全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2009, 35(1): 93−103 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(2006BAD02A05)资助。
*
通讯作者(Corresponding author): 袁继超, E-mail: yuanjichao5@163.com
第一作者联系方式: E-mail: yangshimin1@163.com
Received(收稿日期): 2008-04-08; Accepted(接受日期): 2008-07-14.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2009.00093
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
杨世民 1 谢 力 1 郑顺林 1 李 静 1,2 袁继超 1,*
1 四川农业大学农学院, 四川雅安 625014; 2 西昌学院, 四川西昌 615000
摘 要: 以杂交稻金优 527为材料, 分别在中低海拔地区雅安(600 m)和高海拔地区西昌(1 590 m)进行了以氮肥水平
为主区, 栽插密度为副区的田间裂区试验。结果表明, 随施氮量和栽插密度的增加, 茎秆基部节间变细长, 茎壁变薄,
秆型指数降低, 茎鞘中淀粉、纤维素、木质素含量降低, 充实度变差; 氮肥水平和栽插密度还影响茎秆中氮、钾、硅、
钙、镁、铁、锌、铜、锰等矿质元素的含量, 从而影响茎秆的倒伏指数和抗倒伏能力。水稻基部茎秆的倒伏指数与
株高、重心高度和基部各伸长节间的长度及氮、镁含量正相关, 与茎粗、茎壁厚、比茎重、秆型指数及淀粉、纤维
素、木质素和钾、钙含量负相关, 与茎秆硅含量呈二次函数关系, 适宜的硅含量为 4.5~4.8 mg kg−1。由于生态条件不
同, 两试点水稻茎秆抗倒能力和受氮肥水平与栽插密度影响的程度存在一定差异, 高产、抗倒栽培要因地制宜。金优
527基部节间的临界倒伏指数为 200。
关键词: 氮肥水平; 栽插密度; 茎秆; 理化特性; 抗倒伏性
Effects of Nitrogen Rate and Transplanting Density on Physical and
Chemical Characteristics and Lodging Resistance of Culms in Hybrid Rice
YANG Shi-Min1, XIE Li1, ZHENG Shun-Lin1, LI Jing1,2, and YUAN Ji-Chao1,*
1 Agronomy College, Sichuan Agricultural University, Ya’an 625014, China; 2 Xichang College, Xichang 615000, China
Abstract: There have been a lot of studies on the differences and variations in lodging resistance among different rice varieties,
but few studies involving the combined effects of nitrogen rate and transplanting density on lodging resistance of a certain hybrid
varieties at different planting areas. In order to study the relationship between lodging resistance and physical and chemical cha-
racteristics of rice culm and the effects of nitrogen rate and transplanting density on the physical and chemical characteristics and
lodging resistance of hybrid rice culm, a split plot field experiment was conducted with hybrid rice Jinyou 527 at Ya’an which
altitude is about 600 m and Xichang which altitude is about 1 600 m. The experimental results were as follows. With the increas-
ing of nitrogen rate and transplanting density, the plant height and length of basal internodes increased, the diameter of stem and
the wall thickness of culm reduced, and the culm phenotype index decreased. High nitrogen rate and planting density lowered the
contents of starch, cellulose and lignin of culm. The contents of N, K, Si, Ca, Mg, Fe, Zn, Cu, and Mn of culm were also influ-
enced by nitrogen rate and transplanting density. As a result, high nitrogen rate and transplanting density reduced the breaking
strength and lodging resistance of rice culm. The lodging index positively correlated to plant height gravity center height, length
of basal internodes and contents of N and Mg, and negatively correlated to diameter of stem, wall thickness of culm, ratio of
weight to length of stem, culm phenotype index, contents of K, Ca and starch, cellulose, lignin of culm. However, the relationship
between lodging index and Si content of culm was quadratic function. The optimum Si content for high lodging resistance of rice
culm was 4.5–4.8 mg kg−1. There were some differences in lodging resistance and sensitivities to nitrogen rate and transplanting
density between Ya’an and Xichang, so the suitable techniques for high yield and high lodging resistance of culm should depend
on the planting area. It was found that the critical lodging index for hybrid rice Jinyou 527 was 200.
Keywords: Nitrogen rate; Transplanting density; Culm; Physical and chemical characteristics; Lodging resistance
倒伏是水稻高产、稳产、优质的重要限制因素
之一, 如何防止水稻倒伏的发生是农业科技工作者
的重要任务。影响水稻倒伏的因素颇多, 前人的研
究主要集中在品种间差异上, 如不同品种的穗型、
94 作 物 学 报 第 35卷

株高、基部节间的长度、粗度、重量、淀粉和纤维
素含量等茎秆特性与抗倒能力相关, 初步揭示了水
稻抗倒的形态、生理机理[1-9]。另外从分子生物学和
遗传学角度开展了水稻抗倒伏性的研究 [9-11], 以期
指导水稻抗倒品种的选育。然而栽培条件也是影响
水稻抗倒性的重要因素 [1], 杨长明等 [12]研究发现有
机无机肥配施结合干湿交替或半干旱模式水分管理
有利于降低倒伏指数; 一般认为稀植有利于提高水
稻的抗倒能力 [1], 但郭玉华等 [13]研究发现不同品种
的茎秆材料学特性对稀植的反应存在明显差异。虽
然目前已有少数关于栽培技术影响水稻抗倒性方面
的研究报道, 但大多停留在栽培措施与水稻倒伏性
的关系上, 缺少栽培抗倒机理方面的研究, 鲜见肥
料运筹与种植密度配合影响水稻茎秆理化特性和抗
倒伏性方面的系统研究。本文就高海拔和中低海拔
地区施氮水平和栽插密度对水稻茎秆理化特性和抗
倒伏性的影响进行了较深入研究, 以期为水稻的高
产栽培提供理论依据, 并丰富水稻抗倒栽培生理的
研究内容。
1 材料与方法
1.1 试验材料和条件
供试水稻品种为籼型杂交中稻金优 527, 试验于
2006 年分别在四川 濆农业大学 江农场(海拔 600 m)
和四川省西昌市西乡乡凤凰村(海拔 1 590 m)进行, 两
试点的土壤肥力状况见表 1。

表 1 供试地点土壤基本理化特性
Table 1 Soil characteristics of the experimental spots
地点
Spot
有机质
Organic matter
(%)
全 N
Total N
(%)
碱解 N
Available N
(mg kg−1)
全 K
Total K
(%)
速效 K
Available K
(mg kg−1)
全 P
Total P
(%)
速效 P
Available P
(mg kg−1)
pH
雅安
Ya’an, Sichuan
5.17 0.346 168.7 3.167 147.0 0.027 33.2 6.21
西昌
Xichang, Sichuan
3.18 0.213 142.9 3.653 153.5 0.053 32.7 5.32

