水稻關鍵生育期光照條件對水稻產量的影響

楊哲

摘要：研究水稻關鍵生育期光照條件對產量的影響，對水稻的生產有重要意義。本文利用2014年開展的水稻光照控制試驗數據，結合統計分析方法，分析和探討了水稻關鍵生育階段光照條件對水稻最終產量的影響。收集各光照條件下，水稻產量的數據及與此同時的各氣象數據，分別對各組相關數據求相關系數。研究顯示，光照條件對水稻的結實率、空殼率影響很大，對水稻的千粒重雖有影響，但并沒有顯著性特征。

關鍵詞：光照；結實率；空殼率；千粒重

中圖分類號： S511 獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.06.027

我國水稻種植面積廣闊，占全國糧食的四分之一，而產量占全國糧食總量的一半以上，世界上三分之一的人口以食用水稻為主。為此，解決人口不斷增長與水稻耕地面積少之間的矛盾，研究水稻的產量對解決人口溫飽問題有著重大的意義。

水稻通過光合作用積累生物量，并最終形成產量。當溫度條件一定時，光照條件可以直接影響水稻的生長情況[1]。由于水稻是短日照作物，在加代育種中，一定范圍內適當地減弱光照強度，可以促進水稻生長。但是在水稻關鍵生育期減弱光照強度，會使水稻出現低產現象[2]。在某些太陽輻射弱的地區種植水稻，一旦水稻關鍵生育期遭遇低溫寡照現象，產量會大幅減少。本文著重分析不同光照條件下，對水稻關鍵生育期產量形成的影響。

1 試驗與數據

1.1試驗方法

控制試驗于2014年在南京信息工程大學農業氣象試驗站內進行。試驗品種為南粳45。本試驗分為大田試驗組與氣候箱試驗組，選擇“拔節——孕穗”、“始穗至穗后20天”兩個生長階段開展。大田遮光試驗組試驗日期從2014年7月28日～9月15日結束，此時水稻分別處于大田試驗組與氣候箱試驗組的穗和產量形成階段。每組水稻之間用卷杖金屬板隔開。處理日長分別為全天和低光6小時（早上9時至～下午15時）。光照條件設為三組，分別為大田光照水平的60%和30%以及正常光照水平（對照組CK）。光強處理方法為在高度是1.5米的竹架上掛孔徑約0.50毫米的黑色遮光網。設p1：用一層遮光網（光照強度為弱光30%），p2：用兩層遮光網（光照強度為弱光60%），p3為對照組，不做光照強度處理。對經過處理的穗進行標記，并在成熟后進行考種。

人工氣候箱組處理試驗著重了解抽穗開花期弱光對水稻產量的影響，采用抽穗期生長階段的水稻，然后放入氣候箱中。分別設置光照強度為弱光30%和50%，溫度設置則為氣候箱處理前1～2天日氣溫變化設定的最高溫度和最低溫度。處理時間為6天，12天，18天。對照組為全天光照氣候箱6天和全天光照氣候箱18天。每個處理結束前測定葉片光響應曲線，在成熟后進行考種。

1.2試驗數據

使用Microsoft Excel 2003進行了數據處理。討論分析對不同光照條件對水稻關鍵生育期產量形成的影響。

1.3氣象數據

氣象數據來自南京信息工程大學自動氣象觀測站。由該站點采集到的氣象數據為每10分鐘的氣溫、風速、太陽總輻射、氣壓等。

光合有效太陽輻射作為太陽總輻射中能被植物在進行光合作用中利用的部分[3]。水稻光合有效太陽輻射公式如下：

其中，R為每天從日出到日落的光合有效太陽輻射（KJ m-2），PAR（i）為第i小時內植物受到的光合有效太陽輻射（KJ m-2），Q表示在該小時內所受到的太陽總輻射，0.5表示光合有效太陽輻射在總太陽輻射中占的比例。

水稻的生長也受光照時間的影響。天文日長（DL）是指由日出到日落的時間[4]，也可以理解為太陽可照射的時間，所以，也稱為可照時數。因為天文日長與很多氣候因子都有聯系，如太陽輻射，而且通過日長可以推算每天水稻所受到的有效光合輻射量，所以便把天文日長當做氣候要素來處理。天文日長受季節和緯度的影響。天文日長（DL）的計算公式[5-6]如下：

