拔節(jié)孕穗期水分脅迫對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響

1、吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)2004,26(3 :237241Journal o f Jilin Agricultural Univer sity拔節(jié)孕穗期水分脅迫對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響邵璽文, 張瑞珍, 齊春艷, 童淑媛, 楊沫, 黃世琳, 孫長(zhǎng)占象局, 松原1380001211131(11吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院, 長(zhǎng)春130118; 21四川省草原工作總站, 成都610041; 31松原市氣摘要:。水稻有效穗、葉面積指數(shù)和株高都有較大的影響, , 平均比對(duì)照低2617%。, 最終導(dǎo)致單位面積有效穗不足、穗粒數(shù)少。處理平均產(chǎn)量比對(duì)照低6318%, , 、葉重比對(duì)照高813%。; 產(chǎn)量性狀; 產(chǎn)量:1文獻(xiàn)

2、標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):100025684(2004 0320237205E ffects of Water Stre ss on Growth and Y ield of Ricein J ointing 2Booting StageSH AO X i 2wen , ZH ANG Rui 2zhen , QI Chun 2yan , T ONG Shu 2yuan , Y ANG M o , et al 1(11College o f Agronomy , Jilin Agricultural Univer sity , Changchun 130118, China ; 21G eneral

3、 Grass 2land Work Station o f Sichuan Province , Chengdu 610041, China ; 31Meteorological Bureau o f Songyuan City , Songyuan 138000, China 12111Abstract :E ffects of water stress on growth and yield of rice were studied in jointing 2booting stage 1It showed that effects of water stress on effective

4、 panicles , LAI , and plant height of rice were evident 1The degrees of rice being affected were positively coorelated with the levels of water stress 1The effective pani 2cles of the treated were 2617%lower than those of the control 1Owing to water stress on rice in jointing 2booting stage , the ri

5、ce tillering panicles was restrained , the yield was seriously affected because there were not enough effective panicles in unit area , and fewer of the grains per panicle and light of 10002grain weight 1The average yield of the treated was 6318%lower than that of the control 1The average bio 2mass

6、of the treated was 2519%lower than that of the control 1The average stem and leaf weight of the treated were 813%higher than those of the control 1K ey words :rice ; jointing 2booting stage ; water stress ; yield property ; yield水稻在長(zhǎng)期進(jìn)化和人類栽培過(guò)程中, 對(duì)水分環(huán)境變化有了一定的適應(yīng)性, 在不同生育階段對(duì)水分的需求不同, 對(duì)遭受一定程度的水分脅迫后其反應(yīng)也不相同

7、, 有的階段表現(xiàn)出較強(qiáng)的忍耐性,而有的階段則反應(yīng)很敏感, 在反應(yīng)敏感階段進(jìn)行水分脅迫, 結(jié)果造成光合作用減弱, 生長(zhǎng)發(fā)育受阻, 嚴(yán)重時(shí)影響產(chǎn)量。因此, 在水稻節(jié)水栽培過(guò)程中, 深入探討水稻栽培各生育階段遭受水分脅迫127基金項(xiàng)目:長(zhǎng)春市農(nóng)業(yè)創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目(長(zhǎng)科合字第01-052N12號(hào)作者簡(jiǎn)介:邵璽文(19662 , 男, 碩士, 副教授, 研究方向:水稻節(jié)水高產(chǎn)栽培。收稿日期:2004201214238吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)2004年可能忍受的程度及其對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的影響, 避免節(jié)水不當(dāng)造成水稻減產(chǎn), 是發(fā)展節(jié)水種稻、改進(jìn)水稻灌溉管理技術(shù)、實(shí)現(xiàn)高效節(jié)水灌溉時(shí)必須注意的問(wèn)題。本試驗(yàn)主要研究拔節(jié)孕

