2008-水稻地上部生物量及净初级生产力的定量分析_王尚明

基金项目：２００５ 年江西省气象防灾减灾应用技术研究项目资助。 第一作者简介：王尚明，男，１９６８ 年出生，江西吉安县人，汉，硕士，工程师，从事水稻农业气象观测与研究。通信地址：３３０２００ 江西省南昌县莲塘镇莲 良路 ３９ 号。Ｔｅｌ：０７９１－５７０２５５６，Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｓｈｍ９７１００７＠１６３．ｃｏｍ。 收 稿 日 期：２００８－０５－２４，修回日期：２００８－０６－０ห้องสมุดไป่ตู้。
关键词： 水稻； 地上部； 净初级生产力； 生物量 中图分类号： Ｓ５１１ 文献标识码： Ａ
Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｂｉｏｍａｓｓ ａｎｄ Ｎｅｔ Ｐｒ ｉｍａｒ ｙ Ｐｒ ｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ Ａｂｏｖｅｇｒ ｏｕｎｄ Ｐａｒ ｔｓ ｉｎ Ｒｉｃｅ Ｗａｎｇ Ｓｈａｎｇｍｉｎｇ， Ｚｈａｎｇ Ｃｈｏｎｇｈｕａ， Ｈｕ Ｆｅｎｇｘｉ， Ｚｅｎｇ Ｋａｉ， Ｚｈａｎｇ Ｗｅｎｈｏｎｇ， Ｗａｎｇ Ｗｅｎｊｉｎ
试验地处于南昌县境内的江西省良种繁殖场，南 昌县地处亚热带季风气候区，气候温和湿润、日照充 足、雨水充沛。年平均气温 １７．５℃；１ 月月平均气温最 低，为 ４．８℃；７ 月月平均气温最高，为 ２９．５℃；无霜期 长，为 ２７９ｄ；年日照时数 １８８１．４ｈ；年平均风速 ２．４ｍ／ｓ； 年降水量 １６０９．９ｍｍ；年平均相对湿度 ７７％；４￣６ 月是 雨季，雨量占全年降水量的 ５０％左右。南昌县四季分 明，冬季多北风，秋季多东北风，夏季多西南风或南风。 试验地是水稻的适宜种植区。
ＮＰＰ 的上升或下降反映了水稻通过光合作用积累 而增加的有机物质速度的加快或减缓，由于移栽至乳
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年份 １９９６ １９９７ １９９８ １９９９ ２０００ ２００１ ２００２ ２００３ ２００４ ２００５ 平均数 标准差
生物量 ＝ 本次发育期平均单株干重×本次发育期 的密度（ｇ／ｍ２）
净初级生产力（ＮＰＰ）＝ 本次发育期的生物量 － 上次发育期的生物量（ｇ／＜ｍ·２ ｄ＞）
两次发育期间隔的天数 ２ 结果与分析 ２．１ 水稻在各生育期的净初级生产力变化
计算 １９９６—２００５ 年水稻的净初级生产力，结果见 表 １，从表中可看出，在秧田，水稻从播种至移栽前 ＮＰＰ 是增加的，通过计算平均数和标准差可知，播种至 三叶期的 ＮＰＰ 为 ３．６５±１．３６ｇ／（ｍ２·ｄ），比三叶期至移栽 前的 ＮＰＰ 为 １４．３４±１５．１８ｇ／（ｍ２·ｄ）要低的多，但在 ２００２ 年播种至三叶期的 ＮＰＰ 却比三叶至移栽前的 ＮＰＰ 要 高，这是由于三叶至移栽前以阴雨天气为主，温度偏 低，日照不足，秧苗生长缓慢，不利于培育壮秧所致。
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Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ Ｖｏｌ．２４ Ｎｏ． ８ ２００８ Ａｕｇｕｓｔ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃａｓｂ．ｏｒｇ．ｃｎ
