免耕半固態(tài)直播對(duì)水稻的生長(zhǎng)及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

梁玉剛，李靜怡，張啟飛，周江偉，劉貴斌，黃璜*

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128；2.南方糧油作物協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 長(zhǎng)沙 410128；3.農(nóng)業(yè)部華中地區(qū)作物栽培科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站，湖南 長(zhǎng)沙 410128)

?

免耕半固態(tài)直播對(duì)水稻的生長(zhǎng)及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

梁玉剛1,2,3，李靜怡1,2,3，張啟飛1，周江偉1,2,3，劉貴斌1,2,3，黃璜1,2,3*

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128；2.南方糧油作物協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 長(zhǎng)沙 410128；3.農(nóng)業(yè)部華中地區(qū)作物栽培科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站，湖南 長(zhǎng)沙 410128)

以水稻中早39為材料，采用免耕半固態(tài)直播(破胸稻種與稀泥以一定比例混合，播種在免耕的稻田里，NS)，以傳統(tǒng)直播為對(duì)照(CK)，通過(guò)測(cè)定單株地上部干物質(zhì)積累量、分蘗動(dòng)態(tài)變化、SPAD值和葉綠素含量等，研究免耕半固態(tài)直播對(duì)水稻生長(zhǎng)及產(chǎn)量構(gòu)成的影響。結(jié)果表明：在三葉期和分蘗期，2個(gè)處理的單株地上部分干物質(zhì)積累量差異沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但孕穗期和齊穗期NS處理的單株地上部干物質(zhì)積累量分別為7.84、14.45 g，與CK相比，差異均達(dá)到極顯著水平；NS處理的單株分蘗數(shù)為2.67，CK處理的單株分蘗數(shù)為2.56，兩者的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；在抽穗期，NS處理植株的倒二葉SPAD值達(dá)到最大，為46.90，與CK比較，差異極顯著；9月9日，NS處理植株的劍葉SPAD值、葉綠素a和葉綠素b含量均出現(xiàn)最大值，SPAD值為45.96，葉綠素a和葉綠素b分別為6.38、2.24 mg/L；NS和CK處理的產(chǎn)量分別為7.31、6.94 t/hm2，差異達(dá)顯著水平。

水稻；免耕半固態(tài)直播；生長(zhǎng)性狀；產(chǎn)量

投稿網(wǎng)址：http://xb.ijournal.cn

有研究[1]表明，水稻需水量達(dá)到4 500 m3/hm2左右，產(chǎn)量可達(dá)6 000 kg/hm2。傳統(tǒng)水稻灌溉栽培耗水量高達(dá)10 500～13 500 m3/hm2，水資源流失嚴(yán)重，水分利用率和生產(chǎn)率低[2]。近年來(lái)，中國(guó)水稻節(jié)水技術(shù)的研發(fā)取得一定成效，如以間歇灌溉、控制灌溉和蓄雨型灌溉等為代表的灌溉技術(shù)[3]，以水稻旱作和壟廂栽培為代表的栽培技術(shù)[4]，減少了水資源浪費(fèi)，提高了水分生產(chǎn)率和利用率。而水稻節(jié)水灌溉技術(shù)采用少量、多次水分灌溉，依賴勞動(dòng)力投入；旱作主要采用地膜覆蓋方式，生產(chǎn)成本高，地膜回收利用率低，容易對(duì)環(huán)境造成污染，不適宜雨水充足地區(qū)；壟廂栽培所需人力、物力成本較高，加之農(nóng)業(yè)資源緊缺，阻礙現(xiàn)有節(jié)水優(yōu)勢(shì)技術(shù)發(fā)揮，不利于節(jié)水技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用推廣。

近幾年本課題組在借鑒國(guó)內(nèi)外保水劑應(yīng)用和流體播種技術(shù)的基礎(chǔ)上，研發(fā)出一種水稻節(jié)水栽培方式——水稻免耕半固態(tài)直播。水稻免耕半固態(tài)直播是將破胸稻種與魚塘或溝田稀泥以一定比例均勻混合，采用自主研發(fā)的農(nóng)機(jī)，將混合物保持一定株距播種在前期不放水的免耕稻田里。初步研究證實(shí)，與傳統(tǒng)水耕直播相比，破胸稻種利用本身所吸水分、泥巴水分及土壤水分毛細(xì)管作用，保證水稻正常出苗及養(yǎng)分吸收，利于前期壯苗的形成[4]；通過(guò)后期少量多次施肥，有效地提高植株養(yǎng)分吸收率和肥料利用率，且能提高水稻產(chǎn)量[5]。為此，本研究以中早 39為試材，通過(guò)測(cè)定干物質(zhì)積累量、分蘗數(shù)、SPAD值等，研究免耕半固態(tài)直播對(duì)水稻生長(zhǎng)性狀及產(chǎn)量的影響，現(xiàn)將結(jié)果報(bào)道如下。

