费聪 李飞飞 吕尊富

摘  要：以甬优水稻群体指标包括538和秀水134为实验材料，研究叶面积指数、生物量、茎鞘干物质量、有效穗数等指标在水稻不同生长时期以及不同时施肥量下的表现及其对水稻产量的影响。结果表明，水稻的叶面积指数与产量呈抛物线关系，在不同的生育期最适叶面积指数也不同。水稻群体指标中较有代表性的生物量和茎鞘干物质量与产量呈极显著的正相关性，在不同时期相关性不同，是否投入肥料对生物量产出及产量有重大影响。研究建立了适用于浙江稻区的水稻最适群体指标动态，分析了不同时期水稻叶面积指数，生物量，茎鞘干物质量与产量的定量关系，从而为浙江省水稻产量的预测和调控提供理论依据。

关键词：水稻;叶面积指数;生物量;产量

中图分类号 S511 文献标识码 A   文章编号 1007-7731（2018）23-0033-04

Abstract：The Yongyou538 and Xiushui134 were used as experimental materials to study the effects of leaf area index， biomass， stem and stem dry matter and effective panicle number on rice yield and rice yield were studied under different fertilization conditions.There are different optimal leaf area indices at different growth stages.There was a significant positive correlation between the representative biomass and stem and stem dry matter quality and yield in rice population.Different periods of relevance are different.Whether fertilizers are invested has a significant impact on biomass production and production.In this study， the optimum population dynamics of rice in Zhejiang rice area was established， and the quantitative relationship between leaf area index， biomass， stem and stem dry matter and yield was analyzed， which provided the theoretical basis for the prediction and regulation of rice yield in Zhejiang Province.

Key words：Rice;Leaf area index;Biomass;Yield

1 前言

近年来，随着人们生活水平的日益提高，对水稻的高产优质也提出了新的要求。塑造性状良好的水稻群体指标是实现水稻高产优质的前提之一，叶面积指数，群体茎蘖数，茎鞘干物质量，生物量的积累等群体指标的大小以及其变化动态，是影响水稻产量的重要因素。凌启鸿等围绕着水稻的群体生产力这一问题展开了探讨，以水稻的群体质量这一角度，从水稻的生理生态以及群体结构等方面分析了水稻群体指标与生产力之间的关系[1]。杨波等的研究则发现，常规的种植方式如耕翻抛秧、免耕高桩抛秧和免耕抛秧三者相比较，其中常规耕翻插秧的水稻的有效分蘖期最短、有效穗数和群体茎蘖数最低，产量最高[2]。王术等提出，对于常规水稻育种来说，为了达到水稻高产，可以采用的重要育种途径是稳穗增粒或者穗粒兼顾[3]。而以水稻的穗部性状为研究切入点来实现提高产量的目的的研究也有许多成功的经验[4-6]。这些研究说明，水稻的高产是由有效的栽培技术，优秀的群体指标及良好的穗部性状等一些列因素综合在一起所完成的。因此，塑造良好的水稻群体有利于提高最终产量。之后也有关于水稻群体质量优化体系的研究[7-8]，这些研究比较侧重于不同的栽培环境下水稻群体指标的变化[9]。高亮之等于20世纪90年代就提出水稻最适群体动态理论，并建立了计算机模型[10]。

以往的研究着重于根据水稻理论模型来测算出水稻最适群体指标，而本次研究则是根据大田试验水稻产量和各个时期的群体指标的关系来测算出最适群体指标。本研究着重于在水稻不同生长时期群体指标的大小和变化来探讨研究其与产量的关系，并且对比了不同时期群体指标之间的关系以及不同施氮量下水稻不同时期群体指标和产量的变化，以期建立适用于浙江稻区的水稻最适群体指标动态。

2 材料与方法

2.1 研究方法 在湖州德清选取代表性的生态试点，建立水稻实验区，开展单季稻小区试验，研究单季稻各个时期的群体指标（叶面积指数，有效穗数，茎鞘干质量，生物量）与产量的关系，建立水稻群体指标估算产量的模型。

2.2 实验材料 供试水稻品种为甬优538、秀水134，播种时间为2016年5月27日，采用直播的播种方式，播种量分别为18.75kg/hm2和45kg/hm2。

2.3 实验小区 每个水稻品种设10个小区，2个小区为一小组。设4个施肥处理组，1个参考组。小区為东西行向，东西长15m，南北宽3.4m。试验采取独立小区，小区之间通过田埂相隔，独立排灌，保证小区之间肥料不会相互影响。

2.4 氮素及肥料施用量对比 设置5个氮肥处理，分别施肥尿素0（N0）、70（N1）、140（N2）、210（N3）、280（N4）kg/hm2，基肥、分蘖肥和穗肥施肥时不同小区氮用量N1∶N2∶N3∶N4为1∶2∶3∶4（表1）。磷肥作基肥一次性用完，用量为过磷酸钙990kg/hm2;氯化钾基肥施375kg/hm2，穗肥施375kg/hm2，所有小区水平一致。施肥量如表1所示。

