• ISSN 1008-505X
  • CN 11-3996/S

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氮磷钾肥配施对寒地粳稻可溶性糖积累转运、气候资源利用及产量的影响

俞聪慧 贾琰 孙立超 雷蕾 杨雅娜 王晋 杨亮 赵宏伟

引用本文:
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氮磷钾肥配施对寒地粳稻可溶性糖积累转运、气候资源利用及产量的影响

Incresing accumulation and transportation of soluble sugar and utilization rate of climatic resources of Japonica Rice in cold region through reasonable fertilization

  • 摘要:   【目的】  本文研究了氮磷钾肥不同配比对寒地粳稻功能叶片、茎鞘、籽粒可溶性糖积累和转运的影响,及与气候资源利用和产量的关系。  【方法】  大田试验采用“3414”施肥方案,试验寒地粳稻品种为东农427。在水稻分蘖至成熟的5个主要生育期,取样测定了功能叶片、茎鞘和籽粒中的可溶性糖含量,计算了功能叶片、茎鞘、籽粒可溶性糖积累转运量,以及对气候资源的利用率。  【结果】  氮、磷、钾肥配施显著影响着寒地粳稻产量,以N2P2K2处理最高。与N0P0K0处理相比,各施肥处理地上部各器官可溶性糖积累量和运转量均显著升高。功能叶片可溶性糖最高积累量花前为N3P2K2处理,花后为N2P2K2处理。茎鞘和籽粒可溶性糖积累量在各生育时期均以N2P2K2处理最高。功能叶片和茎鞘花后可溶性糖转运量均以N2P2K2处理最高。N2P2K2、N3P2K2处理生育期最长。各施肥处理光合有效辐射量 (PAR)、辐射利用率 (RUE) 和积温生产效率 (TPE) 均高于N0P0K0处理,以N2P2K2处理最高。由相关分析可知,各生育时期各器官可溶性糖积累量与PAR、RUE和TPE极显著正相关。分蘖期和孕穗期功能叶片可溶性糖积累量对PAR、RUE和TPE的影响大于茎鞘。齐穗期、灌浆期和成熟期茎鞘可溶性糖积累量对PAR、RUE和TPE的影响大于功能叶片。成熟期籽粒可溶性糖积累量对PAR、RUE和TPE的影响大于齐穗期和灌浆期。花后茎鞘可溶性糖转运量对PAR、RUE和TPE影响大于功能叶片。  【结论】  寒地粳稻各生育时期各器官可溶性糖积累量与光合有效辐射量 (PAR)、辐射利用率 (RUE) 和积温生产效率 (TPE) 极显著正相关。其中,花前功能叶片可溶性糖积累量对PAR、RUE和TPE的影响大于茎鞘,花后茎鞘可溶性糖积累量和转运量对PAR、RUE和TPE的影响大于功能叶片。充足的氮磷钾肥供应促进了水稻群体对光、温资源的捕获,提高了光、温资源利用率。而且,合理的养分供给还延长了生育后期的天数和功能叶片、茎鞘可溶性糖向籽粒转运的时间,进而提高产量。在本试验中,氮磷钾配比为150-120-80 kg/hm2(N2P2K2) 时,寒地粳稻产量和花后功能叶片、茎鞘可溶性糖运转量均最高,并且主要通过延长灌浆期到成熟期的天数延长整个生育期,进一步提高了光、温资源的利用率。
  • 表 1  试验区0—20 cm耕层土壤基础理化性状

    Table 1.  Basic physical and chemical properties of 0-20 cm soil in the test area

    年份
    Year
    有机质
    Organic matter
    (g/kg)
    全氮
    Total N
    (g/kg)
    全磷
    Total P
    (g/kg)
    缓效钾
    Slowly available K
    (mg/kg)
    速效氮
    Available N
    (mg/kg)
    速效磷
    Available P
    (mg/kg)
    速效钾
    Available K
    (mg/kg)
    pH
    201822.7211.1480.435706.5129.818.40791.356.59
    201922.0501.1750.453704.2125.417.96592.416.62
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    表 2  “3414”试验处理施肥量

    Table 2.  Nutrient input in treatment of "3414" test

    处理
    Treatment
    施肥量 Fertilization amount (kg/hm2)
    NP2O5K2O
    N0P0K0000
    N0P2K2012080
    N1P1K2756080
    N1P2K17512040
    N1P2K27512080
    N2P0K2150080
    N2P1K11506040
    N2P1K21506080
    N2P2K01501200
    N2P2K115012040
    N2P2K215012080
    N2P2K3150120120
    N2P3K215018080
    N3P2K222512080
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    表 3  2018和2019年不同氮磷钾肥配施的寒地粳稻产量 (kg/hm2)

    Table 3.  Yield of japonica rice in cold region under different N, P, K combination in 2018 and 2019

    处理 Treatment20182019
    N0P0K06716.67 i6433.33 h
    N0P2K27000.00 h6733.33 g
    N1P1K27250.00 fgh7066.67 ef
    N1P2K17316.67 fg7166.67 e
    N1P2K27366.67 efg7200.00 de
    N2P0K27050.00 h6866.67 fg
    N2P1K17500.00 ef7333.33 de
    N2P1K27783.33 d7733.33 c
    N2P2K07166.67 gh7050.00 ef
    N2P2K17600.00 de7450.00 d
    N2P2K28616.67 a8550.00 a
    N2P2K38116.67 c7933.33 c
    N2P3K28383.33 b8283.33 b
    N3P2K28250.00b c7966.67 c
    FF-value
    年份 Year (Y)1.71
    处理 Treatment (T)76.67**
    Y × T0.37
    注(Note):同列数字后不同小写字母表示处理间差异达 5% 显著水平 Values followed by different lowercase letters indicate significant differences among treatments at 5% level; *—P < 0.05; **—P < 0.01.
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    表 4  不同氮磷钾肥配施下寒地粳稻功能叶片可溶性糖积累量 (g/m2)

    Table 4.  Soluble sugar accumulation in functional leaves of japonica rice in cold region under different N,P,K combination in 2018 and 2019