1.2 试验设计和方法
裂区试验设计, 氮肥水平为主区, 设纯氮用量
45.0(低氮)、135.0(中氮)、225.0(高氮) kg hm−2 3个
水平, 基肥与追肥(分蘖肥)比均为 7 3, ∶ 另施过磷
酸钙 750 kg hm−2、氯化钾 150 kg hm−2作底肥; 栽插
密度为副区 , 设 7.5×104(低密度)、18.75×104(中密
度)、30(高密度)×104 穴 hm−2 3 个水平。小区面积
18 m2, 重复 3次, 共 27个小区。主区间用塑料薄膜
包埂, 单独排灌。
雅安点 3 月 30 日播种, 西昌点 3 月 18 日播种,
湿润育秧, 选健壮一致的秧苗移栽, 每穴均栽单苗,
其他栽培管理措施按当地高产要求进行。雅安点 7月
20日抽穗, 8月 22日成熟; 西昌点 8月 1日抽穗, 9月
20日成熟。
1.3 测定项目和方法
抽穗期每小区挂牌标记出穗期一致的 20 个主
茎, 分别在齐穗期和成熟前 10 d各取 10茎, 先测定
株高、各节间基部至穗顶的长度、重心高度、穗长
及各节间的长度、粗度、茎壁厚度, 以及穗下第 3、
4、5 节间茎秆的抗折力和鲜重, 然后用烘干法测定
各节间茎秆及叶鞘的干重 , 最后测定茎鞘中的全
氮、全钾、可溶性糖、淀粉、纤维素和木质素以及
部分中微量元素的含量。
用游标卡尺测量茎秆粗度、茎壁厚度; 将保持
新鲜的植株水平放在食指指尖上, 不断调整支点位
置使其保持平衡, 这时基部至指尖的长度即为重心
高度。
参考 Seko[16]和马均等[3]的方法测定茎秆抗折力,
将待测茎秆(保留叶鞘)置自制测定器上, 令节间中
点与测定器中点对应(支点间距 5 cm), 在节间中点
挂一盘子, 盘上加砝码至茎秆折断, 此时砝码及盘
子的重量即为该节间茎秆的抗折力(g)。茎秆力学特
性按郭玉华等[13]、Ookawa等[7]的方法计算, 弯曲力
矩(WP) = 被测节间折断部位至穗顶的长度(cm)×被
测节间折断部位至穗顶的鲜重(g), 折断弯距(M, g
cm) = F×L/4(式中 L为茎秆的抗折力, F为两支点间
的距离); 倒伏指数=弯曲力矩/折断弯矩×100, 秆型
指数=茎秆基部的外径(长短轴的平均值, mm)/秆长
(cm)×100。
茎鞘烘干样品用 100 型高速万能粉碎机粉碎, 过
80目筛后用于测定化学成分含量。采用凯氏定氮法
测定全氮含量, 火焰光度法测定钾含量, 蒽酮法测
定可溶性糖含量, 斐林-碘量法测定淀粉含量; 重铬
酸盐碘量法测定纤维素和木质素含量[14], 钼蓝分光
第 1期 杨世民等: 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 95


光度法测定全 Si含量[17], 原子吸收分光光度计测定
Ca、Mg、Cu、Zn 含量[18], 各试验处理的测定过程
和条件完全一致。
2 结果与分析
2.1 氮肥水平和栽插密度对茎秆形态特征的影响
2.1.1 对株高和节长的影响 由表 2 可知, 栽插
密度和氮肥水平均在一定程度上影响水稻主茎的形
态, 其中栽插密度对两地水稻主茎形态的影响程度
较施氮量大。增施氮肥有增加株高, 增大穗长, 提高
茎秆含水量, 降低秆型指数的趋势, 但差异未达显
著水平; 随着栽插密度的增加 , 植株变矮 , 稻穗变
短, 单茎重和秆型指数降低, 相对重心高度(重心/株
高)提高, 处理间差异达显著或极显著水平, 两试点
结果一致。
进一步分析表明, 氮肥和栽插密度对不同节间
长度的影响趋势不尽相同, 增施氮肥对主茎上部第
1、2节间(从上往下数, 下同)长度影响不显著, 增加
栽插密度则有降低第 1、2节间长度的趋势; 增加栽
插密度和增施氮肥均不同程度增加了基部第 4、5节
间的长度(表 3), 特别是第 5节间, 第 4、5节间长度
高密和高氮处理分别较低密和低氮处理平均高
16.1%~14.0%和 32.7%~33.9%, 两点平均, 第 4和第 5
节间长度高密高氮处理分别较低密低氮处理高 31.8%
和 41.5%。
2.1.2 对茎粗的影响 氮肥水平和栽插密度对水
稻主茎各节间的粗度和茎壁厚度也有一定影响(表
3)。增施氮肥有降低基部节间的粗度和茎壁厚度的
趋势, 特别是第5节, 其中茎粗的降低幅度雅安点大
于西昌点, 而茎壁厚的降低幅度则西昌点大于雅安
点; 增加栽插密度则显著降低基部第 3~5节的茎粗和
茎壁厚, 两试点的变化趋势一致, 第 3、4、5节的茎
粗和茎壁厚高密处理分别较低密处理平均低 14.1%、
13.1%、9.7%和 8.4%、8.6%、19.7%, 第 3、4 节茎
粗的降低幅度大于茎壁厚的降低幅度, 而第 5节则茎
壁厚的降低幅度大于茎粗的降低幅度。
氮肥水平和栽插密度由于影响了茎秆各节间的
长度、粗度和茎壁厚度, 从而也影响了其重量和比
茎重(茎鞘单位长度的重量)。增施氮肥有增加上部第
1、2节茎鞘重量的趋势, 但对其比茎重无显著影响;
增施氮肥对第 3、4节茎鞘重无显著影响, 但有降低
第 5节茎鞘重量的趋势, 因而降低第 4、5节的比茎
重, 特别是西昌点, 两试点平均, 第 4节和第 5节比
茎重高氮处理分别较低氮处理低 12.7%和 36.9%。增
加栽插密度则会降低各节茎鞘的重量, 从而降低各
节的比茎重, 特别是雅安点, 两试点平均, 第 3、4、
5 节的比茎重高密处理分别较低密处理低 15.5%、
21.1%和 31.5%。

表 2 施氮量和栽插密度对主茎形态的影响
Table 2 Effects of nitrogen rate and transplanting density on main stem characteristics
地点
Spot
处理
Treatment
有效分蘖数
No. of effective
tillers
(×104 hm−2)
单穗重
Weight per
panicle
(g)
株高
Plant height
(cm)
穗长
Ear length
(cm)
相对重心高
Ratio of gravity
center height to
plant height (cm)
单茎重
Dry weight
of stem (g)
秆型指数
Culm pheno-
type index

