全 文 ：杂交粳稻超高产群体的冠层结构特点研究 3
陈进红1 3 3 　张国平1 　郭恒德2 　毛国娟3
(1 浙江大学农学院农学系 ,杭州 310029 ;2 浙江省桐乡市农林局 ,桐乡 314500 ;
3 浙江省农业厅农作物管理局 ,杭州 310004)
【摘要】　研究了杂交粳稻超高产群体的苗穗粒结构及干物重在冠层不同层次、不同器官的分布 ,叶面积配
置及光强分布等冠层结构特点. 结果表明 ,杂交粳稻超高产群体冠层总干物重及 40 cm 以下、40～60 cm、
60～80 cm 和 80 cm 以上 4 个层次的干物重分别比常规粳稻高 32. 29 %及 29. 12 %、13. 95 %、16. 45 %和
100. 17 %. 杂交粳稻叶片 (同化器官)与穗 (库器官)干重分别占总干物重的 24. 8 %与 12. 8 % ,高于常规稻 ;
而叶鞘与茎 (贮藏器官)的干重分别占总干物重的 33. 6 %和 28. 9 % ,低于常规粳稻. 杂交粳稻超高产群体
冠层叶面积配置比较合理 ,齐穗期 40 cm 以上冠层 LAI 达 5. 44. 冠层光强上下分布比较均匀 ,60 cm 以下
冠层光强比常规稻高 13. 1 %～37. 0 % ,而 60 cm 以上冠层光强比常规稻低 5. 9 %～12. 2 % ;20 cm、20～40
cm、40～60 cm 和 60～80 cm 各层消光系数分别比常规粳稻低 35. 1 %、13. 5 %、29. 1 %和 17. 2 %.
关键词 　杂交粳稻 　超高产 　冠层结构
文章编号 　1001 - 9332 (2003) 06 - 0913 - 04 　中图分类号 　S181 ,S511 　文献标识码 　A
Characteristics of canopy structure of super high yielding Japonica hybrid rice community. CHEN Jinhong1 ,
ZHAN G Guoping1 , GUO Hengde2 , MAO Guojuan3 (1 Depart ment of A gronomy , Zhejiang U niversity ,
Hangz hou 310029 , China ;2 A griculture and Forest ry B ureau of Tongxiang City , Zhejiang Province , Tongxi2
ang 314500 , China ;3 A griculture Depart ment of Zhejiang Province , Hangz hou 310004 , China) . 2Chin. J . A p2
pl . Ecol . ,2003 ,14 (6) :913～916.
In this paper ,the characteristics of canopy structure ,such as the numbers of seedling ,panicle and grain ,the distri2
bution of dry matters in different canopy layers and different organs ,and the distributions of LAI and of solar ra2
diation in different canopy layers of super high yielding community of japonica hybrid rice were studied ,in com2
parison with normal japonica rice. The results showed that the total the dry matter weight and the dry matter
weight of layers below 40 cm ,40～60 cm ,60～80 cm and above 80 cm of japonica hybrid rice canopy were
32. 29 % ,29. 12 % ,13. 95 % ,16. 45 % and 100. 17 % higher those that of normal japonica rice ,respectively. The
ratios of dry leaf (photosynthetic organ) and of dry panicle (sink organ) weight to total dry weight were 24. 8 %
and 12. 8 % ,respectively ,which were greater than those of normal japonica rice ,while the ratios of dry sheath
and stem (storage organs) weight were 33. 6 % and 28. 9 % , respectively ,which were lower than those of nor2
mal japonica rice. The allotment of LAI in different layers of japonica hybrid rice canopy was reasonable ,and the
LAI of above 40 cm layer at full heading stage reached 5. 44. The solar radiation was well2distributed inside
japonica hybrid rice canopy ,for example ,the solar radiation in layers below 60 cm were 13. 1 %～37. 0 % higher ,
but 5. 9 %～12. 2 % lower above 60 cm than that of normal japonica rice. The extinction coefficients of solar ra2
diation in layers below 20 cm ,20～40 cm ,40～60 cm and 60～80 cm of japonica hybrid rice canopy were
35. 1 % ,13. 5 % ,29. 1 % and 17. 2 % lower than that of normal japonica rice ,respectively.