    处理
    Treatment
    分蘖期 Tillering stage孕穗期 Booting stage齐穗期 Full heading stage灌浆期 Grain filling stage成熟期 Mature stage
    2018201920182019201820192018201920182019
    N0P0K04.50 f5.16 f13.37 f11.76 e15.87 j16.84 j34.25 f36.24 e8.32 e9.14 g
    N0P2K25.73 d5.87 d15.40 d15.73 c17.98 i18.77 i39.69 e41.17 d9.52 d10.01 f
    N1P1K25.86 d5.93 d15.93 d16.29 c19.18 gh20.26 g43.41 cde44.95 bc9.91 cd10.65 cde
    N1P2K15.85 d5.89 d15.79 d15.90 c19.26 fgh20.28 g43.03 cde44.64 c9.91 cd10.62 cde
    N1P2K25.92 d6.03 d16.35 d16.60 c19.60 fg20.62 fg45.55 bc47.00 bc10.25 c10.66 cde
    N2P0K25.21 e5.40 e14.27 e14.18 d18.42 i19.14 hi39.98 de41.62 d9.71 d10.12 ef
    N2P1K15.88 d6.02 d16.02 d16.65 c21.02 e21.63 e43.87 cd45.02 bc9.92 cd10.64 cde
    N2P1K26.63 c6.33 c17.26 c16.61 c21.65 d22.95 d44.28 c46.30 bc10.41 c11.05 c
    N2P2K05.83 d5.88 d15.50 d15.74 c19.01 h19.85 gh42.95 cde44.41 c9.90 cd10.41 def
    N2P2K15.90 d6.03 d16.31 d16.68 c19.75 f21.07 ef44.01 c46.35 bc9.93 cd10.92 cd
    N2P2K27.63 ab7.42 ab22.05 ab19.90 ab30.64 a31.72 a52.24 a54.33 a12.36 a12.79 a
    N2P2K37.60 ab7.36 ab21.39 b19.23 b29.11 b29.90 b48.90 ab51.88 a12.30 a12.76 a
    N2P3K27.49 b7.26 b21.17 b19.16 b25.68 c27.75 c46.11 bc47.81 b11.17 b11.99 b
    N3P2K27.89 a7.49 a22.61 a20.40 a29.49 b30.40 b49.89 a52.28 a12.24 a12.78 a
    FF-value
    年份 Year (Y) 0.011.20 1.013.133.10
    处理 Treatment (T)129.39**61.47**293.50** 32.97** 40.73**
    Y × T 5.37** 6.93**1.350.101.52
    注(Note):同列数字后不同小写字母表示处理间差异达 5% 显著水平 Values followed by different lowercase letters indicate significant differences among treatments at 5% level. *—P < 0.05; **—P < 0.01.
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    表 5  不同氮磷钾肥配施下寒地粳稻茎鞘可溶性糖积累量的影响 (g/m2)

    Table 5.  Soluble sugar accumulation in stem and sheath of japonica rice in cold region under different NPK combination

    处理
    Treatment
    分蘖期 Tillering stage孕穗期 Booting stage齐穗期 Full heading stage灌浆期 Grain filling stage成熟期 Mature stage
    2018201920182019201820192018201920182019
    N0P0K07.69 f8.14 f29.90 f30.44 f58.08 h60.03 j43.14 g37.51 g25.32 f27.24 g
    N0P2K29.15 de9.67 de33.74 de36.21 d71.49 g71.93 hi47.13 f42.54 ef28.87 d31.53 e
    N1P1K29.49 cde9.84 cde34.69 cde36.54 cd74.53 f76.45 g49.95 de43.17 def29.49 d32.24 e
    N1P2K19.45 cde9.78 de34.18 cde36.39 cd74.90 f76.18 g49.20 def42.67 ef29.51 d32.19 e
    N1P2K29.68 cd10.04 cd36.13 cd37.24 cd81.48 d82.02 de51.39 d44.67 d33.62 b35.48 bc
    N2P0K28.97 e9.53 e32.79 e34.65 e70.28 g70.79 i47.08 f42.37 f27.48 e29.58 f
    N2P1K19.59 cd9.93 cd36.86 c38.00 c75.89 ef77.87 fg50.38 de43.25 def29.48 d32.26 e
    N2P1K29.78 c10.18 c35.61 cd37.98 c83.02 d85.05 d50.85 de44.32 de31.54 c34.17 cd
    N2P2K09.37 cde9.72 de33.92 de36.29 d73.79 f75.06 gh48.78 ef42.59 ef29.48 d32.16 e
    N2P2K19.61 cd10.01 cd35.21 cde36.88 cd77.02 e81.26 ef50.81 de43.31 def29.58 d32.73 de
    N2P2K211.49 a12.00 a43.16 a47.32 a104.63 a110.27 a59.98 a55.45 a37.10 a39.80 a
    N2P2K310.85 b11.24 b40.17 b40.49 b96.32 c98.32 c56.42 bc53.07 b33.73 b36.59 b
    N2P3K211.21 ab11.69 a41.27 ab45.95 a100.83 b103.88 b58.32 ab53.78 ab36.77 a39.24 a
    N3P2K211.31 ab11.75 a41.46 ab46.63 a97.90 c100.07 c55.97 c49.11 c34.62 b36.63 b
    FF-value
    年份 Year (Y)3.365.75*0.4829.97**10.93**
    处理 Treatment (T)62.82**34.64**273.79** 13.27**29.06**
    Y × T0.13 2.49**1.05 5.37**12.31**
    注(Note):同列数字后不同小写字母表示处理间差异达 5% 显著水平 Values followed by different lowercase letters indicate significant differences among treatments at 5% level. *—P < 0.05; **—P < 0.01.
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    表 6  不同氮磷钾肥配施下寒地粳稻籽粒可溶性糖积累量的影响 (g/m2)

    Table 6.  Soluble sugar content in the rice grain under different NPK combination

    处理
    Treatment
    齐穗期 Full heading stage灌浆期 Grain filling stage成熟期 Mature stage
    201820192018201920182019
    N0P0K015.94 g19.73 h15.15 d12.51 f6.94 e6.09 d
    N0P2K220.24 f23.22 g17.16 c15.84 de8.25 cd7.28 c
    N1P1K221.35 ef24.24 fg18.02 bc16.84 cd8.37 cd7.39 c
    N1P2K121.38 ef24.48 f17.67 bc16.48 cd8.34 cd7.40 c
    N1P2K223.57 cd26.10 e18.85 b18.78 b9.30 b8.02 b
    N2P0K220.02 f23.31 g17.04 c15.05 e7.72 d7.13 c
    N2P1K121.85 def24.88 f18.35 bc17.05 cd8.47 bcd7.39 c
    N2P1K223.69 c27.21 d18.69 b17.57 c9.04 bc8.01 b
    N2P2K020.73 ef24.13 fg17.57 bc16.21 de8.02 d7.39 c
    N2P2K122.31 cde25.16 ef18.49 b17.12 cd8.50 bcd7.40 c
    N2P2K234.98 a38.46 a22.43 a21.03 a11.16 a9.93 a
    N2P2K330.41 b33.50 c21.16 a20.27 a10.93 a9.78 a
    N2P3K230.94 b33.96 bc21.33 a20.49 a10.98 a9.92 a
    N3P2K230.93b34.63 b21.88 a20.87 a11.06 a9.88 a
    FF-value
    年份 Year (Y) 7.53**6.70*12.46**
    处理 Treatment (T)57.92**53.80**33.46**
    Y × T79.34**73.88**10.29**
    注(Note):同列数字后不同小写字母表示处理间差异达 5% 显著水平 Values followed by different lowercase letters indicate significant differences among treatments at 5% level. *—P < 0.05; **—P < 0.01.
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    表 7  氮磷钾肥配施对寒地粳稻可溶性糖积累转运的影响 (g/m2)

    Table 7.  Effects of combined application of N,P and K on accumulation and transportation of soluble sugar in japonica rice in cold region

