赣东北不同施肥模式下晚稻剑叶的SPAD值变化及其与产量的关系

段红霞，夏桂龙，欧阳建平，余瑞新　(江西省邓家埠水稻原种场农业科学研究所，江西余江 335200)



赣东北不同施肥模式下晚稻剑叶的SPAD值变化及其与产量的关系

段红霞，夏桂龙*，欧阳建平，余瑞新(江西省邓家埠水稻原种场农业科学研究所，江西余江 335200)

摘要[目的]明确双季稻田晚稻季合理的施肥措施。[方法]分析CK、NPK、NPK+Ca、NPK+St、NPK+PM、NPK+Ca+St+PM处理下水稻剑叶特征、SPAD值和产量的变化规律以及不同时期SPAD值与产量的关系。[结果]不同处理间，NPK+Ca+St+PM处理的剑叶叶长和叶面积均表现出明显优势，与CK相比，NPK+St、NPK+PM、NPK+Ca+St+PM处理的剑叶叶长分别增加26.4%、23.8%和47.6%；叶面积分别提高48.1%、45.3%和72.3%。而NPK和NPK+Ca处理的剑叶叶长和叶面积与CK间无显著差异。各种施肥措施在抽穗期和齐穗期的SPAD值均高于不施肥处理，各处理SPAD值由高到低依次为NPK+Ca+St+PM 、NPK+St、NPK+PM、NPK、NPK+Ca、CK。与CK相比，NPK、NPK+Ca、NPK+St、NPK+PM、NPK+Ca+St+PM的晚稻产量分别增加了15.6%、35.4%、47.9%、73.9%和86.5%。移栽后82、89和96 d的SPAD值与水稻产量存在显著的线性关系(P<0.05)，其相关系数R2均在0.83左右。 [结论]氮磷钾配施石灰、秸秆、猪粪可以显著增加水稻剑叶SPAD值和产量。水稻剑叶SPAD值可以用来表征产量变化，特别是灌浆中后期(82、89、96 d)的剑叶SPAD值。

关键词晚稻；不同施肥模式；剑叶；SPAD值；产量

The Change of SPAD Value in Flag Leaf of Late Rice and Its Relationship with Yield in Different Fertilization Mode in Northeast Jiangxi Province

DUAN Hong-xia, XIA Gui-long*, OUYANG Jian-ping et al

(Institute of Agriculture Science, Plantation of Dengjia Town of Jiangxi Province, Yujiang, Jiangxi 335200)

Abstract[Objective] The aim was to find reasonable fertilization measures in late rice season in double cropping rice field. [Method] Based on field experiment in red paddy soil, which include CK (no fertilizer), NPK (nitrogen, phosphorus and potassium fertilizers), NPK+Ca (nitrogen, phosphorus and potassium fertilizers with lime), NPK+St (nitrogen, phosphorus and potassium fertilizers with straw), NPK+PM (nitrogen, phosphorus and potassium fertilizers with pig manure), NPK+Ca+St+PM (nitrogen, phosphorus and potassium fertilizers with lime, straw and pig manure). The characteristic of flag leaf, variation law of SPAD value and grain yield were analyzed in different treatments, then the relationship between SPAD value at different stages and grain yield was discussed. [Result] The results showed that: the length and area of flag leaf in NPK+Ca+St+PM were highest in all treatments. Compared with CK, the flag leaf lengths of NPK+St, NPK+ PM and NPK+Ca+St+PM were increased by 26.4%, 23.8% and 47.6%, respectively, and their flag leaf areas were improved by 48.1%, 45.3% and 72.3%, respectively, but there was no difference among in NPK, NPK+Ca and CK. SPAD values at heading and filling stages of N fertilizer treatments were higher than CK, they were showed that: NPK+Ca+St+PM > NPK+PM, NPK+St > NPK+Ca, NPK > CK. However, the grain yield of late rice in NPK, NPK+Ca, NPK+St, NPK+ PM and NPK+Ca+St+PM were more than CK by 15.6%, 15.6%, 47.9%, 73.9% and 86.5%, respectively. Therefore, it was suggested that lime, straw, pig manure and inorganic fertilizer could increase significantly nitrogen content of flag leaf and improve grain yield of rice. Then, the relationship between SPAD value at different transplanting days and yield were analyzed, it was found that there was significant linear relationship (P< 0.05) between the SPAD value at 82 days, 89 days and 96 days after transplanting and grain yield, the correlation coefficient was about 0.83. [Conclusion] Nitrogen, phosphorus and potassium fertilizers with lime, straw, pig manure can significantly increase rice flag leaf SPAD value and yield. Rice flag leaf SPAD value can be used to characterize the yield variation, especially in the later stage of grain filling.

