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《云南大学学报(自然科学版)》:钾、硅肥处理对杂交水稻Ⅱ优838抗倒伏性的作用研究(西南科技大学:范存留、杨国涛、范永义、易军、韦叶娜、敬银钦、赵祥、胡运高)

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云南大学学报(自然科学版),2015,37(4):623-632 DOI:10.7540/jynu.20150061 Journal of Yunnan University 钾、硅肥处理对杂交水稻Ⅱ优838抗倒伏性的作用研究 范存留,杨国涛,范永义,易军,韦叶娜,敬银钦,赵祥,胡运高 (西南科技大学水稻研究所,四川绵阳621010) 摘要:以Ⅱ优⑧38为材料,研究不同施钾量和施硅量对水稻茎秆基部节间结构特征和抗倒伏能力的影响 结果表明:施钾可以显著提高茎秆基部节间的抗折力,降低倒伏指数;改善水稻抗倒伏性的最佳施钾质量浓度 为125kg/hm2,可以使抗折力和纤维素分别提高97.76%、27.93%,倒伏指数和节间长度分别降低55.68% 318%施硅可以使茎秆的抗折力提高、基部节间缩短、茎秆增粗、充实度提高.其中,120kg/hm3处理使茎秆抗 折力显著増加,倒伏指数显著降低施用钾肥和硅肥能够使茎秆维管束面积増大,有效改善茎秆维管朿系统;施 用一定浓度的钾肥和硅肥均可以提高水稻基部节间的纤维素和木质素含量.施用钾肥主要是改善基部第3节 的抗倒伏性,施用硅肥则是提高基部第2节的抗倒伏特性 关键词:杂交水稻;钾肥;硅肥;茎秆结构;抗倒伏 中图分类号:S511文献标志码:A文章编号:0258-7971(2015)04-0623-10 水稻作为我国第一大粮食作物,约占粮食总产 中籼迟熟杂交水稻Ⅱ优838先后通过了中国、 量的40%我国约60%的人口以稻米为主食,水稻越南国家级审定以及四川、湖北、湖南、云南、贵州 生产不仅担负确保我国粮食安全的重任,并且肩负重庆、安徽、江西等省市的省级审定,曾在我国南方 推动我国农业可持续发展的重大使命2.水稻倒稻区和东南亚国家广泛种植该品种产量稳定、适 伏一直是威胁水稻高产、稳产、优质的重要因子,由应性广,具有一定的抗倒伏能力,是我国南方稻区 倒伏引起的减产一般为10%~30%3影响水稻“三系”杂交水稻的代表性品种.本文以Ⅱ优838 倒伏的因素颇多,前人的研究主要集中在水稻株为对象,研究施用不同浓度钾肥和硅肥对水稻抗倒 高、穗型、基部节间长度、粗度等水稻外部形态性伏性的影响,并从茎秆物理性状、解剖结构及化学 状s;水稻茎秆茎壁厚度、横切面积、大小维管束成分等角度分析不同施肥浓度导致的差异,为施肥 数目及面积等内部解剖结构φ;茎秆中淀粉、可抗倒伏栽培技术提供理论和实践依据 溶性糖、纤维素、木质素含量等化学成分-12;以1材料与方法 及基因调控和栽植方法对水稻倒伏的影响 11试验材料试验于2014年在西南科技大学 目前虽然已有少数关于肥料对植物茎秆抗倒伏特农园试验基地进行供试杂交水稻品种Ⅱ优838,由 性影响的报道,但多集中在氮肥的作用大量氮肥西南科技大学水稻研究所提供盆栽试验采用完全 的施用是水稻高产的保证,但过量氮肥导致植随机排列设计,将7.5kg风干土装入26.5cm×386 株茎秆氮含量过高,会减少其贮藏物质的积累,降cm的塑料钵,且每盆施1g复合肥作为底肥,用自 低抗倒性.一般认为,钾肥和硅肥能够促进茎来水浸泡10d,保持土面水深3.5cm,在适龄移栽 秆厚壁细胞的木质化和硅质化,从而增强植株抗倒期,取生长健壮秧苗移栽至塑料钵中,每盆3株.水 伏能力1819 稻返青期追施1次尿素(0.6g/盆).其它田间管理 基金项目:国家科技支持计划(2011BAD35B02);四川省岗位专家项目(川农业函[2014]91号);杂交水稻国家重点实验室开放基金 目(2014KF01) 作者简介:范存留(1989-),男,黑龙江人,硕士生,主要从事水稻抗倒伏能力研究E-mil:fani2623ky@163com 通信作者:胡运高(1963-),男,四川人,研究员,主要从事水稻遗传育种工作E= mail. swust. m@163com

云 南 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ),2015,37(4):623~ 632 DOI:10.7540 / j.ynu.20150061 Journal of Yunnan University 钾、硅肥处理对杂交水稻Ⅱ优 838 抗倒伏性的作用研究 ∗ 范存留, 杨国涛, 范永义, 易 军, 韦叶娜, 敬银钦, 赵 祥, 胡运高 (西南科技大学 水稻研究所,四川 绵阳 621010) 摘要:以Ⅱ优 838 为材料,研究不同施钾量和施硅量对水稻茎秆基部节间结构特征和抗倒伏能力的影响. 结果表明:施钾可以显著提高茎秆基部节间的抗折力,降低倒伏指数;改善水稻抗倒伏性的最佳施钾质量浓度 为 125 kg / hm 2 ,可以使抗折力和纤维素分别提高 97.76%、27.93%,倒伏指数和节间长度分别降低 55.68%、 13.18%.施硅可以使茎秆的抗折力提高、基部节间缩短、茎秆增粗、充实度提高.其中,120 kg / hm 2处理使茎秆抗 折力显著增加,倒伏指数显著降低.施用钾肥和硅肥能够使茎秆维管束面积增大,有效改善茎秆维管束系统;施 用一定浓度的钾肥和硅肥均可以提高水稻基部节间的纤维素和木质素含量.施用钾肥主要是改善基部第 3 节 的抗倒伏性,施用硅肥则是提高基部第 2 节的抗倒伏特性. 关键词:杂交水稻;钾肥;硅肥;茎秆结构;抗倒伏 中图分类号:S 511 文献标志码:A 文章编号:0258-7971(2015)04-0623-10 水稻作为我国第一大粮食作物,约占粮食总产 量的 40%.我国约 60%的人口以稻米为主食,水稻 生产不仅担负确保我国粮食安全的重任,并且肩负 推动我国农业可持续发展的重大使命[1-2] .水稻倒 伏一直是威胁水稻高产、稳产、优质的重要因子,由 倒伏引起的减产一般为 10% ~ 30% [3-5] .影响水稻 倒伏的因素颇多,前人的研究主要集中在水稻株 高、穗型、基部节间长度、粗度等水稻外部形态性 状[6-8] ;水稻茎秆茎壁厚度、横切面积、大小维管束 数目及面积等内部解剖结构[9-10] ;茎秆中淀粉、可 溶性糖、纤维素、木质素含量等化学成分[11-12] ;以 及基因调控和栽植方法对水稻倒伏的影响[13-15] . 目前,虽然已有少数关于肥料对植物茎秆抗倒伏特 性影响的报道,但多集中在氮肥的作用.大量氮肥 的施用是水稻高产的保证[16] ,但过量氮肥导致植 株茎秆氮含量过高,会减少其贮藏物质的积累,降 低抗倒性[15,17] .一般认为,钾肥和硅肥能够促进茎 秆厚壁细胞的木质化和硅质化,从而增强植株抗倒 伏能力[18-19] . 中籼迟熟杂交水稻Ⅱ优 838 先后通过了中国、 越南国家级审定以及四川、湖北、湖南、云南、贵州、 重庆、安徽、江西等省市的省级审定,曾在我国南方 稻区和东南亚国家广泛种植.该品种产量稳定、适 应性广,具有一定的抗倒伏能力,是我国南方稻区 “三系”杂交水稻的代表性品种[20] .本文以Ⅱ优 838 为对象,研究施用不同浓度钾肥和硅肥对水稻抗倒 伏性的影响,并从茎秆物理性状、解剖结构及化学 成分等角度分析不同施肥浓度导致的差异,为施肥 抗倒伏栽培技术提供理论和实践依据. 1 材料与方法 1.1 试验材料 试验于 2014 年在西南科技大学 农园试验基地进行.供试杂交水稻品种Ⅱ优 838,由 西南科技大学水稻研究所提供.盆栽试验采用完全 随机排列设计,将 7.5 kg 风干土装入 26.5 cm×38.6 cm 的塑料钵,且每盆施 1 g 复合肥作为底肥,用自 来水浸泡 10 d,保持土面水深 3.5 cm.在适龄移栽 期,取生长健壮秧苗移栽至塑料钵中,每盆 3 株.水 稻返青期追施 1 次尿素(0.6 g / 盆).其它田间管理 ∗ 收稿日期:2015-01-09 基金项目:国家科技支持计划(2011BAD35B02);四川省岗位专家项目(川农业函[2014]91 号);杂交水稻国家重点实验室开放基金 项目(2014KF01). 作者简介:范存留(1989-),男,黑龙江人,硕士生,主要从事水稻抗倒伏能力研究.E-mail:fanli2623sky@ 163.com. 通信作者:胡运高(1963-),男,四川人,研究员,主要从事水稻遗传育种工作.E-mail:swust.rri@ 163.com.