Key words 　Japonica hybrid rice , Super high yield , Canopy structure.3 浙江省科委“九五”科技攻关重点资助项目 (981102313) .3 3 通讯联系人.
2000 - 10 - 13 收稿 ,2001 - 08 - 09 接受.
1 　引 　　言
长期以来 ,籼型杂交水稻一直是杂交水稻生产
利用的主要类型 ,为我国粮食生产特别是水稻生产
的发展起到极为重大的作用. 而籼型杂交水稻普遍
存在米质不佳、要求其种植区域严格和种植季节较
高的温度条件等问题. 近几年来 ,杂交粳稻的育种取
得了较大进展 ,为优质高产的水稻生产开辟了新途
径. 杂交粳稻一般米质优于杂交籼稻 ,并较适宜于温
度相对较低的地区种植 ,这为原来热量条件三熟偏
紧两熟有余地区的水田耕作制度与种植业结构的调
整 ,发展优质高效粮食生产提供了有效途径. 然而 ,
有关杂交粳稻高产栽培的研究少有报道. 在水稻生
产上 ,超高产栽培已成为目前研究的热点. 要获得超
高产 ,品种是关键 ,栽培技术是保障. 在水稻超高产
栽培技术研究方面 ,目前主要结合超高产品种 ,对超
高产水稻起点群体的大小、超高产群体的肥水调控
等方面开展了初步研究[2 ,4 ,9 ] . 而对水稻超高产群体
的结构特点、养分吸收积累分配特点和群体光强分
应 用 生 态 学 报 　2003 年 6 月 　第 14 卷 　第 6 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,J un. 2003 ,14 (6)∶913～916
布特点等方面还缺乏深入的研究. 本研究在单季栽
培条件下 ,采用当地最佳栽培技术 ,营造超高产的水
稻群体 ,比较研究杂交粳稻超高产群体与常规粳稻
高产群体的冠层结构特点 ,试图为杂交粳稻超高产
群体的建立及其超高产栽培技术的形成提供理论与
实践依据.
2 　材料与方法
211 　供试材料
试验于 1998～1999 年在浙江省桐乡市进行. 试验田前
作为大麦. 参试杂交组合为粳型杂交水稻 8 优 161 ,以常规
粳稻秀水 42 作对照. 两品种分别以当地最适播种期、最适移
栽期及最适移栽密度插栽 ,营造最佳的高产或超高产群体.
小区面积 0. 0333 hm2 ,重复 3 次. 整个生长发育过程的肥、
水、病、虫、草管理相同 ,其中施肥情况 : 1 hm2 总施肥量为
304. 2 kg N ,55. 2 kg P2O5 ,75 kg K2O. 氮肥中 ,基肥∶分蘖肥
∶拔节长粗肥∶穗肥施用比例为 3∶3∶3∶1.
212 　研究方法
21211 群体发展动态观测 　插秧成活后 ,每区定点观测 20
丛稻株的分蘖消长动态 ,记载各生育时期 ,成熟时取样考查
穗粒结构 ,并实测产量.
21212 冠层透光性测定 　齐穗期利用 DFM1 型天空辐射仪
观测距地面 20 cm、40 cm、60 cm、80 cm 和 100 cm 及冠层顶
部各层的太阳辐射强度. 观测从 9∶00 始 ,30 min 观测一次 ,
直至 15∶00. 每高度观测 4 个读数.
21213 冠层叶面积及干物积累测定 　在齐穗期观测冠层太
阳辐射强度分布同日 ,每区分 4 层 (距地面 80 cm 以上、80～
60 cm、60～40 cm 和 40 cm 以下)割取 1 m2 面积冠层各层的
稻株样品. 样品取回后在室内分离各层的不同器官 (穗、叶
片、叶鞘、茎) ,并用 L I2300 叶面积仪测量各层的叶面积 ;烘
干后分别称重测定各层各器官干重.