低氮 N1 236.9 b 5.31 113.68 28.45 0.56 8.57 85.5 a
中氮 N2 261.0 a 5.18 114.29 28.38 0.56 8.49 82.9 ab
高氮 N3 273.0 a 5.03 115.76 28.88 0.56 8.36 80.7 b
低密 D1 215.5 c 6.10 a 116.02 a 30.00 a 0.55 b 9.91 a 87.9 a
中密 D2 260.5 b 4.98 b 114.18 b 28.29 b 0.56 a 8.19 b 82.8 b
雅安
Ya’an,
Sichuan
高密 D3 294.8 a 4.43 c 113.53 b 27.42 c 0.56 a 7.33 c 78.4 c

低氮 N1 225.6 c 6.15 99.93 27.72 0.52 9.28 85.5
中氮 N2 257.3 b 6.23 101.85 28.61 0.52 9.47 82.9
高氮 N3 281.3 a 6.19 102.84 28.78 0.51 9.37 80.7
低密 D1 204.0 c 7.53 a 103.16 a 29.71 a 0.51 b 11.10 a 87.9 a
中密 D2 263.0 b 5.77 b 102.01 ab 28.15 b 0.52 ab 8.86 b 82.8 b
西昌
Xichang,
Sichuan
高密 D3 297.2 a 5.27 b 99.45 b 27.24 b 0.53 a 8.16 b 78.4 c
同列中标以不同小写字母的值差异达 5%显著水平。
Values within a column followed by a different letter are significantly different at 5% level. N1, N2, and N3 denote 45.0, 135.0, and
225.0 kg N hm−2, respectively; D1, D2, and D3 denote 7.5×104, 18.75×104, and 30×104 hills hm−2, respectively.

96 作 物 学 报 第 35卷

表 3 施氮量和栽插密度对基部节间茎秆特征的影响
Table 3 Effects of nitrogen rate and transplanting density on morphological characteristics of basal internodes
茎粗 Diameter of culm (cm)

壁厚 Thickness of culm wall (mm)

地点
Spot
处理
Treatment S3 S4 S5 S3 S4 S5

低氮 N1 0.593 0.679 0.729 a 67.66 87.6 108.2 a
中氮 N2 0.588 0.679 0.717 ab 72.81 89.2 93.2 b
高氮 N3 0.575 0.657 0.701 b 69.11 84.1 99.4 ab
低密 D1 0.635 a 0.718 a 0.756 a 74.3 a 91.3 a 110.4 a
中密 D2 0.579 b 0.672 b 0.716 b 68.2 b 86.4 ab 102.9 b
雅安
Ya’an, Sichuan
高密 D3 0.542 c 0.625 c 0.675 c 67.1 b 83.3 b 87.5 c

低氮 N1 0.605 0.687 0.722 103.9 116.5 139.8 a
中氮 N2 0.607 0.688 0.725 98.3 110.2 128.2 b
高氮 N3 0.608 0.660 0.720 97.9 110.8 130.8 b
低密 D1 0.658 a 0.733 a 0.753 a 105.0 a 118.7 a 148.7 a
中密 D2 0.592 b 0.665 b 0.725 b 97.7 b 109.2 b 130.3 b
西昌
Xichang, Sichuan
高密 D3 0.569 c 0.636 c 0.689 c 97.3 b 109.6 b 121.0 b
节长 Internodes length (cm)

比茎重 Ratio of weight to length (mg cm−1)

地点
Spot
处理
Treatment S3 S4 S5 S3 S4 S5
低氮 N1 15.87 10.94 b 4.18 33.61 35.86 51.47
中氮 N2 15.79 11.35 b 5.01 33.59 36.76 42.97
高氮 N3 14.97 12.19 a 5.21 35.70 34.71 34.77
低密 D1 15.95 10.86 4.03 39.02 a 42.74 a 57.20 a
中密 D2 15.68 11.40 4.87 32.16 b 34.20 b 43.48 b
雅安
Ya’an, Sichuan
高密 D3 15.00 12.22 5.51 31.72 b 30.39 b 28.54 c

低氮 N1 12.37 6.75 2.48 43.25 a 50.18 a 65.95
中氮 N2 12.86 7.12 2.65 42.03 ab 40.94 b 61.88
高氮 N3 13.34 7.98 3.70 39.51 b 40.38 b 39.36
低密 D1 12.61 6.37 b 2.58 46.49 a 46.64 62.49
中密 D2 13.42 7.71 a 2.99 37.76 b 44.82 51.24
西昌
Xichang, Sichuan
高密 D3 12.54 7.78 a 3.26 40.54 b 40.04 53.46
同列中标以不同小写字母的值差异达 5%显著水平。
Values within a column followed by a different letter are significantly different at 5% level. N1, N2, and N3 denote 45.0, 135.0, and
225.0 kg N hm−2, respectively; D1, D2, and D3 denote 7.5×104, 18.75×104, and 30×104 hills hm−2, respectively; S3, S4, and S5 denote the 3rd,
4th, and 5th internodes, respectively.

2.2 氮肥水平和栽插密度对茎鞘化学成分的影
响
2.2.1 对茎鞘碳水化合物组成的影响 从表 4 可
看出, 施氮量和栽插密度对齐穗期和成熟前 10 d茎
鞘可溶性糖、淀粉、纤维素及木质素等结构物质的
含量有一定影响。增施氮肥使齐穗期和成熟前 10 d
茎鞘的淀粉、木质素含量不同程度下降, 使齐穗期
纤维素含量升高, 成熟前 10 d纤维素含量降低。两
试点平均, 成熟前 10 d茎鞘的淀粉、木质素和纤维
素含量高氮处理较低氮处理分别低 45.7%、16.1%和
31.5%, 氮肥水平对茎鞘淀粉和木质素含量的影响
程度较其对纤维素含量的影响程度大。增施氮肥降
低了两试点齐穗期和雅安点成熟前 10 d茎鞘的可溶
性糖含量, 但使西昌点成熟前 10 d的可溶性糖含量
显著上升。
增加栽插密度使齐穗期和成熟前 10 d茎鞘的淀
粉、纤维素、木质素含量均不同程度下降, 在雅安
和西昌的试验结果一致, 两试点成熟前 10 d淀粉、
纤维素、木质素含量高密处理较低密处理分别低
11.9%、15.4%、21.4%和 8.1%、8.4%、13.3%, 栽插
密度对雅安点茎鞘主要结构物质含量的影响程度较
西昌点的大, 在结构物质中, 木质素含量受栽插密
第 1期 杨世民等: 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 97