624 云南大学学报(自然科学版)htp://w. yndxxh. ynu. edu.cn 第37卷 同常规栽培管理. 1.4数据分析采用 Excel2003,SPSs17.0, 供试土样养分质量比:全氮198g/kg,速效氮DPS7.05进行数据整理及分析 80.3mg/kg,速效磷43.3mg/kg,速效钾76.2mg/2结果与分析 kg,有效硅103.3mg/kg 2.1不同处理对茎秆抗倒伏性的影响由表1可 12肥料处理于水稻生长拔节期,分别施用钾以看出,施钾肥量显著影响Ⅱ优838茎秆N2、N3 肥(0,75,125,175,225kg/hm2)和硅肥(0,60,120,和N4节间的抗倒伏性能;茎秆的抗折力随施用浓 180,240kg/hm2)处理,即每盆分别施用钾肥0,度增加呈现先增后降再增的趋势,倒伏指数呈相反 1.25,2.08,2.92,375g;每盆施用硅肥0,1,2,3,4趋势除175kg/hm2处理外,钾肥处理均可以显著 g,每处理5盆 提高茎秆基部节间抗折力、降低倒伏指数.其中125 1.3测定项目与方法 kg/hm2处理效果最好,各节间的抗折力分别比对 1.3.1茎秆物理性状的测定在水稻生长成熟前照提高9961%,81.71%,1119%;倒伏指数分别 10d,每处理随机选取代表性的主茎测量株高、各比对照降低60.08%,51.08%,5587%表明施用 节间长度、节间基部至穗顶长度、节间基部至穗顶定浓度钾肥可以显著提高茎秆抗倒伏能力 鲜重、基部节直径、基部节壁厚等. 施用硅肥处理后Ⅱ优838茎秆的抗折力和倒 基部第2节(N2)、第3节(N3)、第4节(N4)伏指数随施用浓度增加呈现相反的“单峰”趋势除 节间抗折力测定参照濑古秀生(的方法并加以改120kg/hm2处理的抗折力倒伏指数与对照相比均 进田间取样,保证茎秆完整,保留叶鞘、叶片和穗达到显著差异外,其它各处理差异不显著120k 并保持不失水将待测定的节间茎秆置于自制简易hm2处理的各基部节间抗折力比对照分别提高 测定器上,确保茎秆节间中点与测定器中心位置重134.90%,169.14%,158.12%;倒伏指数分别比对照 合(支点间距5cm),于中点处挂一个托盘,逐渐加降低58.96%,62.83%和61.65%,240kg/hm2处理效 入砝码,直至茎秆折断,此时砝码及托盘的质量换果最差,各节间抗倒伏性均明显弱于对照 算为重量即为该节间茎秆的抗折力(N) 2.2茎秆基部节间结构特征 按孙永健和濑古秀生的方法计算各节2.2.1不同施肥浓度对茎秆节间性状的影响由 间的秆型指数、弯曲力矩和倒伏指数秆型指数=表2可见,随着施肥处理浓度的增加,茎秆节间延 茎秆外径(直径,cm)/秆长(节间长度,cm)×长,直径减小,茎壁厚度变薄,横截面积缩小,秆型 100%;弯曲力矩=节间基部至穗顶长度(cm)×该指数降低施用钾肥后,75kg/hm2处理茎秆节间长 节间基部至穗顶鲜重量(N);倒伏指数=弯曲力度显著比对照变短6.30%,16.59%,12.79%;硅肥 矩/抗折力×100. 处理对茎秆N3、N4节间的作用显著,其中60kg/ 1.32茎秆化学成分含量测定将主茎按各节间hm2处理最为明显施用125kg/hm2质量浓度钾肥 分别装袋,于105℃下杀青0.5h,再于80℃烘干处理对茎秆直径影响最为明显,分别比对照减小 72h至恒重后用 PULVERISETTE14型可变速高速13.25%,10.03%,16.25%;施用硅肥处理茎秆各节 旋转粉碎机粉碎,过孔径0.180mm(80目)筛,备间直径随着施用浓度的增加呈现递减趋势,低施用 用纤维素和木质素含量的测定参照FOSs公司F-量(60,120kg/hm2)节间直径大于对照,高施用量 berseeM61020/1021型纤维素测定仪的操作手(180,240kg/hm2)小于对照从茎壁厚度来看,低 册进行;灰分含量的测定参照国家标准钾(75kg/hm2)和高钾(225kg/hm2)处理的各节间 GBT26773—1993方法进行 壁厚明显大于其它处理;硅肥处理下的茎秆各节间 1.3.3茎秆解剖结构的测定成熟前10d取新鲜壁厚均大于对照,120kg/hm2处理的N2节间茎壁 材料,于茎秆节间中部切取0.3-0.5cm,先用10%厚度显著大于对照随着钾肥施用浓度的增加,茎 氢氟酸脱硅25d,再放到FAA固定液中保存,备秆节间横截面积呈现双峰变化趋势(125kg/hm2最 用,每份样品重复5次对样品用常规石蜡切片法小,175kg/hm2最大),硅肥处理则呈明显下降的趋 进行橫切,在 Leica dm-3000倒置荧光显微镜下势肥料处理后,茎秆N2节间秆型指数明显小于对 观察并显微照相用 Image- Pro plus6.0软件测量照,N3节间秆型指数低钾(75kg/hm2)和低硅(60 大、小维管束面积及韧皮部、木质部面积 kg/hm2)显著大于对照表明钾肥和硅肥对水稻茎

同常规栽培管理. 供试土样养分质量比:全氮 1.98 g / kg,速效氮 80.3 mg / kg,速效磷 43. 3 mg / kg,速效钾 76. 2 mg / kg,有效硅 103.3 mg / kg. 1.2 肥料处理 于水稻生长拔节期,分别施用钾 肥(0,75,125,175,225 kg / hm 2 )和硅肥(0,60,120, 180,240 kg / hm 2 ) 处理,即每盆分别施用钾肥 0, 1.25,2.08,2.92,3.75 g;每盆施用硅肥 0,1,2,3,4 g,每处理 5 盆. 1.3 测定项目与方法 1.3.1 茎秆物理性状的测定 在水稻生长成熟前 10 d,每处理随机选取代表性的主茎测量株高、各 节间长度、节间基部至穗顶长度、节间基部至穗顶 鲜重、基部节直径、基部节壁厚等. 基部第 2 节(N2)、第 3 节(N3)、第 4 节(N4) 节间抗折力测定参照濑古秀生[21] 的方法并加以改 进.田间取样,保证茎秆完整,保留叶鞘、叶片和穗 并保持不失水.将待测定的节间茎秆置于自制简易 测定器上,确保茎秆节间中点与测定器中心位置重 合(支点间距 5 cm),于中点处挂一个托盘,逐渐加 入砝码,直至茎秆折断,此时砝码及托盘的质量换 算为重量即为该节间茎秆的抗折力(N). 按孙永健[22] 和濑古秀生[21] 的方法计算各节 间的秆型指数、弯曲力矩和倒伏指数.秆型指数 = 茎秆外 径 ( 直 径, cm) / 秆 长 ( 节 间 长 度, cm) × 100%;弯曲力矩 = 节间基部至穗顶长度( cm) ×该 节间基部至穗顶鲜重量(N);倒伏指数 = 弯曲力 矩/ 抗折力×100. 1.3.2 茎秆化学成分含量测定 将主茎按各节间 分别装袋,于 105 ℃ 下杀青 0.5 h,再于 80 ℃ 烘干 72 h 至恒重后用 PULVERISETTE 14 型可变速高速 旋转粉碎机粉碎,过孔径 0.180 mm(80 目) 筛,备 用.纤维素和木质素含量的测定参照 FOSS 公司 Fi⁃ bertec TM M6 1020 / 1021 型纤维素测定仪的操作手 册 进 行; 灰 分 含 量 的 测 定 参 照 国 家 标 准 GB / T2677.3—1993 方法进行. 1.3.3 茎秆解剖结构的测定 成熟前 10 d 取新鲜 材料,于茎秆节间中部切取 0.3 ~ 0.5 cm,先用 10% 氢氟酸脱硅 25 d,再放到 FAA 固定液中保存,备 用,每份样品重复 5 次.对样品用常规石蜡切片法 进行横切,在 Leica DMI-3000 倒置荧光显微镜下 观察并显微照相.用 Image-Pro Plus 6.0 软件测量 大、小维管束面积及韧皮部、木质部面积. 1.4 数据分析 采 用 Excel 2003, SPSS 17. 0, DPS7.05 进行数据整理及分析. 2 结果与分析 2.1 不同处理对茎秆抗倒伏性的影响 由表 1 可 以看出,施钾肥量显著影响Ⅱ优 838 茎秆 N2、N3 和 N4 节间的抗倒伏性能;茎秆的抗折力随施用浓 度增加呈现先增后降再增的趋势,倒伏指数呈相反 趋势.除 175 kg / hm 2处理外,钾肥处理均可以显著 提高茎秆基部节间抗折力、降低倒伏指数.其中 125 kg / hm 2处理效果最好,各节间的抗折力分别比对 照提高 99.61%,81.71%,111.97%;倒伏指数分别 比对照降低 60.08%,51.08%,55.87%.表明施用一 定浓度钾肥可以显著提高茎秆抗倒伏能力. 施用硅肥处理后Ⅱ优 838 茎秆的抗折力和倒 伏指数随施用浓度增加呈现相反的“单峰”趋势.除 120 kg / hm 2处理的抗折力、倒伏指数与对照相比均 达到显著差异外,其它各处理差异不显著.120 kg / hm 2处理的各基部节间抗折力比对照分别提高 134.90%,169.14%,158.12%;倒伏指数分别比对照 降低 58.96%,62.83%和 61.65%.240 kg / hm 2处理效 果最差,各节间抗倒伏性均明显弱于对照. 2.2 茎秆基部节间结构特征 2.2.1 不同施肥浓度对茎秆节间性状的影响 由 表 2 可见,随着施肥处理浓度的增加,茎秆节间延 长,直径减小,茎壁厚度变薄,横截面积缩小,秆型 指数降低.施用钾肥后,75 kg / hm 2处理茎秆节间长 度显著比对照变短 6.30%,16.59%,12.79%;硅肥 处理对茎秆 N3、N4 节间的作用显著,其中 60 kg / hm 2处理最为明显.施用 125 kg / hm 2质量浓度钾肥 处理对茎秆直径影响最为明显,分别比对照减小 13.25%,10.03%,16.25%;施用硅肥处理茎秆各节 间直径随着施用浓度的增加呈现递减趋势,低施用 量(60,120 kg / hm 2 )节间直径大于对照,高施用量 (180,240 kg / hm 2 ) 小于对照.从茎壁厚度来看,低 钾(75 kg / hm 2 )和高钾(225 kg / hm 2 )处理的各节间 壁厚明显大于其它处理;硅肥处理下的茎秆各节间 壁厚均大于对照,120 kg / hm 2处理的 N2 节间茎壁 厚度显著大于对照.随着钾肥施用浓度的增加,茎 秆节间横截面积呈现双峰变化趋势(125 kg / hm 2最 小,175 kg / hm 2最大),硅肥处理则呈明显下降的趋 势.肥料处理后,茎秆 N2 节间秆型指数明显小于对 照,N3 节间秆型指数低钾(75 kg / hm 2 )和低硅(60 kg / hm 2 )显著大于对照.表明钾肥和硅肥对水稻茎 624 云南大学学报(自然科学版) http: / / www.yndxxb.ynu.edu.cn 第 37 卷

