控制灌溉對(duì)寒地水稻產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

丁國(guó)華 曹良子 周勁松 白良明 王彤彤 洛育 楊光 李柱剛 陳磊 姜輝 劉凱 劉昊飛 王雪揚(yáng) 孫艷玲 黃彥 殷大偉 孫世臣* 來(lái)永才*

（1黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院/國(guó)家耐鹽堿水稻技術(shù)創(chuàng)新中心東北分中心/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部種養(yǎng)結(jié)合重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室/黑龍江省水稻品質(zhì)改良與遺傳育種工程技術(shù)研究中心/黑龍江省作物分子設(shè)計(jì)與種質(zhì)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱150028；2黑龍江省水利科學(xué)研究院，哈爾濱150080；3黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，黑龍江 大慶163000；第一作者：hucheng229＠163.com；*通訊作者：shichensun＠126.com；Yame0451＠163.com）

“民以食為天，食以稻為先”，水稻對(duì)于我國(guó)糧食安全，特別是口糧安全具有不可替代的作用。黑龍江被譽(yù)為我國(guó)糧食安全的“壓艙石”，水稻種植面積和產(chǎn)量均為全國(guó)第一。同時(shí)，這也意味著巨大的資源消耗，全省水稻生產(chǎn)年耗水量約300億m3，占全省農(nóng)業(yè)用水量的96%，占社會(huì)總用水量的85%。黑龍江無(wú)論是水資源總量還是人均占比都比較低，水資源總量約810.3億m3，人均水資源量約2 160 m3，均低于全國(guó)平均水平，且空間分布不均勻。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，工業(yè)、城市用水量不斷增加，水分供需矛盾日益凸顯。在做好工程節(jié)水基礎(chǔ)上，結(jié)合農(nóng)藝和生物節(jié)水，提高單位面積水分的生產(chǎn)效率，從而節(jié)約水資源，是黑龍江水稻生產(chǎn)走生態(tài)環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的重要出路。

前人針對(duì)水稻節(jié)水栽培已開(kāi)展了廣泛、深入研究，并已成功應(yīng)用于生產(chǎn)[1-4]。控制灌溉是一種非充分灌溉技術(shù)，指依據(jù)水稻不同生育階段對(duì)水分需求程度不同的特性，在滿(mǎn)足水稻生長(zhǎng)發(fā)育所需水分的前提下調(diào)控土壤含水量，從而達(dá)到節(jié)約灌溉用水和提高產(chǎn)量的目的。實(shí)踐證明，控制灌溉是一種適合寒地水稻生產(chǎn)的節(jié)水栽培方式。研究表明，與淹水灌溉相比，控灌可節(jié)水46%～62%，提高灌溉水利用率52%～70%，使灌溉水利用效率達(dá)1.8～3.0 kg/m3[5-7]。但控制灌溉對(duì)水稻產(chǎn)量影響研究結(jié)果不一。有研究表明，控制灌溉能夠提高有效分蘗數(shù)、結(jié)實(shí)率及產(chǎn)量，增產(chǎn)幅度在7%～11%[3，8]。但也有研究表明，控灌條件下水稻產(chǎn)量只略高于常灌[5，9]。還有研究顯示，控灌相較于淹水灌溉并不具有增產(chǎn)優(yōu)勢(shì)。因此，本研究以寒地節(jié)水抗旱水稻新品系為材料，研究控制灌溉對(duì)其產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以為寒地水稻節(jié)水栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)于2020年在黑龍江省水利科學(xué)院科技試驗(yàn)研究中心水田試驗(yàn)區(qū)（45°43′09″N，126°36′35″E）進(jìn)行，全年無(wú)霜期135 d左右，平均氣溫-4℃～5℃，年平均降水量約400～650 mm，7—9月降水量占全年總降水量的70%。試驗(yàn)地為壤土，pH值7.28，N：153.5 mg/kg，P2O5：39.2 mg/kg，K2O：369.9 mg/kg。試驗(yàn)站大田0～40cm土壤體積飽和含水率平均為42.94%。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為龍稻18及龍稻17006、龍稻17009、龍稻17011、龍稻17016等新品系，各材料具體特性見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)材料特性

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用大田對(duì)比試驗(yàn)，設(shè)置2個(gè)處理：T1，常規(guī)灌溉，下簡(jiǎn)稱(chēng)“常灌”；T2，控制灌溉，下簡(jiǎn)稱(chēng)“控灌”。每個(gè)品種種植10 m2，3次重復(fù)。插秧規(guī)格30.0 cm×13.3 cm，每叢4～5株，5月18日插秧，9月20日收獲。各水分處理見(jiàn)表2。

表2 水分處理方式

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 葉綠素含量

用SPAD-502葉綠素儀測(cè)定，選擇晴好天氣在上午10∶00至14∶00測(cè)定。測(cè)定前用SAPD儀校準(zhǔn)卡進(jìn)行儀器校準(zhǔn)。每個(gè)處理隨機(jī)測(cè)定15片，每片葉測(cè)定上、中、下3個(gè)部位并取平均值。

1.4.2 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

于成熟期采樣，每個(gè)處理按平均分蘗取5叢考種并測(cè)產(chǎn)，測(cè)定項(xiàng)目包括有效穗數(shù)、穗長(zhǎng)、穗總粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)、千粒重等。

