移栽期对水稻不同生育期生长发育规律和产量的影响

王传凯1,牛建行2

(1.南阳农业职业学院,河南 南阳 473007;2.中国农业科学院 油料作物研究所,湖北 武汉 430062)

摘要为了探索移栽期对水稻不同生育期生长发育的影响,优选适宜的移栽期和水稻品种,以扬两优6号、深两优5814、冈优1237、宜香优1577、Ⅱ优1259为试验材料,分别于四叶期和六叶期移栽,设置扬两优6号(4叶)、深两优5814(4叶)、冈优1237(4叶)、宜香优1577(4叶)、Ⅱ优1259(4叶)、扬两优6号(6叶)、深两优5814(6叶)、冈优1237(6叶)、宜香优1577(6叶)、Ⅱ优1259(6叶)10个处理,进行大田试验,研究各处理农艺性状、碳氮化合物动态变化规律。结果表明,六叶期移栽的水稻营养生长期株高、叶面积指数(LAI)、干物质积累量较低,每平方米有效穗数和理论产量均低于四叶期移栽处理。在移栽后90 d和抽穗期,四叶期移栽的冈优1237、宜香优1577、Ⅱ优1259株高高于其他品种。四叶期移栽的冈优1237、宜香优1577在栽后75,90 d的LAI较高,进入抽穗期,下降最多,分别比栽后90 d下降40.0%和32.7%;栽后90 d,四叶期移栽的宜香优1577鲜质量极显著高于其他品种,其干质量显著高于其他品种。各个生长期,四叶期移栽的冈优1237茎秆中可溶性糖含量最高,其次为宜香优1577;四叶期移栽的宜香优1577茎秆中氮含量、每平方米有效穗数、结实率和理论产量均高于其他品种,其理论产量高于宜香优1577(6叶)32.2%,其次为冈优1237(4叶)。栽后90 d和抽穗期的株高、干质量、可溶性糖与每平方米有效穗数、穗粒数、千粒质量、理论产量呈正相关,抽穗期LAI与各产量因素呈负相关,与理论产量相关系数为-0.779,达到极显著水平。综上,栽后90 d和抽穗期,四叶期移栽的宜香优1577和冈优1237的株高、LAI、干鲜质量、碳氮化合物和产量指标表现较好,且抽穗期LAI下降幅度最大,有效地分配光合产物,增加水稻产量,因此,选择在四叶期移栽宜香优1577和冈优1237,更有利于实现高产的目标。

关键词水稻;移栽期;生长发育;产量

水稻是我国第一大粮食作物,种植面积占全国粮食作物总面积的30%左右[1]。水稻产量受多种因素的影响,包括品种、移栽期、施肥、环境等。移栽时秧苗的秧龄对水稻高产的形成影响较大[2-4]。黄礼庆等[5]研究提出,移栽期明显影响水稻的生育期、植株性状以及产量等指标,随移栽期推迟,生育期缩短,株高降低,产量构成因子也随之减少。解文孝等[6]研究认为,移栽期推迟会导致有效穗数下降。袁继超等[7]研究发现,移栽期对籽粒灌浆速率和时间影响较大。目前,移栽期对水稻产量影响的研究较多[8-9],但通过不同移栽期对多个水稻品种生长发育动态变化和产量的相关性研究较少。 本试验旨在研究河南信阳地区5个主栽水稻品种不同移栽期的农艺性状和碳氮化合物的动态变化规律,分析其与产量的相关性,以确定水稻高产的适宜移栽时期和品种。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验地点位于河南省信阳市羊山新区水稻试验基地。当地海拔约1 350 m,试验田光照充足,排灌方便,地势整齐。供试土壤有机质含量9.42 g/kg,全氮140.2 mg/kg,速效磷28.59 mg/kg,速效钾184.63 mg/kg。

1.2 试验材料

选用当地主栽品种:扬两优6号、深两优5814、宜香优1577、冈优1237、Ⅱ优1259。

1.3 试验设计

5个水稻品种于3月30日播种,分别在四叶、六叶期移栽,随机区组试验设计,10个处理,具体如表1所示。每个处理3次重复,共计30个小区,各小区面积30 m2 ,小区四周设5 行保护行,各小区间留30 cm 的工作行,以利观察取样,施肥及管理措施均采用当地优质配套栽培方案。分别于栽后50,75,90 d以及抽穗期和成熟期测定各项指标。

