機(jī)插秈稻干物質(zhì)積累和抗倒伏能力分析

李貴勇 石美鳳 何清蘭 朱海平 夏瓊梅 龍瑞平 鄧安鳳 楊從黨*

（1云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 糧食作物研究所，昆明650205；2永勝縣三川鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，云南 永勝674207；3永勝縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，云南 永勝674200；第一作者：liguiy980200＠163.com；*通訊作者：yangcd2005＠163.com）

水稻倒伏是多種因素影響的結(jié)果。許俊偉等[1]研究發(fā)現(xiàn)，隨著種植密度的增加，水稻莖稈的倒伏指數(shù)逐漸增大，莖節(jié)粗、節(jié)間充實(shí)度、莖稈的壁厚度都呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)；陳桂華等[2]研究表明，水稻的稈長(zhǎng)、莖粗、彎曲力矩對(duì)單莖抗折力具有正向作用；李杰等[3]研究發(fā)現(xiàn)，水稻倒伏發(fā)生除與自然因素有關(guān)外，栽培管理措施也是重要影響因素；石英堯等[4]研究表明，水稻基部節(jié)間干物質(zhì)的積累對(duì)提高水稻抗倒性有重要作用；楊志遠(yuǎn)等[5]研究表明，無(wú)論翻耕或免耕栽培，產(chǎn)量的提高并沒(méi)有顯著增加水稻植株倒伏風(fēng)險(xiǎn)，在翻耕條件下，產(chǎn)量提高有助于降低水稻植株從基部發(fā)生倒伏的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于水稻的干物質(zhì)積累和抗倒伏能力之間的關(guān)系，前人的研究集中在手插稻上，而水稻機(jī)械化生產(chǎn)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，所以，研究機(jī)插稻干物質(zhì)積累、抗倒伏能力與產(chǎn)量的關(guān)系很有必要。本研究采用云南省近5年審定并大面積種植的19個(gè)雜交秈稻品種為材料，采用機(jī)插精確定量栽培技術(shù)進(jìn)行種植，分析這些品種在各個(gè)關(guān)鍵時(shí)期干物質(zhì)積累轉(zhuǎn)運(yùn)和抗倒伏能力之間的關(guān)系，為機(jī)插秈稻高產(chǎn)品種篩選及其配套栽培技術(shù)研究提供理論依據(jù)和實(shí)際指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在云南省麗江市永勝縣三川鎮(zhèn)中州村（海拔1 554 m，東經(jīng)100°41′27″、北緯26°43′31″）。選擇云南省近5年審定并大面積種植的19個(gè)雜交秈稻品種天優(yōu)華占、中優(yōu)295、蜀優(yōu)217、花香優(yōu)1618、F優(yōu)498、綠優(yōu)4923、中9優(yōu)2號(hào)、渝優(yōu)7109、宜香優(yōu)2115、旌優(yōu)127、宜香4245、川優(yōu)6203、隆兩優(yōu)1146、繁優(yōu)609、Y兩優(yōu)1號(hào)、內(nèi)5優(yōu)39、晶兩優(yōu)534、C兩優(yōu)華占、兩優(yōu)2161為試驗(yàn)材料。通過(guò)2017年、2018年的調(diào)查，這19個(gè)水稻品種生育期相近，葉齡均為18葉。

1.2 試驗(yàn)方法

每個(gè)品種為1個(gè)處理，每個(gè)小區(qū)面積30 m2，3次重復(fù)，合計(jì)57個(gè)小區(qū)。機(jī)插行株距30 cm×14 cm。施肥按照精確定量栽培技術(shù)要求進(jìn)行：過(guò)磷酸鈣（含P2O512%）600 kg/hm2，作基肥一次性施用；硫酸鉀（含K2O 54%）150 kg/hm2，作基肥和促花肥均施；氮肥為尿素，用量210 kg/hm2（純N），其中，基肥∶分蘗肥∶促花肥∶?；ǚ示鶠?∶1∶1∶1，基肥在整田時(shí)施用，分蘗肥在移栽后14 d施用，促花肥在水稻倒4葉期（15葉）施，?；ǚ试谒镜?葉期（17葉）施。