21214 冠层消光系数的分析计算 　利用测得的冠层各层的
太阳辐射强度及各层的叶面积 ,采用 IF = I0 e - KF公式 ( I0 为
某层上方的入射光强 , IF 为经过某层后的光强 , F 为某层的
叶片面积指数 (LAI) , K 为消光系数) 计算各层的消光系
数[3 ,7 ] .如计算 40～60 cm 层消光系数时 , I0 为 60 cm 处的
光强 , IF 为 40 cm 处的光强 , F 为 40～60 cm 层的 LAI.
3 　结果与分析
311 　超高产群体的苗穗粒结构特点
　　在本研究采用的最适栽培技术条件下 ,杂交粳
稻 8 优 161 的产量水平达 10 653 kg·hm - 2 (理论产
量) ,具有超高产的产量水平 ,实际产量比常规粳稻
高 20. 06 %. 两年共 5 组大田对比试验结果表明 (表
1) ,杂交粳稻 (8 优 161) 获得超高产 ,其群体的苗穗
粒结构一般为 :1 hm2 基本苗 28. 5～46. 0 万苗 ,最
高苗控制在 450 万苗 ,成穗率 60 %以上 ,每穗总粒
数 175～185 粒 ,结实率 87 %以上 ,实粒数 150～160
粒 ,千粒重 26 g 左右.
312 　超高产群体冠层干物质分配特点
31211 干物质总量及其分布、分配特点 　对齐穗期
地上部总干物重的测定表明 (图 1) ,杂交粳稻地上
部总干物重为 1650. 52 g ·m - 2 , 比常规粳稻高
32. 29 %. 在空间垂直分布上 ,杂交粳稻 < 40 cm、40
～60 cm、60～80 cm 及 > 80 cm 4 层的干物重分别占
总干物重的 54. 57、17. 09、11. 59 和 16. 75 % ,而常规
粳稻 4 个层次的干物重分别占总重的 55. 91、19. 84、
13. 17 和 11. 08 %. 杂交粳稻各层干物重分别比常规
粳稻高 29. 12、13. 95、16. 45 和 100. 07 % ,差异达显著
或极显著水平.对总干物重在不同器官的分配分析表
明 ,杂交粳稻叶片、叶鞘、茎和穗分别占总干重的
24. 8、33. 6、28. 9 和 12. 8 % ,而常规粳稻四器官的干
重比例分别为 23. 5、35. 3、32. 2 和 9. 0 % ,杂交粳稻叶
片、穗两器官干重比例高于常规粳稻 ,而叶鞘与茎干
重比例却低于常规粳稻. 这说明杂交粳稻的同化器
官与库器官比例较高 ,而贮藏器官的比例较低.
表 1 　杂交粳稻超高产群体的苗穗粒结构
Table 1 Composition of number of seedlings ,panicles and grains of super high yielding community in japonica hybrid rice
品种
Variety
田 号
Field No
基本苗
No. of base
seedlings
(104·hm - 2)
最高苗
No. of maximum
seedlings
(104·hm - 2)
有效穗
No. of effective
panicals
(104·hm - 2)
成穗率
Percentage of
panical bearing
tillers( %)
总粒数
No. of
spikelets
per panical
结实率
Seed
setting
rate ( %)
千粒重
10002grains
weight
(g)
理论产量
Theoretical
grain yield
(kg·hm - 2)
实际产量
Actual grain
yield
(kg·hm - 2)
8 优 161 1 45. 9 457. 5 263. 9 57. 7 172. 5 92. 1 25. 2 10558. 5 9922. 5
Bayou161 2 46. 4 445. 5 263. 0 59. 0 174. 9 92. 2 25. 5 10815. 0 10837. 5
3 29. 1 423. 0 271. 5 64. 2 181. 6 83. 9 26. 1 10801. 7 10021. 5
4 42. 9 420. 2 269. 6 64. 2 185. 0 81. 1 26. 0 10512. 3 9919. 5
5 28. 5 462. 8 255. 3 55. 2 178. 5 87. 9 26. 4 10575. 0 10018. 5
平均 Average 38. 6 441. 8 267. 3 60. 5 178. 5 3 3 87. 4 25. 8 10653. 0 3 3 10144. 5 3 3
秀水 42 1 189. 0 673. 5 409. 5 60. 8 93. 3 93. 3 26. 0 9263. 1 8917. 5
Xiushui 42 2 194. 7 607. 5 376. 5 62. 0 95. 8 94. 9 26. 0 8902. 4 8310. 0
3 160. 5 434. 4 358. 8 82. 6 102. 9 86. 1 26. 4 8387. 0 8235. 0
4 177. 0 595. 1 434. 4 73. 0 90. 1 88. 6 25. 0 8666. 4 8460. 0
5 186. 0 632. 7 463. 5 73. 3 89. 6 86. 2 25. 0 8946. 5 8325. 0
平均 Average 181. 5 3 3 588. 6 3 3 408. 6 3 3 70. 3 3 94. 3 89. 8 25. 7 8833. 5 8449. 53 P < 0. 05 , 3 3 P < 0. 01.
