水稻关键生育期光照条件对水稻产量的影响

杨哲

摘要：研究水稻关键生育期光照条件对产量的影响，对水稻的生产有重要意义。本文利用2014年开展的水稻光照控制试验数据，结合统计分析方法，分析和探讨了水稻关键生育阶段光照条件对水稻最终产量的影响。收集各光照条件下，水稻产量的数据及与此同时的各气象数据，分别对各组相关数据求相关系数。研究显示，光照条件对水稻的结实率、空壳率影响很大，对水稻的千粒重虽有影响，但并没有显著性特征。

关键词：光照；结实率；空壳率；千粒重

中图分类号： S511 献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.06.027

我国水稻种植面积广阔，占全国粮食的四分之一，而产量占全国粮食总量的一半以上，世界上三分之一的人口以食用水稻为主。为此，解决人口不断增长与水稻耕地面积少之间的矛盾，研究水稻的产量对解决人口温饱问题有着重大的意义。

水稻通过光合作用积累生物量，并最终形成产量。当温度条件一定时，光照条件可以直接影响水稻的生长情况[1]。由于水稻是短日照作物，在加代育种中，一定范围内适当地减弱光照强度，可以促进水稻生长。但是在水稻关键生育期减弱光照强度，会使水稻出现低产现象[2]。在某些太阳辐射弱的地区种植水稻，一旦水稻关键生育期遭遇低温寡照现象，产量会大幅减少。本文着重分析不同光照条件下，对水稻关键生育期产量形成的影响。

1 试验与数据

1.1试验方法

控制试验于2014年在南京信息工程大学农业气象试验站内进行。试验品种为南粳45。本试验分为大田试验组与气候箱试验组，选择“拔节——孕穗”、“始穗至穗后20天”两个生长阶段开展。大田遮光试验组试验日期从2014年7月28日～9月15日结束，此时水稻分别处于大田试验组与气候箱试验组的穗和产量形成阶段。每组水稻之间用卷杖金属板隔开。处理日长分别为全天和低光6小时（早上9时至～下午15时）。光照条件设为三组，分别为大田光照水平的60%和30%以及正常光照水平（对照组CK）。光强处理方法为在高度是1.5米的竹架上挂孔径约0.50毫米的黑色遮光网。设p1：用一层遮光网（光照强度为弱光30%），p2：用两层遮光网（光照强度为弱光60%），p3为对照组，不做光照强度处理。对经过处理的穗进行标记，并在成熟后进行考种。

人工气候箱组处理试验着重了解抽穗开花期弱光对水稻产量的影响，采用抽穗期生长阶段的水稻，然后放入气候箱中。分别设置光照强度为弱光30%和50%，温度设置则为气候箱处理前1～2天日气温变化设定的最高温度和最低温度。处理时间为6天，12天，18天。对照组为全天光照气候箱6天和全天光照气候箱18天。每个处理结束前测定叶片光响应曲线，在成熟后进行考种。

1.2试验数据

使用Microsoft Excel 2003进行了数据处理。讨论分析对不同光照条件对水稻关键生育期产量形成的影响。

1.3气象数据

气象数据来自南京信息工程大学自动气象观测站。由该站点采集到的气象数据为每10分钟的气温、风速、太阳总辐射、气压等。

光合有效太阳辐射作为太阳总辐射中能被植物在进行光合作用中利用的部分[3]。水稻光合有效太阳辐射公式如下：

其中，R为每天从日出到日落的光合有效太阳辐射（KJ m-2），PAR（i）为第i小时内植物受到的光合有效太阳辐射（KJ m-2），Q表示在该小时内所受到的太阳总辐射，0.5表示光合有效太阳辐射在总太阳辐射中占的比例。

水稻的生长也受光照时间的影响。天文日长（DL）是指由日出到日落的时间[4]，也可以理解为太阳可照射的时间，所以，也称为可照时数。因为天文日长与很多气候因子都有联系，如太阳辐射，而且通过日长可以推算每天水稻所受到的有效光合辐射量，所以便把天文日长当做气候要素来处理。天文日长受季节和纬度的影响。天文日长（DL）的计算公式[5-6]如下：