試驗(yàn)于2019年4月8日播種，單盤播種量60 g（干谷），并進(jìn)行暗化處理，于4月12日擺盤，4月13日出苗，出苗整齊，5月13日進(jìn)行機(jī)插移栽。在分蘗中期、幼穗分化期用藥2次防治病蟲(chóng)害，主要防治稻瘟病（75%三環(huán)唑、40%稻瘟靈防治稻瘟?。?、螟蟲(chóng)（20%三唑磷、48%毒死蜱防治螟蟲(chóng)）。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)

在分蘗期（機(jī)插后35 d）、拔節(jié)期、抽穗期和成熟期，按照平均莖蘗數(shù)取樣法，每個(gè)小區(qū)取代表性植株5叢，按照莖、葉、穗分裝，105℃下殺青1 h，在80℃烘干至恒質(zhì)量并稱重。

1.3.2 抗折性相關(guān)數(shù)據(jù)

抽穗期于每個(gè)小區(qū)標(biāo)記出20株抽穗一致（穗子抽出1 cm左右，劍葉大小基本一致）的單莖，于灌漿中期（抽穗后20 d）進(jìn)行取樣測(cè)定，每次取10根植株主莖測(cè)定莖稈抗折力，采用莖稈強(qiáng)度測(cè)定儀（YYD-1，托普儀器有限公司）測(cè)定莖稈抗折力。將待測(cè)植株莖稈（5 cm處）（保留葉鞘）放置在莖稈強(qiáng)度測(cè)定儀支架上，待測(cè)植株莖稈與莖稈強(qiáng)度測(cè)定儀中點(diǎn)對(duì)齊（2個(gè)支點(diǎn)距離為5 cm），然后對(duì)莖稈緩慢施加壓力至折斷，折斷植株瞬間最大的力即為該植株的莖稈抗折力。并且測(cè)定各節(jié)間長(zhǎng)度、莖稈長(zhǎng)及短軸、壁厚等主要抗倒伏指標(biāo)。水稻的節(jié)間從頂部到根部分別記為N1節(jié)間、N2節(jié)間、N3節(jié)間、N4節(jié)間、N5節(jié)間和N6節(jié)間。

1.3.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成

成熟期每個(gè)小區(qū)選取60叢考察平均有效穗數(shù)，按照平均有效穗數(shù)取樣法，每小區(qū)取5叢，取穗子，裝袋，自然風(fēng)干后考種，考察穗長(zhǎng)、每穗粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)、空秕粒數(shù)、千粒重、結(jié)實(shí)率等指標(biāo)。各小區(qū)單打單收，曬干后測(cè)定稻谷質(zhì)量和含水率，然后折算成標(biāo)準(zhǔn)含水量13.5%記為實(shí)收產(chǎn)量。

1.4 參數(shù)計(jì)算

莖鞘物質(zhì)輸出率（%）=（成熟期莖鞘干質(zhì)量-抽穗期莖鞘干質(zhì)量）/抽穗期莖鞘干質(zhì)量×100；莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)換率（%）=（成熟期莖鞘干質(zhì)量-抽穗期莖鞘干質(zhì)量）/籽粒干質(zhì)量×100；扁平率（%）=（1-外徑短軸/外徑長(zhǎng)軸）×100；彎曲力矩（g·cm）=該節(jié)間基部至穗頂鮮質(zhì)量（g）×節(jié)間基部至穗頂長(zhǎng)度（cm）；折斷彎矩（g·cm）=抗折力×兩支點(diǎn)間距/4[5]；倒伏指數(shù)（%）=彎曲力矩/抗折彎矩×100；空腔面積（mm2）=π×內(nèi)徑長(zhǎng)軸×內(nèi)徑短軸/4；單位長(zhǎng)度莖鞘干物質(zhì)量（mg/cm）=各節(jié)莖鞘干物質(zhì)量/節(jié)間長(zhǎng)度；莖鞘密度（mg/cm3）=單位長(zhǎng)度莖鞘干物質(zhì)量/（莖鞘外徑面積-空腔面積）。