1.4.3 品質(zhì)性狀

于水稻成熟期分小區(qū)收獲，并測(cè)定稻谷產(chǎn)量和水分，按標(biāo)準(zhǔn)水含量計(jì)算各品種產(chǎn)量。每個(gè)重復(fù)取2 kg稻谷，常溫保存3個(gè)月，待其理化特性穩(wěn)定后，按《中國(guó)農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編 糧油作物卷》的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定品質(zhì)。利用FC-2K型實(shí)驗(yàn)礱谷機(jī)（YAMAMATO，日本）和VP-32型實(shí)驗(yàn)?zāi)朊讬C(jī)（YAMAMATO，日本）將樣品加工成精米；利用1241型（FOSS公司）近紅外谷物分析儀測(cè)定直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量及食味值，各樣品均重復(fù)3次。

1.5 數(shù)據(jù)分析

用Excel錄入和整理數(shù)據(jù)并作圖，用SPSS系統(tǒng)軟件分析數(shù)據(jù)。各性狀相對(duì)值=控灌處理值÷常灌處理值。

2 結(jié)果與分析

2.1 灌溉方式對(duì)各材料產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

與常灌相比，控灌條件下龍稻18、龍稻17009產(chǎn)量增高，其他材料產(chǎn)量下降，其中，龍稻17009產(chǎn)量增幅最大，產(chǎn)量達(dá)到570 kg/667 m2，高于常灌的539 kg/667 m2，并顯著高于其他材料。產(chǎn)量構(gòu)成因子在不同灌溉條件下各材料有升有降，具體見(jiàn)表3。

表3 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

除龍稻17011外，各材料有效穗數(shù)控灌與常灌比值均大于1，各材料間差異不顯著；穗長(zhǎng)、癟粒數(shù)控灌與常灌比值各材料間無(wú)顯著差異；穗總粒數(shù)控灌與常灌比值龍稻17006最大，顯著大于龍稻17011，其余材料無(wú)顯著差異；穗實(shí)粒數(shù)控灌與常灌比值龍稻17006、龍稻17009為1.13、1.08，顯著大于龍稻17011（0.84），說(shuō)明控制灌溉下龍稻17006、龍稻17009穗實(shí)粒數(shù)有上升趨勢(shì)。龍稻17006、龍稻17009著粒密度控灌與常灌比值為1.11、1.09，顯著大于龍稻18、龍稻17011。千粒重控灌與常灌比值龍稻17011最大，為1.065，龍稻17009最小為0.995，兩者差異顯著，其他材料無(wú)顯著差異。可見(jiàn)，有效分蘗和穗實(shí)粒數(shù)增加是龍稻17009在控制灌溉下增產(chǎn)的主要原因

2.2 灌溉方式對(duì)各材料葉片SPAD值的影響

從表4可見(jiàn)，與常灌相比，控灌下，分蘗期龍稻17006、龍稻17009葉片SPAD值呈增大趨勢(shì)，其他材料SPAD值呈下降趨勢(shì)。灌漿期，龍稻17006、龍稻17016葉片SPAD值增大，其他材料SPAD值變化較小。

表4 不同灌溉處理各材料不同時(shí)期SPAD值

分蘗期控灌與常灌SPAD比值龍稻17009最大，為1.07，龍稻17006次之，為1.06，二者均顯著高于龍稻18、龍稻17011、龍稻17016；灌漿期控灌與常灌SPAD比值龍稻17006最高，為1.10，顯著高于其他材料，龍稻17016次之，均顯著高于龍稻17009、龍稻17011、龍稻18。

2.3 不同灌溉方式對(duì)各材料品質(zhì)的影響

由表5可知，與常灌相比，控灌條件下龍稻17006、龍稻17011、龍稻18蛋白質(zhì)含量呈下降趨勢(shì)，龍稻17009和龍稻17016則呈升高趨勢(shì)；除龍稻17006外，其他材料常灌和控灌條件下的直鏈淀粉含量變化幅度較小；控灌條件下，龍稻17006食味值提高，龍稻17009、龍稻17011和龍稻18食味值下降，龍稻17016無(wú)變化；糙米率各材料常灌和控灌條件下變化不大，除龍稻17011外，其余材料精米率在控灌條件下與常灌相比呈上升趨勢(shì)。

表5 不同灌溉處理各材料品質(zhì)性狀

3 結(jié)論與討論

節(jié)水抗旱水稻品種和普通水稻品種比可節(jié)水50%以上。上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院培育的旱優(yōu)73已在我國(guó)多省應(yīng)用，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益[10-14]。黑龍江特定的稻作生態(tài)環(huán)境，需培育適應(yīng)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)條件的節(jié)水抗旱稻品種，并配合節(jié)水栽培方式，達(dá)到輕簡(jiǎn)、節(jié)水、節(jié)本、增效及可持續(xù)發(fā)展的目的。本團(tuán)隊(duì)以黑龍江本地優(yōu)良水稻品種與典型陸稻品種雜交，經(jīng)多環(huán)境、多壓力選擇，創(chuàng)制了適應(yīng)寒地稻作環(huán)境的節(jié)水抗旱水稻新品系[15]。在本試驗(yàn)條件下，不同水稻材料在控灌條件下產(chǎn)量表現(xiàn)趨勢(shì)不一，較常灌有升高也有降低，新創(chuàng)制的材料龍稻17009增產(chǎn)原因與前人研究結(jié)果一致，其無(wú)論在常規(guī)灌溉還是在控制灌溉下產(chǎn)量都較其親本龍稻18具有較大優(yōu)勢(shì)，且能維持優(yōu)良的品質(zhì)。龍稻17009是適應(yīng)寒地節(jié)水栽培的優(yōu)良材料，節(jié)水栽培模式下其維持高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)機(jī)理有待下一步研究。