宣守麗， 石春林， 張建華， 魏秀芳， 曹宏鑫， 薛昌穎

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與信息研究所/農(nóng)業(yè)部長江下游平原農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210014;2.中國氣象局/河南省農(nóng)業(yè)氣象保障與應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450000)

水稻是長江流域主要的糧食作物之一。受季風(fēng)氣候的影響，長江流域暴雨洪澇災(zāi)害頻繁，每年汛期大范圍降水引發(fā)的洪澇災(zāi)害給該地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生命財(cái)產(chǎn)安全帶來了嚴(yán)重威脅。洪澇災(zāi)害已成為制約該地區(qū)水稻生產(chǎn)的主要障礙因子之一。許多學(xué)者通過水分控制試驗(yàn)等方法分析了不同生育期澇害對(duì)水稻生理生化特性及產(chǎn)量等的影響［1-7］。鑒于洪澇災(zāi)害對(duì)水稻的嚴(yán)重影響，一些學(xué)者進(jìn)一步就不同類型品種水稻耐澇能力評(píng)價(jià)［8-10］以及如何提高水稻耐淹能力［11-14］等方面做了一系列工作。

分蘗期是水稻穗數(shù)的決定階段，同時(shí)也是長江流域水稻經(jīng)常遭遇洪澇災(zāi)害的時(shí)期。因此，分蘗期淹水對(duì)水稻的影響引起了農(nóng)業(yè)學(xué)者的關(guān)注［15-18］。如李開江等［17］對(duì)2007年7月7～12日江蘇省興化市洪澇災(zāi)害期間的田間調(diào)查結(jié)果表明，分蘗期淹水后水稻植株根系發(fā)黑，分蘗數(shù)減少，植株變矮，產(chǎn)量下降。田小海等［4］研究指出，水稻受澇漬危害主要表現(xiàn)為分蘗峰值不高，導(dǎo)致后期成穗數(shù)不足，應(yīng)將中稻抗?jié)碀n的工作重點(diǎn)放在苗期和分蘗期。但以往關(guān)于分蘗期不同程度淹水對(duì)水稻生長過程和災(zāi)后恢復(fù)過程的影響及差異的研究尚不多見。因此，本研究以南粳46和揚(yáng)兩優(yōu)8號(hào)為對(duì)象，通過在分蘗期模擬淹水試驗(yàn)，研究水稻生長過程及產(chǎn)量對(duì)不同淹水深度及淹水持續(xù)時(shí)間的響應(yīng)，并探討不同淹水處理對(duì)水稻受澇后恢復(fù)過程的影響，為該地區(qū)水稻分蘗期受淹后減災(zāi)措施的制定提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與測定項(xiàng)目

試驗(yàn)于2012年在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)地進(jìn)行，供試品種為粳稻南粳46和秈稻揚(yáng)兩優(yōu)8號(hào)。2012年5月18日播種，6月18日移栽至塑料桶中。試驗(yàn)用桶高21 cm、直徑23 cm，每桶裝土12 kg。移栽時(shí)每桶3穴，粳稻每穴2苗，秈稻單苗。

處理方法:試驗(yàn)設(shè)置2個(gè)淹水深度水平(全淹、半淹)和3個(gè)淹水持續(xù)時(shí)間(1 d、3 d和6 d)。于水稻分蘗期選取長勢(shì)一致的植株進(jìn)行淹水處理，開始處理的日期為7月17日。各品種的每個(gè)處理均放置10桶水稻樣本，分別于淹水處理后當(dāng)天及淹水處理后5 d、10 d、15 d隨機(jī)抽取2桶樣本，測定植株地上部分各器官生物量。各處理留2桶至成熟時(shí)考種，測定單穗產(chǎn)量、單穴穗數(shù)、單穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量等指標(biāo)。將未進(jìn)行淹水處理的樣本設(shè)為對(duì)照組，于淹水前和淹水處理樣本同期測定上述項(xiàng)目。

1.2 分配指數(shù)計(jì)算方法

考慮到樣本長勢(shì)可能存在一定程度的差異，本研究利用分配指數(shù)法分析澇害對(duì)水稻物質(zhì)分配的影響。具體算法如下［19］:綠葉分配指數(shù)PIGL=綠葉生物量/地上部分總生物量;黃葉分配指數(shù)PIYL=黃葉生物量/地上部分總生物量;莖鞘分配指數(shù)PIST=莖鞘生物量/地上部分總生物量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同淹水處理對(duì)水稻干物質(zhì)分配及災(zāi)后恢復(fù)過程的影響