度的影响程度较纤维素和淀粉含量的大。栽插密度
对齐穗期和成熟前 10 d茎鞘可溶性糖含量的影响趋
势不一致, 增加栽插密度可增加齐穗期可溶性糖的
含量, 但降低成熟前 10 d可溶性糖的含量。
从表 4 还可看出, 水稻齐穗以后茎鞘中的淀粉和
木质素因再分配利用而导致含量下降, 特别是淀粉,
但下降的幅度因氮肥水平和栽插密度而异。齐穗后
茎鞘中淀粉含量的下降速度随施氮水平的增加而增
加, 随栽插密度的增加而略为降低; 齐穗后茎鞘中
纤维素和木质素含量的下降速度则随施氮水平和栽
插密度的增加而增加, 表明增施氮肥和增大栽插密
度有加速水稻在齐穗后茎鞘中淀粉和木质素再分配
利用的作用, 从而导致成熟前茎鞘淀粉和木质素含
量的进一步降低。

表 4 氮肥水平和栽插密度对茎鞘有机成分含量的影响
Table 4 Effects of nitrogen rate and transplanting density on some organic matter contents in the stem and sheath(%)
齐穗期 Full-heading stage

成熟前 10 d 10 days before maturity
地点
Site
处理
Treatment
可溶性糖
Soluble
sugars
淀粉
Starch
纤维素
Cellulose
木质素
Lignin
可溶性糖
Soluble
sugars
淀粉
Starch
纤维素
Cellulose
木质素
Lignin

低氮 N1 6.33 6.98 26.46 b 9.73 a 2.83 a 3.79 39.01 a 9.02 a
中氮 N2 6.15 6.47 32.35 a 8.86 ab 2.47 ab 3.35 36.59 a 7.60 b
高氮 N3 5.81 6.27 34.25 a 7.12 b 2.19 b 2.44 31.00 b 5.86 c
低密 D1 5.49 b 7.48 a 32.74 9.47 a 2.67 3.28 a 38.41 a 8.55 a
中密 D2 6.48 a 6.56 b 30.62 8.68 ab 2.70 3.40 a 35.70 ab 7.21 b
雅安
Ya’an,
Sichuan
高密 D3 6.31 a 5.69 c 29.69 7.55 b 2.12 2.89 b 32.50 b 6.72 b

低氮 N1 8.22 a 8.42 35.41 b 11.37 a 0.93 c 5.47 a 41.20 a 10.33 a
中氮 N2 7.98 a 8.47 37.90 b 10.15 ab 1.55 b 4.04 b 39.54 a 9.91 a
高氮 N3 6.78 b 8.28 41.80 a 8.70 b 2.52 a 2.59 c 36.29 b 7.40 b
低密 D1 6.87 c 8.91 a 39.64 11.02 a 2.17 a 4.19 40.95 10.10 a
中密 D2 7.50 b 8.53 a 38.01 9.53 b 1.64 b 4.07 38.56 8.78 b
西昌
Xichang,
Sichuan
高密 D3 8.61 a 7.72 b 37.45 9.67 b 1.19 c 3.85 37.52 8.75 b
同列中标以不同小写字母的值差异达 5%显著水平。
Values within a column followed by a different letter are significantly different at 5% level. N1, N2, and N3 denote 45.0, 135.0, and
225.0 kg N hm−2, respectively; D1, D2, and D3 denote 7.5×104, 18.75×104, and 30×104 hills hm−2, respectively.

从总体上看, 水稻在齐穗以后茎鞘中不断合成
并积累纤维素, 导致纤维素含量的上升, 但上升的
幅度也同样受氮肥水平和栽插密度的影响。增施氮
肥和增加栽插密度均有抑制纤维素合成的作用, 从
而进一步降低成熟前茎鞘中的纤维素含量, 特别是
增施氮肥, 与齐穗期相比, 高氮处理下成熟前 10 d茎
鞘中纤维素含量不但没有增加, 反而还降低了。
2.2.2 对茎鞘矿质元素含量的影响 由表 5可知,
施氮量和栽插密度对两地水稻齐穗期、成熟前 10 d
茎鞘中的 N和 K含量有显著影响。增施氮肥可以提
高齐穗期茎鞘中的氮、钾含量, 表现为氮促钾; 增施
氮肥同样增加了成熟前 10 d茎鞘中的含氮量, 但降
低了钾含量, 表现为氮抑钾; 增施氮肥降低了西昌
点齐穗期和成熟前 10 d茎鞘中硅的含量, 但却使雅
安点成熟前 10 d茎鞘中硅含量上升。
增加栽插密度使齐穗期茎鞘中的氮含量降低 ,
但使成熟前 10 d茎鞘含氮量上升; 齐穗期和成熟期
茎鞘中的硅含量均随栽插密度的增加而提高, 两试
点在成熟前 10 d茎鞘中的钾含量和雅安点齐穗期茎
鞘的含钾量则随栽插密度的增加而降低。
从齐穗到成熟前 10 d, 水稻茎鞘中的氮素因再分
配利用而呈下降趋势, 钾和硅则因进一步吸收积累
而增加, 但氮的下降和钾、硅的增加幅度同样受氮
肥水平和栽插密度的影响。氮肥有加速齐穗后茎鞘
中氮素的转运和抑制钾素吸收积累的作用, 从而进
一步降低成熟前 10 d茎鞘中的钾含量; 加大栽插密
度有抑制齐穗后茎鞘中氮输出的作用, 从而进一步
提高成熟前 10 d茎鞘中的氮含量。
施氮量和栽插密度对两地成熟前 10 d茎鞘中部
分中、微量元素的含量也有一定影响(表 6)。从总体
上看, 增施氮肥有提高两地成熟前 10 d茎鞘中 Mg、
Zn含量、降低 Ca和 Cu含量的趋势, 增加栽插密度

98 作 物 学 报 第 35卷

表 5 氮肥水平和栽插密度对茎鞘 N、K、Si含量的影响
Table 5 Effects of nitrogen rate and transplanting density on N, K, and Si contents in stem and sheath(%)
齐穗期 Full-heading stage

成熟前 10 d 10 days before maturity

地点
Spot
处理
Treatment N K Si N K Si

低氮 N1 0.704 c 1.77 b 3.65 0.594 c 2.71 a 5.84 b
中氮 N2 0.767 b 1.84 b 3.66 0.633 b 2.58 a 6.10 ab
高氮 N3 0.879 a 2.16 a 3.65 0.728 a 2.43 b 6.25 a
低密 D1 0.833 a 2.27 a 3.50 b 0.636 b 2.61 a 5.80 b
中密 D2 0.752 b 1.79 b 3.71 a 0.660 a 2.58 ab 5.99 b
雅安
Ya’an,
Sichuan
高密 D3 0.765 b 1.70 b 3.76 a 0.660 a 2.53 b 6.40 a