公式（3）是计算日出到日落时间段的日长，由于大气具有反射性质，当日出前和日落后依然会有微弱的余光，会对水稻的生长发育有影响，所以，这些余光在计算过程中不能忽略，同时应该把余光的量度加入，即所谓的发育日长[7]（DDL）。在大气具有反射特性的条件下，把太阳边缘与地平线相切时设为日出开始，从日出到日落时的天顶角Z为90.83°，发育日长的计算公式如下：

公式中的LT为地理纬度，SL为太阳倾角，太阳倾角可以按照Usher 1970年提出的计算公式：

公式中的Y为年角，年角的计算公式如下

N为从3月1日开始计算的日数。

试验点的纬度以北纬31°14′计算，通过公式（4）、（5）、（6）求出大田试验全天组从7月28日至9月15日的平均发育日长为13.05 小时。通过公式（1）、（2）、（3）求出日长13.05 小时、大田对照组（CK）的有效光合太阳辐射量为5341.7 KJ m-2。光照时间为6小时、弱光30%和60%条件下的有效光合太阳辐射量，分别为1719.2 KJ m-2和982.4 KJ m-2。全天光照组弱光30%和60%条件下的有效光合太阳辐射量为3739.2 KJ m-2和2136.7 KJ m-2。并使用Microsoft Excel 2003对数据进行相关性处理，将有效光合太阳辐射和水稻的结实率生成相关系数（相关系数为0.783）。同样，通过Excel分别求出有效太阳辐射和空壳率、千粒重的相关系数（-0.706，0.572）。

2结果

试验数据证明，水稻在关键生育期结实率受太阳总辐射量的影响，同时还受弱光日数的制约。水稻在连续低光照的条件下生长对水稻的产量影响很大，因为降低光照强度，水稻体内进行的光合作用强度会减弱，有机干物质积累速度下降，从而造成籽粒不饱满，增加水稻的空壳率，出现大幅减产现象。光照对水稻的千粒重有一定程度的影响，同等条件下未遮光组水稻的千粒重明显高于遮光组水稻的千粒重，但是，并沒有形成规律性的变化，只会能得出减少光照强度会使水稻的千粒重下降。

3结语

本文通过对光照控制试验数据的处理分析，得出光照和水稻的产量要素之间具有相关性。光照对水稻的结实率、空壳率、千粒重均有不同程度的影响。增加光照强度，水稻的结实率会增加，空壳率下降。减少光照强度，水稻结实率会下降，空壳率增加。减弱光照强度会使水稻的千粒重下降，但是，水稻千粒重并没有随着光照强度的变化呈现出显著的规律性特征。由于控制试验的条件过于单一，光照对千粒重的影响还有待进一步考证。

研究光照条件对水稻产量的影响，有利于今后水稻生产。仅从光照条件出发，今后种植水稻可以讲究科学种植，合理利用太阳辐射提高水稻产量，选种水稻品种时要结合当地的气象特点，合理安排种植期，尽量避开如低温寡照等气象灾害。相关部门应做好农业气象预报，及时对气象灾害作出相应的预防措施。

研究水稻的高产不但可以解决人们的温饱问题，还可以带动相关领域经济的增长，所以研究水稻关键生育期光照对其产量的影响值得深入探究。

参考文献

[1] 《丁颖稻作论文选集》编辑组.丁颖稻作论文选集[C].北京：农业出版社，1983：109.

[2] 张晓东，王秀萍，孙宇，等.短日照对几种不同光反应型水稻生长发育的影响[J].河北科技师范学院学报，2004，18（01）：27-30.

[3] 宋洋.三种光温模型在模拟水稻生育期中的应用与比较[J].生态学杂志，2014，33（12）：3264.

[4] GoudriaanJ， vanLaarHH. 1994. Modeling Potential Crop Growth Processses. Netherland：Kulwer Academic Publishers.

[5] 高亮之.农业系统学基础[M].南京：江苏科学技术出版社，1993：56.

[6] 高亮之，等.水稻栽培计算机模拟优化决策系统[M].北京：中国农业科技出版社，1992.

[7] 杨海生.江苏省水稻安全生产与产量形成的温光生态特性及其应用的研究[D].扬州大学，2003：26.