楊哲

摘要：研究水稻關(guān)鍵生育期光照條件對(duì)產(chǎn)量的影響，對(duì)水稻的生產(chǎn)有重要意義。本文利用2014年開展的水稻光照控制試驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合統(tǒng)計(jì)分析方法，分析和探討了水稻關(guān)鍵生育階段光照條件對(duì)水稻最終產(chǎn)量的影響。收集各光照條件下，水稻產(chǎn)量的數(shù)據(jù)及與此同時(shí)的各氣象數(shù)據(jù)，分別對(duì)各組相關(guān)數(shù)據(jù)求相關(guān)系數(shù)。研究顯示，光照條件對(duì)水稻的結(jié)實(shí)率、空殼率影響很大，對(duì)水稻的千粒重雖有影響，但并沒有顯著性特征。

關(guān)鍵詞：光照；結(jié)實(shí)率；空殼率；千粒重

中圖分類號(hào)： S511 獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.06.027

我國(guó)水稻種植面積廣闊，占全國(guó)糧食的四分之一，而產(chǎn)量占全國(guó)糧食總量的一半以上，世界上三分之一的人口以食用水稻為主。為此，解決人口不斷增長(zhǎng)與水稻耕地面積少之間的矛盾，研究水稻的產(chǎn)量對(duì)解決人口溫飽問題有著重大的意義。

水稻通過光合作用積累生物量，并最終形成產(chǎn)量。當(dāng)溫度條件一定時(shí)，光照條件可以直接影響水稻的生長(zhǎng)情況[1]。由于水稻是短日照作物，在加代育種中，一定范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)販p弱光照強(qiáng)度，可以促進(jìn)水稻生長(zhǎng)。但是在水稻關(guān)鍵生育期減弱光照強(qiáng)度，會(huì)使水稻出現(xiàn)低產(chǎn)現(xiàn)象[2]。在某些太陽輻射弱的地區(qū)種植水稻，一旦水稻關(guān)鍵生育期遭遇低溫寡照現(xiàn)象，產(chǎn)量會(huì)大幅減少。本文著重分析不同光照條件下，對(duì)水稻關(guān)鍵生育期產(chǎn)量形成的影響。

1 試驗(yàn)與數(shù)據(jù)

1.1試驗(yàn)方法

控制試驗(yàn)于2014年在南京信息工程大學(xué)農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)品種為南粳45。本試驗(yàn)分為大田試驗(yàn)組與氣候箱試驗(yàn)組，選擇“拔節(jié)——孕穗”、“始穗至穗后20天”兩個(gè)生長(zhǎng)階段開展。大田遮光試驗(yàn)組試驗(yàn)日期從2014年7月28日～9月15日結(jié)束，此時(shí)水稻分別處于大田試驗(yàn)組與氣候箱試驗(yàn)組的穗和產(chǎn)量形成階段。每組水稻之間用卷杖金屬板隔開。處理日長(zhǎng)分別為全天和低光6小時(shí)（早上9時(shí)至～下午15時(shí)）。光照條件設(shè)為三組，分別為大田光照水平的60%和30%以及正常光照水平（對(duì)照組CK）。光強(qiáng)處理方法為在高度是1.5米的竹架上掛孔徑約0.50毫米的黑色遮光網(wǎng)。設(shè)p1：用一層遮光網(wǎng)（光照強(qiáng)度為弱光30%），p2：用兩層遮光網(wǎng)（光照強(qiáng)度為弱光60%），p3為對(duì)照組，不做光照強(qiáng)度處理。對(duì)經(jīng)過處理的穗進(jìn)行標(biāo)記，并在成熟后進(jìn)行考種。

人工氣候箱組處理試驗(yàn)著重了解抽穗開花期弱光對(duì)水稻產(chǎn)量的影響，采用抽穗期生長(zhǎng)階段的水稻，然后放入氣候箱中。分別設(shè)置光照強(qiáng)度為弱光30%和50%，溫度設(shè)置則為氣候箱處理前1～2天日氣溫變化設(shè)定的最高溫度和最低溫度。處理時(shí)間為6天，12天，18天。對(duì)照組為全天光照氣候箱6天和全天光照氣候箱18天。每個(gè)處理結(jié)束前測(cè)定葉片光響應(yīng)曲線，在成熟后進(jìn)行考種。

1.2試驗(yàn)數(shù)據(jù)

使用Microsoft Excel 2003進(jìn)行了數(shù)據(jù)處理。討論分析對(duì)不同光照條件對(duì)水稻關(guān)鍵生育期產(chǎn)量形成的影響。

1.3氣象數(shù)據(jù)

氣象數(shù)據(jù)來自南京信息工程大學(xué)自動(dòng)氣象觀測(cè)站。由該站點(diǎn)采集到的氣象數(shù)據(jù)為每10分鐘的氣溫、風(fēng)速、太陽總輻射、氣壓等。

光合有效太陽輻射作為太陽總輻射中能被植物在進(jìn)行光合作用中利用的部分[3]。水稻光合有效太陽輻射公式如下：

其中，R為每天從日出到日落的光合有效太陽輻射（KJ m-2），PAR（i）為第i小時(shí)內(nèi)植物受到的光合有效太陽輻射（KJ m-2），Q表示在該小時(shí)內(nèi)所受到的太陽總輻射，0.5表示光合有效太陽輻射在總太陽輻射中占的比例。

