有機栽培條件下粳稻產(chǎn)量形成及干物質(zhì)積累特性

高光杰++劉麗華++周嬋嬋++董立強++王術(shù)++賈寶艷+黃元財

摘要：以遼寧省主栽的14個粳稻品種為材料，研究不同品種在有機栽培條件下產(chǎn)量形成及干物質(zhì)積累差異及相互關(guān)系，以期為有機稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培提供理論基礎(chǔ)。沈稻529、五優(yōu)135在有機栽培條件下具有較高光合產(chǎn)物積累能力，齊穗期、成熟期光合產(chǎn)物積累量高于其他品種。不同品種抽穗前后干物質(zhì)積累量存在較大差異，干物質(zhì)積累量排在前5位的品種有沈稻529、五優(yōu)135、沈稻47、沈農(nóng)315、鹽豐47；產(chǎn)量由高到低排在前5位的品種為沈稻529>五優(yōu)135>沈稻47>沈農(nóng)315>沈稻505。干物質(zhì)積累量越高產(chǎn)量表現(xiàn)越高。產(chǎn)量與每穗穎花數(shù)呈顯著正相關(guān)，與每穗成粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)。

關(guān)鍵詞：粳稻；有機栽培；產(chǎn)量；干物質(zhì)積累；品種差異

中圖分類號： S511.2+20.4文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2017）06-0048-04

我國是稻米生產(chǎn)和消費大國[1]，其種植面積、總產(chǎn)量均居全世界首位[2]。全國有近8.5億人以稻米為主食[3]。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展及人民生活水平的提高，人們對稻米安全重視性越來越高[4]。同時政府為防止水源地污染，鼓勵有機稻生產(chǎn)。有機稻是嚴格按照國家有機產(chǎn)品生產(chǎn)準則進行生產(chǎn)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中不使用任何化學合成藥劑、肥料等，遵循自然規(guī)律和生態(tài)學原理[5-6]，通過生態(tài)調(diào)控等一系列措施維持農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展技術(shù)所種植的水稻[7-8]。從20世紀末開始，有機稻米作為一個新興產(chǎn)業(yè)得到社會各方的重視。有機稻米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平和規(guī)模得到迅速提高和壯大[9]。近年來，我國有機稻米發(fā)展迅速，在有機產(chǎn)品中占有重要地位[10]。在有機栽培條件下，選用高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗的水稻品種，是有機稻生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)之一[11-12]。為篩選適合遼寧沈陽地區(qū)有機栽培條件下的水稻品種，本試驗以14個不同類型的水稻品種（品系）或雜交組合為材料，研究有機栽培條件下不同品種間干物質(zhì)積累及產(chǎn)量形成的差異，旨在為有機稻生產(chǎn)提供技術(shù)依據(jù)。1材料與方法

試驗于2015年在沈陽農(nóng)業(yè)大學水稻科研東陵基地進行（123.4°E，41.8°N）。試驗田均為棕壤土，地力中等。沈陽年平均氣溫7～8 ℃，無霜期160 d左右。有機肥由味精生產(chǎn)下腳料制成黑色顆粒（含N 12%），總施氮量為150 kg/hm2，底肥在春季耙地時一次性施入。

1.1試驗材料

試驗以鹽粳48、沈農(nóng)315、沈稻11、鹽豐47、沈稻7號、沈稻47、五優(yōu)135（雜交稻）、旭粳6號、沈稻9號、豐優(yōu)307、平安8號、沈稻529、沈稻8號、沈稻505為材料。

1.2試驗方法

試驗采用單因素隨機區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)，小區(qū)設(shè)6行區(qū)，行長6 m，行距24 cm，株距13.3 cm，每穴3～4棵苗。4月14日播種，5月22日插秧。插秧前耙地滅草，并于插秧后、稗草3葉前進行1次人工除草。

1.3測定項目與方法

1.3.1干物質(zhì)積累及轉(zhuǎn)運分別在齊穗期、成熟期，每小區(qū)隨機取15穴調(diào)查莖蘗數(shù)。以平均分蘗數(shù)為標準，每小區(qū)取長勢均勻的植株3穴，將莖、葉、穗分離后105 ℃殺青30 min，80 ℃ 烘干至恒質(zhì)量后稱干質(zhì)量。

莖鞘物質(zhì)輸出率=（齊穗期莖鞘干質(zhì)量-成熟時莖鞘干質(zhì)量）/齊穗期莖鞘干質(zhì)量×100%；

莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)換率=（齊穗期莖鞘干質(zhì)量-成熟時莖鞘干質(zhì)量）/籽粒干質(zhì)量×100%；

