全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2013, 39(4): 682692 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家科技支撑计划项目(2011BAD16B14), 云南省科技创新强省计划项目(2010AD008)和江苏高校优势学科建设工程项目资
助。
* 通讯作者(Corresponding author): 丁艳锋, E-mail: dingyf@njau.edu.cn, Tel: 025-84395066
第一作者联系方式: E-mail: 2009101053@njau.edu.cn
Received(收稿日期): 2012-08-14; Accepted(接受日期): 2012-12-12; Published online(网络出版日期): 2013-01-28.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20130128.0920.013.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2013.00682
超级稻 Y两优 2号在两生态区的抗倒性分析
张 俊 1 李刚华 1 宋云攀 1 张巫军 1 杨从党 1,2 王绍华 1 丁艳锋 1,*
1 南京农业大学国家信息农业工程技术中心 / 农业部南方作物生理生态重点开放实验室, 江苏南京 210095; 2 云南省农业科学院粮食
作物研究所, 云南昆明 650205
摘 要: 2011—2012年在水稻特高产生态区(云南涛源)和太湖稻区(江苏丹阳), 以超级稻品种 Y两优 2号为材料, 通
过比较倒伏指标、形态、生理特征指标, 分析不同生态区抗倒性差异及氮素对水稻抗倒性影响。结果表明, 特高产生
态区水稻倒伏指数显著低于太湖稻区。主要原因是其株高及重心高度较低, 植株的弯曲力矩较小, 基部茎秆弯曲应
力、叶鞘单位长度干重弥补了其粗度及壁厚在抗折能力上的劣势。两生态区倒伏指数与弯曲应力、抗折力呈显著负
相关。特高产生态区受氮素影响显著, 随氮素用量增加, 株高、穗颈高、重心高度、上三叶长度及干重显著增加, 基
部茎秆强度、充实度显著降低, 抗折能力下降; 太湖稻区增加氮素用量时, 株高、上三叶干重显著增加, 抗折力显著
降低。氮素后移使茎秆机械强度降低, 但有利于增加茎秆粗度及壁厚。
关键词: 特高产生态区; 水稻; 氮素; 抗倒性
Lodging Resistance of Super-Hybrid Rice Y Liangyou 2 in Two Ecological Re-
gions
ZHANG Jun1, LI Gang-Hua1, SONG Yun-Pan1, ZHANG Wu-Jun1, YANG Cong-Dang1,2, WANG Shao-Hua1,
and DING Yan-Feng1,*
1 Key Laboratory of Crop Physiology and Ecology in Southern China, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China; 2 Institute of Food
Crop of Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Kunming 650205, China
Abstract: Experiments were conducted with super-hybrid rice Y Liangyou 2 at Taoyuan, Yunnan Province and Danyang, Jiangsu
Province in 2011 and 2012. The main objective of this study was to reveal the difference of lodging resistance and effects of ni-
trogen on rice lodging resistance between two ecological regions. Rice lodging indexes were 15% lower at Taoyuan than at Dan-
yang. Bending moment of whole plant was 74.2% at Taoyuan lower than that at Danyang. Bending stress and dry matter weight of
leaf sheath at basal stem made up the deficiency in stem diameter and wall thickness. There exited significantly negative correla-
tions between lodging indexes and bending stress, snapping resistance at Taoyuan and Danyang. Plant height, height of ear-neck,
height of gravity center increased significantly and bending stress, stem weight per centimeter decreased significantly with in-
creasing nitrogen application rate in special high yield eco-region. For Tai Lake rice region, plant height, dry weight of three
leaves from top increased significantly, and snapping resistance decreased significantly with increasing the rate of nitrogen. Thus
increasing nitrogen application reduced lodging tolerance. Physical strength of stem decreased significantly with delaying nitro-
gen application, but it was beneficial to promoting the development of basal stem diameter and wall thickness.
Keywords: Special high yield eco-site; Rice; Nitrogen; Lodging resistance
随水稻单产的日益提高 , 倒伏逐渐成为其“高
产、优质、高效、生态、安全”综合生产目标的主要
限制因子之一。有关基因型差异[1]、肥水管理[2-8]、
栽培措施 [9-11]与水稻的抗倒伏能力关系的研究 , 基
本揭示了水稻抗倒的形态及生理机制。从分子生物
学和遗传学角度也有相关研究[12-14]。Kashiwagi等[13]
研究表明在不受任何肥料影响的条件下, 抗倒位点
prl5 可以延缓叶片的衰老, 增加茎秆非结构性碳水
第 4期 张 俊等: 超级稻 Y两优 2号在两生态区的抗倒性分析 683


