一种促进水稻花后茎中同化物转运和籽粒灌浆的灌溉方法

摘要

本发明属于农业技术领域，用于水稻开花至成熟的灌溉，具体涉及一种促进水稻花后茎中同化物向籽粒转运和籽粒灌浆的灌溉方法。该方法是根据灌浆时间和土壤类型，自开花至花后15天、花后16天至30天、自花后31天至成熟三个阶段，确定需要灌溉的叶片水势指标或土壤含水量指标，进行精确水分管理。本发明解决了现代高产水稻品种、特别是大穗型超级杂交稻品种，或在高氮水平下水稻茎中光合同化物向籽粒运转量小、籽粒灌浆慢、结实率低的问题。

权利要求

1.一种促进水稻花后茎中同化物转运和籽粒灌浆的灌溉方法，其特征在于根据灌浆时间和土壤类型，确定需要灌溉的叶片水势指标或土壤含水量指标，进行精确水分管理，具体是：(1)自开花至花后15天：

A.用叶片水势作为灌溉指标：所有类型土壤，当田间由1～2cm浅水层自然落干至中午

12:00时水稻顶部第1叶的叶片水势为-1.10MPa时，田间灌1～2cm水层，再自然落干至上述指标值时，田间再灌1～2cm水层，再自然落干，如此循环；

或者B.用土壤含水量作为灌溉指标：田间由1～2cm浅水层自然落干至粘土土壤含水量为48％、壤土土壤含水量为37％、砂土土壤含水量为15％时，田间灌1～2cm水层，再自然落干至上述指标值时，田间再灌1～2cm水层，再自然落干，如此循环；

(2)花后16天至30天：

A.用叶片水势作为灌溉指标：所有类型土壤，当田间由1～2cm浅水层自然落干至中午

12:00时水稻顶部第1叶的叶片水势为-1.25MPa时，田间灌1～2cm水层，再自然落干至上述指标值时，田间再灌1～2cm水层，再自然落干，如此循环；

或者B.用土壤含水量作为灌溉指标：田间由1～2cm浅水层自然落干至粘土土壤含水量为46％、壤土土壤含水量为34％、砂土土壤含水量为8.5％时，田间灌1～2cm水层，再自然落干至上述指标值时，田间再灌1～2cm水层，再自然落干，如此循环；

(3)自花后31天至成熟：

A.用叶片水势作为灌溉指标：所有类型土壤，当田间由1～2cm浅水层自然落干至中午

12:00时水稻顶部第1叶的叶片水势为-1.45MPa时，田间灌1～2cm水层，再自然落干至上述指标值时，田间再灌1～2cm水层，再自然落干，如此循环；

或者B.用土壤含水量作为灌溉指标：田间由1～2cm浅水层自然落干至粘土土壤含水量为44％、壤土土壤含水量为31％、砂土土壤含水量为4.5％时，田间灌1～2cm水层，再自然落干至上述指标值时，田间再灌1～2cm水层，再自然落干，如此循环。

说明书

一种促进水稻花后茎中同化物转运和籽粒灌浆的灌溉方法

技术领域

[0001] 本发明属于农业技术领域，用于水稻开花至成熟的灌溉，具体涉及一种促进水稻花后茎中同化物向籽粒转运和籽粒灌浆的灌溉方法。

背景技术

[0002] 水稻籽粒灌浆是产量形成的最后阶段，籽粒充实的优劣直接决定了粒重和产量的高低。谷类作物籽粒灌浆所需的光合同化产物来自两个方面：花后光合作用和开花前储存在茎(茎杆+叶鞘)中的同化物(主要为淀粉和可溶性糖)。花前储存在茎中的同化物不仅是籽粒灌浆物质的一个部分，而且是启动灌浆的重要物质基础，其转运速率和转运量左右了籽粒灌浆速率，进而影响粒重和最终产量(杨建昌，中国农业大学博士论文，1996)。部分现代高产品种，特别是大穗型超级杂交稻品种，或在高氮水平下水稻茎中同化物向籽粒运转量小、籽粒灌浆慢、结实率低是水稻生产上的突出问题(Yang  and Zhang,New Phytologist,2006,169:223-236；Journal of Experimental Botany,2010,61:1-5)。以往虽有水稻和小麦灌浆期遭受土壤干旱可以促进茎中储存的同化物向籽粒运转的报道(Austin et al.Annals of Botany,1980，45:309-319；Kobata et al.Crop Science，1992，32:1238-1242；Gebbing et al.Plant Physiology，1999，121:871-878)，但在通常情况下，土壤干旱会降低光合作用，抑制籽粒灌浆，由土壤干旱引起的茎中物质转运增加之得不能补偿光合作用减少之失，造成粒重和产量降低(Bidinger et al.Nature,1977,270:
421-433；Chaves and Oliveita，Journal of Experimental Botany，2004，55：2365-2384；
Barnabas et al.Plant Cell&Environment,2008,31:11-38)。目前缺乏既能促进水稻茎中同化物向籽粒转运，又能促进籽粒灌浆和提高结实率的技术。