8、穗期水分脅迫處理對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響, 旨在為節(jié)水灌溉提供理論依據(jù)。實(shí)粒、秕粒數(shù)、千粒重、結(jié)實(shí)率、莖葉重、根重、生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。2結(jié)果與分析211水分脅迫對(duì)脯氨酸和葉綠素含量的影響21111水分脅迫對(duì)水稻葉片中游離脯氨酸含量1材料與方法111供試材料與試驗(yàn)設(shè)計(jì)11111試驗(yàn)品種試驗(yàn)用水稻品種為吉89-45。11112試驗(yàn)土壤試驗(yàn)用土為草甸黑土, 土壤的影響拔節(jié)孕穗期水分脅迫處理H3植株葉片脯氨酸含量最高達(dá)9811g g , ck 含量最低為511249g g ,H3是ck 的1191倍, 是H1的1158倍, 是H2的1122倍, H3>H2>H1>ck , 。,

9、中有機(jī)質(zhì)含量2101%, 速效氮、有效磷、速效鉀含量分別是11218,2119,8316mg kg 。11113試驗(yàn)設(shè)計(jì)處理, 設(shè)4H11濕潤(rùn), 標(biāo)準(zhǔn)為土壤飽和含水量90%100%;H21土壤水勢(shì)-30kPa ; H31土壤水勢(shì)-50kPa ;ck 1水稻全生育期保持水層。用中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所生產(chǎn)的真空負(fù)壓式土壤濕度計(jì)測(cè)定土壤水勢(shì), 埋設(shè)深度為陶土頭中心距土表10cm , 每天8:00,11:00,14:00,17:00記載負(fù)壓表讀數(shù)。每個(gè)處理10盆, 埋入土中, 盆的上部與地面平。112管理方法栽苗用盆底部直徑20cm , 上部直徑31cm , 盆深33cm , 每盆裝風(fēng)干土15kg

10、, 底肥施用三料(N 、P 2O 5、K 2O 含量各15% 每盆810g , 于6月9日、7月10日每盆分別追尿素110g ; 每盆插秧4穴,圖1拔節(jié)孕穗期處理脯氨酸含量Fig 111Pro content of rice in jointing 2booting stage拔節(jié)孕穗期各處理除與ck 一樣具有尚不明確的環(huán)境脅迫外, 還受水分脅迫, 所以各處理脯氨酸含量都比較高, 說(shuō)明拔節(jié)孕穗期水稻對(duì)環(huán)境條件非常敏感。拔節(jié)孕穗期水分脅迫處理后水稻葉片中游離脯氨酸含量是其一生中的最高值(圖2 , 拔節(jié)孕穗期到蠟熟期脯氨酸含量一直呈下降趨勢(shì)。由拔節(jié)孕穗(JB 抽穗開(kāi)花(H B 灌漿乳熟期(M H1

11、、H2和H3處理植株脯氨酸含量呈直線下降, 由灌漿乳熟期至蠟熟期(W 脯氨酸含量下降趨于平緩, 達(dá)到一生中的最低值。仵8小南等對(duì)小麥芽鞘和棉花胚軸水分脅迫試驗(yàn)結(jié)果表明:恢復(fù)給水后積累的脯氨酸會(huì)迅速消失, 恢復(fù)給水48h 內(nèi)脯氨酸含量恢復(fù)到正常水平, 但脅迫時(shí)間若超過(guò)一定限度, 即使復(fù)水也不能使脯氨酸含量下降到正常水平。水稻在拔節(jié)孕穗期水分脅迫恢復(fù)灌水后, 脯氨酸含量下降緩慢, 至灌漿乳熟期后有較大幅度下降, 至蠟熟期接近正常水平, 除前面分析的環(huán)境因素外, 具體原因有待于進(jìn)一步研究。以后各時(shí)期測(cè)定結(jié)果是:脯氨酸含量始每穴4株苗,5月24日插秧,7月8日開(kāi)始水分脅迫處理,7月28日測(cè)定生理指標(biāo)。

12、設(shè)置防雨棚防雨水。113生理指標(biāo)測(cè)定水分脅迫處理末期用751分光光度計(jì)測(cè)定葉片中游離脯氨酸含量、葉綠素含量。114形態(tài)指標(biāo)測(cè)定測(cè)定項(xiàng)目主要有分蘗數(shù)、株高、葉面積指數(shù)、葉齡, 從6月11日開(kāi)始每隔5d 定株測(cè)量水稻形態(tài)指標(biāo)。115產(chǎn)量測(cè)定水稻成熟后每個(gè)處理取5盆考種測(cè)產(chǎn)。測(cè)定項(xiàng)目主要有每盆有效穗數(shù)、株高 、穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)、穗第26卷第3期邵璽文等:拔節(jié)孕穗期水分脅迫對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響239終是H3>H2>H1, 似乎當(dāng)時(shí)的水分脅迫對(duì)后期仍有著較明顯的影響, 水分脅迫可能造成細(xì)胞整體性破壞9 的平均值都低于ck , 說(shuō)明水分脅迫對(duì)葉綠素a 和葉綠素(a +b 總量有影響, 拔節(jié)孕

