高光效栽培模式下東北粳稻光合物質(zhì)生產(chǎn)特征研究

李洪亮　柴永山　高春艷　孫玉友　魏才強(qiáng)　解忠　張巍巍　劉丹　程杜娟　趙云彤（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院牡丹江分院，黑龍江牡丹江5704；穆棱市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，黑龍江穆棱57500；第一作者：xplusr@63.com）

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高光效栽培模式下東北粳稻光合物質(zhì)生產(chǎn)特征研究

李洪亮1柴永山1高春艷2孫玉友1魏才強(qiáng)1解忠1張巍巍1劉丹1程杜娟1趙云彤1
（1黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院牡丹江分院，黑龍江牡丹江157041；2穆棱市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，黑龍江穆棱157500；第一作者：xplusr@163.com）

摘要：以東農(nóng)428和龍稻5號(hào)為試驗(yàn)材料，對(duì)不同栽培模式下東北粳稻光合物質(zhì)生產(chǎn)特征進(jìn)行研究。結(jié)果表明，適宜壟距下采用高光效栽培模式，水稻的干物質(zhì)積累、運(yùn)轉(zhuǎn)及葉面積、光合勢(shì)等物質(zhì)生產(chǎn)和光合生產(chǎn)特征明顯優(yōu)于其他栽培模式，其成熟期群體干物質(zhì)量和產(chǎn)量比常規(guī)栽培分別高1.75～2.51 t/hm2和2.66～3.78 kg/30 m2。同為高光效栽培模式，（20+40）cm×15 cm的壟距處理其成熟期群體干物質(zhì)量和產(chǎn)量明顯高于（20+50）cm×15 cm的壟距處理，分別高2.00～2.67 t/hm2和2.91～4.95 kg/30 m2，說(shuō)明行距超出適宜范圍其群體干物質(zhì)積累反而下降，不利于水稻高產(chǎn)群體的形成。

關(guān)鍵詞：水稻；高光效；干物質(zhì)量；光合生產(chǎn)特征

水稻產(chǎn)量主要來(lái)源于光合物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和積累，且產(chǎn)量的高低取決于光合物質(zhì)的積累量及其分配、運(yùn)輸和轉(zhuǎn)化是否協(xié)調(diào)統(tǒng)一［1］。有關(guān)水稻干物質(zhì)及光合生產(chǎn)特征，前人開(kāi)展了大量工作并取得了一定成果［2-3］。高光效栽培技術(shù)是中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所研究的一種水稻新型栽培模式。該栽培技術(shù)充分利用風(fēng)、光、溫等氣候資源從而提高水稻產(chǎn)量，可以明顯改善水稻群體微氣象環(huán)境，通風(fēng)好、透光性高，邊際效應(yīng)明顯。因此，本研究設(shè)置了5種栽培模式處理，對(duì)不同栽培模式下水稻的干物質(zhì)積累、分配、運(yùn)轉(zhuǎn)及葉面積、光合勢(shì)等物質(zhì)生產(chǎn)和光合生產(chǎn)進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，以明確高光效栽培模式下東北粳稻的干物質(zhì)生產(chǎn)及光合生產(chǎn)特征，為東北粳稻高產(chǎn)栽培和育種提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

2014年將試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院牡丹江分院試驗(yàn)田，選用東北粳稻品種東農(nóng)428（散穗型）和龍稻5號(hào)（半緊穗型）作為供試材料。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于4月14日播種，5月22日移栽。設(shè)置5種插秧模式：30 cm×15cm（A）、（20+40）cm×15cm（B）、（20+50）cm×15cm（C）、（20+40）cm×15cm（D）和（20+ 50）cm×15cm（E），A、B、C為南北壟向（實(shí)測(cè)磁南偏西4°），D、E為高光效栽培模式（壟向?yàn)榇拍掀?1°）。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，小區(qū)面積30 m2。純氮施用量200 kg/hm2，基肥、蘗肥、調(diào)節(jié)肥、促花肥、保花肥施用比例為4∶2∶2∶1∶1。磷酸二銨120 kg/hm2，全部作基肥施入；硫酸鉀100 kg/hm2，60%作基肥，40%作穗肥。

1.3測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1干物質(zhì)和葉面積的測(cè)定

分別于拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期、蠟熟期、成熟期，按每小區(qū)莖蘗數(shù)的平均數(shù)取代表性植株10叢為1個(gè)樣本，分為葉、莖、鞘、穗幾個(gè)部分（拔節(jié)期僅分為葉和莖鞘），105℃下殺青30 min，80℃下烘干至恒重，測(cè)定各部分干物質(zhì)量，并采用比重法測(cè)定葉面積。在抽穗期測(cè)定葉面積時(shí)，將葉面積分為總?cè)~面積（全部莖蘗的葉面積）、有效葉面積（有效莖蘗的葉面積）和高效葉面積（有效莖蘗頂3葉的葉面積）。

