養分管理對寒地水稻干物質積累及運轉的影響

陳麗楠，彭顯龍，劉元英，李宗云，張明聰，李 佳

（東北農業大學資源與環境學院，哈爾濱 150030）

水稻產量形成的過程實質是干物質合成、積累、運轉與分配的過程。氮素和密度是影響水稻產量的兩個最為重要的因素，不僅影響干物質的形成，也影響著干物質的積累和分配[1]。大量研究表明，在氮肥總量適宜的情況下，增加中后期氮肥的比例，能夠提高水稻群體物質生產能力，顯著提高產量[2-4]。在氮肥用量較高的條件下，有關抽穗前和抽穗后干物質積累在水稻產量形成中的作用存在爭議。有研究認為，抽穗后干物質積累高對水稻高產更重要，抽穗后的干物質生產量與稻谷產量呈顯著至極顯著正相關[5-7]，而有的研究正好相反[8-10]。本試驗認為，這可能與水稻產量水平有關，在不同產量水平下，研究物質積累和水稻產量的關系有望揭示水稻高產的機理。為此本研究在不同插秧密度條件下，通過前氮后移結合其他養分綜合管理構建不同產量的水稻群體，研究了養分管理對水稻干物質積累及分配的影響，以及寒地水稻抽穗后物質積累及運轉和產量的關系，為水稻高產施肥提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及地點

試驗地點：黑龍江農墾建三江分局七星農場科技園區。供試土壤為草甸白漿土，土壤pH 6.08，有機質 34.40 g·kg-1，全氮含量 1.48 g·kg-1，堿解氮162 mg·kg-1，速效磷（P2O5）26.7 mg·kg-1，速效鉀（K2O）126 mg·kg-1。

供試水稻品種：空育131，主莖葉片數和伸長節間數為11和4。

1.2 試驗設計

試驗共設4個處理，磷肥作基肥一次施用，鉀肥分基肥和7.5葉齡（幼穗分化期）兩次施用，前后兩次的比例為1：1。每個處理68.2 m2，重復3次。各處理施氮量見表1。

表1 氮肥施用時期和用量Table 1 Timing and amount of nitrogen fertilizer applied （kg·hm-2）

其中，T1：當地農民習慣施肥處理，采用常規育苗，插秧密度30 cm×13.2 cm， 25穴·m-2，施肥模式基于農戶施肥情況調查形成，P2O560 kg·hm-2，K2O 50 kg·hm-2，目標產量 9.0 t·hm-2。T2：優化施肥模式，采用常規育苗，插秧密度30 cm×13.2 cm，25穴·m-2，采用氮肥總量控制，前氮后移，增加鉀肥用量（K2O 60 kg·hm-2），減少磷肥用量（P2O535 kg·hm-2）的優化施肥模式，目標產量9.0 t·hm-2；T3：常規高產施肥模式，采用缽育苗，插秧密度30 cm×12 cm，28穴·m-2，為黑龍江農墾高產施肥模式，P2O555 kg·hm-2，K2O 90 kg·hm-2，目標產量 10.5 t·hm-2；T4：優化高產施肥處理，為高產的優化施肥管理模式，插秧密度 30 cm×12 cm，28穴·m-2，P2O545 kg·hm-2，K2O 90 kg·hm-2，目 標產量10.5 t·hm-2。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 干物質積累

在幼穗分化期、抽穗期、抽穗后20 d和成熟期選擇具有平均分蘗的植株6穴，洗凈后，105℃殺青，75℃烘干至恒重，稱重。

1.3.2 考種與測產

成熟期各處理選取具有平均分蘗的6穴考種，取2 m2測產。

1.4 計算方法及數據分析

莖葉物質轉運量（TAA，t·hm-2）=抽穗期莖葉干重－成熟期莖葉干重

抽穗后物質同化量（PAA，t·hm-2）=成熟期干物重－抽穗期干物重

莖葉物質轉運率（TAR，%）=

采用Excel和DPS軟件分析試驗數據。

2 結果與分析

2.1 養分管理對寒地水稻干物質積累的影響

養分管理對水稻干物質積累的影響如表2所示。穗分化期，同樣密度下，不同養分管理間差異不顯著。低密度條件下，優化施肥顯著提高抽穗到成熟各個時期的總干物質積累，以及抽穗后穗干物質積累；高密度條件下，優化高產施肥處理使抽穗后和成熟期干物質積累提高了6.9%和16.6%，差異顯著（P＜0.05）。成熟期，T2和T3處理干物質差異不顯著，其他時期高密度下的養分管理干物質積累量均顯著高于低密度的處理，因此合理密植和養分管理二者結合能顯著提高干物質積累能力。

