孕穗中期增温高温处理对不同种植方式下水稻产量形成的影响

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　　摘 要：本文以南粳46和南粳9108为试验材料，采用移栽和直播2种种植方式，于孕穗中期进行增温、高温处理。研究表明在2种栽培方式下，南粳9108高温热害程度比南粳46更加严重。增温、高温处理后使水稻产量下降，结实率降低，穗数、穗粒数和千粒重减少，并且降低了水稻干物质积累量。穗后21d至成熟期，2个品种剑叶在增温高温处理下的SPAD值均显著高于常温处理。穗的氮素分配比例南粳9108各期总体表现为常温>增温>高温且差异显著，南粳46总体以常温、增温条件下较大。栽培方式对相同温度处理下各器官氮素分配影响差异不明显。
　　关键词：增温;高温;种植方法;产量; 粳稻
　　中图分类号：S157.4+3       文献标识码：A
　　DOI：10.19754/j.nyyjs.20200515001
　　引言
　　本试验研究2种不同种植方式下增温、高温处理对水稻产量构成因素、干物质积累量、剑叶SPAD值以及各器官氮素分布的影响，以期为气候变化情境下对优质稻米的栽培方式和品种选育提供选择的依据。
　　1 材料和方法
　　1.1 试验时间、地点、材料
　　本实验选择了2个粳稻品种（南粳46和南粳9108），并于2016年和2017年水稻种植季节在扬州大学盆栽场（E 119°42′，N 32°39′）种植。
　　1.2 试验方法
　　盆栽试验，每盆（高30cm，直径25cm，体积14.7L）装土20kg，种植3穴，每穴3苗。模拟2种不同的种植方式：机械化直播和机插秧移栽。
　　于齐穗期将生长于室外的30盆稻株移入扬州大学人工智能气候实验室进行常温、增温和高温处理14d，常温处理参考历年气象局发布同期平均10a的数据，增温处理较历史同日增长2℃，高温处理较历史同日增长5℃（表1），湿度、光照设置为历史同日平均值。温度处理结束后移至盆栽场正常生长。
　　1.3 测定内容与方法
　　1.3.1 产量及产量构成因素测定
　　成熟期每个品种各个处理随机选取3盆（9穴）測定实际产量并且选取3穴有代表性的成熟稻株，测定单株穗数、每穗粒数、结实率和千粒重。
　　1.3.2 干物质量测定及含N量测定
　　齐穗期为初始数据，孕穗中期后每隔7d取1次植株样至成熟，每次2穴，共4次。取样后样本去根后按器官分为茎秆、叶片和穗，分别装袋并烘干至恒重，分别测定茎秆、叶片和穗的干物重。测完粉碎后的植株样品，用H2SO4-H2O2联合消煮-蒸馏法消煮后测定N的含量。
　　1.3.3 剑叶SPAD值的测定
　　2个品种每个处理随机选定10个植株，齐穗期后每7d测定选定的10个植株剑叶的SPAD值，共测定4次。使用由日本Minolta生产的SPAD-502型叶绿素计进行SPAD值的测定。
　　1.3.4 数据分析方法
　　运用SPSS 16.0软件进行数据分析，Origin pro 8.5.1和Excel 2003绘制图表。
　　2 结果与分析
　　2.1 孕穗中期增温高温处理对不同种植方式下水稻产量构成因素的影响  孕穗中期进行增温、高温处理对不同种植方式下水稻产量构成因素的影响如表2所示，各处理间穗数和每穗粒数差异不显著;千粒重均为常温对照下最大;结实率除移栽方式下南粳9108其余均表现为常温>高温>增温，差异均达到了极显著水平;南粳46的产量大于南粳9108，随着温度升高产量明显下降。其中，南粳46在移栽方式下高温处理减产最多，为27.82%，在直播方式下增温处理减产最低，为4.73%。
　　
　　2.2 孕穗中期增温高温处理对不同种植方式下水稻干物质积累量的影响  增温、高温对不同种植方式下水稻地上部干物质积累总量的影响如表3所示。直播方式下南粳9108在穗后21d增温、高温处理后干物质积累量显著低于常温对照，移栽方式下南粳46在穗后28d和穗后35d 2个温度处理间差异显著，其余处理无显著差异。随生育期的推移2个品种干物质积累总量均逐渐增加，至成熟期达到最大值。移栽方式下增温、高温处理使南粳46在成熟期较常温分别降低了14.43%和10.25%，南粳9108分别降低了21.49%和20.17%;直播方式下增温、高温处理使南粳46在成熟期较常温分别降低了3.08%和8.41%，南粳9108分别降低了2.10%和5.63%。
　　2.3 孕穗中期增温高温处理对不同种植方式下水稻剑叶SPAD值的影响  增温、高温对不同种植方式下水稻剑叶SPAD值的影响如图1所示。在2种种植方式下，南粳9108和南粳46各个温度处理下剑叶SPAD值均随生育进程逐渐下降，其中穗后21d降低速度缓慢，穗后28d至成熟期快速下降。移栽方式下增温、高温处理使南粳46在成熟期较常温分别升高了49.88%和23.58%，南粳9108分别升高了100.14%和146.32%;直播方式下增温、高温处理使南粳46在成熟期较常温别升高了49.67%和39.96%，南粳9108分别升高了160.93%和75.06%。
　　
　　2.4 孕穗中期增温高温处理对不同种植方式下水稻各器官氮素分布的影响  在2种种植方式下，2个品种叶片中的氮素比例随着生育期的推移逐渐降低（图2），其中，南粳9108各个时期均表现为高温>增温>常温，且差异显著，南粳46总体以增温、高温条件下较大。穗的氮素比例随着生育期的推移逐渐升高，其中，南粳9108各期总体表现为常温>增温>高温，且差异显著，南粳46总体以常温、增温条件下较大。茎秆中氮素分配比例随生育进程缓降，各个温度处理间差异不显著，但总体都表现为高温条件下最大。栽培方式对相同温度处理下2个品种各器官氮素分配影响差异不明显。就品种而言，增温、高温对南粳9108各器官氮素分配的影响更大。 　　3 小结与讨论
　　在相同的处理下，南粳9108高温热害程度比南粳46更加严重，说明南粳46的耐热性强于南粳9108。2个品种在孕穗中期进行增温高温处理后，水稻产量下降，结实率降低，穗数、穗粒数和千粒重减少，这与骆宗强等研究结果一致[12-14]。水稻产量下降的主要原因是结实率降低[15]。增温高温处理降低了水稻干物质积累量，且温度越高，降幅越大，与谢晓金等人试验结论一致[16]。穗后21d至成熟期，2个品种剑叶在增温高温处理下的SPAD值均显著高于常温处理，这可能是因为高温使得剑叶氮素转移效率降低。此外 SPAD值的下降幅度也随生育期推进而逐渐增大，这与刘春溪等研究结果一致[17]。成熟期各器官氮素分配总体表现为穗>茎>叶，且温度升高不利于茎叶中的氮素向穗部转移。本试验研究移栽和直播2种方式下对水稻进行增温、高温处理，明确水稻的生长发育规律，希望可以为气候变化情境下对优质稻米的栽培方式、品种选育和人类饮食健康提供选择的依据。
　　
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