不同株行距配置對鹽堿地水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素及干物質(zhì)積累與分配的影響

劉曉亮 齊春艷 侯立剛 劉亮 馬巍

摘要：采用裂區(qū)設(shè)計，以吉粳809為試驗材料，研究不同株行距配置對鹽堿地水稻農(nóng)藝性狀和干物質(zhì)量轉(zhuǎn)移分配的影響。結(jié)果表明，行距25 cm、株距13 cm處理產(chǎn)量達到最高，為9 930.66 kg/hm2，比對照增產(chǎn)31.5%，每穗實粒數(shù)和總粒數(shù)最高，有效穗數(shù)與對照比減少24.6%。通過相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)每穗實粒數(shù)、總粒數(shù)與產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系，有效穗數(shù)與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。不同處理干物質(zhì)積累開始時期、干物質(zhì)形成快增期持續(xù)天數(shù)、干物質(zhì)積累量最大出現(xiàn)日和最大干物質(zhì)形成速率不同。水稻在孕穗前，由于前期植株矮小，群體內(nèi)個體的競爭較小，水稻干物質(zhì)量積累較少，不同株行距配置在開花后對單株水稻干物質(zhì)積累的影響較大。適宜的群體結(jié)構(gòu)有利于拔節(jié)期和成熟期干物質(zhì)積累。不同株行距配置對水稻植株轉(zhuǎn)運率和貢獻率的影響不相同，其中以行距25 cm、株距13 cm處理收獲指數(shù)較高。

關(guān)鍵詞：水稻;鹽堿地;農(nóng)藝性狀;群體結(jié)構(gòu);產(chǎn)量;干物質(zhì)量

中圖分類號： S511.2+20.4

文獻標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2019）15-0122-04

吉林省是我國重要的粳稻生產(chǎn)基地之一[1]，目前全省水田面積約為306.7萬hm2，中低產(chǎn)水田面積占總面積的 78.3%，這部分水田主要集中在吉林西部地區(qū)，土壤類型主要以鹽堿耕地型為主，是造成當(dāng)?shù)厮井a(chǎn)量低且不穩(wěn)定的主要因素，其高產(chǎn)地塊產(chǎn)量約為8 000 kg/hm2，低產(chǎn)地塊產(chǎn)量僅為3 000 kg/hm2。從目前吉林省西部地區(qū)水田生產(chǎn)狀況看，增加水田面積是提高產(chǎn)量的有效途徑之一，但需要建設(shè)配套的灌溉設(shè)施，生產(chǎn)成本投入偏高，所以有必要優(yōu)化當(dāng)?shù)厮驹耘嗉夹g(shù)，降低生產(chǎn)成本，以尋求提高經(jīng)濟效益。近幾年，通過不同株行距配置，構(gòu)建鹽堿地水稻高產(chǎn)群體結(jié)構(gòu)多有研究[2]，旨在通過建立良好的田間配置方式，協(xié)調(diào)作物群體與個體的發(fā)展[3]，有效改善作物群體內(nèi)部的通風(fēng)透光條件，使其利用不同層次的光資源，提高作物的光能利用率，提高作物干物質(zhì)的積累、養(yǎng)分的吸收利用，以增加產(chǎn)量[4]。有研究提出降低插秧密度至20穴/m2、每穴3苗的觀點，但在生產(chǎn)上沒有大面積應(yīng)用[5]。不同株行距配置不僅直接影響種植密度，也直接影響微氣候環(huán)境，對產(chǎn)量潛力的發(fā)揮起到重要的作用[6]。作物的產(chǎn)量來源于光合作用的產(chǎn)物，田間群體結(jié)構(gòu)是影響植株光合作用的主要因素，一般情況下，行距對作物光能利用率影響較大[7-8]。蘇祖芳等研究認(rèn)為過度的寬行窄株或?qū)捳信浔?，雖然光照和通氣條件好，有利于高質(zhì)量群體的培育，但一方面，勢必造成群體葉片配置重疊嚴(yán)重，相對光合面積小，影響群體的光合生產(chǎn)，使產(chǎn)量下降[9-11]。本研究擬在不同株行距配置下，研究不同株行距配置對鹽堿地水稻農(nóng)藝性狀和干物質(zhì)積累轉(zhuǎn)移分配的影響，旨在優(yōu)化吉林省西部地區(qū)鹽堿水田耕作模式，為該栽培模式技術(shù)體系的改進和完善提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地選在吉林省松原市紅光國營農(nóng)場。地點位于吉林省西北部，地理位置為44°97′N、124°72′E。pH值為7.3～7.5，試驗地土壤含總氮2 116.4 mg/kg、全磷387.14 mg/kg、全鉀22 195.42 mg/kg，含有機質(zhì)5.06 mg/kg。

