养分管理对寒地水稻干物质积累及运转的影响

陈丽楠，彭显龙，刘元英，李宗云，张明聪，李 佳

（东北农业大学资源与环境学院，哈尔滨 150030）

水稻产量形成的过程实质是干物质合成、积累、运转与分配的过程。氮素和密度是影响水稻产量的两个最为重要的因素，不仅影响干物质的形成，也影响着干物质的积累和分配[1]。大量研究表明，在氮肥总量适宜的情况下，增加中后期氮肥的比例，能够提高水稻群体物质生产能力，显著提高产量[2-4]。在氮肥用量较高的条件下，有关抽穗前和抽穗后干物质积累在水稻产量形成中的作用存在争议。有研究认为，抽穗后干物质积累高对水稻高产更重要，抽穗后的干物质生产量与稻谷产量呈显著至极显著正相关[5-7]，而有的研究正好相反[8-10]。本试验认为，这可能与水稻产量水平有关，在不同产量水平下，研究物质积累和水稻产量的关系有望揭示水稻高产的机理。为此本研究在不同插秧密度条件下，通过前氮后移结合其他养分综合管理构建不同产量的水稻群体，研究了养分管理对水稻干物质积累及分配的影响，以及寒地水稻抽穗后物质积累及运转和产量的关系，为水稻高产施肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料及地点

试验地点：黑龙江农垦建三江分局七星农场科技园区。供试土壤为草甸白浆土，土壤pH 6.08，有机质 34.40 g·kg-1，全氮含量 1.48 g·kg-1，碱解氮162 mg·kg-1，速效磷（P2O5）26.7 mg·kg-1，速效钾（K2O）126 mg·kg-1。

供试水稻品种：空育131，主茎叶片数和伸长节间数为11和4。

1.2 试验设计

试验共设4个处理，磷肥作基肥一次施用，钾肥分基肥和7.5叶龄（幼穗分化期）两次施用，前后两次的比例为1：1。每个处理68.2 m2，重复3次。各处理施氮量见表1。

表1 氮肥施用时期和用量Table 1 Timing and amount of nitrogen fertilizer applied （kg·hm-2）

其中，T1：当地农民习惯施肥处理，采用常规育苗，插秧密度30 cm×13.2 cm， 25穴·m-2，施肥模式基于农户施肥情况调查形成，P2O560 kg·hm-2，K2O 50 kg·hm-2，目标产量 9.0 t·hm-2。T2：优化施肥模式，采用常规育苗，插秧密度30 cm×13.2 cm，25穴·m-2，采用氮肥总量控制，前氮后移，增加钾肥用量（K2O 60 kg·hm-2），减少磷肥用量（P2O535 kg·hm-2）的优化施肥模式，目标产量9.0 t·hm-2；T3：常规高产施肥模式，采用钵育苗，插秧密度30 cm×12 cm，28穴·m-2，为黑龙江农垦高产施肥模式，P2O555 kg·hm-2，K2O 90 kg·hm-2，目标产量 10.5 t·hm-2；T4：优化高产施肥处理，为高产的优化施肥管理模式，插秧密度 30 cm×12 cm，28穴·m-2，P2O545 kg·hm-2，K2O 90 kg·hm-2，目 标产量10.5 t·hm-2。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 干物质积累