化合物的积累 , 从而加强茎秆基部的物理强度。
Ookawa等[14]研究表明定位克隆 SCM2位点, 有助于
增加茎粗, 提高穗粒数, 以实现高产抗倒。针对不同
穗型的研究表明, 重穗型、直立穗型品种茎秆抗折
力显著提高, 增强了抗倒伏能力[15-17]。田间栽培措
施与水稻抗倒性关系密切, 合理的栽插密度有助于
缩短基部节间, 增加茎粗及壁厚, 提高茎秆的干物
质含量, 增加其充实度, 增强水稻的抗倒性[10]。
一般认为, 养分优化管理有助于改善节间配置,
增加茎粗和充实度, 显著提高水稻抗倒伏能力, 从
而实现高产抗倒的目的[18-20]。艾治勇等[18]通过正交
旋转组合试验, 建立不同肥料施用量与倒伏指数、
产量的数学模型 , 提出了抗倒高产的肥料运筹方
案。张明聪等[19]研究表明, 优化施肥和优化高产施
肥使水稻重心高度和株高增加, 但是由于优化了水
稻节间配置, 降低了基部节间长度, 提高了水稻茎
秆碳氮比, 增加了水稻茎粗和充实度, 实现了水稻
的高产抗倒。生态条件对水稻的抗倒伏能力也有显
著影响。杨世明等[21]研究表明, 由于生态条件不同,
稻茎秆抗倒能力受氮肥水平影响的程度存在一定差
异。但是, 关于氮素对不同生态区水稻影响的差异
的机理尚缺乏深入研究。本试验以超级稻品种 Y两
优 2号为材料, 在水稻特高产生态区(云南涛源)和太
湖稻区(江苏丹阳), 结合不同氮素运筹处理, 研究氮
素对不同生态区水稻倒伏指数的影响, 以期为水稻
抗倒性研究和氮素合理运筹提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料选择
试验分别于 2011—2012年在云南涛源和江苏丹
阳进行。云南省永胜县涛源乡, 位于东经 100°45′,
北纬 26°41, 海拔 1170 m。供试土壤为沙壤土, 含有
机质 9.6~12.2 g kg1、氮 2.8~3.6 g kg1、速效磷 22~40
mg kg1、速效钾 122~126 mg kg1。江苏丹阳地处长
江下游南岸, 东经 119°28, 北纬 31°54, 海拔 80 m,
供试土壤为黄壤土, 含总氮 1.11 g kg1、总磷 0.48 g
kg1、总钾 1.96 g kg1、速效磷 13.23 mg kg1、速效
钾 119.41 mg kg1和有机质 21.02 g kg1。
选用品种 Y 两优 2 号, 于涛源设 4 个氮素水平
(0、150、300、450 kg hm2)、丹阳设 3个氮素水平(0、
150、300 kg hm2)。设基蘖肥和穗肥比例为 8∶2和 5∶
5, 采用随机区组设计, 3次重复, 小区用塑料薄膜包
埂以防串肥, 栽植规格均为 30.0 cm×13.3 cm。
涛源试验 3月 2日播种, 4月 9日单苗移栽。以
磷肥普钙 1050 kg hm2作基肥翻入土中; 硫酸钾 600
kg hm2, 基肥和拔节肥各半。丹阳试验 6月 1日播
种, 6月 25日单苗移栽, 以磷肥普钙 1500 kg hm2作
基肥翻入土中; 硫酸钾 600 kg hm2, 基肥和拔节肥
各半。按高产方式管理水分和防除病虫草害。
1.2 测定内容与方法
1.2.1 产量及产量结构 于成熟期按平均茎蘖数
取样 5穴, 考察穗粒结构。
1.2.2 田间表观倒伏率(AIR, %) 于收获前调查
田间倒伏株数, 植株与地面夹角小于 45℃即为倒伏
株, 计算小区内倒伏株数占总穴数的百分比。
1.2.3 各倒伏指标 穗后 20 d 选取长势一致的
10根主茎, 测定每个主茎高度、穗颈高、重心高度,
之后截下基部 9 cm长的一段茎秆, 用 AIKON推拉
力计(AIKON RX-5, 日本产)垂直向下缓缓用力, 作
用在中点部位测抗折力 F, 两支点间距 8 cm, 然后
将弯折的茎秆中部剪断, 剥去鞘, 用游标卡尺测量
椭圆形中空茎秆的长短轴的内径和外径, 用下列公
式计算各项力学参数[22]: ①全株加在基部节间的弯
曲力矩(WP, g·cm), WP=SL×FW; 式中 SL 为基部节
间折断部位到主茎顶端的距离(cm), FW为基部节间
折断部位至穗顶的鲜重 (g); ②折断时的弯矩 (M,
g·cm), M = F × L /4, 式中 F为使基部被测节段折断
时所施加的力(kg), L 为两支点间的距离(cm); ③表
示基部椭圆形中空节间横切面大小的断面系数(Z,
mm3), Z = π/32×(a13b1  a23b2)/a1; 式中 a1和 a2表示
短轴的外径和内径, b1和 b2表示长轴的外径与内径,
单位为 mm; ④代表茎秆材质强度的弯曲应力(BS, g
mm–2), BS=M/Z; ⑤表示易发生倒伏程度的倒伏指数
(LI, %), LI=WP/M。
将上述测定后的茎、鞘分装, 置 105℃烘箱杀青
30 min, 80℃烘至恒重, 分别称重, 计算茎、鞘充实
度(单位长度干重)。
1.3 统计分析方法
用 Microsoft Excel整理数据, SPSS16.0 for Win-
dows 进行方差分析和作图。
2 结果与分析
2.1 氮素运筹对两生态区水稻产量及产量构成
的影响
不同生态点间水稻产量差异显著(表 2)。涛源产量
为 10~18 t hm2, 而丹阳产量主要集中在 10~13 t hm2,
684 作 物 学 报 第 39卷



图 1 两生态点温度及降雨量
Fig. 1 Temperature and precipitation in two ecological regions
HS: 齐穗期; HS20: 穗后 20 d。HS: heading stage; HS20: 20 days after heading.