表1 试验设计
Tab.1 Experimental design

1.4 测定项目及方法

1.4.1 农艺性状与干鲜质量 于栽后50,75,90 d及抽穗期,每小区随机取样10穴,用清水和蒸馏水清洗植株,再用滤纸吸干,测量植株株高、鲜质量;采用MSD-971叶面积扫描仪测得单穴叶面积,根据种植密度,计算叶面积指数(LAI)。

LAI=单位土地面积总绿叶面积/单位土地面积烘干后测定根茎叶干质量;将鲜样置于烘箱,105 ℃杀青30 min,85 ℃烘干,称干质量。

1.4.2 碳氮化合物指标 将各生育期样品烘干后,将茎秆剪成3 cm左右,放入粉样机粉碎,过0.15 mm筛孔尺寸的筛网,可溶性糖用蒽酮比色法测定[10]。将烘干后的叶片粉碎,采用凯氏定氮仪自动定氮法测定氮含量[11]

1.4.3 产量性状 成熟期每小区随机收割5个1 m2,统计有效穗数、穗粒数、结实率,称量1 000粒干种子质量(千粒质量)。

2 结果与分析

2.1 移栽期对5个水稻品种不同生育期株高的影响

随着水稻的生长发育,各个品种株高均逐渐增加。各个生长期,同一品种四叶期移栽的株高均高于六叶期移栽处理。栽后50 d,四叶期移栽的水稻品种(扬两优6号、深两优5814、宜香优1577、冈优1237和Ⅱ优1259)分别高于六叶期移栽处理8.7%,16.5%,16.6%,5.1%,9.4%,四叶期移栽的Ⅱ优1259株高最高,与冈优1237(4叶)、宜香优1577(4叶)和宜香优1577(6叶)之间差异不显著,但与其他处理相比差异显著,且与深两优5814(4叶、6叶)、扬两优6号(4叶、6叶)、冈优1237(6叶)相比达到极显著水平;栽后75 d,四叶期移栽的同一水稻品种分别高于六叶期移栽品种5.5%,0.8%,1.0%,5.4%,17.1%,其中以Ⅱ优1259(4叶)株高最高,与其他处理达到极显著水平;栽后90 d,四叶期移栽的同一品种分别高于六叶期移栽品种13.8%,16.5%,12.9%,11.8%,2.9%,宜香优1577(4叶)株高最高,与冈优1237(4叶)和Ⅱ优1259(4叶)相比之间差异不显著,但与其他处理相比差异达到显著水平;抽穗期,同一品种四叶期移栽分别高于六叶期移栽处理1.9%,8.7%,11.7%,15.7%,6.7%,宜香优1577(4叶)和Ⅱ优1259(4叶)株高高于其他处理,且达到显著水平(图1)。

每个柱形图上面对应的不同小写字母表示差异达显著水平P < 0.05;不同大写字母表示差异达极显著水平P < 0.01。图3-4同。
Lowercase letters above histograms are significantly different according to Duncan′s multiple range test(P < 0.05);
Capital letters above histograms are extremely significantly different according to Duncan′s multiple range test(< 0.01).The same as Fig.3-4.

图1 移栽期对5个水稻品种不同生育期株高的影响
Fig.1 Effect of transplanting period on plant height of five rice varieties t different growth stages

2.2 移栽期对5个水稻品种不同生育期LAI的影响

从图2可以看出,从栽后50~90 d,各处理LAI指数随着生长期延长而逐渐增加,从栽后90 d到抽穗期呈下降的趋势,各个时期同一品种不同移栽期之间有一定差异。栽后50 d,宜香优1577(4叶)LAI最高,为5.86;其次为Ⅱ优1259(4叶)和冈优1237(4叶);栽后75,90 d,冈优1237(4叶)LAI最高,宜香优1577(4叶)次之;抽穗期,各处理LAI均下降,其中冈优1237(4叶)下降最多,相比栽后90 d减小40.0%,其次为宜香优1577(4叶),比栽后90 d下降32.7%。

