源库关系是作物生理学研究的核心内容,是决定作物产量的关键因子。新近研究发现,除叶片外,颖壳、节间等非叶器官均能为籽粒灌浆提供同化物,也是重要的源器官。植株稳定碳同位素组成（δ13C）能反映不同器官的蒸腾作用、光合作用强度,可以作为指示作物生理代谢特性的育种指标,且可以量化源器官对籽粒灌浆的相对贡献,为作物源库关系研究提供了新手段。本研究采用盆栽试验和田间试验相结合,选用宁粳8号为材料,设置两个氮素处理（N5-5,基肥:穗肥为5:5;N10-0,基肥:穗肥为10:0）,在花前（DBA）21、14、7天和花后（DAA）0、10、20、30、40、50、60天取样,利用稳定碳同位素分馏技术分析不同源器官（叶片、叶鞘、节间和颖壳）以及库器官籽粒的δ13C的时空变化,估算不同源器官对籽粒灌浆的相对贡献,以全面揭示非叶器官在产量形成中的作用,拓展作物源库关系理论。主要结果如下:1.明确了生殖生长期植株干物质分配的时空特征。通过分析孕穗期、抽穗期、灌浆期和成熟期水稻不同器官干物质积累的变化,明确了水稻植株干物质分配的时空特征。结果表明,从花前21天至成熟,水稻植株的干物质积累呈显著上升趋势。叶片和叶鞘的干物质重的变化规律相似,在开花当天达到高峰,缓慢下降至花后50天,成熟时略有增加。营养器官干物质重的变化主要取决于节间干重,从花前至花后10天持续增重,花后20-30天下降至最低点,随后上升,呈现“先增加-后降低-再增加”的趋势。颖壳的干物质重从花前21天开始逐渐增加,在花后20天基本停止干物质的积累。籽粒的干物质积累规律与颖壳类似,但强势粒和弱势粒分别在花后30天和40天完成灌浆,干物质积累基本停止。氮素对植株干物质重的变化有显著影响。N5-5处理显著提高了水稻产量,主要是因为氮肥后移显著增加了千粒重。2.揭示了植株稳定碳同位素组成的时空变化规律。通过分析孕穗期、抽穗期、灌浆期和成熟期水稻叶片、叶鞘、节间、颖壳和籽粒δ13C的变化,明确了水稻植株稳定碳同位素组成的时空变化。结果表明,不同器官的δ13C存在显著差异,表现为叶片（-27.84‰）<籽粒（-27.82 ‰）<叶鞘（-27.24‰）<颖壳（-26.81 ‰）<节间（-25.67 ‰）。对于不同器官的不同部位,从倒一叶至倒七叶,δ13C呈下降趋势。从倒一鞘至倒七鞘,δ13C也呈下降趋势。不同节间的δ13C无明显变化。强势粒颖壳、颖果的δ13C小于弱势粒颖壳、颖果。在时间上,叶片和叶鞘的δ13C在花后10天达到最高峰（负值最大）,而节间的δ13C在花后20天达到最高峰,比叶片叶鞘晚10天。颖壳的δ13C在开花后急剧降低,表明颖壳由库器官向源器官的转变。籽粒的δ13C在花后40天达到高峰,此时灌浆基本完成。N5-5处理显著降低了叶片、叶鞘、节间、颖壳和籽粒的δ13C。3.估算了不同源器官对水稻籽粒灌浆的相对贡献。通过比较成熟期籽粒的δ13C和叶片、叶鞘、节间、颖壳水溶性物质的δ13C,估算了不同源器官对籽粒灌浆的相对贡献。结果显示,仅花后10天和花后20天,成熟期籽粒的δ13C介于节间、强势粒颖壳和弱势粒颖壳的δ13C与叶片的δ13C之间。因此,我们以叶片为参考,计算了节间和颖壳对籽粒灌浆的相对贡献。花后10天和花后20天节间的相对贡献率分别为32.64%和42.56%。颖壳的贡献（52.67%）大于节间（37.6%）,且强势粒颖壳的贡献（54.56%）高于弱势粒颖壳（50.77%）。N5-5处理降低了节间和强、弱势粒颖壳对籽粒灌浆的相对贡献。综上,本研究利用稳定碳同位素分馏技术揭示了水稻植株δ13C组成的时空特征,借此以叶片为参照,估算了颖壳、节间对籽粒灌浆的相对贡献,发现两个非叶器官对水稻产量的相对贡献分别高达52.67%和37.6%。结合生殖生长期植株干物质积累与分配的时空特征,本研究揭示了颖壳、节间在水稻产量形成中的关键作用,拓展了作物栽培学的基础理论,为高产技术研发提供了参考。