不同時期干旱脅迫對水稻產量和生長特性的影響

朱海平李貴勇夏瓊梅龍瑞平鄧安鳳黃軍相罕章楊從黨*

（1云南省農業科學研究院糧食作物研究所，昆明650200；2云南省勐臘縣農業技術推廣中心，云南勐臘666300；3云南省孟連縣農業技術推廣中心，云南孟連665800；第一作者：haipingzhu_1@163.com；*通訊作者：yangcd2005@163.com）

不同時期干旱脅迫對水稻產量和生長特性的影響

朱海平1李貴勇1夏瓊梅1龍瑞平1鄧安鳳1黃軍2相罕章3楊從黨1*

（1云南省農業科學研究院糧食作物研究所，昆明650200；2云南省勐臘縣農業技術推廣中心，云南勐臘666300；3云南省孟連縣農業技術推廣中心，云南孟連665800；第一作者：haipingzhu_1@163.com；*通訊作者：yangcd2005@163.com）

為明確水稻生長過程中的水分敏感時期，探索水稻抵御干旱的栽培措施，以常規粳稻楚粳29號和云粳39號為材料，通過盆栽試驗準確控制土壤水分（水勢），研究不同時期干旱脅迫對水稻產量和生長特性的影響。結果表明，楚粳29號干旱脅迫處理較對照減產10.63%～47.60%，云粳39號干旱脅迫處理較對照減產6.19%～47.27%，減產程度依次為穗分化前期干旱脅迫（T2）＞有效分蘗期干旱脅迫（T1）＞穗分化后期干旱脅迫（T3）＞孕穗期干旱脅迫（T4）。與對照相比，2個品種有效分蘗期干旱脅迫降低了有效穗數，穗分化前期干旱脅迫使每穗粒數明顯減少，穗分化后期干旱脅迫使每穗實粒數減少和結實率明顯降低，孕穗期干旱脅迫對結實率或千粒重有影響。

水稻；干旱脅迫；產量；生長特性

水稻作為云南省的主要糧食作物，稻谷生產對保障云南省糧食安全至關重要。然而，云南地理地貌和氣候情況復雜多樣，造成該地區季節性干旱頻發。發生季節性干旱的主要原因是降雨時空分布不均，氣候出現異常引起的長時間降雨偏少和氣溫偏高[1]。云南全省一般年份至少有一半以上縣市受到不同程度的干旱，受災面積占全省面積的一半左右[2]。水稻產量是由單位面積穗數、每穗實粒數、千粒重構成，這些產量構成因素是在不同生育階段形成，所以不同生育時期干旱會對不同的產量構成因素產生影響[3]。本研究通過對水稻不同生育時期進行干旱脅迫處理，研究干旱脅迫條件下水稻生長特性和對產量及其構成因素的影響，以期為水稻抗旱節水栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以常規粳稻品種楚粳29號和云粳39號為試驗材料。

1.2 試驗設計

2016年在云南省農業科學院嵩明現代農業試驗基地溫室內進行盆栽試驗，在2015年預備試驗的基礎上得到各品種總葉齡14.5片葉，4個伸長節間。不同處理設置見表1。每個處理每個品種種植20盆，3次重復，每盆插1叢，每叢栽2苗。盆規格：長23.5 cm、寬19.5 cm、高22.0 cm。4月5日播種，5月12日移栽，秧苗4葉1心，每盆一次性施水稻專用控釋肥（N∶P2O5∶ K2O=25∶5∶8）2.44 g，移栽后第8 d（5.1葉期）開始干旱脅迫處理。用TEN-50型真空負壓式張力計（浙江托普儀器有限公司生產）監測15～20 cm深處土壤水勢，灌水方式參照陳宇眺等[4]的方法。當各處理水勢達到下限值時補充灌水，至盆內有2～3 cm水層。全生育期嚴格防控病蟲草害。

1.3 測定項目與方法

各處理每個品種定點10株標記葉齡，定點10叢調查莖蘗數，每7 d調查1次葉齡和莖蘗數。齊穗期按平均莖蘗數取3叢樣品，用LI-3100葉面積儀測定高效葉面積（頂部3片葉）和低效葉面積。將莖、葉、穗分剪后裝袋，105℃殺青30 min后，80℃烘干至恒質量后稱重。收獲前按平均有效穗數取3叢樣品進行考種，考察穗粒數、穗實粒數、千粒重，莖、葉、穗分別裝袋，80℃烘干至恒質量后稱重。單打實收，測定含水量及雜質后換算成標準含水量（14.5%）的實際產量。