公式（3）是計算日出到日落時間段的日長，由于大氣具有反射性質，當日出前和日落后依然會有微弱的余光，會對水稻的生長發育有影響，所以，這些余光在計算過程中不能忽略，同時應該把余光的量度加入，即所謂的發育日長[7]（DDL）。在大氣具有反射特性的條件下，把太陽邊緣與地平線相切時設為日出開始，從日出到日落時的天頂角Z為90.83°，發育日長的計算公式如下：

公式中的LT為地理緯度，SL為太陽傾角，太陽傾角可以按照Usher 1970年提出的計算公式：

公式中的Y為年角，年角的計算公式如下

N為從3月1日開始計算的日數。

試驗點的緯度以北緯31°14′計算，通過公式（4）、（5）、（6）求出大田試驗全天組從7月28日至9月15日的平均發育日長為13.05 小時。通過公式（1）、（2）、（3）求出日長13.05 小時、大田對照組（CK）的有效光合太陽輻射量為5341.7 KJ m-2。光照時間為6小時、弱光30%和60%條件下的有效光合太陽輻射量，分別為1719.2 KJ m-2和982.4 KJ m-2。全天光照組弱光30%和60%條件下的有效光合太陽輻射量為3739.2 KJ m-2和2136.7 KJ m-2。并使用Microsoft Excel 2003對數據進行相關性處理，將有效光合太陽輻射和水稻的結實率生成相關系數（相關系數為0.783）。同樣，通過Excel分別求出有效太陽輻射和空殼率、千粒重的相關系數（-0.706，0.572）。

2結果

試驗數據證明，水稻在關鍵生育期結實率受太陽總輻射量的影響，同時還受弱光日數的制約。水稻在連續低光照的條件下生長對水稻的產量影響很大，因為降低光照強度，水稻體內進行的光合作用強度會減弱，有機干物質積累速度下降，從而造成籽粒不飽滿，增加水稻的空殼率，出現大幅減產現象。光照對水稻的千粒重有一定程度的影響，同等條件下未遮光組水稻的千粒重明顯高于遮光組水稻的千粒重，但是，并沒有形成規律性的變化，只會能得出減少光照強度會使水稻的千粒重下降。

3結語

本文通過對光照控制試驗數據的處理分析，得出光照和水稻的產量要素之間具有相關性。光照對水稻的結實率、空殼率、千粒重均有不同程度的影響。增加光照強度，水稻的結實率會增加，空殼率下降。減少光照強度，水稻結實率會下降，空殼率增加。減弱光照強度會使水稻的千粒重下降，但是，水稻千粒重并沒有隨著光照強度的變化呈現出顯著的規律性特征。由于控制試驗的條件過于單一，光照對千粒重的影響還有待進一步考證。

研究光照條件對水稻產量的影響，有利于今后水稻生產。僅從光照條件出發，今后種植水稻可以講究科學種植，合理利用太陽輻射提高水稻產量，選種水稻品種時要結合當地的氣象特點，合理安排種植期，盡量避開如低溫寡照等氣象災害。相關部門應做好農業氣象預報，及時對氣象災害作出相應的預防措施。

研究水稻的高產不但可以解決人們的溫飽問題，還可以帶動相關領域經濟的增長，所以研究水稻關鍵生育期光照對其產量的影響值得深入探究。

參考文獻

[1] 《丁穎稻作論文選集》編輯組.丁穎稻作論文選集[C].北京：農業出版社，1983：109.

[2] 張曉東，王秀萍，孫宇，等.短日照對幾種不同光反應型水稻生長發育的影響[J].河北科技師范學院學報，2004，18（01）：27-30.

[3] 宋洋.三種光溫模型在模擬水稻生育期中的應用與比較[J].生態學雜志，2014，33（12）：3264.

[4] GoudriaanJ， vanLaarHH. 1994. Modeling Potential Crop Growth Processses. Netherland：Kulwer Academic Publishers.

[5] 高亮之.農業系統學基礎[M].南京：江蘇科學技術出版社，1993：56.

[6] 高亮之，等.水稻栽培計算機模擬優化決策系統[M].北京：中國農業科技出版社，1992.

[7] 楊海生.江蘇省水稻安全生產與產量形成的溫光生態特性及其應用的研究[D].揚州大學，2003：26.