低氮 N1 0.491 c 1.20 c 3.47 a 0.391 c 2.47 a 5.20 a
中氮 N2 0.631 b 1.36 a 3.28 b 0.420 b 2.42 a 4.62 b
高氮 N3 0.736 a 1.25 b 3.00 c 0.509 a 2.09 b 4.15 c
低密 D1 0.652 a 1.24 c 3.16 b 0.455 a 2.39 a 4.53 b
中密 D2 0.602 b 1.30 a 3.22 b 0.417 b 2.28 b 4.58 b
西昌
Xichang,
Sichuan
高密 D3 0.604 b 1.27 b 3.38 a 0.449 a 2.31 b 4.86 a
同列中标以不同小写字母的值差异达 5%显著水平。
Values within a column followed by a different letter are significantly different at 5% level. N1, N2, and N3 denote 45.0, 135.0, and
225.0 kg N hm−2, respectively; D1, D2, and D3 denote 7.5×104, 18.75×104, and 30×104 hills hm−2, respectively.


表 6 氮肥水平和栽插密度对成熟前 10 d茎鞘中 Mg、Ca、Cu、Zn、Mn含量的影响
Table 6 Effects of nitrogen rate and transplanting density on Mg, Ca, Fe, Cu, Zn, and Mn contents in the stem and sheath at
10 days before maturity (mg kg−1)
地点
Spot
处理
Treatment
Mg content Ca content Fe content Cu content Zn content Mn content

低氮 N1 1321.70 c 1403.58 a 874.0 b 3.41 a 36.58 b 335.69 a
中氮 N2 1398.93 b 1158.09 b 886.7 ab 2.92 a 39.74 a 344.23 a
高氮 N3 1564.54 a 1109.22 c 893.0 a 1.99 b 35.82 b 304.66 b
低密 D1 1514.38 a 1178.37 b 881.3 2.56 b 34.49 c 330.36 b
中密 D2 1442.06 b 1240.87 a 883.1 2.75 ab 36.86 b 350.10 a
雅安
Ya’an,
Sichuan
高密 D3 1328.73 c 1251.65 a 889.4 3.01 a 40.80 a 304.12 c

低氮 N1 1005.67 c 1228.78 a 605.5 a 5.70 a 37.81 b 299.88 b
中氮 N2 1182.14 b 1104.28 ab 532.7 b 5.42 b 41.96 ab 315.79 b
高氮 N3 1440.54 a 1003.57 b 622.1 a 5.02 c 43.37 a 334.42 a
低密 D1 1237.03 a 1067.35 597.7 a 5.16 38.07 b 329.57 a
中密 D2 1221.25 a 1083.26 556.3 b 5.40 40.45 b 328.22 a
西昌
Xichang,
Sichuan
高密 D3 1170.08 b 1186.02 606.4 a 5.59 44.62 a 292.31 b
同列中标以不同小写字母的值差异达 5%显著水平。
Values within a column followed by a different letter are significantly different at 5% level. N1, N2, and N3 denote 45.0, 135.0, and
225.0 kg N hm−2, respectively; D1, D2, and D3 denote 7.5×104, 18.75×104, and 30×104 hills hm−2, respectively.

有降低两地成熟前 10 d 茎鞘中 Mg 含量、提高 Ca
和 Zn含量的趋势。
2.3 氮肥水平和栽插密度对成熟前 10 d 茎秆力学
与抗倒伏特性的影响
由于氮肥水平和栽插密度影响了水稻茎秆的形
态特征和内含物质, 因而也显著影响其力学和抗倒
伏特性(表 7)。增施氮肥由于在一定程度上增加了茎
长和茎重, 因而提高了茎秆的弯曲力矩(WP), 特别
是在西昌点, 处理间差异达显著水平。与此同时, 氮
肥又因降低了基部节间的壁厚, 减少了木质素、纤
维素、淀粉等物质的积累, 因而降低了其机械强度
和折断弯矩(M), 从而降低了茎秆的抗倒伏能力, 提
第 1期 杨世民等: 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 99


表 7 施氮量和栽插密度对茎秆材料力学特性的影响
Table 7 Effects of nitrogen rate and transplanting density on the material characteristics of basal internodes
S3

S4

S5

地点
Spot
处理
Treatment
折断弯矩
Breaking
strength
弯曲力矩
Bending
weight
倒伏指数
Lodging
index
折断弯矩
Breaking
strength
弯曲力矩
Bending
weight
倒伏指数
Lodging
index
折断弯矩
Breaking
strength
弯曲力矩
Bending
weight
倒伏指数
Lodging
index

低氮 N1 1181.8 1577.6 134.5 1341.5 a 2204.2 164.5 c 1481.9 2647.1 178.7 c
中氮 N2 1113.0 1553.8 143.7 1168.7 b 2172.3 190.0 b 1356.6 2632.2 197.6 b
高氮 N3 1039.8 1617.9 157.2 1114.6 b 2273.8 207.6 a 1300.1 2756.6 214.7 a
低密 D1 1426.9 a 1900.7 a 134.4 b 1515.6 a 2632.4 a 174.9 b 1703.6 a 3135.1 a 184.7 b
中密 D2 1009.1 b 1517.3 b 150.9 a 1129.6 b 2135.2 b 191.6 a 1287.8 b 2593.5 b 202.1 a
雅安
Ya’an,
Sichuan
高密 D3 898.5 c 1331.3 c 150.2 a 979.7 c 1882.7 c 195.7 a 1147.1 c 2307.2 c 204.3 a

低氮 N1 1501.4 a 1623.0 b 108.5 b 1762.6 a 2104.5 b 119.3 c 2038.5 a 2372.3 b 116.9 c
中氮 N2 1447.9 ab 1782.3 a 123.1 ab 1626.7 b 2310.3 a 142.2 b 1841.7 a 2584.5 a 142.7 b
高氮 N3 1321.7 b 1745.6 a 132.0 a 1416.1 c 2281.1 a 162.3 a 1585.0 b 2592.9 a 164.2 a
低密 D1 1679.1 a 2081.7 a 125.8 a 1894.9 a 2631.1 a 140.7 2202.2 a 2899.2 a 134.6 b
中密 D2 1341.5 b 1566.4 b 117.3 b 1512.4 b 2074.0 b 138.4 1710.9 b 2371.9 b 140.3 ab
西昌
Xichang,
Sichuan
高密 D3 1250.4 b 1502.8 b 120.5 ab 1398.1 b 1990.8 b 144.8 1552.1 c 2278.6 b 149.0 a
同列中标以不同小写字母的值差异达 5%显著水平。
Values within a column followed by a different letter are significantly different at 5% level. N1, N2, and N3 denote 45.0, 135.0, and
225.0 kg N hm−2, respectively; D1, D2, and D3 denote 7.5×104, 18.75×104, and 30×104 hills hm−2, respectively. S3, S4, and S5 denote the 3rd,
4th, and 5th internodes, respectively.

