文孝榮 趙志強(qiáng) 王奉斌 唐福森 康民泰 袁杰* 石書(shū)兵
(1新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,烏魯木齊830052;2新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院溫宿水稻試驗(yàn)站,阿克蘇843100;3新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院核技術(shù)生物技術(shù)研究所,烏魯木齊 830091;第一作者:348272317@qq.com;*通訊作者:649289794@qq.com;691467566@qq.com)
水稻對(duì)新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)起著巨大作用。穩(wěn)定和發(fā)展新疆水稻種植面積,對(duì)新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展以及人民生活水平的提高都有著重要的意義[1]。新疆因其獨(dú)特的氣候、地理、土壤等自然條件,水稻產(chǎn)量高、品質(zhì)好,被人們所青睞[2]。
在整個(gè)生育期里,每667 m2水稻灌水300~400 m3就可滿足其生理需求。但因新疆獨(dú)特的氣候條件,水蒸發(fā)量更大,加上不合理的灌溉,在實(shí)際水稻生產(chǎn)中,平均每667 m2用水量超過(guò)850 m3,甚至更多,造成用水的極大浪費(fèi),影響了水資源的可持續(xù)利用[3-4]。因此,研究水稻控制灌溉技術(shù),在保證高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的前提下,減少灌溉水的浪費(fèi),對(duì)促進(jìn)水稻生產(chǎn)的節(jié)本增效具有重要意義[5-7]。
試驗(yàn)于2018年設(shè)在新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院溫宿水稻試驗(yàn)站,試驗(yàn)田土壤肥力中等偏上,耕作層主要集中在0~20 cm,有機(jī)質(zhì) 39.83 g/kg、速效氮 220.5 mg/kg、速效磷 43.9 mg/kg、速效鉀 324.31 mg/kg、pH 值 8.05;0~20 cm土壤體積飽和含水量52.5%;前茬種植水稻。
選用新稻11號(hào)與新粳2號(hào)為試驗(yàn)材料,均由新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育。其中,新稻11號(hào)為南疆地區(qū)主栽品種,每年種植面積在3.4萬(wàn)hm2以上。
試驗(yàn)設(shè)常規(guī)灌溉和控制灌溉2個(gè)處理,每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù),小區(qū)隨機(jī)排列,每個(gè)小區(qū)面積為160 m2(種植2個(gè)品種),品種中間留寬為60 cm的走道,每個(gè)處理單獨(dú)隔開(kāi),做防水處理,以防各小區(qū)之間水分互相滲漏。4月5日育苗,5月5日進(jìn)行人工插秧,平均每叢5株,株行距30 cm×15 cm,田間管理與大田生產(chǎn)管理相同。
控制灌溉處理:在水稻秧苗移栽后,灌入深水進(jìn)行護(hù)苗,保證返青活苗,但是水深不能淹過(guò)苗心,在返青以后的田面不再建立水層,進(jìn)行控制灌溉管理。根據(jù)不同生育時(shí)期需水量控制土壤水分,以土壤飽和含水率為上限,土壤飽和含水率的60%~80%為下限,在土壤含水量達(dá)到控制下限時(shí)開(kāi)始灌水。
常規(guī)灌溉處理(CK):水稻全生育期灌水同當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn),采用抽水灌溉。
據(jù)統(tǒng)計(jì),插秧后,常規(guī)灌溉處理灌水的次數(shù)為20次,控制灌溉處理灌水的次數(shù)為16次,控制灌溉用水量為438.5 m3,常規(guī)灌溉為572.9 m3,控制灌溉比常規(guī)灌溉節(jié)約用水23.5%。