1.2 試驗材料

參試材料為吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所育成品種吉粳809，熟期145 d。

1.3 試驗設(shè)計及田間管理

試驗于2017年在吉林省松原市前郭灌區(qū)農(nóng)場內(nèi)進行。行距處理設(shè)4個水平，為15 cm、20 cm、25 cm、30 cm，株距處理設(shè)3個水平，為10 cm、13 cm，16 cm，插植3～4苗/穴，試驗采取裂區(qū)設(shè)計，以行距為主區(qū)，株距為副區(qū)，共計12個小區(qū)，土壤肥力為當(dāng)?shù)匾话闼?，純氮施入量?75 kg/hm2，磷肥施入量為75 kg/hm2，鉀肥施入量為100 kg/hm2。按照基肥 ∶ 補肥 ∶ 穗肥=4 ∶ 3 ∶ 3施入，補肥和穗肥均比傳統(tǒng)施肥延后 10～13 d。磷肥作為基肥移栽1次施入，鉀肥分2次施入，每次為50%。3次重復(fù)，每個小區(qū)約為20 m2。

1.4 調(diào)查項目與方法

生育期內(nèi)，測定的農(nóng)藝指標(biāo)主要有：（1）有效穗數(shù)，收獲時每個處理調(diào)查20穴分蘗數(shù)并記錄，取平均穴3穴進行考察。（2）每穗粒數(shù)，室內(nèi)調(diào)查每穗實粒數(shù)和每穗總粒數(shù)。（3）千粒質(zhì)量，待種子收獲風(fēng)干后，隨機測定1 000粒種子的質(zhì)量。（4）產(chǎn)量，種子成熟后，各小區(qū)分別收獲記產(chǎn)，測定種子產(chǎn)量，換算成kg/hm2。以上指標(biāo)重復(fù)3次，取平均值。（5）結(jié)實率，結(jié)實率=每穗實粒數(shù)/每穗總粒數(shù)×100%。

水稻干物質(zhì)、轉(zhuǎn)運指標(biāo)計算方法如下：干物質(zhì)轉(zhuǎn)運量=開花期干物質(zhì)量-成熟期植株干物質(zhì)量（不含籽粒）;干物質(zhì)轉(zhuǎn)運率=干物質(zhì)轉(zhuǎn)運量/開花期干物質(zhì)量×100%;轉(zhuǎn)運干物質(zhì)貢獻率=干物質(zhì)量轉(zhuǎn)運量/籽粒產(chǎn)量×100%;收獲指數(shù)=籽粒產(chǎn)量/地上部生物量[12]

1.5 數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析

試驗所得數(shù)據(jù)用SPSS 22.0軟件和Excel 2013進行分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 對產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表1可知，不同株行距配置對水稻產(chǎn)量影響不同。其中，25×13（指行距25 cm、株距13 cm，下同）處理產(chǎn)量達到最高，為9 930.66 kg/hm2，以25×10處理產(chǎn)量最低，為 7 105.33 kg/hm2，2個處理間差異達到顯著水平，分別比對照增產(chǎn)31.5%、減產(chǎn)5.9%。15×10處理產(chǎn)量為 9 709.16 kg/hm2，20×16處理產(chǎn)量為 9 213.29 kg/hm2，分別比對照產(chǎn)量增加28.6%、22.0%，15×10處理和25×13處理均與對照的產(chǎn)量差異顯著，20×16處理與對照的產(chǎn)量無顯著性差異。此外，15×13、15×16、20×10、20×13、25×16處理產(chǎn)量均比對照高，分別增產(chǎn) 0.9%、14.6%、10.1%、2.3%和6.5%，且相互之間差異未達到顯著水平。

