拔节孕穗期水分胁迫对水稻生长发育及产量的影响

1、吉林农业大学学报2004,26(3 :237241Journal o f Jilin Agricultural Univer sity拔节孕穗期水分胁迫对水稻生长发育及产量的影响邵玺文, 张瑞珍, 齐春艳, 童淑媛, 杨沫, 黄世琳, 孙长占象局, 松原1380001211131(11吉林农业大学农学院, 长春130118; 21四川省草原工作总站, 成都610041; 31松原市气摘要:。水稻有效穗、叶面积指数和株高都有较大的影响, , 平均比对照低2617%。, 最终导致单位面积有效穗不足、穗粒数少。处理平均产量比对照低6318%, , 、叶重比对照高813%。; 产量性状; 产量:1文献

2、标识码:A 文章编号: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水稻在长期进化和人类栽培过程中, 对水分环境变化有了一定的适应性, 在不同生育阶段对水分的需求不同, 对遭受一定程度的水分胁迫后其反应也不相同

7、, 有的阶段表现出较强的忍耐性,而有的阶段则反应很敏感, 在反应敏感阶段进行水分胁迫, 结果造成光合作用减弱, 生长发育受阻, 严重时影响产量。因此, 在水稻节水栽培过程中, 深入探讨水稻栽培各生育阶段遭受水分胁迫127基金项目:长春市农业创新计划项目(长科合字第01-052N12号作者简介:邵玺文(19662 , 男, 硕士, 副教授, 研究方向:水稻节水高产栽培。收稿日期:2004201214238吉林农业大学学报2004年可能忍受的程度及其对水稻生长发育和产量的影响, 避免节水不当造成水稻减产, 是发展节水种稻、改进水稻灌溉管理技术、实现高效节水灌溉时必须注意的问题。本试验主要研究拔节孕

8、穗期水分胁迫处理对水稻生长发育及产量的影响, 旨在为节水灌溉提供理论依据。实粒、秕粒数、千粒重、结实率、茎叶重、根重、生物产量和经济产量。2结果与分析211水分胁迫对脯氨酸和叶绿素含量的影响21111水分胁迫对水稻叶片中游离脯氨酸含量1材料与方法111供试材料与试验设计11111试验品种试验用水稻品种为吉89-45。11112试验土壤试验用土为草甸黑土, 土壤的影响拔节孕穗期水分胁迫处理H3植株叶片脯氨酸含量最高达9811g g , ck 含量最低为511249g g ,H3是ck 的1191倍, 是H1的1158倍, 是H2的1122倍, H3>H2>H1>ck , 。,

9、中有机质含量2101%, 速效氮、有效磷、速效钾含量分别是11218,2119,8316mg kg 。11113试验设计处理, 设4H11湿润, 标准为土壤饱和含水量90%100%;H21土壤水势-30kPa ; H31土壤水势-50kPa ;ck 1水稻全生育期保持水层。用中国科学院南京土壤研究所生产的真空负压式土壤湿度计测定土壤水势, 埋设深度为陶土头中心距土表10cm , 每天8:00,11:00,14:00,17:00记载负压表读数。每个处理10盆, 埋入土中, 盆的上部与地面平。112管理方法栽苗用盆底部直径20cm , 上部直径31cm , 盆深33cm , 每盆装风干土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日每盆分别追尿素110g ; 每盆插秧4穴,图1拔节孕穗期处理脯氨酸含量Fig 111Pro content of rice in jointing 2booting stage拔节孕穗期各处理除与ck 一样具有尚不明确的环境胁迫外, 还受水分胁迫, 所以各处理脯氨酸含量都比较高, 说明拔节孕穗期水稻对环境条件非常敏感。拔节孕穗期水分胁迫处理后水稻叶片中游离脯氨酸含量是其一生中的最高值(图2 , 拔节孕穗期到蜡熟期脯氨酸含量一直呈下降趋势。由拔节孕穗(JB 抽穗开花(H B 灌浆乳熟期(M H1

11、、H2和H3处理植株脯氨酸含量呈直线下降, 由灌浆乳熟期至蜡熟期(W 脯氨酸含量下降趋于平缓, 达到一生中的最低值。仵8小南等对小麦芽鞘和棉花胚轴水分胁迫试验结果表明:恢复给水后积累的脯氨酸会迅速消失, 恢复给水48h 内脯氨酸含量恢复到正常水平, 但胁迫时间若超过一定限度, 即使复水也不能使脯氨酸含量下降到正常水平。水稻在拔节孕穗期水分胁迫恢复灌水后, 脯氨酸含量下降缓慢, 至灌浆乳熟期后有较大幅度下降, 至蜡熟期接近正常水平, 除前面分析的环境因素外, 具体原因有待于进一步研究。以后各时期测定结果是:脯氨酸含量始每穴4株苗,5月24日插秧,7月8日开始水分胁迫处理,7月28日测定生理指标。