第4期 范存留等:钾、硅肥处理对杂交水稻Ⅱ优838抗倒伏性的作用研究 秆物理性状影响程度不同施用一定浓度钾肥和硅2.2.2不同处理对茎秆解剖结构的影响通过对 肥能抑制Ⅱ优838茎秆节间的伸长,使得基部节间茎秆的解剖结构(表3)观察发现,各处理对Ⅱ优 缩短、茎秆增粗、增厚,而随着施用浓度的增加茎秆838基部不同节间的大维管束面积、维管束韧皮部 物理性状变差,更易发生倒伏 和木质部面积的影响各异.与对照相比,钾肥 表1不同施肥浓度处理下Ⅱ优838各节间抗折力、弯曲力矩和倒伏指数方差分析 Tab. I Variance analysis of breaking resistance, bending moments and lodging index of I You 838 various internodes under dif- rent fertilizer concentrations 肥料质量浓度 (kg·hm-2)抗折力弯曲力矩倒伏指数抗折力弯曲力矩倒伏指数抗折力弯曲力矩倒伏指数 BR/NBM/(N·m)L BR/NBM(N·m)L BR/NBM(N·m)L 0 2.55cd2907.75a116.57a 2416.09a139.37a 1.17c1814.07ab157.69a 753.2c2714.25ab87.13b2.33b2478.66a109.33b 17lb2026.1la 120.38a 236009c 3.18a2137.18a68.18 172886ab69.59b 175 2.27d250140be111.11a c206963a118.64ab 154821b 4.24 3.23a2406.39a77.7lc 101. 81b 2.55b 116.57a1.75b2416.09ab139.37a1.17b1814.07b 769a 2.7b 3200.26a123.17a 2.05b2563.56a125.48a l.47h 2093.06a146.96ab 2812.87be47.84b4. 2348.93ab51.80b 1775.39be60.48c 24lb2462.57d104.59a 2175.34b124.88 142b1529.38c110.41bc 240 2.17b255348cd119.12a 2310.68ab154.17a1.llb1838.79ab183.46a 同一列中,数据后跟相同小写英文字母表示在0.05水平上差异显著,下同 2不同施肥浓度处理下Ⅱ优838节间性状比较 ab2 C internode characters of You 838 under different fertilizer concentrations 度/(kg·hm2 硅肥浓度/(kg·hm2) 180 4.92a 5.79a 4.92a 5.72a5.02 LEm 9.16a7.35b 7.56b N414.86a12.96a13.22a13.20a14.92a14.86ab11.1b1147b17.52a12.24b 7.20a 7.03ab 7.53a 7.1lab6.73b 6.72b 6.58abc 701a 6.83ab 6.38bc 6.14c 5.72a 5.97 0.85b0.90ab1.03a 0.87ab N40.63ab0.70a 0.56b 0.59ab 0.63a 0.66ab0.76a 0.66a 0.60b N224.99a21.24ab17.36b23.38a 20.blab 24.99a 86a20.13b19.55b19.65b 横截面积 ACS/mm2N32.43a19.82a16.20b1985ab1828h21.43a2252 21.63a 8.25bc17.80c 17 47 秆型指数 13.47a12.77a13.68a1594a13.27a1444a13.67a12.57a CTl/SO 9.58 8.08ab 833ab N44.06a 4.66 3.86a 4.4la 3.87 4.06b 5.72a 3.77b4.69ab

秆物理性状影响程度不同.施用一定浓度钾肥和硅 肥能抑制Ⅱ优 838 茎秆节间的伸长,使得基部节间 缩短、茎秆增粗、增厚,而随着施用浓度的增加茎秆 物理性状变差,更易发生倒伏. 2.2.2 不同处理对茎秆解剖结构的影响 通过对 茎秆的解剖结构(表 3) 观察发现,各处理对Ⅱ优 838 基部不同节间的大维管束面积、维管束韧皮部 和 木质部面积的影响各异. 与对照相 比 ,钾 肥 表 1 不同施肥浓度处理下Ⅱ优 838 各节间抗折力、弯曲力矩和倒伏指数方差分析 Tab.1 Variance analysis of breaking resistance,bending moments and lodging index of Ⅱ You 838 various internodes under dif⁃ ferent fertilizer concentrations 肥料 质量浓度/ (kg·hm -2 ) N2 抗折力 BR/ N 弯曲力矩 BM/ ( N·m) 倒伏指数 LI N3 抗折力 BR/ N 弯曲力矩 BM/ ( N·m) 倒伏指数 LI N4 抗折力 BR/ N 弯曲力矩 BM/ ( N·m) 倒伏指数 LI 钾 肥 0 2.55cd 2 907.75a 116.57a 1.75c 2 416.09a 139.37a 1.17c 1 814.07ab 157.69a 75 3.2c 2 714.25ab 87.13b 2.33b 2 478.66a 109.33b 1.71b 2 026.11a 120.38ab 125 5.09a 2 360.09c 46.54c 3.18a 2 137.18a 68.18c 2.48a 1 728.86ab 69.59b 175 2.27d 2 501.40bc 111.11a 1.76c 2 069.63a 118.64ab 1.02c 1 548.21b 169.05a 225 4.24b 2 921.52a 71.22b 3.23a 2 406.39a 77.71c 2.14a 2 106.94a 101.81b 硅 肥 0 2.55b 2 907.75ab 116.57a 1.75b 2 416.09ab 139.37a 1.17b 1 814.07b 157.69ab 60 2.71b 3 200.26a 123.17a 2.05b 2 563.56a 125.48a 1.47b 2 093.06a 146.96ab 120 5.99a 2 812.87bc 47.84b 4.71a 2 348.93ab 51.80b 3.02a 1 775.39bc 60.48c 180 2.41b 2 462.57d 104.59a 1.82b 2 175.34b 124.88a 1.42b 1 529.38c 110.41bc 240 2.17b 2 553.48cd 119.12a 1.60b 2 310.68ab 154.17a 1.11b 1 838.79ab 183.46a 同一列中,数据后跟相同小写英文字母表示在 0.05 水平上差异显著,下同. 表 2 不同施肥浓度处理下Ⅱ优 838 节间性状比较 Tab.2 Comparison between internode characters of Ⅱ You 838 under different fertilizer concentrations 项目 钾肥浓度 / (kg·hm -2 ) 0 75 125 175 225 硅肥浓度/ (kg·hm -2 ) 0 60 120 180 240 节长 IL / cm N2 4.92a 4.61a 4.78a 5.79a 5.21a 4.92a 5.72a 5.02a 5.41a 5.54a N3 9.16a 7.64b 8.86a 8.68a 8.50ab 9.16a 7.35b 8.62ab 7.80b 7.56b N4 14.86a 12.96a 13.22a 13.20a 14.92a 14.86ab 11.11b 11.47b 17.52a 12.24b 直径 LD/ mm N2 7.32a 7.09a 6.35b 7.20a 7.03ab 7.32a 7.53a 7.11ab 6.73b 6.72b N3 6.58a 6.63a 5.92a 6.40a 6.44a 6.58abc 7.01a 6.83ab 6.38bc 6.14c N4 5.97a 5.97a 5.00a 5.81a 5.72a 5.97a 6.26a 6.25a 5.73a 5.62a 壁厚 WT / mm N2 0.85a 0.96a 0.83a 0.87a 0.97a 0.85b 0.90ab 1.03a 0.87ab 0.86ab N3 0.68a 0.81a 0.70a 0.69a 0.82a 0.68a 0.83a 0.80a 0.78a 0.69a N4 0.63ab 0.70a 0.56b 0.51b 0.59ab 0.63ab 0.66ab 0.76a 0.66ab 0.60b 横截面积 ACS / mm 2 N2 24.99a 21.24ab 17.36b 23.38a 20.61ab 24.99a 25.86a 20.13b 19.55b 19.65b N3 21.43a 19.82ab 16.20b 19.85ab 18.28ab 21.43ab 22.52a 21.63a 18.25bc 17.80c N4 17.64a 16.53a 12.27a 17.97a 16.63a 17.64a 19.22a 17.59a 15.47a 15.31a 秆型指数 CTI/ % N2 15.94a 15.62a 13.47a 12.77a 13.68a 15.94a 13.27a 14.44a 13.67a 12.57a N3 7.20b 8.79a 6.75b 7.42b 7.58b 7.20b 9.58a 8.08ab 8.33ab 8.29ab N4 4.06a 4.66a 3.86a 4.41a 3.87a 4.06b 5.72a 5.49a 3.77b 4.69ab 第 4 期 范存留等:钾、硅肥处理对杂交水稻Ⅱ优 838 抗倒伏性的作用研究 625

