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        西科恢768系列品種傷流特性及其與產(chǎn)量的關(guān)系研究

        2018-08-08 05:57:28楊國濤陳永軍彭友林王學(xué)春胡運(yùn)高
        廣東農(nóng)業(yè)科學(xué) 2018年5期
        關(guān)鍵詞:傷流分蘗生育期

        肖 瑤,張 杰,楊國濤,陳永軍,彭友林,王學(xué)春,胡運(yùn)高

        (西南科技大學(xué)水稻研究所,四川 綿陽 621000)

        水稻的產(chǎn)量形成是水稻根系吸收合成與葉片光合作用物質(zhì)積累合成共同作用而成。根通過吸收土壤中的礦質(zhì)元素,然后合成轉(zhuǎn)運(yùn)最終通過莖稈的維管束運(yùn)輸通道進(jìn)入水稻的籽粒[1]。研究根系傷流則是探究水稻植株地下部物質(zhì)合成較好的途徑。孫靜文等[2]的研究發(fā)現(xiàn),根系傷流強(qiáng)度結(jié)果比較可靠,重復(fù)性好。已有研究[3-8]表明,根系的功能和活力與其生長發(fā)育及形態(tài)分布密不可分,傷流強(qiáng)度也與水稻地上部生長發(fā)育關(guān)系密切。關(guān)于傷流強(qiáng)度與植株地下地上部的關(guān)系、生育期及晝夜變化、傷流液成分的檢測(cè)等,已有研究認(rèn)為基部和穗頸節(jié)間傷流強(qiáng)度不僅與根系活力有關(guān),而且可能與葉片的光合功能,莖鞘貯藏物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)和籽粒庫容活性均有關(guān)[9-11]。籽粒充實(shí)過程是光合積累的有機(jī)物質(zhì)以液流的形式源源不斷地從基部節(jié)間-穗頸節(jié)間-輸送到穗部的過程,其流量、成分直接決定籽粒灌漿的程度。充實(shí)度的高低直接反映水稻的產(chǎn)量水平,一般強(qiáng)勢(shì)粒充實(shí)度較高,弱勢(shì)粒充實(shí)度較低。趙全志等[12]對(duì)基部節(jié)間、穗頸節(jié)間的傷流強(qiáng)度,物質(zhì)成分進(jìn)行了研究,但植株不同部位傷流強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)變化尚鮮見報(bào)道。為此,我們研究了傷流強(qiáng)度在水稻不同生育時(shí)期的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律,傷流組分的含量對(duì)水稻產(chǎn)量的影響,以期為西科恢768系列品種的生產(chǎn)應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)材料

        參試品種選用西科恢768所配置的2個(gè)品種(內(nèi)5優(yōu)768和B優(yōu)268),對(duì)照為優(yōu)質(zhì)品種宜香優(yōu)2115。內(nèi)5優(yōu)768為國審品種,中秈遲熟雜交水稻,全生育期152.6 d左右,株高111.3 cm左右;B優(yōu)268為川審品種,中秈遲熟雜交水稻,全生育期149.9 d左右,株高117.2 cm左右;宜香優(yōu)2115為川審品種,中秈遲熟雜交水稻,全生育期153.5 d左右,株高120.5 cm左右。試驗(yàn)田位于四川省綿陽市西南科技大學(xué)農(nóng)園試驗(yàn)基地,試驗(yàn)田基礎(chǔ)肥力為全氮1.98 g/kg、速效氮80.3 mg/kg、速效磷43.3 mg/kg、速效鉀76.2 mg/kg。于2016年4月播種,5月初栽插,行株距為0.33 m×0.17 m,肥料的施用比例為:基肥∶分蘗肥=7∶3,其余田間管理與當(dāng)?shù)爻R?guī)大田試驗(yàn)一致。3次重復(fù),單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。

        1.2 試驗(yàn)方法

        1.2.1 傷流液收集 在水稻發(fā)育的分蘗盛期、孕穗期、齊穗期、成熟期,提取3個(gè)參試品種的傷流液,測(cè)試其傷流強(qiáng)度,并對(duì)傷流中的營養(yǎng)成分進(jìn)行探索。根據(jù)金成忠等介紹的簡(jiǎn)易收集法[13],選擇每個(gè)時(shí)期的晴天下午18:00,對(duì)每個(gè)品種選取10株接近于平均分蘗數(shù)的水稻植株,在距離地面10 cm處割斷,快速套上裝有脫脂棉的傷流管,3次重復(fù)。次日6:00收集傷流液。將收集的傷流液稱重后保存于-20℃,儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>