    处理
    Treatment
    花前积累量
    Accumulation before anthesis
    花后转运量 Translocation after anthesis
    叶 Leaf茎 Stem
    201820192018201920182019
    N0P0K043.27 i42.20 i7.54 h7.70 i32.75 h32.80 h
    N0P2K249.14 gh51.94 g8.45 g8.76 h42.62 g40.40 g
    N1P1K250.63 fg52.83 efg9.27 ef9.60 fgh45.04 efg44.20 defg
    N1P2K149.97 fg52.29 fg9.35 ef9.66 fgh45.38 ef43.99 defg
    N1P2K253.45 de53.83 def9.35 ef9.96 fg47.87 d46.54 cde
    N2P0K247.06 h48.82 h8.70 fg9.02 gh42.80 g41.21 fg
    N2P1K152.88 de54.66 d11.11 d10.98 de46.41 def45.61 def
    N2P1K252.87 de54.58 de11.24 d11.90 d51.48 c50.87 c
    N2P2K049.42 fg52.02 g9.11 efg9.44 fgh44.32 fg42.90 efg
    N2P2K151.53 ef53.57 defg9.82 e10.15 ef47.44 de48.54 cd
    N2P2K265.21 a67.23 a18.28 a18.93 a67.53 a70.47 a
    N2P2K361.56 c59.72 c16.81 b17.14 b62.59 b61.73 b
    N2P3K262.44 bc65.11 b14.51 c15.77 c64.06 b64.64 b
    N3P2K264.07 ab67.03 a17.25 b17.62 b63.28 b63.44 b
    FF-value
    年份 Year (Y)0.042.280.04
    处理 Treatment (T) 9.90**298.34** 161.11**
    Y×T1.12 7.91** 6.59**
    注(Note):同列数字后不同小写字母表示处理间差异达 5% 显著水平 Values followed by different lowercase letters indicate significant differences among treatments at 5% level. *—P < 0.05; **—P < 0.01.
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    表 8  不同氮磷钾肥配施对寒地粳稻生育期天数的影响 (天)

    Table 8.  Effects of NPK combinations on growth period of Japonica Rice in cold region(Days)

    处理
    Treatment
    播种-分蘖期
    Sowing-tillering stage
    分蘖-孕穗期
    Tillering-booting stage
    孕穗-齐穗期
    Booting-full heading stage
    齐穗-灌浆期
    Full heading -grain filling stage
    灌浆-成熟期
    Grain filling–mature stage
    全生育期
    Whole growth period
    201820192018201920182019201820192018201920182019
    N0P0K045504747161812112321143147
    N0P2K245504747161812112321143147
    N1P1K245504747161812112422144148
    N1P2K145504747161812112422144148
    N1P2K245504747171811112421144147
    N2P0K245504747161812112321143147
    N2P1K245504747171811112421144147
    N2P2K045504747161812112321143147
    N2P2K145504747161812112422144148
    N2P2K245504747181910102624146150
    N2P2K345504747161912102423144149
    N2P3K245504747171911102523145149
    N3P2K245504747181910102624146150
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    表 9  氮磷钾肥配施对寒地粳稻光、温资源利用的影响

    Table 9.  Effects of NPK combination on utilization of light, temperature during growing season of japonica ricein cold region

    处理
    Treatment
    光合有效辐射量 PAR (MJ/m2)辐射利用率 RUE (g/MJ)积温生产效率 TPE [g/(m2·℃)]
    201820192018201920182019
    N0P0K0625.9 d645.7 c2.01 c2.04 c0.95 e1.03 e
    N0P2K2631.0 d648.4 c2.07 b2.15 b0.99 d1.09 d
    N1P1K2639.1 c660.8 b2.10 b2.16 b1.01 c1.10 c
    N1P2K1644.8 bc663.7 b2.10 b2.15 b1.02 b1.10 c
    N1P2K2642.9 bc660.5 b2.07 b2.16 b1.01 c1.12 b
    N2P0K2624.9 d649.2 c2.07 b2.15 b0.98 d1.09 d
    N2P1K1648.9 b663.3 b2.09 b2.15 b1.02 b1.10 c
    N2P1K2645.1 bc660.7 b2.10 b2.16 b1.02 b1.12 b
    N2P2K0628.4 d649.0 c2.06 b2.15 b0.98 d1.09 d
    N2P2K1647.0 bc663.7 b2.10 b2.17 b1.02 b1.11 b
    N2P2K2700.8 a679.2 a2.15 a2.28 a1.13 a1.20 a
    N2P2K3694.0 a675.8 a2.15 a2.28 a1.12 a1.19 a
    N2P3K2694.4 a676.0 a2.15 a2.28 a1.12 a1.19 a
    N3P2K2698.6 a678.8 a2.14 a2.27 a1.12 a1.19 a
    FF-value
    年份 Year (Y)2.7045.71** 55.93**
    处理 Treatment (T)20.10**6.54** 7.31**
    Y×T36.16**6.15**17.38**
    注(Note):PAR—Photosynthetically active radiation;RUE—Radiation use efficiency; TPE—Temperature production efficiency. 同列数字后不同小写字母表示处理间差异达 5% 显著水平 Values followed by different lowercase letters indicate significant differences among treatments at 5% level. **—P < 0.01.
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    表 10  可溶性糖转运特性与气象因子的相关分析 (P < 0.01)

    Table 10.  Relationship between soluble sugar transport characteristics and meteorological factors

    生育期 Grow stage器官 Plant organs光合有效辐射量 PAR辐射利用率 RUE积温生产效率 TPE
    分蘖期 Tillering stage功能叶片 Functional leaf0.9730.9450.981
    茎鞘 Stem0.9340.9200.963
    孕穗期 Booting stage功能叶片 Functional leaf0.9820.9190.984
    茎鞘 Stem0.9570.9070.971
    齐穗期 Full heading stage功能叶片 Functional leaf0.9490.8890.968
    茎鞘 Stem0.9680.9270.970
    籽粒 Grain0.9630.9090.975
    灌浆期 Grain filling stage功能叶片 Functional leaf0.8520.8910.886
    茎鞘 Stem0.9430.9340.965
    籽粒 Grain0.9560.9120.974
    成熟期 Mature stage功能叶片 Functional leaf0.8850.8470.905
    茎鞘 Stem0.9270.9100.949
    籽粒 Grain0.9650.9300.977
    可溶性糖转运 Soluble sugar transport花前积累量 ABA0.9170.9090.963
    功能叶片花后转运量 TFAA0.9160.8740.947
    茎鞘花后转运量 TSSPA0.9350.9420.977
    注(Note):ABA—Accumulationbeforeanthesis; TFPA—Transported amount from functional leaves postanthesis; TSSPA—Transport amount from stem and sheath post anthesis.
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    [10] 侯迷红范富宋桂云苏雅乐纪凤辉 . 钾肥用量对甜荞麦产量和钾素利用效率的影响. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2013.0209
    [11] 马海洋石伟琦刘亚男江良洪孙光明左雪冬张江周严程明 . 氮、磷、钾肥对卡因菠萝产量和品质的影响. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2013.0416
    [12] 曹胜彪张吉旺董树亭刘鹏赵斌杨今胜 . 施氮量和种植密度对高产夏玉米产量和氮素利用效率的影响. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2012.12135
    [13] 张翔毛家伟李彰李国平王闷灵江凯王海涛段宏群李永涛 . 氮用量及基追比例对烟叶产量、 品质及氮肥利用效率的影响. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2012.12017
    [14] 王素萍李小坤鲁剑巍李慧吴庆丰汪航王寅肖国滨薛欣欣徐正伟 . 施用控释尿素对油菜籽产量、氮肥利用率及土壤无机氮含量的影响. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2012.12156
    [15] 袁亭亭宋小艺王忠宾杨建平徐坤 . 嫁接与施肥对番茄产量及氮、磷、钾吸收利用效率的影响. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2011.0118
    [16] 刚爽赵宏伟王敬国刘化龙臧家祥高扬 . 不同氮肥水平下寒地粳稻器官不同形态氮含量变化特征研究. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2011.0277
    [17] . 施氮水平对杂交晚粳“浙优12”产量及氮素利用效率的影响. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2010.0512
    [18] 张宏周建斌*王春阳董放郑险峰李生秀 . 栽培模式及施氮对冬小麦-夏玉米体系产量与水分利用效率的影响. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2010.0506
    [19] 钱银飞张洪程李杰吴文革郭振华陈烨张强戴其根霍中洋许轲 . 施氮量对机插杂交粳稻徐优403产量品质的影响. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2009.0305
    [20] 敖和军邹应斌申建波彭少兵唐启源冯跃华 . 早稻施氮对连作晚稻产量和氮肥利用率及土壤有效氮含量的影响. 植物营养与肥料学报, doi: 10.11674/zwyf.2007.0503
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出版历程

