水稻穗田葉色診斷機理及施用技術(shù)研究

郭啟陽

摘要：水稻葉色是指水稻葉片的顏色，反映了植物的代謝特征。葉子深綠色（俗稱“黑”）。這種植物氮素豐富，體內(nèi)氮代謝旺盛，蛋白質(zhì)合成較多，說明各器官生長迅速，缺乏同化物的積累。葉子呈淡綠色（俗稱“黃”），說明這種植物缺氮，碳代謝旺盛。此時蛋白質(zhì)合成減弱，但同化物積累增加，器官變強，為后期產(chǎn)量的形成奠定了基礎(chǔ)，為水稻栽培中的各種預(yù)防措施提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：水稻；葉色；技術(shù)研究

早在20世紀(jì)50年代，就有學(xué)者總結(jié)出水稻葉色顏色黑硫的變化規(guī)律后，水稻科技工作者進(jìn)行了大量的研究工作。長期以來，農(nóng)學(xué)上有兩種觀點：生物規(guī)律和技術(shù)措施，葉片變色將成為水稻精準(zhǔn)施肥研究的新熱點。

1 水稻葉色影響因素的確定

1.1 品種

在相同的生長條件下，品種間SPAD值差異很大，因此不同品種間SPAD閾值的確定存在差異。一般來說，在相同的生態(tài)條件和生產(chǎn)管理水平下，粳稻品種的SPAD閾值高于水稻品種，普通水稻高于水稻品種。閾值因水稻類型而異，精米比例越高，需肥度越大，SPAD閾值越高，這種差異在抽穗后越明顯。SPAD值因植物種類而異。葉片角度越大，SPAD閾值越低。因此，為了診斷不同種類的氮素狀態(tài)，必須設(shè)置不同的SPAD閾值[1]。

1.2 生育時期

水稻的氮素濃度和葉片結(jié)構(gòu)厚度隨生育期而變化。即使是同一品種，SPAD板毒性也因生長期不同而差異很大。另外，不同品種的吸氮特性也不一樣。例如晚稻吸氮高峰只有一個，而雙季稻吸氮高峰出現(xiàn)較早。晚稻吸收的兩個高峰分別為分蘗期和孕穗期，雜交水稻氮吸收度高，同樣也具備兩次氮高峰，因此氮含量高。優(yōu)質(zhì)水稻生物多樣性是強吸收率，因此就算在同一個階段，吸收率也會不一致，因此也就會產(chǎn)生不同的SPAD值。

1.3 測定葉位

在不同的生態(tài)條件下，應(yīng)根據(jù)不同品種的表現(xiàn)，設(shè)定SPAD閾值，以診斷水稻氮素營養(yǎng)狀況，指導(dǎo)施肥。這種方法在試驗研究中取得了較好的效果，但在水稻生產(chǎn)中推廣必須受到限制，因為水稻種類和品種多，生態(tài)條件復(fù)雜。根據(jù)水稻的葉位，SPAD值差異較大，主要是供氮量的差異。氮素在水稻中具有很大的流動性，葉片中氮素的移動能力最強。氮在葉片間自上而下運輸，總是以新葉為中心。在供氮等因素的影響下，葉片氮儲量發(fā)生變化，這也影響SPAD讀數(shù)及其變化[2]。

1.4 測定葉片的位置

SPAD數(shù)值的變化取決于葉片的具體位置，并且不同種類植株測量位置不同。例如玉米測量中基準(zhǔn)55%處定位結(jié)果的偏差最小，范圍檢測的40%～60%提供了變化系數(shù)。測量水稻葉片從葉片底部到底部測量。在基部40%～60%的區(qū)域，小麥葉片基部和末端的測量值相對較小，水稻葉標(biāo)準(zhǔn)L/2測得的SPAD相對穩(wěn)定，可以認(rèn)為是檢測的合適位置，但研究者也用葉標(biāo)準(zhǔn)的2/3作為測量位置，也就是說測量時需要時刻注意位置選擇。