圖1a、圖1c、圖1e為分蘗期全淹處理后南粳46地上部各器官干物質(zhì)相對(duì)分配指數(shù)(處理分配指數(shù)與對(duì)照分配指數(shù)之比)的變化。淹水條件下，由于水中O2、CO2及光照不足，葉片光合速率降低，從而致使黃葉增多、綠葉減少，水稻生長發(fā)育受阻。圖1a顯示，南粳46在分蘗期沒頂淹水1 d對(duì)綠葉干質(zhì)量沒有顯著影響;全淹3 d后，綠葉比重較對(duì)照略有減少;全淹6 d后，綠葉比重急劇下降(占地上部的18.9%)，僅為對(duì)照的38.5%。全淹6 d處理在恢復(fù)過程的初始階段綠葉比重持續(xù)降低，甚至出現(xiàn)了綠葉占地上部分比重接近于零的情況。直至恢復(fù)5 d后，綠葉比重才開始緩慢上升。全淹3 d處理的恢復(fù)過程也表現(xiàn)出類似特征，但綠葉比重明顯高于全淹6 d處理。黃葉比重變化規(guī)律與綠葉變化基本相反(圖1c)。淹水后，水稻綠葉比重降低，黃葉比重增加，養(yǎng)分不能得到補(bǔ)充，從而抑制了分蘗的生長，導(dǎo)致莖鞘比重隨淹水時(shí)間的增加而降低。由圖1e可以看出，在全淹1 d、3 d處理后，莖鞘比重均能較為迅速地恢復(fù)到正常水平，而全淹6 d的處理恢復(fù)緩慢，直至恢復(fù)10 d后才有所上升。

圖1b、d、f為半淹處理后南粳46地上部各器官干物質(zhì)的分配指數(shù)變化。由圖1可見，分蘗期半淹處理對(duì)南粳46綠葉和黃葉的影響都不大，基本能維持與對(duì)照接近的比值。由于分蘗期水稻分蘗旺盛，半淹處理時(shí)小分蘗被淹沒，造成其光合作用和呼吸作用受阻，小分蘗成活率降低。由圖1f可見，淹水6 d后莖鞘比重明顯下降，表明在分蘗期即使是半淹，也能對(duì)水稻分蘗的發(fā)生造成影響。但與全淹處理相比，半淹處理后莖鞘能夠迅速恢復(fù)生長，在較短時(shí)間內(nèi)接近對(duì)照的生長水平。

圖1 分蘗期全淹(a、c、e)、半淹(b、d、f)處理后南粳46地上部各器官干質(zhì)量的相對(duì)分配指數(shù)變化Fig.1 Relative partitioning index of the aboveground dry matter weight of Nanjing 46 after complete(a，c，e)and half(b，d，f)submergence treatment at tillering stage

由圖2a、圖2c、圖2e可見，分蘗期揚(yáng)兩優(yōu)8號(hào)全淹處理后，其變化規(guī)律與南粳46基本一致。但揚(yáng)兩優(yōu)8號(hào)在全淹處理6 d及其后的恢復(fù)過程中，綠葉比重仍保持在對(duì)照的40%以上，而南粳46則出現(xiàn)了接近于0的情況，表明揚(yáng)兩優(yōu)8號(hào)較南粳46耐澇性及災(zāi)后恢復(fù)能力更強(qiáng)。同樣，淹水6 d后揚(yáng)兩優(yōu)8號(hào)黃葉占地上部分比重最高達(dá)36%左右(為對(duì)照的11.7倍)，較南粳46(黃葉占地上部分最高達(dá)57%，為對(duì)照的33.6倍)明顯偏少。全淹處理后，隨著淹水時(shí)間的增加，揚(yáng)兩優(yōu)8號(hào)莖鞘比重也出現(xiàn)了明顯降低。但與南粳46相比，淹水6 d后沒有明顯的持續(xù)下降趨勢(shì)，而是保持在一定的水平，在恢復(fù)10 d后迅速生長。由圖2b、d、f可以看出，分蘗期半淹處理對(duì)揚(yáng)兩優(yōu)8號(hào)綠葉、黃葉的影響均不明顯。與南粳46相似，半淹處理6 d后，揚(yáng)兩優(yōu)8號(hào)的莖鞘比重也出現(xiàn)了一定程度的下降。