表1不同處理生育期比較
表2不同處理水稻總莖數(shù)情況 (株/10叢)
表3不同處理的水稻株高變化(cm)
1.4.1 各處理需水量
每5 d觀測(cè)1次土壤含水量,在土壤含水量接近控制下限(根據(jù)張力計(jì)讀數(shù)確定)時(shí)進(jìn)行抽水灌溉,試驗(yàn)各小區(qū)裝有進(jìn)水管,并裝有配套的水表(或流量計(jì)),采取水泵抽水計(jì)量,記錄每次抽水時(shí)間、灌水量。
1.4.2 分蘗消長(zhǎng)動(dòng)態(tài)
返青后,每個(gè)重復(fù)選擇生長(zhǎng)均勻的連續(xù)10叢進(jìn)行定點(diǎn),每5 d觀測(cè)1次莖蘗數(shù),直至抽穗后莖蘗數(shù)不再變化。
1.4.3 農(nóng)藝性狀
1.4.3.1 株高 返青后,每個(gè)重復(fù)選擇生長(zhǎng)均勻連續(xù)10叢進(jìn)行定點(diǎn),每5 d測(cè)量1次,直至株高不在變化,抽穗后測(cè)量地面至最高穗尖的高度,抽穗前測(cè)量地面至每叢最高葉尖的高度。
1.4.3.2 葉面積指數(shù) 在分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期、成熟期,每個(gè)小區(qū)取長(zhǎng)勢(shì)均勻的連續(xù)5叢,以長(zhǎng)×寬系數(shù)法測(cè)定葉面積,再計(jì)算葉面積指數(shù)。
1.4.3.3 葉綠素含量 水稻抽穗開(kāi)始,每個(gè)重復(fù)小區(qū)選擇長(zhǎng)勢(shì)均勻的連續(xù)10叢定點(diǎn),每叢再定點(diǎn)1根稻苗,用彩線做好標(biāo)記,每個(gè)星期用SPAD-502型葉綠素儀測(cè)量1次,測(cè)定上3葉的葉綠素含量,每片葉測(cè)上中下3個(gè)部位,最后取平均值。共測(cè)定5次,即在抽穗開(kāi)始后 0 d、7 d、14 d、21 d、28 d 時(shí)進(jìn)行測(cè)定。
1.4.4 考種與計(jì)產(chǎn)
在成熟后,每個(gè)小區(qū)連續(xù)取10叢生長(zhǎng)一致,具有代表性植株進(jìn)行考種,考察有效穗數(shù)、千粒重、穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率等相關(guān)性狀,各小區(qū)實(shí)收測(cè)產(chǎn)。根據(jù)產(chǎn)量與需水量計(jì)算不同處理的灌溉水生產(chǎn)效率。
從表1可見(jiàn),與常規(guī)灌溉相比,控制灌溉條件下2個(gè)品種的成熟期都提前了4 d,分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期都早于常規(guī)灌溉。說(shuō)明通過(guò)控制灌溉,可以縮短水稻生育期,提前成熟。
從表2可見(jiàn),2個(gè)品種在不同灌溉處理下莖蘗數(shù)均表現(xiàn)先增后減。返青期過(guò)后進(jìn)入到分蘗期,常規(guī)灌溉處理的分蘗數(shù)比控制灌溉處理高,進(jìn)入到拔節(jié)期后,常規(guī)灌溉處理的分蘗數(shù)低于控制灌溉處理;在基本株數(shù)一致的情況下,新稻11號(hào)分蘗末期最大分蘗數(shù)常規(guī)灌溉處理是185株、控制灌溉處理是182株,而最終有效分蘗數(shù)常規(guī)灌溉處理是164株、控制灌溉處理是171株,成穗率常規(guī)灌溉處理為88.65%、控制灌溉處理為93.96%。新粳2號(hào)分蘗末期最大分蘗數(shù)常規(guī)灌溉處理是169株、控制灌溉處理是163株,而最終有效分蘗數(shù)常規(guī)灌溉處理是148株、控制灌溉處理是157株,成穗率常規(guī)灌溉處理為87.57%、控制灌溉處理為96.32%。說(shuō)明控制灌溉可以提高水稻的成穗率。
由表3可知,在整個(gè)生育期,2個(gè)品種的株高均表現(xiàn)為隨著生育期推進(jìn)呈先增高后降低的趨勢(shì),且控制灌溉處理均高于常規(guī)灌溉處理。說(shuō)明合理的控制灌溉可提高植株高度。