1.5 生態(tài)環(huán)境等其他因素的影響

不同季節(jié)的水稻閾值不同。本文以菲律賓為例，在雨季時，進(jìn)行矮稈水稻的移栽，那么水稻的臨界SPAD值為37，相較于旱季的35有明顯不同，產(chǎn)生這種變化的主要原因為光輻射的照度，光輻射的變化影響葉綠素，進(jìn)而影響對鉀的耐受性。有些人認(rèn)為同一天的不同部分測量值相差不大，只有1%～2%。然而，許多研究人員認(rèn)為，在多云和弱輻射天氣區(qū)測量的SPAD值相對穩(wěn)定。此外，植物密度、環(huán)境條件以及水稻植物的營養(yǎng)狀況或其他營養(yǎng)缺乏或毒性（主要是磷、鐵、錳和鋅）都會影響SPAD值。比如水稻缺磷會導(dǎo)致SPAD讀數(shù)的偏差。

2 水稻葉色結(jié)果與分析

2.1 水稻不同生育時期葉色的變化

經(jīng)過試驗結(jié)果表明，移栽水稻上部葉色變化基本一致，也就是說種植后氮濃度越來越深，氮濃度逐漸降低，葉色逐漸變淡。無論是氮濃度逐漸降低還是氮深度處理到一定程度，葉色都有明顯的黑黃變化趨勢。不同氮素處理中，處理氮素濃度高，但葉片SPAD值不高，高SPAD值表明過高的分蘗氮濃度不利于植物生長。也就是說，分蘗期存在一個適宜的氮素濃度，后期葉片的SPAD值隨著氮素濃度的增加而增加，說明后期施氮量的增加有助于葉片葉綠素含量和含氮量的增加。

2.2 水稻植株吸氮速率的變化

全生育期有三次吸氮的高峰階段。處理前植株表現(xiàn)出氮素的饑餓狀態(tài)，氮素吸收速率隨著氮素濃度的降低而逐漸降低，拔節(jié)期前達(dá)到最低點。在穗分化期，隨著穗肥的施用，植株吸氮速率迅速增加，在穗爆前兩周左右達(dá)到第二個吸氮高峰，無論是高氮處理還是低氮處理，或者是氮濃度的恒定變化，都表現(xiàn)出相同的趨勢。這表明此時植物吸收氮存在一些障礙。在開花期，溶液中的氮濃度逐漸降低，但植物表現(xiàn)出較高的氮吸收率，達(dá)到整個生長期的第三高點。氮素處理間供氮濃度越高，生長中后期植株的氮素吸收速率越高。

2.3 水稻葉色變化與氮素吸收的關(guān)系

抽穗前，水稻主要被營養(yǎng)根吸收，氮素主要用于養(yǎng)分供應(yīng)。吸收的氮需要從地上轉(zhuǎn)化，三片葉的氮含量需要相對延遲的轉(zhuǎn)化時間。但抽穗后，植物的營養(yǎng)中心不是葉子，而是谷物。因此，水稻抽穗前各生育期氮素吸收速率和未來兩周葉色值的分析結(jié)果如圖1所示。結(jié)果表明，兩周后水稻氮素吸收速率與葉色SPAD值呈正相關(guān)。這表明水稻葉色的變化與根系吸收氮的能力密切相關(guān)，其葉氮含量主要受營養(yǎng)液吸收氨的能力制約。也就是說，地面上一些黑黃葉色的動態(tài)變化主要是由根系吸氮能力的變化引起的，而葉色和吸氮能力的變化主要受植物本身的生物規(guī)律限制。