其中，每穴有效穗數(shù)、每穗實粒數(shù)、每穗總粒數(shù)和千粒質(zhì)量對產(chǎn)量均有影響。進一步分析不同處理對產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響發(fā)現(xiàn)，采用行距為25 cm、株距為13 cm株行距配置處理的每穗實粒數(shù)和總粒數(shù)均高于其他處理，每穗實粒數(shù)為10914粒，總粒數(shù)為114.57粒，有效穗數(shù)為14.33顆，有效穗數(shù)比對照處理低24.6%，2個處理間差異顯著。

由表2可以看出，有效穗數(shù)與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，有效穗數(shù)與每穗實粒數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)性不顯著。有效穗數(shù)、每穗實粒數(shù)均與總粒數(shù)、千粒質(zhì)量呈顯著正相關(guān)，總粒數(shù)與千粒質(zhì)量呈顯著正相關(guān)。

2.2 對干物質(zhì)積累的影響

Logistic方程以時間為自變量，能較好地模擬作物群體的生長過程。由表3可知，不同行株距配置下，各處理的作物群體干物質(zhì)積累量（y）隨移栽后天數(shù)（x）動態(tài)過程均被較好地擬合為Logistic方程y=K/（1+ae-bx），R2均達到0.99以上。在行距15 cm、株距10 cm處理下，干物質(zhì)高峰開始期最早，為移栽后38～39 d，干物質(zhì)高峰結(jié)束期為移栽后87～88 d，共計持續(xù)48～49 d，干物質(zhì)形成速率最低，為0.42 g/d。在 15×16處理下，干物質(zhì)高峰開始期最晚，為移栽后74～75 d，共計持續(xù)101～102 d，在移栽后約125 d干物質(zhì)積累量最高。25×13 處理下干物質(zhì)積累高峰開始期為第49～50 d、干物質(zhì)形成快速增長期持續(xù)67～68 d，比15×10處理少18～19 d，比15×16處理少33～34 d，25×13處理干物質(zhì)形成速率為1.00 g/d。

從表4可以看出，不同株行距處理隨著水稻生育期推進不斷增長，在成熟期均達到最大值。試驗結(jié)果表明，水稻在孕穗前，由于前期植株矮小，群體內(nèi)個體的競爭較小，干物質(zhì)量積累較少，不同株行距配置在開花后對單株水稻干物質(zhì)積累的影響較大。在分蘗期，株距為10 cm條件下，隨著行距增加，干物質(zhì)積累逐漸升高，行距為30 cm處理達到最高，為17.71 g，與其他處理差異顯著;在株距為13 cm條件下，隨著行距增加，干物質(zhì)積累出現(xiàn)先升高后降低的趨勢，最高的處理為行距25 cm，為18.94 g，與行距30 cm處理差異不顯著，與其他處理差異顯著。在成熟期，干物質(zhì)積累量最高的處理為對照處理，為78.16 g，其次為株距13 cm，行距為30 cm、25 cm 2個處理，與對照比，干物質(zhì)積累量分別降低7.1%，11.1%，其中行距為25 cm處理與對照差異達到顯著水平，行距為30 cm處理與對照差異未達到顯著水平。

2.3 對干物質(zhì)轉(zhuǎn)移分配的影響

由表5可知，分蘗期葉片干物質(zhì)積累量較高的處理為 25×16、25×13、30×10，分別為4.16、3.79、3.75 g/穴，葉片干物質(zhì)積累量分別比對照高65.1%、 50.4%、48.8%，3個處處理[行距（cm）×株距（cm）] 干物質(zhì)積累量（g/穴）分蘗期 孕穗期 灌漿期 成熟期理與對照均差異顯著。分蘗期鞘干物質(zhì)積累量最高處理為 25×13，為4.25 g/穴;30×10處理為4.23 g/穴，2個處理間差異顯著性未達到顯著水平，與對照比差異顯著，且比對照干物質(zhì)量高50.2%、49.5%。孕穗期與對照比，葉片干物質(zhì)積累比對照高的處理有25×10、25×16、30×10、30×13、15×13、15×16、20×16，分別比對照高13.8%、84.8%、15.0%、27.8%、1.9%、26.0%和16.8%，其中，15×10、20×10這2個處理葉片干物質(zhì)積累低于對照，說明降低行距和株距可以增加葉片干物質(zhì)的積累，但群體過密不利于葉片干物質(zhì)的形成。灌漿期穗部干物質(zhì)積累最高的處理為15×13，比對照高 20.2%，2個處理間差異達到顯著水平，其中25×13處理干物質(zhì)積累低于對照29.0%，2個處理間差異達到顯著水平。成熟期，隨著株行距的增加，穗部干物質(zhì)積累逐漸升高，其中干物質(zhì)積累量較高的處理有30×10、30×13、30×16，3個處理間差異達到顯著水平，說明增加群體株行距有利于成熟期干物質(zhì)積累。