2.3 移栽期对5个水稻品种不同生育期鲜质量的影响

从图3可以看出,从栽后50~90 d,各处理鲜质量逐渐增加,进入抽穗期,四叶期移栽品种深两优5814和六叶期移栽的5个品种的鲜质量有一定程度的升高。栽后50 d,各处理中Ⅱ优1259(4叶)鲜质量最高,其次为宜香优1577(4叶)和冈优1237(4叶);栽后75 d,各处理之间差异基本不显著;栽后90 d,同一品种四叶期移栽的鲜质量均高于六叶期移栽处理,分别高6.9%,8.2%,10.9%,34.6%,12.2%,宜香优1577(4叶)鲜质量最高,与其他处理相比差异达到极显著水平;抽穗期,深两优5814(6叶)鲜质量最高,但与深两优5814(4叶)、冈优1237(4叶)、宜香优1577(4叶)、冈优1237(6叶)的差异不显著。

2.4 移栽期对5个水稻品种不同生育期干质量的影响

从图4可以看出,四叶期移栽的水稻品种从栽后50~90 d,各品种干质量逐渐增加,从90 d到抽穗期,除了深两优5814,均呈现下降的趋势;六叶期移栽的水稻品种从栽后50 d到抽穗期,各品种均持续增加。栽后50 d,各处理中Ⅱ优1259(4叶)干质量最高,高于Ⅱ优1259(6叶)36.9%,其次为宜香优1577(4叶);栽后75,90 d,同一品种四叶期移栽处理均高于六叶期移栽处理,其中宜香优1577(4叶)干质量均最高;抽穗期,冈优1237(4叶)干质量最高,但与四叶期移栽处理各品种相比差异不显著。

图2 移栽期对5个水稻品种LAI的影响
Fig.2 The effect different transplanting periods on LAI of five rice varieties

图3 移栽期对5个水稻品种鲜质量的影响
Fig.3 The effect of different transplanting periods on fresh weight of five rice varieties

图4 移栽期对5个水稻品种干质量的影响
Fig.4 The effect of different transplanting periods on dry weight of five rice varieties

2.5 移栽期对5个水稻品种不同生育期碳氮化合物含量的影响

从图5,6可以看出,从栽后50~90 d,各处理水稻碳氮化合物随着生长期的延长而逐渐增加,从栽后90 d到抽穗期呈现出下降的趋势。栽后90 d,各个品种水稻茎秆中可溶性糖含量均达到最大值,四叶期移栽的水稻品种茎秆中可溶性糖含量高于六叶期移栽处理,分别高于6.2%,5.7%,12.8%,2.7%,7.3%,其中冈优1237(4叶)茎秆可溶性糖含量最高,其次为宜香优1577(4叶);抽穗期,冈优1237(4叶)茎秆可溶性糖含量高于其他处理,Ⅱ优1259(4叶)和宜香优1577(4叶)次之。水稻氮含量变化规律与可溶性糖相似,均呈现先增加后下降的趋势,各个生长期,同一品种四叶期移栽处理氮含量均高于六叶期移栽处理,以冈优1237(4叶)表现最好,在各个生长期均高于其他处理。

图5 不同移栽期5个水稻品种可溶性糖含量的影响
Fig.5 The dynamic change of soluble sugar of five rice varieties in different transplanting periods

图6 不同移栽期5个水稻品种氮含量的影响
Fig.6 The dynamic change of nitrogen of five rice varieties in different transplantingperiods

2.6 移栽期对5个水稻品种产量的影响

从表2可以看出,各处理理论产量和产量构成因素之间有一定差异,同一品种四叶期移栽处理每平方米有效穗数和理论产量均高于六叶期移栽处理,宜香优1577(4叶)的每平方米有效穗数、结实率和理论产量高于其他处理,且理论产量与其他处理相比达到极显著水平,分别高于宜香优1577(6叶)32.2%;其次为冈优1237(4叶)和Ⅱ优1259(4叶),分别高于六叶期移栽的同一品种15.7%和51.4%。

表2 移栽期对5个水稻品种产量性状的影响
Tab.2 The effect of different transplanting periods on yield offive rice varieties

注:表中不同小写字母表示差异达显著水平P<0.05;不同大写字母表示差异达极显著水平P< 0.01。
Note:Lowercase letters of table are significantly different according to Duncan′s multiple range test (P< 0.05). Capital letters of table are extremely
significantly different according to Duncan′s multiple range test (P< 0.01).