表 1 云南涛源和江苏丹阳气象条件
Table 1 Meteorological conditions in two ecological regions
年份
Year
生态点
Eco-site
光合有效辐射
Photo-synthetically
active radiation
(μmol m2 s1)
太阳辐射
Solar radiation
(μmol m2 s1)
大气湿度
Relative
humidity
(%)
最高气温
Maximum
temperature
(°C)
最低气温
Minimum
temperature
(°C)
降雨量
Precipitation
(mm)
2011 云南涛源 Taoyuan, Yunnan 776.1 1984.6 52.4 33.1 20.5 319.3
江苏丹阳 Danyang, Jiangsu 446.6 1364.2 82.4 28.2 20.5 767.5
2012 云南涛源 Taoyuan, Yunnan 709.4 1717.6 52.3 33.1 21.8 446.2
江苏丹阳 Danyang, Jiangsu 628.4 1731.4 77.4 30.2 22.1 367.5

涛源水稻两年平均产量高出丹阳生态点约 31.0%,
差异达到极显著水平。氮素运筹对产量影响显著 ,
随施氮水平增加, 有效穗、颖花量显著增加, 两生态
点趋势一致。氮素后移, 显著增加了颖花量, 有利于
产量的增加。
2.2 氮素运筹对两生态区水稻倒伏指标的影响
倒伏指数越高, 抗倒伏能力越低。涛源水稻倒
伏指数小于丹阳, 弯曲力矩、折断弯矩均小于丹阳,
2011 年涛源水稻弯曲力矩降低幅度大于折断弯矩,
2012年则是折断弯矩降低幅度大于弯曲力矩(图 2)。
氮素用量增加, 倒伏指数显著增加, 两生态区
趋势一致(表 3)。不同生态区水稻倒伏指数对氮素的
响应不同。增加氮肥用量, 显著增加了涛源水稻折
断部位至穗顶长度, 提高了折断部位至穗顶的鲜重,
导致弯曲力矩显著增加, 水稻的倒伏指数显著增加;
丹阳水稻折断部位至穗顶的长度显著降低。氮素后
移增加了折断部位至穗顶的鲜重, 提高了植株的弯
曲力矩, 同时降低了折断弯矩, 导致倒伏指数增加,
第 4期 张 俊等: 超级稻 Y两优 2号在两生态区的抗倒性分析 685


表 2 氮素运筹对两生态区产量及产量构成的影响
Table 2 Effects of nitrogen strategies on yield and yield components in two ecological regions
氮素用量
Nitrogen application
(kg hm2)
施氮比例
N ratio
产量
Yield
(t hm2)
有效穗
Panicles
(104 hm2)
穗粒数
Spikelets per
panicle
颖花量
Spikelets
(105 hm2)
结实率
Seed-setting
rate (%)
千粒重
1000-grain
weight (g)
表观倒伏率
Apparent lodging
rate (%)
2011, 云南涛源 Taoyuan, Yunnan
0 10.8 c 267.0 e 164.0 b 4379.4 c 93.8 a 26.2 a 0 a
150 8:2 14.5 b 336.0 d 182.8 ab 6135.3 b 89.7 ab 26.4 a 0 a
150 5:5 16.0 ab 358.5 cd 193.2 a 6936.0 ab 88.8 b 25.9 a 0 a
300 8:2 16.1 ab 382.5 abc 187.1 ab 7171.1 a 87.9 b 25.5 a 0 a
300 5:5 16.7 ab 376.5 bc 194.7 a 7344.3 a 89.0 b 25.6 a 0 a
450 8:2 17.5 a 394.5 ab 192.4 a 7577.7 a 90.7 ab 25.5 a 0 a
450 5:5 18.3 a 408.0 a 192.5 a 7854.0 a 90.9 ab 25.7 a 0 a
2011, 江苏丹阳 Danyang, Jiangsu
0 10.7 a 246.2 c 187.8 a 3082.1 b 88.5 a 26.1 a 0 a
150 8:2 12.2 a 276.9 b 195.0 a 3594.6 ab 88.5 a 25.5 ab 0 a
150 5:5 11.4 a 271.5 bc 186.7 a 3382.2 ab 89.2 a 25.2 ab 0 a
300 8:2 12.0 a 313.9 a 169.5 a 3539.1 ab 91.1 a 24.8 b 0 a
300 5:5 12.3 a 282.4 b 195.1 a 3667.1 a 89.5 a 25.0 b 0 a
2012, 云南涛源 Taoyuan, Yunnan
0 10.6 c 252.0 c 164.3 a 4137.2 c 95.0 a 27.0 a 0 a
150 8:2 14.3 b 324.0 b 189.6 a 6124.8 b 88.7 ab 26.4 ab 0 a
150 5:5 15.9 ab 343.5 ab 198.5 a 6828.5 ab 88.0 ab 26.4 ab 0 a
300 8:2 16.9 a 357.0 a 205.0 a 7332.2 a 89.5 ab 25.9 bc 0 a
300 5:5 17.3 a 357.0 a 205.4 a 7336.2 a 91.7 ab 25.7 bc 0 a
450 8:2 16.0 ab 372.0 a 199.4 a 7422.9 a 85.2 b 26.0 bc 5.6 a 1)
450 5:5 16.2 a 376.5 a 193.6 a 7270.7 a 89.1 ab 25.0 c 0 a
2012, 江苏丹阳 Danyang, Jiangsu
0 10.9 b 222.0 c 202.9 a 4514.4 b 89.4 b 27.8 ab 0 b
150 8:2 11.4 b 277.5 ab 169.1 b 4688.3 ab 90.5 ab 27.0 ab 1.90 b
150 5:5 12.2 ab 273.0 b 174.8 b 4776.8 ab 94.2 a 26.5 b 2.57 b
300 8:2 13.3 a 303.0 a 176.8 b 5361.2 a 91.9 ab 26.5 b 32.6 a
300 5:5 12.0 ab 297.0 a 164.7 b 4885.1 ab 91.2 ab 26.5 b 29.8 a
1) 小区虫害(褐飞虱)。数据后不同小写字母表示在 0.05水平上差异显著。
1) Insect damaged (brown plant hopper). Values followed by different letters are significantly different at 0.05 probability levels.