12、设置防雨棚防雨水。113生理指标测定水分胁迫处理末期用751分光光度计测定叶片中游离脯氨酸含量、叶绿素含量。114形态指标测定测定项目主要有分蘖数、株高、叶面积指数、叶龄, 从6月11日开始每隔5d 定株测量水稻形态指标。115产量测定水稻成熟后每个处理取5盆考种测产。测定项目主要有每盆有效穗数、株高 、穗长、穗粒数、穗第26卷第3期邵玺文等:拔节孕穗期水分胁迫对水稻生长发育及产量的影响239终是H3>H2>H1, 似乎当时的水分胁迫对后期仍有着较明显的影响, 水分胁迫可能造成细胞整体性破坏9 的平均值都低于ck , 说明水分胁迫对叶绿素a 和叶绿素(a +b 总量有影响, 拔节孕

13、穗期对水分胁迫比较敏感, 且此期水分胁迫处理对以后有一定程度影响。图2拔节孕穗期处理对脯氨酸含量的影响Fig 121E ffect of water stre ss on pro content in booting stage of rice 图content in jointing -booting stage of rice21112212水分胁迫对水稻株高的影响, 叶绿素, 同时也受营养、光10211照和环境条件的影响。拔节孕穗期处理叶绿素(a +b 总量较高的是H3处理为21626mg g , 叶绿素含量最低的是H1处理, 水分胁迫强度增加, 叶绿素(a +b 含量提高, 但水分胁迫

14、处理叶绿素(a +b 含量均低于ck (图3 , 叶绿素a 的含量表现为H2含量最高。拔节孕穗期各处理的叶绿素(a +b 总量和a a 含量、b 值在抽穗开花期大幅下降, 至灌浆乳熟期, 叶绿素a 和叶绿素(a +b 总量继续下降。与ck 相比, 各处理的叶绿素a 和a b 值在不同时期有的高于ck , 有的低于ck , 但处理水分胁迫抑制水稻的生长, 拔节孕穗期水分胁迫对水稻最终株高有一定影响, 影响的严重程度与水分胁迫水平有关, 各处理株高由高到低依次是ck >H1>H2>H3, 拔节孕穗期水分胁迫水稻平均株高比ck 低1113cm 。213水分胁迫对水稻叶面积指数(LA

15、I 的影响水稻叶面积是光合作用的基础, 研究不同水平水分胁迫下群体叶面积消长动态, 对节水高产栽培具有重要意义。比较拔节孕穗期水稻叶面积指数, 最大LAI 与水分胁迫水平有关, 胁迫越重, 最大LAI 越小, 各处理最大LAI 由大到小依次是ck >H1>H2>H3(图4 。图4拔节孕穗期水分胁迫对LAI 的影响Fig 141E ffect of water stre ss in jointing 2booting stage on LAI of rice水稻生育中期是承前启后的关键时期, 生育中期合理群体结构是抽穗后群体光合生产能力的物质基础。国内外学者研究表明, 水稻整个

16、生育过程中, 孕穗至抽穗期群体LAI 最大, 在该时期任240吉林农业大学学报2004年何品种都应该有适宜的LAI 值。控制灌溉水稻LAI 随生育期的推进而增大, 在抽穗前后最大LAI 达到7, 为高光效适宜的LAI 值, 抽穗后随着下部近根叶片无效分蘖的死亡而减小, 但减小速度比12有水层的慢, 直到黄熟时LAI 仍然较高。本研究结果表明:全生育期保持水层处理(ck 最大LAI 出现的时间是7月26日, 其他水分胁迫处理的最大LAI 均在8月5日。说明拔节孕穗期水分胁迫影响水稻生长发育进程。214水分胁迫对水稻产量性状和产量的影响21411水分胁迫对水稻产量性状的影响拔节孕穗期水分胁迫从7月

17、10日开始, 虽分蘖已经结束, 但其分蘖成穗仍与水分胁迫水平有关, 胁迫轻的H1分蘖穗多, 胁迫较重的H3分蘖穗少, 穗由多到少依次是ck >H1>H2>穗H1比H3多14, 1蘖穗H11比H3多916个(表1 、叶片小, , 需从老蘖和主茎处获取营养, 而水分胁迫后破坏了光合作用的正常进行, 影响了干物质的积累, 新蘖不能及时获取足够养分, 而且水分胁迫越重, 对光合作用影响越大, 供给分蘖的营养物质越少, 死去的无效分蘖就越多, 有效分蘖穗就越少。孕穗期是水稻生理需水的最重要时期, 也是水稻产量库容建立的关键时期, 此时土壤水分胁迫对水稻颖花分化和退化产生深刻影响, 水分

18、胁迫水平不同和断水时间长短其影响程度也各不相同。从穗的大小和穗粒数上看, 此期穗大小与水分胁迫水平有关, 胁迫轻的处理穗大, 胁迫重的处理穗小, 穗由大到小依次是ck >H1>H2>H3。此期水分胁迫处理平均穗长比ck 短15199%; 穗粒数少, 水分胁迫处理穗粒数平均比ck 少37195%, 穗实粒数均低于ck , 平均比ck 少50114%; 水分胁迫处理千粒重均低于ck , 平均比ck 低218%, 说明13孕穗期水分胁迫影响水稻库容建立, 籽粒小、千粒重降低, 其原因是孕穗期干旱不但总颖花数少, 而且每个颖花的容量也小, 对产量影响较大。拔节孕穗期对水分胁迫敏感,

