)明氮磷鉀配施石灰、秸稈和豬糞可以顯著增加水稻劍葉的氮素含量，柳開(kāi)樓等[14]研究也表明有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施是提高氮肥利用率的最佳培肥措施。

研究表明，基于SPAD值的氮肥精準(zhǔn)管理措施可以獲得較高的產(chǎn)量，且葉片SPAD值可以很好地反映植株葉綠素含量、氮含量及產(chǎn)量水平[15-17]。但不同作物種類和品種之間存在一定差異，蘇云松等[18]研究發(fā)現(xiàn)，葉片SPAD值可作為早期進(jìn)行馬鈴薯產(chǎn)量選擇的指標(biāo)。于亞利等[19]在玉米上的研究也表明，十二葉期時(shí)玉米穗位葉的SPAD值可以作為早期預(yù)測(cè)玉米產(chǎn)量的指標(biāo)。該研究通過(guò)分析不同移栽天數(shù)的劍葉SPAD值與產(chǎn)量的關(guān)系，結(jié)果表明，移栽后82、89和96 d的SPAD值與水稻產(chǎn)量存在顯著的線性關(guān)系(P<0.05)，其相關(guān)系數(shù)R2在0.83左右。這說(shuō)明水稻劍葉SPAD值可以用來(lái)表征水稻產(chǎn)量變化，特別是灌漿中后期(移栽后82、89和96 d)的劍葉SPAD值。但Ramesh 等[9]研究認(rèn)為水稻移栽后79 d(開(kāi)花期)的SPAD值與產(chǎn)量存在顯著關(guān)系，這不同于該研究結(jié)果，原因可能與水稻品種和氣候條件有關(guān)。

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中圖分類號(hào)S 143

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611(2016)06-016-03

收稿日期2016-02-14

作者簡(jiǎn)介段紅霞(1978- )，女，江西余江人，助理農(nóng)藝師，從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣方面的研究。*通訊作者，農(nóng)藝師，從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作。

基金項(xiàng)目江西省自然基金項(xiàng)目(20151BAB214008)；農(nóng)業(yè)部植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)科群2014年開(kāi)放基金項(xiàng)目；公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201203030)。