氮磷钾肥配施对寒地粳稻可溶性糖积累转运、气候资源利用及产量的影响

  • 1. 寒地粮食作物种质创新与生理生态教育部重点实验室,东北农业大学,黑龙江哈尔滨 150030
  • 2. 北大荒垦丰种业股份有限公司;黑龙江哈尔滨 150431
  • 3. 东北农业大学农学院,黑龙江哈尔滨 150030
  • 摘要:   【目的】  本文研究了氮磷钾肥不同配比对寒地粳稻功能叶片、茎鞘、籽粒可溶性糖积累和转运的影响,及与气候资源利用和产量的关系。  【方法】  大田试验采用“3414”施肥方案,试验寒地粳稻品种为东农427。在水稻分蘖至成熟的5个主要生育期,取样测定了功能叶片、茎鞘和籽粒中的可溶性糖含量,计算了功能叶片、茎鞘、籽粒可溶性糖积累转运量,以及对气候资源的利用率。  【结果】  氮、磷、钾肥配施显著影响着寒地粳稻产量,以N2P2K2处理最高。与N0P0K0处理相比,各施肥处理地上部各器官可溶性糖积累量和运转量均显著升高。功能叶片可溶性糖最高积累量花前为N3P2K2处理,花后为N2P2K2处理。茎鞘和籽粒可溶性糖积累量在各生育时期均以N2P2K2处理最高。功能叶片和茎鞘花后可溶性糖转运量均以N2P2K2处理最高。N2P2K2、N3P2K2处理生育期最长。各施肥处理光合有效辐射量 (PAR)、辐射利用率 (RUE) 和积温生产效率 (TPE) 均高于N0P0K0处理,以N2P2K2处理最高。由相关分析可知,各生育时期各器官可溶性糖积累量与PAR、RUE和TPE极显著正相关。分蘖期和孕穗期功能叶片可溶性糖积累量对PAR、RUE和TPE的影响大于茎鞘。齐穗期、灌浆期和成熟期茎鞘可溶性糖积累量对PAR、RUE和TPE的影响大于功能叶片。成熟期籽粒可溶性糖积累量对PAR、RUE和TPE的影响大于齐穗期和灌浆期。花后茎鞘可溶性糖转运量对PAR、RUE和TPE影响大于功能叶片。  【结论】  寒地粳稻各生育时期各器官可溶性糖积累量与光合有效辐射量 (PAR)、辐射利用率 (RUE) 和积温生产效率 (TPE) 极显著正相关。其中,花前功能叶片可溶性糖积累量对PAR、RUE和TPE的影响大于茎鞘,花后茎鞘可溶性糖积累量和转运量对PAR、RUE和TPE的影响大于功能叶片。充足的氮磷钾肥供应促进了水稻群体对光、温资源的捕获,提高了光、温资源利用率。而且,合理的养分供给还延长了生育后期的天数和功能叶片、茎鞘可溶性糖向籽粒转运的时间,进而提高产量。在本试验中,氮磷钾配比为150-120-80 kg/hm2(N2P2K2) 时,寒地粳稻产量和花后功能叶片、茎鞘可溶性糖运转量均最高,并且主要通过延长灌浆期到成熟期的天数延长整个生育期,进一步提高了光、温资源的利用率。

    English Abstract

    • 水稻在我国粮食作物生产中占重要地位,黑龙江省粳稻生产在保障我国口粮安全中发挥重要作用[1]。近年来,由于肥料施用不当,导致养分间转运率降低和环境污染,影响产量和品质[2-4]。因此,如何保证粳稻高产优质是亟待解决的问题。氮、磷、钾是植株生育过程中必需的大量元素,Pan等[5]探讨了在低氮和正常氮水平下水稻46个重组自交系非结构性碳水化合物 (non-structure carbohydrate,NSC) 转运规律,发现低氮处理下NSC输出率更高。代新俊等[6]研究表明,增加施氮量会促进小麦籽粒可溶性糖形成。王旭东等[7]研究表明,钾肥可促进小麦茎鞘碳水化合物形成与输出,并提高籽粒淀粉积累速率。剡斌等[8]认为,胡麻花后NSC对产量贡献率在高氮肥高磷肥处理下显著升高。魏凤桐等[9]认为,氮肥可降低水稻开花前NSC转运效率,促进花后光合产物形成并转运到籽粒。柳洪娟等[10]认为,增施钾肥会促进甘薯生长中后期碳水化合物的积累。前人研究施肥对作物可溶性糖积累转运的影响多集中在氮[11-12]、磷[13]、钾[14-15]肥单一因素,对以上三因素配施相关研究较少。水稻产量受气候条件的影响,朱相成等[16]、唐启源等[17]研究认为,适当增施氮肥可减少冠层漏光和反射损失,有利于提高水稻光能利用率。张振等[18]研究认为,氮肥基追比例为5∶5时小麦冠层光能利用率显著提高,促进中层营养器官开花前干物质转运。前人的研究大多是关于氮肥对水稻光、温、水资源利用率的影响,而氮磷钾肥配施条件下光、温、水资源是否影响可溶性糖积累转运鲜有报道。

      “3414”试验方案优势在于试验效率高、工作量少,目前马铃薯[19-20]、水稻[21-22]、小麦[23-24]、玉米[25]等大田作物均用该试验方案筛选最佳施肥量。王伟妮等[26]在湖北省进行水稻“3414”试验方案,研究认为施氮量为135 kg/hm2、施磷量为45 kg/hm2、施钾量为90 kg/hm2时,水稻产量最高。董作珍等[22]在浙江省进行水稻“3414”试验方案,研究认为施氮量为258.8 kg/hm2、施磷量39.3 kg/hm2、施钾量为100.8 kg/hm2时水稻产量最高。前人研究大多采用“3414”最优设计方案探究氮、磷、钾肥配施的产量效应[21-26],采用“3414”最优设计方案探讨氮、磷、钾肥配施对粳稻可溶性糖积累转运的相关研究较少。本试验采用“3414”施肥方案,试验材料为东农427,通过大田试验探讨氮、磷、钾肥配施对寒地粳稻可溶性糖积累转运、气象资源利用及产量的影响,为黑龙江省粳稻优质栽培和优化施肥提供参考。