2.7 不同移栽期5个水稻品种形态指标碳氮化合物与产量的相关性

从表3可以看出,水稻产量因素与不同时期水稻株高、LAI、干鲜质量、可溶性糖呈现一定的相关性,栽后90 d和抽穗期的株高、干质量、可溶性糖与每平方米有效穗数呈正相关,其中栽后90 d株高、干质量与之相关系数分别达到0.586和0.829。栽后90 d和抽穗期的株高、干鲜质量、可溶性糖均与穗粒数、千粒质量、理论产量呈正相关。栽后90 d的LAI 与结实率相关系数较小,但与穗粒数和理论产量相关性较大,分别达到0.632,0.661,抽穗期LAI与各产量因素呈负相关,与千粒质量相关性较小,但与理论产量相关系数为-0.779,达到极显著水平。

表3 产量因素与不同时期水稻形态指标相关性
Tab.3 The correlation between production factors and morphological indexes in different periods

注:*.在0.05水平上显著相关;**.在0.01水平上显著相关。
Note:*.Significant correlation at the 0.05 level;**.Significant correlation at the 0.01 level.

3 结论与讨论

许轲等[12]研究指出,移栽期对水稻生长发育和产量形成影响较大。本试验研究发现,六叶期移栽水稻的形态指标和产量表现与四叶期移栽水稻相比均较差,营养生长期(抽穗期之前)六叶期移栽水稻的株高、LAI、干鲜质量、氮含量和可溶性糖含量大部分低于四叶期移栽处理,进入生殖生长期,由于下部叶变黄凋落,叶面积指数下降,光照不足,温度较低,抑制了水稻干物质的积累和有效穗数、穗粒数的增加。吉洪湖等[13]研究也提出,移栽期推迟,有效穗数、穗粒数、结实率都会下降。再加上后期雨水较多,病虫害传播严重,六叶期移栽处理水稻茎秆中可溶性糖含量较低,而茎秆中非结构性碳水化合物对植株细胞壁的木质化和茎秆的组建影响较大,起到充实茎秆、抗逆境胁迫的作用,同时也对根系发育、籽粒的灌浆速率等有一定影响[14],因此,同一品种六叶期移栽水稻生育后期抗逆性差,导致产量较低。这与肖艳云等[15]对六叶期移栽水稻生长发育的研究结果相同,移栽期较晚,营养生长期缩短,物质积累时间缩短,后期温度低,光积累少,干物质积累也逐步下降。

叶片是光合作用的主要器官,植株大部分干物质来源于光合作用,合理的叶面积指数是高产形成的物质保证,影响叶面积指数的因素主要有移栽期、施肥、品种特性等,其中影响最大的是品种自身的因素[16-18]。水稻品种不同,生长发育和产量性状差异也比较大,若水稻品种营养生长期较短,缩短了干物质积累时间,表现出株高增速慢,LAI、干鲜质量、氮含量低,茎秆中可溶性糖含量较低,向籽粒输送灌浆物质的速度减慢,影响稻穗的结实率和千粒质量,从而导致产量较低。5个供试材料中,宜香优1577和冈优1237株高和LAI表现最好,干物质积累较多,植株干鲜质量和茎秆中可溶性糖含量较高,茎秆作为贮藏非结构性碳水化合物的最主要部位,其含量影响着茎秆向籽粒输送灌浆物质的速率[19],同时也导致水稻进入生殖生长,茎秆中可溶性糖含量迅速下降,故四叶期移栽处理中宜香优1577和冈优1237产量更高。

