不同時期水分脅迫對水稻生長發育和產量的影響

李旭+付立東+王宇+隋鑫+任海+呂小紅

摘要：以超級稻鹽豐47為材料，設置10個不同時期不同程度水分脅迫處理，探討不同時期水分脅迫對水稻莖蘗、葉面積、光合及產量構成因素的影響。結果表明，各時期光合速率和LAI隨水分脅迫程度的增加，下降程度加劇；分蘗期水分脅迫對有效穗數影響最大，與對照相比，輕度脅迫、中度脅迫、重度脅迫分別減少了17.9%、25.7%、27.4%；抽穗開花期和灌漿期重度水分脅迫的結實率分別為91.6%、86.6%，與對照相比分別降低了3.4%、8.6%；產量以常規灌溉最高，為10 077.2 kg/hm2，其次是抽穗開花期輕度脅迫處理，為9 549.1 kg/hm2。

關鍵詞：水稻；生育期；水分脅迫；生長發育；產量

中圖分類號： S511.07文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2017）07-0070-03

最近幾年，北方連年干旱，造成的資源性缺水日益嚴重，令人憂心，成為抑制農業可持續發展的重要因素[1]。由于水資源的限制，水稻種植面積下降，限制了農業的發展和農民的增收。近幾年關于旱作水稻、節水稻作及水分脅迫對水稻的生長發育和產量影響的研究得到了各方面的重視[2-5]。但由于土壤水分控制方法和選用水稻品種的不同，土壤類型、水分脅迫強度及時期不同，研究結果差異較大[6]。前人研究認為，水稻受旱后產量損失最嚴重的為開花灌漿期脅迫，其次為抽穗期及乳熟期[7]，還對節水栽培、調控灌溉以及水肥耦合等進行了大量報道[8-10]。但是到目前為止，關于濱海稻區不同時期不同水分脅迫對于水稻生長發育及產量等的研究報道較少，本試驗主要研究不同時期不同水分脅迫強度對水稻的生長特性和產量及其構成因子的影響，探討不同生育時期水稻對土壤水分的生態生理適應性，探明不同時期水稻生長對水分脅迫的敏感性及水分脅迫對水稻生長和產量的影響程度，旨在尋求本地適宜的灌溉方式，為實現機插水稻精確定量灌溉提供科學依據。

1材料與方法

1.1材料

試驗于2015年在遼寧省鹽堿地利用研究所唐家試驗基地的測坑試驗場進行。供試土壤為濱海鹽漬型水稻土，耕層土壤（0～15 cm）含有機質22.53 g/kg、全氮1.22 g/kg、堿解氮55.91 mg/kg、速效磷39.96 mg/kg、速效鉀243.83 mg/kg、全鹽1.15 g/kg，pH值7.75。

供試水稻品種鹽豐47，全生育期156～160 d，15.5～16.0 張葉，在遼寧、河北、山東等地累計推廣面積達 133萬hm2，為遼寧省高產、優質及多抗結合最好的典型品種。

供試肥料：喜耕田緩釋復合肥（含28%N、18.8%P2O5、8%K2O）；尿素（含46%N）。

1.2方法

本試驗設10個處理（表1），小區面積為4 m×6 m=24 m2，小區周圍是水泥固化隔離帶，深至70 cm土層，以防小區之間水分相互側滲；各小區均用PVC管引入固定水源，安裝2～3個水勢儀探頭用來確定灌溉時間（在達到水勢的同時測定土壤含水量）。采用工廠化旱育苗技術培育壯秧，4月20日播種，播干種100 g/盤。于5月25日移栽，行穴距 30 cm×18 cm，4～5本株/穴。其他田間管理措施按一般大田進行。

1.3測定項目與方法

莖蘗數調查每小區定植10穴，分蘗中期開始，7 d調查1次，N-n期（N：主莖總葉片數、n：伸長節間數）、拔節期、齊穗期、成熟期進行普查。以LI-6400（LI-COR Inc.USA）便攜式光合測定儀于齊穗期測定各處理劍葉光合速率、氣孔導度，每個處理重復測定15次；并測定植株干物質質量，成熟期測定籽粒和莖葉干物質質量。首先將莖葉、穗分開，分別裝入樣品袋，105 ℃殺青30 min，然后在85 ℃下烘干至恒質量。成熟期每個處理取具有代表性的植株5穴，進行室內考種，調查每穴平均株數、株高、穗長，調查每穗粒數、結實率、千粒質量（飽粒質量）。去邊行及調查采樣行后收獲脫谷記實產。

1.4數據分析

采用Excel對數據進行計算，采用DPS 7.50軟件隨機區組LSD法對數據進行統計分析。

2結果與分析

2.1不同時期水分脅迫對莖蘗的影響

水稻分蘗數是反映水稻群體和個體發育的重要指標[11]。試驗結果（圖1～圖3）表明，全生育期正常供水CK與各時期水分脅迫處理相比，分蘗高峰期莖蘗數達到最高，33.5個/穴，收獲穗數為23.2個/穴。其中水稻分蘗期脅迫對莖蘗影響最大，表現為輕度脅迫<中度脅迫<重度脅迫，其中輕度脅迫收獲穗數為17.2個/穴，中度脅迫為16.2個/穴，重度脅迫為15.6個/穴，其他水分脅迫處理對于水稻莖蘗的影響較小。