发明内容

[0003] 为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种促进水稻花后茎中同化物转运和籽粒灌浆的灌溉方法。

[0004] 本发明主要是解决水稻花后茎中光合同化物向籽粒运转量少、结实率和粒重低的问题。其原理是依据水稻花后茎中同化物转运和籽粒灌浆受到土壤水分的调控，根据水稻灌浆时间和土壤类型，确定需要灌溉的叶片水势指标或土壤含水量指标，进行精确水分管理，在土壤落干期，不明显抑制光合作用，在复水期可以促进光合作用，使水分管理既能促进花后茎中同化物向籽粒转运，又能增加籽粒灌浆速率，提高结实率和粒重，进而提高产量和水分利用效率。

[0005] 本发明所采用的技术方案是：

[0006] 促进水稻花后茎中同化物转运和籽粒灌浆的灌溉方法，如图1，包括以下步骤：

[0007] 1.自开花至花后15天：

[0008] (1)用叶片水势作为灌溉指标：所有类型土壤，当田间由1～2cm浅水层自然落干至中午12:00时水稻顶部第1叶的叶片水势为-1.10MPa时，田间灌1～2cm水层，再自然落干至水稻顶部第1叶的叶片水势为-1.10MPa时，田间再灌1～2cm水层，再自然落干，如此循环。

[0009] (2)用土壤含水量作为灌溉指标：

[0010] <1>粘土：田间由1～2cm浅水层自然落干至土壤含水量为48％时，田间灌1～2cm水层，再自然落干至土壤含水量为48％时，田间再灌1～2cm水层，再自然落干，如此循环。

[0011] <2>壤土：田间由1～2cm浅水层自然落干至土壤含水量为37％时，田间灌1～2cm水层，再自然落干至土壤含水量为37％时，田间再灌1～2cm水层，再自然落干，如此循环。

[0012] <3>砂土：田间由1～2cm浅水层自然落干至土壤含水量为15％时，田间灌1～2cm水层，再自然落干至土壤含水量为15％时，田间再灌1～2cm水层，再自然落干，如此循环。

[0013] 2.自花后16天至30天：

[0014] (1)用叶片水势作为灌溉指标：所有类型土壤，当田间自然落干至中午12:00时水稻顶部第1叶的叶片水势为-1.25MPa时，田间灌1～2cm水层，再自然落干至水稻顶部第1叶的叶片水势为-1.25MPa时，田间再灌1～2cm水层，再自然落干，如此循环。

[0015] (2)用土壤含水量作为灌溉指标：

[0016] <1>粘土：田间自然落干至土壤含水量为46％时，田间灌1～2cm水层，再自然落干至土壤含水量为46％时，田间再灌1～2cm水层，再自然落干，如此循环。

[0017] <2>壤土：田间自然落干至土壤含水量为34％时，田间灌1～2cm水层，再自然落干至土壤含水量为34％时，田间再灌1～2cm水层，再自然落干，如此循环。

[0018] <3>砂土：田间自然落干至土壤含水量为8.5％时，田间灌1～2cm水层，再自然落干至土壤含水量为8.5％时，田间再灌1～2cm水层，再自然落干，如此循环。

[0019] 3.自花后31天至成熟：

[0020] (1)用叶片水势作为灌溉指标：所有类型土壤，当田间自然落干至中午12:00时水稻顶部第1叶的叶片水势为-1.45MPa时，田间灌1～2cm水层，再自然落干至水稻顶部第1叶的叶片水势为-1.45MPa时，田间再灌1～2cm水层，再自然落干，如此循环。

[0021] (2)用土壤含水量作为灌溉指标：

[0022] <1>粘土：田间自然落干至土壤含水量为44％时，田间灌1～2cm水层，再自然落干至土壤含水量为44％时，田间再灌1～2cm水层，再自然落干，如此循环。

[0023] <2>壤土：田间自然落干至土壤含水量为31％时，田间灌1～2cm水层，再自然落干至土壤含水量为31％时，田间再灌1～2cm水层，再自然落干，如此循环。

[0024] <3>砂土：田间自然落干至土壤含水量为4.5％时，田间灌1～2cm水层，再自然落干至土壤含水量为4.5％时，田间再灌1～2cm水层，再自然落干，如此循环。