抗倒伏能力降低。
年际间倒伏指数变化较大 , 与 2011年相比,
2012年涛源水稻略有增加, 而丹阳降低了约 21.2%。
分析表明, 涛源水稻折断弯矩降低了 18.7%; 丹阳
水稻弯曲力矩较 2011 年降低了约 29.8%, 折断弯矩
降低了约 11.1%, 其中鲜重变化最大, 较 2011 年降
低了约 25.6%, 折断部位至穗顶的长度平均降低了
约 6.7 cm。
由表 4 可见, 两生态点产量、倒伏指数、弯曲
力矩、折断部位至穗顶长度及鲜重、弯曲应力均达
到显著或极显著差异; 两年倒伏指数的差异主要集
中于弯曲力矩(F=465.7**, 2011; F=42.0**, 2012), 其
中折断部位至穗顶的长度的差异大于折断部位至穗
顶的鲜重。氮素用量对产量、倒伏指数均有显著影
响, 其中 2011 年主要影响折断部位至穗顶的长度,
2012年则主要影响弯曲应力。施氮比例对两年的基
部茎秆的弯曲应力影响显著。
2.3 水稻株型指标及基部茎秆形态特征与倒伏
指数的相关分析
相关分析(表 5)表明, 与丹阳相比, 涛源水稻的
株高、穗颈高、重心高度、上三叶干重及长度等个
体形态指标与倒伏指数均呈显著正相关; 抗折力、
弯曲应力、基部茎秆单位长度干重、基部叶鞘单位
长度干重以及茎鞘单位长度总干重等基部茎鞘特征
686 作 物 学 报 第 39卷




图 2 倒伏指数与弯曲力矩、折断弯矩的关系
Fig. 2 Relationship of lodging index with bending moment of whole plant and breaking strength

表 3 氮素运筹对两生态区水稻倒伏指标的影响
Table 3 Effects of nitrogen strategies on lodging parameters of rice basal stem and sheath in two ecological regions
氮素用量
Nitrogen application
(kg hm2)
氮素比例
Nitrogen ratio
倒伏指数
LI (%)
弯曲力矩
WP
(g·cm)
折断部位至
穗顶长度
SL (cm)
折断部位至
穗顶鲜重
FW (g)
折断弯矩
M
(g·cm)
2011, 云南涛源 Taoyuan, Yunnan
0 59.9 c 1579.3 c 90.9 d 17.4 b 2449.4 a
150 8:2 78.9 b 1892.9 b 97.5 c 19.4 a 2399.4 a
150 5:5 76.0 bc 2026.1 ab 99.4 bc 20.4 a 2714.7 a
300 8:2 74.8 bc 2061.8 ab 101.1 abc 20.4 a 2804.0 a
300 5:5 77.2 bc 2040.0 ab 100.3 ab 20.3 a 2667.1 a
450 8:2 85.9 ab 2057.1 ab 102.1 ab 20.1 a 2438.6 a
450 5:5 101.7 a 2147.9 a 102.9 a 20.9 a 2112.8 a
2011, 江苏丹阳 Danyang, Jiangsu
0 111.7 b 3345.4 a 119.7 ab 27.9 b 3001.5 a
150 8:2 120.9 ab 3413.3 a 120.5 a 28.3 ab 2827.2 a
150 5:5 130.7 ab 3387.0 a 118.6 abc 28.6 ab 2590.9 a
300 8:2 128.1 ab 3354.3 a 116.4 bc 28.8 ab 2656.4 a
300 5:5 138.8 a 3674.4 a 115.9 c 31.7 a 2649.7 a
2012, 云南涛源 Taoyuan, Yunnan
0 71.5 b 1614.8 b 93.0 b 17.4 b 2276.7 a
150 8:2 94.2 ab 1815.8 ab 97.5 ab 20.1 ab 1929.8 ab
150 5:5 90.5 ab 1926.1 ab 97.9 ab 19.7 ab 2127.8 ab
300 8:2 100.9 ab 2203.4 a 99.3 ab 22.1 a 2191.4 ab
300 5:5 108.9 a 2145.6 a 99.8 a 21.5 a 2024.5 ab
450 8:2 112.9 a 2181.2 a 100.7 a 21.8 a 1874.3 b
450 5:5 116.3 a 2174.2 a 99.3 ab 21.8 a 1873.7 b
2012, 江苏丹阳 Danyang, Jiangsu
0 97.0 a 2556.8 a 112.8 a 22.6 a 2641.0 a
150 8:2 95.0 a 2339.9 a 112.4 a 20.8 a 2480.1 a
150 5:5 94.1 a 2261.5 a 110.0 a 20.6 a 2405.2 a
300 8:2 105.5 a 2533.7 a 111.7 a 22.7 a 2430.0 a
300 5:5 104.9 a 2357.4 a 110.1 a 21.5 a 2246.9 a
数据后不同小写字母表示在 0.05水平上差异显著。
LI: lodging index; WP: bending moment of whole plant; SL: length from broken point to the panicle top; FW: fresh weight from broken
point to the panicle top; M: breaking strength. Values followed by different letters are significantly different at 0.05 probability levels.
第 4期 张 俊等: 超级稻 Y两优 2号在两生态区的抗倒性分析 687