      • 本试验于2018—2019年在东北农业大学阿城实验实习基地进行,土壤为黑土,其基础肥力见表1。供试粳稻品种为东农427。试验采用“3414”完全实施方案,3个因素分别为氮、磷、钾,N的4个水平为0、75、150、225 kg/hm2,P2O5为0、60、120、180 kg/hm2,K2O为0、40、80、120 kg/hm2,14个处理组合见表2,每个处理3次重复。供试肥料为尿素 (N 46%)、磷酸二胺 (N 18%、P2O5 46%) 过磷酸钙 (P2O5 12%) 和硫酸钾 (K2O 50%)。氮肥施用量基肥∶蘖肥∶穗肥分配比例为6∶3∶1,磷、钾肥作为基肥一次性施入,N0处理中磷肥用过磷酸钙。每小区四周设保护行和隔离行,小区间筑埂,单排单灌。每个小区面积为20 m2。于2018年4月20日 (2019年4月17日) 播种,2018年5月20日 (2019年5月24日) 移栽,插秧规格为30 cm × 10 cm。全生育期田间管理同生产田。

        表 1  试验区0—20 cm耕层土壤基础理化性状

        Table 1.  Basic physical and chemical properties of 0-20 cm soil in the test area

        年份
        Year
        有机质
        Organic matter
        (g/kg)
        全氮
        Total N
        (g/kg)
        全磷
        Total P
        (g/kg)
        缓效钾
        Slowly available K
        (mg/kg)
        速效氮
        Available N
        (mg/kg)
        速效磷
        Available P
        (mg/kg)
        速效钾
        Available K
        (mg/kg)
        pH
        201822.7211.1480.435706.5129.818.40791.356.59
        201922.0501.1750.453704.2125.417.96592.416.62

        表 2  “3414”试验处理施肥量

        Table 2.  Nutrient input in treatment of "3414" test

        处理
        Treatment
        施肥量 Fertilization amount (kg/hm2)
        NP2O5K2O
        N0P0K0000
        N0P2K2012080
        N1P1K2756080
        N1P2K17512040
        N1P2K27512080
        N2P0K2150080
        N2P1K11506040
        N2P1K21506080
        N2P2K01501200
        N2P2K115012040
        N2P2K215012080
        N2P2K3150120120
        N2P3K215018080
        N3P2K222512080
      • 观察并记录水稻分蘖期、孕穗期、齐穗期、灌浆期、成熟期相对应的日期。采用微型气象站 (RR-9100) 记录全生育期气温、降水量、日照时数等。冠层分析仪 (LP-80) 测定各生育时期冠层光能截获率并计算全生育期光合有效辐射量。

        分别于分蘖期、孕穗期、齐穗期、灌浆期、成熟期,在每个小区选取长势良好的代表性植株5穴,将地上部各器官分为叶片、茎鞘、籽粒放入烘箱,105℃杀青30分钟,80℃烘干至恒重。成熟期每处理选2 m2收获测产,采用蒽酮比色法[27]测定可溶性糖含量。

      • 可溶性糖积累量 (g/m2) = 可溶性糖含量 × 干物质量;

        各器官花后可溶性糖转运量 (g/m2) = 齐穗期可溶性糖积累量 - 成熟期可溶性糖积累量;

        光合有效辐射量[28](MJ/m2) = 太阳总辐射量 × 0.5 × 光能截获率;

        辐射利用率 (g/MJ) = 单位面积地上部干物质量/光合有效辐射;

        积温生产效率[g/(m2·℃)] = 单位面积干物重/生育期间有效积温。

      • 用Microsoft Excel 2013作图,SPSS 19.0对各指标进行多重比较。

      • 由方差分析可知,产量在年份间差异不显著,在处理间差异极显著,在年份与处理间差异不显著。各施肥处理产量显著高于不施肥处理 (N0P0K0)(表3)。当三因素中任意两因素为2水平时,产量随施氮、磷、钾量的增加先增后减,以N2P2K2处理最高。各肥料梯度下4个处理产量间差异显著。当三因素中任一因素为0水平时,产量表现为不施钾 > 不施磷 > 不施氮处理,说明氮肥对寒地粳稻产量影响最大。

        表 3  2018和2019年不同氮磷钾肥配施的寒地粳稻产量 (kg/hm2)

        Table 3.  Yield of japonica rice in cold region under different N, P, K combination in 2018 and 2019

        处理 Treatment20182019
        N0P0K06716.67 i6433.33 h
        N0P2K27000.00 h6733.33 g
        N1P1K27250.00 fgh7066.67 ef
        N1P2K17316.67 fg7166.67 e
        N1P2K27366.67 efg7200.00 de
        N2P0K27050.00 h6866.67 fg
        N2P1K17500.00 ef7333.33 de
        N2P1K27783.33 d7733.33 c
        N2P2K07166.67 gh7050.00 ef
        N2P2K17600.00 de7450.00 d
        N2P2K28616.67 a8550.00 a
        N2P2K38116.67 c7933.33 c
        N2P3K28383.33 b8283.33 b
        N3P2K28250.00b c7966.67 c
        FF-value
        年份 Year (Y)1.71
        处理 Treatment (T)76.67**
        Y × T0.37
        注(Note):同列数字后不同小写字母表示处理间差异达 5% 显著水平 Values followed by different lowercase letters indicate significant differences among treatments at 5% level; *—P < 0.05; **—P < 0.01.
      • 由方差分析可知,功能叶片可溶性糖积累量在处理间差异极显著,在年份间差异不显著。花前功能叶片可溶性糖积累量在处理与年份间差异极显著。各施肥处理功能叶片可溶性糖积累量均显著高于不施肥处理 (N0P0K0) (表4)。三因素水平均为2或者3的四个组合 (N2P2K2、N2P2K3、N2P3K2、N3P2K2) 功能叶片可溶性糖积累量在5个生育期均排在前4位,显著高于其他组合。四个组合可溶性糖含量的高低互有差异,表明充足的氮磷钾养分供对提高可溶性糖的积累十分重要。

        表 4  不同氮磷钾肥配施下寒地粳稻功能叶片可溶性糖积累量 (g/m2)

        Table 4.  Soluble sugar accumulation in functional leaves of japonica rice in cold region under different N,P,K combination in 2018 and 2019