抽穗后干物質積累量占成熟期干物質積累的比例表現為T1與T2差異不大，T4比 T3高2.24個百分點，并且隨著水稻產量水平的增加，抽穗后干物質呈增加趨勢，對抽穗后干物質積累和產量進行相關分析得出，二者呈極顯著正相關（r=0.858＞r0.01=0.708,n=12）。隨著產量的提高，抽穗期干物質積累也呈增加趨勢，與水稻產量呈極顯著正相關關系（r=0.835＞r0.01=0.708,n=12）。

穗重增加是抽穗后干物質積累增加的主要原因，即抽穗后干重的增加主要是穗重的提高，這是水稻獲得高產的關鍵。與T1相比，T2穗積累量提高了9.2%，T4較T3穗積累量提高13.5%，均達到顯著水平（P＜0.05）。表明，優化施肥處理有利于水稻籽粒灌漿，提高穗的干物質積累量。

表2 養分管理對水稻干物質積累的影響Table 2 Effect of nutrient management on dry matter accumulation of rice （t·hm-2）

2.2 養分管理對水稻抽穗后干物質運轉的影響

由表3可知，T1莖葉干物質轉運率高于T2，T3莖葉干物質轉運率顯著高于T4；從水稻籽粒產量的來源看，優化施肥處理和優化高產施肥處理抽穗前貯存物質對籽粒產量的貢獻率分別低于習慣施肥處理和常規高產施肥處理，其中T1比T2提高了5.8%，T3比T4高1.4%。而抽穗后物質積累對籽粒產量的貢獻率表現為T2比T1提高了5.74%，T4比T3提高了5.46%，達到顯著水平（P＜0.05）。表明，優化施肥處理較高的抽穗后物質同化能力是產量增加的生理基礎，而習慣施肥處理由于沒有施用穗肥，常規高產施肥處理穗肥施用量低于常規高產施肥處理，因此抽穗后物質同化能力較低，其產量形成對于營養器官貯存物質的再運轉依賴性更強。

2.3 養分管理對寒地水稻產量的影響

養分管理對水稻產量影響的結果見表4。在相同密度條件下，T2通過養分的優化管理和水肥耦合，與T1相比每穗粒數增加近9粒，千粒重增加0.69 g，使水稻產量提高了11.6%，T3通過插秧密度的增加，穗數比習慣施肥增加了14.6%，千粒重提高了0.57 g，每穗粒數增加5粒多，水稻產量達到了9.85 t·hm-2，比T1產量提高了15.2%，這是實現水稻高產的關鍵。T4通過減少氮肥和磷肥的用量，氮肥中穗肥比例提高到40%，水稻產量進一步提高，達到了10.56 t·hm-2，比T3增產7.2%，比T1提高了23.5%，實現了水稻高產的目的。

表4 養分管理對水稻產量及其構成因素的影響Table 4 Effect of nutrient management on yield and yield components of rice

3 討論

水稻籽粒產量80%以上來自于抽穗后的光合作用[11]，其余來自抽穗前積累于葉鞘和莖稈的貯藏物，抽穗至成熟期更具有高的光合能力，因此，人們更注重抽穗后物質生產能力的提高[12]。本研究結果表明，前氮后移結合其他養分管理能夠提高寒地水稻抽穗后物質積累，水稻產量隨著抽穗后干物質的增加而顯著增加，抽穗后干物質積累和水稻產量極顯著正相關，因此抽穗后干物質增加對水稻高產更重要，這也是優化施肥模式下水稻結實率和千粒重較高的原因。凌啟鴻等指出，抽穗期干物質積累與水稻產量呈二次曲線關系，抽穗期干物質積累過多，不利于高產[5]。本試驗得出，寒地水稻抽穗期干物質積累與水稻產量呈正相關關系，這可能一是由于寒地水稻生長發育的特殊性，二是因為本試驗的高產處理是通過增加密度和養分管理共同實現的，因此產量隨抽穗期干物質的增加而同步增加。分析認為寒地水稻畝產要達到600 kg左右，抽穗期干物質積累量要達到550 kg左右，而畝產量要達到700 kg左右，抽穗期的干物質積累量應該在650 kg左右。已有研究表明，莖葉物質轉運率高，容易引起水稻根系早衰[13-14]，本試驗得出優化施肥處理和優化高產施肥處理物質轉運率分別比習慣施肥和常規高產施肥處理低，這可以有效的防止水稻根系和莖稈早衰，提高抗倒伏能力。

4 結論

在兩種栽培密度下，養分優化管理都有利于抽穗后干物質積累，能夠促進水稻籽粒灌漿，提高穗的干物質積累量，從而提高水稻產量。養分優化管理提高了水稻抽穗后物質同化對籽粒產量的貢獻率，降低了莖葉物質轉運貢獻率，這可以有效的防止水稻早衰，提高水稻抗倒伏能力。

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