高了其倒伏指数(LI)。雅安和西昌点第 3、4、5节的
倒伏指数高氮处理较低氮处理分别提高了 16.9%、
26.2%、20.1%和 21.6%、36.0%、40.5%。
增加栽插密度, 群体增大, 虽然个体发育受影
响 , 单茎重降低 , 导致茎秆的弯曲力矩 (WP)变小 ,
但由于基部茎秆变细, 茎壁变薄, 木质素、纤维素、
淀粉等结构物质含量降低, 从而导致基部茎秆的机
械强度和折断弯矩(M)下降, 倒伏指数(LI)也不同程
度提高, 雅安和西昌两点平均, 第 3、4、5节的倒伏
指数高密处理较低密处理分别高 4.0%、7.9%、10.6%。
进一步分析表明, 对于倒伏指数的影响, 氮肥
水平和栽插密度间存在一定互作效应, 在低氮水平
下密度对倒伏指数的影响较小, 在中高氮水平下密
度对倒伏指数的影响较大, 表现出一定的氮肥和密
度的互促作用, 高氮配高密倒伏风险最大(表 8), 其中
两试点第 5节的互作效应均达显著水平。

表 8 不同处理基部节间的倒伏指数和田间实际倒伏情况
Table 8 The lodging index and actual percentage of lodging under different treatments
低氮 N1 (45.0 kg N hm−2)

中氮 N2 (135.0 kg N hm−2)

高氮 N3 (225.0 kg N hm−2)
处理
Treatment 低密
D1
中密
D2
高密
D3
低密 D1 中密 D2 高密 D3 低密 D1 中密 D2 高密 D3

S3 133.2 141.6 128.6 126.5 156.3 148.4 148 154.9 168.9
S4 161.7 165.4 166.4 169.6 197.2 203.3 188.8 212.1 222
雅安倒伏指数
Lodging index in Ya’an,
Sichuan
S5 170.8 184.9 180.4 177.7 204.8 210.4 195.9 216.7 231.6
实际倒伏率
Actual percentage of lodging (%)
0 0 0 0 33.3 100.0 0 100.0 100.0

S3 103.3 114 108.1 126.1 116.5 126.8 143.1 121.5 131.3
S4 113.5 122.1 122.2 143.6 136.2 146.8 156.2 156.9 174
西昌倒伏指数
Lodging index in Xichang,
Sichuan
S5 115.3 121.8 113.6 129.5 137.8 160.8 160.6 161.1 170.7
实际倒伏率
Actual percentage of lodging (%)
0 0 0 0 0 0 0 0 0
D1, D2, and D3 denote 7.5×104, 18.75×104, and 30×104 hills hm−2, respectively; S3, S4, and S5 denote the 3rd, 4th, and 5th internodes,
respectively.
100 作 物 学 报 第 35卷

回归分析结果, 倒伏指数与氮肥水平和栽插密
度均正相关, 雅安点第 3、4、5 节的倒伏指数(y)与
氮肥水平(x1)和栽插密度(x2)的回归方程分别为 y3 =
114.9 + 0.13x1 + 10.55x2 (R2 = 0.487**)、y4 = 137.7 +
0.24x1 + 13.83x2 (R2 = 0.670**)和 y5 = 153.7 + 0.20x1 +
13.07x2 (R2 = 0.661**), 西昌点相应的回归方程分别
为 y3 = 108.0 + 0.13x1 − 3.53x2 (R2 = 0.539**)、y4 =
105.6 + 0.24x1 + 2.73x2 (R2 = 0.812**)和 y5 = 93.8 +
0.27x1 + 9.59x2 (R2 = 0.823**), 氮肥每增加 1 kg hm−2,
倒伏指数提高 0.13~0.27; 栽插密度每增加 1×104穴
hm−2, 倒伏指数提高 3.53~13.07。倒伏指数随栽插密
度增加而提高的幅度雅安点高于西昌点, 而倒伏指
数随氮肥水平增加而提高的幅度则西昌点略高于雅
安点, 由此表明, 雅安点的倒伏指数受栽插密度的
影响相对较大, 而西昌点则受氮肥水平的影响相对
较大。
由于高密度和高氮肥提高了基部茎秆的倒伏指
数, 也就增大了田间倒伏的风险。从表 8可看出, 雅
安点高氮高密、高氮中密、中氮高密处理的小区在
成熟前 5 d 因大风大雨而完全倒伏, 中氮中密处理
的小区也有 33.3%的植株发生倒伏。田间观察表明,
倒伏主要发生在基部第 4、5节, 对比倒伏指数发现,
发生完全倒伏的处理第 4、5 节均大于 200, 部分倒
伏的处理(中氮中密处理)第 5 节达到了 204.8, 第 4
节接近 200, 西昌点各处理均小于 200, 田间未发生
倒伏情况。由此表明, 水稻基部茎秆倒伏指数达 200
以上极易发生倒伏, 因此可将 200 作为倒伏发生的
临界指标。
2.4 抗倒伏特性与茎秆理化特性的关系
表 9表明, 茎秆基部各节间的折断弯矩与株高、
重心高度、第 3~5节间的长度极显著负相关, 与第 3~
5 节间的茎粗、壁厚、比茎重和秆型指数极显著正
相关, 还与成熟前 10 d茎秆的纤维素、木质素、淀
粉等有机贮藏物质和 Zn、Cu含量极显著正相关, 与
全 N、Mg、Mn和 Fe等负相关, 倒伏指数与上述茎
秆理化指标的关系相反。分别用雅安和西昌各自 27

表 9 基部茎秆折断弯矩和倒伏指数与茎秆主要理化特性的相关系数(n = 54)
Table 9 Correlation coefficients of breaking strength, lodging index and some physical and chemical characteristics of culm (n = 54)
折断弯矩 Breaking strength