1　試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，年平均氣溫16～18 ℃，≥10 ℃ 的有效積溫5 000～5 500 ℃，無(wú)霜期260～320 d，年降水量1 200～1 500 mm。土壤類型為第四紀(jì)紅色黏土發(fā)育的紅黃泥土。土壤有機(jī)質(zhì)33.51 g/kg，全氮1.52 g/kg，全磷0.94 g/kg，全鉀12.68 g/kg，堿解氮含量130.12 mg/kg，有效磷30.78 mg/kg，速效鉀134.71 mg/kg。前茬作物為早稻。

2　材料與方法

2.1材料

供試水稻品種為中早39，浙江勿忘農(nóng)種業(yè)股份有限公司生產(chǎn)；尿素，總氮≥46.4%，粒徑0.85～2.80 mm，重慶建峰化工股份有限公司生產(chǎn)；復(fù)合肥料中N、P2O5和K2O的比例為15∶15∶15，總養(yǎng)分≥45%，由江西正邦生物化工有限公司生產(chǎn)。

2.2方法

試驗(yàn)于2015年7—10月在湖南省瀏陽(yáng)市北盛鎮(zhèn)烏龍社區(qū)進(jìn)行。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)1個(gè)水稻傳統(tǒng)直播處理(CK)和 1個(gè)免耕半固態(tài)直播處理(NS)。小區(qū)面積20 m2。3次重復(fù)。播種前，CK采用機(jī)耕翻地，NS處理采用免耕，均不施底肥；稻種浸水處理前，除去秕谷，浸種期間稻種不露出水面，每天早上放進(jìn)水里，正午攪拌1 次，晚上拿出，浸種12 h，連續(xù)浸種2 d。大氣平均溫度30 ℃。7 月17日播種，CK采用傳統(tǒng)均勻撒播，每小區(qū)播種破胸稻種0.20 kg；NS處理采用模擬農(nóng)機(jī)免耕直播，每小區(qū)使用泥巴(含水量66.10%)15 kg，加入破胸稻種0.20 kg，攪拌均勻，播種株行距0.2 m×0.25 m。分蘗初期追施尿素250.12 kg/hm2，分蘗末期追施復(fù)合肥 250.12 kg/hm2，孕穗末期追施復(fù)合肥 166.75 kg/hm2。

2.3調(diào)查項(xiàng)目與方法

1) 稻種田間動(dòng)態(tài)分析。模擬大田播種情況，探尋破胸稻種吸水保苗和環(huán)境因子影響的機(jī)理。

2) 單株地上部干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)分析。分別于三葉期、五葉期、分蘗期、孕穗期和齊穗期取樣，NS處理每小區(qū)隨機(jī)取樣5蔸，CK每小區(qū)隨機(jī)5點(diǎn)取樣(每點(diǎn)面積約0.2 m×0.2 m)，調(diào)查單株水稻(包含其分蘗)的地上部干物質(zhì)積累量。

3) 分蘗動(dòng)態(tài)調(diào)查。8月3—28日，每5 d調(diào)查1次。分蘗初期，NS處理每小區(qū)隨機(jī)固定 5蔸，CK每小區(qū)隨機(jī)固定5點(diǎn)(每點(diǎn)面積0.5 m×0.5 m)進(jìn)行分蘗動(dòng)態(tài)調(diào)查，分蘗數(shù)為單株水稻的分蘗。

4) SPAD值的測(cè)定。分別在分蘗期、孕穗期、抽穗期、齊穗期和乳熟期采用SPAD儀測(cè)量倒二葉SPAD值；劍葉長(zhǎng)出后，每隔5 d測(cè)量1次SPAD值，每小區(qū)測(cè)15株。

