水稻是我国最重要的粮食作物之一,随人口的增长,耕地面积的减少,需要不断增加粮食的产量。产量的形成过程实质上就是营养物质在籽粒灌浆时积累的过程,抽穗前碳水化合物的积累以及抽穗后碳水化合物的转运和抽穗后叶片的光合生产能力是影响水稻籽粒灌浆提高产量的重要因素。而产量的增加往往需要大量水肥的投入,不仅造成资源的浪费,而且污染环境。因此,通过提高碳水化合物的利用效率和籽粒灌浆速率,减少水肥的投入,促进水稻高产与高效协同发展对增加粮食产量具有重要意义。本研究以甬优2640和武运粳24为试验材料,设置4种栽培方式,分析其对水稻产量及其构成因素,生长发育及群体质量,碳水化合物积累转运和籽粒灌浆的影响及其生理机制。主要结果和结论如下:1.水稻产量及其构成因素在高产栽培和精确灌溉处理下甬优2640和武运粳24的产量分别为6.98、10.59、11.26、12.29 thm-2 和 5.75、9.52、10.06、10.81 thm-2。与当地常规相比(对照),甬优2640和武运粳24的产量提高了 6.33%～16.05%和5.67%～13.49%。高产栽培和精确灌溉处理产量得以提高的主要原因是总颖花量(穗数x每穗粒数)的增加。其次,结实率和千粒重也有所提高,进一步增加了产量。说明栽培措施的优化有利于产量的提高。2.群体生长发育质量本研究结果表明与当地常规栽培相比,高产栽培、精确灌溉处理下甬优2640和武运粳24在抽穗期和成熟期较高茎蘖数和成穗率,其中成穗率分别较对照提高了 7.91%～14.83%和3.97%～11.68%。抽穗至成熟期间地上部干物质积累量增加了 3.11%～7.67%和3.54%～6.61%,收获指数提高了 3.13%～7.80%和2.05%～6.52%。同时,增加穗分化期和抽穗期叶面积指数,提高了根系氧化活力,光合速率和SPAD值也有所提高,增加光合物质生产,延缓叶片和根系衰老。说明通过栽培措施的优化可以促进个体生长发育构建良好群体结构,改善源库关系进而提高产量。3.碳水化合物积累与转运本研究结果表明与常规灌溉相比,精确灌溉处理增加了抽穗前茎鞘内淀粉合成相关酶AGP、StS和SBE活性,提高茎鞘内淀粉合成速率,进而增加了茎鞘内淀粉和NSC的含量。而精确灌溉处理并未增加抽穗期茎鞘的干物质重,说明茎鞘NSC含量的增加是使抽穗期碳水化合物积累量提高的主要原因。抽穗期甬优2640和武运粳24在精确灌溉处理比常规灌溉茎鞘NSC积累量增加了 11.04%和10.83%。此外,电镜扫描照片也显示精确灌溉处理茎秆中淀粉颗粒积累数量更多,体积更大。抽穗后,精确灌溉处理增强了茎鞘淀粉水解酶α-淀粉酶和β-淀粉酶活性和蔗糖合成相关酶SPS和SSs活性,促进淀粉的快速水解和淀粉水解后向蔗糖的合成,促进NSC的转运,甬优2640和武运粳24转运量分别增加了 26.86%和22.38%。说明通过水分调控可以促进碳水化合物的积累和转运。精确灌溉处理水稻穗茎节大、小维管束数量和面积以及韧皮部面积均较小。水稻维管束系统是营养物质流向穗部进入籽粒的必经通道,精确灌溉处理维管束面积和数量与常规灌溉相近,但NSC转运效率和籽粒灌浆的速率较高,说明维管束系统通道的大小可能并不是物质转运和籽粒灌浆的主要影响因素。4.水稻籽粒灌浆特性本研究表明与常规灌溉相比,精确灌溉处理促进了弱势粒的灌浆,增加了籽粒的灌浆速率,提高了粒重。其原因是精确灌溉处理有较高的光合速率来合成光合产物和茎鞘内临时储存的NSC以蔗糖的形式输送到籽粒,同时增加了籽粒中蔗糖水解相关酶SSc的活性提高籽粒对蔗糖的利用速率以及淀粉合成相关酶AGP、StS和SBE酶活性,促进水解后的蔗糖向淀粉的转换加速淀粉的积累促进了籽粒的灌浆增加粒重和产量。