2.4 水稻葉色變化與外來因素的關(guān)系

多發(fā)生在長期淹沒深腳田，大部分這些地區(qū)被大量不成熟的有機物質(zhì)分解，產(chǎn)生硫化氫、甲烷、有機酸等有毒物質(zhì)。（1）鐵（缺鐵）中毒。地里有很多生銹的水，這意味著植物的根被染成黃色，根部有很多小分支。葉底變成褐色或褐色斑點，逐漸發(fā)展成葉底。重癥患者的心臟生銹了，生長停止了。根不能吸收養(yǎng)分、磷、鉀、錳、硅、鈣、氮等常見生理癥狀。非常脆弱。（2）低溫毒性有機酸。在這樣的田地里，種子很少長出新的根。嚴(yán)重的根皮會降低根，引起腐敗，下葉變黃，植物變小。醋酸是最常見的有機酸，其次是丁酸、乳酸等，這就是所謂的酸性田。（3）高溫引起硫化氫中毒。葉田是棕色的，葉尖開花，只剩下一兩片新的綠葉，并且植株的根有臭雞蛋的味道。根是黑色或深灰色，抑制了磷、磷、鉀、錳、硅、鎂、鈣的吸收，因此水稻根生長不穩(wěn)定，不生根，不發(fā)芽。

3 水稻群體葉色黑黃變化討論與分析

3.1 關(guān)于水稻群體葉色黑黃變化的規(guī)律性問題

20世紀(jì)60年代，大多數(shù)學(xué)者都將葉色作為反映生長、代謝和營養(yǎng)的敏感指標(biāo)，是觀察生長發(fā)育障礙的重要診斷內(nèi)容。葉片變黃是各器官碳氮代謝強度和物質(zhì)交換分配的差異。葉色較黑的時期，葉片中含氮化合物高，光合強度也高，促進(jìn)新器官的生長。葉片較黃的期間，含氮化合物減少，鞘莖碳水化合物增加，幾次黑化是水稻需要營養(yǎng)的時期，對分蘗、壯稈、大穗、結(jié)實起決定性作用。落黃往往是前期和后期發(fā)展的關(guān)鍵時期，也是物料配送中心轉(zhuǎn)移的時期，群體葉的顏色變化與單株發(fā)育過程中各葉的生長特性有關(guān)，群體功能高峰期葉片較多時會出現(xiàn)黑色。當(dāng)植物衰老時，整個田地變得相對黃色，葉色顏色的交替變化與某些層葉顏色的交替有關(guān)，生長區(qū)間的相似性、峰值函數(shù)的集中性和一段時間內(nèi)大多數(shù)葉色變化趨勢的相似性，可使種群葉色在一段時間內(nèi)變暗。由于葉片出生間隔的延長和葉片功能峰的不一致，黃葉很快變黑。葉片生長間隔和葉色變化具有生物學(xué)特性，因此認(rèn)為明顯的黑化控制著水稻個體器官的協(xié)調(diào)生產(chǎn)和大規(guī)模協(xié)調(diào)生產(chǎn)。

單葉顏色變化的動態(tài)過程和其他植物物種的同化產(chǎn)物流動是水文水稻的生物學(xué)特性，為葉色變化奠定了基礎(chǔ)，上文中所提到的水肥技術(shù)便是葉片變化的主要因素，也是控制黑黃葉變化的主要因素。葉色變化是水稻生長過程中內(nèi)外因素相互作用的結(jié)果。對以往水稻葉色變化研究成果的分析表明，葉色變化有內(nèi)在規(guī)律，但都是在田間條件下進(jìn)行的。由于土壤氮濃度隨生長季節(jié)而變化，未施氮肥的植物無法避免土壤供氮的影響。

