杂交稻与常规稻产量受干旱影响的Meta分析及干物质分配差异

毛紫琳; 宋国庆; 马云静; 牛鑫泽; 曹凑贵; 李萍

doi:10.13300/j.cnki.hnlkxb.2025.01.001

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

杂交稻与常规稻产量受干旱影响的Meta分析及干物质分配差异

作物遗传改良与栽培 | 更新时间：2026-11-05

- 杂交稻与常规稻产量受干旱影响的Meta分析及干物质分配差异
- Meta-analysis of effects of drought on yield and differences in dry matter allocation of hybrid rice and inbred rice
- 华中农业大学学报 2025年44卷第1期页码：1-14
- 作者机构：
  
  1.华中农业大学植物科学技术学院，武汉430070
  2.湖北省十堰市农业科学院，十堰 442000
- 作者简介：
  
  毛紫琳，E-mail：3436606984@qq.com
  李萍，E-mail：sleep1022@mail.hzau.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划重点专项(2022YFD2301002);国家自然科学基金项目(31801291)
- DOI：10.13300/j.cnki.hnlkxb.2025.01.001
  中图分类号： S511
- 收稿：2024-03-28，
  
  纸质出版：2025-01-15
- 稿件说明：
移动端阅览
毛紫琳，宋国庆，马云静，等.杂交稻与常规稻产量受干旱影响的Meta分析及干物质分配差异［J］.华中农业大学学报，2025，44（1）：1‐14.

MAO Zilin,SONG Guoqing,MA Yunjing,et al.Meta-analysis of effects of drought on yield and differences in dry matter allocation of hybrid rice and inbred rice[J].Journal of Huazhong Agricultural University,2025,44(01):1-14.
毛紫琳，宋国庆，马云静，等.杂交稻与常规稻产量受干旱影响的Meta分析及干物质分配差异［J］.华中农业大学学报，2025，44（1）：1‐14. DOI： 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2025.01.001.

MAO Zilin,SONG Guoqing,MA Yunjing,et al.Meta-analysis of effects of drought on yield and differences in dry matter allocation of hybrid rice and inbred rice[J].Journal of Huazhong Agricultural University,2025,44(01):1-14. DOI： 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2025.01.001.

摘要

为探究干旱对杂交稻和常规稻干物质分配及产量的影响，通过Meta分析整合了1990-2020年中国境内干旱胁迫-水稻产量的文献结果，量化品种、干旱胁迫程度以及胁迫时期对水稻产量的影响，并于湖北省武汉市开展盆栽试验，以籼型杂交稻扬两优6号和汕优63、籼型常规稻黄华占和扬稻6号为试验材料，进一步研究干旱［土壤水势（-30±5） kPa］对抽穗开花期水稻的叶片与根系生理指标、干物质积累与分配的影响。Meta分析结果显示，干旱下水稻产量平均降幅为24.0%；与其他生育期相比，营养生长期干旱胁迫下水稻产量降幅最大，达24.4%；籼型杂交稻和籼型常规稻在干旱下的产量降幅分别为19.3%和13.8%，差异显著，表明常规稻在干旱下的产量相对稳定。武汉盆栽试验结果显示，干旱胁迫下水稻叶片水势和叶绿素含量、根系伤流速度、根系吸收面积与活跃吸收面积均显著下降，其中根系伤流速度的降幅最大，杂交稻与常规稻的降幅分别为94.29%和89.03%，而根系活力显著上升。干旱显著降低了水稻各部位干物质量，其中杂交稻叶片的可溶性糖含量与非结构性碳水化合物（non-structural carbohydrates，NSC）含量显著下降，降幅分别为37.73%和25.35%，常规稻叶片的可溶性糖含量与NSC显著上升，增幅分别为21.89%和10.49%。与杂交稻相比，干旱下常规稻的叶片与根系生理指标变幅更小，其叶、穗、根部的NSC含量积累较多，茎部的光合碳含量较高；常规稻的叶、穗、根在抽穗开花期积累的光合碳中NSC含量占比更大。因此，干旱下常规稻可能是通过积累较多的NSC来保证各器官能量代谢的稳定进行，从而维持较稳定的产量。