419 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　14 卷
图 1 　杂交粳稻超高产群体冠层总干物重空间分布及常规粳稻比较
Fig. 1 Distribution of total dry matter weight of super high yielding communi2
ty of japonica hybrid rice in comparison with that of normal japonica rice.
H:杂交粳稻 Japonica hybrid rice ;N :常规粳稻 Normal japonica rice.Ⅰ. <
40 cm ;Ⅱ. 40～60 cm ; Ⅲ. 60～80 cm ; Ⅳ. > 80 cm.下同 The same below.
图 2 　各器官干重在各层中的分布
Fig. 2 Distribution of dry matter weight of different organs in each layer
of canopy.
l :叶片 Leaf ;sh :叶鞘 Sheath ;st :茎 Stem ;p :穗 Panicle. 下同 The same
below.
31212 同一器官干重在不同层次中的分布特点 　对
每一器官干物重在冠层不同层次的分布分析表明
(图 2) ,无论是杂交粳稻还是常规粳稻 ,叶鞘和茎、
叶片、穗分别主要集中分布于 < 40 cm、40～80 cm
和 > 80 cm 3 层. 如 < 40 cm 层 ,叶鞘重占 75 %～
80 % ,茎重占 77 %左右 ; 40～ 80 cm 层叶片重占
63 %～67 % ; > 80 cm 层穗重占 77 %～97 %. 因此可
将这 3 层依次称为鞘茎层、叶层和穗层. 然而杂交粳
稻与常规粳稻的同一器官干重在不同层次的分配比
例存在较大差异. 以叶鞘 (贮藏器官)与叶片 (同化器
官)两器官为例 ,杂交粳稻叶鞘的总重为 554 g ,比常
规粳稻高 25. 68 % ,杂交粳稻叶鞘重在从下至上的 4
个层次 ( < 40 cm、40～60 cm、60～80 cm 和 > 80
cm)中的比例分别为 80. 49 %、12. 18 %、7. 33 %和
0 ,分别比常规粳稻对应各层的比例高 6. 36 %、低
13. 2 %、低 28. 77 %和 0. 杂交粳稻叶片总重为
409. 63 g ,比常规粳稻高 40. 02 % ;在各层中 ,杂交粳
稻叶片重分别占总叶重的 21. 89、38. 86、24. 50 和
14. 76 % , 其比例分别比常规粳稻高 18. 2 % , 低
2. 85 %、低 4. 30 %和低 7. 12 %. 这表明杂交粳稻叶
片在空间的上下配置相对比常规粳稻均匀.
31213 冠层各层干物重在不同器官中的分布特点 　
图 3 　每层器官干重占该层总干物重的比例
Fig. 3 Percentage of dry matter weight of different organs in each layer
of canopy.
分析表明 (图 3) ,同一层次不同器官干重占该层总
干物重的比例在不同层次及品种类型间差异很大.
