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三江平原是我国重要粳稻商品粮基地,目前一半以上水稻田依靠地下水种植,而地下水每年降低1米,进一步高产稳产必须重视品种、灌溉方式和种植密度的选择。为了探讨寒地水稻产量形成与调控规律,比较不同年份间温光条件差异及对水稻产量的影响,研究不同灌溉方式和种植密度对寒地水稻茎蘖动态、干物质积累、籽粒灌浆以及浅土层温度特征的影响,探讨灌溉方式与密度对水稻产量和光合物质生产特性的影响及其互作效应,在佳木斯地区开展了品种试验、密度试验和灌水试验,经过4年的研究获得以下结果:2011~2014年,品种空育131(KY131)、龙粳31(LJ31)、垦稻23(KD23)和垦鉴稻6(KJD6)更适应本地区高产、高效栽培品种需求,平均产量分别表现为11249.08kg·hm-2、11653.45kg·hm-2、10815.90kg·hm-2和11179.89 kg·hm-2。产量形成特征表现在抽穗期前后具有高的叶面积指数(LAI),11叶品种LAImax可达5.22(KY131),而12叶品种LAImax可达5.69(KJD6);具有高的抽穗期平米茎鞘干质量(729.43g.m-2~834.77g.m-2)、平米生物产量(1241.05g.m-2~1488.38g.m-2)和粒叶比(21.18g.cm-2~24.18g.cm-2),最终形成高质量的群体优势。生育期内后四叶片SPAD值(45-50)高且持续时间长;具有较强的干物质生产和转运能力、收获指数高;籽粒灌浆的起始生长势高,平均生长速率高,穗上、中部籽粒最终生长量和灌浆速率接近一致;具有高枝梗数和枝梗粒数。寒地水稻品种产量与抽穗期茎、叶干质量(R2茎=0.4520**;R2叶=0.4575**)、LAI(R2=0.4220**)及生物产量(R2=0.1835**)呈二次函数关系,与抽穗期粒叶比和收获指数显著正相关(R2粒叶比=0.1593*;R2收获指数=0.5291*)。对佳木斯地区2011~2014年的温光条件及其与水稻干物质积累、源库光合特征、产量等性状间的关系进行分析。结果表明,生育期内日活动积温利用率和日有效积温利用率呈逐年增加的趋势,太阳辐射呈逐年降低的趋势,其中灌浆期太阳辐射强度以2014年居高;生育期内较高的日活动积温、日有效积温及其利用率,抽穗后高的日平均太阳辐射强度对于产量提高具有明显促进作用,相关分析表明,生育期内日活动积温和日有效积温及其利用率、抽穗后日平均太阳辐射强度与粒数、结实率以及产量显著或极显著正相关;日活动积温利用率(R=0.38*)、日有效积温利用率(R=0.42*)以及抽穗后日平均太阳辐射强度(R=0.36*)与千粒重呈显著正相关;生育期内活动积温与产量(R2=0.6946**)、生物产量(R2=0.4909**)、抽穗期茎、叶干质量(R2茎鞘=0.7419**;R2叶片=0.4573**)及粒叶比(R2=0.3418*)、收获指数(R2=0.6321**)、群体生长速率(R2=0.7899**)和净同化率(R2=0.7351**)均呈二次函数关系,而与叶面积指数呈极显著正相关(R=0.8050**)。灌溉方式条件下,2012~2013年分析了3种灌溉方式对寒地水稻浅土层温度、产量形成以及籽粒灌浆特性的影响。土壤0~15cm地温与气温的正相关度随土层深度增加而下降。抽穗期前后土温达生育期中最高,其中W2处理明显提高抽穗后10cm、15cm土层日平均温度(Tavg),而日最低温度(Tmin)较低,日温差(Ttg)变大。W2和W1处理能够有效的控制无效分蘖,增加结实率,降低植株高度和缩短倒3、4节间长度,其中W2处理下成穗率提高,干物质积累及转运能力增强,千粒重明显增加。籽粒鲜重增重与花后天数均呈二次曲线关系,模拟效果以KD24最佳,W2处理下最大籽粒鲜重(Ymax)和籽粒灌浆速率高,到达最大灌浆速率时间早;籽粒灌浆过程可用Richards方程进行分析,达到最大生长速率的时间(Tmax),最大生长速率(Gmax)以及平均生长速率(Gmean)均表现为KD24>KY131。在产量上,与W1、W3处理相比,W2处理2012年产量增幅分别为13.91%~28.26%和5.31~9.95%;2013年分别为22.05%~25.67%和5.15~7.70%。W2处理的增产途径是农艺性状配置合理,抽穗后干物质积累能力强及所占比例高,茎鞘干物质转运能力强,形成较高的群体素质;籽粒灌浆中最终生长量(A)和起始生长势(R0)增加,Tmax值缩短,Gmax值和Gmean值提高;对二次枝梗作用效果大于一次枝梗,其中3粒二次枝梗粒数和产量明显增加,收获指数、千粒重和结实率高,最终籽粒产量高。种植密度条件下,不同处理浅土层温度极值随土层的加深而向后推迟,土层Tavg、Tmax、Tmin均与气温达极显著正相关,而Ttg与气温负相关,但差异不显著;高密度处理在水稻分蘖期白天增温快,夜间土温最低,温差大,且10cm、15cm土温在10h~22h随密度的增加而升高;返青期Tmax随密度增加而增加,而Tmin随密度增加而减小;抽穗期前后土温达生育期中最高。种植密度与成穗率呈二次曲线变化趋(R2=0.8781*)势,D3处理有效分蘖茎数和成穗率高,抽穗期前干物质积累和转运能力强,籽粒灌浆起始势和最大灌浆速率高;D2处理抽穗前LAI高,抽穗期后干物质积累和转运能力强。种植密度与单株粒数、粒重负相关。产量与着粒密度(R2=0.8156*)、收获指数(R2=0.8449*)、千粒重(R2=7801*)呈二次函数关系,平米茎数与收获指数(R2=0.7601*)、千粒重(R2=0.6001)呈二次函数关系,但与着粒密度呈极显著负相关(R=0.9400**)。水密互作条件下,主处理灌溉方式对干物质积累、产量构成及产量的整体作用效果表现为W2>W3>W1,其中W2处理能够有效的控制无效分蘖,明显提高成穗率,降低植株高度和倒3、4节间长度。副处理种植密度对抽穗后生物产量、茎鞘干物质运转以及最终籽粒产量的作用效果均以D2处理最佳。灌溉方式与种植密度交互作用下,各水密处理对寒地水稻叶龄值、分蘖茎数、茎蘖成穗率、抽穗期粒叶比、干物质积累量、抽穗后茎鞘干物质转运与光合物质生产、产量构成及产量的影响均存在显著或极显著的互作效应,以轻干湿交替灌溉方式与行株距30cm×10cm密度组合效果最佳,该处理组合的增产途径是粒叶比高,叶面积指数高,光合物质积累多,形成高质量群体;生育中后期干物物质积累量大,群体生长率和净同化率高,光合物质生产能力强,茎鞘物质输出与运转合理,增加了一次5、6粒枝梗和二次2、3粒枝梗的粒数和粒重,具有较高的有效穗数、结实率和千粒重高,最终实现高产。因此,轻干湿交替灌溉方式与行株距30cm×10cm密度组合模式更适合在目前寒地水稻高产、高效栽培中应用。