1.5 數(shù)據(jù)處理

用Microsoft Excel 2016、SPSS 19.0系統(tǒng)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析，用LSD0.05檢驗(yàn)處理差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種干物質(zhì)積累轉(zhuǎn)運(yùn)

從表1可見(jiàn)，19個(gè)機(jī)插秈稻品種平均產(chǎn)量為11 457.46 kg/hm2，分蘗至拔節(jié)期、拔節(jié)至抽穗期、抽穗至成熟期的干物質(zhì)積累量平均分別為2 651.36、3 462.50和9 591.48 kg/hm2，分別占產(chǎn)量的23.14%、30.22%和83.71%，抽穗至成熟期的干物質(zhì)積累量最多，拔節(jié)至抽穗期次之，分蘗至拔節(jié)期最少，這說(shuō)明水稻抽穗后光合生產(chǎn)能力較強(qiáng)；莖鞘物質(zhì)輸出率、轉(zhuǎn)換率分別為29.68%、22.38%。品種兩優(yōu)2161的抽穗至成熟期干物質(zhì)積累量、產(chǎn)量最高，分別為12 951.52、14 734.37 kg/hm2；莖鞘物質(zhì)輸出率、轉(zhuǎn)化率也較高，分別為38.74%、27.92%。綠優(yōu)4923的抽穗至成熟期干物質(zhì)積累量、產(chǎn)量最低，分別為6 061.70、8 082.26 kg/hm2；莖鞘物質(zhì)輸出率、轉(zhuǎn)化率較低，分別為11.44%、10.27%?？傊?，機(jī)插稻抽穗后積累的干物質(zhì)量高，且具有較高的莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)換率和輸出率，最終品種產(chǎn)量也高。

2.2 抗倒伏能力

從表2可見(jiàn)，機(jī)插秈稻品種N1、N2、N3、N4、N5、N6節(jié) 間 長(zhǎng) 度 分 別 為38.66、19.30、13.82、9.56、5.54、2.80 cm，平均株高為105.89 cm，植株從穗頂?shù)礁康墓?jié)間長(zhǎng)度一直減少，且下部節(jié)間的變異系數(shù)較大。從表3可見(jiàn)，機(jī)插秈稻品種N3、N4、N5節(jié)間的空腔面積、扁平率差異較小，莖鞘密度差異較大，N3、N4、N5的空腔面積分別為16.44、18.38、17.53 mm2，扁平率分別為13.00%、14.46%、12.82%，莖鞘密度分別為170.69、167.43、191.59 mg/cm3。N5節(jié)間的莖鞘密度最大，這說(shuō)明N5比其他節(jié)間發(fā)生倒伏的風(fēng)險(xiǎn)高。

表2 機(jī)插秈稻品種節(jié)間長(zhǎng)度 （單位：cm）

表3 機(jī)插秈稻品種空腔面積、莖鞘密度、扁平率

從表4可見(jiàn)，19個(gè)機(jī)插秈稻品種折斷彎矩、倒伏指數(shù)由大到小依次為N5＞N4＞N3，N5、N4、N3折斷彎矩分別為2 413.18、2 326.66、2 141.04 g·cm，倒伏指數(shù)分別為82.50、74.07、62.27。這也說(shuō)明發(fā)生倒伏風(fēng)險(xiǎn)表現(xiàn)為N5＞N4＞N3。19個(gè)機(jī)插秈稻品種在田間都沒(méi)有發(fā)生倒伏情況，C兩優(yōu)華占、天優(yōu)華占、蜀優(yōu)217、旌優(yōu)127、花香優(yōu)1618、兩優(yōu)2161、晶兩優(yōu)534的N3節(jié)間倒伏指數(shù)分別為44.7、46.25、52.36、53.82、55.62、56.32、56.97，這7個(gè)機(jī)插秈稻發(fā)生倒伏的風(fēng)險(xiǎn)較小。

表4 機(jī)插秈稻品種折斷彎矩、倒伏指數(shù)