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生态系统中其他生物（主要是各种动物和人）利用的能 量，通常用每年每平方米所生产的有机物干重（ｇ／ｍ２· ａ）或每年每平方米所固定的能量（Ｊ／ｍ２·ａ）来表示。对 陆地植被净初级生产力的测定方法之一为收割绿色植 物后，测定其在单位时间、单位面积内所积累的干物质 数量，来确定植物的净初级生产力［３］。由于植被净初级 生产力反映了植物自身生理生态特征与外界环境因子 相互作用的结果，因此它是评价生态系统功能结构特 征和生物圈的人口承载力的重要指标［４］。
水稻播种后，在其生长发育过程中，参照农业气象 观测规范的技术和方法，在三叶期、移栽、分蘖期、拔节 期、抽穗期、乳熟期和成熟期等发育期的普遍期进行水 稻植株叶面积、植株干物质、叶面积指数、生物量和净 初级生产力项目的测定，普遍期是指在观测的总株 （茎）数中，已有 ５０％的株（茎）数进入了发育期［７］。其中 水稻在某一生育期的生物量和两个生育期间的净初级 生产力分别按照以下公式计算。
大田水稻的 ＮＰＰ 从移栽后至乳熟期呈上升的趋 势，即从移栽后至分蘖期的 ２．９８±１．７９ｇ／（ｍ２·ｄ）一直上 升到抽穗至乳熟期的 ２９．８９±１３．７１ｇ／（ｍ２·ｄ）。但 ２０００ 年 拔节至抽穗期的 ＮＰＰ 却有所减少，这是由于在此期间 的密度减少造成；２００４ 和 ２００５ 年的水稻为同一品种， 从抽穗期 ＮＰＰ 就开始减少，这可能是品种原因所致。 乳熟至成熟期水稻的 ＮＰＰ 均呈下降趋势，特别是 ２００３ 年乳熟至成熟期因受到大风、大暴雨的影响，遭受洪涝 灾害使当年水稻受淹，ＮＰＰ 出现负数。
１．２ 试验材料 江西省农业气象试验站从 １９９６—２００５ 年共 １０ 个
年份，每年以江西省良种场内面积为 １０００￣１３３３．２ｍ２ 试验田的双季早稻为试验材料，稻田为砂壤土，土壤肥 力较好，栽培密度株行距平均约为 １７ｃｍ×２３ｃｍ，在水 稻的生育过程中，按照农业气象观测规范［７］进行水稻 发育期的观测和净初级生产力、生物量的测定，各试验 年份的水稻均为常规大田栽培，土壤、肥料、水分和病 虫害等管理均趋于一致。 １．３ 测定项目
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中国农学通报 第 ２４ 卷 第 ８ 期 ２００８ 年 ８ 月 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃａｓｂ．ｏｒｇ．ｃｎ
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水稻地上部生物量及净初级生产力的定量分析
王尚明， 张崇华， 胡逢喜， 曾 凯， 张文红， 王文锦 （江西省农业气象试验站，南昌 ３３０２００）
摘 要： 目前国内有关水稻的生物量和净初级生产力的定量研究未见报道， 而水稻为中国最主要的粮食 作物， 因此， 很有必要了解它的净初级生产力和生物量， 通过利用 １９９６—２００５ 年的农业气象观测资料统 计水稻的净初级生产力表明， 播种至三叶期的 ＮＰＰ 为 ３．６５±１．３６ｇ／ｍ２·ｄ， 三叶期至移栽前的 ＮＰＰ 上升到 １４．３４±１５．１８ｇ／ｍ２·ｄ。移栽至分蘖期的 ＮＰＰ 为 ２．９８±１．７９ｇ／ｍ２·ｄ， 分蘖至拔节期的 ＮＰＰ 为 １２．１１±４．３７ｇ／ｍ２· ｄ， 拔节至抽穗期的 ＮＰＰ 为 １９．３５±４．６６ｇ／ｍ２·ｄ， 抽穗至乳熟 的 ＮＰＰ 达到最大 为 ２９．８９±１３．７１ｇ／ｍ２·ｄ， 乳熟 期至成熟期的 ＮＰＰ 有所下降， 为 ８．８１±１１．５１ｇ／ｍ２·ｄ。与大多数植被相比， 水稻的净初级生产力较高。三叶 期的生物量 为 ７５．１４±３１．４９ｇ／ｍ２， 移栽前为 １５６．８４±４８．９９ｇ／ｍ２， 移栽后为 ５．４８±２．５０ｇ／ｍ２， 分 蘖 期 为 ４５．５３± ２９．３９ｇ／ｍ２， 拔节期的生物量为 ２１３．１１±５４．７８ｇ／ｍ２， 抽穗期的生物量为 ５６７．８３±１１７．８７ｇ／ｍ２， 乳熟期的生物量 为 ８８９．７０±１７３．９９ｇ／ｍ２， 至成熟期为 １０１８．００±１４７．６０ｇ／ｍ２。水稻的净初级生产力与叶面积指数有着极显著 的直线正相关性。
（Ｊｉａｎｇｘｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ Ａｇｒｏ－ ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ， Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３０２００）
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｆｅｗ ｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎａｌ ｒｅｐｏｒｔｓ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｎｅｔ ｐｒｉｍａｒｙ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ（ＮＰＰ）ａｎｄ ｂｉｏｍａｓｓ ｉｎ ｒｉｃｅ ｓｏ ｆａｒ． Ａｓ ｔｈｅ ｕｐｐｅｒｍｏｓｔ ｆｏｏｄ ｓｕｐｐｌｉｅｓ ｃｒｏｐ， ｉｔ ｉｓ ｖｅｒｙ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏ ｋｎｏｗ ｔｈｅ ｎｅｔ ｐｒｉｍａｒｙ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｂｉｏｍａｓｓ ｏｆ ｒｉｃｅ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｄａｔｕｍ ｏｆ ｅａｒｌｙ ｒｉｃｅ ａｇｒｏｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｏｂｅｒｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｏｆ １９９６－ ２００５ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｒｄｅｒ ＮＰＰ ｄｕｒｉｎｇ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｉｃｅ ｇｒｏｗｔｈ ｐｅｒｉｏｄ ｉｓ ３．６５±１．３６ｇ／ｍ２·ｄ ａｔ ｓｏｗｉｎｇ ｔｏ ｔｈｉｒｄ ｌｅａｆ ｓｅｅｄｌｉｎｇ ｓｔａｇｅ， １４．３４ ±１５．１８ｇ／ｍ２·ｄ ａｔ ｔｈｉｒｄ ｌｅａｆ ｓｅｅｄｌｉｎｇ ｔｏ ｔｒａｎｓｐｌａｎｔｉｎｇ ｓｔａｇｅ， ２．９８ ±１．７９ｇ／ｍ２·ｄ ａｔ ｔｒａｎｓ－ ｐｌａｎｔｉｎｇ ｔｏ ｔｉｌｌｅｒｉｎｇ， １２．１１ ±４．３７ｇ／ｍ２·ｄ ａｔ ｔｉｌｌｅｒｉｎｇ ｔｏ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ｓｔａｇｅ， １９．３５ ±４．６６ｇ／ｍ２·ｄ ａｔ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ｔｏ ｈｅａｄｉｎｇ ｓｔａｇｅ， ２９．８９±１３．７１ｇ／ｍ２·ｄ ａｔ ｈｅａｄｉｎｇ ｔｏ ｍｉｌｋｙ ｒｉｐｅｎｉｎｇ ｓｔａｇｅ， ８．８１±１１．５１ｇ／ｍ２·ｄ ａｔ ｍｉｌｋｙ ｒｉｐｅｎｉｎｇ ｔｏ ｒｉｐｅｎｉｎｇ ｓｔａｇｅ． Ｔｈｅ ＮＰＰ ｏｆ ｒｉｃｅ ｉｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｍｏｓｔ ｏｔｈｅｒ ｐｌａｎｔｓ． Ｔｈｅ ｂｉｏｍａｓｓ ｏｆ ｒｉｃｅ ｉｓ ７５．