Abstract

Literature on drought stress and rice yield in China from 1990 to 2020 were integrated through Meta-analysis and the effects of rice varieties， the degree of drought stress， and the period of stress on yield were quantified to study the effects of drought on the allocation of dry matter and the yield of hybrid rice and inbred rice. The hybrid indica rice varieties including Yangliangyou 6 and Shanyou 63， the conventional indica rice varieties including Huanghuazhan and Yangdao 6 were used to conduct a pot experiment in Wuhan， Hubei Province， to further investigate the effects of drought （soil water potential -30 kPa±5 kPa） on the physiological indexes of leaves and roots， the accumulation and distribution of dry matter at the stages of heading and flowering in rice. The results of Meta-analysis showed that the average decrease in rice yield under drought was 24.0%. Compared with other stages of growth， the yield of rice decreased the most at the stage of vegetative growth under drought stress， reaching 24.4%. The significant difference in the decrease of yield between indica hybrid rice and indica inbred rice under drought stress was 19.3% and 13.8%， respectively， indicating that the yield of indica inbred rice is relatively stable under drought stress. The results of the pot experiment in Wuhan showed that the water potential and the content of chlorophyll in rice leaves， the injury velocity in roots， the absorption area of root， and the active absorption area all significantly decreased under drought stress. Among them， the injury velocity in roots decreased the most， with a decrease of 94.29% and 89.03% for hybrid rice and inbred l rice， respectively， while the vigor of root significantly increased. Drought significantly reduced the dry weight of all parts of rice， among which the content of soluble sugar and non-structural carbohydrate （NSC） in leaves of hybrid rice decreased significantly by 37.73% and 25.35%， respectively. The content of soluble sugar and NSC in leaves of inbred rice increased significantly by 21.89% and 10.49%， respectively. The physiological indexes in leaves and roots of inbred rice under drought had smaller variation compared with those of hybrid rice， and its leaves， spikes， and roots accumulated more content of NSC， and its stems had higher content of photosynthetic carbon. The proportion of the content of NSC in the photosynthetic carbon accumulated in the leaves， spikes， and roots of inbred rice at the stages of heading and flowering was higher. It is indicated that the inbred rice may maintain stable yield under drought by accumulating more NSC to ensure stable metabolism of energy in all organs.

关键词

Keywords

references

TESIO F，TABACCHI M，CERIOLI S，et al.Sustainable hybrid rice cultivation in Italy：a review［J］.Agronomy for sustainable development，2014，34（1）：93-102.

刘润慧，赵蕾，唐清芸，等.滴水量对新疆水稻不同类型品种根系特征、产量及水分利用效率的影响［J］.华中农业大学学报，2023，42（5）：82-93.L IU R H，ZHAO L，TANG Q Y，et al.Effects of drip volume on characteristics of root，yield and water use efficiency of different rice varieties in Xinjiang［J］.Journal of Huazhong Agricultural University，2023，42（5）：82-93 （in Chinese with English abstract） .

YE Y S，LIANG X Q，CHEN Y X，et al.Alternate wetting and drying irrigation and controlled-release nitrogen fertilizer in late-season rice：effects on dry matter accumulation，yield，water and nitrogen use［J］.Field crops research，2013，144：212-224.

ZHOU Q，JU C X，WANG Z Q，et al.Grain yield and water use efficiency of super rice under soil water deficit and alternate wetting and drying irrigation［J］.Journal of integrative agriculture，2017，16（5）：1028-1043.