2.5 数据获取及测定内容

2.5.1 水稻群体指标测定 在水稻的分蘖前期、分蘖期、分蘖末期、孕穗期、拔节期、灌浆期、成熟期，分别于每个小区选取代表性水稻植株4株，根据植株器官发育情况，将样品植株分离为叶、茎和穗，放入恒温干燥箱内烘干，在105℃杀青30min，80℃烘干48h至恒量后称量，然后计算各器官的干物质量。由于叶片干重与其面积间存在一定的比例关系，本次试验采用比叶重法来测定叶面积。

2.5.2 水稻产量测定 在甬优538与秀水134收割當天，对各小区的生物量和稻谷鲜重进行称量，然后晾晒干燥至恒重后，称量每个小区稻谷产量。

3 结果与分析

3.1 叶面积指数随生长期的变化 由图1、图2可知，在各个施氮水平下，甬优538和秀水134这2个品种都大体随水稻的生长呈先上升后下降的趋势。2个品种都在孕穗期达到峰值随后下降。孕穗期后出现了一定的叶片衰败，导致叶面积指数下降。2个品种的水稻在分蘖末期至拔节期期间出现了不同程度的叶面积指数下降，推测可能是因为本次试验播种量过大，导致前期无效分蘖过多，在分蘖末期至拔节期期间，无效分蘖大量死亡造成了叶面积指数的下降。秀水134的叶面积指数高于甬优538，2个品种的叶面积指数都随着施氮量的增加而增加。

3.2 生物量随生长期的变化 由图3、图4可知，甬优538和秀水134的生物量在各个施氮水平下都随着水稻的生长而稳步增加。在分蘖期至拔节期，生物量积累缓慢，甚至出现下降的情况，可能是因为本次试验播种量过大导致前期水稻无效分蘖过多，争抢水肥导致生物量无法有效地积累。在拔节期后无效分蘖死亡，生物量出现快速增加。2个品种都在灌浆期左右达到峰值。甬优538的生物量高于秀水134。甬优538和秀水134的生物量都随着施氮量的增加而增加。

3.3 叶面积指数与产量的关系 由图5、图6可知，水稻的叶面积指数与产量呈现极显著的开口向下的抛物线关系。对于甬优538品种来说，叶面积指数于产量的关系方程如下表2。利用回归方程计算得知，甬优538分蘖期最适叶面积指数在6左右，拔节期最适叶面积指数在8左右，孕穗期最适叶面积指数在10左右，灌浆期最适叶面积指数在7左右。秀水134分蘖期最适叶面积指数在5左右，拔节期最适叶面积指数在8左右，孕穗期最适叶面积指数在12左右，灌浆期最适叶面积指数在8左右。可以发现，不同的水稻品种在不同的生育时期，其最适叶面积指数都不相同。可以看出，在各个时期，甬优538和秀水134的叶面积指数都与其产量呈显著相关性。提高不同时期最适叶面积指数有利于提高产量。随着水稻的生长发育，叶片会出现衰败等情况，所以可以通过调节水肥，种植密度等栽培措施来达到不同时期的最适叶面积指数。从图3、图4分析可知，秀水134的叶面积指数高于甬优538的叶面积指数，从而与产量进行比较发现，可以适当降低叶面积指数，从而提高光合作用的效能是提高最终产量的有效办法。

对于秀水134品种来说，叶面积指数于产量的关系方程如表3所示：

3.4 生物量与产量的关系 甬优538和秀水134的生物量和产量的关系方程如表4、表5所示。利用方程计算得知，甬优538分蘖期最适单株生物量为15g左右，孕穗期最适生物量为35g左右，灌浆期最适生物量为39g左右（表4）。秀水134分蘖期单株最适生物量为8g左右，孕穗期最适生物量为25g左右，灌浆期最适生物量为26g左右（表5）。由于本次试验拔节期前出现了由于播种量过大从而无效分蘖大量死亡的情况，所以拔节期最适生物量不作为参考依据。从图7、图8可以看出，在施氮组中，4个不同施氮量的小组其肥料投入和生物量产出都是呈线性趋势的。而未施氮组的生物量产出游离于趋势线外，说明在水稻的生产中，毫无肥料投入是不可取的，必须要有一定的肥料投入才能获得有较好的产量产出。甬优538和秀水134在不同生长时期，其生物量和产量都呈显著性相关，说明随着水稻的生产发育，其生物量不断增长，从而有利于水稻产量的提高。而凌启鸿[1]等的研究发现，水稻的生物量与产量呈先增后减的抛物线关系，和本次试验的结论不同。