[0025] 本发明中所说的叶片水势可采用植物水势仪测定，植物水势仪有多种型号，如植物水势仪-3000(杭州汇尔仪器公司)，HR-33T露点水势仪(澳德精准北京有限公司)，植物水势-Wi89513(东西仪北京科技有限公司)，选择一种即可。本发明中所说的土壤含水量是指土壤0～20cm土层的含水量，在中午11:00～12:00时测定；可采用土壤水分测定仪测定，土壤水分测定仪有多种型号，如土壤水分速测仪SU-LA、SU-LB、SU-LG(北京盟创伟业科技有限公司生产)，土壤水分速测仪TRS-I、TRS-II等(浙江托普仪器公司生产)，选择一种即可。植物水势仪测定叶片水势和土壤水分测定仪测定土壤含水量方法简单，精确可靠。

附图说明

[0026] 图1是本发明一种促进水稻花后茎中同化物转运和籽粒灌浆的灌溉方法。说明：叶片水势测定的叶片水稻顶部第1叶(剑叶)，测定时间中午12:00时；土壤含水量为土壤0～20cm土层的含水量，在中午11:00～12:00时测定。

具体实施方式

[0027] 在水稻抽穗开花前，采用目前生产上的高产灌溉方式，即：移栽至返青，田间保持2～3cm水层；返青至拔节前1周，进行间隙湿润灌溉；拔节前1周至穗分化始期，进行搁田，穗分化始期至开始开花，田间保持1～2cm水层。自开花开始，采用以下灌溉方式：

[0028] 1.自开花至花后15天：所有类型土壤，当田间由1～2cm浅水层自然落干至中午12:00时水稻顶部第1叶的叶片水势为-1.10MPa时，田间灌1～2cm水层，再自然落干至水稻顶部第1叶的叶片水势为-1.10MPa时，田间再灌1～2cm水层，再自然落干，如此循环；或者：

[0029] (1)粘土：田间由1～2cm浅水层自然落干至土壤含水量为48％时，田间灌1～2cm水层，再自然落干至土壤含水量为48％时，田间再灌1～2cm水层，再自然落干，如此循环；

[0030] (2)壤土：田间由1～2cm浅水层自然落干至土壤含水量为37％时，田间灌1～2cm水层，再自然落干至土壤含水量为37％时，田间再灌1～2cm水层，再自然落干，如此循环；

[0031] (3)砂土：田间由1～2cm浅水层自然落干至土壤含水量为15％时，田间灌1～2cm水层，再自然落干至土壤含水量为15％时，田间再灌1～2cm水层，再自然落干，如此循环。

[0032] 2.自花后16天至30天：所有类型土壤，当中午12:00时水稻顶部第1叶的叶片水势未达到-1.25MPa，田间继续自然落干，当中午12:00时水稻顶部第1叶的叶片水势为-1.25MPa时，田间灌1～2cm水层，再自然落干至水稻顶部第1叶的叶片水势为-1.25MPa时，田间再灌1～2cm水层，再自然落干，如此循环；或者：

[0033] (1)粘土：田间含水量未达到46％时，田间继续自然落干，当自然落干至土壤含水量为46％时，田间灌1～2cm水层，再自然落干至土壤含水量为46％时，田间再灌1～2cm水层，再自然落干，如此循环；

[0034] (2)壤土：田间含水量未达到34％时，田间继续自然落干，当田间自然落干至土壤含水量为34％时，田间灌1～2cm水层，再自然落干至土壤含水量为34％时，田间再灌1～2cm水层，再自然落干，如此循环；

[0035] (3)砂土：田间含水量未达到8.5％时，田间继续自然落干，当田间自然落干至土壤含水量为8.5％时，田间灌1～2cm水层，再自然落干至土壤含水量为8.5％时，田间再灌1～2cm水层，再自然落干，如此循环。

[0036] 3.自花后31天至成熟：所有类型土壤，当中午12:00时水稻顶部第1叶的叶片水势未达到-1.45MPa，田间继续自然落干，当中午12:00时水稻顶部第1叶的叶片水势为-1.45MPa时，田间灌1～2cm水层，再自然落干至水稻顶部第1叶的叶片水势为-1.45MPa时，田间再灌1～2cm水层，再自然落干，如此循环；或者：

[0037] (1)粘土：田间含水量未达到44％时，田间继续自然落干，当自然落干至土壤含水量为44％时，田间灌1～2cm水层，再自然落干至土壤含水量为44％时，田间再灌1～2cm水层，再自然落干，如此循环；

[0038] (2)壤土：田间含水量未达到31％时，田间继续自然落干，当田间自然落干至土壤含水量为31％时，田间灌1～2cm水层，再自然落干至土壤含水量为31％时，田间再灌1～2cm水层，再自然落干，如此循环；

[0039] (3)砂土：田间含水量未达到4.5％时，田间继续自然落干，当田间自然落干至土壤含水量为4.5％时，田间灌1～2cm水层，再自然落干至土壤含水量为4.5％时，田间再灌1～2cm水层，再自然落干，如此循环。

