机插籼稻干物质积累和抗倒伏能力分析

李贵勇 石美凤 何清兰 朱海平 夏琼梅 龙瑞平 邓安凤 杨从党*

（1云南省农业科学院 粮食作物研究所，昆明650205；2永胜县三川镇农业综合服务中心，云南 永胜674207；3永胜县农业技术推广中心，云南 永胜674200；第一作者：liguiy980200＠163.com；*通讯作者：yangcd2005＠163.com）

水稻倒伏是多种因素影响的结果。许俊伟等[1]研究发现，随着种植密度的增加，水稻茎秆的倒伏指数逐渐增大，茎节粗、节间充实度、茎秆的壁厚度都呈现下降的趋势；陈桂华等[2]研究表明，水稻的秆长、茎粗、弯曲力矩对单茎抗折力具有正向作用；李杰等[3]研究发现，水稻倒伏发生除与自然因素有关外，栽培管理措施也是重要影响因素；石英尧等[4]研究表明，水稻基部节间干物质的积累对提高水稻抗倒性有重要作用；杨志远等[5]研究表明，无论翻耕或免耕栽培，产量的提高并没有显著增加水稻植株倒伏风险，在翻耕条件下，产量提高有助于降低水稻植株从基部发生倒伏的风险。对于水稻的干物质积累和抗倒伏能力之间的关系，前人的研究集中在手插稻上，而水稻机械化生产是现代农业的发展趋势，所以，研究机插稻干物质积累、抗倒伏能力与产量的关系很有必要。本研究采用云南省近5年审定并大面积种植的19个杂交籼稻品种为材料，采用机插精确定量栽培技术进行种植，分析这些品种在各个关键时期干物质积累转运和抗倒伏能力之间的关系，为机插籼稻高产品种筛选及其配套栽培技术研究提供理论依据和实际指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验地点设在云南省丽江市永胜县三川镇中州村（海拔1 554 m，东经100°41′27″、北纬26°43′31″）。选择云南省近5年审定并大面积种植的19个杂交籼稻品种天优华占、中优295、蜀优217、花香优1618、F优498、绿优4923、中9优2号、渝优7109、宜香优2115、旌优127、宜香4245、川优6203、隆两优1146、繁优609、Y两优1号、内5优39、晶两优534、C两优华占、两优2161为试验材料。通过2017年、2018年的调查，这19个水稻品种生育期相近，叶龄均为18叶。

1.2 试验方法

每个品种为1个处理，每个小区面积30 m2，3次重复，合计57个小区。机插行株距30 cm×14 cm。施肥按照精确定量栽培技术要求进行：过磷酸钙（含P2O512%）600 kg/hm2，作基肥一次性施用；硫酸钾（含K2O 54%）150 kg/hm2，作基肥和促花肥均施；氮肥为尿素，用量210 kg/hm2（纯N），其中，基肥∶分蘖肥∶促花肥∶保花肥均为1∶1∶1∶1，基肥在整田时施用，分蘖肥在移栽后14 d施用，促花肥在水稻倒4叶期（15叶）施，保花肥在水稻倒2叶期（17叶）施。

试验于2019年4月8日播种，单盘播种量60 g（干谷），并进行暗化处理，于4月12日摆盘，4月13日出苗，出苗整齐，5月13日进行机插移栽。在分蘖中期、幼穗分化期用药2次防治病虫害，主要防治稻瘟病（75%三环唑、40%稻瘟灵防治稻瘟病）、螟虫（20%三唑磷、48%毒死蜱防治螟虫）。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 干物质转运

在分蘖期（机插后35 d）、拔节期、抽穗期和成熟期，按照平均茎蘖数取样法，每个小区取代表性植株5丛，按照茎、叶、穗分装，105℃下杀青1 h，在80℃烘干至恒质量并称重。