5) 葉綠素含量的測(cè)定。從孕穗初期開始，每小區(qū)隨機(jī)取15株劍葉進(jìn)行葉綠素含量測(cè)定。每隔5 d測(cè)定1次，測(cè)定方法參照文獻(xiàn)[6]。

6) 產(chǎn)量構(gòu)成指標(biāo)調(diào)查及產(chǎn)量測(cè)定。收獲時(shí)，NS處理每小區(qū)隨機(jī)取樣5蔸，CK每小區(qū)隨機(jī)取樣5點(diǎn)，每點(diǎn)面積為0.5 m×0.5 m，調(diào)查水稻有效穗、無(wú)效穗、每穗粒數(shù)、穗實(shí)粒數(shù)、千粒重等。實(shí)際產(chǎn)量計(jì)量時(shí)每個(gè)小區(qū)均取樣3點(diǎn)，每點(diǎn)面積1 m×1 m。所有樣品自然曬干，用電腦谷物水分計(jì)測(cè)量樣品水分，并換算成t/hm2產(chǎn)量。

2.4數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)運(yùn)用SPSS 22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；采用最小顯著差法(LSD)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)；圖和表均在Word 2007下繪制。

3　結(jié)果與分析

3.1不同播種方式下中早39的吸水動(dòng)態(tài)

與CK相比，NS處理破胸稻種因被稀泥包裹，能利用自身前期吸收水分、泥巴水分和濕潤(rùn)稻田水分，吸水途徑增多，同時(shí)減少了由陽(yáng)光直射引起的水分蒸發(fā)，在無(wú)太陽(yáng)射曬情況下，稻田土壤通過(guò)毛細(xì)管作用，對(duì)稀泥進(jìn)行水分補(bǔ)充，彌補(bǔ)了白天蒸發(fā)散失的水分，從而保證破胸稻種正常扎根出苗。

3.2不同播種方式對(duì)中早39地上部干物質(zhì)積累的影響

由表1可知，2個(gè)處理植株地上部的干物質(zhì)積累量在三葉期和分蘗期差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，在孕穗期和齊穗期差異均達(dá)到極顯著水平，NS處理在孕穗期和齊穗期單株地上部干物質(zhì)積累量分別為7.84、14.45 g，比CK分別增加28.52%和17.77%。

表1　不同處理下中早39地上部的干物質(zhì)積累量Table 1 The above-ground dry matter accumulation of Zhongzao 39 under different treatments

3.3不同播種方式對(duì)中早39分蘗的影響

由表2可知，2個(gè)處理的植株分蘗數(shù)在8月13日、23日和28日差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。NS處理的植株分蘗數(shù)在8月3日和8日分別為0.34和0.70，比CK的分蘗數(shù)分別減少66%和60.67%，兩者差異均達(dá)到顯著水平。在8月18日NS處理的分蘗數(shù)為2.48，比CK增加21.57%，兩者差異達(dá)到顯著水平。

表2　不同處理下中早39的分蘗數(shù)Table 2 The tillers per plant of Zhongzao 39 under different treatments

3.4不同播種方式對(duì)中早39倒二葉和劍葉SPAD值的影響

由表3可知，2個(gè)處理倒二葉SPAD值均呈先降低后增加再降低的變化趨勢(shì)，且都是在抽穗期SPAD值達(dá)到最大，CK倒二葉的SPAD值為44.98，NS處理倒二葉的SPAD值為46.90，兩者差異達(dá)到極顯著水平；在分蘗期和齊穗期兩者差異達(dá)到顯著水平；在孕穗期、抽穗期和乳熟期兩者差異達(dá)到極顯著水平。

由表4可知，2個(gè)處理的SPAD值在9月3日、21日和 27日差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。NS處理劍葉的SPAD值在8月29日為39.29，比CK減少1.80%，兩者差異達(dá)到極顯著水平；在9月9日、9月15日、10月3日和10月9日分別為45.96、44.90、39.43 和35.67，比CK分別增加1.30%、1.84%、1.28% 和1.71%，且兩者差異均達(dá)到顯著水平。

表3　不同處理下中早39倒二葉的SPAD值Table 3 The SPAD value of the penultimate leaf of Zhongzao 39 under different treatments