李阳，汪本福，张枝盛，等.水分管理对麦茬稻直播产量和温室气体排放的影响［J］.湖北农业科学，2019，58（24）：27-30.LI Y，WANG B F，ZHANG Z S，et al.Effects of water management on the yield and the emission of greenhouse gas in direct-seeding rice following wheat［J］.Hubei agricultural sciences，2019，58（24）：27-30 （in Chinese with English abstract） .

CHU G，CHEN T T，CHEN S，et al.Agronomic performance of drought-resistance rice cultivars grown under alternate wetting and drying irrigation management in Southeast China［J］.The crop journal，2018，6（5）：482-494.

段骅，唐琪，剧成欣，等.抽穗灌浆早期高温与干旱对不同水稻品种产量和品质的影响［J］.中国农业科学，2012，45（22）：4561-4573.DUAN H，TANG Q，JU C X，et al.Effect of high temperature and drought on grain yield and quali ty of different rice varieties during heading and early grain filling periods［J］.Scientia agricultura sinica，2012，45（22）：4561-4573 （in Chinese with English abstract） .

吕建林，林守涌，修启贵，等.杂交稻的物质生产与产量优势的形成［J］.福建农业大学学报，1995，24（4）：384-388.LÜ J L，LIN S Y，XIU Q G，et al.Material production and formation of yield advantage of hybrid rice［J］.Journal of Fujian Agriculture and Forestry University （natural science edition），1995，24（4）：384-388 （in Chinese） .

关雅琪，申红芳.长江中下游稻区农户用种行为研究［J］.中国稻米，2022，28（3）：75-79.GUAN Y Q，SHEN H F.On the behavior of farmer using rice seeds in the area of the middle and lower reaches of the Yangtze River［J］.China rice，2022，28（3）：75-79 （in Chinese with English abstract） .

邓兴旺，王海洋，唐晓艳，等.杂交水稻育种将迎来新时代［J］.中国科学：生命科学，2013，43（10）：864-868.DENG X W，WANG H Y，TANG X Y，et al.Hybrid rice breeding welcomes a new era of molecular crop design［J］.Scientia sinica （vitae），2013，43（10）：864-868 （in Chinese with English abstract） .

YUAN L P.Development of hybrid rice to ensure food security［J］.Rice science，2014，21（1）：1-2.

敖和军，王淑红，邹应斌，等.超级杂交稻干物质生产特点与产量稳定性研究［J］.中国农业科学，2008，41（7）：1927-1936.AO H J，WANG S H，ZOU Y B，et al.Study on yield stability and dry matter characteristics of super hybrid rice［J］.Scientia agricultura sinica，2008，41（7）：1927-1936 （in Chinese with English abstract） .

夏冰，蒋鹏，谢小兵，等.超级杂交稻与常规稻产量形成及养分吸收利用的比较研究［J］.中国稻米，2015，21（4）：38-43.XIA B，JIANG P，XIE X B，et al.Comparative study on yield formation and nutrient uptake and utilization between super hybrid rice and conventional rice［J］.China rice，2015，21（4）：38-43 （in Chinese with English abstract） .

高帅，潘勇辉，孙玉明，等.不同供氮水平对常规稻与杂交稻产量及氮素利用效率的影响［J］.南京农业大学学报，2018，41（6）：1061-1069.GAO S，PAN Y H，SUN Y M，et al.Effects of different nitrogen supply on yield and nitrogen utilization of conventional rice and hybrid rice［J］.Journal of Nanjing Agricultural University，2018，41（6）：1061-1069 （in Chinese with English abstract） .

BUENO C S，LAFARGE T.Higher crop performance of rice hybrids than of elite inbreds in the tropics：1.hybrids accumulate more biomass during each phenological phase［J］.Field crops research，2009，112（2/3）：229-237.

VIECHTBAUER W.Conducting Meta-analyses in with the metafor package［J］.Journal of statistical software，2010，36（3）：1-48.