圖1不同處理葉面積指數(shù)動(dòng)態(tài)
圖2新稻11號(hào)、新粳2號(hào)抽穗后葉綠素含量變化情況(SPAD值)
表5不同處理產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成
由圖1可見(jiàn),2個(gè)品種葉面積指數(shù)變化趨勢(shì)基本一致,都是先上升后下降,在抽穗期前后出現(xiàn)最大值。但是整個(gè)生育階段,常規(guī)灌溉處理的葉面積指數(shù)都大于控制灌溉處理,但差異不大。
由圖2可見(jiàn),新稻11號(hào)抽穗后,在常規(guī)灌溉條件下,葉綠素含量呈下降趨勢(shì),在控制灌溉條件下,葉綠素含量曲折下降,尤其是在抽穗后14 d至21 d時(shí)(灌漿期),常規(guī)灌溉處理葉綠素含量急劇下降,而控制灌溉處理小幅下降;除抽穗始期外,其他時(shí)期都是控制灌溉處理高于常規(guī)灌溉處理。
由圖2可見(jiàn),新粳2號(hào)在抽穗后,不論是常規(guī)灌溉處理,還是控制灌溉處理,葉綠素含量都呈下降趨勢(shì),總體上控制灌溉處理在前期下降比較平緩,且葉綠素含量一直高于常規(guī)灌溉處理。
綜上所述,控制灌溉有利于保持葉綠素含量,使葉片能更好的進(jìn)行光合作用,促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)往籽粒轉(zhuǎn)移,有利于籽粒更好的灌漿,進(jìn)而提高水稻產(chǎn)量。
從表5可見(jiàn),新稻11號(hào)在控制灌溉處理下平均穗長(zhǎng)比常規(guī)灌溉處理長(zhǎng)0.33 cm,每穗粒數(shù)多6.0粒,結(jié)實(shí)率高1.25個(gè)百分點(diǎn),千粒重高0.18 g,平均增產(chǎn)4.93%。新粳2號(hào)控制灌溉處理穗長(zhǎng)比常規(guī)灌溉處理長(zhǎng)0.56 cm,每穗粒數(shù)多6.6粒,結(jié)實(shí)率高0.78個(gè)百分點(diǎn),千粒重高0.46 g,平均增產(chǎn)4.42%。
從表6可見(jiàn),控制灌溉處理比常規(guī)灌溉處理每667 m2節(jié)約用水134.4 m3,水分生產(chǎn)效率因品種產(chǎn)量不同而不一樣,新稻11號(hào)水分生產(chǎn)效率在控制灌溉條件下為1.69 kg/m3,比常規(guī)灌溉處理提高了0.45 kg/m3;新粳2號(hào)水分生產(chǎn)效率在控制灌溉條件下為1.72 kg/m3,比常規(guī)灌溉處理提高了0.46 kg/m3。
表6灌溉水生產(chǎn)效率
可見(jiàn),控制灌溉技術(shù)不僅可以節(jié)約農(nóng)田用水,還可以提高水稻產(chǎn)量,實(shí)現(xiàn)節(jié)本增效。
程建平等[8-10]研究認(rèn)為,間歇控水灌溉有利于增加水稻每穗實(shí)粒數(shù)和每穗穎花數(shù),結(jié)實(shí)率明顯提高,千粒重加大,最終比對(duì)照顯著增產(chǎn)。劉艷[11]研究認(rèn)為,與常規(guī)淹水灌溉相比,淺干濕交替灌溉模式產(chǎn)量較高,主要原因就是拔節(jié)孕穗期,干濕交替處理有利于“源”的積累和“庫(kù)”的形成,生育中后期干濕交替灌溉有利于同化物的輸出,促進(jìn)籽粒灌漿結(jié)實(shí),顯著增加有效穗數(shù)和穗粒數(shù),提高結(jié)實(shí)率,從而增加產(chǎn)量。
本研究表明,常規(guī)灌溉處理比控制灌溉處理的分蘗數(shù)高,但最終有效分蘗數(shù)卻是常規(guī)灌溉處理小于控制灌溉處理,成穗率也低于控制灌溉處理,說(shuō)明在水稻種植過(guò)程中,并不是用水量越多水稻長(zhǎng)勢(shì)越好。最終,控制灌溉處理的穗長(zhǎng)、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、產(chǎn)量及水分生產(chǎn)效率都要高于常規(guī)灌溉處理,起到節(jié)本增效的目的,實(shí)現(xiàn)了水資源的可持續(xù)利用。