倒伏指数 Lodging index

茎秆理化特性
Physical and chemical characteristics of culm S3 S4 S5 S3 S4 S5

株高 Plant height –0.3729 –0.4556** –0.4170** 0.6260** 0.7386** 0.7737**
重心高度 Gravity center height –0.5317** –0.5844** –0.5583** 0.6440** 0.7468** 0.8031**
节长 Average length of 3rd to 5th internodes –0.6225** –0.6881** –0.6500** 0.6042** 0.7504** 0.8129**
茎粗 Average diameter of 3rd to 5th internodes 0.7587** 0.7227** 0.7220** –0.2615 –0.3114* –0.3565**
壁厚 Average stem wall thickness of 3rd to
5th internodes
0.7354** 0.7741** 0.7736** –0.6461** –0.7537** –0.8418**
比茎重 Average ratio of weight to length for 3rd to
5th internodes
0.6326** 0.6673** 0.6433** –0.4790** –0.5549** –0.5725**
秆型指数 Average culm phenotype index of 3rd to
5th internodes
0.7961** 0.8330** 0.8286** –0.5982** –0.7141** –0.7933**
纤维素含量 Cellulose content of stem 0.4861** 0.5608** 0.5773** –0.4299** –0.5638** –0.5982**
木质素含量 Lignin content of stem 0.6102** 0.7013** 0.6935** –0.5747** –0.6718** –0.6680**
淀粉含量 Starch content of stem 0.4090** 0.5067** 0.5070** –0.5840** –0.6481** –0.6292**
N含量 Nitrogen content of stem –0.5272** –0.6140** –0.5966** 0.7705** 0.8660** 0.8956**
K含量 Potassium content of stem –0.0025 0.0248 0.0007 –0.0134 –0.0061 0.0852
Si含量 Silicon content of stem –0.5418** –0.5597** –0.5226** 0.4838** 0.5992** 0.6363**
Ca含量 Calcium content of stem 0.0881 0.1801 0.1590 –0.1579 –0.2095 –0.1397
Mg含量 Magnesium content of stem –0.5986** –0.7239** –0.7014** 0.7122** 0.8492** 0.8412**
Mn含量 Manganese content of stem –0.5353** –0.5604** –0.5883** 0.2294 0.2999* 0.3660**
Zn含量 Zinc content of stem 0.5614** 0.4902** 0.4784** –0.1921 –0.2176 –0.2758*
Cu含量 Copper content of stem 0.6333** 0.6997** 0.6811** –0.7352** –0.8473** –0.8893**
Fe含量 Iron content of stem –0.4530** –0.5469** –0.5059** 0.5818** 0.7369** 0.7724**
*和**表示达 0.05和 0.01显著水平。
* and ** denote significantly different at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. S3, S4, and S5 denote the 3rd, 4th, and 5th
internodes, respectively.
第 1期 杨世民等: 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 101


个小区的数据进行的相关分析和用两试点 54 小区数
据进行的联合相关分析结果基本一致(表中为两点
联合分析结果)。
用两试点进行联合相关分析, 倒伏指数与成熟
前 10 d茎秆的钾和钙含量相关不显著, 但分点进行
相关分析时均达显著或极显著水平 , 其中茎秆的
钾、钙含量与折断弯矩正相关, 与倒伏指数负相关,
表明适当提高茎秆的钾和钙含量有利于增强茎秆的
机械强度, 增强抗倒性; 成熟前 10 d 茎秆的硅含验
量与其折断弯矩和倒伏指数的相关性雅安点和西
昌点表现不一致 , 雅安点硅含量与倒伏指数显著
正相关(第 3、4、5 节的相关系数分别为 0.3949*、
0.6262**、0.5982**), 西昌点则显著负相关(第 3、4、
5节的相关系数分别为 −0.6696**、 −0.7797**、
−0.6888**), 这可能与两地硅含量水平不同有关, 茎
秆 Si含量雅安点平均较西昌点高 30.3%。进一步用
两点进行联合相关分析表明, 基部各节茎秆的倒伏
指数(y)与茎秆硅含量(x)呈二次凹函数关系, 第 3、4、
5节的回归方程分别为 y3 = 328.2 − 85.99x + 9.034x2
(R2 = 0.3647**)、y4 = 523.7 − 160.96x + 17.101x2 (R2 =
0.5284**)、y5 = 466.5 − 141.46x + 15.656x2 (R2 =
0.5208**); 基部各节茎秆的折断弯矩(y)与茎秆硅含
量(x)呈二次凸函数关系, 第 3、4、5 节的回归方程
分别为 y3 = −141.1 + 598.762x − 69.785x2 (R2 =
0.3458**)、y4 = −1019.9 + 1007.14x − 110.562x2 (R2 =
0.4112**)、y5 = −978.4 + 1065.65x − 117.310x2 (R2 =
0.3560**)。由此表明, 硅含量过高或过低均会降低茎
秆的折断弯矩, 提高茎秆的倒伏指数, 硅含量适宜
时茎秆的折断弯矩最大, 倒伏指数最低, 第 3、4、5
节倒伏指数最低时的硅含量分别为 4.76、4.71、4.52
mg kg-1。
逐步回归分析表明, 在本文分析测定的 35项茎
秆与理化特性指标中, 入选基部第 3、4、5 节倒伏
指数（LI3、LI4、LI5）逐步回归方程的是齐穗期茎鞘
中纤维素(x1)、木质素(x2)、淀粉(x3)及钾(x4)和硅(x5)
的含量、成熟前 10 d茎鞘中氮(x6)、锰(x7)、锌(x8)、
铜(x9)、钙(x10)、镁(x11)含量、基部第 5 节间的长度
(x12)和粗度(x13)、第 4节间的壁厚(x14)以及第 5(x15)、
4(x16)、3 节(x17)的秆型指数等 17 项指标, 其回归方
程分别为 LI3 = 174.2 − 20.5x4 + 108.7x6 + 1.13x8 −
8.3x9 − 1.91x12 − 98.4x13, LI4 = 120.8 − 0.80x1 − 2.77x2
− 2.51x3 + 38.4x6 + 2.12x8 − 11.2x9 − 0.02x10 + 0.06x11
+ 1.16x12 + 791.4x14 + 159.1x16 − 233.0x17和 LI5 =
179.0 + 0.65x1 + 12.1x5 + 123.9x6 + 0.27x7 − 10.3x9 −
2.19x12 − 71.9x15, 表明这些指标是影响杂交水稻茎
秆基部节间抗倒伏能力的重要性状。
在倒伏指数的两构成因素中, 受氮肥水平和栽
插密度影响的程度折断弯矩大于弯曲力矩, 折断弯
矩和弯曲力矩第 3~5节的平均变异系数分别为 3.9%
和 2.9%。相关和通径分析表明, 折断弯矩与倒伏指
数的相关系数和直接通径系数均大于弯曲力矩, 因
而折断弯矩对倒伏指数的贡献率也就较弯曲力矩的
高, 尤其是基部两个节间。两试验地点平均, 第 3、
4、5节折断弯矩对倒伏指数的贡献率分别为 56.5%、
76.0%和 83.9%, 表明提高水稻的抗倒能力应以增强
基部茎鞘的机械强度 , 提高其抗折能力为主攻目
标。
3 讨论
3.1 关于水稻的抗倒机理
水稻的抗倒能力与其基部节间的抗折能力及其
承受的重量有关。高产栽培需要足够大的生物生产
量, 特别是穗子要大, 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[1,4]。本试验表明, 对倒伏指数的贡献率
折断弯矩大于弯曲力矩, 提高折断弯矩是降低倒伏
指数的重要途径, 可以通过选育茎秆抗折能力强的
品种和科学的栽培管理来提高水稻茎秆的机械强度
和抗折能力, 解决高产与倒伏的矛盾。
本研究表明 , 水稻基部茎秆的折断弯矩与株
高、重心高度和基部各伸长节间的长度负相关, 与
茎粗、茎壁厚度、比茎重、秆型指数及淀粉、纤维
素和木质素含量正相关, 倒伏指数则相反, 这与前
人用不同品种为材料研究的结果基本一致[1-9]。说明
基部茎秆短而粗, 茎壁厚而充实, 贮藏物质多有利
增强其抗倒性。
由于碳氮代谢常存在一定的矛盾, 茎秆氮含量
过高不利其贮藏物质的积累, 从而会降低茎秆的抗
倒性, 因而倒伏指数与茎秆氮含量显著负相关。一
般认为 K和 Si有利于细胞的木质化和硅质化, 从而
增强其强度和抗倒能力[6,12]。本文发现, 茎秆中硅的
含量与其折断弯矩和倒伏指数并非线性关系, 而是
二次函数, 只有在 Si 含量适宜时茎秆的抗倒能力才
最强, 回归分析得出本试验条件下成熟前 10 d茎秆
适宜的 Si含量为 4.5~4.8 mg kg−1。Si含量过高或过
低均会降低茎秆的抗倒能力, 提高其倒伏指数, 其
机理尚待进一步研究。
102 作 物 学 报 第 35卷