王学奎.植物生理生化实验原理和技术［M］.2版.北京：高等教育出版社，2006.WANG X K.Principles and techniques of plant physiological biochemical experiment［M］.2nd ed.Beijing：Higher Education Press，2006 （in Chinese） .

杜云峰.不同根系类型水稻对干旱胁迫的响应差异及其生理基础研究［D］.武汉：华中农业大学，2022.DU Y F.Study on the difference of response of different root series rice to drought stress and its physiological ba sis［D］.Wuhan：Huazhong Agricultural University，2022 （in Chinese with English abstract） .

补红英.节水抗旱稻旱优113号的根系生长对土壤干旱的响应［D］.武汉：华中农业大学，2017.BU H Y.Response of root growth of water-saving and drought-resistant rice Hanyou 113 to soil drought［D］.Wuhan：Huazhong Agricultural University，2017 （in Chinese with English abstract） .

YOSHIDA S， FORNO D A， Cock J H， et al. Determination of sugar and starch in plant tissue［J］.Laboratory manual for physiological studies of rice， 1976： 46-49.

潘俊峰，崔克辉，向镜，等.不同库容量类型基因型水稻茎鞘非结构性碳水化合物积累转运特征［J］.华中农业大学学报，2015，34（1）：9-15.PAN J F，CUI K H，XIANG J，et al.Characteristics of non-structural carbohydrate accumulation and translocation in rice genotypes with various sink-capacity［J］.Journal of Huazhong Agricultural University，2015，34（1）：9-15 （in Chinese with English abstract） .

尹云锋，杨玉盛，高人，等.植物富集 13 C标记技术的初步研究［J］.土壤学报，2010，47（4）：790-793.YIN Y F，YANG Y S，GAO R，et al.A preliminary study on Phyto -enrichment 13 C labeling technique［J］.Acta pedologica sinica，2010，47（4）：790-793 （in Chinese with English abstract） .

刘萍，江春玉，李忠佩. 13 C脉冲标记定量研究施氮量对光合碳在水稻-土壤系统中分布的影响［J］. 土壤学报， 2015， 52（3）： 567-575.LIU P， JIANG C Y， LI Z P. Quantification of the effect of nitrogen application on the distribution of photosynthetic carbon in the rice-soil system by 13 C pulse labeling［J］. Ac ta pedologica sinica， 2015， 52（3）： 567-575 （in Chinese with English abstract） .

陈艳艳，杨洋，孟桂元，等.水稻生长发育对水分胁迫响应研究［J］.分子植物育种，2019，17（8）：2685-2691.CHEN Y Y，YANG Y，MENG G Y，et al.Study on response of rice growth and development to water stress［J］.Molecular plant breeding，2019，17（8）：2685-2691 （in Chinese with English abstract） .

杨晓龙，汪本福，李阳，等.干旱胁迫对水稻农艺特性和产量的影响综述［J］.湖北农业科学，2020，59（S1）：39-43.YANG X L，WANG B F，LI Y，et al.Review on the effects of drought stress on agronomic characteristics and grain yield of rice［J］.Hubei agricultural sciences，2020，59（S1）：39-43 （in Chinese） .

胡明明，龚静，兰艳，等.不同生育时期水分胁迫对水稻产量及品质的影响［J］.江西农业大学学报，2021，43（5）：971-982.HU M M，GONG J，LAN Y，et al.Effects of water stress at different growth stages on rice yield and quality［J］.Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis，2021，43（5）：971-982 （in Chinese） .

钱晓晴，封克，王娟娟，等. 不同水、氮供应条件下水稻的部分水分生理特征［C］//中国农业生态环境保护协会，农业部农业环境与农产品安全重点开放实验室.首届全国农业环境科学学术研讨会论文集.长沙：［出版者不详］， 2005：32-38.QIAN X Q， FENG K， WANG J J， et al. Partial water physiological characteristics of rice under different water and nitrogen supply conditions［C］//Chinese Association of Agroecological Environmental Protection， Key Open Laboratory of Agricultural Environment and Agricultural Product Safety， Ministry of Agriculture. Proceedings of the First National Symposium on Agricultural Environmental Science. Changsha：［s.n.］，2005：32-38 （in Chinese with English abstract） .