19、构成产量因素的单位面积有效穗数、每穗实粒数和千粒重三要素均低于ck , 因此决定了其经济产量也不可能高。21412水分胁迫对水稻产量的影响在拔节孕穗期水分胁迫, 水稻生物产量的降低与水分胁迫水平是一致的, 为ck >H1>H2>H3, 即胁迫越重, 生物产量越低。H2和H3的经济产量相差极小, 每盆仅差014g ,H1H2和H3H318,2; 轻, 但与ck 比经济产量。影响水稻产量, 所以此期是水稻对水分敏感时期。同一处理生物产量较高而经济产量较低, 进一步证明拔节孕穗期缺水主要是影响了水稻孕穗期库容的建立, 一些枝梗上的颖花发育不全, 停顿在某14一发育阶段而成为畸形花,

20、 有效颖花数降低, 即使后期复灌也无法弥补。因为没有足够的库容, 无法接纳茎叶制造的光合产物, 这可能是茎、叶干物质较重而粒重较轻的原因。千粒重低的原因也是如此。因此分蘖末期排水晒田要掌握好时间和晒田的强度, 否则将造成无法挽回的产量损失。考种结果表明, 拔节孕穗期似乎存在一个水分临界值, 在临界值以上, 对产量影响小, 在临界值以下, 产量降幅较大。本试验处理H2和H3产量相差极小, 说明2个处理水平在同一临界水分指标内。因此, 水稻在生育中期之前不能缺水, 敏感时期是孕穗期, 此期是水稻建立库容的关键时期, 对产量高低影响至关重要, 拔节孕穗期需保持水层。表1水分胁迫对水稻产量性状与产量的

21、影响Table 11E ffects of water stre ss on yield propertie s and yield of rice成穗率%处理T reatment ck H1H2H3总穗数穗长cm N o 1of Panicleears穗粒数G rains实粒数秕粒数结实率%千粒重g 实粒重g 茎叶重g Rate of10002grain G rainweight S tem andeffective地上重gleaf weight第26卷第3期邵玺文等:拔节孕穗期水分胁迫对水稻生长发育及产量的影响2413讨论对所有的禾谷类作物来说, 生殖期水分亏缺对产量影响最大, 从水稻单个

22、分蘖发育看, 在生殖阶段, 水分亏缺将对潜在产量造成无法挽回的损1215失。余学知等人对晚稻研究结果表明, 水稻拔节孕穗期是水分临界期, 此时遇水分胁迫和干旱就减产, 若连续干旱产量将直线下降, 干旱时间愈长减产愈多, 甚至绝收。其主要原因是此期干旱抑制性器官的发育。抽穗扬花后遇不严重的干旱还有增产可能性。孕穗期受旱无论是主茎穗还是分蘖穗皆受严重影响, 先是生殖生长直接受损害, 恢复灌水后进一步破坏了营养生长和生殖生长的正常进行16彩虹认为, , 停止, 抽出, 。孕穗期严重减产的原因在于有一些枝梗上的全部或部分颖花发育不全, 停顿在某一发育阶段而成为畸形颖花。主茎穗的各种性状中, 穗长在孕穗

23、期受旱后缩短, 总粒数在孕穗前受旱普遍降低, 以孕穗期最显著。本试验拔节孕穗期水分胁迫主茎穗和分蘖穗都缩短, 总粒数和实粒数明显偏低, 秕粒数多, 结实率低。前人的工作和我们的试验结果表明, 水稻对水分敏感期是拔节孕穗期, 此期缺水减产严重, 应尽力保持水层。孕穗期水稻受水分胁迫减产的机制是水分亏缺引起光合作用降低, 呼吸作用增强, 根系吸水能耗增加, 干物质积累减少。从植株生育进程和营养生理分析, 当水稻进入枝梗分化期, 幼穗开始形成, 需要大量营养物质供其消耗, 当花粉细胞开始减数分裂时, 这种需求则更加旺盛, 这与因遭受水分胁迫而导致光合作用下降, 同化物减少, 形成了强烈的反差6干旱缺水对水稻产量损失最大, 这是水稻节水栽培中必须注意的问题。参考文献:1王绍华, 曹卫星, 姜东, 等1水稻强化栽培对植株生理与群体发育的影响J1中国水稻科学,2003,17(1 :3123612李明德, 余崇祥, 汤海涛, 等1稻田农业节水栽培配套技术的研究J1灌溉排水学报,2003,22(4 :3924213曾翔, 李阳生, 谢小立, 等1不同灌溉模式对杂交水稻生育后期根系生理特性和剑叶光合特性的影响J1中国水