13、穗期對(duì)水分脅迫比較敏感, 且此期水分脅迫處理對(duì)以后有一定程度影響。圖2拔節(jié)孕穗期處理對(duì)脯氨酸含量的影響Fig 121E ffect of water stre ss on pro content in booting stage of rice 圖content in jointing -booting stage of rice21112212水分脅迫對(duì)水稻株高的影響, 葉綠素, 同時(shí)也受營(yíng)養(yǎng)、光10211照和環(huán)境條件的影響。拔節(jié)孕穗期處理葉綠素(a +b 總量較高的是H3處理為21626mg g , 葉綠素含量最低的是H1處理, 水分脅迫強(qiáng)度增加, 葉綠素(a +b 含量提高, 但水分脅迫

14、處理葉綠素(a +b 含量均低于ck (圖3 , 葉綠素a 的含量表現(xiàn)為H2含量最高。拔節(jié)孕穗期各處理的葉綠素(a +b 總量和a a 含量、b 值在抽穗開(kāi)花期大幅下降, 至灌漿乳熟期, 葉綠素a 和葉綠素(a +b 總量繼續(xù)下降。與ck 相比, 各處理的葉綠素a 和a b 值在不同時(shí)期有的高于ck , 有的低于ck , 但處理水分脅迫抑制水稻的生長(zhǎng), 拔節(jié)孕穗期水分脅迫對(duì)水稻最終株高有一定影響, 影響的嚴(yán)重程度與水分脅迫水平有關(guān), 各處理株高由高到低依次是ck >H1>H2>H3, 拔節(jié)孕穗期水分脅迫水稻平均株高比ck 低1113cm 。213水分脅迫對(duì)水稻葉面積指數(shù)(LA

15、I 的影響水稻葉面積是光合作用的基礎(chǔ), 研究不同水平水分脅迫下群體葉面積消長(zhǎng)動(dòng)態(tài), 對(duì)節(jié)水高產(chǎn)栽培具有重要意義。比較拔節(jié)孕穗期水稻葉面積指數(shù), 最大LAI 與水分脅迫水平有關(guān), 脅迫越重, 最大LAI 越小, 各處理最大LAI 由大到小依次是ck >H1>H2>H3(圖4 。圖4拔節(jié)孕穗期水分脅迫對(duì)LAI 的影響Fig 141E ffect of water stre ss in jointing 2booting stage on LAI of rice水稻生育中期是承前啟后的關(guān)鍵時(shí)期, 生育中期合理群體結(jié)構(gòu)是抽穗后群體光合生產(chǎn)能力的物質(zhì)基礎(chǔ)。國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究表明, 水稻整個(gè)

16、生育過(guò)程中, 孕穗至抽穗期群體LAI 最大, 在該時(shí)期任240吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)2004年何品種都應(yīng)該有適宜的LAI 值?？刂乒喔人綥AI 隨生育期的推進(jìn)而增大, 在抽穗前后最大LAI 達(dá)到7, 為高光效適宜的LAI 值, 抽穗后隨著下部近根葉片無(wú)效分蘗的死亡而減小, 但減小速度比12有水層的慢, 直到黃熟時(shí)LAI 仍然較高。本研究結(jié)果表明:全生育期保持水層處理(ck 最大LAI 出現(xiàn)的時(shí)間是7月26日, 其他水分脅迫處理的最大LAI 均在8月5日。說(shuō)明拔節(jié)孕穗期水分脅迫影響水稻生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程。214水分脅迫對(duì)水稻產(chǎn)量性狀和產(chǎn)量的影響21411水分脅迫對(duì)水稻產(chǎn)量性狀的影響拔節(jié)孕穗期水分脅迫從7月