        1.2.2 傷流液組分測(cè)定 采用茚三酮比色法測(cè)定傷流液中的氨基酸含量,蒽酮比色法測(cè)定傷流液中的可溶性糖含量,雙縮脲法測(cè)定傷流液中的蛋白質(zhì)含量。

        1.2.3 考種及數(shù)據(jù)處理 參試水稻品種按平均分蘗數(shù)選取有代表性的植株5株,3次重復(fù),進(jìn)行常規(guī)考種,測(cè)定其穗長,千粒重,結(jié)實(shí)率,有效穗數(shù),穗著粒數(shù)等產(chǎn)量性狀。在Excel 2003中進(jìn)行數(shù)據(jù)整理,用SPSS 17.0和DPS7.05進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同生育期對(duì)參試水稻品種傷流強(qiáng)度及組分的影響

        由表1可知,生育期和水稻品種對(duì)其傷流強(qiáng)度及傷流液中的氨基酸、蛋白質(zhì)、可溶性糖含量均具有顯著或極顯著的影響。由于生育時(shí)期的F值高于水稻品種,因此生育時(shí)期對(duì)傷流強(qiáng)度及傷流液中的氨基酸、蛋白質(zhì)、可溶性糖含量的影響大于水稻品種對(duì)其影響。生育期與水稻品種互作對(duì)水稻傷流強(qiáng)度及傷流液中的氨基酸、蛋白質(zhì)、可溶性糖含量的影響均達(dá)極顯著水平,表明生育期與水稻品種的互作效應(yīng)是影響水稻傷流強(qiáng)度及傷流液中的氨基酸、蛋白質(zhì)、可溶性糖含量變化的主要因素。

        表1 參試水稻傷流強(qiáng)度及其組分的方差分析(F值)

        2.2 參試水稻品種傷流強(qiáng)度及組分在不同生育期的動(dòng)態(tài)變化

        由圖1可知,參試水稻品種的傷流強(qiáng)度均隨水稻生育時(shí)期逐漸降低,且均在分蘗盛期達(dá)到最高(宜香優(yōu)2115為632.89 mg/mL,內(nèi)5優(yōu)768為506.67 mg/mL,B優(yōu)268為454.24 mg/mL)。在分蘗盛期,內(nèi)5優(yōu)768和B優(yōu)268的傷流強(qiáng)度均顯著低于對(duì)照宜香優(yōu)2115,而在孕穗期、齊穗期和成熟期,內(nèi)5優(yōu)768和B優(yōu)268的傷流強(qiáng)度均顯著高于宜香優(yōu)2115。可見,在水稻的營養(yǎng)生長階段,宜香優(yōu)2115的傷流強(qiáng)度大,其合成轉(zhuǎn)運(yùn)各種元素的能力要高于西科恢768系列品種,而到生殖生長階段后,西科恢768系列品種的物質(zhì)合成轉(zhuǎn)運(yùn)能力要高于對(duì)照品種宜香優(yōu)2115。

        參試水稻品種傷流液中的可溶性糖含量整體上均隨水稻的生育時(shí)期表現(xiàn)出上升的趨勢(shì)(圖2)。各參試品種在分蘗盛期的可溶性糖含量均表現(xiàn)最低,表明在水稻營養(yǎng)生長階段,植株可溶性糖的合成能力較弱。內(nèi)5優(yōu)768和B優(yōu)268隨生育時(shí)期呈先上升后下降的趨勢(shì),均在齊穗期達(dá)到最大值(內(nèi)5優(yōu)768為62.20 μg/mL,B優(yōu)268為63.80 μg/mL),而對(duì)照品種宜香優(yōu)2115則表現(xiàn)出逐漸升高的趨勢(shì),在成熟期可溶性糖含量達(dá)到最高(61.30 μg/mL)。表明在成熟期宜香優(yōu)2115的可溶性糖合成能力比西科恢768系列水稻品種更強(qiáng),這可能是導(dǎo)致宜香優(yōu)2115為優(yōu)質(zhì)雜交水稻的原因之一。

