遮阴对水稻茎杆强度影响机理(2)
已有研究表明遮阴就是影响水稻茎杆强度的因素之一，同时光照不足会明显改变作物的生长环境，进而直接影响作物生长发育进程。例如，为了追求高产，肥料投入普遍较高，形成大群体，群体内部光照不足进一步加剧，影响了水稻生长发育。凌启鸿等[15]研究表明，与水稻茎秆基部节间充实有关的各个功能叶片，从一开始就处于群体下层，改善拔节至抽穗期群体下层叶片的受光条件，使中下部叶片接受足够光能，是促进基部节间充实的关键所在。众所周知，水稻茎秆机械强度是重要的农艺性状，受品种和环境的共同影响。多年的统计资料表明，中国的太阳辐射强度呈下降趋势，如长江中下游地区水稻生长期内连续阴雨、光照不足的天气频现[16,17]。前人已研究了光照因子与大豆[18]、玉米[19]茎秆抗倒伏性的关系。关于水稻群体内部光因子对茎秆形态学特征的影响及其与茎秆抗倒伏性的关系，报道仍然较少。随着人类活动加剧和工业的发展导致环境污染问题加重，太阳辐射强度降低，明显影响水稻的生长发育、产量形成以及植株抗倒伏性。本研究以常规水稻品种武运粳23号、W3668为材料，结合遮阴处理，研究水稻群体内部光照变化对茎秆形态生理特征的影响及其与茎秆力学指标的关系，从而明确遮阴对水稻茎杆强度的影响机理，从而制定合理的栽培管理措施，来提高水稻抗倒伏性和产量，以适应不断变化的气候条件。
2 材料与方法
2．1 供试材料
供试材料为常规水稻品种武运粳23号(抗倒伏品种)和W3668(易倒伏品种)
2．2 试验地点
试验于江苏省丹阳市宝林农场实验站(东经119°28′，北纬31°54′，海拔80m，)进行，供试土壤为黄壤土，含总氮1.2 g kg-1、总磷0.48 g kg-1、总钾1.96 g kg-1、速效氮86.40mg kg-1、速效磷 12.6 mg kg-1、速效钾105.6 mg kg-1和有机质 20.2g kg-1。
2．3试验设计
将试验田分为12个小区（2个处理，3次重复，共计12个小区，小区面积24m2）采用完全随机区组排列。试验地采取同样的管理措施，控制其它因素相同，就光照有差异。试验于2016年5月30日播种，6月21日3苗移栽，栽插密度为30×13.3cm。肥料管理方案如下：水稻全生育期施氮水平为270 kg N ha-1，基肥：分蘖肥：促花肥：保花肥=25%：25%：25%：25%。基肥于移栽前1d施入，蘖肥于移栽后7d施入；促花肥：保花肥 = 6:4，促花肥于倒4叶期施入，保花肥于倒2叶期施入。所有处理的磷、钾用量均保持一致，其中磷肥（P2O5）用量为90 kg ha–1，全部作为基肥，以过磷酸钙在移栽前1d施入；钾肥（K2O）用量为120 kg ha–1，分别于移栽前1天（基肥）和拔节前（促花肥）以氯化钾等量施入。同时在拔节开始前，采用遮光度为60%的黑色遮阴网对水稻进行遮阴处理（利用脚手架搭建可拆卸式遮光棚，遮阴网与水稻冠层始终保持2 m 距离，从而保证了遮阴棚内通风良好，除光照外的其他小气候因子与大田自然条件基本一致），每个品种三个遮阴小区，三个对照小区。各小区田埂利用塑料薄膜包盖以防窜肥，严格按照高产田要求精细管理，及时控制和防治病虫害。
2．4 测定项目和方法
2．4．1 产量及产量构成
于成熟期普查穗数，每小区普查80穴稻株，按照每穴平均有效穗数取代表性植株5穴，剪下穗子装入信封，以备考种。考种的主要指标包括每穗粒数、空瘪粒数和千粒重，然后通过公式：亩产=每亩株数×每株穗数×穗粒数×千粒重×结实率×10-3计算产量。
2．4．2 茎秆形态和力学指标
于抽穗后30天在每个小区随机选取代表性的主茎15根，测定每个主茎高度、重心高度。之后找出基部第2伸长节间所在的茎段，用铅笔做好标记，接着将该茎段置于距离为6cm的两个支点上并保持固定，用AIKON测力计（AIKON RX－5，日本产）作用于两支点中间部位茎秆上垂直向下缓缓用力，直至茎秆恰好折断时记录测力计所显示力的值（F）。然后剪下基部第2伸长节间茎段，并且在折断的茎秆中部剪断，剥去鞘，用游标卡尺测量中空椭圆形茎秆的长、短轴内径和外径，计算各项力学参数参见Ookawa et al（1992）的方法[20]： 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基部椭圆形中空节间横切面大小的断面系数（Z, mm3），Z=∏/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mm； ④茎秆材质强度的弯曲应力（BS, g•mm－2），BS=M/Z；⑤倒伏指数（LI, %），LI = WP/M。