17、10日開(kāi)始, 雖分蘗已經(jīng)結(jié)束, 但其分蘗成穗仍與水分脅迫水平有關(guān), 脅迫輕的H1分蘗穗多, 脅迫較重的H3分蘗穗少, 穗由多到少依次是ck >H1>H2>穗H1比H3多14, 1蘗穗H11比H3多916個(gè)(表1 、葉片小, , 需從老蘗和主莖處獲取營(yíng)養(yǎng), 而水分脅迫后破壞了光合作用的正常進(jìn)行, 影響了干物質(zhì)的積累, 新蘗不能及時(shí)獲取足夠養(yǎng)分, 而且水分脅迫越重, 對(duì)光合作用影響越大, 供給分蘗的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)越少, 死去的無(wú)效分蘗就越多, 有效分蘗穗就越少。孕穗期是水稻生理需水的最重要時(shí)期, 也是水稻產(chǎn)量庫(kù)容建立的關(guān)鍵時(shí)期, 此時(shí)土壤水分脅迫對(duì)水稻穎花分化和退化產(chǎn)生深刻影響, 水分

18、脅迫水平不同和斷水時(shí)間長(zhǎng)短其影響程度也各不相同。從穗的大小和穗粒數(shù)上看, 此期穗大小與水分脅迫水平有關(guān), 脅迫輕的處理穗大, 脅迫重的處理穗小, 穗由大到小依次是ck >H1>H2>H3。此期水分脅迫處理平均穗長(zhǎng)比ck 短15199%; 穗粒數(shù)少, 水分脅迫處理穗粒數(shù)平均比ck 少37195%, 穗實(shí)粒數(shù)均低于ck , 平均比ck 少50114%; 水分脅迫處理千粒重均低于ck , 平均比ck 低218%, 說(shuō)明13孕穗期水分脅迫影響水稻庫(kù)容建立, 籽粒小、千粒重降低, 其原因是孕穗期干旱不但總穎花數(shù)少, 而且每個(gè)穎花的容量也小, 對(duì)產(chǎn)量影響較大。拔節(jié)孕穗期對(duì)水分脅迫敏感,

19、構(gòu)成產(chǎn)量因素的單位面積有效穗數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重三要素均低于ck , 因此決定了其經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量也不可能高。21412水分脅迫對(duì)水稻產(chǎn)量的影響在拔節(jié)孕穗期水分脅迫, 水稻生物產(chǎn)量的降低與水分脅迫水平是一致的, 為ck >H1>H2>H3, 即脅迫越重, 生物產(chǎn)量越低。H2和H3的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量相差極小, 每盆僅差014g ,H1H2和H3H318,2; 輕, 但與ck 比經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。影響水稻產(chǎn)量, 所以此期是水稻對(duì)水分敏感時(shí)期。同一處理生物產(chǎn)量較高而經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量較低, 進(jìn)一步證明拔節(jié)孕穗期缺水主要是影響了水稻孕穗期庫(kù)容的建立, 一些枝梗上的穎花發(fā)育不全, 停頓在某14一發(fā)育階段而成為畸形花,

20、 有效穎花數(shù)降低, 即使后期復(fù)灌也無(wú)法彌補(bǔ)。因?yàn)闆](méi)有足夠的庫(kù)容, 無(wú)法接納莖葉制造的光合產(chǎn)物, 這可能是莖、葉干物質(zhì)較重而粒重較輕的原因。千粒重低的原因也是如此。因此分蘗末期排水曬田要掌握好時(shí)間和曬田的強(qiáng)度, 否則將造成無(wú)法挽回的產(chǎn)量損失。考種結(jié)果表明, 拔節(jié)孕穗期似乎存在一個(gè)水分臨界值, 在臨界值以上, 對(duì)產(chǎn)量影響小, 在臨界值以下, 產(chǎn)量降幅較大。本試驗(yàn)處理H2和H3產(chǎn)量相差極小, 說(shuō)明2個(gè)處理水平在同一臨界水分指標(biāo)內(nèi)。因此, 水稻在生育中期之前不能缺水, 敏感時(shí)期是孕穗期, 此期是水稻建立庫(kù)容的關(guān)鍵時(shí)期, 對(duì)產(chǎn)量高低影響至關(guān)重要, 拔節(jié)孕穗期需保持水層。表1水分脅迫對(duì)水稻產(chǎn)量性狀與產(chǎn)量的