圖2 分蘗期全淹(a、c、e)、半淹(b、d、f)處理后揚(yáng)兩優(yōu)8號(hào)地上部各器官干質(zhì)量的相對(duì)分配指數(shù)變化Fig.2 Relative partitioning index of the aboveground dry matter weight of Yangliangyou 8 after complete(a，c，e)and half(b，d，f)submergence treatment at tillering stage

2.2 不同淹水處理對(duì)水稻產(chǎn)量構(gòu)成的影響

分蘗期是決定水稻穗數(shù)的重要階段，而穗數(shù)是產(chǎn)量的主要構(gòu)成因素。因此，水稻分蘗期受淹導(dǎo)致的葉片衰老死亡、莖蘗數(shù)減少勢(shì)必對(duì)產(chǎn)量造成重要影響。由表1可見，分蘗期全淹1 d對(duì)南粳46各產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響均不明顯。全淹3 d和6 d后，單穗產(chǎn)量、單穴穗數(shù)和單穗粒數(shù)出現(xiàn)了較為明顯的下降。其中，單穴穗數(shù)下降幅度最大(全淹3 d、6 d后分別比對(duì)照下降了約17.9%和34.3%)。而結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量對(duì)分蘗期淹水敏感性較弱，全淹6 d后，仍能達(dá)對(duì)照的90%以上。與全淹處理相比，半淹處理對(duì)南粳46產(chǎn)量的影響較小。尤其是半淹1 d和3 d，除了單穴穗數(shù)出現(xiàn)了較為顯著的下降(半淹3 d后為對(duì)照的82.6%)，其余各產(chǎn)量構(gòu)成因子均維持在對(duì)照的90%以上。

表1 分蘗期不同淹水處理后產(chǎn)量構(gòu)成因子變化Table 1 Changes of the yield components after different submergence treatments at tillering stage

與南粳46相似，半淹處理對(duì)揚(yáng)兩優(yōu)8號(hào)產(chǎn)量的影響不大。全淹處理后，揚(yáng)兩優(yōu)8號(hào)單穴穗數(shù)和單穗產(chǎn)量顯著下降，而單穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量的變化相對(duì)較小。全淹6 d后，單穗產(chǎn)量和單穴穗數(shù)分別比對(duì)照下降了25.3%和21.9%。但與南粳46(全淹6 d后單穗產(chǎn)量和單穴穗數(shù)分別比對(duì)照下降了28.2%和34.3%)相比，其下降幅度較小。由此可見，在水稻產(chǎn)量構(gòu)成方面，揚(yáng)兩優(yōu)8號(hào)比南粳46 也表現(xiàn)出較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。

3 討論

本研究以南粳46和揚(yáng)兩優(yōu)8號(hào)為供試品種，對(duì)水稻分蘗期進(jìn)行不同深度及持續(xù)時(shí)間的淹水處理，研究不同水分處理對(duì)水稻生長過程和產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，分蘗期全淹后，南粳46和揚(yáng)兩優(yōu)8號(hào)綠葉、莖鞘均出現(xiàn)了不同程度的下降，而黃葉增加。淹水時(shí)間越長，水稻受害程度越嚴(yán)重，恢復(fù)越緩慢。而半淹處理對(duì)其影響并不明顯。在產(chǎn)量構(gòu)成方面，單穴穗數(shù)減少和單穗產(chǎn)量下降是分蘗期淹水后水稻產(chǎn)量下降的主要原因。相較于粳稻南粳46，不論在綠葉和莖蘗存活率、災(zāi)后恢復(fù)能力還是產(chǎn)量形成上，秈稻揚(yáng)兩優(yōu)8號(hào)均表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐澇能力，這與李開江等［17］通過田間調(diào)查得到的結(jié)果是一致的。從試驗(yàn)結(jié)果可見，全淹和半淹對(duì)水稻的影響差異顯著，因此在選擇抗?jié)称贩N時(shí)，不僅應(yīng)考慮品種的耐澇性，還應(yīng)考慮株型因素。澇災(zāi)后應(yīng)根據(jù)淹水深度和持續(xù)時(shí)間采取不同的補(bǔ)救措施，最大幅度減少澇災(zāi)對(duì)水稻產(chǎn)量造成的損失。

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