表 4 两生态区各指标方差分析
Table 4 Analysis of some parameters in two ecological regions
方差分析
Variance analysis
产量
Y
倒伏指数
LI
弯曲力矩
WP
折断部位至
穗顶长度 SL
折断部位至
穗顶鲜重 FW
折断弯矩
M
弯曲应力
BS
2011
生态点 (S) 83.4** 163.2** 465.7** 812.6** 290.2** 1.9 141.3**
氮素用量 (N) 8.60** 6.01** 1.59 5.12* 2.08 2.53 1.75
氮素比例 (R) 3.87* 5.48* 2.53 0.05 3.74* 0.85 5.41*
生态点×氮素用量 (S×N) 0.64 1.41 0.05 12.7** 1.48 0.77 0.2
生态点×氮素比例 (S×R) 0.16 1.81 0.45 1.21 0.99 0.63 0.68
氮素用量×氮素比例 (N×R) 0.09 1.35 0.26 0.08 0.29 0.87 1.47
生态点×氮素用量×氮素比例 (S×N×R) 0.30 0.02 2.94 1.75 2.53 1.37 1.29
2012
生态点 (S) 61.9** 5.34* 42.0** 134.7** 7.71* 18.6** 37.8**
氮素用量 (N) 7.1** 7.1** 3.06 0.49 3.22 3.05 3.49*
氮素比例 (R) 0.32 0.23 1.13 1.68 0.76 0.44 3.92*
生态点×氮素用量 (S×N) 2.15 0.36 0.22 0.60 0.18 2.30 2.44
生态点×氮素比例 (S×R) 2.85 0.18 0.13 0.06 0.03 1.20 1.82
氮素用量×氮素比例 (N×R) 2.63 0.08 0.29 0.09 0.45 0.73 0.03
生态点×氮素用量×氮素比例 (S×N×R) 0.33 0.06 0.03 0.57 0.00 0.24 4.08*
*和**表示达 0.05和 0.01差异水平。
* and ** denote significantly different at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. Y: yield; LI: lodging index; WP: bending
moment of whole plant; SL: length from broken point to the panicle top; FW: fresh weight from broken point to the panicle top; M: breaking
strength; BS: bending stress; S: site; N: nitrogen rate; R: nitrogen ratio.

表 5 各指标与倒伏指数的相关
Table 5 Relationship of lodging index and other parameters
2011 2012 指标
Parameter 涛源 Taoyuan
(n=21)
丹阳 Danyang
(n=15)
涛源 Taoyuan
(n=21)
丹阳 Danyang
(n=15)
个体形态指标 Individual morphological parameters
株高 Plant height (cm) 0.646** 0.437 0.889** 0.528*
穗颈高 Height of ear-neck (cm) 0.614** –0.149 0.829** —
重心高度 Height of gravity center (cm) 0.706** –0.197 0.894** 0.137
相对重心高度 Relative height of gravity center (%) 0.139 0.126 0.238 –0.445
上三叶干重 Dry weight of top-three leaves (g) 0.640** 0.549* 0.873** 0.483
剑叶长度 Length of flag leaf (cm) 0.300 0.127 0.719** 0.414
倒二叶长度 Length of 2nd leaf from top (cm) 0.406* –0.272 0.652** 0.246
倒三叶长度 Length of 3rd leaf from top (cm) 0.748** –0.154 0.598** 0.105
基部茎秆特征指标 Parameters of basal stem and sheath
壁厚 Stem wall thickness (mm) –0.282 0.071 0.096 –0.287
茎粗 Stem diameter (mm) 0.015 0.051 0.484* –0.149
抗折力 Snapping resistance (kg) –0.757** –0.254 –0.734** –0.592*
断面系数 Section modulus (mm3) 0.029 0.187 0.424 0.045
弯曲应力 Bending stress (g mm2) –0.872** –0.701** –0.746** –0.491
茎秆单位长度干重 Dry weight per cm of stem (mg cm1) –0.734** 0.318 –0.521* –0.213
叶鞘单位长度干重 Dry weight per cm of sheath (mg cm1) –0.669** 0.318 –0.667** –0.643**
茎鞘单位长度总干重 Total dry weight per cm of stem and sheath (mg cm1) –0.745** 0.442 –0.635** –0.425
*和**表示达 0.05和 0.01差异水平。
* and ** denote significantly different at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively.
688 作 物 学 报 第 39卷

指标均与倒伏指数呈极显著负相关 , 两年结果一
致。2011年丹阳水稻仅上三叶干重与倒伏指数呈显
著正相关(r 分别为 0.549*), 弯曲应力与倒伏指数呈
极显著负相关 (r = 0.701**), 而 2012年株高与倒伏
指数呈显著正相关 (r = 0.528*), 抗折力及叶鞘单位
长度干重与倒伏指数呈显著负相关 (r 分别为
0.592*和0.643*)。
2.4 氮素运筹对两生态区水稻株型特征的影响
两生态区水稻个体形态指标差异显著 (表 6)。
2011 年涛源株高、穗颈高均显著低于丹阳, 分别降
低约 25.2%和 19.0%, 降低了折断部位至穗顶的长
度。涛源水稻上三叶干重显著低于丹阳, 两者相差
约 0.41 g, 剑叶、倒二叶、倒三叶叶长分别较丹阳水
稻降低了约 33.8%、27.5%和 38.7%, 差异均达到极
显著水平, 涛源水稻重心高度降低, 降低了整株水
稻所承受的弯曲力矩。两年结果趋势一致。
氮素显著影响水稻个体形态。两生态区水稻个
体形态受氮素影响表现不一致, 增加氮素用量显著
增加了涛源水稻株高、穗颈高、上三叶干重及叶长,
水稻重心高度比空白分别增加了 5.6%、7.8%和
10.3%, 2012年趋势与此一致; 丹阳株高、上三叶干
重及长度显著增加。氮素后移, 上三叶长度及干重、

