光照、氮素对杂交水稻干物质积累、分配和产量形成的影响.pdf

作物研究()():收稿日期:作者简介:潘胜才()男硕士研究生:通信作者:秦建权男博士副教授主要从事水稻栽培、生理、生态研究:基金项目:国家自然科学基金()贵州省粮油作物分子育种重点实验室项目(黔科合中引地)贵州省高等学校功能农业重点实验室项目(黔教技 号)引用格式:潘胜才陈余波简叙等 光照、氮素对杂交水稻干物质积累、分配和产量形成的影响 作物研究():光照、氮素对杂交水稻干物质积累、分配和产量形成的影响潘胜才陈余波简叙卢沙沙秦建权(贵州大学农学院贵州 贵阳)摘 要:为了提高西南喀斯特山区的水稻产量以 两优 和宜香优 为材料采用裂区试验设计设置花后遮光为主区因素(自然光照和遮光)氮肥为副区因素(、/)研究光照、氮素及其互作对杂交水稻干物质积累、转运和产量形成的影响 结果表明:同一氮肥水平下花后遮光 可显著提高干物质转运量、转运率和贡献率但也显著降低了花后干物质量、总干物质量、收获指数和结实率最终导致水稻实际产量显著降低 相同光照条件下增施氮肥可显著提高有效穗数、单位面积总颖花数、干物质积累与转运量、收获指数和产量 在弱光条件下增施氮肥能提高干物质转运量、转运率、贡献率和总颖花数并且总干物质量、收获指数和结实率随着施氮量增多而提高从而降低了花后弱光造成的产量损失 因此在西南寡照区适当增加氮肥的施用扩大前期的群体和干物质积累量能有效地补偿后期弱光造成的产量损失关键词:水稻光照氮干物质积累产量中图分类号:文献标志码:文章编号:()():()(/)作物研究()年 月 :水稻作为主要的粮食作物之一是全球近半人口的主要食物来源 光照是水稻生长发育的主要能量来源水稻群体的光合能力直接影响整个生育期的干物质积累、转运与产量的形成 在水稻实际生产过程中常因光照不足或冠层光分布不匀而极大地限制了水稻的产量潜力尤其是云贵高原、四川等受寡日照影响较为严量的西南地区更易因此而造成水稻产量的损失 光照显著影响水稻干物质生产和产量的形成弱光会降低水稻叶片净光合速率、干物质积累、结实率和千粒质量最终造成水稻产量显著降低 氮肥是栽培措施中影响水稻产量形成的重要调控因子随着施氮水平的提高水稻产量和有效穗数呈先增后减的趋势但过量施用氮肥也会降低群体质量不利于增产在一定的氮肥水平下干物质积累和产量与光照强度呈正相关关系 在光照充足的条件下产量主要与花后光合产物的积累相关而在光照不足的条件下产量则与前期干物质积累及其转运的比例相关性较强 抽穗期后遮光对水稻干物质积累具有一定的促进作用且植株氮素浓度高有利于干物质的积累 目前有关光照、氮素及其互作对水稻干物质积累、转运及产量形成影响的研究多集中于平原地区而针对喀斯特山区的研究鲜有报道 为此本研究以 两优、宜香优 为材料设置不同的施氮水平和花后光照条件研究光照、氮素及其互作对水稻干物质积累、转运特性和产量形成的影响以期为西南喀斯特山区水稻高产稳产高效栽培提供理论依据 材料与方法 试验材料和试验点概况试验材料:两优 代号 为籼型两系杂交水稻其每公顷有效穗数为 万每穗粒数 结实率 千粒质量 年区域试验平均产量 /属大穗型品种 宜香优 代号 为籼型三系杂交水稻每公顷有效穗数 万每穗粒数 结实率 千粒质量 年区域试验平均产量 /属中穗型品种于 年 月在 个试验点开展试验一个试验点为贵州省黄平县旧州镇寨碧村()代号 该地海拔 