水稻的生長(zhǎng)也受光照時(shí)間的影響。天文日長(zhǎng)（DL）是指由日出到日落的時(shí)間[4]，也可以理解為太陽可照射的時(shí)間，所以，也稱為可照時(shí)數(shù)。因?yàn)樘煳娜臻L(zhǎng)與很多氣候因子都有聯(lián)系，如太陽輻射，而且通過日長(zhǎng)可以推算每天水稻所受到的有效光合輻射量，所以便把天文日長(zhǎng)當(dāng)做氣候要素來處理。天文日長(zhǎng)受季節(jié)和緯度的影響。天文日長(zhǎng)（DL）的計(jì)算公式[5-6]如下：

公式（3）是計(jì)算日出到日落時(shí)間段的日長(zhǎng)，由于大氣具有反射性質(zhì)，當(dāng)日出前和日落后依然會(huì)有微弱的余光，會(huì)對(duì)水稻的生長(zhǎng)發(fā)育有影響，所以，這些余光在計(jì)算過程中不能忽略，同時(shí)應(yīng)該把余光的量度加入，即所謂的發(fā)育日長(zhǎng)[7]（DDL）。在大氣具有反射特性的條件下，把太陽邊緣與地平線相切時(shí)設(shè)為日出開始，從日出到日落時(shí)的天頂角Z為90.83°，發(fā)育日長(zhǎng)的計(jì)算公式如下：

公式中的LT為地理緯度，SL為太陽傾角，太陽傾角可以按照Usher 1970年提出的計(jì)算公式：

公式中的Y為年角，年角的計(jì)算公式如下

N為從3月1日開始計(jì)算的日數(shù)。

試驗(yàn)點(diǎn)的緯度以北緯31°14′計(jì)算，通過公式（4）、（5）、（6）求出大田試驗(yàn)全天組從7月28日至9月15日的平均發(fā)育日長(zhǎng)為13.05 小時(shí)。通過公式（1）、（2）、（3）求出日長(zhǎng)13.05 小時(shí)、大田對(duì)照組（CK）的有效光合太陽輻射量為5341.7 KJ m-2。光照時(shí)間為6小時(shí)、弱光30%和60%條件下的有效光合太陽輻射量，分別為1719.2 KJ m-2和982.4 KJ m-2。全天光照組弱光30%和60%條件下的有效光合太陽輻射量為3739.2 KJ m-2和2136.7 KJ m-2。并使用Microsoft Excel 2003對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性處理，將有效光合太陽輻射和水稻的結(jié)實(shí)率生成相關(guān)系數(shù)（相關(guān)系數(shù)為0.783）。同樣，通過Excel分別求出有效太陽輻射和空殼率、千粒重的相關(guān)系數(shù)（-0.706，0.572）。

2結(jié)果

試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，水稻在關(guān)鍵生育期結(jié)實(shí)率受太陽總輻射量的影響，同時(shí)還受弱光日數(shù)的制約。水稻在連續(xù)低光照的條件下生長(zhǎng)對(duì)水稻的產(chǎn)量影響很大，因?yàn)榻档凸庹諒?qiáng)度，水稻體內(nèi)進(jìn)行的光合作用強(qiáng)度會(huì)減弱，有機(jī)干物質(zhì)積累速度下降，從而造成籽粒不飽滿，增加水稻的空殼率，出現(xiàn)大幅減產(chǎn)現(xiàn)象。光照對(duì)水稻的千粒重有一定程度的影響，同等條件下未遮光組水稻的千粒重明顯高于遮光組水稻的千粒重，但是，并沒有形成規(guī)律性的變化，只會(huì)能得出減少光照強(qiáng)度會(huì)使水稻的千粒重下降。

3結(jié)語

本文通過對(duì)光照控制試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理分析，得出光照和水稻的產(chǎn)量要素之間具有相關(guān)性。光照對(duì)水稻的結(jié)實(shí)率、空殼率、千粒重均有不同程度的影響。增加光照強(qiáng)度，水稻的結(jié)實(shí)率會(huì)增加，空殼率下降。減少光照強(qiáng)度，水稻結(jié)實(shí)率會(huì)下降，空殼率增加。減弱光照強(qiáng)度會(huì)使水稻的千粒重下降，但是，水稻千粒重并沒有隨著光照強(qiáng)度的變化呈現(xiàn)出顯著的規(guī)律性特征。由于控制試驗(yàn)的條件過于單一，光照對(duì)千粒重的影響還有待進(jìn)一步考證。

研究光照條件對(duì)水稻產(chǎn)量的影響，有利于今后水稻生產(chǎn)。僅從光照條件出發(fā)，今后種植水稻可以講究科學(xué)種植，合理利用太陽輻射提高水稻產(chǎn)量，選種水稻品種時(shí)要結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍庀筇攸c(diǎn)，合理安排種植期，盡量避開如低溫寡照等氣象災(zāi)害。相關(guān)部門應(yīng)做好農(nóng)業(yè)氣象預(yù)報(bào)，及時(shí)對(duì)氣象災(zāi)害作出相應(yīng)的預(yù)防措施。

研究水稻的高產(chǎn)不但可以解決人們的溫飽問題，還可以帶動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，所以研究水稻關(guān)鍵生育期光照對(duì)其產(chǎn)量的影響值得深入探究。

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