孙宏伟，韩丽荣，张长江，等.水分胁迫对水稻生长的影响［J］.现代农业科技，2009（19）：26-27.SUN H W，HAN L R，ZHANG C J，et al.Effects of water stress on rice growth［J］.Modern agricultural science and technology，2009（19）：26-27 （in Chinese） .

高志红，林浴霞，张宇鹏，等.不同水分胁迫和氮素形态对水稻生长及木质部液流离子含量的影响［J］.华北农学报，2021，36（2）：146-153.GAO Z H，LIN Y X，ZHANG Y P，et al.Growth and ion content in rice seedling xylem sap under different water stresses and nitrogen forms［J］.Acta agriculturae boreali-sinica，2021，36（2）：146-153 （in Chinese with English abstract） .

高焕晔，宗学凤，吕俊，等.高温干旱双重胁迫下水稻灌浆结实期的光合生理变化［J］.三峡生态环境监测，2018，3（2）：68-76.GAO H Y，ZONG X F，LU J，et al.Photosynthetic physiological changes of rice in combined threat of high temperature and drought stress at grain-filling stage［J］.Ecology and environmental monitoring of three gorges，2018，3（2）：68-76 （in Chinese with English abstract） .

熊炳昆，严启明，徐国林. 稀土在农、林、牧业中的应用研究及实践［C］//中国有色金属学会. 中国有色金属学会第三届学术会议论文集. 长沙：中南工业大学出版社， 1997：217-223.XIONG B K， YAN Q M， XU G L. Application of rare earths in agriculture， forestry and animal husbandry［C］ // China Nonferrous Metals Society. Proceedings of the Third Academic Conference of China Nonferrous Metals Society-Scientific and Technical Papers. Changsha： Zhongnan University of Technology Press， 1997：217-223（in Chinese ）.

李国强，周吉，曹治彦，等.玉米根系伤流量与产量关系研究［J］.华北农学报，2011，26（6）：114-117.LI G Q，ZHOU J，CAO Z Y，et al.Study on the relation between root bleeding sap and yield［J］.Acta agriculturae boreali-sinica，2011 ，26（6）：114-117 （in Chinese with English abstract） .

汤国平，熊强强，钟蕾，等.双季早稻氮素亏缺补偿效应的形成及其生理机制初探［J］.核农学报，2017，31（8）：1585-1593.TANG G P，XIONG Q Q，ZHONG L，et al.Primary research on the formation and its physiological mechanism of nitrogen deficiency compensatory effects in double-season early rice［J］.Journal of nuclear agricultural sciences，2017，31（8）：1585-1593 （in Chinese with English abstract） .

徐国伟，孙会忠，陆大克，等.不同水氮条件下水稻根系超微结构及根系活力差异［J］.植物营养与肥料学报，2017，23（3）：811-820.XU G W，SUN H Z，LU D K，et al.Differences in ultrastructure and activity of rice roots under different irrigation and nitrogen supply levels［J］.Journal of plant nutrition and fertilizer，2017，23（3）：811-820 （in Chinese with English abstract） .

张成良，姜伟，肖叶青，等.水稻根系研究现状与展望［J］.江西农业学报，2006，18（5）：23-27.ZHANG C L，JIANG W，XIAO Y Q，et al.Status and prospects of research on rice root systems［J］.Acta agriculturae Jiangxi，2006，18（5）：23-27 （in Chinese with English abstract） .

