不同时期水分胁迫对水稻生长发育和产量的影响

李旭+付立东+王宇+隋鑫+任海+吕小红

摘要：以超级稻盐丰47为材料，设置10个不同时期不同程度水分胁迫处理，探讨不同时期水分胁迫对水稻茎蘖、叶面积、光合及产量构成因素的影响。结果表明，各时期光合速率和LAI随水分胁迫程度的增加，下降程度加剧；分蘖期水分胁迫对有效穗数影响最大，与对照相比，轻度胁迫、中度胁迫、重度胁迫分别减少了17.9%、25.7%、27.4%；抽穗开花期和灌浆期重度水分胁迫的结实率分别为91.6%、86.6%，与对照相比分别降低了3.4%、8.6%；产量以常规灌溉最高，为10 077.2 kg/hm2，其次是抽穗开花期轻度胁迫处理，为9 549.1 kg/hm2。

关键词：水稻；生育期；水分胁迫；生长发育；产量

中图分类号： S511.07文献标志码： A文章编号：1002-1302（2017）07-0070-03

最近几年，北方连年干旱，造成的资源性缺水日益严重，令人忧心，成为抑制农业可持续发展的重要因素[1]。由于水资源的限制，水稻种植面积下降，限制了农业的发展和农民的增收。近几年关于旱作水稻、节水稻作及水分胁迫对水稻的生长发育和产量影响的研究得到了各方面的重视[2-5]。但由于土壤水分控制方法和选用水稻品种的不同，土壤类型、水分胁迫强度及时期不同，研究结果差异较大[6]。前人研究认为，水稻受旱后产量损失最严重的为开花灌浆期胁迫，其次为抽穗期及乳熟期[7]，还对节水栽培、调控灌溉以及水肥耦合等进行了大量报道[8-10]。但是到目前为止，关于滨海稻区不同时期不同水分胁迫对于水稻生长发育及产量等的研究报道较少，本试验主要研究不同时期不同水分胁迫强度对水稻的生长特性和产量及其构成因子的影响，探讨不同生育时期水稻对土壤水分的生态生理适应性，探明不同时期水稻生长对水分胁迫的敏感性及水分胁迫对水稻生长和产量的影响程度，旨在寻求本地适宜的灌溉方式，为实现机插水稻精确定量灌溉提供科学依据。

1材料与方法

1.1材料

试验于2015年在辽宁省盐碱地利用研究所唐家试验基地的测坑试验场进行。供试土壤为滨海盐渍型水稻土，耕层土壤（0～15 cm）含有机质22.53 g/kg、全氮1.22 g/kg、碱解氮55.91 mg/kg、速效磷39.96 mg/kg、速效钾243.83 mg/kg、全盐1.15 g/kg，pH值7.75。

供试水稻品种盐丰47，全生育期156～160 d，15.5～16.0 张叶，在辽宁、河北、山东等地累计推广面积达 133万hm2，为辽宁省高产、优质及多抗结合最好的典型品种。

供试肥料：喜耕田缓释复合肥（含28%N、18.8%P2O5、8%K2O）；尿素（含46%N）。

1.2方法

本试验设10个处理（表1），小区面积为4 m×6 m=24 m2，小区周围是水泥固化隔离带，深至70 cm土层，以防小区之间水分相互侧渗；各小区均用PVC管引入固定水源，安装2～3个水势仪探头用来确定灌溉时间（在达到水势的同时测定土壤含水量）。采用工厂化旱育苗技术培育壮秧，4月20日播种，播干种100 g/盘。于5月25日移栽，行穴距 30 cm×18 cm，4～5本株/穴。其他田间管理措施按一般大田进行。

1.3测定项目与方法

茎蘖数调查每小区定植10穴，分蘖中期开始，7 d调查1次，N-n期（N：主茎总叶片数、n：伸长节间数）、拔节期、齐穗期、成熟期进行普查。以LI-6400（LI-COR Inc.USA）便携式光合测定仪于齐穗期测定各处理剑叶光合速率、气孔导度，每个处理重复测定15次；并测定植株干物质质量，成熟期测定籽粒和茎叶干物质质量。首先将茎叶、穗分开，分别装入样品袋，105 ℃杀青30 min，然后在85 ℃下烘干至恒质量。成熟期每个处理取具有代表性的植株5穴，进行室内考种，调查每穴平均株数、株高、穗长，调查每穗粒数、结实率、千粒质量（饱粒质量）。去边行及调查采样行后收获脱谷记实产。

1.4数据分析

采用Excel对数据进行计算，采用DPS 7.50软件随机区组LSD法对数据进行统计分析。

2结果与分析

2.1不同时期水分胁迫对茎蘖的影响

水稻分蘖数是反映水稻群体和个体发育的重要指标[11]。试验结果（图1～图3）表明，全生育期正常供水CK与各时期水分胁迫处理相比，分蘖高峰期茎蘖数达到最高，33.5个/穴，收获穗数为23.2个/穴。其中水稻分蘖期胁迫对茎蘖影响最大，表现为轻度胁迫<中度胁迫<重度胁迫，其中轻度胁迫收获穗数为17.2个/穴，中度胁迫为16.2个/穴，重度胁迫为15.6个/穴，其他水分胁迫处理对于水稻茎蘖的影响较小。