Key wordsLate rice; Different fertilization mode; Flag leaf; SPAD value; Yield

水稻土主要集中在长江下游平原、四川盆地、珠江三角洲和台湾西部平原，其面积约5.7×109hm2，占全国粮食耕地面积的29%[1]，其中90%以上分布在秦岭—淮河一线以南地区。当前我国农业生产面临着化肥施用不合理和肥料利用效率不高等重大问题，从而严重制约了作物产量的提升，并进一步构成农业面源污染风险[2]。因此，研究肥料的合理施用一直是农业科研工作者的研究重点。柳开楼等[3]研究发现，合理施肥可以显著提高红壤稻区的水稻产量和土壤肥力。贺帆等[4]研究认为，合理的SPAD值是水稻高产的关键指标，但不同水稻品种在较高产量时其SPAD值的理想阈值差异较大。研究表明，SPAD值可以用来诊断水稻植株的氮素营养状况[5]，且氮肥用量与SPAD值之间存在显著关系[6]，但在我国红壤稻田上，有关SPAD值与水稻产量相互关系的研究鲜有报道。笔者分析不同施肥模式下水稻剑叶SPAD值与产量的变化规律，并试图构建SPAD值与产量的回归方程，从而为水稻产量的评估预测提供参考。

1材料与方法

1.1试验地概况试验地位于江西省鹰潭市余江县(116°17′23″ E，28°35′15″ N)。该地区属于中亚热带湿润性季风气候，平均海拔高度26 m，年均温17.6 ℃，最冷月(l月)平均气温4.6 ℃，最热月(7月)平均气温28.0～29.8 ℃，年均降雨量1 727 mm，无霜期289 d，土壤为第四纪红黏土发育成的漪育型水稻土。

1.2试验材料石灰属于普通生石灰，秸秆为早稻秸秆(含水率为5%)，猪粪为附近养殖场的干猪粪(含水率10%)。干稻草有机碳、氮、磷、钾含量分别为421.00、0.66、0.24、1.52 g/kg；猪粪有机碳、氮、磷、钾含量分别为340.00、1.20、0.90、1.00 g/kg。

1.3试验设计试验共设置6个处理：不施肥对照(CK)，氮磷钾配施(NPK，N 180 kg/hm2，P2O590 kg/hm2，K2O 150 kg/hm2)，氮磷钾配施石灰(NPK+Ca，N 180 kg/hm2，P2O590 kg/hm2，K2O 150 kg/hm2，石灰500 kg/hm2)，氮磷钾配施秸秆(NPK+St，N 180 kg/hm2，P2O590 kg/hm2，K2O 150 kg/hm2，秸秆500 kg/hm2)，氮磷钾配施猪粪(NPK+PM，N 180 kg/hm2，P2O590 kg/hm2，K2O 150 kg/hm2，猪粪500 kg/hm2)，氮磷钾配施石灰、秸秆和猪粪(NPK+Ca+St+PM，N 180 kg/hm2，P2O590 kg/hm2，K2O 150 kg/hm2，石灰500 kg/hm2，秸秆500 kg/hm2，猪粪500 kg/hm2)。石灰、秸秆和猪粪与磷肥做基肥一次性施入，尿素和氯化钾按6∶4比例在移栽前和返青期施用。小区面积80 m2，每个处理重复3次，水稻株行距为20 cm×20 cm。