表4　不同處理下中早39劍葉的SPAD值Table 4 The SPAD value of the flag leaf of Zhongzao 39 under different treatments

3.5不同播種方式對(duì)中早39劍葉葉綠素含量的影響

由表5可知，整個(gè)時(shí)期NS處理植株劍葉的葉綠素a和葉綠素b含量均略高于CK，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。9月9日，2個(gè)處理的葉綠素a和葉綠素b含量均達(dá)到最大，CK劍葉的葉綠素a和葉綠素b含量分別為6.37、2.18 mg/L；NS處理劍葉的葉綠素a和葉綠素b含量分別為6.38、2.24 mg/L。

表5　不同處理下中早39劍葉的葉綠素含量Table 5 Chlorophyll content of the flag leaf of Zhongzao 39 under different treatments mg/L

3.6不同播種方式對(duì)中早39產(chǎn)量及構(gòu)成的影響

由表6可知，NS處理實(shí)際產(chǎn)量為7.31 t/hm2，比CK增加5.06%，兩者差異達(dá)到顯著水平。產(chǎn)量構(gòu)成因素中，2個(gè)處理的有效穗、每穗總粒數(shù)、秕粒數(shù)和結(jié)實(shí)率差異均達(dá)到顯著水平，無(wú)效穗和千粒重差異均達(dá)到極顯著水平。NS處理的有效穗、每穗總粒數(shù)和千粒重分別為22.90×105個(gè)/hm2、146.23 和27.84 g，比CK分別增加13.31%、6.47%和6.84%；無(wú)效穗和結(jié)實(shí)率分別為0.13×105個(gè)/hm2和86.84%，比CK分別減少93.56%和6.80%。

表6　不同處理下中早39的產(chǎn)量及構(gòu)成Table 6 Yield and yield formation of Zhongzao 39 under different treatments

4　結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，免耕半固態(tài)直播的植株地上部干物質(zhì)積累量在孕穗期和齊穗期顯著高于傳統(tǒng)直播；免耕半固態(tài)直播的植株分蘗數(shù)在前期較少，分蘗時(shí)間略遲，可能是傳統(tǒng)直播翻耕導(dǎo)致土質(zhì)疏松，利于水稻前期秧苗生長(zhǎng)，但隨著時(shí)間推移，免耕半固態(tài)直播的水稻分蘗能力快速增加，在分蘗中期分蘗數(shù)超過(guò)傳統(tǒng)直播的水稻，五葉期后田間用水量增多及泡田時(shí)間變長(zhǎng)，免耕半固態(tài)直播稻田土壤松動(dòng)，減少根系生長(zhǎng)阻力，且植株具有一定株行距，減弱植株群體的隱蔽作用，利于通風(fēng)和透光，避免了葉片過(guò)早衰落，利于植株群體合理利用溫光資源，從而增加地上部干物質(zhì)積累量和減少無(wú)效分蘗的發(fā)生。

與傳統(tǒng)直播相比，免耕半固態(tài)直播的劍葉和倒二葉的SPAD值較高，劍葉葉綠素a和葉綠素b的含量較高，保證了水稻主要功能葉片進(jìn)行光合作用，保障籽粒灌漿正常進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)免耕半固態(tài)直播每穗實(shí)粒數(shù)增加，千粒重增大，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量的增加，這與前人[7–10]的研究結(jié)論基本一致。本試驗(yàn)結(jié)果表明，主要功能葉的SPAD值在水稻灌漿后期下降速率緩慢，反映出葉片衰老速率降低，這與水稻抽穗15 d后葉片衰老速率徒增[9,11]的結(jié)果不一致，這可能與后期施肥造成水稻遲熟有關(guān)。

水稻免耕半固態(tài)直播是一種新型播種方法，它能使水稻種子吸水途徑增多，利于稻種出苗。稻種懸浮于泥巴中，避免了高溫蒸煮、陽(yáng)光直射和其他環(huán)境因子所帶來(lái)的損害，有利于提高稻種成活率。在此播種方式下如何管理稻田達(dá)到高產(chǎn)的目的，還需進(jìn)一步研究。

[1] 司徒淞，王和洲，張薇．中國(guó)水稻生產(chǎn)節(jié)水若干問(wèn)題的探討與建議[J]．灌溉排水，2000，19(1)：30–33．

[2] 陳琳．黑土區(qū)水稻調(diào)虧灌溉模式的研究[D]．哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2010．