1.3.2 抗折性相关数据

抽穗期于每个小区标记出20株抽穗一致（穗子抽出1 cm左右，剑叶大小基本一致）的单茎，于灌浆中期（抽穗后20 d）进行取样测定，每次取10根植株主茎测定茎秆抗折力，采用茎秆强度测定仪（YYD-1，托普仪器有限公司）测定茎秆抗折力。将待测植株茎秆（5 cm处）（保留叶鞘）放置在茎秆强度测定仪支架上，待测植株茎秆与茎秆强度测定仪中点对齐（2个支点距离为5 cm），然后对茎秆缓慢施加压力至折断，折断植株瞬间最大的力即为该植株的茎秆抗折力。并且测定各节间长度、茎秆长及短轴、壁厚等主要抗倒伏指标。水稻的节间从顶部到根部分别记为N1节间、N2节间、N3节间、N4节间、N5节间和N6节间。

1.3.3 产量及其构成

成熟期每个小区选取60丛考察平均有效穗数，按照平均有效穗数取样法，每小区取5丛，取穗子，装袋，自然风干后考种，考察穗长、每穗粒数、实粒数、空秕粒数、千粒重、结实率等指标。各小区单打单收，晒干后测定稻谷质量和含水率，然后折算成标准含水量13.5%记为实收产量。

1.4 参数计算

茎鞘物质输出率（%）=（成熟期茎鞘干质量-抽穗期茎鞘干质量）/抽穗期茎鞘干质量×100；茎鞘物质转换率（%）=（成熟期茎鞘干质量-抽穗期茎鞘干质量）/籽粒干质量×100；扁平率（%）=（1-外径短轴/外径长轴）×100；弯曲力矩（g·cm）=该节间基部至穗顶鲜质量（g）×节间基部至穗顶长度（cm）；折断弯矩（g·cm）=抗折力×两支点间距/4[5]；倒伏指数（%）=弯曲力矩/抗折弯矩×100；空腔面积（mm2）=π×内径长轴×内径短轴/4；单位长度茎鞘干物质量（mg/cm）=各节茎鞘干物质量/节间长度；茎鞘密度（mg/cm3）=单位长度茎鞘干物质量/（茎鞘外径面积-空腔面积）。

1.5 数据处理

用Microsoft Excel 2016、SPSS 19.0系统软件进行数据处理和统计分析，用LSD0.05检验处理差异显著性。

2 结果与分析

2.1 不同品种干物质积累转运

从表1可见，19个机插籼稻品种平均产量为11 457.46 kg/hm2，分蘖至拔节期、拔节至抽穗期、抽穗至成熟期的干物质积累量平均分别为2 651.36、3 462.50和9 591.48 kg/hm2，分别占产量的23.14%、30.22%和83.71%，抽穗至成熟期的干物质积累量最多，拔节至抽穗期次之，分蘖至拔节期最少，这说明水稻抽穗后光合生产能力较强；茎鞘物质输出率、转换率分别为29.68%、22.38%。品种两优2161的抽穗至成熟期干物质积累量、产量最高，分别为12 951.52、14 734.37 kg/hm2；茎鞘物质输出率、转化率也较高，分别为38.74%、27.92%。绿优4923的抽穗至成熟期干物质积累量、产量最低，分别为6 061.70、8 082.26 kg/hm2；茎鞘物质输出率、转化率较低，分别为11.44%、10.27%。总之，机插稻抽穗后积累的干物质量高，且具有较高的茎鞘物质转换率和输出率，最终品种产量也高。

2.2 抗倒伏能力

从表2可见，机插籼稻品种N1、N2、N3、N4、N5、N6节 间 长 度 分 别 为38.66、19.30、13.82、9.56、5.54、2.80 cm，平均株高为105.89 cm，植株从穗顶到根部的节间长度一直减少，且下部节间的变异系数较大。从表3可见，机插籼稻品种N3、N4、N5节间的空腔面积、扁平率差异较小，茎鞘密度差异较大，N3、N4、N5的空腔面积分别为16.44、18.38、17.53 mm2，扁平率分别为13.00%、14.46%、12.82%，茎鞘密度分别为170.69、167.43、191.59 mg/cm3。N5节间的茎鞘密度最大，这说明N5比其他节间发生倒伏的风险高。