葉面積指數（LAI）=葉片總面積/土地面積。

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel 2010進行數據錄入，用SPSS19.0數據處理系統進行統計分析。

表1 不同處理設置

表2 不同時期干旱脅迫對產量及其構成因素的影響

圖1 不同處理之間莖蘗動態比較

2 結果與分析

2.1 不同時期干旱脅迫對產量及其構成因素的影響

從表2可見，2個品種不同時期干旱脅迫處理的理論產量與實際產量均顯著低于對照。楚粳29號T1、T2、T3和T4處理分別比CK減產37.08%、47.60%、31.11%和10.63%，云粳39號T1、T2、T3和T4處理分別比CK減產44.49%、47.27%、40.05%和6.19%。從產量構成因素看，2個品種不同時期干旱脅迫處理有效穗數均小于CK，表現為CK＞T4＞T3＞T2＞T1，其中T1和T2處理有效穗數顯著小于其他處理；2個品種T2處理的每穗總粒數顯著小于CK和其他處理；2個品種T2和T3處理每穗實粒數顯著小于CK和其他處理；2個品種T3處理對結實率影響最大，顯著小于其他處理；2個品種不同處理間千粒重差異不顯著。說明T1處理對有效穗數影響最大，T2處理對每穗粒數影響最大，T3處理對結實率影響最大。

2.2 不同時期干旱脅迫對莖蘗的影響

從圖1可以看出，2個品種T4處理與CK相比，莖蘗動態較一致，相差不大。T1、T2和T3處理莖蘗數明顯小于CK和T4處理，2個品種存在差異，其中楚粳29號高峰苗及以后時期莖蘗數大小依次為T3＞T1＞T2，云粳39號高峰苗及以后時期莖蘗數大小依次為T3＞T2＞T1。T1、T2和T3處理的最終有效穗數較少，且T1和T2處理對分蘗和有效穗數的影響程度大于T3處理。

表3 不同處理之間齊穗期葉面積指數和干物質量比較

2.3 不同時期干旱脅迫對葉面積和干物質積累的影響

從表3可以看出，2個品種齊穗期CK和不同干旱脅迫處理之間總LAI、高效LAI和低效LAI變化趨勢一致，總LAI和高效LAI從大到小依次為CK＞T4＞T3＞T1＞T2。2個品種T4處理總LAI、高效LAI和低效LAI小于CK，但差異不顯著；T1、T2和T3處理總LAI、高效LAI和低效LAI大多顯著低于T4處理和CK，其中T2處理總LAI和高效LAI顯著小于其他干旱脅迫處理，T3處理低效LAI小于CK和其他干旱脅迫處理。

所有干旱處理均降低了齊穗期和成熟期干物質的積累，其中T1、T2、T3處理大多顯著低于CK，T4由于處理時期在齊穗期，齊穗期干物質積累量與CK差異不大，主要是降低了水稻灌漿期的干物質積累量。

3 討論

關于干旱脅迫與水稻產量之間的研究已有很多，王成瑗等[5]利用盆栽的方式人工控制土壤水分（水勢），研究了不同生育時期干旱脅迫對水稻產量及碾米品質的影響，結果表明，各時期干旱均導致產量下降，與本研究得到的結果相符。徐正浩等[6]研究認為，水分脅迫使單株產量顯著降低的主要原因在于有效穗數、總粒數和實粒數顯著減小。本研究發現，有效分蘗期干旱脅迫（T1）抑制了分蘗的發生，致使有效穗數明顯減少，造成減產；穗分化前期干旱脅迫（T2）抑制了水稻穎花的分化，降低了每穗總粒數；穗分化后期干旱脅迫（T3）抑制了水稻減數分裂和花粉粒的充實，降低了每穗實粒數和結實率；穗分化期干旱脅迫（T2和T3）通過影響每穗總粒數、實粒數和結實率，進而影響產量。這與江學海等[7]研究得到各生育階段干旱均較對照減產，有效分蘗期和幼穗分化前期干旱處理對產量的影響最大，有效分蘗期干旱處理降低了有效穗數，幼穗分化期干旱處理降低了穗粒數這一研究結果相一致。