        圖1 參試水稻品種不同生育期傷流強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)變化

        圖2 參試水稻品種不同生育期可溶性糖含量的動(dòng)態(tài)變化

        由圖3可知,在水稻的整個(gè)生長發(fā)育進(jìn)程中,各參試品種的傷流液中的氨基酸含量均表現(xiàn)出先下降后升高的趨勢(shì),且均在分蘗盛期時(shí)達(dá)到最大值,在孕穗期出現(xiàn)最小值。表明在分蘗盛期時(shí),水稻合成氨基酸的能力最強(qiáng),其中宜香優(yōu)2115(409.92 μg/mL)>內(nèi)5優(yōu)768(381.87 μg/mL)>B優(yōu)268(370.56 μg/mL)。而在成熟期,氨基酸含量下降最多的是宜香優(yōu)2115(51.35%),其次為內(nèi)5優(yōu)768(49.67%),下降幅度最小的是B優(yōu)268(49.54%)。表明當(dāng)雜交水稻進(jìn)入生殖生長階段后其氨基酸的合成能力降低。

        由圖4可知,在水稻生長發(fā)育的不同時(shí)期,各參試品種的蛋白質(zhì)合成量存在顯著差異,且在同一生育期,參試品種間也存在較大差異。在分蘗盛期,內(nèi)5優(yōu)768和B優(yōu)268的蛋白質(zhì)含量高于對(duì)照種宜香優(yōu)2115;在孕穗期,內(nèi)5優(yōu)768的蛋白質(zhì)含量最高(5.63 mg/mL);在齊穗期,對(duì)照種宜香優(yōu)2115的蛋白質(zhì)含量最高、為4.82 mg/mL;在成熟期,同分蘗盛期相似,內(nèi)5優(yōu)768和B優(yōu)268的蛋白質(zhì)含量高于宜香優(yōu)2115,且B優(yōu)268(5.59 mg/mL)的含量最高。表明西科恢768系列品種的營養(yǎng)價(jià)值較高。

        圖3 參試水稻品種不同生育期氨基酸含量的動(dòng)態(tài)變化

        圖4 參試水稻品種不同生育期蛋白質(zhì)含量的動(dòng)態(tài)變化

        2.3 參試水稻品種產(chǎn)量性狀的比較

        由表2可知,內(nèi)5優(yōu)768與B優(yōu)268的單株產(chǎn)量均顯著高于對(duì)照品種宜香優(yōu)2115,內(nèi)5優(yōu)768比對(duì)照種高34.44%,B優(yōu)268比對(duì)照種高35.71%。進(jìn)一步分析其原因,發(fā)現(xiàn)內(nèi)5優(yōu)768的千粒重及有效穗數(shù)顯著高于宜香優(yōu)2115,而其穗長顯著低于宜香優(yōu)2115;B優(yōu)268的千粒重、結(jié)實(shí)率及有效穗數(shù)均顯著高于對(duì)照品種宜香優(yōu)2115,其穗長同樣顯著低于宜香優(yōu)2115;B優(yōu)268的結(jié)實(shí)率和有效穗數(shù)顯著高于內(nèi)5優(yōu)768。

        2.4 不同生育期參試水稻品種傷流強(qiáng)度及組分與產(chǎn)量的關(guān)系

        表2 參試雜交水稻產(chǎn)量性狀的表現(xiàn)差異

        為進(jìn)一步探究參試品種傷流強(qiáng)度及組分與產(chǎn)量之間的內(nèi)在聯(lián)系,對(duì)其相關(guān)性進(jìn)行分析(表3)。在分蘗盛期,單株產(chǎn)量與傷流強(qiáng)度、氨基酸含量以及可溶性糖含量均呈極顯著負(fù)相關(guān),表明在此時(shí)期傷流強(qiáng)度、氨基酸含量以及可溶性糖含量的增加都會(huì)對(duì)產(chǎn)量有負(fù)面影響。在孕穗期,產(chǎn)量與傷流強(qiáng)度和可溶性糖含量均呈顯著正相關(guān),表明此時(shí)期,傷流強(qiáng)度和可溶性糖含量的增加有利于植株產(chǎn)量的提高。在齊穗期,產(chǎn)量與蛋白質(zhì)含量成極顯著負(fù)相關(guān),而與其他3個(gè)指標(biāo)均呈極顯著正相關(guān),表明傷流強(qiáng)度、氨基酸含量以及可溶性糖含量的增加都會(huì)對(duì)增產(chǎn)有促進(jìn)作用。在成熟期,產(chǎn)量與傷流強(qiáng)度及組分相關(guān)性與齊穗期相反,蛋白質(zhì)含量的提高會(huì)有利于產(chǎn)量的提高,而其他3個(gè)指標(biāo)均對(duì)植株的增產(chǎn)有阻礙作用。