[3] 梁玉剛，黃璜，李靜怡，等．復(fù)合肥濃度對(duì)水稻免耕半固體播種秧苗素質(zhì)的影響[J]．作物研究，2015，29(6)：581–584．

[4] 姚林，鄭華斌，劉建霞，等．中國(guó)水稻節(jié)水灌溉技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]．生態(tài)學(xué)雜志，2014，33(5)：1381–1387．

[5] 梁玉剛，黃璜，張啟飛，等．半固態(tài)播種對(duì)水稻生長(zhǎng)性狀的影響及節(jié)水節(jié)肥效果研究[J]．湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016(4)：19–23．

[6] 蕭浪濤，王三根．植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)[M]．北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2005，110–114．

[7] 關(guān)靜，周靜，馬友華，等．長(zhǎng)期定位有機(jī)—無(wú)機(jī)肥配施對(duì)早稻葉綠素含量的影響[J]．安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，35(1)：136–140．

[8] 歐陽(yáng)杰，王楚桃，何光華，等．水稻灌漿中后期功能葉中葉綠素含量及其變化趨勢(shì)與谷物產(chǎn)量關(guān)系研究[J]．西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2012，25(4)：1201–1204．

[9] 李木英，石慶華，鄭偉，等．雜交稻生育后期葉片衰老頻度及其關(guān)聯(lián)因素研究[J]．江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，32(6)：1081–1088．

[10] 扈婷，陸準(zhǔn)，姚林，等．壟廂栽培對(duì)水稻結(jié)實(shí)期劍葉生理性狀和產(chǎn)量的影響[J]．湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013，39(1)：1–6．

[11] 翟虎渠，曹樹青，萬(wàn)建民，等．超高產(chǎn)雜交稻灌漿期光合功能與產(chǎn)量的關(guān)系[J]．中國(guó)科學(xué)(C輯：生命科學(xué))，2002，32(3)：211–217．

責(zé)任編輯：尹小紅

英文編輯：梁 和

Effect of no-tillage and direct seeding with semisolid soil on growth character and yield components of rice

Liang Yugang1,2,3, Li Jingyi1,2,3, Zhang Qifei1, Zhou Jiangwei1,2,3, Liu Guibin1,2,3, Huang Huang1,2,3*
(1.College of Agronomy, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China; 2.Collaborative Innovation Center of Paddy Crop and Oil Crops in Southern, Changsha 410128, China; 3. Observation Station of Crop Cultivation Science in Central China, Ministry of Agriculture, Changsha 410128, China)

In this experiment, rice variety Zhongzao 39 was used as material, a treatment of no-tillage and direct seeding (the chest-bursting seeds mixed with semisolid soil and sowing directly in no-tillage rice paddy) and a traditional direct seeding (CK) were designed and the amount of dry matter, dynamic changes of tillers, SPAD value and the amount of chlorophyll were measured， to study the growth character and yield components of rice. The results showed that the difference of the amount of dry matter between the NS treatment and the CK was no significant in three-leaf stage and tillering stage. The amounts of dry matter of the NS treatment were 7.84 and 14.45 g in booting stage and full heading stage respectively, which were significantly higher than those of CK. The tillers per plant of NS and CK were 2.67 and 2.56 respectively, the difference of them was no siginificant. The SPAD value of the penultimate leaf in the heading stage was the biggest, which was 46.90, it was significantly higher than that of CK. The contents of chlorophyll a and chlorophyll b and the SPAD value of the flag leaf reached the highest level on September 9th, SPAD value was 45.96, chlorophyll a and chlorophyll b were 6.38, 2.24 mg/L respectively. The yields of NS and CK were 7.31 and 6.94 t/hm2respectively, the difference of them was a very significant.

rice; no-tillage semisolid seeding; growth character; yield

梁玉剛(1990—)，男，安徽淮北人，碩士研究生，主要從事作物生態(tài)信息研究，1563224194@qq.com；*通信作者，黃璜，博士，教授，主要從事農(nóng)業(yè)生態(tài)信息研究，hh863@ 126.com

S511.01

A

1007-1032(2016)04-0354-05

2015–12–01 修回日期：2016–06–20

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(201203081–2、2013BAD07B11、2013BAD20B10)