高光效栽培模式下東北粳稻光合物質生產特征研究

李洪亮　柴永山　高春艷　孫玉友　魏才強　解忠　張巍巍　劉丹　程杜娟　趙云彤（黑龍江省農業科學院牡丹江分院，黑龍江牡丹江5704；穆棱市農業技術推廣中心，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生產特征研究

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

摘要：以東農428和龍稻5號為試驗材料，對不同栽培模式下東北粳稻光合物質生產特征進行研究。結果表明，適宜壟距下采用高光效栽培模式，水稻的干物質積累、運轉及葉面積、光合勢等物質生產和光合生產特征明顯優于其他栽培模式，其成熟期群體干物質量和產量比常規栽培分別高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量和產量明顯高于（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，說明行距超出適宜范圍其群體干物質積累反而下降，不利于水稻高產群體的形成。

關鍵詞：水稻；高光效；干物質量；光合生產特征

水稻產量主要來源于光合物質的轉化和積累，且產量的高低取決于光合物質的積累量及其分配、運輸和轉化是否協調統一［1］。有關水稻干物質及光合生產特征，前人開展了大量工作并取得了一定成果［2-3］。高光效栽培技術是中國科學院東北地理與農業生態研究所研究的一種水稻新型栽培模式。該栽培技術充分利用風、光、溫等氣候資源從而提高水稻產量，可以明顯改善水稻群體微氣象環境，通風好、透光性高，邊際效應明顯。因此，本研究設置了5種栽培模式處理，對不同栽培模式下水稻的干物質積累、分配、運轉及葉面積、光合勢等物質生產和光合生產進行了較為系統的研究，以明確高光效栽培模式下東北粳稻的干物質生產及光合生產特征，為東北粳稻高產栽培和育種提供理論依據。

1　材料與方法

1.1試驗材料

2014年將試驗地點設在黑龍江省農業科學院牡丹江分院試驗田，選用東北粳稻品種東農428（散穗型）和龍稻5號（半緊穗型）作為供試材料。

1.2試驗設計

試驗于4月14日播種，5月22日移栽。設置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（實測磁南偏西4°），D、E為高光效栽培模式（壟向為磁南偏西21°）。采用隨機區組設計，3次重復，小區面積30 m2。純氮施用量200 kg/hm2，基肥、蘗肥、調節肥、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測定項目與方法

1.3.1干物質和葉面積的測定

分別于拔節期、孕穗期、抽穗期、蠟熟期、成熟期，按每小區莖蘗數的平均數取代表性植株10叢為1個樣本，分為葉、莖、鞘、穗幾個部分（拔節期僅分為葉和莖鞘），105℃下殺青30 min，80℃下烘干至恒重，測定各部分干物質量，并采用比重法測定葉面積。在抽穗期測定葉面積時，將葉面積分為總葉面積（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）或抽穗期莖干質量－成熟期葉（鞘、莖）干質量；表觀輸出率（%）=表觀輸出量/孕穗期葉（鞘）干質量（或抽穗期莖干質量）×100；表觀轉化率（%）=表觀輸出量/成熟期籽粒干質量×100；光合勢（×104m2·d/hm2）＝1/2（L1+L2）×（t2-t1），式中，L1和L2為前后2次測定的葉面積，t1和t2為前后2次測定的時間。

表1　不同栽培模式下水稻主要生育期單莖干物質量和群體干物質量

表2　不同栽培模式下水稻主要生育階段群體干物質積累量及其比例

1.3.2產量測定

成熟后每小區連續取樣5叢，室內考查每穗粒數、結實率和千粒重等指標，計算理論產量，并實收小區測產。

1.4數據處理及分析

用Excel 2003進行數據處理，DPS 7.05進行統計分析。

2　結果與分析

2.1水稻主要生育期單莖干物質量和群體干物質量

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

2.2水稻主要生育階段群體干物質積累量及其比例

由表2可見，供試品種在各生育階段群體干物質積累量均表現為處理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分別高于與之對應的正常壟向處理B和處理C，而常規栽培模式處理A則與處理E表現較為接近，處理D與處理C在播種期至拔節期相差0.54～0.73 t/hm2，拔節期至抽穗期相差0.83～1.21 t/hm2，抽穗期至成熟期相差0.82～1.21 t/hm2。產量表現為處理D＞B＞A＞E＞C，處理C和處理E產量相對較低，主要是由于基本苗數較少，雖然單叢光合物質生產能力強，但群體光合物質的積累量明顯不足，因而總產較低。