在幼穗分化期、抽穗期、抽穗后20 d和成熟期选择具有平均分蘖的植株6穴，洗净后，105℃杀青，75℃烘干至恒重，称重。

1.3.2 考种与测产

成熟期各处理选取具有平均分蘖的6穴考种，取2 m2测产。

1.4 计算方法及数据分析

茎叶物质转运量（TAA，t·hm-2）=抽穗期茎叶干重－成熟期茎叶干重

抽穗后物质同化量（PAA，t·hm-2）=成熟期干物重－抽穗期干物重

茎叶物质转运率（TAR，%）=

采用Excel和DPS软件分析试验数据。

2 结果与分析

2.1 养分管理对寒地水稻干物质积累的影响

养分管理对水稻干物质积累的影响如表2所示。穗分化期，同样密度下，不同养分管理间差异不显著。低密度条件下，优化施肥显著提高抽穗到成熟各个时期的总干物质积累，以及抽穗后穗干物质积累；高密度条件下，优化高产施肥处理使抽穗后和成熟期干物质积累提高了6.9%和16.6%，差异显著（P＜0.05）。成熟期，T2和T3处理干物质差异不显著，其他时期高密度下的养分管理干物质积累量均显著高于低密度的处理，因此合理密植和养分管理二者结合能显著提高干物质积累能力。

抽穗后干物质积累量占成熟期干物质积累的比例表现为T1与T2差异不大，T4比 T3高2.24个百分点，并且随着水稻产量水平的增加，抽穗后干物质呈增加趋势，对抽穗后干物质积累和产量进行相关分析得出，二者呈极显著正相关（r=0.858＞r0.01=0.708,n=12）。随着产量的提高，抽穗期干物质积累也呈增加趋势，与水稻产量呈极显著正相关关系（r=0.835＞r0.01=0.708,n=12）。

穗重增加是抽穗后干物质积累增加的主要原因，即抽穗后干重的增加主要是穗重的提高，这是水稻获得高产的关键。与T1相比，T2穗积累量提高了9.2%，T4较T3穗积累量提高13.5%，均达到显著水平（P＜0.05）。表明，优化施肥处理有利于水稻籽粒灌浆，提高穗的干物质积累量。

表2 养分管理对水稻干物质积累的影响Table 2 Effect of nutrient management on dry matter accumulation of rice （t·hm-2）

2.2 养分管理对水稻抽穗后干物质运转的影响

由表3可知，T1茎叶干物质转运率高于T2，T3茎叶干物质转运率显著高于T4；从水稻籽粒产量的来源看，优化施肥处理和优化高产施肥处理抽穗前贮存物质对籽粒产量的贡献率分别低于习惯施肥处理和常规高产施肥处理，其中T1比T2提高了5.8%，T3比T4高1.4%。而抽穗后物质积累对籽粒产量的贡献率表现为T2比T1提高了5.74%，T4比T3提高了5.46%，达到显著水平（P＜0.05）。表明，优化施肥处理较高的抽穗后物质同化能力是产量增加的生理基础，而习惯施肥处理由于没有施用穗肥，常规高产施肥处理穗肥施用量低于常规高产施肥处理，因此抽穗后物质同化能力较低，其产量形成对于营养器官贮存物质的再运转依赖性更强。

2.3 养分管理对寒地水稻产量的影响

养分管理对水稻产量影响的结果见表4。在相同密度条件下，T2通过养分的优化管理和水肥耦合，与T1相比每穗粒数增加近9粒，千粒重增加0.69 g，使水稻产量提高了11.6%，T3通过插秧密度的增加，穗数比习惯施肥增加了14.6%，千粒重提高了0.57 g，每穗粒数增加5粒多，水稻产量达到了9.85 t·hm-2，比T1产量提高了15.2%，这是实现水稻高产的关键。T4通过减少氮肥和磷肥的用量，氮肥中穗肥比例提高到40%，水稻产量进一步提高，达到了10.56 t·hm-2，比T3增产7.2%，比T1提高了23.5%，实现了水稻高产的目的。

表4 养分管理对水稻产量及其构成因素的影响Table 4 Effect of nutrient management on yield and yield components of rice