21、影響Table 11E ffects of water stre ss on yield propertie s and yield of rice成穗率%處理T reatment ck H1H2H3總穗數(shù)穗長(zhǎng)cm N o 1of Panicleears穗粒數(shù)G rains實(shí)粒數(shù)秕粒數(shù)結(jié)實(shí)率%千粒重g 實(shí)粒重g 莖葉重g Rate of10002grain G rainweight S tem andeffective地上重gleaf weight第26卷第3期邵璽文等:拔節(jié)孕穗期水分脅迫對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響2413討論對(duì)所有的禾谷類作物來(lái)說(shuō), 生殖期水分虧缺對(duì)產(chǎn)量影響最大, 從水稻單個(gè)

22、分蘗發(fā)育看, 在生殖階段, 水分虧缺將對(duì)潛在產(chǎn)量造成無(wú)法挽回的損1215失。余學(xué)知等人對(duì)晚稻研究結(jié)果表明, 水稻拔節(jié)孕穗期是水分臨界期, 此時(shí)遇水分脅迫和干旱就減產(chǎn), 若連續(xù)干旱產(chǎn)量將直線下降, 干旱時(shí)間愈長(zhǎng)減產(chǎn)愈多, 甚至絕收。其主要原因是此期干旱抑制性器官的發(fā)育。抽穗揚(yáng)花后遇不嚴(yán)重的干旱還有增產(chǎn)可能性。孕穗期受旱無(wú)論是主莖穗還是分蘗穗皆受嚴(yán)重影響, 先是生殖生長(zhǎng)直接受損害, 恢復(fù)灌水后進(jìn)一步破壞了營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)的正常進(jìn)行16彩虹認(rèn)為, , 停止, 抽出, 。孕穗期嚴(yán)重減產(chǎn)的原因在于有一些枝梗上的全部或部分穎花發(fā)育不全, 停頓在某一發(fā)育階段而成為畸形穎花。主莖穗的各種性狀中, 穗長(zhǎng)在孕穗

23、期受旱后縮短, 總粒數(shù)在孕穗前受旱普遍降低, 以孕穗期最顯著。本試驗(yàn)拔節(jié)孕穗期水分脅迫主莖穗和分蘗穗都縮短, 總粒數(shù)和實(shí)粒數(shù)明顯偏低, 秕粒數(shù)多, 結(jié)實(shí)率低。前人的工作和我們的試驗(yàn)結(jié)果表明, 水稻對(duì)水分敏感期是拔節(jié)孕穗期, 此期缺水減產(chǎn)嚴(yán)重, 應(yīng)盡力保持水層。孕穗期水稻受水分脅迫減產(chǎn)的機(jī)制是水分虧缺引起光合作用降低, 呼吸作用增強(qiáng), 根系吸水能耗增加, 干物質(zhì)積累減少。從植株生育進(jìn)程和營(yíng)養(yǎng)生理分析, 當(dāng)水稻進(jìn)入枝梗分化期, 幼穗開(kāi)始形成, 需要大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供其消耗, 當(dāng)花粉細(xì)胞開(kāi)始減數(shù)分裂時(shí), 這種需求則更加旺盛, 這與因遭受水分脅迫而導(dǎo)致光合作用下降, 同化物減少, 形成了強(qiáng)烈的反差6干旱缺水對(duì)水稻產(chǎn)量損失最大, 這是水稻節(jié)水栽培中必須注意的問(wèn)題。參考文獻(xiàn):1王紹華, 曹衛(wèi)星, 姜東, 等1水稻強(qiáng)化栽培對(duì)植株生理與群體發(fā)育的影響J1中國(guó)水稻科學(xué),2003,17(1 :3123612李明德, 余崇祥, 湯海濤, 等1稻田農(nóng)業(yè)節(jié)水栽培配套技術(shù)的研究J1灌溉排水學(xué)報(bào),2003,22(4 :3924213曾翔, 李陽(yáng)生, 謝小立, 等1不同灌溉模式對(duì)雜交水稻生育后期根系生理特性和劍葉光合特性的影響J1中國(guó)水