常年太阳辐射总量在本试验中为低等区 另一个试验点为贵州省兴义市下五屯街道纳灰村()代号 该地海拔 常年太阳辐射总量在本试验中为高等区 试验点具体土壤肥力特征见表 表 供试土壤理化性质 试验点有机质/()全氮/()全磷/()全钾/()碱解氮/()有效磷/()速效钾/()试验设计大田试验采用裂区设计以光照为主区氮肥为副区其中光照设自然光照()和遮光()个水平遮光处理在田间小区抽穗 时进行氮肥设 个水平分别为()、()、/()按基肥分蘖肥 穗肥 比例施用 磷肥()/作基肥施入钾肥()/按基肥穗肥 比例施用 移栽密度为 次重复 其他田间管理和病虫害防治均按当地高产栽培方案进行 各试验点水稻生育进程见表 第 卷第 期潘胜才等:光照、氮素对杂交水稻干物质积累、分配和产量形成的影响表 不同试验点水稻的生育进程 试验点品种播种期抽穗期齐穗期成熟期(收获时间)两优 宜香优 两优 宜香优 测定项目及方法 产量及产量构成因素成熟期在每个小区中心选取 蔸用于测产和考种其中对角线 蔸带回室内考察产量构成因子其余 蔸人工脱粒晒干风选称重用烘干法测定稻谷水分含量以 水分含量折算稻谷产量 干物质积累及转运情况齐穗期每个小区根据平均茎蘖数取代表性植株 蔸按茎、叶、穗分开称取干物质量 成熟期在每个小区的中心测产区取对角线 蔸按稻草、实粒、空粒和枝梗分开于 高温杀青 烘干至恒重称取干物质量再分别按照以下公式计算花后干物质量、花后干物质比例、干物质转运量、干物质转运率、干物质籽粒贡献率和收获指数:花后干物质量(/)成熟期总干物质量齐穗期总干物质量花后干物质比例()花后干物质量/成熟期总干物质量收获指数()单位面积实粒质量/总干物质量干物质转运量(/)齐穗期茎叶干物质量成熟期茎叶干物质量干物质转运率()干物质转运量/齐穗期茎叶干物质量花后干物质贡献率()花后干物质量/籽粒干物质量 数据分析采用 和 软件进行数据整理和分析采用最小显著差数法()检验差异显著性 结果与分析 不同处理对水稻产量及产量构成因素的影响根据方差分析结果(表)可知试验点对有效穗数、总颖花数、千粒质量、结实率和实际产量有显著()或极显著影响()品种、氮肥对产量及产量构成因素均有显著()或极显著影响()光照对结实率和产量有极显著影响()光照与氮肥互作对水稻产量具有极显著影响()光照与氮肥互作对水稻实际产量及产量构成因素的影响 由表 可知花后遮光显著降低了水稻的产量和结实率但其对单位面积有效穗数、每穗粒数、总颖花数和千粒质量无显著影响 从遮光后的平均产量来看在黄平试验点 降低 降低 在兴义试验点 降低 降低 从平均结实率来看在黄平遮光后 降低 降低 在兴义 降低 降低 随着施氮量的增加水稻产量显著增加有效穗数、总颖花数以及兴义的结实率均呈增加趋势 从不同施氮处理的平均产量来看在黄平 的、处理较 提高 则提高 在兴义 提高 提高 从不同施氮处理的平均总颖花数来看在黄平 的、处理较 提高 提高 在兴义提高 提高 对于兴义试验点的结实率 的、处理较 提高 提高 此外在遮光条件下随着施氮水平的提高水稻的产量、总颖花数和结实率均随之提高说明增施氮肥对弱光造成的产量、总颖花数和结实率的损失有一定的补偿作用作物研究()年 月表 各处理下水稻的产量及产量构成 试验点品种光照氮肥有效穗数/()每穗粒数总颖花数/()结实率/千粒质量/实际产量/()平均 平均 平均 平均 平均 平均 平均 平均 