表觀輸出量=孕穗期葉（鞘）或抽穗期莖干質(zhì)量－成熟期葉（鞘、莖）干質(zhì)量；表觀輸出率（%）=表觀輸出量/孕穗期葉（鞘）干質(zhì)量（或抽穗期莖干質(zhì)量）×100；表觀轉(zhuǎn)化率（%）=表觀輸出量/成熟期籽粒干質(zhì)量×100；光合勢(shì)（×104m2·d/hm2）＝1/2（L1+L2）×（t2-t1），式中，L1和L2為前后2次測(cè)定的葉面積，t1和t2為前后2次測(cè)定的時(shí)間。

表1　不同栽培模式下水稻主要生育期單莖干物質(zhì)量和群體干物質(zhì)量

表2　不同栽培模式下水稻主要生育階段群體干物質(zhì)積累量及其比例

1.3.2產(chǎn)量測(cè)定

成熟后每小區(qū)連續(xù)取樣5叢，室內(nèi)考查每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重等指標(biāo)，計(jì)算理論產(chǎn)量，并實(shí)收小區(qū)測(cè)產(chǎn)。

1.4數(shù)據(jù)處理及分析

用Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，DPS 7.05進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2　結(jié)果與分析

2.1水稻主要生育期單莖干物質(zhì)量和群體干物質(zhì)量

由表1可見(jiàn)，不同栽培模式下水稻主要生育期單莖干物質(zhì)量和群體干物質(zhì)量存在顯著差異。從單莖干物質(zhì)量變化看，各生育時(shí)期均表現(xiàn)為處理E＞C＞D＞B＞A，其中，E處理的單莖干物質(zhì)量比A處理高0.10～0.38 g，說(shuō)明壟距和壟向?qū)吻o干物質(zhì)量影響較大。從群體干物質(zhì)量變化看，拔節(jié)期至成熟期供試品種均表現(xiàn)為處理D＞B＞A＞E＞C，其中，D處理的群體干物質(zhì)量最大，比常規(guī)栽培的A處理高0.46～2.51 t/hm2，說(shuō)明適宜壟距下高光效栽培模式有利于水稻群體干物質(zhì)的積累。

2.2水稻主要生育階段群體干物質(zhì)積累量及其比例

由表2可見(jiàn)，供試品種在各生育階段群體干物質(zhì)積累量均表現(xiàn)為處理D＞B＞A＞E＞C。播種期至成熟期，高光效栽培模式處理D和處理E分別高于與之對(duì)應(yīng)的正常壟向處理B和處理C，而常規(guī)栽培模式處理A則與處理E表現(xiàn)較為接近，處理D與處理C在播種期至拔節(jié)期相差0.54～0.73 t/hm2，拔節(jié)期至抽穗期相差0.83～1.21 t/hm2，抽穗期至成熟期相差0.82～1.21 t/hm2。產(chǎn)量表現(xiàn)為處理D＞B＞A＞E＞C，處理C和處理E產(chǎn)量相對(duì)較低，主要是由于基本苗數(shù)較少，雖然單叢光合物質(zhì)生產(chǎn)能力強(qiáng)，但群體光合物質(zhì)的積累量明顯不足，因而總產(chǎn)較低。

2.3水稻單莖葉的干物質(zhì)輸出和轉(zhuǎn)化特征

葉片是水稻進(jìn)行光合作用的重要器官，不同栽培模式下供試品種單莖葉的干物質(zhì)輸出和轉(zhuǎn)化表現(xiàn)為處理E＞C＞D＞B＞A，即寬窄壟插秧模式高于常規(guī)插秧模式，壟距為（20+50）cm的插秧模式高于壟距（20+40）cm的插秧模式，且高光效栽培模式分別高于與之對(duì)應(yīng)的正常壟向栽培模式，說(shuō)明壟距和壟向?qū)|北粳稻葉片的干物質(zhì)輸出和轉(zhuǎn)化有重要影響。

2.4水稻群體葉面積指數(shù)、抽穗期葉面積組成和光合勢(shì)

由表4可見(jiàn)，不同栽培模式下水稻的葉面積指數(shù)在各生育期均存在顯著差異，表現(xiàn)為處理D＞B＞A＞E＞C，且各處理均在孕穗期達(dá)最大值，而后下降，成熟期降至最低。不同栽培模式下供試品種有效葉面積率和高效葉面積率均表現(xiàn)為處理E＞C＞D＞B＞A，其中，有效葉面積率在94.34%～96.73%，高效葉面積率在69.07%～74.22%。不同栽培模式下供試品種由于葉面積指數(shù)等不同，各生育階段和全生育期的總光合勢(shì)明顯不同。