3.2 關(guān)于水稻群體葉色黑黃變化的內(nèi)在原因

水稻的色密度與自身體內(nèi)葉綠素含量的變化密切相關(guān)，蛋白質(zhì)的組成是光合糖和植物吸收的硝酸鹽或銨鹽的組成。因此，葉片的變化和常見植物的碳氮代謝密切相關(guān)。在本次研究結(jié)果中能夠表明，水稻下部氮素比例高于上部，隨葉高或腐爛程度的增加而降低。不同葉片的生物學(xué)特性是水稻生長階段葉片的變化。水稻葉色的變化動態(tài)地反映了水稻體內(nèi)氮和碳?xì)浠衔锏臓顩r。合成更多的蛋白質(zhì)會減少碳水化合物的積累。葉綠體中心的蛋白質(zhì)含量增加，葉子的顏色更趨向深綠色和黑色。相反，隨著碳水化合物積累的增加，含氮化合物的比例減少，葉綠素含量相對減少，因此葉片顏色變淺或變黃。許多關(guān)于葉片變化原因的研究主要集中在土壤上，表明氮是從地下根的稻峰中吸收的。結(jié)果表明，水稻根系葉色的動態(tài)變化與根系吸收速率密切相關(guān)。水稻根系從土壤中吸收氮，與葉片中的碳水化合物一起合成蛋白質(zhì)，影響葉片的顏色變化。當(dāng)然，水稻的吸氮速率與土壤液體中氮的初始濃度有關(guān)，并不能完全說明吸氮能力。利用不同的吸氮量可以揭示水稻葉片顏色變化與吸氮量之間的內(nèi)在機理。

4 水稻施肥施用分析

科學(xué)施肥是實現(xiàn)水稻優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)的重要方式之一。但水稻的種植與施肥是一個高難度的技術(shù)活，需要在實踐中通過多樣性、土壤肥力、環(huán)境影響、環(huán)境條件等靈活考慮。隨著水稻長時間生長，肥料消耗和吸收強度增加，各種營養(yǎng)元素數(shù)量和比例增加。研究表明，100kg大米應(yīng)被吸收1.6～2.5kg氮、0.8～1.2kg磷和2.1～3.0kg鉀。根據(jù)水稻的上述肥料需求，在基肥充足的前提下，要注意施用“三肥”，即分蘗肥、穗肥和粒肥。

4.1 適時早施分蘗肥

水稻移栽到幼穗分化期這一階段進(jìn)行追肥稱為“分蘗肥”。分蘗肥應(yīng)該早施，用量要足。另外，由于水稻在生長前后中受到外來因素的變化影響，例如氣溫、水溫、土壤溫度低，養(yǎng)分釋放慢，追肥量少，不能滿足水稻的養(yǎng)分需求。只有適時早施，才能減少水稻早期分蘗、多次分蘗和分蘗數(shù)，為與穗粒競爭創(chuàng)造條件。水稻種植后7～10d噴施粉狀肥料，噴施5～7kg/667m2?；什蛔銜r，可適當(dāng)追肥，但不可過度追肥，以防中后期和成熟期長勢過猛。

4.2 巧妙施用穗肥

在穗分化中，追肥被稱為“穗肥”。這個時期是氮素吸收的第二個高峰，科學(xué)施用穗肥，既能留住花粒，又能防止花蕊掉落。技術(shù)上來說，第一，土壤肥力好、底肥充足、水分多的農(nóng)田不必施肥。第二，早上葉子上沒有露水，中午葉子拉直，葉片發(fā)黃的水稻要及時施肥。第三，不要在下雨天施肥。施肥時期為水稻的生長初期，均勻噴灑在葉面，大約尿素3～4kg/667m2。

5 結(jié)語

通過以上內(nèi)容分析，水稻葉色的變化受到多種因素的影響，其中受外來環(huán)境的影響最大，因此在施肥過程中必須嚴(yán)格把控各個元素的多少，選擇適合水稻生長特點的養(yǎng)分，傳統(tǒng)施肥方法容易出現(xiàn)的問題有：初始群體過大，有效穗數(shù)增加，但每穗粒數(shù)減少，后期施肥等。各種條件交織在一起，水稻產(chǎn)量明顯下降，要解決這個問題，關(guān)鍵是要根據(jù)實際情況減少水稻種植的肥料用量，通過土壤配方完成肥料的配比，在不同肥力、不同土壤類型的水稻種植區(qū)種植合適的肥料，從而起到減量增效的作用。

參考文獻(xiàn)

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[2] 張杰，徐波，馮海寬，等.基于集成學(xué)習(xí)的水稻氮素營養(yǎng)及籽粒蛋白含量監(jiān)測[J].光譜學(xué)與光譜分析，2022，42（6）：1956-1964.