62 云南大学学报(自然科学版)htp://w. yndxxh. ynu. edu.cn 第37卷 125kg/hm2处理能显著提高N3节间的大维管束面 除钾肥125kg/hm2处理的N3节间小维管束 积韧皮部面积和木质部的面积硅肥浓度对不同节面积、韧皮部面积和木质部面积显著大于对照(表 间解剖结构产生不同影响:60kg/hm2处理的N3节4)以外,其它处理对茎秆小维管束面积、韧皮部面 间大维管束面积、韧皮部面积和木质部面积显著大积和木质部面积的影响相比较对照均差异不显著 于其它处理,分别比对照增加2.02%,13.41%,24 进一步分析N3节间大维管束解剖结构发现 1%.180kg/hm处理的N4节间大维管束面积、韧皮(图1),厚壁组织随钾肥施用量增加而增厚,各处 部面积和木质部面积显著大于其它处理,分别比对理的韧皮部面积大于导管面积;随硅肥施用量的增 照增加78.82%,29.18%,9742%;240kg/hm2处理的加大维管束面积、韧皮部面积和木质部面积均减 N2节间大维管束面积、韧皮部面积和木质部面积显小,导管面积小于韧皮部面积因此可知,一定浓度 著大于其它处理,和对照差异不显著,但分别比对照钾肥和硅肥可以改进茎秆的物质运输系统 增加1.19%和3.38% 表3不同施肥浓度茎秆大维管束性状 Tab 3 Large vascular bundles characters in different fertilization concentrations 质量浓度 大维管束面积/mm 大维管束韧皮部面积/mm2 大维管束木质部面积/ 0.03843a0.13296b0.01813c0.00771a0.02587b0.00497b 73a0.10709b0.01317d 0.04312a0.10700c0.01586 0.00487b0.0191lc0.0035lc 77a0.08790c001235d 0.03504a0.17516a0.02307b0.00550b0.03316a0.00652a0.02954a0.14200a0.01655c 1750.03715a0.14157b0.02479b0.00751a0.02944ab0.00506ab0.02964a0.11214b0.01974b 250.03332a0.14317b0.02961a0.00523b0.02695b0.00636ab0.02809a0.11621b0.02325a 00.03843a0.13296b0.01813c0.00771a0.02587b0.00497b0.03073ab0.10709b0.01317d 0.02890b0.16225a0.02272b0.00544b0.02934a0.00539ab0.02459b0.1329la0.01733c 硅 0.02193be0.00513b0.00723c0.00527ab002628ab0.03399c0.01666cd 0.03166b0.03718c0.03242a0.00445b0.00589c0.00642a0.02721ab0.03128c0.02600a 0.03889a0.03460c0.02580b0.00712a0.00647c0.00440b0.03177a0.02812c0.0214lb 表4不同施肥浓度茎秆小维管束性状 Tab 4 Small vascular bundles characters in different fertilization concentrations 质量浓度 小维管束面积/n 肥料 小维管束韧皮部面积/mm2 小维管束木质部面积/mm2 (kg·hm2) 0001616a0.04974b0.00946a0.00222a0.00633bA0.00157a0.03074a0.04342b0.00789a 750.01122b0.04277b0.00627c0.00127c0.00426b0.00080b0.00995a0.03851b0.00546b 0.01564a0.07392a0.00904ab 92ab0.00981a0.00149a0.01144a0.0641la0.00756a 0.01379ab0.03212b0.00671c0.00159bc0.00495b0.00093b0.01219a0.02717b0.00577b 0.04223b0.00666ab 0.04342a0.00789a 0.01330he0.008lle0.00815a0.00136be0.00115c0.00113a0.01194ab0.00696d0.00703a 0.01162c0.01313c0.00915a0.00114c0.00l47be0.00126a0.01049b0.01166c0.00789a 肥 0.01417abc0.01264c0.00909a0.00191ab0.0018lbc0.00124a0.01114b0.01083cd0.00786a 400.01465ab0.01941b0.00784a0.00177ab0.0024lb0.00l1la0.01287ab0.01700b0.00673a