由圖1莖蘗曲線可知，水稻分蘗期進行水分脅迫抑制了水稻分蘗的發生，造成分蘗基數不足，雖然分蘗成穗率較高，分蘗絕對有效穗數仍然較少，結果造成單位面積有效穗數不足而嚴重影響產量。

2.2不同時期水分脅迫對水稻葉面積指數的影響

葉面積是光合作用的基礎，研究不同程度水分脅迫下群體葉面積變化動態，對水稻高產節水栽培具有重要作用，適宜葉面積指數對產量形成至關重要[6]。分蘗期干旱制約著水稻葉面積的擴展，制約的程度和水分脅迫趨勢基本一致（表2）。在分蘗期，隨著脅迫程度的加重，拔節期、齊穗期葉面積指數（leaf area index，LAI）逐漸降低，其中輕度脅迫齊穗期LAI為5.08，中度脅迫為4.02，重度脅迫為3.44。抽穗開花期水分脅迫會制約水稻葉面積的擴展，隨著水分脅迫程度的加重，拔節期、齊穗期水稻葉面積指數由大到小依次為CK>輕度脅迫>中度脅迫>重度脅迫。灌漿期水分脅迫相對其他處理對水稻葉面積指數影響較小，后期無效LAI減少，重度脅迫處理會制約水稻后期灌漿，影響其籽粒增加質量，導致水稻貪青晚熟，影響水稻的產量和品質。

2.3不同時期水分脅迫對水稻光合作用的影響

由表3可以看出，水稻在不同時期遭受水分脅迫時會出現光合速率下降現象，而且隨著水分脅迫程度增加，下降程度也會加劇，常規灌溉處理光合速率最高，為16.72 μmol/（m2·s），其次分別是各時期輕度脅迫、中度脅迫、重度脅迫處理；常規處理氣孔導度達到1.04 mol/（m2·s），其他處理的氣孔導度均小于 1 mol/（m2·s）；胞間CO2濃度與蒸騰速率各處理間多差異不顯著。各時期不同程度脅迫間相比較（除輕度脅迫外），抽穗開花期凈光合速率下降程度最大，分蘗期次之，灌漿期下降幅度最小。

2.4不同時期水分脅迫對水稻產量及其構成因素的影響

由表4可知，在不同時期水分脅迫下，產量以CK常規灌溉最高，為10 077.2 kg/hm2。分蘗期、抽穗開花期、灌漿期等時期不同程度的水分脅迫處理產量均低于對照，其中輕度水分脅迫對產量影響較小，但與對照相比，分蘗期、抽穗開花期、灌漿期的重度水分脅迫分別減產了25.4%、14.9%、23.8%，說明重度水分脅迫處理對產量有顯著影響。

分蘗期水分脅迫對穗數影響較大，與對照相比，輕度脅迫、中度脅迫、重度脅迫分別減少了17.9%、25.7%、27.4%，與對照的差異達到顯著水平，抽穗開花期水分脅迫對穗數影響不大；穗粒數隨脅迫程度的加重呈逐漸減少的趨勢，但千粒質量多差異不顯著。抽穗開花期和灌漿期重度水分脅迫的結實率分別為91.6%、86.6%，與對照相比分別降低了3.4%、8.6%，說明抽穗開花期和灌漿期受旱嚴重，會導致減產。灌漿期重度水分脅迫對千粒質量影響較大，與對照相比，下降了5.0%，結實率隨脅迫程度的加重而降低。

3結論

不同程度水分脅迫都會影響水稻產量，其中各時期輕度水分脅迫對產量影響相對較小。分蘗期不同程度的水分脅迫影響水稻分蘗數和葉面積指數等生育指標，從而影響水稻產量性狀而降低產量。水稻產量由單位面積有效穗數、穗粒數和千粒質量3個重要因素構成，協調好三者之間關系對水稻高產至關重要。分蘗期水分脅迫導致構成產量三要素中單位面積有效穗數顯著低于常規灌溉，分蘗穗基數不足而造成產量損失。

抽穗開花期水分脅迫影響水稻結實率，穗抽出率降低。脅迫程度的加重導致穎花分化過程中營養不良而使發育中途停頓或因為缺水而不能正常分化，最終導致減產。

灌漿期不同程度的水分脅迫對水稻千粒質量影響較大，脅迫程度的加重引起氣孔關閉，使光合速率降低，養分積累減少或養分運輸不暢，最終導致千粒質量和結實率都降低，很難保證產量。

因此，水稻在各時期不能長時間缺水，這與李永和在水稻節水灌溉研究中提出不宜人為減少水稻生理需水，任何節水措施只能設法減少水稻生理需水以外的用水量研究結果[12]一致。分蘗期是水稻營養生長關鍵時期，保證水稻的穗數是獲得高產的基礎，應保持淺水使其能夠滿足水稻正常生長發育所需水分及其生態環境，否則水稻生長不足、基本穗不夠；抽穗開花和灌漿期是水分臨界期，應該保證水稻抽穗和養分積累所需水分，否則結實率和千粒質量降低，難以保證后期高產。

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