不同機(jī)插育秧方式對淮北地區(qū)麥秸還田下水稻產(chǎn)量的影響

趙軼鵬， 高金喜， 胡婷婷， 吳玉玲， 徐家安， 趙新勇， 王健康

(江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇徐州 221000)

水稻是世界上最重要的糧食作物之一，全世界超過半數(shù)的人口以稻米為主食。水稻也是江蘇省第一大糧食作物，2015年種植面積為229.13萬hm2，其中粳稻面積約占83%。單季水稻產(chǎn)量主要由栽培技術(shù)和品種等因子共同決定，合理的耕作栽培技術(shù)可最大程度發(fā)揮品種的優(yōu)良特性，提高單位土地經(jīng)濟(jì)收益。近年來，秸稈還田作為傳統(tǒng)的農(nóng)田廢棄物利用措施，已成為解決秸稈焚燒問題最直接的手段，將來很長一段時(shí)間內(nèi)仍然是最主要的處理方式。盡管秸稈還田后能增加土壤養(yǎng)分、提高土壤肥力、改善土壤結(jié)構(gòu)，但秸稈還田也能產(chǎn)生諸多的不利因素，從而在一定程度上限制秸稈還田的應(yīng)用。缽苗機(jī)插作為新型水稻栽培方式，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械化無植傷精確栽植，具備一定的生產(chǎn)優(yōu)勢，因此研究麥秸還田條件下毯苗機(jī)插與缽苗機(jī)插水稻的產(chǎn)量形成機(jī)理，對當(dāng)?shù)厮緳C(jī)械化種植模式的推廣及應(yīng)用有較為重要的參考意義。大量秸稈同時(shí)進(jìn)入土壤不僅影響到耕作與農(nóng)藝操作，增加農(nóng)事活動難度，也使得土壤中積累較多的酚類、醇類、醚類、酯類等有害化感物質(zhì)，大幅降低土壤有效氮、有效磷等養(yǎng)分含量，從而直接或間接地影響作物生長，對作物產(chǎn)量和品質(zhì)均有一定影響[1-3]，此外，不適宜的還田方式還會使土壤成為溫室氣體排放的重要源，如小麥秸稈大量進(jìn)入稻田會增加甲烷排放量。因此，如何改善麥稈還田后土壤理化性質(zhì)，是稻作生產(chǎn)上面臨的重要問題，也成為農(nóng)業(yè)環(huán)境領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容。缽盤培育的秧苗具備秧齡較長、秧苗素質(zhì)較高、機(jī)插植傷較輕、返青較快等特點(diǎn)[4]。許軻等指出，毯苗機(jī)插稻和直播稻的各生育期均較缽苗機(jī)插稻有所延遲，生育后期群體生長率和凈同化率降低[5]。缽苗機(jī)插水稻栽后莖蘗增長數(shù)快于毯苗機(jī)插水稻，拔節(jié)后群體莖蘗數(shù)消減緩慢，最終成穗率較高，缽苗機(jī)插水稻葉基角和披垂度增加，基部節(jié)間縮短，節(jié)間及莖壁厚度增加，抗折力提高，產(chǎn)量明顯增加[6-7]。由此可見，缽苗機(jī)插水稻具備一定的增產(chǎn)優(yōu)勢，但目前有關(guān)麥秸全量還田條件下缽苗機(jī)插水稻的生長及產(chǎn)量表現(xiàn)研究較少。本研究以淮北地區(qū)4個(gè)主栽水稻品種為材料，分析不同育秧方式對水稻生長動態(tài)及產(chǎn)量形成的影響，旨在為穩(wěn)定淮北地區(qū)糧食產(chǎn)量、緩解該區(qū)域稻麥周年生產(chǎn)茬口緊張等生產(chǎn)問題提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)基本情況

試驗(yàn)于2015—2016年在江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技試驗(yàn)示范基地進(jìn)行(34°28′N、117°30′E)，因2年水肥管理方式不同，品種產(chǎn)量表現(xiàn)并不完全一致，本研究采用2016年數(shù)據(jù)。試驗(yàn)區(qū)域?qū)倥瘻貛Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，年均降水量約832 mm，年均溫度14.8 ℃，年日照時(shí)間2 221 h，年均無霜期約210 d。土壤類型為潮土，土壤含全氮0.8 g/kg、全磷0.7 g/kg、全鉀17.7 g/kg、堿解氮115.3 mg/kg、速效磷16.2 mg/kg、速效鉀88.2 mg/kg、有機(jī)質(zhì)23.4 g/kg。