补红英，宋维周，曹凑贵，等.节水抗旱稻旱优113号的根系生长对土壤水分亏缺的响应［J］.中国农业科学，2017，50（22）：4277-4289.BU H Y，SONG W Z，CAO C G，et al.Root growth responses to soil water deficit for a water-saving and drought-resistant rice genotype Hanyou113［J］.Scientia agricultura sinica，2017，50（22）：4277-4289 （in Chinese with English abstract） .

彭春瑞，陈金，邱才飞，等.双季超级稻“三高一保” 栽培的产量形成特征研究［J］.江西农业大学学报，2017，39（2）：205-213.PENG C R，CHEN J，QIU C F，et al.Effects of “three hig h one ensure” cultivation pattern on yield formation characteristics of double super hybrid rice［J］.Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis，2017，39（2）：205-213 （in Chinese with English abstract） .

杨桦.寒地黑土稻作水分亏缺及复水补偿效应试验研究［D］.哈尔滨：东北农业大学，2019.YANG H.Experimental study on water deficit and rehydration compensation effect of rice in black soil in cold region［D］.Harbin：Northeast Agricultural University，2019 （in Chinese with English abstract） .

ZANELLA M，BORGHI G L，PIRONE C，et al.β-Amylase 1 （BAM1） degrades transitory starch to sustain proline biosynthesis during drought stress［J］.Journal of experimental botany，2016，67（6）：1819-1826.

徐一兰，刘唐兴，付爱斌.不同灌溉方式对双季稻植株生理特性和干物质积累及产量的影响［J］.华北农学报，2019，34（5）：106-115.XU Y L，LIU T X，FU A B.Effects of irrigation methods on physiological characteristics，dry matter accumulation and yield of rice in double cropping rice field［J］.Acta agriculturae boreali-sinica，2019，34（5）：106-115 （in Chinese with English abstract） .

李国辉，张国，崔克辉.水稻穗颈维管束特征及其与茎鞘同化物转运和产量的关系［J］.植物生理学报，2019，55（3）：329-341.LI G H，ZHANG G，CUI K H.Characteristics of vascular bundles of peduncle and its relationship with translocation of stem assimilates and yield in rice［J］.Plant physiology journal，2019，55（3）：329-341 （in Chinese with English abstract） .

DU Y L，ZHAO Q，CHEN L R，et al.Effect of drought stress on sugar metabolism in leaves and roots of soybean seedlings［J］.Plant physiology and biochemistry，2020，146：1-12.

郭贵华，刘海艳，李刚华，等.ABA缓解水稻孕穗期干旱胁迫生理特性的分析［J］.中国农业科学，2014，47（22）：4380-4391.GUO G H，LIU H Y，LI G H，et al.Analysis of physiological characteristics about ABA alleviating rice booting stage drought stress［J］.Scientia agricultura sinica，2014，47（22）：4380-4391 （in Chinese with English abstract） .

宋维周. 节水灌溉对不同水稻品种同化物分配与产量形成的影响［D］. 武汉：华中农业大学， 2018.SONG W Z. Effect of water-saving irrigation on assimilate partitioning and yield formation in different rice varieties［D］. Wuhan ： Huazhong Agricultural University， 2018 （in Chinese with English abstract） .

张黛静，陈倩青，宗洁静，等. 增施有机肥对冬小麦同化物积累与分配的影响［J］. 应用生态学报， 2019， 30（6）： 1869-1876.ZHANG D J， CHEN Q Q， ZONG J J， et al. Effects of increased application of organic fertilizers on the accumulation and distribution of assimilates in winter wheat［J］. Chinese Journal of applied ecology， 2019， 30（6）： 1869-1876 （in Chinese with English abstract） .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

干湿交替灌溉对再生稻根系形态结构、根系活力与产量的影响

镁肥用量对雪茄茄芯烟叶产质量及燃烧性的影响

减氮增密对水稻产量及稻米食味品质的影响

稻季旱作对稻麦轮作系统周年产量及资源利用效率的影响

大豆灰斑病病原变异、抗性挖掘与智能防控