        处理
        Treatment
        分蘖期 Tillering stage孕穗期 Booting stage齐穗期 Full heading stage灌浆期 Grain filling stage成熟期 Mature stage
        2018201920182019201820192018201920182019
        N0P0K04.50 f5.16 f13.37 f11.76 e15.87 j16.84 j34.25 f36.24 e8.32 e9.14 g
        N0P2K25.73 d5.87 d15.40 d15.73 c17.98 i18.77 i39.69 e41.17 d9.52 d10.01 f
        N1P1K25.86 d5.93 d15.93 d16.29 c19.18 gh20.26 g43.41 cde44.95 bc9.91 cd10.65 cde
        N1P2K15.85 d5.89 d15.79 d15.90 c19.26 fgh20.28 g43.03 cde44.64 c9.91 cd10.62 cde
        N1P2K25.92 d6.03 d16.35 d16.60 c19.60 fg20.62 fg45.55 bc47.00 bc10.25 c10.66 cde
        N2P0K25.21 e5.40 e14.27 e14.18 d18.42 i19.14 hi39.98 de41.62 d9.71 d10.12 ef
        N2P1K15.88 d6.02 d16.02 d16.65 c21.02 e21.63 e43.87 cd45.02 bc9.92 cd10.64 cde
        N2P1K26.63 c6.33 c17.26 c16.61 c21.65 d22.95 d44.28 c46.30 bc10.41 c11.05 c
        N2P2K05.83 d5.88 d15.50 d15.74 c19.01 h19.85 gh42.95 cde44.41 c9.90 cd10.41 def
        N2P2K15.90 d6.03 d16.31 d16.68 c19.75 f21.07 ef44.01 c46.35 bc9.93 cd10.92 cd
        N2P2K27.63 ab7.42 ab22.05 ab19.90 ab30.64 a31.72 a52.24 a54.33 a12.36 a12.79 a
        N2P2K37.60 ab7.36 ab21.39 b19.23 b29.11 b29.90 b48.90 ab51.88 a12.30 a12.76 a
        N2P3K27.49 b7.26 b21.17 b19.16 b25.68 c27.75 c46.11 bc47.81 b11.17 b11.99 b
        N3P2K27.89 a7.49 a22.61 a20.40 a29.49 b30.40 b49.89 a52.28 a12.24 a12.78 a
        FF-value
        年份 Year (Y) 0.011.20 1.013.133.10
        处理 Treatment (T)129.39**61.47**293.50** 32.97** 40.73**
        Y × T 5.37** 6.93**1.350.101.52
        注(Note):同列数字后不同小写字母表示处理间差异达 5% 显著水平 Values followed by different lowercase letters indicate significant differences among treatments at 5% level. *—P < 0.05; **—P < 0.01.
      • 由方差分析可知,各生育时期茎鞘可溶性糖积累量在处理间差异极显著,孕穗期、灌浆期、成熟期茎鞘可溶性糖积累量在年份间、年份与处理间有显著或极显著差异。各施肥处理茎鞘可溶性糖积累量均显著高于不施肥处理 (N0P0K0) (表5)。与功能叶片中的可溶性糖积累量一样,三因素水平均为2或者3的四个组合 (N2P2K2、N2P2K3、N2P3K2、N3P2K2) 茎鞘可溶性糖积累量排在前4位,又以N2P2K2组合始终位于最高量,显著或不显著高于其他3个组合。

        表 5  不同氮磷钾肥配施下寒地粳稻茎鞘可溶性糖积累量的影响 (g/m2)

        Table 5.  Soluble sugar accumulation in stem and sheath of japonica rice in cold region under different NPK combination

        处理
        Treatment
        分蘖期 Tillering stage孕穗期 Booting stage齐穗期 Full heading stage灌浆期 Grain filling stage成熟期 Mature stage
        2018201920182019201820192018201920182019
        N0P0K07.69 f8.14 f29.90 f30.44 f58.08 h60.03 j43.14 g37.51 g25.32 f27.24 g
        N0P2K29.15 de9.67 de33.74 de36.21 d71.49 g71.93 hi47.13 f42.54 ef28.87 d31.53 e
        N1P1K29.49 cde9.84 cde34.69 cde36.54 cd74.53 f76.45 g49.95 de43.17 def29.49 d32.24 e
        N1P2K19.45 cde9.78 de34.18 cde36.39 cd74.90 f76.18 g49.20 def42.67 ef29.51 d32.19 e
        N1P2K29.68 cd10.04 cd36.13 cd37.24 cd81.48 d82.02 de51.39 d44.67 d33.62 b35.48 bc
        N2P0K28.97 e9.53 e32.79 e34.65 e70.28 g70.79 i47.08 f42.37 f27.48 e29.58 f
        N2P1K19.59 cd9.93 cd36.86 c38.00 c75.89 ef77.87 fg50.38 de43.25 def29.48 d32.26 e
        N2P1K29.78 c10.18 c35.61 cd37.98 c83.02 d85.05 d50.85 de44.32 de31.54 c34.17 cd
        N2P2K09.37 cde9.72 de33.92 de36.29 d73.79 f75.06 gh48.78 ef42.59 ef29.48 d32.16 e
        N2P2K19.61 cd10.01 cd35.21 cde36.88 cd77.02 e81.26 ef50.81 de43.31 def29.58 d32.73 de
        N2P2K211.49 a12.00 a43.16 a47.32 a104.63 a110.27 a59.98 a55.45 a37.10 a39.80 a
        N2P2K310.85 b11.24 b40.17 b40.49 b96.32 c98.32 c56.42 bc53.07 b33.73 b36.59 b
        N2P3K211.21 ab11.69 a41.27 ab45.95 a100.83 b103.88 b58.32 ab53.78 ab36.77 a39.24 a
        N3P2K211.31 ab11.75 a41.46 ab46.63 a97.90 c100.07 c55.97 c49.11 c34.62 b36.63 b
        FF-value
        年份 Year (Y)3.365.75*0.4829.97**10.93**
        处理 Treatment (T)62.82**34.64**273.79** 13.27**29.06**
        Y × T0.13 2.49**1.05 5.37**12.31**
        注(Note):同列数字后不同小写字母表示处理间差异达 5% 显著水平 Values followed by different lowercase letters indicate significant differences among treatments at 5% level. *—P < 0.05; **—P < 0.01.
      • 表6表明,各施肥处理籽粒可溶性糖积累量显著高于不施肥处理 (N0P0K0)()。三因素水平为2或3的四个组合 (N2P2K2、N2P2K3、N2P3K2、N3P2K2) 籽粒可溶性糖积累量在齐穗期、灌浆期和成熟期3个生育期均高于其他组合处理。而这四个组合相比,齐穗期籽粒可溶性糖积累量以N2P2K2组合显著高于其他三个组合,灌浆期和成熟期籽粒的可溶性糖积累量四个处理之间没有显著差异。因此,施肥对籽粒可溶性糖积累量的影响主要在齐穗期。

        表 6  不同氮磷钾肥配施下寒地粳稻籽粒可溶性糖积累量的影响 (g/m2)

        Table 6.  Soluble sugar content in the rice grain under different NPK combination