        表3 不同生育期產(chǎn)量與傷流強(qiáng)度及組分的相關(guān)性分析

        2.5 西科恢768系列品種產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀的關(guān)系

        將內(nèi)5優(yōu)768與B優(yōu)268的產(chǎn)量及各產(chǎn)量性狀綜合考察(表4)發(fā)現(xiàn),參試2個(gè)西科恢768所配品種的產(chǎn)量與千粒重、有效穗數(shù)成極顯著的正相關(guān),表明千粒重與有效穗數(shù)的增加能顯著增加西科恢768系列品種的產(chǎn)量;而產(chǎn)量與穗長成極顯著的負(fù)相關(guān),穗長增加則會(huì)降低其產(chǎn)量。且穗長與千粒重、有效穗數(shù)均呈顯著負(fù)相關(guān),表明穗長的增加會(huì)抑制千粒重和有效穗數(shù)的增長,從而最終導(dǎo)致產(chǎn)量的降低。結(jié)實(shí)率與每穗粒數(shù)成顯著負(fù)相關(guān),表明在本試驗(yàn)中每穗粒數(shù)的增加會(huì)導(dǎo)致結(jié)實(shí)率的降低,這可能是由于每穗粒數(shù)增加后影響其籽粒灌漿效果而導(dǎo)致的。

        表4 西科恢768系列品種水稻產(chǎn)量與產(chǎn)量性狀的相關(guān)性分析

        3 結(jié)論與討論

        3.1 不同生育期水稻的傷流強(qiáng)度及其組分變化

        趙全志等[12]通過試驗(yàn)表明水稻根系傷流強(qiáng)度在抽穗初期開始下降,下降速度比較緩慢,但到抽穗19 d后迅速降低。梁建生等[14]認(rèn)為雜交水稻傷流強(qiáng)度從分蘗期到抽穗期逐漸升高,而抽穗后不斷下降。本研究結(jié)果表明,各參試品種的傷流強(qiáng)度均隨水稻生育時(shí)期逐漸降低,且均在分蘗盛期達(dá)到最高(宜香優(yōu)2115為632.89 mg/mL,內(nèi)5優(yōu)768為506.67 mg/mL,B優(yōu)268為454.24 mg/mL),而后逐漸降低,從抽穗期到齊穗期下降速度緩慢,齊穗后到成熟期下降幅度極大。總體而言,各參試品種均表現(xiàn)出營養(yǎng)生長期的傷流強(qiáng)度高于生殖生長階段,這一結(jié)果與前人[12]結(jié)果相吻合,為前人的結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。

        3.2 參試水稻品種傷流強(qiáng)度及其組分對(duì)產(chǎn)量的影響

        前人研究表明,水稻齊穗期和乳熟期的根系傷流強(qiáng)度與千粒重和結(jié)實(shí)率呈顯著正相關(guān)關(guān)系[15]。黃旭等[16]研究發(fā)現(xiàn),提高灌漿期氨基酸的強(qiáng)度能促進(jìn)產(chǎn)量的提高。郭連安[17]研究表明,水稻分蘗盛期的氨基酸與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)關(guān)系,而乳熟期的蛋白質(zhì)、可溶性糖與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)關(guān)系。在本研究中,在營養(yǎng)生長階段,傷流強(qiáng)度、氨基酸及可溶性糖含量均與產(chǎn)量呈極顯著負(fù)相關(guān),這可能是由于營養(yǎng)生長階段的大部分傷流液的營養(yǎng)物質(zhì)被轉(zhuǎn)運(yùn)到營養(yǎng)器官是植株變得茂盛反而影響其產(chǎn)量。在孕穗期和齊穗期,生殖生長最旺盛的階段,籽粒需要大量的物質(zhì)積累,因此傷流強(qiáng)度均與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)。成熟期后,籽粒灌漿已完成,傷流強(qiáng)度的增加使得植株?duì)I養(yǎng)器官的物質(zhì)積累過多,從而不利于產(chǎn)量的提高。

        在本研究中,3個(gè)參試水稻品種在生殖生長期的傷流強(qiáng)度均低于營養(yǎng)生長期,對(duì)傷流強(qiáng)度與產(chǎn)量的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn),在分蘗盛期,產(chǎn)量與傷流強(qiáng)度呈極顯著負(fù)相關(guān),在生殖生長階段,產(chǎn)量與傷流強(qiáng)度呈顯著正相關(guān)。表明在生殖生長階段,西科恢768系列品種傷流強(qiáng)度的增加會(huì)促進(jìn)其增產(chǎn)。

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