平均 平均 平均 第 卷第 期潘胜才等:光照、氮素对杂交水稻干物质积累、分配和产量形成的影响续表 试验点品种光照氮肥有效穗数/()每穗粒数总颖花数/()结实率/千粒质量/实际产量/()平均 试验点 品种 氮肥 光照 试验点品种 试验点氮肥 试验点光照 品种氮肥 品种光照 氮肥光照 试验点品种氮肥 试验点品种光照试验点氮肥光照 品种氮肥光照试验点品种氮肥光照 同列数据后小写字母不同表示相同试验点不同处理间差异显著()表示影响显著()表示影响极显著()表示影响不显著 不同处理对水稻干物质积累和收获指数的影响 根据表 试验点对花后干物质量、花后干物质比例和总干物质量有极显著影响品种对花后干物质量和花后干物质比例有极显著影响氮肥、光照对花后干物质量、花后干物质比例、总干物质量和收获指数均有显著或极显著影响试验点与氮肥互作、品种与光照互作对花后干物质量、花后干物质比例、总干物质量和收获指数有显著或极显著影响 光照与氮肥互作对水稻干物质积累和收获指数的影响 由表 可知花后遮光显著降低了水稻花后干物质量、花后干物质比例、总干物质量和收获指数遮光后从花后干物质量来看在黄平 降低 降低 在兴义 降低 降低 个品种降低幅度最大的处理都为 从花后干物质比例来看在黄平 降低 降低 在兴义 降低 降低 降低幅度最大的处理为 对于总干物质量在黄平 降低 降低 在兴义 降低 降低 降低幅度最大的处理为 对于收获指数在黄平 降低 降低 在兴义降低 降低 降低幅度最大的处理为 随着施氮量的增加总干物质量和收获指数显著提高但花后干物质量、花后干物质比例的变化无明显规律 从不同施氮处理的平均值来看对于总干物质量在黄平 的、处理较 提高 则提高 在兴义 的、处理较 提高 提高 提 高 幅 度 最 大 的 处 理 为 对于收获指数在黄平 个品种的提高幅度均在 以内在兴义 提高 提高 提高幅度最大的处理为 不同处理对水稻干物质转运特性的影响根据表 试验点、品种、氮肥和光照对干物质转运量、转运率和花后干物质贡献率均有极显著影响(氮肥对花后干物质贡献率的影响除外)除试验点与光照互作对干物质转运量、转运率和品种与光照互作对干物质转运量无显著影响外其余因素两两互作对干物质转运量、转运率和花后干物质贡献率均有极显著影响三因素互作整体上对干物质转作物研究()年 月运量、转运率和花后干物质贡献率有显著影响四因素互作对干物质转运特性无显著影响表 各处理下水稻的干物质积累特性与收获指数 试验点品种光照氮肥花后干物质量/()花后干物质比例/总干物质量/()收获指数/平均 平均 平均 平均 平均 平均 平均 平均 平均 平均 平均 平均 第 卷第 期潘胜才等:光照、氮素对杂交水稻干物质积累、分配和产量形成的影响续表 试验点品种光照氮肥花后干物质量/()花后比例/总干物质量/()收获指数/试验点 品种 氮肥 光照 试验点品种 试验点氮肥 试验点光照品种氮肥 品种光照 氮肥光照试验点品种氮肥 试验点品种光照试验点氮肥光照品种氮肥光照试验点品种氮肥光照 同列数据后小写字母不同表示相同试验点不同处理间差异显著()表示影响显著()表示影响极显著()表示影响不显著 光照与氮肥互作对水稻干物质转运特性的影响 由表 可知花后遮光可提高水稻群体干物质转运量、转运率和贡献率 将花后遮光处理与 处理的平均值进行比较对于干物质转运量在黄平 提高 则提高 在兴义提高 提高 