1.4测定项目与方法剑叶特性：在剑叶完全展开时，每个小区随机选取3穴有代表性的植株样，用直尺测量剑叶的叶长和叶宽，其中叶宽在叶片的1/3处测量。SPAD值：水稻剑叶展开后开始，每个小区用叶绿素计测定10片叶子的SPAD值，测定位置是叶片的1/2处；每7 d一次，至水稻成熟。产量：在水稻成熟期，每个小区用人工收割，打谷机脱粒，晒干称重，换算成单位面积的产量。

1.5数据处理与分析试验数据采用Microsoft Excel 2003进行分析，用SPSS 11.5软件进行各处理间方差分析，其差异水平采用LSD进行显著性检验，图件采用Orgin 7.5软件进行处理。

2结果与分析

2.1不同施肥处理下晚稻剑叶特征的变化规律由表1可知，不同施肥处理可以显著影响水稻剑叶的叶长、叶宽和叶面积。不同处理间，NPK+St、NPK+PM和NPK+Ca+St+PM处理的剑叶叶长和叶面积均表现出明显优势，与CK相比，NPK+Ca+St+PM、NPK+PM和NPK+St处理的剑叶叶长分别增加26.4%、23.8%和47.6%；叶面积分别提高48.1%、45.3%和72.3%。而NPK和NPK+Ca处理的剑叶叶长和叶面积与CK无显著差异。

表1不同施肥处理下晚稻剑叶特征变化

Table 1The characteristics of flag leaf change of late rice in different fertilization

处理Treatment叶长Leaflengthcm叶宽Leafwidthcm叶面积Leafareacm2CK26.9c1.7ab45.9cdNPK26.4c1.8ab47.6cdNPK+Ca28.2c1.9ab54.5cNPK+St34.0b2.0a68.0bNPK+PM33.3b2.0a66.7bNPK+Ca+St+PM39.7a2.0a79.1a

注：同列不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)。

Note：Different lowercases in the same column stand for significant differences(P<0.05).

2.2不同施肥处理下晚稻剑叶SPAD的变化规律由图1可知，从水稻剑叶完全展开(移栽后46 d)开始，其SPAD值随着水稻生育进程缓慢增加，在抽穗时(移栽后58 d)达到稳定，齐穗后(移栽后69 d)，SPAD值随着剑叶的衰老而降低。在所有处理中，施肥处理在抽穗期和齐穗期的SPAD值均高于不施肥处理，其中NPK+Ca+St+PM处理最大，NPK+PM和NPK+St次之，NPK+Ca、NPK和CK最低。这说明氮磷钾配施石灰、秸秆和猪粪可以显著增加水稻剑叶的氮素含量，从而提高氮肥利用率。

图1　不同施肥处理下晚稻剑叶SPAD值变化Fig.1　The flag leaf SPAD change of late rice in different fertilization

2.3不同施肥处理下晚稻产量的变化规律由图2可知，在红壤稻田上，不同施肥措施显著影响晚稻产量。在所有处理中，不同施肥措施均可以显著提高晚稻产量，其中NPK+PM和NPK+Ca+St+PM处理的产量最高(超到9 000 kg/hm2)。与CK相比，NPK、NPK+Ca、NPK+St、NPK+PM和NPK+Ca+St+PM处理的晚稻产量分别增加了15.6%、35.4%、47.9%、73.9%和86.5%，这说明氮磷钾配施石灰、秸秆和猪粪是提高水稻产量的最佳施肥途径。

注：不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)。Note：Different lowercases stand for significant differences(P<0.05).图2　不同施肥处理下晚稻产量变化Fig.2　The grain yield change of late rice in different fertilization