表 6 氮素运筹对两生态区水稻株型特征的影响
Table 6 Effects of nitrogen strategies on individual morphological parameters of rice basal stem and sheath in two ecological regions
叶长 Leaf length (cm) 氮素用量
Nitrogen
application
(kg hm2)
氮素
比例
Nitrogen
ratio
株高
Plant height
(cm)
穗颈高
Height of
ear neck
(cm)
重心高度
Height of
gravity
center (cm)
相对重心高度
Relative height of
gravity center
(%)
上三叶干重
Dry weight of
top-three
leaves (g)
单穗重
Individual
panicle
weight (g)
剑叶
Flag leaf
倒二叶
2nd leaf
from top
倒三叶
3rd leaf
from top.
2011, 云南涛源 Taoyuan, Yunnan
0 97.4 c 69.9 b 41.5 c 42.6 a 0.50 e 3.69 a 25.1 e 32.7 e 30.7 c
150 8:2 105.0 b 74.8 ab 43.6 bc 41.5 a 0.68 d 3.63 a 32.2 d 39.5 d 35.1 bc
150 5:5 104.2 b 75.5 ab 43.4 bc 41.6 a 0.69 cd 3.30 a 33.0 d 41.7 cd 34.7 bc
300 8:2 109.4 ab 76.8 a 45.2 ab 41.3 a 0.78 bc 3.41 a 35.9 cd 44.1 bc 38.7 b
300 5:5 112.5 a 77.3 a 48.6 a 43.2 a 0.82 ab 4.09 a 41.2 b 49.2 a 31.5 c
450 8:2 111.8 a 77.6 a 47.1 a 42.2 a 0.86 ab 3.58 a 39.1 bc 45.9 ab 43.5 a
450 5:5 115.1 a 76.5 a 48.7 a 42.3 a 0.90 a 3.94 a 46.7 a 49.3 a 37.4 b
2011, 江苏丹阳 Danyang, Jiangsu
0 122.2 c — 46.4 b 38.0 a 1.07 a 3.12 a 38.6 c 44.7 c 51.9 c
150 8:2 132.2 ab — 47.5 ab 35.9 a 0.91 b 2.96 a 39.7 c 46.1 bc 58.2 b
150 5:5 129.8 b — 46.4 b 35.8 a 0.87 b 3.19 a 41.2 b 47.1 b 58.1 b
300 8:2 134.2 ab — 48.2 ab 35.9 a 0.99 ab 2.86 a 41.5 b 49.4 a 61.0 a
300 5:5 136.5 a — 49.2 a 36.1 a 0.97 a 2.94 a 44.5 a 47.0 b 58.3 b
2012, 云南涛源 Taoyuan, Yunnan
0 95.4 d 71.0 c 41.6 c 43.7 a 0.51 c 3.86 a 23.7 c 33.0 b 29.8 d
150 8:2 102.0 c 77.1 b 43.4 bc 42.5 a 0.73 ab 3.41 a 25.1 bc 36.3 ab 36.4 c
150 5:5 103.9 bc 78.7 ab 44.5 ab 42.9 a 0.70 b 3.80 a 26.7 bc 38.8 ab 39.2 c
300 8:2 105.6 ab 80.9 a 44.7 ab 42.3 a 0.76 ab 3.29 a 26.7 bc 32.4 b 36.6 c
300 5:5 104.8 abc 79.2 ab 45.0 ab 43.0 a 0.79 ab 3.57 a 33.9 a 40.9 a 38.3 c
450 8:2 106.6 ab 81.1 a 45.3 ab 42.5 a 0.80 ab 3.38 a 28.3 b 41.2 a 43.5 b
450 5:5 107.4 a 81.9 a 46.5 a 43.3 a 0.82 a 3.28 a 29.0 b 40.9 a 48.2 a
2012, 江苏丹阳 Danyang, Jiangsu
0 135.0 b 97.4 a 54.9 a 44.2 a 1.00 c 2.68 a 34.3 b 48.9 a 62.4 a
150 8:2 138.9 ab 98.3 a 54.7 a 43.7 a 1.14 bc 2.62 a 41.0 ab 52.1 a 67.0 a
150 5:5 138.1 ab 97.2 a 53.3 a 43.3 a 1.15 bc 2.31 a 49.3 a 56.8 a 68.4 a
300 8:2 139.1 ab 96.6 a 53.4 a 44.2 a 1.19 ab 2.09 a 40.1 ab 50.7 a 65.6 a
300 5:5 142.3 a 95.3 a 53.8 a 44.7 a 1.20 a 2.11 a 43.9 a 51.2 a 66.0 a
数据后不同小写字母表示在 0.05水平上差异显著。
Values followed by different letters are significantly different at 0.05 probability levels.
第 4期 张 俊等: 超级稻 Y两优 2号在两生态区的抗倒性分析 689