提高幅度最大的处理为 对于干物质转运率在黄平 提高 提高 在兴义 提高 提高 提高幅度最大的处理为 对于花后干物质贡献率在黄平 提高 提高 在兴义 提高 提 高 提高幅度最大的处理为 随着施氮量的增加干物质转运量和转运率整体提高花后干物质贡献率的变化无明显规律 对于干物质转运量在黄平 的、处理较 提高 无明显差异在兴义提高 提高 提高幅度最大的处理为 对于干物质转运率在黄平 提高 无明显差异在兴义 提高 无明显差异提高幅度最大的处理为 表 各处理下水稻的干物质转运特性 试验点品种光照氮肥干物质转运量/()干物质转运率/花后干物质贡献率/作物研究()年 月续表 试验点品种光照氮肥干物质转运量/()干物质转运率/花后干物质贡献率/平均 平均 平均 平均 平均 平均 平均 平均 平均 平均 平均 平均 试验点 品种 氮肥 光照 试验点品种 试验点氮肥 试验点光照 品种氮肥 品种光照 氮肥光照 试验点品种氮肥 试验点品种光照 试验点氮肥光照 品种氮肥光照 试验点品种氮肥光照 同列数据后小写字母不同表示相同试验点不同处理间差异显著()表示影响显著()表示影响极显著()表示影响不显著第 卷第 期潘胜才等:光照、氮素对杂交水稻干物质积累、分配和产量形成的影响 讨论光照、氮肥是影响水稻产量及产量构成因素的重要因子 蔡坤争等研究表明在不同生育期遮光均会降低水稻结实率和千粒质量最终导致产量显著降低 秦建权等研究表明齐穗期遮光会显著降低超级杂交稻结实率、千粒质量和产量 尚程等研究也表明齐穗期遮光显著降低了水稻结实率和千粒质量且产量下降幅度达 蒋授文等研究表明齐穗后遮光处理显著降低了产量和千粒质量 侯云鹏等研究表明随着施氮水平的提高水稻产量呈先提高后下降的趋势施氮量达/后产量开始下降 刘立军等研究也表明施氮量在 /前水稻每穗粒数、产量随施氮量增加而逐渐增加超过之后产量则呈下降趋势 鲁燕红等研究表明单位面积水稻有效穗数、籽粒产量、生物产量在一定水平内随施氮量增加呈先增后减的趋势 胡鹏等研究表明水稻成穗率、有效穗数随着施氮量增加而增加穗粒数则呈下降趋势千粒质量则无显著变化 本研究结果表明相同氮肥水平下花后遮光对单位面积穗数、每穗粒数、总颖花数和千粒质量无显著影响但显著降低了结实率最终导致水稻实际产量显著降低降幅达 这 与 前 人 的 研 究 结 果 基 本 一致 本研究还发现花后遮光处理下大穗型品种结实率和产量的降低幅度大于中穗型品种 相同光照条件下增施氮肥可提高有效穗数和单位面积总颖花数最终显著提高水稻产量与前人的研究结果基本一致 另外增施氮肥对花后弱光造成的产量损失有一定的补偿作用并且施氮水平越高补偿的效果越好水稻产量的形成实际上是干物质积累、分配与转运的过程 蔡坤争等研究表明弱光条件可降低各时期的干物质积累速率 童平等研究表明在弱光条件下水稻前期干物质积累及转运的比例增大 黄丽芬等研究表明弱光条件可提高水稻成熟期营养器官叶和茎鞘的干物质量 王亚江等发现花后弱光可降低水稻抽穗至成熟阶段的光合物质积累 魏海燕等发现随着氮素施用量增加氮高效类型水稻抽穗后叶面积增大群体光合势和生长速率加快干物质积累优势显著 霍中洋等研究表明随着施氮水平提高水稻成熟期茎、叶、穗干物质积累逐渐增加氮水平达到一定程度后穗部干物质积累量逐渐降低 罗德强等研究发现提高氮肥施用水平有利于促进水稻抽穗前群体的干物质积累和稳定扩大抽穗后群体的干物质积累 