2.3 倒伏指數(shù)與物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)性分析

從表5可見(jiàn)，N5、N4、N3倒伏指數(shù)之間的相關(guān)性達(dá)到顯著或極顯著水平；莖鞘物質(zhì)輸出率與轉(zhuǎn)換率之間的相關(guān)性達(dá)極顯著水平；抽穗期后積累的干物質(zhì)與莖鞘物質(zhì)輸出率、轉(zhuǎn)換率之間的相關(guān)性達(dá)極顯著水平。N5、N4、N3的倒伏指數(shù)與產(chǎn)量相關(guān)性不顯著，抽穗后積累的干物質(zhì)與產(chǎn)量相關(guān)系數(shù)最大，為0.92，達(dá)極顯著水平?？傊境樗牒笃诘母晌镔|(zhì)積累量高，并具有較高莖鞘物質(zhì)輸出率和轉(zhuǎn)換率，品種才能獲得高產(chǎn)或超高產(chǎn)。

表5 機(jī)插秈稻干物質(zhì)積累量、抗倒伏指數(shù)與產(chǎn)量的相關(guān)性分析

3 討論

3.1 機(jī)插秈稻植株的抗倒伏指數(shù)與產(chǎn)量的關(guān)系

水稻機(jī)械化播種、移栽是實(shí)現(xiàn)水稻全程機(jī)械化生產(chǎn)的難點(diǎn)，倒伏是限制機(jī)插稻高產(chǎn)、高效的一個(gè)重要因素。所以，要實(shí)現(xiàn)機(jī)插稻高產(chǎn)高效就必須提高水稻植株的抗倒伏能力。水稻的抗倒伏能力是基部莖稈各物理性狀相互作用的結(jié)果[6]；隨著栽插密度增加，會(huì)造成水稻群體增大，影響個(gè)體發(fā)育，導(dǎo)致群體倒伏指數(shù)增加[7-8]。在本試驗(yàn)中，所有機(jī)插水稻品種移栽過(guò)程中都采用了當(dāng)?shù)刈钸m宜移栽密度，有效避免了因栽插密度過(guò)高而造成的倒伏。水稻基部節(jié)間是倒伏的敏感節(jié)位[9]，提高該節(jié)間抗倒伏能力，有利于高產(chǎn)的形成。本研究結(jié)果表明，倒伏風(fēng)險(xiǎn)大小表現(xiàn)為N5＞N4＞N3；參試的19個(gè)機(jī)插秈稻品種均沒(méi)有發(fā)生倒伏，N5、N4、N3節(jié)間倒伏指數(shù)與產(chǎn)量的相關(guān)性沒(méi)有達(dá)到顯著水平，與其他人的研究結(jié)果相似[8-10]。

3.2 機(jī)插秈稻干物質(zhì)積累與產(chǎn)量的關(guān)系

干物質(zhì)積累是影響水稻產(chǎn)量的重要因素。前人研究表明，基部節(jié)間干物質(zhì)積累對(duì)提高水稻抗倒伏性有重要作用[11]；水稻抽穗后保持較強(qiáng)的光合生產(chǎn)能力，可以有效提高免耕水稻第5節(jié)間抗倒伏能力[5]；水稻產(chǎn)量與中、后期的干物質(zhì)凈積累量呈極顯著正相關(guān)[8-9]；稻谷產(chǎn)量與抽穗至成熟期的干物質(zhì)凈積累量呈極顯著正相關(guān)，而與抽穗期的干物質(zhì)積累量呈拋物線關(guān)系[12-14]；在不同種植方式下，水稻產(chǎn)量與抽穗后干物質(zhì)積累量、成熟期總干物質(zhì)積累量均呈極顯著正相關(guān)[15]。本試驗(yàn)表明，19個(gè)參試機(jī)插秈稻平均產(chǎn)量為11 457.46 kg/hm2，抽穗至成熟期的干物質(zhì)積累量占產(chǎn)量的83.71%，抽穗后積累的干物質(zhì)量與產(chǎn)量相關(guān)系數(shù)最大，為0.92，達(dá)極顯著水平；莖鞘物質(zhì)輸出率、轉(zhuǎn)換率分別為29.68%、22.38%，抽穗期后積累的干物質(zhì)與莖鞘物質(zhì)輸出率、轉(zhuǎn)換率之間的相關(guān)性達(dá)極顯著水平。