抽穗后干物質(zhì)積累=成熟期地上部干質(zhì)量-齊穗期地上部干質(zhì)量。

1.3.2產(chǎn)量及構(gòu)成成熟期，每處理按平均分蘗數(shù)，取有代表性植株5穴，掛于通風處自然風干，分別考察單位面積有效穗數(shù)、每穗總粒數(shù)、千粒質(zhì)量、結(jié)實率、實收產(chǎn)量；計算小區(qū)理論產(chǎn)量。測產(chǎn)時每小區(qū)收取1 m2，稻谷曬干后稱質(zhì)量并測定含水量，然后換算出含水量為14.5%的稻谷產(chǎn)量為實際產(chǎn)量。

1.4數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析采用Microsoft Excel 2003和DPS 7.05等數(shù)據(jù)分析處理軟件來處理。

2結(jié)果與分析

2.1有機栽培條件下不同粳稻品種齊穗期干物質(zhì)積累量

從表1可以看出，齊穗期莖鞘干物質(zhì)比例最大，為 55.72%～63.09%，葉片為11.51%～20.12%，穗部為 21.88%～29.28%，表明在齊穗期前水稻主要以營養(yǎng)生長為主，光合產(chǎn)物大部分轉(zhuǎn)移到莖葉等生長中心。其中莖鞘干物質(zhì)積累量以沈稻529、豐優(yōu)307比例最高，與其他品種差異達到顯著水平；葉片干物質(zhì)積累量以沈稻529最高，達 230.69 g/m2，鹽豐47最小，為123.23 g/m2；穗部干物質(zhì)積累量沈稻529、沈稻9號高于其他品種，其中沈稻529與其他品種差異顯著。整體來看沈稻529莖鞘、葉片、穗部干物質(zhì)積累量顯著高于其他品種。

2.2有機栽培條件下不同粳稻品種成熟期干物質(zhì)積累量

從表2可以看出，成熟期穗部干物質(zhì)積累量要顯著高于莖鞘、葉片積累量。莖鞘干物質(zhì)積累量與齊穗期相比下降至26.19%～38.36%，葉片干物質(zhì)積累量下降至8.54%～12.30%，穗部干物質(zhì)積累量比例上升至49.34%～64.49%，表明齊穗期至成熟期莖鞘、葉片光合產(chǎn)物向穗部轉(zhuǎn)移。成熟期莖鞘干物質(zhì)以沈稻529、豐優(yōu)307最高，顯著高于其他品種；葉片干物質(zhì)積累沈稻529與其他品種差異顯著；穗部干物質(zhì)積累以沈稻529、五優(yōu)135最高，分別達1 147.28、1 144.71 g/m2，其中五優(yōu)135穗部比例最大，達64.49%，表明五優(yōu)135成熟期穗部光合產(chǎn)物積累能力高于其他品種。

2.3有機栽培條件下不同粳稻品種干物質(zhì)輸出轉(zhuǎn)換特性

水稻籽粒灌漿一部分來自于抽穗前莖鞘中非結(jié)構(gòu)性碳水化合物（NSC）的貯藏，另一部分來自于抽穗后光合產(chǎn)物的積累，因此莖鞘光合產(chǎn)物的轉(zhuǎn)運對水稻產(chǎn)量的形成具有直接影響。從表3可以看出，有機栽培條件下平安8號莖鞘物質(zhì)輸出率和莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)換率顯著高于其他品種。通過與其他品種齊穗后干物質(zhì)積累量比較，平安8號后期莖鞘部位干物質(zhì)向籽粒轉(zhuǎn)運較多，而其他品種莖鞘物質(zhì)輸出率與莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)換率要明顯小于平安8號，且二者之間差異較小。通過有機條件下14個粳稻品種間比較可以得出，籽粒干物質(zhì)積累主要取決后期穗部光合產(chǎn)物的合成，其中以沈稻529最高，達到883.7 g，莖鞘物質(zhì)輸出率和莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)換率分別為8.85%、6.72%；其次是五優(yōu)135，為870.93 g，莖鞘物質(zhì)輸出率和莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)換率分別為8.12%、3.81%。

2.4有機栽培條件對不同粳稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

從表4可以看出，有效穗數(shù)以沈農(nóng)315最高，顯著高于其他品種，達到474.7萬/hm2；每穗穎花數(shù)以沈稻47最高，達到147.2朵，其次是沈稻529、沈稻505、沈稻9號、平安8號、沈稻8號，而沈稻7號最低，每穗穎花數(shù)只有71朵。每穗成粒數(shù)沈稻529、沈稻47、五優(yōu)135、沈稻9號與平安8號差異不顯著，與其他品種差異達顯著水平。從結(jié)實率來看，大多品種結(jié)實率都達90%以上，旭粳6號最高，達到97.6%，其次是沈農(nóng)315、沈稻506、豐優(yōu)307、沈稻11、沈稻7號、沈稻9號，結(jié)實率分別為96.6%、96.5%、96.3%、94.7%、94.4%、93.0%，鹽豐47結(jié)實率最低，為81.4%。千粒質(zhì)量以沈稻8號最高，為 28.7 g，顯著高于其他品種，其次是沈稻11、鹽豐47、沈農(nóng)315、鹽粳48、沈稻505、旭粳6號、豐優(yōu)307，千粒質(zhì)量分別為27.5、27.3、27.0、26.8、26.7、26.5、26.2 g。實際產(chǎn)量以沈稻529、五優(yōu)135最高，分別為9.53、9.45 t/hm2，顯著高于其他品種。