单穗重增加, 导致稻株重心高度增加, 间接地加大
了植株所承受的弯曲力矩, 两生态区一致。
与 2011年相比, 2012年涛源水稻株高、单穗重
及剑叶、倒二叶叶片长度增大, 穗颈高降低, 重心高
度和上三叶干重略有增加; 丹阳水稻株高、重心高
度、上三叶干重、剑叶及倒二叶长度降低, 单穗重
增大。
2.5 氮素运筹对两生态区茎秆基部形态特征的
影响
由图 3 可见 , 丹阳水稻折断弯矩略大于涛源 ,
但两者的影响因素不一致; 涛源水稻茎秆的粗度、
壁厚显著低于丹阳, 其断面系数小, 但弯曲应力显
著大于丹阳, 茎秆的机械强度显著增加。
表 7 表明, 涛源水稻壁厚、茎粗均极显著低于
丹阳, 基部茎秆单位长度干重极显著低于丹阳, 但
叶鞘单位长度干重极显著高于丹阳, 茎鞘单位长度
总干重略大于丹阳, 弯曲应力显著大于丹阳。
氮素用量增加, 抗折力降低, 弯曲应力显著降
低。氮素用量增加, 涛源水稻壁厚、茎粗降低, 茎秆
单位长度、叶鞘单位长度干重及茎鞘单位长度总干
重显著降低; 丹阳水稻基部茎粗、壁厚增加, 茎秆单
位长度干重显著增加。氮素后移, 涛源水稻茎秆、
叶鞘单位长度干重及茎鞘单位长度总干重降低, 茎
秆的弯曲应力显著降低, 减小了茎秆的茎秆强度。
丹阳水稻基部弯曲应力显著降低, 两年结果一致。
与 2011年相比, 涛源水稻壁厚、叶鞘单位长度
干重及茎鞘单位长度总干重降低, 导致抗折力下降,
弯曲应力降低; 丹阳水稻壁厚、茎粗、茎秆单位长
度干重及茎鞘单位长度总干重降低, 导致抗折力下
降, 但其弯曲应力增加, 茎秆强度增强。
3 讨论
3.1 不同生态区抗倒性差异比较
高产栽培需要足够大的生物产量, 这就使茎秆
承受的重量(弯曲力矩)增加, 倒伏的风险增大, 因此
高产与抗倒存在一定的矛盾。李刚华等[23]认为特高
产生态区水稻单茎叶面积较小, 植株具有叶片短、
宽、厚、叶角小等优势株型, 同时单位面积有效穗
数高, 且光照资源充足, 因此产量显著高于太湖稻
区。本试验表明, 特高产生态区水稻产量高出太湖
稻区约 31.0%, 差异达到显著水平。两生态区抗倒性
差异显著, 弯曲力矩对倒伏指数的贡献率大于折断
弯矩。特高产生态区水稻株高、穗颈高、上三叶干
重均显著低于太湖稻区, 重心高度、植株鲜重及植
株基部所承受的弯曲力矩均显著降低。
茎秆抗倒性与水稻株高、重心高度、茎粗和节
间长度等[1,15,24]形态指标及充实度等[8,19]生理指标关
系密切。试验结果表明, 虽然特高产生态区水稻茎
秆直径、壁厚、茎秆的充实度小于太湖稻区, 但由
于其茎秆强度高, 叶鞘充实度高, 对茎秆起到了一
定的保护和支撑作用, 降低了与太湖稻区基部茎鞘
抗折能力的差距。这可能与涛源的特殊生态条件有
关 [23], 特高产生态区的光合辐射强 , 昼夜温差大 ,
促进了齐穗期茎秆中干物质积累, 增强了茎秆的充
实度及其机械结构。因此, 从抗倒栽培上来讲, 增加
茎秆的充实度可实现既高产又抗倒的效果。这与杨惠
杰等[25]研究结果一致。



图 3 折断弯矩与弯曲应力、断面系数的关系
Fig. 3 Relations of breaking strength with bending stress and section modulus
690 作 物 学 报 第 39卷

表 7 氮素运筹对两生态区水稻基部茎秆形态及生理指标的影响
Table 7 Effects of nitrogen strategies on the morphological and physiological indices of rice basal stem and sheath
in two ecological regions
氮素用量
Nitrogen
application
(kg hm2)
施氮比例
Nitrogen
ratio
抗折力
Snapping
resistance
(kg)
壁厚
Stem wall
thickness
(mm)
茎粗
Stem
diameter
(mm)
茎秆单位
长度干重
Dry weight
of stem
(mg cm1)
叶鞘单位
长度干重
Dry weight of
sheath
(mg cm1)
茎鞘单位
长度总干重
Total dry weight of
stem and sheath
(mg cm1)
断面系数
Section
modulus
(mm3)
弯曲应力
Bending
stress
(g mm2)
2011, 云南涛源 Taoyuan, Yunnan
0 1.335 a 1.07 a 5.56 a 34.0 a 39.2 a 73.2 a 13.1 a 1964.4 a
150 8:2 1.199 a 1.13 a 5.68 a 33.4 a 37.3 ab 70.8 ab 14.2 a 1698.0 abc
150 5:5 1.357 a 1.14 a 5.71 a 32.3 a 34.2 bc 66.5 abc 14.5 a 1801.9 ab
300 8:2 1.319 a 1.07 a 5.73 a 30.9 ab 34.0 bc 64.9 bcd 14.3 a 1848.2 ab
300 5:5 1.178 a 1.08 a 5.62 a 26.9 b 31.2 c 58.1 de 14.0 a 1682.1 bc
450 8:2 1.219 a 1.07 a 5.67 a 30.0 ab 31.0 c 61.0 cde 13.9 a 1740.5 abc
450 5:5 1.057 a 1.07 a 5.70 a 26.2 b 30.0 c 56.2 e 14.4 a 1474.4 c
2011, 江苏丹阳 Danyang, Jiangsu
0 1.397 a 1.16 a 7.13 a 36.6 c 19.7 a 56.3 a 25.8 a 1189.3 a
150 8:2 1.392 a 1.18 a 7.01 a 39.1 bc 21.0 a 60.1 a 24.7 a 1158.4 a
150 5:5 1.333 a 1.20 a 7.06 a 41.0 abc 21.4 a 62.7 a 25.8 a 1003.6 a
300 8:2 1.247 a 1.22 a 7.13 a 46.4 a 18.9 a 65.3 a 24.7 a 1099.6 a
300 5:5 1.440 a 1.22 a 7.13 a 43.5 ab 21.8 a 65.3 a 27.2 a 974.9 a
2012, 云南涛源 Taoyuan, Yunnan
0 1.1383 a 1.00 ab 5.50 c 37.4 a 33.4 a 70.9 a 12.4 a 1840.2 a
150 8:2 0.961 b 1.04 a 5.86 abc 32.3 ab 29.7 ab 62.0 ab 14.4 a 1362.6 bc
150 5:5 1.064 ab 1.02 ab 5.58 bc 29.4 b 30.4 ab 59.8 abc 13.0 a 1649.4 ab
300 8:2 1.096 ab 1.05 a 5.90 abc 30.0 b 25.1 bc 55.1 bcd 14.5 a 1526.2 bc
300 5:5 1.013 ab 0.93 b 5.91 ab 26.7 b 17.5 d 44.2 d 13.8 a 1551.0 bc
450 8:2 0.937 b 0.98 ab 5.99 a 27.9 b 19.9 cd 47.8 cd 14.6 a 1288.8 c
450 5:5 0.937 b 0.98 ab 5.73 abc 27.1 b 18.0 d 45.1 d 13.3 a 1430.2 bc
2012, 江苏丹阳 Danyang, Jiangsu
0 1.321 a 1.17 a 6.68 a 33.3 a 21.4 a 54.7 a 18.6 a 1459.2 a
150 8:2 1.240 a 1.05 a 6.40 a 32.3 a 21.0 a 53.2 a 18.4 a 1355.5ab
150 5:5 1.203 a 1.13 a 6.45 a 34.8 a 23.2 a 58.0 a 18.7 a 1278.6 abc
300 8:2 1.215 a 1.00 a 6.43 a 32.2 a 18.5 a 50.8 a 20.2 a 1111.2 c
300 5:5 1.123 a 1.03 a 6.46 a 37.5 a 23.7 a 61.2 a 17.9 a 1242.7 bc
数据后不同小写字母表示在 0.05水平上差异显著。
Values followed by different letters are significantly different at 0.05 probability levels.