2.4不同施肥处理下水稻剑叶SPAD值与产量的关系由表2可知，不同移栽天数的SPAD值与产量的关系可以用线性方程进行拟合，其中移栽后53、58、74、82、89和96 d的SPAD值与水稻产量存在显著的线性关系(P<0.05)。特别是移栽后82、89和96 d，其相关系数R2均在0.83左右。这说明水稻剑叶SPAD值可以用来表征产量变化，特别是灌浆中后期(移栽后82、89和96 d)的剑叶SPAD值。

表2移栽后不同时期SPAD值(X)与产量(Y)的回归关系

Table 2The regression relationship between flag leaf SPAD and grain yield in different days after transplanting

移栽后天数Daysaftertransplanting∥d相关方程RelevantequationR2P46Y=-7659.35+432.30X0.46800.133953Y=-6312.08+387.22X0.68390.042058Y=-16707.80+654.33X0.75600.024469Y=-18091.00+688.53X0.56800.083574Y=-11394.00+531.11X0.72060.032582Y=-4892.81+428.56X0.83960.010289Y=-4949.13+604.16X0.83650.010696Y=-5118.06+753.72X0.83180.0113

3结论与讨论

研究表明，剑叶的长、宽、厚度和角度等特征对于水稻产量具有较大的影响[7-8]。在该研究中，氮磷钾配施石灰、秸秆和猪粪处理的剑叶叶长和叶面积均表现出明显优势，与CK相比，NPK+St、NPK+PM和NPK+Ca+St+PM处理的剑叶叶长分别增加26.4%、23.8%和47.6%；叶面积分别提高48.1%、45.3%和72.3%。而NPK+Ca和NPK处理的剑叶叶长和叶面积与CK处理间无显著差异。这与很多学者的研究结果一致[3，5]，表明合适培肥措施可以增强水稻剑叶长势，从而为水稻高产提供基础和保障。

叶绿素计SPAD(Soil plant analysis development)可以用来诊断水稻氮素营养状况或丰缺状况，具有快速、简便和无损的特点[9-10]。研究证实，叶绿素计SPAD 测定的SPAD值可以作为衡量叶片叶绿素含量的指标[11-13]。在该试验中，水稻剑叶SPAD值在抽穗期和齐穗期达到稳定，且氮肥处理的SPAD值均高于不施肥处理；各处理SPAD值由高到低依次为NPK+Ca+St+PM、NPK+St、NPK+PM、NPK、NPK+Ca、CK。这说明氮磷钾配施石灰、秸秆和猪粪可以显著增加水稻剑叶的氮素含量，柳开楼等[14]研究也表明有机无机肥配施是提高氮肥利用率的最佳培肥措施。

研究表明，基于SPAD值的氮肥精准管理措施可以获得较高的产量，且叶片SPAD值可以很好地反映植株叶绿素含量、氮含量及产量水平[15-17]。但不同作物种类和品种之间存在一定差异，苏云松等[18]研究发现，叶片SPAD值可作为早期进行马铃薯产量选择的指标。于亚利等[19]在玉米上的研究也表明，十二叶期时玉米穗位叶的SPAD值可以作为早期预测玉米产量的指标。该研究通过分析不同移栽天数的剑叶SPAD值与产量的关系，结果表明，移栽后82、89和96 d的SPAD值与水稻产量存在显著的线性关系(P<0.05)，其相关系数R2在0.83左右。这说明水稻剑叶SPAD值可以用来表征水稻产量变化，特别是灌浆中后期(移栽后82、89和96 d)的剑叶SPAD值。但Ramesh 等[9]研究认为水稻移栽后79 d(开花期)的SPAD值与产量存在显著关系，这不同于该研究结果，原因可能与水稻品种和气候条件有关。

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中图分类号S 143

文献标识码A

文章编号0517-6611(2016)06-016-03

收稿日期2016-02-14

作者简介段红霞(1978- )，女，江西余江人，助理农艺师，从事农业技术推广方面的研究。*通讯作者，农艺师，从事农业技术推广工作。

基金项目江西省自然基金项目(20151BAB214008)；农业部植物营养与肥料学科群2014年开放基金项目；公益性行业(农业)科研专项(201203030)。