有机栽培条件下粳稻产量形成及干物质积累特性

高光杰++刘丽华++周婵婵++董立强++王术++贾宝艳+黄元财

摘要：以辽宁省主栽的14个粳稻品种为材料，研究不同品种在有机栽培条件下产量形成及干物质积累差异及相互关系，以期为有机稻高产优质栽培提供理论基础。沈稻529、五优135在有机栽培条件下具有较高光合产物积累能力，齐穗期、成熟期光合产物积累量高于其他品种。不同品种抽穗前后干物质积累量存在较大差异，干物质积累量排在前5位的品种有沈稻529、五优135、沈稻47、沈农315、盐丰47；产量由高到低排在前5位的品种为沈稻529>五优135>沈稻47>沈农315>沈稻505。干物质积累量越高产量表现越高。产量与每穗颖花数呈显著正相关，与每穗成粒数呈极显著正相关。

关键词：粳稻；有机栽培；产量；干物质积累；品种差异

中图分类号： S511.2+20.4文献标志码： A文章编号：1002-1302（2017）06-0048-04

我国是稻米生产和消费大国[1]，其种植面积、总产量均居全世界首位[2]。全国有近8.5亿人以稻米为主食[3]。随着我国经济的发展及人民生活水平的提高，人们对稻米安全重视性越来越高[4]。同时政府为防止水源地污染，鼓励有机稻生产。有机稻是严格按照国家有机产品生产准则进行生产，在农业生产过程中不使用任何化学合成药剂、肥料等，遵循自然规律和生态学原理[5-6]，通过生态调控等一系列措施维持农田生态系统可持续发展技术所种植的水稻[7-8]。从20世纪末开始，有机稻米作为一个新兴产业得到社会各方的重视。有机稻米产业的发展水平和规模得到迅速提高和壮大[9]。近年来，我国有机稻米发展迅速，在有机产品中占有重要地位[10]。在有机栽培条件下，选用高产、稳产、优质、多抗的水稻品种，是有机稻生产关键技术之一[11-12]。为筛选适合辽宁沈阳地区有机栽培条件下的水稻品种，本试验以14个不同类型的水稻品种（品系）或杂交组合为材料，研究有机栽培条件下不同品种间干物质积累及产量形成的差异，旨在为有机稻生产提供技术依据。1材料与方法

试验于2015年在沈阳农业大学水稻科研东陵基地进行（123.4°E，41.8°N）。试验田均为棕壤土，地力中等。沈阳年平均气温7～8 ℃，无霜期160 d左右。有机肥由味精生产下脚料制成黑色颗粒（含N 12%），总施氮量为150 kg/hm2，底肥在春季耙地时一次性施入。

1.1试验材料

试验以盐粳48、沈农315、沈稻11、盐丰47、沈稻7号、沈稻47、五优135（杂交稻）、旭粳6号、沈稻9号、丰优307、平安8号、沈稻529、沈稻8号、沈稻505为材料。

1.2试验方法

试验采用单因素随机区组设计，3次重复，小区设6行区，行长6 m，行距24 cm，株距13.3 cm，每穴3～4棵苗。4月14日播种，5月22日插秧。插秧前耙地灭草，并于插秧后、稗草3叶前进行1次人工除草。

1.3测定项目与方法

1.3.1干物质积累及转运分别在齐穗期、成熟期，每小区随机取15穴调查茎蘖数。以平均分蘖数为标准，每小区取长势均匀的植株3穴，将茎、叶、穗分离后105 ℃杀青30 min，80 ℃ 烘干至恒质量后称干质量。

茎鞘物质输出率=（齐穗期茎鞘干质量-成熟时茎鞘干质量）/齐穗期茎鞘干质量×100%；

茎鞘物质转换率=（齐穗期茎鞘干质量-成熟时茎鞘干质量）/籽粒干质量×100%；

抽穗后干物质积累=成熟期地上部干质量-齐穗期地上部干质量。

1.3.2产量及构成成熟期，每处理按平均分蘖数，取有代表性植株5穴，挂于通风处自然风干，分别考察单位面积有效穗数、每穗总粒数、千粒质量、结实率、实收产量；计算小区理论产量。测产时每小区收取1 m2，稻谷晒干后称质量并测定含水量，然后换算出含水量为14.5%的稻谷产量为实际产量。

1.4數据分析

数据分析采用Microsoft Excel 2003和DPS 7.05等数据分析处理软件来处理。

2结果与分析

2.1有机栽培条件下不同粳稻品种齐穗期干物质积累量

从表1可以看出，齐穗期茎鞘干物质比例最大，为 55.72%～63.09%，叶片为11.51%～20.12%，穗部为 21.88%～29.28%，表明在齐穗期前水稻主要以营养生长为主，光合产物大部分转移到茎叶等生长中心。其中茎鞘干物质积累量以沈稻529、丰优307比例最高，与其他品种差异达到显著水平；叶片干物质积累量以沈稻529最高，达 230.69 g/m2，盐丰47最小，为123.23 g/m2；穗部干物质积累量沈稻529、沈稻9号高于其他品种，其中沈稻529与其他品种差异显著。整体来看沈稻529茎鞘、叶片、穗部干物质积累量显著高于其他品种。

2.2有机栽培条件下不同粳稻品种成熟期干物质积累量

从表2可以看出，成熟期穗部干物质积累量要显著高于茎鞘、叶片积累量。茎鞘干物质积累量与齐穗期相比下降至26.19%～38.36%，叶片干物质积累量下降至8.54%～12.30%，穗部干物质积累量比例上升至49.34%～64.49%，表明齐穗期至成熟期茎鞘、叶片光合产物向穗部转移。成熟期茎鞘干物质以沈稻529、丰优307最高，显著高于其他品种；叶片干物质积累沈稻529与其他品种差异显著；穗部干物质积累以沈稻529、五优135最高，分别达1 147.28、1 144.71 g/m2，其中五优135穗部比例最大，达64.49%，表明五优135成熟期穗部光合产物积累能力高于其他品种。