1.2 材料培育

以生產(chǎn)上主栽的常規(guī)粳稻徐稻8號、徐稻9號、鎮(zhèn)稻99、連粳7號為供試材料。

缽苗、毯苗育秧分別于5月20日、5月26日播種；6月16日同時(shí)移栽(模擬機(jī)插)。試驗(yàn)地位于基地25區(qū)，面積為 24 m×105 m，株行距為12 cm×30 cm，毯苗育秧處理2～3苗/穴，缽苗育秧處理平均約為2苗/穴。

1.2.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共8個(gè)處理，3次重復(fù)，小區(qū)面積12.4 m×7.2 m。

1.2.4 田間管理 整地要求田面平整，高度差小于5 cm。筆者對麥秸全量還田條件下的肥料運(yùn)籌及水分管理作了相應(yīng)調(diào)整，以此改善稻田水稻根系的生長環(huán)境。(1)肥料運(yùn)籌方面。總施氮量為297～308 kg/hm2，其中基肥復(fù)合肥(N ∶P ∶K=15 ∶15 ∶15)施用量45 kg/hm2，尿素150 kg/hm2，分蘗肥追施150 kg/hm2尿素，穗前35 d補(bǔ)施尿素150 kg/hm2，穗前40～45 d追施復(fù)合肥150～225 kg/hm2，經(jīng)實(shí)踐，配合麥秸還田，該肥料運(yùn)籌模式可在本試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)培育水稻合理株型，穩(wěn)定二次枝梗數(shù)量的生產(chǎn)目標(biāo)。(2)水分管理方面。瓜皮水栽插，秧苗栽插后5～7 d開好縱橫溝，栽后3 d內(nèi)保持瓜皮水，之后排水保持2～3 d，再上淺水1 d，排出后晾干2～3 d再上淺水，確保栽后10 d左右土壤表層3～5 cm變硬；其后以倒2、3葉的葉尖差為指標(biāo)，反復(fù)保水2～3 d、干2～3 d直至栽后20 d，抽穗至穗后30 d，保水2 d排干3～4 d，穗后 30 d 至收割前7 d灌跑馬水1次，適時(shí)進(jìn)行病蟲草害防治。

1.3 測定項(xiàng)目和方法

1.3.1 水稻齊穗期和成熟期記錄 對試驗(yàn)區(qū)域稻株普查，抽穗達(dá)85%以上為齊穗期；每穗穎殼95%以上變黃，同時(shí)谷粒小穗軸以及護(hù)穎變黃，米粒定型變硬界定為成熟(完熟)期。

1.3.2 株高和莖蘗動態(tài) 移栽后每個(gè)重復(fù)選取10穴，每 14 d 調(diào)查1次株高和莖蘗，直尺測量株高并記錄，調(diào)查莖蘗數(shù)直至抽穗。

1.3.3 水稻籽粒產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素 在田間普查的基礎(chǔ)上，每個(gè)重復(fù)取代表性植株5株，用自來水洗凈根系泥土，之后沖洗整個(gè)植株，吸干表面水分，計(jì)算、測量莖蘗數(shù)、株高、穗高、有效穗數(shù)及小穗、穗長等參數(shù)后，分成根、莖、葉、穗粒等部分，稻谷用水漂法分出實(shí)粒和空秕粒后分裝、烘干。稻谷烘干后，用培養(yǎng)皿將稻穗放在搪瓷托盤中刮下籽粒，并剔除枝梗和其他雜質(zhì)。按重復(fù)分別將各品種所有籽粒倒入清水中，攪拌1 min后靜止5 min即可區(qū)分飽粒(沉入水底)與癟粒(漂浮在水面)，將飽?？樟：涂诊趿６己?2 h。其后在堊白儀上用肉眼區(qū)分空粒和秕粒，之后用真空數(shù)粒儀數(shù)出飽粒數(shù)，人工數(shù)出空粒數(shù)和秕粒數(shù)，稱質(zhì)量，之后按公式計(jì)算各參數(shù)。

實(shí)際產(chǎn)量采用小區(qū)全區(qū)機(jī)收測產(chǎn)方式，機(jī)收，風(fēng)選，自然曬干后測產(chǎn)。

1.3.4 數(shù)據(jù)分析 使用Excel軟件進(jìn)行基礎(chǔ)統(tǒng)計(jì)，應(yīng)用SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理、通徑分析和差異顯著性分析；采用Excel、OriginPro V8.5軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同機(jī)插育秧方式對麥秸還田下水稻生育進(jìn)程的影響

不同機(jī)插育秧方式對各水稻品種生育進(jìn)程的影響見表1。結(jié)果表明，從供試品種看，徐稻8號、徐稻9號、連粳7號、鎮(zhèn)稻99移栽期至齊穗期平均分別為68、67、70、66 d，齊穗期至成熟期平均分別為50、50、51、47 d；從育秧方式看，缽苗、毯苗育秧水稻移栽期至齊穗期平均分別約67、69 d，齊穗期至成熟期平均分別為47、50 d。因此，與毯苗育秧處理比較，缽苗處理栽插期至齊穗期、栽插期至成熟期分別提前約2、3 d。