通过各项指标与产量相关性的分析可以看出,营养生长期株高、LAI、干鲜质量和可溶性糖均与产量因素呈正相关,均高于0.500,说明通过适当地调整种植密度、追肥等栽培措施,水稻叶面积指数和株高提高,对高产的形成有一定的作用,生殖生长期LAI指数与产量呈负相关,说明生育后期水稻LAI居高不下,会造成田间郁闭,水稻叶片之间遮阴严重,光照不足,导致光合速率减弱,蒸腾速度随着温度下降而降低,植株与叶片中养分不能及时转运到籽粒中,会造成穗粒数和结实率的降低。这与冯素伟等[20]对小麦产量因素的研究结果相同。因此,选择适宜的品种(宜香优1577和冈优1237),适宜的移栽期(四叶期移栽),其营养生长期长,LAI较高,株型较好,干物质积累较多,为后期籽粒灌浆提供物质基础,生殖生长期植株叶片凋落,LAI适当下降,有效促进光合产物的形成和分配,有利于产量的增加。

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Effect of Transplanting Period on Growth and Yield of Rice at Different Growth Stages

WANG Chuankai1 ,NIU Jianhang2

(1.Nanyang Vocational College of Agriculture,Nanyang 473007,China;2.Oil Crops Research,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Wuhan 430062,China)

AbstractIn order to explore the effects of transplanting periods on growth and yield of rice and optimize the suitable transplanting date and rice varieties,the dynamic change laws of agronomic traits,carbonitride and yield factors of rice were analyzed using Yangliangyou 6,Shenliangyou 5814,Gangyou 1237,Yixiangyou 1577 andⅡyou 1259 as the experiment materials. Two transplanting periods for each of the five varieties were set up:4 leaf stage and 6 leaf stage. The results showed that the plant height,LAI and dry matter accumulation in vegetative growth stage,as well as the spike number per square meter and theoretical yield at mature stage were lower in 6 leaf transplanting treatments than in 4 leaf transplanting treatments. For the 4 leaf transplanting treatment,the plant height of Gangyou 1237,Yixiangyou 1577 and Ⅱyou 1259 were higher than that of other varieties at 90 days after planting and heading stage,and the LAI of Gangyou 1237 and Yixiangyou 1577 were also higher at 75 d and 90 d after planting,which quickly decreased substantially at heading stage,40.0% and 32.7% lower,respectively,compared with that at 90 d after planting.At 90 d after planting,the fresh of Yixiangyou 1577 transplanted at 4 leaf stage was extremely significantly higher than those of other varieties, and its dry weights was significantly higher than other varieties.In the growth stage,the soluble sugar content of Gangyou 1237 transplanted at 4 leaf stage was the highest,followed by Yixiangyou 1577. The nitrogen content,mature spike number per square meter,seed setting rate and theoretical yield of Yixiangyou 1577 transplanted at 4 leaf stage were higher than those of other varieties,and its theoretical yield was 32.2% higher than that of Yixiangyou 1577(6 leaf),followed by Gangyou 1237(4 leaf). The plant height,dry weight and soluble sugar were positively correlated with mature spike number per square meter,grain number per spike,1000-grain weight and theoretical yield at 90 d after planting and heading stage. LAI at heading stage was negatively correlated with yield factors,and its correlation coefficient with theoretical yield was-0.779,reaching the extremely significant level. In summary,the plant height,LAI,dry fresh quality,carbon nitrogen compound and yield index of Yixiangyou 1577 and Gangyou 1237 transplanted at 4 leaf stage were better at 90 d after planting and heading stage. To distribute photosynthetic products effectively and increase the grain yield,the LAI decreased greatly at heading stage. Therefore,Yixiangyou 1577 and Gangyou 1237 should be transplanted at 4 leaf stage so as to achieve the high yield of rice.

Key words:Rice;Transplanting periods;Growth and development;Yield

中图分类号S511

文献标识码:A

文章编号:1000-7091(2018)04-0153-07

doi:10.7668/hbnxb.2018.04.022

收稿日期2018-03-26

基金项目国家粮食丰产科技工程项目(2011BAD16B03);国家公益性行业(农业)科研专项(201303102)

作者简介王传凯(1967-),男,河南南阳人,副教授,硕士,主要从事作物栽培与植物生理研究。

通讯作者牛建行(1990-),男,河南郑州人,硕士,主要从事植物生理生化研究。