        处理
        Treatment
        齐穗期 Full heading stage灌浆期 Grain filling stage成熟期 Mature stage
        201820192018201920182019
        N0P0K015.94 g19.73 h15.15 d12.51 f6.94 e6.09 d
        N0P2K220.24 f23.22 g17.16 c15.84 de8.25 cd7.28 c
        N1P1K221.35 ef24.24 fg18.02 bc16.84 cd8.37 cd7.39 c
        N1P2K121.38 ef24.48 f17.67 bc16.48 cd8.34 cd7.40 c
        N1P2K223.57 cd26.10 e18.85 b18.78 b9.30 b8.02 b
        N2P0K220.02 f23.31 g17.04 c15.05 e7.72 d7.13 c
        N2P1K121.85 def24.88 f18.35 bc17.05 cd8.47 bcd7.39 c
        N2P1K223.69 c27.21 d18.69 b17.57 c9.04 bc8.01 b
        N2P2K020.73 ef24.13 fg17.57 bc16.21 de8.02 d7.39 c
        N2P2K122.31 cde25.16 ef18.49 b17.12 cd8.50 bcd7.40 c
        N2P2K234.98 a38.46 a22.43 a21.03 a11.16 a9.93 a
        N2P2K330.41 b33.50 c21.16 a20.27 a10.93 a9.78 a
        N2P3K230.94 b33.96 bc21.33 a20.49 a10.98 a9.92 a
        N3P2K230.93b34.63 b21.88 a20.87 a11.06 a9.88 a
        FF-value
        年份 Year (Y) 7.53**6.70*12.46**
        处理 Treatment (T)57.92**53.80**33.46**
        Y × T79.34**73.88**10.29**
        注(Note):同列数字后不同小写字母表示处理间差异达 5% 显著水平 Values followed by different lowercase letters indicate significant differences among treatments at 5% level. *—P < 0.05; **—P < 0.01.
      • 由方差分析可知,花前可溶性糖积累量、花后功能叶片和茎鞘可溶性糖转运量在年份间差异不显著,处理间差异极显著。花后功能叶片、茎鞘可溶性糖转运量在年份与处理间差异极显著 (表7)。三因素水平均为2或者3的四个组合 (N2P2K2、N2P2K3、N2P3K2、N3P2K2) 花前可溶性糖积累量、花后可溶性糖转运量显著高于任一因素为0或1的处理。这四个处理中,花前可溶性糖积累量以N3P2K2处理最高,花后功能叶片和茎鞘可溶性糖转运量以N2P2K2处理最高。

        表 7  氮磷钾肥配施对寒地粳稻可溶性糖积累转运的影响 (g/m2)

        Table 7.  Effects of combined application of N,P and K on accumulation and transportation of soluble sugar in japonica rice in cold region

        处理
        Treatment
        花前积累量
        Accumulation before anthesis
        花后转运量 Translocation after anthesis
        叶 Leaf茎 Stem
        201820192018201920182019
        N0P0K043.27 i42.20 i7.54 h7.70 i32.75 h32.80 h
        N0P2K249.14 gh51.94 g8.45 g8.76 h42.62 g40.40 g
        N1P1K250.63 fg52.83 efg9.27 ef9.60 fgh45.04 efg44.20 defg
        N1P2K149.97 fg52.29 fg9.35 ef9.66 fgh45.38 ef43.99 defg
        N1P2K253.45 de53.83 def9.35 ef9.96 fg47.87 d46.54 cde
        N2P0K247.06 h48.82 h8.70 fg9.02 gh42.80 g41.21 fg
        N2P1K152.88 de54.66 d11.11 d10.98 de46.41 def45.61 def
        N2P1K252.87 de54.58 de11.24 d11.90 d51.48 c50.87 c
        N2P2K049.42 fg52.02 g9.11 efg9.44 fgh44.32 fg42.90 efg
        N2P2K151.53 ef53.57 defg9.82 e10.15 ef47.44 de48.54 cd
        N2P2K265.21 a67.23 a18.28 a18.93 a67.53 a70.47 a
        N2P2K361.56 c59.72 c16.81 b17.14 b62.59 b61.73 b
        N2P3K262.44 bc65.11 b14.51 c15.77 c64.06 b64.64 b
        N3P2K264.07 ab67.03 a17.25 b17.62 b63.28 b63.44 b
        FF-value
        年份 Year (Y)0.042.280.04
        处理 Treatment (T) 9.90**298.34** 161.11**
        Y×T1.12 7.91** 6.59**
        注(Note):同列数字后不同小写字母表示处理间差异达 5% 显著水平 Values followed by different lowercase letters indicate significant differences among treatments at 5% level. *—P < 0.05; **—P < 0.01.
      • 表8可知,N2P2K2、N3P2K2处理生育期最长,两年均比N0P0K0长3天。施肥处理从孕穗期-齐穗期-灌浆期,时间较为一致,但是N2P2K2、N3P2K2处理主要通过延长灌浆到成熟期的天数,延长了整个生育期。

        表 8  不同氮磷钾肥配施对寒地粳稻生育期天数的影响 (天)

        Table 8.  Effects of NPK combinations on growth period of Japonica Rice in cold region(Days)

        处理
        Treatment
        播种-分蘖期
        Sowing-tillering stage
        分蘖-孕穗期
        Tillering-booting stage
        孕穗-齐穗期
        Booting-full heading stage
        齐穗-灌浆期
        Full heading -grain filling stage
        灌浆-成熟期
        Grain filling–mature stage
        全生育期
        Whole growth period
        201820192018201920182019201820192018201920182019
        N0P0K045504747161812112321143147
        N0P2K245504747161812112321143147
        N1P1K245504747161812112422144148
        N1P2K145504747161812112422144148
        N1P2K245504747171811112421144147
        N2P0K245504747161812112321143147
        N2P1K245504747171811112421144147
        N2P2K045504747161812112321143147
        N2P2K145504747161812112422144148
        N2P2K245504747181910102624146150
        N2P2K345504747161912102423144149
        N2P3K245504747171911102523145149
        N3P2K245504747181910102624146150
      • 由方差分析可知,光合有效辐射量在年份间差异不显著,在处理间、年份与处理交互作用间差异极显著。辐射利用率、积温生产效率在年份间、处理间、年份与处理交互作用间差异极显著 (表9)。当氮、磷、钾施用水平为2或3时,水稻群体中光合有效辐射量、辐射利用率以及积温生产效率均显著高于任一因素为0或1水平的处理。

        表 9  氮磷钾肥配施对寒地粳稻光、温资源利用的影响

        Table 9.  Effects of NPK combination on utilization of light, temperature during growing season of japonica ricein cold region