2.3有机栽培条件下不同粳稻品种干物质输出转换特性

水稻籽粒灌浆一部分来自于抽穗前茎鞘中非结构性碳水化合物（NSC）的贮藏，另一部分来自于抽穗后光合产物的积累，因此茎鞘光合产物的转运对水稻产量的形成具有直接影响。从表3可以看出，有机栽培条件下平安8号茎鞘物质输出率和茎鞘物质转换率显著高于其他品种。通过与其他品种齐穗后干物质积累量比较，平安8号后期茎鞘部位干物质向籽粒转运较多，而其他品种茎鞘物质输出率与茎鞘物质转换率要明显小于平安8号，且二者之间差异较小。通过有机条件下14个粳稻品种间比较可以得出，籽粒干物质积累主要取决后期穗部光合产物的合成，其中以沈稻529最高，达到883.7 g，茎鞘物质输出率和茎鞘物质转换率分别为8.85%、6.72%；其次是五优135，为870.93 g，茎鞘物质输出率和茎鞘物质转换率分别为8.12%、3.81%。

2.4有机栽培条件对不同粳稻产量及其构成因素的影响

从表4可以看出，有效穗数以沈农315最高，显著高于其他品种，达到474.7万/hm2；每穗颖花数以沈稻47最高，达到147.2朵，其次是沈稻529、沈稻505、沈稻9号、平安8号、沈稻8号，而沈稻7号最低，每穗颖花数只有71朵。每穗成粒数沈稻529、沈稻47、五优135、沈稻9号与平安8号差异不显著，与其他品种差异达显著水平。从结实率来看，大多品种结实率都达90%以上，旭粳6号最高，达到97.6%，其次是沈农315、沈稻506、丰优307、沈稻11、沈稻7号、沈稻9号，结实率分别为96.6%、96.5%、96.3%、94.7%、94.4%、93.0%，盐丰47结实率最低，为81.4%。千粒质量以沈稻8号最高，为 28.7 g，显著高于其他品种，其次是沈稻11、盐丰47、沈农315、盐粳48、沈稻505、旭粳6号、丰优307，千粒质量分别为27.5、27.3、27.0、26.8、26.7、26.5、26.2 g。实际产量以沈稻529、五优135最高，分别为9.53、9.45 t/hm2，显著高于其他品种。

2.5有机栽培条件下粳稻产量与产量构成因素的相关分析

产量与产量构成因素相关分析结果表明，单位面积有效穗数和每穗颖花数呈极显著负相关， 与每穗成粒率呈显著负

相关，表明随着有效穗数的增加每穗颖花数减少；每穗颖花数与每穗成粒数呈极显著正相关；结实率与有效穗数呈正相关，与每穗颖花数、每穗成粒数呈负相关，但均未达到显著水平；千粒质量与有效穗数、结实率呈正相关，与每穗颖花数呈负相关，与每穗成粒数呈显著负相关；产量与每穗颖花数呈显著正相关，与每穗成粒数呈极显著正相关，与有效穗数、结实率、千粒质量呈负相关，均未达到显著水平，表明每穗颖花数和每穗成粒数的增加对产量提高作用效果显著（表5）。

3结论与讨论

水稻产量高低是由环境因素和遗传基因共同作用的结果[13]。不同水稻品种的结实性与自身的生长状况及外界环境条件息息相关，因而影响因素也较多[14]。不同水稻品种干物质积累、分配、转化特性的不同，导致产量上的差异[15-18]。杨建昌等研究证明，产量达9.7 t/hm2以上的高产水稻，抽穗前茎鞘物质转换率只有10%左右[19]。本研究表明，齐穗期以前主要进行营养生长，茎鞘干物质所占比例最大；而到成熟期茎鞘、叶片积累的光合产物向穗部转移，导致茎鞘、叶片的干物质积累量下降。从积累量上来看，沈稻529、丰优307在齐穗期和成熟期光合产物的积累量要高于其他品种，因此在有机栽培环境下，沈稻529、丰优307较其他品种更有优势。

朱利群等研究结果，有机栽培条件可显著增加水稻有效穗数、每穗粒数和产量[20-21]。本研究结果表明，沈稻529、五优135、沈稻47产量高于其他品种，其中沈稻529产量最高，为9.53 t/hm2，每穗粒数为145.6粒、结实率90.8%、千粒质量24.9 g，五优135次之，产量为9.45 t/hm2，每穗粒数 113.7粒、结实率89.4%、千粒质量25.7 g，沈稻47低于以上2个品种，产量为9.10 t/hm2，每穗粒数147.2粒、结实率877%、千粒质量25.3 g。产量与产量构成因素相关分析表明，有效穗数和每穗颖花数呈极显负相关，随着有效穗数的增加每穗颖花数减少；产量与每穗颖花数呈显著正相关，与每穗成粒数呈极显著正相关，表明每穗颖花数和每穗成粒數的增加对产量的提高作用效果显著。

水稻生长过程各器官的干物质积累是产量形成的基础[22]。本研究干物质积累量由高到低前5位的品种为沈稻529>五优135>沈稻47>沈农315>盐丰47；产量由高到低排在前5位的品种有沈稻529>五优135>沈稻47>沈农315>沈稻505。其中盐丰47、沈稻505干物质积累量和产量变化规律不同，可能与自身生长特性和收获指数有关。其他品种的干物质积累量和产量变化总的趋势是干物质积累量增加，产量也随之提高，因此在有机栽培条件下选择适合的品种至关重要。

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doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2017.06.012