段素梅等[8]利用土壤水勢張力計控制土壤水分，在分蘗期和孕穗期進行自然干旱處理與常規水分管理，研究干旱對不同品種水稻生長、生理特性和產量的影響，結果發現，干旱處理對水稻分蘗動態、綠葉面積、葉片水勢均產生明顯影響。江學海等[7]研究發現，在水稻群體形成過程中，有效分蘗期干旱處理導致分蘗生長受到抑制，即使成穗率高，但是群體過小，干物質積累的基礎小；幼穗分化期干旱處理抑制葉的生長，干物質積累少，幼穗發育不良，抑制了穎花分化。本研究發現，有效分蘗期干旱脅迫（T1）抑制了水稻分蘗的發生，使有效穗數和齊穗至成熟期干物質積累量明顯減少；穗分化前期干旱脅迫（T2）抑制了幼穗分化的正常進行，使葉面積明顯減小，齊穗期和成熟期干物質積累量減小。本研究中干旱脅迫處理2個品種均減產的原因是抑制了分蘗的產生、幼穗的分化和物質的轉運等，進而影響葉面積、穗粒數和結實率。

水稻生長過程中不同生育時期存在一個臨界水分指標，當水分狀況低于這一臨界值后，前期分蘗減少，中后期導致大量空粒形成，影響籽粒充實，產量下降。

[1]王樹鵬，張云峰，方迪.云南省旱災成因及抗旱對策探析[J].中國農村水利水電，2011（9）：139-144.

[2]李雅坤.干旱對西南四省水稻生產影響的實證研究[D].武漢：華中農業大學，2012.

[3]王成璦，王伯倫，張文香，等.干旱脅迫時期對水稻產量及產量性狀的影響[J].中國農學通報，2008，24（2）：160-166.

[4]陳宇眺，周歡，熊昊，等.基于土壤水勢的灌溉對水稻生長和產量的影響[J].灌溉排水學報，2009，28（5）：82-85

[5]王成璦，王伯倫，張文香，等.不同生育時期干旱脅迫對水稻產量與碾米品質的影響[J].中國水稻科學，2007，21（6）：643-649.

[6]徐正浩，朱麗青，徐林娟，等.土壤水分供給對不同水稻的產量構成及其淀粉品質的影響[J].核農學報，2011，25（6）：1 249-1 254.

[7]江學海，李剛華，王紹華，等.不同生育階段干旱脅迫對雜交稻產量的影響[J].南京農業大學學報，2015，38（2）：173-181.

[8]段素梅，楊安中，黃義德，等.干旱脅迫對水稻生長、生理特性和產量的影響[J].核農學報，2014，28（6）：1 124-1 132.

Effects of Drought Stress on Yield and Growth Characteristics of Rice in Different Periods

ZHU Haiping1,LI Guiyong1,XIA Qiongmei1,LONG Ruiping1,DENG Anfeng1,HUANG Jun2,XIANG Hanzhang3,YANG Congdang1*
（1Food Crops Research Institute,Yunnan Academy of Agricultural Sciences,Kunming 650200,China;2Mengla Promotion Center of Agricultural Technology,Mengla,Yunnan 666300,China;3Menglian Promotion Center of Agricultural Technology,Menglian,Yunnan 665800,China;1st author: haipingzhu_1@163.com;*Corresponding author:yangcd2005@163.com）

In order to clarify the sensitive period of water during the growth of rice,explore the cultivation measures to resist drought, the effects of drought stress on yield and growth characteristics of rice in different periods were studied,using two conventional japonica cultivars Chugeng 29 and Yungeng 39 as materials，to precisely control soil moisture（water potential）by pot experiment.The results indicated that the yield of Chugeng 29 and Yungeng 39 at different drought stress treatments decreased by 10.63%～47.60%and 6.19%～47.27%respectively,compare with the control.Yield decreased degree ranked as follows:drought stress in early stage of panicle initiation（T2）＞ drought stress in effective tillering stage（T1）＞drought stress in late stage of panicle initiation（T3）＞drought stress in booting stage（T4）.Compared with the control,effective panicles per pot of two cultivars were reduced by drought stress in effective tillering stage,the number of spikelet per panicle was obviously reduced by drought stress in early stage of panicle initiation, the number of filled grain per panicle and seed setting rate were obviously reduced by drought stress in late stage of panicle initiation, the seed setting rate or 1 000-grain weight was influenced by drought stress in booting stage.

rice;drought stress;yield;growth characteristics

S511.07

A

1006-8082（2017）04-0135-04

2017－06－23

農業部公益行業（農業）科研專項（201303102；201303129）；國家重點基礎研究發展計劃（“973”計劃）（2013CB835205）；國家重點研發計劃（2016YFD0300506）； 云 南 省 科 技 惠 民 專 項（2016RA001）