125 kg / hm 2处理能显著提高 N3 节间的大维管束面 积、韧皮部面积和木质部的面积.硅肥浓度对不同节 间解剖结构产生不同影响:60 kg / hm 2处理的 N3 节 间大维管束面积、韧皮部面积和木质部面积显著大 于其它处理,分别比对照增加 22.02%,13.41%,24. 11%.180 kg / hm 2处理的 N4 节间大维管束面积、韧皮 部面积和木质部面积显著大于其它处理,分别比对 照增加 78.82%,29.18%,97.42%;240 kg / hm 2处理的 N2 节间大维管束面积、韧皮部面积和木质部面积显 著大于其它处理,和对照差异不显著,但分别比对照 增加 1.19%和 3.38%. 除钾肥 125 kg / hm 2处理的 N3 节间小维管束 面积、韧皮部面积和木质部面积显著大于对照(表 4)以外,其它处理对茎秆小维管束面积、韧皮部面 积和木质部面积的影响相比较对照均差异不显著. 进一步分析 N3 节间大维管束解剖结构发现 (图 1),厚壁组织随钾肥施用量增加而增厚,各处 理的韧皮部面积大于导管面积;随硅肥施用量的增 加大维管束面积、韧皮部面积和木质部面积均减 小,导管面积小于韧皮部面积.因此可知,一定浓度 钾肥和硅肥可以改进茎秆的物质运输系统. 表 3 不同施肥浓度茎秆大维管束性状 Tab.3 Large vascular bundles characters in different fertilization concentrations 肥料 质量浓度 (kg·hm -2 ) 大维管束面积/ mm 2 N2 N3 N4 大维管束韧皮部面积/ mm 2 N2 N3 N4 大维管束木质部面积/ mm 2 N2 N3 N4 钾 肥 0 0.038 43a 0.132 96b 0.0181 3c 0.007 71a 0.025 87b 0.004 97b 0.030 73a 0.107 09b 0.013 17d 75 0.043 12a 0.107 00c 0.0158 6c 0.004 87b 0.019 11c 0.003 51c 0.026 77a 0.087 90c 0.012 35d 125 0.035 04a 0.175 16a 0.023 07b 0.005 50b 0.033 16a 0.006 52a 0.029 54a 0.142 00a 0.016 55c 175 0.037 15a 0.141 57b 0.024 79b 0.007 51a 0.029 44ab 0.005 06ab 0.029 64a 0.112 14b 0.019 74b 225 0.033 32a 0.143 17b 0.029 61a 0.005 23b 0.026 95b 0.006 36ab 0.028 09a 0.116 21b 0.023 25a 硅 肥 0 0.038 43a 0.132 96b 0.018 13c 0.007 71a 0.025 87b 0.004 97b 0.030 73ab 0.107 09b 0.013 17d 60 0.028 90b 0.162 25a 0.022 72b 0.005 44b 0.029 34a 0.005 39ab 0.024 59b 0.132 91a 0.017 33c 120 0.031 41b 0.041 22c 0.021 93bc 0.005 13b 0.007 23c 0.005 27ab 0.026 28ab 0.033 99c 0.016 66cd 180 0.031 66b 0.037 18c 0.032 42a 0.004 45b 0.005 89c 0.006 42a 0.027 21ab 0.031 28c 0.026 00a 240 0.038 89a 0.034 60c 0.025 80b 0.007 12a 0.006 47c 0.004 40b 0.031 77a 0.028 12c 0.021 41b 表 4 不同施肥浓度茎秆小维管束性状 Tab.4 Small vascular bundles characters in different fertilization concentrations 肥料 质量浓度 (kg·hm -2 ) 小维管束面积/ mm 2 N2 N3 N4 小维管束韧皮部面积/ mm 2 N2 N3 N4 小维管束木质部面积/ mm 2 N2 N3 N4 钾 肥 0 0.016 16a 0.049 74b 0.009 46a 0.002 22a 0.006 33bA 0.001 57a 0.030 74a 0.043 42b 0.007 89a 75 0.011 22b 0.042 77b 0.006 27c 0.001 27c 0.004 26b 0.000 80b 0.009 95a 0.038 51b 0.005 46b 125 0.015 64a 0.073 92a 0.009 04ab 0.001 92ab 0.009 81a 0.001 49a 0.011 44a 0.064 11a 0.007 56a 175 0.013 79ab 0.032 12b 0.006 71c 0.001 59bc 0.004 95b 0.000 93b 0.012 19a 0.027 17b 0.005 77b 225 0.011 79b 0.048 81b 0.007 69bc 0.001 32bc 0.006 58bA 0.001 03b 0.010 47a 0.042 23b 0.006 66ab 硅 肥 0 0.016 16a 0.049 74 0.009 46a 0.002 22a 0.006 33a 0.001 57a 0.013 94a 0.043 42a 0.007 89a 60 0.0133 0bc 0.008 11c 0.008 15a 0.001 36bc 0.001 15c 0.001 13a 0.0119 4ab 0.006 96d 0.007 03a 120 0.011 62c 0.013 13c 0.009 15a 0.001 14c 0.001 47bc 0.001 26a 0.010 49b 0.011 66c 0.007 89a 180 0.014 17abc 0.012 64c 0.009 09a 0.001 91ab 0.001 81bc 0.001 24a 0.011 14b 0.010 83cd 0.007 86a 240 0.014 65ab 0.019 41b 0.007 84a 0.001 77ab 0.002 41b 0.001 11a 0.012 87ab 0.017 00b 0.006 73a 626 云南大学学报(自然科学版) http: / / www.yndxxb.ynu.edu.cn 第 37 卷

第4期 范存留等:钾、硅肥处理对杂交水稻Ⅱ优838抗倒伏性的作用研究 627 含燃的 整题C 器的的燃聚爱 ⑦d每 ck a,b,c,d,e,f,g,h,k分别表示钾肥75,125,175,225kg/hm2处理和硅肥60,120,180,240kg/hm处理以及对照处理N3 节间大维管束解剖结构示意图 图1肥料处理N3节间茎秆解剖结构(大维管束) Fig. 1 The anatomic structure of N3 internode stem in fertilize treatments large vascular bundles) 23不同施肥浓度对茎秆化学成分的影响施用(180kg/hm2)各节的木质素含量均达到最高值,其 钾肥后,水稻的N2、N4节纤维素含量随钾肥施用中N2节间木质素含量显著大于N3、N4,比对照增 量的增加呈先扬后抑的变化趋势.N3节的纤维素加200.26% 含量在高浓度钾肥处理时会出现回升现象.在施钾 分析施用肥料后灰分含量的变化可以得出 量达到150kg/hm2左右时,各节的纤维素含量均达N2、N3和N4节间的灰分含量均表现为N2<N3< 到最高值其中N3、N4节纤维素含量相近,均显著N4(图2)中高质量浓度肥料处理时(钾肥175kg/ 髙于N2节施用硅肥处理后基部各节的纤维素含hm2、硅肥180kg/hm2)灰分含量均达到最高值,说 量基本呈现先降后升再降低的变化趋势在低浓度明施用钾肥和硅肥能够显著提高茎秆高位(N4)节 硅肥处理时N3、N4节的纤维素含量相似,都显著间的物质贮藏量,且随施用浓度的增加效果越显 高于N2节;在中高浓度的硅肥处理时N4节的纤著 维素含量显著高于N2、N3节. 钾肥和硅肥处理Ⅱ优838后,茎秆基部节间的 3讨论 木质素含量均显著提高,其含量随施肥浓度的增加3.1施用钾肥对水稻茎秆抗倒伏特性的影响钾 大致呈先升后降的趋势在中高质量浓度钾肥处理作为植物生长的必需营养元素是肥料构成的主要 时(175kg/hm2)N3节间的木质素含量显著大于成分施用钾肥能够明显提高作物的产量和品 N2、N3节,其木质素含量比对照处理(0kg/hm2)质3同时有研究还表明,钾肥还能提高植株抗倒 增加518.79‰,而在中等质量浓度的硅肥处理时伏能力,增施钾肥能使茎秆厚壁细胞木质化,增加

a,b,c,d,e,f,g,h,ck 分别表示钾肥 75,125,175,225 kg / hm 2处理和硅肥 60,120,180,240 kg / hm 2处理以及对照处理 N3 节间大维管束解剖结构示意图 图 1 肥料处理 N3 节间茎秆解剖结构(大维管束) Fig.1 The anatomic structure of N3 internode stem in fertilize treatments(large vascular bundles) 2.3 不同施肥浓度对茎秆化学成分的影响 施用 钾肥后,水稻的 N2、N4 节纤维素含量随钾肥施用 量的增加呈先扬后抑的变化趋势.N3 节的纤维素 含量在高浓度钾肥处理时会出现回升现象.在施钾 量达到 150 kg / hm 2左右时,各节的纤维素含量均达 到最高值.其中 N3、N4 节纤维素含量相近,均显著 高于 N2 节.施用硅肥处理后基部各节的纤维素含 量基本呈现先降后升再降低的变化趋势.在低浓度 硅肥处理时 N3、N4 节的纤维素含量相似,都显著 高于 N2 节;在中高浓度的硅肥处理时 N4 节的纤 维素含量显著高于 N2、N3 节. 钾肥和硅肥处理Ⅱ优 838 后,茎秆基部节间的 木质素含量均显著提高,其含量随施肥浓度的增加 大致呈先升后降的趋势.在中高质量浓度钾肥处理 时(175 kg / hm 2 ) N3 节间的木质素含量显著大于 N2、N3 节,其木质素含量比对照处理(0 kg / hm 2 ) 增加 518. 79%.而在中等质量浓度的硅肥处理时 (180 kg / hm 2 )各节的木质素含量均达到最高值,其 中 N2 节间木质素含量显著大于 N3、N4,比对照增 加 200.26%. 分析施用肥料后灰分含量的变化可以得出, N2、N3 和 N4 节间的灰分含量均表现为 N2<N3< N4(图 2).中高质量浓度肥料处理时(钾肥 175 kg / hm 2 、硅肥 180 kg / hm 2 )灰分含量均达到最高值,说 明施用钾肥和硅肥能够显著提高茎秆高位(N4)节 间的物质贮藏量,且随施用浓度的增加效果越显 著. 3 讨 论 3.1 施用钾肥对水稻茎秆抗倒伏特性的影响 钾 作为植物生长的必需营养元素是肥料构成的主要 成分. 施用钾肥能够明显提高作物的产量和品 质[23] .同时有研究还表明,钾肥还能提高植株抗倒 伏能力,增施钾肥能使茎秆厚壁细胞木质化,增加 第 4 期 范存留等:钾、硅肥处理对杂交水稻Ⅱ优 838 抗倒伏性的作用研究 627