從表6可以看出，在株距10 cm條件下，隨著行距增加，葉片干物質(zhì)轉(zhuǎn)運率和貢獻率先增加后降低，鞘干物質(zhì)轉(zhuǎn)運率和貢獻率逐漸增加，莖稈干物質(zhì)轉(zhuǎn)運率和貢獻率出現(xiàn)先增加后降低再增加的趨勢，花后干物質(zhì)同化量出現(xiàn)先降低，后增加趨勢，其中收獲指數(shù)以15×10處理較高，但其花后干物質(zhì)同化量偏低。在株距13 cm條件下，隨著行距增加，葉片干物質(zhì)轉(zhuǎn)運率和貢獻率出現(xiàn)先降低后增加的趨勢，鞘干物質(zhì)轉(zhuǎn)運率和貢獻率出現(xiàn)先降低后增加，再降低的趨勢，莖稈轉(zhuǎn)運率和貢獻率出現(xiàn)先降低后增加趨勢，花后干物質(zhì)同化量隨著株行距增加，逐漸升高。在株距16 cm條件下，隨著株行距升高，葉片、鞘和莖干物質(zhì)轉(zhuǎn)運率和貢獻率均出現(xiàn)先增加后降低趨勢，其中均以行距25 cm配置下干物質(zhì)轉(zhuǎn)運率和貢獻率最高，花后干物質(zhì)同化量偏低。從收獲指數(shù)看，不同株行距配置條件下，25×13處理收獲指數(shù)較高，其次為15×10處理，但干物質(zhì)同化量較低。

3 結(jié)論與討論

栽插密度是調(diào)節(jié)水稻群體的重要因素，栽插密度的差異會給水稻干物質(zhì)量、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素帶來不同影響[13-14]。合理的田間配置方式可以有效提高水稻葉片的光截獲量，有利于葉面積的增加，提高光合物質(zhì)生產(chǎn)能力，進而提高光合系數(shù)[15-16]。本試驗中，不同株行距配置條件下水稻在孕穗前，由于前期植株矮小，群體內(nèi)個體的競爭較小，干物質(zhì)積累量較少[17]，不同株行距配置在開花后對水稻干物質(zhì)積累影響較大，合理的群體結(jié)構(gòu)有利于拔節(jié)期和成熟期干物質(zhì)積累[18]，說明生殖生長受環(huán)境影響較大，器官的形成對環(huán)境更加敏感[19]。本研究表明，不同株行距配置對干物質(zhì)積累高峰開始期和干物質(zhì)形成快增期持續(xù)天數(shù)對干物質(zhì)積累有影響，合理的田間配置有利于在分蘗末期，拔節(jié)初期的干物質(zhì)高峰期出現(xiàn)，生育期內(nèi)高效地完成物質(zhì)的轉(zhuǎn)移分配，且光資源的利用率較高。同時發(fā)現(xiàn)，干物質(zhì)形成快速增長期持續(xù)天數(shù)較長或較短均不利于干物質(zhì)的形成，進而影響產(chǎn)量。研究表明不同的株行距配置在協(xié)調(diào)水稻個體與群體的關(guān)系作用不一[20]，結(jié)合外界自然條件并考慮品種的差異情況下，制定出合理的株行距配置[21]，可以起到充分利用光資源和土地資源的作用，從而獲得高產(chǎn)[22]。

合理的株行距配置方式可以提高每穗穎花數(shù)、結(jié)實穎花數(shù)、結(jié)實率，進而提高經(jīng)濟系數(shù)[21]。本研究中行距25 cm、株距13 cm處理產(chǎn)量達到最高，為9 930.66 kg/hm2，比對照增產(chǎn)31.5%，每穗實粒數(shù)和總粒數(shù)最高，有效穗數(shù)與對照比減少24.6%。相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)每穗實粒數(shù)、總粒數(shù)和產(chǎn)量呈正相關(guān)，有效穗數(shù)和產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)。

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