本研究还发现, 水稻茎秆的抗倒性还与其 Ca、
Mg、Fe、Zn、Cu、Mn等中微量矿质元素含量有一
定相关性, 适当提高茎秆的 Ca、Zn、Cu含量和降低
Mg、Mn、Fe 含量有利于提高其抗折能力, 降低倒
伏指数, 其机理也尚待进一步研究。
前人研究认为, 株高是影响倒伏的重要因素[1-4],
本研究表明, 对茎秆基部节间倒伏指数影响较大的
是齐穗期茎鞘中纤维素、木质素、淀粉及钾和硅的
含量、成熟前 10 d茎鞘中氮、铜、锰、锌、钙、镁
的含量以及基部节间的长度、粗度和秆形指数。除
了茎秆主要有机、无机成分的含量外, 在形态特征
方面与倒伏指数关系最密切的是基部节间的长度、
粗度和厚度(特别是第 4、5 节)及其秆型指数, 株高
不是倒伏的决定因素。
3.2 关于氮肥与密度的倒伏效应
栽培条件会影响水稻的抗倒伏性能[12-15], 主要
是影响了水稻的生长发育和茎秆的理化特性。氮肥
促进水稻的生育, 在一定程度上增加了穗重和弯曲
力矩, 并增长了茎秆基部节间, 使茎粗和壁厚降低,
淀粉、纤维素和木质素含量下降, 抗折能力降低, 倒
伏指数提高; 随着栽插密度增加 , 群体增大 , 个体
发育受抑, 茎秆基部节间变得细长而薄, 积累的有
机物质减少, 抗折能力降低, 倒伏指数增加。由此表
明科学肥料运筹和合理密植, 改善茎秆的理化特性
是提高水稻抗倒能力的重要措施。
袁继超等[18]研究表明, 氮肥水平不仅影响稻米的
蛋白质含量, 而且对稻米中 Ca、Mg、Fe、Zn、Cu、
Mn等中微量元素的含量也有一定影响。本试验表明,
氮肥水平和栽插密度对水稻茎鞘中的 Ca、Mg、Si、
Fe、Zn、Cu、Mn等中微量元素也有一定影响, 这可
能是其影响茎秆抗倒性的机理之一。有关氮肥水平
和栽插密度影响水稻茎鞘 Ca、Mg、Si、Fe、Zn、
Cu、Mn 等矿质元素吸收积累的机制尚待进一步研
究。
虽然雅安和西昌两地氮肥水平和栽插密度对水
稻茎秆的主要理化特性和抗倒能力的影响趋势基本
一致, 但由于各自地理位置和生态条件不同, 水稻
茎鞘抗倒能力的大小和受氮肥水平与栽插密度影响
程度的高低存在一定差异。从总体上看, 栽插密度
对倒伏指数的影响雅安点大于西昌点, 而氮肥水平
对倒伏指数的影响则西昌点略大于雅安点。另外西
昌与雅安相比 , 植株较矮 , 基部节间短而粗 , 茎壁
厚, 茎鞘中淀粉、纤维素和木质素含量高, 机械组织
更发达, 抗倒能力更强, 倒伏指数低, 第 3~5节平均
折断弯矩高 31.0%, 倒伏指数低 23.8%, 因而适宜的
栽插密度和氮肥水平也较高。这种差异可能与两试
点的海拔高度有关, 西昌为高海拔地区, 与雅安相
比 , 光照足 , 紫外线强 , 在一定程度上抑制了茎秆
的纵向生长, 促进其横向生长。上述结果表明, 抗倒
栽培不仅要良种良法配套, 也要因地制宜。
4 结论
茎秆的理化特性与其抗倒性密切相关, 其中以
齐穗期茎秆中纤维素、木质素、淀粉及钾和硅的含
量、成熟前茎鞘中氮、铜、锰、锌、钙、镁的含量
以及基部节间的长度、粗度和秆形指数对茎秆基部
节间的倒伏指数的影响最大。水稻茎秆基部节间的
倒伏指数与其长度及茎鞘的氮、镁含量正相关, 与
茎粗、茎壁厚度、秆型指数和茎鞘的钾、钙、铜及
淀粉、纤维素和木质素含量负相关, 与硅含量呈二
次函数关系。
增施氮肥和增大栽插密度会在一定程度上增加
茎秆基部节间长度 , 降低茎粗和壁厚以及茎秆淀
粉、纤维素和木质素含量, 并影响茎鞘中氮、钾、
硅、钙、镁、铁、锌、铜、锰等矿质元素的含量, 从
而影响茎秆的倒伏指数和抗倒能力。茎秆基部节间
的倒伏指数与施氮量和栽插密度极显著正相关。
雅安和西昌由于生态条件不同, 水稻茎鞘抗倒
能力的大小和受氮肥水平与栽插密度影响的程度有
一定差异, 高产、抗倒栽培要因地制宜。从两地田
间实际的倒伏发生情况看, 金优 527基部节间的临界
倒伏指数为 200。
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