628 云南大学学报(自然科学版)htp://w. yndxxh. ynu. edu.cn 第37卷 505 g34 疑坚 26 175 120 240 钾肥施用量/(kg·hm2) 0120 硅肥施用量/(kg·hm2) 175 120 钾肥施用量/(kghm 硅肥施用量/(kg.hm2) 3 3.5 2.5 20 180 240 钾肥施用量/(kg·hm2) 硅肥施用量/(kg·hm2) 图2不同处理Ⅱ优838茎秆的化学成分比较 2 Chemical composition comparing of different treatments on I You 838 stem 茎秆基部节间壁厚,促进维管束发育,提高茎秆强小于对照,说明高浓度钾肥是通过改变茎秆物理性 度,减轻倒伏的发生23.王爱英提出充足的状而非化学成分含量来提高抗倒伏能力 钾能够增强植株的机械组织主要是通过参与已糖3.2施用硅肥对水稻茎秆抗倒伏特性的影响硅 磷酸化促进碳水化合物的合成,促使植株茎杆和叶是保证水稻正常生长的必需元素,在地壳中含量丰 鞘内蔗糖、淀粉及纤维素等含量的增加完成本研富.但是,近年来随着水稻种植集约化程度和稻 究中施用钾肥对水稻茎秆抗倒伏特性影响显著施谷产量的提高,加上淋溶渗漏损失,导致土壤硅素 用钾肥后使得水稻茎秆基部节间抗折力显著增加,匮乏,严重影响水稻的高产稳产2.大量前人的研 倒伏指数显著降低;施用适量浓度钾肥能够使茎秆究认为増施硅肥对水稻株高及基部节间长度无明 基部节间变短、增粗、加厚;维管束面积、维管束韧显影响,但是能使植株茎秆节间充实度增加,促使 皮部及木质部面积增大;纤维素、木质素和灰分等厚壁细胞木质化和硅质化,厚角组织细胞加厚,角 含量增加施用钾肥提高抗倒伏性的最优施用量为质发育以及纤维含量增加0.1x.因此,增施足 125kg/hm2,相比较对照抗折力和纤维素显著增加够的硅会使植株茎秆增粗,充实度增加,机械组织 9776%,27.93%,倒伏指数和节间长度显著减少增强,抗倒伏能力提高[33.硅在水稻体内有助于 568%,13.18%.在本试验中发现225kg/hm32质量提高细胞壁抵抗外力的能力,功能类似于木质素 浓度下抗折力显著大于对照,维管束面积也明显增本研究结果显示,施用硅肥处理后抗折力有一定程 加,但其纤维素含量并未随抗折力一同增加,明显度的提高,基部节间缩短,茎秆增粗,充实度提高

图 2 不同处理Ⅱ优 838 茎秆的化学成分比较 Fig.2 Chemical composition comparing of different treatments on Ⅱ You 838 stem 茎秆基部节间壁厚,促进维管束发育,提高茎秆强 度,减轻倒伏的发生[18,24-25] .王爱英[26] 提出充足的 钾能够增强植株的机械组织主要是通过参与己糖 磷酸化促进碳水化合物的合成,促使植株茎杆和叶 鞘内蔗糖、淀粉及纤维素等含量的增加完成.本研 究中施用钾肥对水稻茎秆抗倒伏特性影响显著.施 用钾肥后使得水稻茎秆基部节间抗折力显著增加, 倒伏指数显著降低;施用适量浓度钾肥能够使茎秆 基部节间变短、增粗、加厚;维管束面积、维管束韧 皮部及木质部面积增大;纤维素、木质素和灰分等 含量增加.施用钾肥提高抗倒伏性的最优施用量为 125 kg / hm 2 ,相比较对照抗折力和纤维素显著增加 97.76%,27. 93%,倒伏指数和节间长度显著减少 55.68%,13.18%.在本试验中发现 225 kg / hm 2质量 浓度下抗折力显著大于对照,维管束面积也明显增 加,但其纤维素含量并未随抗折力一同增加,明显 小于对照,说明高浓度钾肥是通过改变茎秆物理性 状而非化学成分含量来提高抗倒伏能力. 3.2 施用硅肥对水稻茎秆抗倒伏特性的影响 硅 是保证水稻正常生长的必需元素,在地壳中含量丰 富[27] .但是,近年来随着水稻种植集约化程度和稻 谷产量的提高,加上淋溶渗漏损失,导致土壤硅素 匮乏,严重影响水稻的高产稳产[28] .大量前人的研 究认为增施硅肥对水稻株高及基部节间长度无明 显影响,但是能使植株茎秆节间充实度增加,促使 厚壁细胞木质化和硅质化,厚角组织细胞加厚,角 质发育以及纤维含量增加[10,19,29-32] .因此,增施足 够的硅会使植株茎秆增粗,充实度增加,机械组织 增强,抗倒伏能力提高[33-35] .硅在水稻体内有助于 提高细胞壁抵抗外力的能力,功能类似于木质素. 本研究结果显示,施用硅肥处理后抗折力有一定程 度的提高,基部节间缩短,茎秆增粗,充实度提高. 628 云南大学学报(自然科学版) http: / / www.yndxxb.ynu.edu.cn 第 37 卷

第4期 范存留等:钾、硅肥处理对杂交水稻Ⅱ优838抗倒伏性的作用研究 茎秆抗倒伏性随施用硅肥浓度的増加先升后降,茎N节的物质输岀可能是提高水稻抗倒伏性的重要 秆物理性状呈现明显的下降趋势,较好的处理效果手段 大多集中在120,180kg/hm2处理水平下.120kg 综上所述,增施钾肥和硅肥对水稻茎秆基部节 hm处理茎秆抗折力显著增加154.05%,而倒伏指间抗倒伏特性影响显著生产中在水稻拔节期增施 数显著减少60.97%,抗倒伏能力显著强于对照.本钾肥125kg/hm2和硅肥120~180kg/hm2,能显著 硏究结果说明,施用硅肥能够使得水稻茎秆物质储提髙茎秆抗折力,使得茎秆节间增厚,茎秆维管束 藏量增加,提高茎秆抗倒伏能力,且对茎秆抗倒伏面积增大,充实度增加,可有效提高水稻抗倒伏性 特性的影响并未随施用浓度的增加而增加,最优的参考文献 硅肥施用质量浓度为120kg/hm2和80 3、3水稻茎秆解剖结果及化学成分对抗倒伏特性[1]程式华,胡培松中国水稻科技发展战略[J中国水 的影响茎秆解剖结构直接影响着水稻的抗倒伏 稻科学,2008,22(3):223-26. 性,主要体现在厚壁组织的发育水平、维管束数目、 CHENG S H, HU P S Development strategy of rice sci- 髓腔的大小等均能影响茎秆物理性状。茎秆维管 ence hnology in China[J] 束数目,厚壁组织细胞层数,木质化程度以及皮层 2008,22(3):223-226 纤维组织的厚度都与水稻茎秆的抗折力和抗倒伏[2]FAO. Statistical databases [ DB] Food and Agriculture Organization( FAO)of the United Nations, Rome, 2004. 能力呈显著正相关妈.一般认为,抗倒性强的水稻[3] BERZONSKY WA, HAWKJ A, PIZZOLATOT D,e 其茎秆粗壮,机械组织充实,维管束数量多、面积 大,木质化程度高且解剖结构合理3-.本研究 中,施用钾肥和硅肥能够显著改善茎秆维管束系 low stalk crashing strengthen[J]. Crop Sci, 1986 统,提高抗倒伏特性,这与前人的研究结果相 482-488. 致 [4]张忠旭,陈温福,杨振玉,等水稻抗倒伏能力与茎秆 茎秆的化学成分与抗倒伏特性关系密切纤维 物理性状的关系及其对产量的影响[J]沈阳农业大 素作为细胞壁的重要组成成分,可以显著提高茎秆 学学报,1999,30(2):81 的支撑组织强度和抗倒伏性。郭玉华研究结果 ZHANG ZX. CHEN W F YANG ZY. et al. Effect of 表明茎秆基部节间的纤维素含量与抗折力呈显著 lodging resistance on yield and its relationship with 正相关同时,植株茎秆木质素的含量也会影响其 stalk physical characteristics [J]. Journal of Shenyang 茎秆强度.0kawa的研究发现水稻茎秆基部节 Agricultral University, 1999, 30(2): 81-85 [5]杨世民,谢力,郑顺林,等氮肥水平和栽插密度对杂 间的木质素含量与抗折力同样存在相关性因此, 交稻茎秆理化特性与抗倒伏性的影响[J].作物学 木质素含量与茎秆强度的关系也比较密切在本试 2009,35(1):93-103. 验中,施用一定浓度的钾肥和硅肥均可以提高水稻 YANG S M. XIE L ZHENG S L et al. Effects of nitro- 基部节间的纤维素和木质素含量但施用浓度过大 an 有可能会抑制水稻的正常生理代谢,反而降低基部 chemical characteristics and lodging resistance of culms 节间的化学成分含量;同时本试验发现,在不同处 in hybrid rice[J]. Acta Agronomica Sinica, 2009, 35 理中基部N2节的纤维素含量几乎都较N3、N4节 (1):93-103 低一些并且,不同种类肥料对茎秆节间木质素含[6] HIRANO K, OKUNO A, HOBO T, et al. Utilization of 量的作用节位不同,钾肥对基部N3节间作用最 stiff culm trait of mos1 mutant for increased lod 大,而硅肥则对N2节间作用最大施用钾肥和硅肥 ing resistance[J]. Plos One, 2014, 9(7): 1-9 后茎秆灰分含量随节位的升高而增加,具体表现为[7]莫永生,蔡中全水稻株高、基部第二伸长节间茎粗和 茎壁厚的初步遗传分析[J].植物遗传资源学报 N2<N3<N4在生产上水稻倒伏基本上是在茎基部 2007,8(1):91-94. 出现折断引起的倒伏,此节位基本在N2左右因此 MO Y S, CAI Z Q. Genetic analysis for culm height N2虽然具备较高的抗折力,但水稻生育后期物质 在穗部大量积累,基部N2节物质输出过多导致水 culm diameter and wall thickness of 2 d elongation in- ternode in 6 rice combinations[J]Journal of Plant Ge- 稻最容易从此节位折断.因此通过改良水稻基部 tic resources,2007,8(1):91-94