表1 不同機(jī)插育秧方式對水稻生育進(jìn)程影響

2.2 不同機(jī)插育秧方式對麥秸還田下水稻植株伸長動態(tài)的影響

機(jī)插育秧方式對麥秸還田下水稻株高的影響見表2。結(jié)果表明，隨著生育進(jìn)程推移，水稻株高逐漸增加，不同水稻品種各處理下變化趨勢基本一致。除最后一期外，缽苗育秧處理水稻的株高均大于或接近毯苗育秧水稻。缽苗育秧水稻移栽后31、45、60、75 d株高較毯苗育秧平均分別增加 4.9%、0.6%、1.6%、1.5%，其中移栽31 d的差異達(dá)顯著水平。徐稻8號、徐稻9號缽苗育秧處理下株高均增加，最大增幅分別為6.1%(P<0.05)、6.6%(P<0.01)；與此不同的是，另2個(gè)品種不同機(jī)插育秧方式的株高無明顯差異。方差分析表明，除移栽后45 d外，育秧方式對水稻株高的影響均達(dá)顯著水平；品種和育秧方式的互作對各期株高的影響達(dá)顯著或極顯著水平。

表2 不同機(jī)插育秧方式對供試水稻品種各生育期株高的影響

2.3 不同機(jī)插育秧方式對麥秸還田下水稻籽粒產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

2.3.1 單位面積穗數(shù) 不同育秧方式對水稻單位面積穗數(shù)的影響見表3、圖1。結(jié)果表明，不同水稻品種單位面積穗數(shù)為308～333穗/m2，品種間差異極顯著。與毯苗育秧方式比較，缽苗育秧水稻單位面積穗數(shù)平均增加2.2%，差異顯著。供試品種中以鎮(zhèn)稻99單位面積穗數(shù)增幅最大，缽苗育秧方式較毯苗育秧方式單位面積穗數(shù)增加8.3%，但其他3個(gè)品種無明顯變化。方差分析表明，品種×育秧方式之間的互作對單位面積穗數(shù)的影響達(dá)極顯著水平。

2.3.2 每穗穎花數(shù) 不同機(jī)插育秧方式對不同水稻品種每穗穎花數(shù)的影響見表3、圖2。結(jié)果表明，徐稻8號、徐稻9號、連粳7號、鎮(zhèn)稻99每穗穎花數(shù)平均分別為151、158、141、115朵，多重比較表明品種間差異極顯著。與毯苗育秧方式相比，所有品種缽苗育秧處理下植株的每穗穎花數(shù)平均增加1.9%，其中徐稻9號、連粳7號、鎮(zhèn)稻99分別增加2.3%、4.4%、13.5%，徐稻8號呈減少趨勢(減少8.5%)。方差分析表明，育秧方式及品種和育秧方式的互作對水稻每穗穎花數(shù)的影響均未達(dá)顯著水平。

表3 不同育秧方式對水稻產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素影響的顯著性檢驗(yàn)

2.3.3 結(jié)實(shí)率 不同機(jī)插育秧方式對供試水稻品種結(jié)實(shí)率的影響見表3、圖3。結(jié)果表明，4個(gè)水稻品種平均結(jié)實(shí)率均為86%左右，不同品種間無顯著差異。與毯苗育秧方式比較，缽苗處理結(jié)實(shí)率平均提高4.2%， 差異極顯著。從不同品種的結(jié)實(shí)率看，鎮(zhèn)稻99的2類育秧方式之間差異不顯著，但徐稻8號、徐稻9號、連粳7號缽苗育秧方式較毯苗育秧方式平均分別增加5.9%、10.0%、1.5%，其中徐稻8號、徐稻9號處理間差異極顯著。方差分析表明， 品種與育秧方式的互作對結(jié)實(shí)率的影響未達(dá)顯著水平。

2.3.4 千粒質(zhì)量 不同機(jī)插育秧方式對供試水稻千粒質(zhì)量的影響見表3、圖4。結(jié)果表明，徐稻8號、徐稻9號、連粳7號、鎮(zhèn)稻99的千粒質(zhì)量平均分別為27.2、25.8、28.5、29.4 g，品種間差異達(dá)極顯著水平。2種育秧方式的千粒質(zhì)量差異不顯著，不同供試品種表現(xiàn)一致。方差分析表明，育秧方式及其與品種的互作對千粒質(zhì)量沒有影響。