2.5有機栽培條件下粳稻產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素的相關(guān)分析

產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素相關(guān)分析結(jié)果表明，單位面積有效穗數(shù)和每穗穎花數(shù)呈極顯著負相關(guān)， 與每穗成粒率呈顯著負

相關(guān)，表明隨著有效穗數(shù)的增加每穗穎花數(shù)減少；每穗穎花數(shù)與每穗成粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)；結(jié)實率與有效穗數(shù)呈正相關(guān)，與每穗穎花數(shù)、每穗成粒數(shù)呈負相關(guān)，但均未達到顯著水平；千粒質(zhì)量與有效穗數(shù)、結(jié)實率呈正相關(guān)，與每穗穎花數(shù)呈負相關(guān)，與每穗成粒數(shù)呈顯著負相關(guān)；產(chǎn)量與每穗穎花數(shù)呈顯著正相關(guān)，與每穗成粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與有效穗數(shù)、結(jié)實率、千粒質(zhì)量呈負相關(guān)，均未達到顯著水平，表明每穗穎花數(shù)和每穗成粒數(shù)的增加對產(chǎn)量提高作用效果顯著（表5）。

3結(jié)論與討論

水稻產(chǎn)量高低是由環(huán)境因素和遺傳基因共同作用的結(jié)果[13]。不同水稻品種的結(jié)實性與自身的生長狀況及外界環(huán)境條件息息相關(guān)，因而影響因素也較多[14]。不同水稻品種干物質(zhì)積累、分配、轉(zhuǎn)化特性的不同，導(dǎo)致產(chǎn)量上的差異[15-18]。楊建昌等研究證明，產(chǎn)量達9.7 t/hm2以上的高產(chǎn)水稻，抽穗前莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)換率只有10%左右[19]。本研究表明，齊穗期以前主要進行營養(yǎng)生長，莖鞘干物質(zhì)所占比例最大；而到成熟期莖鞘、葉片積累的光合產(chǎn)物向穗部轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致莖鞘、葉片的干物質(zhì)積累量下降。從積累量上來看，沈稻529、豐優(yōu)307在齊穗期和成熟期光合產(chǎn)物的積累量要高于其他品種，因此在有機栽培環(huán)境下，沈稻529、豐優(yōu)307較其他品種更有優(yōu)勢。

朱利群等研究結(jié)果，有機栽培條件可顯著增加水稻有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)和產(chǎn)量[20-21]。本研究結(jié)果表明，沈稻529、五優(yōu)135、沈稻47產(chǎn)量高于其他品種，其中沈稻529產(chǎn)量最高，為9.53 t/hm2，每穗粒數(shù)為145.6粒、結(jié)實率90.8%、千粒質(zhì)量24.9 g，五優(yōu)135次之，產(chǎn)量為9.45 t/hm2，每穗粒數(shù) 113.7粒、結(jié)實率89.4%、千粒質(zhì)量25.7 g，沈稻47低于以上2個品種，產(chǎn)量為9.10 t/hm2，每穗粒數(shù)147.2粒、結(jié)實率877%、千粒質(zhì)量25.3 g。產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素相關(guān)分析表明，有效穗數(shù)和每穗穎花數(shù)呈極顯負相關(guān)，隨著有效穗數(shù)的增加每穗穎花數(shù)減少；產(chǎn)量與每穗穎花數(shù)呈顯著正相關(guān)，與每穗成粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)，表明每穗穎花數(shù)和每穗成粒數(shù)的增加對產(chǎn)量的提高作用效果顯著。

水稻生長過程各器官的干物質(zhì)積累是產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)[22]。本研究干物質(zhì)積累量由高到低前5位的品種為沈稻529>五優(yōu)135>沈稻47>沈農(nóng)315>鹽豐47；產(chǎn)量由高到低排在前5位的品種有沈稻529>五優(yōu)135>沈稻47>沈農(nóng)315>沈稻505。其中鹽豐47、沈稻505干物質(zhì)積累量和產(chǎn)量變化規(guī)律不同，可能與自身生長特性和收獲指數(shù)有關(guān)。其他品種的干物質(zhì)積累量和產(chǎn)量變化總的趨勢是干物質(zhì)積累量增加，產(chǎn)量也隨之提高，因此在有機栽培條件下選擇適合的品種至關(guān)重要。

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doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2017.06.012