表2 机插籼稻品种节间长度 （单位：cm）

表3 机插籼稻品种空腔面积、茎鞘密度、扁平率

从表4可见，19个机插籼稻品种折断弯矩、倒伏指数由大到小依次为N5＞N4＞N3，N5、N4、N3折断弯矩分别为2 413.18、2 326.66、2 141.04 g·cm，倒伏指数分别为82.50、74.07、62.27。这也说明发生倒伏风险表现为N5＞N4＞N3。19个机插籼稻品种在田间都没有发生倒伏情况，C两优华占、天优华占、蜀优217、旌优127、花香优1618、两优2161、晶两优534的N3节间倒伏指数分别为44.7、46.25、52.36、53.82、55.62、56.32、56.97，这7个机插籼稻发生倒伏的风险较小。

表4 机插籼稻品种折断弯矩、倒伏指数

2.3 倒伏指数与物质转运相关性分析

从表5可见，N5、N4、N3倒伏指数之间的相关性达到显著或极显著水平；茎鞘物质输出率与转换率之间的相关性达极显著水平；抽穗期后积累的干物质与茎鞘物质输出率、转换率之间的相关性达极显著水平。N5、N4、N3的倒伏指数与产量相关性不显著，抽穗后积累的干物质与产量相关系数最大，为0.92，达极显著水平。总之，水稻抽穗后期的干物质积累量高，并具有较高茎鞘物质输出率和转换率，品种才能获得高产或超高产。

表5 机插籼稻干物质积累量、抗倒伏指数与产量的相关性分析

3 讨论

3.1 机插籼稻植株的抗倒伏指数与产量的关系

水稻机械化播种、移栽是实现水稻全程机械化生产的难点，倒伏是限制机插稻高产、高效的一个重要因素。所以，要实现机插稻高产高效就必须提高水稻植株的抗倒伏能力。水稻的抗倒伏能力是基部茎秆各物理性状相互作用的结果[6]；随着栽插密度增加，会造成水稻群体增大，影响个体发育，导致群体倒伏指数增加[7-8]。在本试验中，所有机插水稻品种移栽过程中都采用了当地最适宜移栽密度，有效避免了因栽插密度过高而造成的倒伏。水稻基部节间是倒伏的敏感节位[9]，提高该节间抗倒伏能力，有利于高产的形成。本研究结果表明，倒伏风险大小表现为N5＞N4＞N3；参试的19个机插籼稻品种均没有发生倒伏，N5、N4、N3节间倒伏指数与产量的相关性没有达到显著水平，与其他人的研究结果相似[8-10]。

3.2 机插籼稻干物质积累与产量的关系

干物质积累是影响水稻产量的重要因素。前人研究表明，基部节间干物质积累对提高水稻抗倒伏性有重要作用[11]；水稻抽穗后保持较强的光合生产能力，可以有效提高免耕水稻第5节间抗倒伏能力[5]；水稻产量与中、后期的干物质净积累量呈极显著正相关[8-9]；稻谷产量与抽穗至成熟期的干物质净积累量呈极显著正相关，而与抽穗期的干物质积累量呈抛物线关系[12-14]；在不同种植方式下，水稻产量与抽穗后干物质积累量、成熟期总干物质积累量均呈极显著正相关[15]。本试验表明，19个参试机插籼稻平均产量为11 457.46 kg/hm2，抽穗至成熟期的干物质积累量占产量的83.71%，抽穗后积累的干物质量与产量相关系数最大，为0.92，达极显著水平；茎鞘物质输出率、转换率分别为29.68%、22.38%，抽穗期后积累的干物质与茎鞘物质输出率、转换率之间的相关性达极显著水平。