2.4 不同機(jī)插育秧方式對麥秸還田下水稻籽粒產(chǎn)量的影響

水稻理論產(chǎn)量和實(shí)際產(chǎn)量加權(quán)對不同育秧方式的響應(yīng)見圖5。結(jié)果表明，徐稻8號、徐稻9號、連粳7號、鎮(zhèn)稻99的加權(quán)產(chǎn)量平均分別為11 366、11 346、10 654、9 435 kg/hm2，品種間差異達(dá)極顯著水平。與毯苗育秧比較，缽苗育秧處理水稻理論產(chǎn)量平均增加5.9%，兩者間差異未達(dá)顯著水平(P=0.203)。從不同品種看，徐稻9號、連粳7號、鎮(zhèn)稻99的加權(quán)產(chǎn)量分別增加11.6%、7.0%、10.3%，徐稻8號缽苗育秧處理下水稻產(chǎn)量下降3.7%，但處理間均未達(dá)顯著水平。方差分析表明，育秧方式及品種與育秧方式的互作對水稻加權(quán)產(chǎn)量均無顯著影響。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

與毯苗育秧方式比較，缽苗育秧水稻能更為合理地利用溫光資源，生育前期具備一定生長優(yōu)勢，結(jié)實(shí)率較高，雖然稻米產(chǎn)量并無明顯提升，但能夠在一定程度上緩解淮北地區(qū)稻麥輪作生產(chǎn)方式茬口季節(jié)性緊張的矛盾。

3.2 討論

當(dāng)前機(jī)插水稻大面積生產(chǎn)上主要存在栽插后成活率較低、遲遲不發(fā)生分蘗和分蘗成穗率較低等問題，這與整地質(zhì)量、秸稈全量還田和水分管理等栽培耕作措施有關(guān)。針對以上情況，筆者對機(jī)插稻水肥管理方式作了相應(yīng)的調(diào)整，以減輕麥秸還田形成的小分子有機(jī)物對秧苗的毒害效應(yīng)。

3.2.1 不同機(jī)插育秧方式對水稻生育進(jìn)程的影響 有研究指出，水稻生育期受播栽期、種植方式以及溫、光和降水量等環(huán)境因素的共同影響[8-10]，在全生育期為150 d情況下，水稻產(chǎn)量隨生育期的延長而增加。本研究表明，從全生育期看(含秧苗期)，缽苗及毯苗育秧處理下水稻全生育期平均分別為142、137 d，總體而言，由于缽苗育秧水稻生育前期相對擴(kuò)張，從而具備了一定生長優(yōu)勢，這與前人的研究結(jié)論[11]基本一致。對于本田期生育階段，毯苗育秧處理各品種主要生育期均有所延遲，這與多數(shù)研究結(jié)果[12-13]相同。比較而言，缽苗育秧處理移栽后水稻生育期相對較短，可有效緩解本研究地區(qū)稻麥周年生產(chǎn)茬口季節(jié)性緊張問題。

3.2.2 缽苗育秧對水稻產(chǎn)量的影響 水稻籽粒產(chǎn)量是由單位面積穗數(shù)、每穗穎花數(shù)、千粒質(zhì)量和結(jié)實(shí)率等因素共同決定的，胡雅杰等認(rèn)為，缽苗機(jī)插水稻每穗粒數(shù)的增加對水稻產(chǎn)量提高貢獻(xiàn)最大[6]。本研究結(jié)果表明，與株高相反，多數(shù)供試品種缽苗育秧處理生育前期分蘗數(shù)量并無優(yōu)勢，鎮(zhèn)稻99甚至明顯低于毯苗育秧處理，這可能與本試驗(yàn)水分及肥料調(diào)整措施有關(guān)，麥秸全量還田并未對毯苗育秧處理的分蘗產(chǎn)生較大影響，由于毯苗每穴栽插數(shù)較多，分蘗發(fā)生也相應(yīng)較多，因此作物吸收的養(yǎng)分多用于分蘗發(fā)生，致使生育前期株高低于缽苗育秧處理，但對單位面積穗數(shù)沒有明顯影響，這表明缽苗機(jī)插水稻拔節(jié)后莖蘗消減平穩(wěn)，成穗率較高。缽苗育秧方式使徐稻8號、徐稻9號的結(jié)實(shí)率明顯提高，說明缽苗育秧方式使水稻穗部性狀得到了一定改善。各處理生育后期均無倒伏現(xiàn)象發(fā)生，說明改進(jìn)的肥料運(yùn)籌和水分管理方式可能增強(qiáng)了根系活力，增加了試驗(yàn)區(qū)域土壤的緊實(shí)度，但還須通過試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證，此外，不同育秧方式對稻米品質(zhì)影響的相關(guān)報(bào)道較少，還須加強(qiáng)研究。

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