[0040] 其它栽培技术

[0041] 1、机插秧技术

[0042] 技术要点：(1)精播匀播、软盘旱育秧。每盘播干谷110克、秧大田比1∶80；(2)秧龄2 2
控制在20天内，栽足基本苗，株行距30cm×11.7cm,每m27～28穴，每穴3-4苗左右，每m 基本苗95～100苗。

[0043] 2、施肥技术

[0044] 技术要点：全生育期施用氮肥(纯氮)255kg ha-1，按基肥(移栽前1天)∶分蘖肥(栽后7天)∶促花肥(穗分化始期)∶保花肥(雌雄蕊分化期)＝4∶2∶2∶2施用；移栽前(基肥)施磷肥(P2O5)75kg ha-1，在移栽前作基肥一次施用；施用钾肥(K2O)105kg ha-1，分基肥(75kg ha-1)和穗肥(30kg ha-1)两次施用。

[0045] 3、病虫害防治

[0046] 根据水稻病虫害区域性预测预报，使用低毒、低残留、高效、安全、环保型农药。

[0047] 实施例

[0048] 分别于2013－2014年在扬州选用当地高产粳稻品种武运粳24和超级杂交籼稻品种扬两优6号(两品种由扬州金土地种业有限公司出售)、在连云港用高产粳稻品种连粳7号(江苏沃丰种业科技有限公司出售)进行本发明促进水稻花后茎中同化物转运和籽粒灌浆的灌溉方法(简称新灌溉方法)的田间试验，以当地常规灌溉(灌浆前期保持水层，灌浆中后期间隙湿润灌溉，收获前1周断水)为对照。新灌溉方法与对照除开花至成熟的水分管理方法不同外，其余栽培措施，如育秧、栽插密度、施肥时期和施肥量、花前灌溉方法、病虫害防治等完全一致。结果表明，在土壤落干期，叶片光合速率在新灌溉方法与对照间无显著差异，在复水期，新灌溉方法的叶片光合速率显著高于对照(表1)。新灌溉方法较对照显著增加了籽粒灌浆速率、结实率、千粒重、物质运转量和产量，显著减少了灌溉水量(表2和表3)。与对照相比，新灌溉方法的平均灌浆速率提高了6.4-9.1％，花后茎中同化物向籽粒的转运量增加了94.5-138％，结实率提高了4.5-9.2个百分点，产量增加了7.9-13.5％，灌溉水量减少了13.3-19.1％，灌溉水利用效率提高了23.9-38.0％。(表2和表3)。

[0049] 表1开花至成熟不同灌溉方法对水稻剑叶光合速率的影响

[0050]

[0051] 土壤落干期为花后6～7天、18～19天和34～35天3次测定的平均值；复水期为花后9～10天、22～23天和37～38天3次测定的平均值；在对照与新灌溉方法二者间，除开花至成熟灌溉方法不同外，其余栽培措施相同。

[0052] 对照：灌浆前期保持水层，灌浆中后期间隙湿润灌溉，收获前1周断水。

[0053] §新灌溉方法，根据灌浆时间和叶片水势，或根据灌浆时间、土壤类型和土壤含水量进行灌溉。

[0054] *,**表示与对照相比，分别在P＝0.05和P＝0.01水平上差异显著；同栏、同品种内比较。

[0055] 表2开花至成熟不同灌溉方法对水稻灌浆速率、结实率、粒重和产量的影响[0056]

[0057] 在对照与新灌溉方法二者间，除开花至成熟灌溉方法不同外，其余栽培措施相同。

[0058] 对照：灌浆前期保持水层，灌浆中后期间隙湿润灌溉，收获前1周断水。

[0059] §新灌溉方法，根据灌浆时间和叶片水势，或根据灌浆时间、土壤类型和土壤含水量进行灌溉。

[0060] *,**表示与对照相比，分别在P＝0.05和P＝0.01水平上差异显著；同栏、同品种、同土壤类型内比较。

[0061] 表3开花至成熟不同灌溉方法对水稻花后茎中物质转运、灌溉水量和水分利用率的的影响

[0062]

[0063] 在对照与新灌溉方法二者间，除开花至成熟灌溉方法不同外，其余栽培措施相同。

[0064] 对照：灌浆前期保持水层，灌浆中后期间隙湿润灌溉，收获前1周断水。

[0065] §新灌溉方法，根据灌浆时间和叶片水势，或根据灌浆时间、土壤类型和土壤含水量进行灌溉。

[0066] 物质运转量＝开花始期茎中非机构性碳水化合物量–成熟期茎中非机构性碳水化合物量。

[0067] #物质运转对产量贡献＝物质运转量/产量×100

[0068] 灌溉水利用效率＝产量/全生育期灌溉水量。

[0069] **表示与对照相比，在P＝0.01水平上差异显著；同栏、同品种、同土壤类型内比较。