本研究结果表明相同氮肥水平下花后遮光显著降低了花后干物质量、干物质比例、总干物质积累和收获指数提高了干物质转运量、转运率和贡献率与蔡坤争、黄丽芬等研究结果基本一致相同光照强度下增施氮肥可显著提高干物质积累量、收获指数和干物质转运量是促进产量增加的主要原因与前人研究结果一致 增施氮肥对花后干物质量、干物质比例、干物质转运率和贡献率的影响因品种和环境条件而异具体原因有待进一步研究 结论花后弱光条件显著降低了水稻总干物质量、花后干物质量、收获指数和结实率最终导致水稻实际产量显著降低 在西南寡照区适当增加氮肥的施用扩大前期群体和干物质积累能有效地补偿后期弱光造成的产量损失参考文献:():许大全 光合速率、光合效率与作物产量 生物学通报():李静 温度与光照对水稻产量的影响研究进展现代农业科技():陈娟徐丹丹罗宇翔等 近 年来云贵高原太阳辐射变化特征及影响 长江流域资源与环境():蔡昆争骆世明 不同生育期遮光对水稻生长发育和产量形成的影响 应用生态学报():侯云鹏杨建李前等 施氮对水稻产量、氮素利用及土壤无机氮积累的影响 土壤通报():刘立军桑大志刘翠莲等 实时实地氮肥管理对水稻产量和氮素利用率的影响 中国农业科学():王强钟旭华黄农荣 光氮互作对水稻开花后物质生产和产量的影响 中国稻米():童平杨世民马均等 不同水稻品种在不同光照条件下的光合特性及干物质积累 应用生态学报():(下转第 页)第 卷第 期肖宇等:不同施用量奶牛养殖场粪水对小麦生长及土壤性状的影响响 雅安:四川农业大学 王静童王勇殷金忠等 短期沼液还田对小麦产量和土壤理化性质的影响 河南科技学院学报(自然科学版)():郭二果李长青田彦峰等 北方地区养殖水还田对土壤环境的影响 北方农业学报():():赵麒淋伍钧陈璧瑕等 施用沼液对土壤和玉米重金属累积的影响 水土保持学报():李科江马俊永曹彩云等 长期定位施用不同种类有机肥对作物产量及潮土理化性状的影响 河北农业科学():曾洪学王俊 盐害生理与植物抗盐性 生物学通报():尹建道龚洪柱生原喜久雄等 山东省盐渍土林业开发利用前期研究:土壤盐基组成及其对植物危害分析 东北林业大学学报():李友强盛康彭思姣等 沼液施用量对小麦产量及土壤理化性质的影响 中国农学通报():王立国成剑波何腾兵 沼肥还田下土壤硝态氮淋溶研究进展 贵州农业科学():(上接第 页)黄丽芬全晓艳张蓉等 光氮及其互作对水稻干物质积累与分配的影响 中国水稻科学():王亚江颜希亭孟天瑶等 抽穗前后遮光对超级粳稻产量形成的影响 中国稻米():秦建权唐启源李迪秦等 抽穗后光照强度对超级杂交稻干物质生产及氮素吸收与分配的影响 四川农业大学学报():尚程种浩天熊昕等 遮光对齐穗后籼粳杂交稻干物质生产和碳氮代谢的影响 杂交水稻():蒋授文艾天成徐容容 穗部套袋遮光对水稻产量的影响 长江大学学报(自科版)():鲁艳红廖育林汤海涛等 不同施氮量对水稻产量、氮素吸收及利用效率的影响 农业现代化研究():胡鹏杨友斌程二卫 氮肥施用量对水稻产量及构成因素的影响 农技服务():魏海燕张洪程戴其根等 不同水稻氮利用效率基因型的物质生产与积累特性 作物学报():霍中洋杨雄张洪程等 不同氮肥群体最高生产力水稻品种各器官的干物质和氮素的积累与转运植物营养与肥料学报():罗德强王绍华江学海等 精确定量施肥对贵州高原山区杂交籼稻产量与群体质量的影响 中国农业科学():