4 结论与讨论

有学者认为，水稻的产量是由各种水稻群体指标不断改良以及综合作用的结果[11-12]。也有学者通过分析产量性状之间的相关性从而提出，为了实现杂交水稻的高产，提高单穗粒重以及收获指数是一项有效的途径[13-15]，也可以提高以穗重为代表的水稻穗部性状来实现水稻的高产目标[16]。本次试验中，水稻的叶面积指数与产量呈极显著的开口向下的抛物线关系，这与以往的研究结果基本上是一致的[17]。以往的研究发现，主要是因为叶面积指数与有效穗数呈正相关，而叶面积指数与千粒重和每穗实粒数呈负相关，导致叶面积指数与产量呈抛物线关系。在不同的生育期有不同的最适叶面积指数，通过调节水肥等栽培措施来减少叶片衰败有利于提高产量。研究2个品种间差异发现，适当降低孕穗期叶面积指数来提高光合作用效能是提高产量的有效方法。本次试验中，由于播种量过大，水稻生长前期出现了大量的无效分蘖，在分蘖末期后出现了大量无效分蘖死亡的现象，这对水稻的产量产生了不利的影响，在来年的水稻播种及生产实践上要避免出现这样的情况。研究水稻群体指标中较有代表性的生物量和茎鞘干物质量与产量的关系发现，其与产量呈极显著的正相关性。对于生物量来说，肥料的投入与生物量的产出呈显著正相关，但是不施肥会导致生物量产出大幅下降从而影响产量，所以在生产实践中施肥是有必要的。水稻叶面积指数、生物量、茎鞘干物质量三者也呈显著的正相关，这也与以往的研究结果相似[18]，说明三者是互相影响的。对比叶面积指数、茎鞘干物质量和生物量的变异系数发现，水稻群体指标在不同的时期变异较大，不同品种间同一时期的变异系数也不相同，表明在研究水稻群体指标与产量的关系时，要区分不同的时期，也要因品种而异。这一系列结果表明，构建良好的水稻群体指标模型有利于水稻的高产。

参考文献

[1]凌启鸿.作物群体质量[M].上海：上海科学技术出版社，2000.

[2]杨波，杨文钰，任万军，等.不同种植方式下钾肥用量对水稻群体质量和产量的影响[J].作物杂志，2009（4）：68-71.

[3]王術，秦志列，于建波，等.沈阳地区高产水稻群体主要农艺性状对产量的影响[J].沈阳农业大学学报，2001，32（4）：250-252.

[4]徐正进，陈温福，孙占惠，等.辽宁水稻籽粒在穗轴上分布特点及其与结实性的关系[J].中国农业科学，2004，37（7）：963-967.

[5]郑旭，徐正进，张喜娟，等.北方粳稻不同品种产量及其与穗部性状相关性研究[J].作物杂志，2010（1）：57-60.

[6]刘坚，陶红剑，施思，等.水稻穗型的遗传和育种改良[J].中国水稻科学，2012，26（2）：227-234.

[7]闫川，丁艳锋，王强盛，等.行株距配置对水稻茎秆形态生理与群体生态的影响[J].中国水稻科学，2007，21（5）：530-536.

[8]夏秀红，徐正进，曹静，等.不同栽培方式水稻群体的生育规律和生态特性的研究[J].北方水稻，2011（1）：9-14.

[9]马波.栽培因素对寒地水稻群体结构的影响[J].黑龙江农业科学，2011（4）：26-28.

[10]高亮之，金之庆.水稻栽培计算机模拟优化决策系统[J].北京：中国农业科技出版社，1992：105-115

[11]孟亚利，曹卫星，柳新伟，等.水稻地上部干物质分配动态模拟的初步研究[J].作物学报，2004，30（4）：376-381.

[12]赵海新，杨丽敏，陈书强，等.行距对两个不同类型水稻品种冠层结构与产量的影响[J].中国水稻科学，2011，25（5）：488-494.

[13]Kumar C R A.Variability and character association studies in up-land rice[J].Oryza，1992，29（1）：31-34.

[14]Hiroshi Hasegawa.High-yielding rice cultivars performbest even at reduced nitrogen fertilizer rate[J].Crop Science，2003，43（3）：921-926.

[15]马均，周开达，马文波，等.重穗型杂交稻穗颈节间维管束与籽粒 充实关系的研究[J].中国农业科学，2002，35（5）：576-579.

[16]孔德伟，陈德全，周良强，等.杂交水稻几个重要农艺及产量性状的主成分分析[J].中国农学通报，2005，21（8）：117-119.

[17]张林青.水稻生育前期叶面积指数及其组成与产量关系的研究[J].淮阴工学院学报，2004，13（1）：71-76.

[18]杨惠杰，杨仁崔，李义珍，等.水稻超高产的决定因素[J].福建农业学报，2002，17（4）：199-203.

（责编：张宏民）