        处理
        Treatment
        光合有效辐射量 PAR (MJ/m2)辐射利用率 RUE (g/MJ)积温生产效率 TPE [g/(m2·℃)]
        201820192018201920182019
        N0P0K0625.9 d645.7 c2.01 c2.04 c0.95 e1.03 e
        N0P2K2631.0 d648.4 c2.07 b2.15 b0.99 d1.09 d
        N1P1K2639.1 c660.8 b2.10 b2.16 b1.01 c1.10 c
        N1P2K1644.8 bc663.7 b2.10 b2.15 b1.02 b1.10 c
        N1P2K2642.9 bc660.5 b2.07 b2.16 b1.01 c1.12 b
        N2P0K2624.9 d649.2 c2.07 b2.15 b0.98 d1.09 d
        N2P1K1648.9 b663.3 b2.09 b2.15 b1.02 b1.10 c
        N2P1K2645.1 bc660.7 b2.10 b2.16 b1.02 b1.12 b
        N2P2K0628.4 d649.0 c2.06 b2.15 b0.98 d1.09 d
        N2P2K1647.0 bc663.7 b2.10 b2.17 b1.02 b1.11 b
        N2P2K2700.8 a679.2 a2.15 a2.28 a1.13 a1.20 a
        N2P2K3694.0 a675.8 a2.15 a2.28 a1.12 a1.19 a
        N2P3K2694.4 a676.0 a2.15 a2.28 a1.12 a1.19 a
        N3P2K2698.6 a678.8 a2.14 a2.27 a1.12 a1.19 a
        FF-value
        年份 Year (Y)2.7045.71** 55.93**
        处理 Treatment (T)20.10**6.54** 7.31**
        Y×T36.16**6.15**17.38**
        注(Note):PAR—Photosynthetically active radiation;RUE—Radiation use efficiency; TPE—Temperature production efficiency. 同列数字后不同小写字母表示处理间差异达 5% 显著水平 Values followed by different lowercase letters indicate significant differences among treatments at 5% level. **—P < 0.01.
      • 表10可知,各生育时期各器官可溶性糖积累量与光合有效辐射量 (PAR)、辐射利用率 (RUE) 和积温生产效率 (TPE) 极显著正相关。分蘖期和孕穗期功能叶片可溶性糖积累量对PAR、RUE和TPE的影响大于茎鞘。齐穗期、灌浆期和成熟期茎鞘可溶性糖积累量对PAR、RUE和TPE的影响大于功能叶片。成熟期籽粒可溶性糖积累量对PAR、RUE和TPE的影响大于齐穗期和灌浆期。花后茎鞘可溶性糖转运量对PAR、RUE和TPE影响大于功能叶片。因此提高花前功能叶片可溶性糖积累量和花后茎鞘可溶性糖积累量和转运量是提高光温利用率的重要手段。

        表 10  可溶性糖转运特性与气象因子的相关分析 (P < 0.01)

        Table 10.  Relationship between soluble sugar transport characteristics and meteorological factors

        生育期 Grow stage器官 Plant organs光合有效辐射量 PAR辐射利用率 RUE积温生产效率 TPE
        分蘖期 Tillering stage功能叶片 Functional leaf0.9730.9450.981
        茎鞘 Stem0.9340.9200.963
        孕穗期 Booting stage功能叶片 Functional leaf0.9820.9190.984
        茎鞘 Stem0.9570.9070.971
        齐穗期 Full heading stage功能叶片 Functional leaf0.9490.8890.968
        茎鞘 Stem0.9680.9270.970
        籽粒 Grain0.9630.9090.975
        灌浆期 Grain filling stage功能叶片 Functional leaf0.8520.8910.886
        茎鞘 Stem0.9430.9340.965
        籽粒 Grain0.9560.9120.974
        成熟期 Mature stage功能叶片 Functional leaf0.8850.8470.905
        茎鞘 Stem0.9270.9100.949
        籽粒 Grain0.9650.9300.977
        可溶性糖转运 Soluble sugar transport花前积累量 ABA0.9170.9090.963
        功能叶片花后转运量 TFAA0.9160.8740.947
        茎鞘花后转运量 TSSPA0.9350.9420.977
        注(Note):ABA—Accumulationbeforeanthesis; TFPA—Transported amount from functional leaves postanthesis; TSSPA—Transport amount from stem and sheath post anthesis.
      • 可溶性糖在水稻生长过程中对调节代谢和产量形成发挥重要作用[29-30]。营养器官碳水化合物的积累转运特征不仅取决于本身的基因型,还取决于环境条件[31-33]。在本研究中,寒地粳稻花前期获得最高的可溶性糖积累量的处理为N3P2K2,可能因为花前期是水稻的营养生长期,需要大量氮素营养,氮素吸收需要消耗大量碳水化合物[34],因此,N2P2K2处理的水稻功能叶片中的可溶性糖含量低于N3P2K2。水稻产量形成与碳水化合物积累转运密切相关[35-38]。在本研究中,茎鞘可溶性糖转运量高于功能叶片。与N0P0K0处理相比,各施肥处理地上部各器官花后可溶性糖转运量均升高,以N2P2K2处理最高。以上结果说明茎鞘花后可溶性糖转运量可作为提高产量的重要指标。因此可通过栽培措施的改变来协调植株可溶性糖积累转运是增产的有效途径。

      • 生育期不仅由品种自身决定,还受栽培措施和环境因素的影响[39]。在本研究中,N2P2K2处理较不施肥处理延长了3天。可能因为较好的养分供应还会延迟作物的衰老[40-41]。其中,生育期天数的延长主要是因为灌浆-成熟期天数的延长,可能由于灌浆期-成熟期是水稻籽粒形成和功能叶片可溶性糖向籽粒转运的关键时期。由于生育期天数的延长,功能叶片和茎鞘的可溶性糖向籽粒转运的时间延长,促进了籽粒可溶性糖的积累进而提高产量。光、温资源利用效率受栽培条件影响[42-43]。辐射利用率与生育期有关,也与群体及其构成有关[44]。在本研究中,各施肥处理光、温生产效率均显著高于不施肥处理。其中,N2P2K2处理光合有效辐射量、辐射利用率、积温生产效率最大,高于N3P2K2、N2P3K2、N2P2K3处理 (表9)。由此可见,合理的养分供应可促进水稻群体对光、温资源的捕获,但过量施肥不利于水稻群体结构的形成,进而不利于水稻群体对光能的截获。由于各处理间生育期天数的差异,会对全生育期有效积温和积温生产效率造成差异。产量与光合有效辐射量、辐射利用率和积温生产效率关系密切[45],温光条件是通过植株生长发育特性差异表现对产量的影响[46]。本试验条件下,各生育时期可溶性糖积累量与光合有效辐射量 (PAR)、辐射利用率 (RUE) 和积温生产效率 (TPE) 极显著正相关。分蘖期和孕穗期功能叶片可溶性糖积累量对PAR、RUE和TPE影响大于茎鞘。齐穗期、灌浆期、成熟期茎鞘可溶性糖积累量对PAR、RUE和TPE大于功能叶片。花后茎鞘可溶性糖转运量对PAR、RUE和TPE的影响大于功能叶片 (表10)。因此,提高花前功能叶片可溶性糖积累量和花后茎鞘可溶性糖积累量和转运量可提高光、温资源利用率。

      • 寒地粳稻各生育时期各器官可溶性糖积累量与光合有效辐射量 (PAR)、辐射利用率 (RUE) 和积温生产效率 (TPE) 极显著正相关。其中,花前功能叶片可溶性糖积累量对PAR、RUE和TPE的影响大于茎鞘。花后茎鞘可溶性糖积累量和转运量对PAR、RUE和TPE的影响大于功能叶片。充足的氮磷钾肥供应促进了水稻群体对光、温资源的捕获,提高了光、温资源利用率。而且,合理的养分供给还延长了生育后期的天数,延长了功能叶片和茎鞘可溶性糖向籽粒转运的时间,进而提高产量。在本试验中,氮磷钾配比为150-120-80 kg/hm2(N2P2K2) 时,寒地粳稻产量和花后功能叶片、茎鞘可溶性糖运转量均最高,并且主要通过延长灌浆期到成熟期的天数延长整个生育期,进一步提高了光、温资源的利用率。

    参考文献 (46)
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