茎秆抗倒伏性随施用硅肥浓度的增加先升后降,茎 秆物理性状呈现明显的下降趋势,较好的处理效果 大多集中在 120,180 kg / hm 2 处理水平下. 120 kg / hm 2处理茎秆抗折力显著增加 154.05%,而倒伏指 数显著减少 60.97%,抗倒伏能力显著强于对照.本 研究结果说明,施用硅肥能够使得水稻茎秆物质储 藏量增加,提高茎秆抗倒伏能力,且对茎秆抗倒伏 特性的影响并未随施用浓度的增加而增加,最优的 硅肥施用质量浓度为 120 kg / hm 2和 180 kg / hm 2 . 3.3 水稻茎秆解剖结果及化学成分对抗倒伏特性 的影响 茎秆解剖结构直接影响着水稻的抗倒伏 性,主要体现在厚壁组织的发育水平、维管束数目、 髓腔的大小等均能影响茎秆物理性状。 茎秆维管 束数目,厚壁组织细胞层数,木质化程度以及皮层 纤维组织的厚度都与水稻茎秆的抗折力和抗倒伏 能力呈显著正相关[36] .一般认为,抗倒性强的水稻 其茎秆粗壮,机械组织充实,维管束数量多、面积 大,木质化程度高且解剖结构合理[37-38] . 本研究 中,施用钾肥和硅肥能够显著改善茎秆维管束系 统,提高抗倒伏特性,这与前人的研究结果相一 致[25,29] . 茎秆的化学成分与抗倒伏特性关系密切.纤维 素作为细胞壁的重要组成成分,可以显著提高茎秆 的支撑组织强度和抗倒伏性。 郭玉华[11] 研究结果 表明茎秆基部节间的纤维素含量与抗折力呈显著 正相关.同时,植株茎秆木质素的含量也会影响其 茎秆强度.Ookawa [39] 的研究发现水稻茎秆基部节 间的木质素含量与抗折力同样存在相关性.因此, 木质素含量与茎秆强度的关系也比较密切.在本试 验中,施用一定浓度的钾肥和硅肥均可以提高水稻 基部节间的纤维素和木质素含量.但施用浓度过大 有可能会抑制水稻的正常生理代谢,反而降低基部 节间的化学成分含量;同时本试验发现,在不同处 理中基部 N2 节的纤维素含量几乎都较 N3、N4 节 低一些.并且,不同种类肥料对茎秆节间木质素含 量的作用节位不同,钾肥对基部 N3 节间作用最 大,而硅肥则对 N2 节间作用最大.施用钾肥和硅肥 后茎秆灰分含量随节位的升高而增加,具体表现为 N2<N3<N4.在生产上水稻倒伏基本上是在茎基部 出现折断引起的倒伏,此节位基本在 N2 左右.因此 N2 虽然具备较高的抗折力,但水稻生育后期物质 在穗部大量积累,基部 N2 节物质输出过多导致水 稻最容易从此节位折断.因此通过改良水稻基部 N2 节的物质输出可能是提高水稻抗倒伏性的重要 手段. 综上所述,增施钾肥和硅肥对水稻茎秆基部节 间抗倒伏特性影响显著.生产中在水稻拔节期增施 钾肥 125 kg / hm 2和硅肥 120 ~ 180 kg / hm 2 ,能显著 提高茎秆抗折力,使得茎秆节间增厚,茎秆维管束 面积增大,充实度增加,可有效提高水稻抗倒伏性. 参考文献: [1] 程式华,胡培松.中国水稻科技发展战略[ J].中国水 稻科学,2008,22(3):223⁃226. CHENG S H,HU P S.Development strategy of rice sci⁃ ence and technology in China[ J].Chinese J Rice Sci, 2008,22(3):223⁃226. [2] FAO. Statistical databases [DB]. Food and Agriculture Organization(FAO)of the United Nations,Rome,2004. [3] BERZONSKY W A,HAWK J A,PIZZOLATO T D,et a1.Anatomical characteristics of threee inbred lined and two Maize synthetics recurrently selected for hish and low stalk crashing strengthen [ J]. Crop Sci,1986,26: 482⁃488. [4] 张忠旭,陈温福,杨振玉,等.水稻抗倒伏能力与茎秆 物理性状的关系及其对产量的影响[J].沈阳农业大 学学报,1999,30(2):81⁃85. ZHANG Z X,CHEN W F,YANG Z Y,et al.Effect of lodging resistance on yield and its relationship with stalk physical characteristics [ J]. Journal of Shenyang Agricultral University,1999,30(2):81⁃85. [5] 杨世民,谢 力,郑顺林,等.氮肥水平和栽插密度对杂 交稻茎秆理化特性与抗倒伏性的影响[ J].作物学 报,2009,35(1):93⁃103. YANG S M,XIE L,ZHENG S L,et al.Effects of nitro⁃ gen rate and transplanting density on physical and chemical characteristics and lodging resistance of culms in hybrid rice [ J]. Acta Agronomica Sinica, 2009, 35 (1):93⁃103. [6] HIRANO K,OKUNO A,HOBO T, et al. Utilization of stiff culm trait of rice smos1 mutant for increased lodg⁃ ing resistance[J].Plos One,2014,9(7):1⁃9. [7] 莫永生,蔡中全.水稻株高、基部第二伸长节间茎粗和 茎壁厚的初步遗传分析[ J]. 植物遗传资源学报, 2007,8(1):91⁃94. MO Y S,CAI Z Q. Genetic analysis for culm height, culm diameter and wall thickness of 2 nd elongation in⁃ ternode in 6 rice combinations[J].Journal of Plant Ge⁃ netic Resources,2007,8(1):91⁃94. 第 4 期 范存留等:钾、硅肥处理对杂交水稻Ⅱ优 838 抗倒伏性的作用研究 629

630 云南大学学报(自然科学版)htp://w. yndxxh. ynu. edu.cn 第37卷 [8 DUAN C N, WANG B C, WANG P Q, et al. Relationship 1095-1103 between the minute structure and the lodging resistance PENG S B, HUANG J L, ZHONG X H, et al. Research of rice stems [J]. Colloids and Surfaces B: Biointerfac. strategy in improving fertilizer-nitrogen use efficiency es,2004,35(3/4):155-158 of irrigated rice in China[ J]. Scientia Agricultura Sini 9 ZHANG J E, QUAN G M, HUANG Z X, et al. Evidence ca,2002,35(9):1095-1103 of duck activity induced anatomical structure change[1η]陈晓光,石玉华,王成雨,等氮肥和多效唑对小麦茎 and lodging resistance of rice plant[J]. Agroecology and 秆木质素合成的影响及其与抗倒伏性的关系[J]中 Sustainable Food Systems, 2013, 37(9): 975-984. 国农业科学,2011,44(17):35293536 [10]刘立军,袁莉民,王志琴,等.旱种水稻倒伏生理原因 CHEN X G. SHI YH. WANG C Y et al. Effects of Ni 分析与对策的初步研究[J]中国水稻科学,2002,16 trogen and PPau application on the lignin synthesis of (3):225-230. stem in relation to lodging resistance of wheat[J].Sci- LIU L J, YUAN L M, WANG Z Q, et al. Preliminary entia Agricultura Sinica, 2011, 44 (17): 3 529-3 536. studies on physiological reason and countermeasure of[18]黄增奎小麦施钾的抗倒伏效应[J]土壤通报,1989 lodging in dry-cultivated rice[ J]. Chinese J Rice Sci (3):122-123 2002,16(3):225-230. HUANG Z K Effect of wheat lodging under potassium [1]郭玉华,朱四光,张龙步不同栽培条件对水稻茎秆 [J]. Chinese Journal of Soil Science, 1989(3):122 生化成分的影响[J]沈阳农业大学学报,2003,34 (2):89-91 [19]游晴如,马宏敏,杨东,等.水稻倒伏性研究进展[J GUO YH.ZHU SG. ZHANG L B Influence of different 安徽农学通报,2007,13(6):84-86 cultivation conditions on biochemistry components of YOU QR, MA H M, YANG D, et al. Research progress culms[J] Journal of Shenyang Agricultral Ur on lodging resistance in rice[ J]. Anhui Agri Sci Bull sity,2003,34(2):89-91. 2007,13(6):84-86 12] ZHANG J,LGH, SONG YP,etal. Lodging resistance[20]广华容,邓达胜,杨成明,等杂交中籼新组合Ⅱ优 characteristics of high-yielding rice populations[J] 838[J杂交水稻,1996(5):31 Field Crops Research, 2014, 161(5): 64-74. GUANG H R DENG D S YANG C M. et al. l You 838 [13]梁康迳,林文雄,王雪仁,等水稻茎秆抗倒性的遗传 -a new medium indica hybrid rice[J]. Hybrid Rice 及基因型环境互作效应研究[J]福建农业学报 1996(5):31 2000,15(3):9-15 [21]濑古秀生水稻⑦倒伏仁关寸研究[J].九州农试 LIANG KJ. LIN WX, WANGX R. et al. Genetic 学报,1962(7):419495 effects and genotype X environment interactions for SETO S Research on lodging resistance in rice[J] lodging resistance of the culm of rice( Oryza sativa L) Kyushu Journal of Agricultural Trial, 1962(7): 419 [J. Fujian Journal of Agricultural Sciences, 2000, 15 [22]孙永健,陈宇,孙圆圆,等不同施氮量和栽插密度下 [14]KASHIWAGI T, MADOKA Y, HIROTSU N, et al. Lo 三角形强化栽培杂交稻抗倒伏性与群体质量的关系 [J].中国水稻科学, nescence and increasing carbohydrate reaccumulation UN Y J, CHEN Y, SUN Y Y, et al. Relationship be- [J]. Plant Physiology and Biochemistry, 2006, 44(2. tween culm lodging resistance and population quality of 3):152-157. hybrids under triangle-planted system of rice intersifi- [15]雷小龙,刘利,刘波,等杂交籼稻F优498机械化种 cation at different nitrogen application rates and plant 植的茎秆理化性质与抗倒伏性[J]中国水稻科学 ing densities[ J]. Chinese J Rice Sci, 2012, 26(2): 198- 2014,28(6):612-620. LEIX L,LUL,IUB,etal. Physical and chemical[23]陆景陵.植物营养学[M]北京:北京农业大学出版 characteristics and lodging resistance of culm of indica 社,1994 hybrid rice F You 498 under mechanical planting[ J] LU J L Plant nutrition[ M]. Beijing Beijing Agricultural Chinese J Rice Sci, 2014, 28(6): 612-620. University Press, 1994 [16]彭少兵,黄见良,钟旭华,等提高中国稻田氮肥利用[24]唐拴虎,徐培智,陈建生,等.“新农科”水稻控释肥 率的研究策略[J].中国农业科学,2002,35(9) 次性施肥新技术示范应用效果与增产机理[冂]广