如 40～60 和 60～80 cm 两层 ,杂交粳稻叶片、叶鞘、
茎、穗干重分别占该层干重的 38. 86 %、12. 18 %、
11. 62 %、0 和 24. 5 %、7. 33 %、9. 31 %、2. 87 % ;随冠
层高度增加 ,叶片、叶鞘、茎的比重降低 ,而穗的比重
增加 ,且这一趋势在常规粳稻中表现更为明显. 常规
粳稻叶片、叶鞘、茎、穗各器官干重在这两层的分配
比例分别为 : 40 %、14. 03 %、17. 1 %、0 和 25. 6 %、
10. 29 %、4. 43 %、23. 33 %.
313 　超高产群体冠层叶面积的垂直配置特点
　　对齐穗期冠层不同层次的叶面积测定表明 (表
2) ,杂交粳稻超高产群体的冠层各层叶面积指数均
显著或极显著地高于常规粳稻 ,总 LAI 也极显著地
高于常规粳稻 (高 34. 6 %) . 从叶面积的垂直分布上
看 ,杂交粳稻和常规粳稻的分布趋势基本一致 , < 40
cm 最少 ,40～60 cm 层最多. 随着冠层升高 ,占据比
例依次减少 ;两者的叶面积也主要集中分布于冠层
中部 ,如 40～80 cm 冠层 ,两类型的叶面积分别占总
叶面积的 64. 7 %和 66. 7 % ,杂交粳稻 40 cm 以上冠
层的叶面积系数达 5. 44. 两类品种间差异较大的是
基部一层 ,杂交粳稻比常规粳稻高 54. 1 %. 这主要
是由于在齐穗期 ,超高产的杂交粳稻群体其基部仍
有较大的绿叶面积 ,而常规粳稻群体基部叶片已有
较多的枯黄.
表 2 　杂交粳稻超高产群体冠层叶面积指数( LAI)的垂直配置
Table 2 Distribution of LAI of super high yielding community of japon2
ica hybrid rice
层次
Layer
(cm)
杂交粳稻
Japonica hybrid rice
LAI 比例
Ratio
常规粳稻
Normal japonica rice
LAI 比例
Ratio
杂交稻 LAI比
常规稻增减1)
( %)
< 40 1. 14 17. 3 0. 74 15. 1 + 54. 1 3
40～60 2. 41 36. 6 1. 89 38. 7 + 27. 5
60～80 1. 85 28. 1 1. 37 28. 0 + 35. 0 3 3
> 80 1. 18 17. 9 0. 89 18. 2 + 32. 6 3 3
总 LAI 6. 58 100 4. 89 100 + 34. 6 3 3
Total LAI
1) Percentage of increasing or decreasing of LAI of hybrid rice in comparison with
CK. 3 P < 0. 05 , 3 3 P < 0. 01. 下同 The same below.
5196 期 　　　　　　　　　　　　陈进红等 :杂交粳稻超高产群体的冠层结构特点研究 　　　　　　　　
314 　超高产群体冠层太阳辐射强度分布特点
　　在齐穗期 ,对超高产杂交粳稻群体冠层不同高
度的太阳辐射分布测定表明 ,杂交粳稻在 20 cm、40
cm 和 60 cm 3 个高度的太阳辐射强度分别比同高
度的常规粳稻高 37. 0、30. 5 和 13. 1 % ,而冠层 80
cm 和 100 cm 高度的太阳辐射强度比常规粳稻低
5. 9 %～12. 2 % ,表明杂交粳稻冠层中太阳辐射强度
的垂直分布较常规粳稻均匀 ,群体透光性能优于常
规粳稻. 分析冠层各层的消光系数表明 ,杂交粳稻冠
层各层的消光系数均显著或极显著地低于常规粳
稻 ,说明杂交粳冠层的透光性能明显优于常规粳稻.