水稻抗倒性还与生态条件有关[21]。年际间特高
产生态区水稻株高及剑叶、倒二叶长度、壁厚、叶
鞘单位长度干重均存在差异, 这可能与太阳辐射强
度及光合有效辐射高有关, 高光强抑制株高及叶片
长度增长; 另一方面, 籽粒灌浆前期的低温使叶鞘
中干物质向籽粒中的转运降低, 叶鞘维持较高的充
实度, 提高了茎秆的抗折断能力。对于太湖稻区, 年
际间差异与特高产生态区类似, 这可能与抽穗前丹
阳低温寡照有关 ; 另外 , 灌浆期温度较高 , 植株叶
片光合作用强, 产生的大量光合产物除了向籽粒中
运输外, 还有一部分运输到茎秆中, 而抽穗后低温,
光合强度降低, 茎秆中物质向籽粒中运输, 导致茎
秆单位长度干重降低(图 1和表 1), 这可能也是两年
茎秆、叶鞘单位长度干重变化不一致的原因[21,23]。
3.2 氮素对水稻抗倒性的影响
氮素与水稻的抗倒伏能力有密切关系, 氮素显
著影响水稻的形态特征及基部茎秆的特性[19-21,26]。
一般认为, 施氮量增加导致株高增加而增加倒伏的
风险。但石扬娟等[27]认为随着施氮量的增加, 倒伏
指数先降低再升高。杨世民等[21]则认为由于生态条
第 4期 张 俊等: 超级稻 Y两优 2号在两生态区的抗倒性分析 691


件不同, 水稻茎秆抗倒能力受氮肥水平影响的程度
存在一定差异。本研究表明, 水稻倒伏指数均随施
氮量增加呈上升趋势, 两生态区一致。氮素后移在
一定程度上加重了倒伏的风险。但氮素对不同生态
区水稻抗倒性的影响机制不一致。
随氮素用量增加, 倒伏指数增大, 水稻茎秆抗
倒性降低, 两生态区一致。随氮素用量增加, 特高产
生态区水稻株高、穗颈高、上三叶长度及干重显著
增加, 导致植株的重心高度显著增加, 加大了倒伏
的风险。太湖稻区氮素用量对水稻株高、上三叶干
重及抗折力影响显著。这可能与当地的基础地力有
关, 涛源基础地力较低, 植株对氮素比较敏感[20]。从
生理和力学特征上分析, 随氮素用量的增加, 特高
产生态区茎秆、叶鞘单位长度干重、茎秆机械强度
降低, 导致基部茎鞘的抗折能力下降; 太湖稻区水
稻基部茎秆、叶鞘单位长度干重增加, 但由于其茎
秆强度变弱, 抗折力降低。
氮素后移, 倒伏指数略有增加, 一定程度上降
低了水稻的抗倒伏能力。试验结果表明, 氮素后移,
特高产生态区水稻折断部位至穗顶长度及鲜重、上
三叶长度及干重、单穗重增加, 提高了植株的重心
高度, 同时单位长度茎鞘干重、基部的茎秆强度显
著降低, 抗折能力下降, 导致抗倒伏能力降低。太湖
稻区水稻株高、折断部位至穗顶的鲜重增加, 但其
折断部位至穗顶的长度降低, 这可能与剑叶长度有
关, 基部的弯曲应力降低, 植株的抗倒性下降。试验还
表明, 氮素后移有利于提高基部茎秆的粗度及壁厚。
4 结论
特高产生态区水稻抗倒伏能力大于太湖稻区 ,
主要因其株高及重心高度降低, 降低了植株的弯曲
力矩。与太湖稻区相比较, 特高产生态区水稻虽基
部茎秆直径和壁厚均较小, 但单位长度叶鞘干重、
茎秆强度显著提高, 缩小了茎秆在抗弯折能力上的
差距。氮素用量显著影响水稻抗倒性, 随氮素用量
增加 , 倒伏指数增加 , 抗倒性降低; 氮素后移使茎
秆强度显著降低, 但有利于增加茎粗和秆壁厚度。
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