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第4期 范存留等:钾、硅肥处理对杂交水稻Ⅱ优838抗倒伏性的作用研究 631 东农业科学,2008(12):8-1 YANG C M. YANG L ZYAN T H.et al. Effects of nu- TANG SH. XUP Z CHEN JS, et al. Effect and vield trient and water regimes on lodging resistance of rice increasing mechanism of single basal application with [J]. Chine Journal of Applied Ecology, 2004, 15(4) the"Xin Nong Ke" rice-specific controlled-release fertilizer[J]. Guangdong Agricultural Sciences, 2008 33] HOSSAIN K A, HORIUCHI T, MIYAGAWA SEffects (12):8-11 [25] MA J F, YAMAJI N Silicon uptake and accumulation in ance, Si and N contents and yield components of higher plants [J]. Trends Plant Sci, 2006, 11(8): 392 Oryza sativa L )under shaded conditions [J].Acta 397. Agron Hungarica, 1998, 46(3): 273-28 [26]王爱英钾素对水稻生理功能的影响浅析[J]山西[34]刘淑云硅钾肥在水稻上的应用效果试验[J]北方 化工,2005,25(1):35-16 水稻,2008,39(1):3334 WANG A Y. Influence of potassium LIU S Y Experiment on the application of silicon-pot- function of rice[J. Shanxi Chemical Industry, 2005 ash fertilizer to rice[J. North Rice, 2008, 39(1): 33. (1):35-16 [27] DATNOFF LE, SNGDER G H. Silicon in agriculture[35]管恩太,赵凤兰,陈常友,等长效硅钾肥特点、营养 [M].Amsterdam: Elservier Publisher, 2001 机理与展望[J]地域研究与开发,2000,19(4):72- [28]刘鸣达,张玉龙水稻土硅素肥力的研究现状与展望 [J].土壤通报,2001,32(4):187-192 GUAN E T, ZHAO F L, CHEN C Y, et al. Long-term IU M D.ZHANG Y L. The research status of silicon in paddy soil fertility[J]. Chinese Journal of Soil Science and Prospects [J]. Areal Research and Development 201,32(4):187-192. 2000,19(4):72-74. [29] KAUR G, KLER D S, SINGH S J,etal. Relationship of[36]马均,马文波,田彦华,等重穗型水稻植株抗倒伏 height, lodging score and silica content with grain yie 能力的研究[J作物学报,2004,30(2):143-148 of wheat( Triticum aestium L )under different planting MA J, MA W B, TIAN Y H, et al. The culm lodging re- techniques at higher nitrogen nutrition [J].Environ sistance of heavy panicle type of rice [J]. Acta Agro- Eco,2001,19(2):412-417 tomica sinica,2004,30(2):143-148. [30 LIANG SJ, LI Z Q, LI X J, et al. Effects of stem struc- [37] KONG E, LIU D C, GUO X L, et al. Anatomical and hemical characteristics associated with lodging resist- ance in rice( Oryza satina L )[J]. Research on Crops ance in wheat[J]. The Crop Journal, 2013, 1(1): 43. 2013,14(3):621-636. [31]王育荣,王福军,于洁,等水稻抗倒伏研究进展[38]凌启鸿,张洪程稻作新理论[M]北京:科学出版 [J]广西农业科学,2010,41(6):545-547 社,1994 WANG Y R, WANG FJ, YU J, et al. Research progr LING Q H, ZHANG H C. The new theory of rice[M] lodging resistance in rice[J]. Guangxi Agricultural Beijing: Science Press, 1994 lences,2010,41(6):545-547 [39] OOKAWA T, ISHIHARA K Varietal difference of the [32]杨长明,杨林章颜廷梅,等不同养分和水分管理模 式对水稻抗倒伏能力的影响[J]应用生态学报 culm in relating to the loding resistance in paddy rice 2004,15(4):646-650 [J]. Jpn J Crop Sci,1993,62(3):378-384. Effect of potassium and silicon fertilizer treatments on lodging resistance of hybrid rice I You 838 FAN Cun-liu, YANG Guo-tao, FAN Yong-yi, YI Jun, WEI Ye-na JING Yin-gin, ZHAO Xiang, HU Yun-gao Rice Research Institute Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621010, China)

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632 云南大学学报(自然科学版)htp://w. yndxxh. ynu. edu.cn 第37卷 Abstract: The impact of different amounts of potassium and silicon fertilizer on the features of stalk basal ir ternode structure and lodging resistance of I You 838 was studied. The results show that potassium can signifi cantly improve the breaking resistance of basal internode and reducing the lodging index. The best potassium con- centration to improve lodging resistance of rice is 12 kg/hm, it can make the breaking resistance increased by 97.76% and cellulose increased by 27.93%0, lodging index and culm length decreased by 55.68% and 13. 18%0 respectively. Silicon can improve the breaking resistance of the stem, shorten length of basal internode, thicken stem and improve plumpness. With the usage of 120 kg/hm", the breaking resistance significantly increased and lodging index significantly reduced. Applications of potassium and silicon can increases culm vascular bundles ar- ea and effectively improve the vascular system of culm. Application of a certain concentration of potassium and sil icon can improve cellulose and lignin content of the basal internode, but the application of potassium mainly im- proves the lodging resistance of N3 section, the application of silicon improves lodging resistance of N2 section Key words: hybridrice; potassium; silicon; culm structure; lodging resistance

Abstract:The impact of different amounts of potassium and silicon fertilizer on the features of stalk basal in⁃ ternode structure and lodging resistance of ⅡYou 838 was studied.The results show that potassium can signifi⁃ cantly improve the breaking resistance of basal internode and reducing the lodging index.The best potassium con⁃ centration to improve lodging resistance of rice is 12 kg / hm 2 ,it can make the breaking resistance increased by 97.76% and cellulose increased by 27.93%,lodging index and culm length decreased by 55.68% and 13.18% respectively.Silicon can improve the breaking resistance of the stem,shorten length of basal internode,thicken stem and improve plumpness.With the usage of 120 kg / hm 2 ,the breaking resistance significantly increased and lodging index significantly reduced.Applications of potassium and silicon can increases culm vascular bundles ar⁃ ea and effectively improve the vascular system of culm.Application of a certain concentration of potassium and sil⁃ icon can improve cellulose and lignin content of the basal internode,but the application of potassium mainly im⁃ proves the lodging resistance of N3 section,the application of silicon improves lodging resistance of N2 section. Key words:hybridrice;potassium;silicon;culm structure;lodging resistance 632 云南大学学报(自然科学版) http: / / www.yndxxb.ynu.edu.cn 第 37 卷

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