１４±３１．４９ｇ／ｍ２ ａｔ ｔｈｉｒｄ ｌｅａｆ ｓｅｅｄｌｉｎｇ ｓｔａｇｅ， １５６．８４ ±４８．９９ｇ／ｍ２ ａｔ ｔｒａｎｓｐｌａｎｔｉｎｇ ｓｔａｇｅ， ５．４８ ±２．５０ｇ／ｍ２ ａｆｔｅｒ ｔｒａｎｓｐｌａｎｔｉｎｇ ｓｔａｇｅ， ４５．５３ ±２９．３９ｇ／ｍ２ ａｔ ｔｉｌｌｅｒｉｎｇ ｓｔａｇｅ， ２１３．１１ ±５４．７８ｇ／ｍ２ ａｔ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ｓｔａｇｅ， ５６７．８３ ±１１７．８７ｇ／ｍ２ ａｔ ｈｅａｄｉｎｇ ｓｔａｇｅ， ８８９．７０±１７３．９９ｇ／ｍ２ ａｔ ｍｉｌｋｙ ｒｉｐｅｎｉｎｇ ｓｔａｇｅ， １０１８．００±１４７．６０ｇ／ｍ２ ａｔ ｒｉｐｅｎｉｎｇ ｓｔａｇｅ． Ｔｈｅ ｂｉｏｍａｓｓ ｇｒａｄｕ－ ａｌｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｒｉｃｅ． Ｔｈｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｌｉｎｅａｒ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｅｘｉｓｔｓ ｔｈｅ ＮＰＰ ａｎｄ ｌｅａｆ ａｒｅａ ｉｎｄｅｘ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｒｉｃｅ， ａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄ ｐａｒｔｓ， ｎｅｔ ｐｒｉｍａｒｙ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ， ｂｉｏｍａｓｓ
植被的净初级生产力能较大程度地反映植被固 定大气 ＣＯ２ 的能力，水稻是中国重要的粮食作物，是 陆地生态系统碳循环的一个重要组成部分，因此，研 究水稻的生物量和净初级生产力，判定稻田生态系统 对陆地碳循环的响应，具有重要的意义，同时通过研 究水稻的 ＮＰＰ 也可以更好的了解水稻的生长发育规 律，来安排合理的水稻栽培技术措施，从而提高粮食 生产能力。前人对陆地植被净初级生产力进行了大量 的研究，但主要是基于一些植被净初级生产力模型［３］， 来研究森林及草地的净初级生产力的时间和空间变 化规律。而对水稻的净初级生产力研究，根据查新表 明，国内除黄耀、杨兆芳等 对 ［５，６］ 稻麦作物净初级生产 力模型的建立及模型的验证研究外，对水稻净初级生 产力的定量研究还未见报道。江西省农业气象试验站 通过本站多年的水稻农业气象观测，积累了丰富的水 稻发育期观测、密度和水稻的鲜物质重、干物质重、叶 面积指数等生长量测定的详实资料，不需要任何模型 就能够对水稻的净初级生产力和生物量进行准确的 计算。因此，通过本研究了解水稻地上部份在不同的 生长发育过程中，水稻净初级生产力及生物量的变化 状况、叶面积指数与水稻净初级生产力的关系，为进 一步了解水稻的生长发育规律，提高水稻的粮食生产 能力和评价水稻的 ＮＰＰ 能力提供新的依据，具有重 要意义。 １ 材料与方法 １．１ 试验地气候概况
植被净初级生产力（ｎｅｔ ｐｒｉｍａｒｙ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，ＮＰＰ） 是指绿色植物在单位面积、单位时间内所积累的有机 物量，是光合作用所生产的有机物总量扣除自养呼吸
后的剩余部分，这一部分用于植被的生长和生殖，也称 净第一性生产力［１］，ＮＰＰ 为一速率函数，表示单位时间 单位面积上群体物质的增长［２］，净初级生产力可提供