2.3水稻單莖葉的干物質輸出和轉化特征

葉片是水稻進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輸出和轉化表現為處理E＞C＞D＞B＞A，即寬窄壟插秧模式高于常規插秧模式，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應的正常壟向栽培模式，說明壟距和壟向對東北粳稻葉片的干物質輸出和轉化有重要影響。

2.4水稻群體葉面積指數、抽穗期葉面積組成和光合勢

由表4可見，不同栽培模式下水稻的葉面積指數在各生育期均存在顯著差異，表現為處理D＞B＞A＞E＞C，且各處理均在孕穗期達最大值，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等不同，各生育階段和全生育期的總光合勢明顯不同。

表3　不同栽培模式下水稻單莖葉的干物質表觀輸出和轉化

表4　不同栽培模式下水稻群體葉面積指數、抽穗期葉面積組成和光合勢

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、光合勢，進而促進光合物質生產和積累的任何栽培方式，都有利于水稻高產的創建。吳文革等［4］研究表明，不同類型品種對行距要求不同，行距縮小，群體通風透光性變差，使光合物質生產能力受到影響，產量會明顯下降。李艷大等［5］研究表明，葉面積指數、葉片光合能力、太陽高度角和輻射強度等數值較大時有利于緊湊型品種產量的提高。朱元剛等［6］研究表明，合理配置行株距、構建適宜的群體空間、協調產量構成因素等是產量提高的重要因素。本研究表明，相同行距時，高光效栽培模式下群體干物質量分別大于對應的南北壟向，說明高光效栽培模式有利于群體對光能的利用，可有效提高群體的光合生產能力。但行距不宜過寬，本研究中高光效栽培模式下壟距為（20+40）cm×15 cm成熟期群體干物質量和產量明顯高于壟距為（20+ 50）cm×15 cm的處理，說明行距超出適宜范圍其群體干物質積累反而下降，不利于水稻高產群體的形成。

本研究中，平均行距相同時，正常壟向寬窄行栽培條件下群體有效穗數高于常規栽培，而改變壟向的高光效栽培模式其群體有效穗數又明顯高于前兩者。綜合上述，可通過改變壟距和壟向來提高東北粳稻的生產潛力。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量的積累和產量的形成。

參考文獻

［1］凌啟鴻.作物群體質量［M］.上海：上海科學技術出版社，2000：44-107.

［2］Takai T，Matsuura S，Nishio T，et al. Rice yield potential is closely related to crop growth rate during late reproductive period［J］. Field Crop Res，2006，96：328-335.

［3］魏海燕，張洪程，戴其根，等.不同水稻氮利用效率基因型的物質生產與積累特性［J］.作物學報，2007，33（11）：1 802-1 809.

［4］吳文革，陳剛，許有尊，等.不同類型水稻品種機插適宜行距及株距配置研究［J］.中國農機化學報，2015，36（2）：41-46.

［5］李艷大，朱相成，湯亮，等.基于株型的水稻冠層光合生產模擬［J］.作物學報，2011，37（5）：868-875.

［6］朱元剛，高鳳菊.不同行株距配置下夏播谷子產量及相關性狀的多重分析［J］.核農學報，2014，28（12）：2 290-2 299.

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：S511.048

文獻標識碼：A

文章編號：1006-8082（2016）02-0047-04

收稿日期：2015－10－01

基金項目：國家科技成果轉化項目（2011GB2B200001）；國家科技支撐子課題（2011BAD35B02-01-01）；現代農業產業技術體系建設專項（CARS-01-41）