表 3 　杂交粳稻超高产群体冠层不同层次的太阳辐射分布特点
Table 3 Solar radiation and extinction coeff icient in each layer of
canopy in super high yielding community of japonica hybrid rice
层次
Layer
(cm)
太阳辐射强度
Solar radiation ( %)
杂交粳稻
Hybrid rice
常规粳稻
Normal rice
消光系数
Extinction coefficient
杂交粳稻
Hybrid rice
常规粳稻
Normal rice
杂交稻比
常规稻增减
( %)
20 10 7. 3 + 37. 0 3 3
40 17. 1 13. 1 + 30. 5 3 3
60 30. 3 26. 8 + 13. 1 3
80 52. 9 56. 2 - 5. 9
100 81. 4 92. 7 - 12. 2 3
20～40 0. 37 0. 57 - 35. 1 3 3
40～60 0. 32 0. 37 13. 5 3
60～80 0. 39 0. 05 - 29. 1 3 3
80～100 0. 53 0. 64 17. 2 3
吸收率 73. 8 74. 9 - 1. 5
Absorption ratio
反射率 Albedo 26. 2 25. 1 + 4. 4 　
4 　讨 　　论
　　本研究结果表明 ,与常规粳稻高产群体相比较 ,
杂交粳稻超高产群体的冠层总干物重明显高于常规
粳稻 ,在垂直分布上也表现出各层总干物重明显高
于常规粳稻 ,除基部一层 ( < 40 cm)两者的干物重占
总干物重的比例基本相同外 ,冠层中上部干物重的
垂直分布表现出差异 ,杂交粳稻呈哑铃型分布 ,而常
规粳稻呈宝塔型分布 (3 层比例分别为杂交粳稻
17. 09、11. 59 和 16. 75 % ,而常规粳稻 19. 84、13. 17
和 11. 08 %) . 这主要是由于在 > 80 cm 一层 ,杂交粳
稻的植株总高度略高于常规粳稻 (8 优 161 平均株
高 119. 8 cm ,秀水 42 平均株高 107. 9 cm) ,更重要
的是杂交粳稻穗层具有穗大粒多的优势 ,使得杂交
粳稻冠层最上层的干物重高于常规粳稻. 因此 ,从空
间垂直分布特点可见 ,杂交粳稻的穗层重明显高于
常规粳稻. 此外 ,杂交粳稻超高产群体的叶片与穗重
比例高于常规粳稻的比例 ,而鞘、茎干重比例却低于
常规粳稻. 这说明杂交粳稻超高产群体具有同化器
官与库器官大、物质运转效率高的特点 ,十分有利于
提高干物质生产效率 ,从而实现高产.
　　群体的叶面积配置与群体的透光性及群体冠层
光合作用密切相关[1 ,6 ,8 ] .焦德茂等[5 ]认为 ,要获得高
产 ,群体上中层 LAI 应在 4～5 ,截光率 70 %～80 %.
杨建昌等[8 ]认为 ,亩产 600 kg 的水稻群体 ,顶三叶叶
面积占抽穗期冠层最大叶面积比例在 70 %左右 ,且
产量水平越高 ,上中层 LAI 比例越高. 本研究结果
表明 ,杂交粳稻在超高产的群体水平下 ,叶面积的空
间配置比较合理 ,40 cm 以上冠层 LAI 在 5 以上 ,同
时叶面积在整个冠层上下分布比较均匀 ,符合高产
超高产群体的要求 ;杂交粳稻超高产群体冠层各层
的光强分布均匀 ,且下层仍有较高光强 ,这从光强分
布角度也说明杂交粳稻超高产群体的冠层结构比较
合理 ,群体透光性好 ;杂交粳稻冠层 LAI 高于常规
粳稻 ,冠层各层的消光系数却低于常规粳稻 ,说明虽
然杂交粳稻的总叶面积明显高于常规粳稻 ,但参试
杂交粳稻群体叶片直立 ,使得太阳辐射在冠层中的
垂直分布也比常规粳稻要均匀 ,有利于提高中下层
的光强. 这一冠层结构特点十分有利于构建上层高
Pn 层、中层高效层、下层低 Pn 维持层的高产群体[5 ] .
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作者简介 　陈进红 , 男 ,1964 年出生 ,博士 ,副教授 ,主要从
事作物生理生态及农业生态学研究和教学工作 ,发表论著
20 多篇 (部) . Tel :0571286971620 ,E2mail :chenjhon @mail. hz.
zj. cn ;jinhongchen @zju. edu. cn
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