3 讨论

水稻籽粒产量80%以上来自于抽穗后的光合作用[11]，其余来自抽穗前积累于叶鞘和茎秆的贮藏物，抽穗至成熟期更具有高的光合能力，因此，人们更注重抽穗后物质生产能力的提高[12]。本研究结果表明，前氮后移结合其他养分管理能够提高寒地水稻抽穗后物质积累，水稻产量随着抽穗后干物质的增加而显著增加，抽穗后干物质积累和水稻产量极显著正相关，因此抽穗后干物质增加对水稻高产更重要，这也是优化施肥模式下水稻结实率和千粒重较高的原因。凌启鸿等指出，抽穗期干物质积累与水稻产量呈二次曲线关系，抽穗期干物质积累过多，不利于高产[5]。本试验得出，寒地水稻抽穗期干物质积累与水稻产量呈正相关关系，这可能一是由于寒地水稻生长发育的特殊性，二是因为本试验的高产处理是通过增加密度和养分管理共同实现的，因此产量随抽穗期干物质的增加而同步增加。分析认为寒地水稻亩产要达到600 kg左右，抽穗期干物质积累量要达到550 kg左右，而亩产量要达到700 kg左右，抽穗期的干物质积累量应该在650 kg左右。已有研究表明，茎叶物质转运率高，容易引起水稻根系早衰[13-14]，本试验得出优化施肥处理和优化高产施肥处理物质转运率分别比习惯施肥和常规高产施肥处理低，这可以有效的防止水稻根系和茎秆早衰，提高抗倒伏能力。

4 结论

在两种栽培密度下，养分优化管理都有利于抽穗后干物质积累，能够促进水稻籽粒灌浆，提高穗的干物质积累量，从而提高水稻产量。养分优化管理提高了水稻抽穗后物质同化对籽粒产量的贡献率，降低了茎叶物质转运贡献率，这可以有效的防止水稻早衰，提高水稻抗倒伏能力。

[1]杨益花,张亚洁,苏祖芳.施氮量对杂交水稻产量构成因素和干物质积累的影响[J].天津农学院学报,2005 12(1)∶5-8.

[2]Wang G H,Dobermann A,Witt C,et al.Performance of site-specific nutrient management for irrigated rice in Southeast China[J].Agronomy Journal,2001,93(4)∶869-878.

[3]Liu L J,Sang D Z,Liu C L,et al.Effects of real-time and sitespecific nitrogen managements on rice yield and nitrogen use efficiency[J].Agricultural Sciences in China,2004,3(4)∶262-268.

[4]凌启鸿.水稻高产精确定量栽培[J].北方水稻,2007(2)∶1-9.

[5]凌启鸿,张洪程,苏祖芳,等.水稻高产群体质量及其优化控制技术探讨[J].中国农业科学,1993(6)∶1-12.

[6]彭显龙,刘元英,罗盛国,等.实地氮肥管理对寒地水稻干物质积累和产量的影响[J].中国农业科学,2006,39(11)∶2286-2293.

[7]范淑秀,陈温福,王嘉宇.高产水稻品种干物质生产特性研究[J].辽宁农业科学,2005(3)∶6-8.

[8]颜振德.杂交水稻高产群体的干物质生产的分配的研究[J].作物学报,1981,7(1)∶11-18.

[9]吕建林,林守勇,修启贵.杂交稻的物质生产与产量优势的形成[J].福建农业大学学报,1995,24(4)∶384-388.

[10]肖应辉,余铁桥,陈立云,等.两系亚种间杂交稻干物质生产特性的研究[J].湖南农业大学学报,1999,25(6)∶425-429.

[11]翟虎渠,曹树肯,万建民,等.超高产杂交稻灌浆期光合功能与产量的关系[J].中国科学(C辑),2002,32(3)∶211-217.

[12]姜照伟,林文雄,李义珍,等.不同氮肥施用量对再生稻干物质积累运转的影响[J].福建农业学报,2004,19(2)∶103-107.

[13]田智慧,潘晓华.氮肥运筹及密度对中优752干物质生产及运转的影响[J].江西农业学报,2008,20(7)∶1-6.

[14]高士杰,陈温福,徐正进,等.直立穗型水稻的研究Ⅳ.直立穗型水稻生育后期物质生产与转运[J].吉林农业科学,2001,26(6)∶16-19.