由图1茎蘖曲线可知，水稻分蘖期进行水分胁迫抑制了水稻分蘖的发生，造成分蘖基数不足，虽然分蘖成穗率较高，分蘖绝对有效穗数仍然较少，结果造成单位面积有效穗数不足而严重影响产量。

2.2不同时期水分胁迫对水稻叶面积指数的影响

叶面积是光合作用的基础，研究不同程度水分胁迫下群体叶面积变化动态，对水稻高產节水栽培具有重要作用，适宜叶面积指数对产量形成至关重要[6]。分蘖期干旱制约着水稻叶面积的扩展，制约的程度和水分胁迫趋势基本一致（表2）。在分蘖期，随着胁迫程度的加重，拔节期、齐穗期叶面积指数（leaf area index，LAI）逐渐降低，其中轻度胁迫齐穗期LAI为5.08，中度胁迫为4.02，重度胁迫为3.44。抽穗开花期水分胁迫会制约水稻叶面积的扩展，随着水分胁迫程度的加重，拔节期、齐穗期水稻叶面积指数由大到小依次为CK>轻度胁迫>中度胁迫>重度胁迫。灌浆期水分胁迫相对其他处理对水稻叶面积指数影响较小，后期无效LAI减少，重度胁迫处理会制约水稻后期灌浆，影响其籽粒增加质量，导致水稻贪青晚熟，影响水稻的产量和品质。

2.3不同时期水分胁迫对水稻光合作用的影响

由表3可以看出，水稻在不同时期遭受水分胁迫时会出现光合速率下降现象，而且随着水分胁迫程度增加，下降程度也会加剧，常规灌溉处理光合速率最高，为16.72 μmol/（m2·s），其次分别是各时期轻度胁迫、中度胁迫、重度胁迫处理；常规处理气孔导度达到1.04 mol/（m2·s），其他处理的气孔导度均小于 1 mol/（m2·s）；胞间CO2浓度与蒸腾速率各处理间多差异不显著。各时期不同程度胁迫间相比较（除轻度胁迫外），抽穗开花期净光合速率下降程度最大，分蘖期次之，灌浆期下降幅度最小。

2.4不同时期水分胁迫对水稻产量及其构成因素的影响

由表4可知，在不同时期水分胁迫下，产量以CK常规灌溉最高，为10 077.2 kg/hm2。分蘖期、抽穗开花期、灌浆期等时期不同程度的水分胁迫处理产量均低于对照，其中轻度水分胁迫对产量影响较小，但与对照相比，分蘖期、抽穗开花期、灌浆期的重度水分胁迫分别减产了25.4%、14.9%、23.8%，说明重度水分胁迫处理对产量有显著影响。

分蘖期水分胁迫对穗数影响较大，与对照相比，轻度胁迫、中度胁迫、重度胁迫分别减少了17.9%、25.7%、27.4%，与对照的差异达到显著水平，抽穗开花期水分胁迫对穗数影响不大；穗粒数随胁迫程度的加重呈逐渐减少的趋势，但千粒质量多差异不显著。抽穗开花期和灌浆期重度水分胁迫的结实率分别为91.6%、86.6%，与对照相比分别降低了3.4%、8.6%，说明抽穗开花期和灌浆期受旱严重，会导致减产。灌浆期重度水分胁迫对千粒质量影响较大，与对照相比，下降了5.0%，结实率随胁迫程度的加重而降低。

3结论

不同程度水分胁迫都会影响水稻产量，其中各时期轻度水分胁迫对产量影响相对较小。分蘖期不同程度的水分胁迫影响水稻分蘖数和叶面积指数等生育指标，从而影响水稻产量性状而降低产量。水稻产量由单位面积有效穗数、穗粒数和千粒质量3个重要因素构成，协调好三者之间关系对水稻高产至关重要。分蘖期水分胁迫导致构成产量三要素中单位面积有效穗数显著低于常规灌溉，分蘖穗基数不足而造成产量损失。

抽穗开花期水分胁迫影响水稻结实率，穗抽出率降低。胁迫程度的加重导致颖花分化过程中营养不良而使发育中途停顿或因为缺水而不能正常分化，最终导致减产。

灌浆期不同程度的水分胁迫对水稻千粒质量影响较大，胁迫程度的加重引起气孔关闭，使光合速率降低，养分积累减少或养分运输不畅，最终导致千粒质量和结实率都降低，很难保证产量。

因此，水稻在各时期不能长时间缺水，这与李永和在水稻节水灌溉研究中提出不宜人为减少水稻生理需水，任何节水措施只能设法减少水稻生理需水以外的用水量研究结果[12]一致。分蘖期是水稻营养生长关键时期，保证水稻的穗数是獲得高产的基础，应保持浅水使其能够满足水稻正常生长发育所需水分及其生态环境，否则水稻生长不足、基本穗不够；抽穗开花和灌浆期是水分临界期，应该保证水稻抽穗和养分积累所需水分，否则结实率和千粒质量降低，难以保证后期高产。

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