表3　不同栽培模式下水稻單莖葉的干物質(zhì)表觀輸出和轉(zhuǎn)化

表4　不同栽培模式下水稻群體葉面積指數(shù)、抽穗期葉面積組成和光合勢(shì)

3　討論

從理論上分析，凡是有助于提高群體光能利用率、葉面積指數(shù)、光合勢(shì)，進(jìn)而促進(jìn)光合物質(zhì)生產(chǎn)和積累的任何栽培方式，都有利于水稻高產(chǎn)的創(chuàng)建。吳文革等［4］研究表明，不同類型品種對(duì)行距要求不同，行距縮小，群體通風(fēng)透光性變差，使光合物質(zhì)生產(chǎn)能力受到影響，產(chǎn)量會(huì)明顯下降。李艷大等［5］研究表明，葉面積指數(shù)、葉片光合能力、太陽(yáng)高度角和輻射強(qiáng)度等數(shù)值較大時(shí)有利于緊湊型品種產(chǎn)量的提高。朱元?jiǎng)偟龋?］研究表明，合理配置行株距、構(gòu)建適宜的群體空間、協(xié)調(diào)產(chǎn)量構(gòu)成因素等是產(chǎn)量提高的重要因素。本研究表明，相同行距時(shí)，高光效栽培模式下群體干物質(zhì)量分別大于對(duì)應(yīng)的南北壟向，說(shuō)明高光效栽培模式有利于群體對(duì)光能的利用，可有效提高群體的光合生產(chǎn)能力。但行距不宜過(guò)寬，本研究中高光效栽培模式下壟距為（20+40）cm×15 cm成熟期群體干物質(zhì)量和產(chǎn)量明顯高于壟距為（20+ 50）cm×15 cm的處理，說(shuō)明行距超出適宜范圍其群體干物質(zhì)積累反而下降，不利于水稻高產(chǎn)群體的形成。

本研究中，平均行距相同時(shí)，正常壟向?qū)捳性耘鄺l件下群體有效穗數(shù)高于常規(guī)栽培，而改變壟向的高光效栽培模式其群體有效穗數(shù)又明顯高于前兩者。綜合上述，可通過(guò)改變壟距和壟向來(lái)提高東北粳稻的生產(chǎn)潛力。本研究中壟距為（20+40）cm×15 cm的高光效栽培模式較有利于水稻群體干物質(zhì)量的積累和產(chǎn)量的形成。

參考文獻(xiàn)

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Characteristics of Photosynthesis and Matter Production of Japonica Rice in Northeast China under High-light-efficiency Cultivation Mode

LI Hongliang1，CHAI Yongshan1，GAO Chunyan2，SUN Yuyou1，WEI Caiqiang1，XIE Zhong1，ZHANG Weiwei1，LIU Dan1，CHENG Dujuan1，ZHAO Yuntong1
（1Mudanjiang Branch of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences，Mudanjiang，Heilongjiang 157041，China；2Muling City Agricultural Technology Promotion Center，Muling，Heilongjiang 157500，China；1st author：xplusr@163.com）

Abstract：Dongnong 428 and Longdao5 were used as test materials to research the characteristics of photosynthesis and matter production of japonica rice in Northeast China under different cultivation mode. The results showed that，under the appropriate ridge distance，the material production and photosynthetic characteristics of high-light-efficiency cultivation mode such as the dry matter accumulation，transportation，leaf area，photosynthetic potential were better than those of other cultivation modes，and the group dry weight and yield at the maturing stage were 1.75～2.51 t/hm2and 2.66～3.78 kg/30 m2higher than conventional cultivation. The group dry matter weight and yield of（20+40）cm×15 cm ridge distance treatment were significantly higher than those of（20+50）cm×15 cm ridge distance treatment under high-light-efficiency cultivation mode，increased by 2.00～2.67 t/hm2and 2.91～4.95 kg/30 m2respectively. It suggested that accumulation of group dry matter would decrease when the ridge distance was beyond the suitable range，and not conducive to the final formation of high yield population of rice.

Key words：rice；high-light-efficiency；dry matter weight；characteristics of photosynthetic production

中圖分類號(hào)：S511.048

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-8082（2016）02-0047-04

收稿日期：2015－10－01

基金項(xiàng)目：國(guó)家科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目（2011GB2B200001）；國(guó)家科技支撐子課題（2011BAD35B02-01-01）；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（CARS-01-41）