趙 飛,劉 建*,聶 飛,杜 錦,曹高燚,向春陽(yáng),吳秀茹,楊婭坤
(1 天津農(nóng)學(xué)院 農(nóng)學(xué)與資源環(huán)境學(xué)院,天津 300384;2 天津利達(dá)糧油有限公司,天津 300131)
糧食生產(chǎn)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中有著重要地位,我國(guó)是人口大國(guó),糧食生產(chǎn)一直面臨著挑戰(zhàn)與壓力,需要建立高效的生產(chǎn)模式來(lái)提高糧食產(chǎn)量。小麥和水稻作為我國(guó)主要的糧食作物, 占有很大比重的播種面積, 對(duì)保證社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展起著重要作用。因此提高土地復(fù)種指數(shù),改善單一落后的種植模式,可增強(qiáng)糧食綜合生產(chǎn)能力,有助于保障我國(guó)的糧食質(zhì)量與安全[1-3],對(duì)農(nóng)業(yè)增收農(nóng)民增效有著非常重要的意義。
隨著全國(guó)城鄉(xiāng)一體化的進(jìn)行, 土地流轉(zhuǎn)的步伐在加速,土地租賃費(fèi)用連年攀升,亟待尋找一種節(jié)本增效的模式來(lái)應(yīng)對(duì)這種情況。 作為一種合理利用農(nóng)業(yè)土地資源、水資源、農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源等生物和非生物資源的節(jié)約型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式, 麥稻連作可以很好地解決上述問(wèn)題。 我國(guó)水稻的種植在華南、華中、西南地區(qū)一般以雙季稻為主,東北地區(qū)由于積溫較低,只能滿足一季稻的生長(zhǎng),華北地區(qū)如天津、 河北等稻作區(qū)的生產(chǎn)可采用麥茬連作的栽培模式[4]來(lái)提高周年光溫利用效率、保障糧食安全[5]。 在麥稻連作中,麥茬稻的產(chǎn)量對(duì)周年作物的產(chǎn)量影響較大, 為此研究麥茬稻的產(chǎn)量構(gòu)成因素并使之協(xié)調(diào)發(fā)展,充分發(fā)揮增產(chǎn)因素,才能達(dá)到理想的產(chǎn)量效果[6,7]。
試驗(yàn)于2019 年在天津市寶坻區(qū)大米莊進(jìn)行,供試材料為天津市培育的兩個(gè)優(yōu)質(zhì)小站稻品種“津川1 號(hào)”和“隆優(yōu)619”,春小麥品種為“津強(qiáng)9 號(hào)”。
1.2.1 栽培管理 兩品種的春稻于4 月10 日育苗,5 月25 日插秧;麥茬稻于5 月25 日育苗,6 月28 日插秧,麥茬稻和春稻分別在兩塊相鄰的田塊種植,插秧密度30 cm×15 cm,小區(qū)面積300 m2,不設(shè)重復(fù)。 春稻施肥量:純N、P2O5以及K2O 的用量分別為300 kg/hm2、150 kg/hm2和75 kg/hm2,其中磷肥和鉀肥全部作為基肥施用,氮肥分基肥、蘗肥和穗肥三次投入,比例為4:2:1;麥茬稻的前茬為春小麥津強(qiáng)9 號(hào), 小麥?zhǔn)斋@后對(duì)小麥種植的投入和產(chǎn)量進(jìn)行了調(diào)查。 麥茬稻的施費(fèi)量:純N、P2O5以及K2O 的用量分別為200 kg/hm2、100 kg/hm2和50 kg/hm2,施肥方法同春稻。其它管理按當(dāng)?shù)貞T行栽培法進(jìn)行。
1.2.2 取樣調(diào)查 春稻和麥茬稻分別于10 月10日和10 月15 日取樣,采取對(duì)角線取樣方法進(jìn)行,即每4 個(gè)角分別取一點(diǎn),中間再取一點(diǎn),每個(gè)點(diǎn)取調(diào)查100 株分蘗, 取分蘗中庸的5 株作為5 次重復(fù),帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行產(chǎn)量構(gòu)成因素調(diào)查。 由于“津川1 號(hào)” 發(fā)生了部分倒伏, 對(duì)倒伏地塊同樣調(diào)查100 株分蘗, 取分蘗中庸的5 株作為5 次重復(fù)并進(jìn)行產(chǎn)量構(gòu)成因素調(diào)查。收獲后,春稻和麥茬稻按品種分別單獨(dú)收獲計(jì)產(chǎn)。
1.2.3 數(shù)據(jù)分析 采用SPSS19.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析, 平均值的差異顯著性比較根據(jù)品種不同分別采用了Duncan的新復(fù)極差測(cè)驗(yàn)和t 測(cè)驗(yàn)。
“津川1 號(hào)”是中日合作采用食味育種程序選育的優(yōu)質(zhì)小站稻品種,生育期為170 d。 由于該品種秸稈較軟, 春稻種植過(guò)程中田間發(fā)生了部分倒伏現(xiàn)象。 表1 中列出了“津川1 號(hào)”春稻和麥茬稻的產(chǎn)量構(gòu)成因素,從此表中可以看出,春稻無(wú)論是直立還是倒伏, 其每穴有效穗數(shù)和千粒重均顯著高于麥茬稻,而每穗實(shí)粒數(shù)間無(wú)顯著差異。對(duì)于直立春稻和倒伏春稻而言, 除倒伏春稻的千粒重明顯較低外, 單株有效穗和每穗實(shí)粒數(shù)間不存在顯著差異。這一結(jié)果說(shuō)明,“津川1 號(hào)”春稻的單株有效分蘗率強(qiáng)于麥茬稻, 灌漿結(jié)實(shí)情況比麥茬稻要好,每穴有效穗和千粒重受茬口影響較大。春稻倒伏后,雖然單株有效穗和每穗粒數(shù)受影響不大,但千粒重會(huì)明顯下降。
表1 “津川1 號(hào)”春稻和麥茬稻產(chǎn)量構(gòu)成因素的比較
“隆優(yōu)619”是天津天隆公司采用三系法配組的優(yōu)質(zhì)雜交稻,該組合生育期為160 d。 其秸稈堅(jiān)韌抗倒伏性強(qiáng),田間無(wú)倒伏現(xiàn)象。 “隆優(yōu)619”春稻和麥茬稻的產(chǎn)量構(gòu)成因素列于表2。 從此表可以看出,“隆優(yōu)619”無(wú)論是春稻還是麥茬稻,兩者的單株有效穗數(shù)和每穗實(shí)粒數(shù)的平均值均無(wú)顯著差異,而春稻的千粒重顯著高于麥茬稻。這一結(jié)果說(shuō)明 “隆優(yōu)619”在單株有效分蘗率和每穗實(shí)粒數(shù)方面受茬口的影響較小, 而千粒重受茬口影響較大,和“津川1 號(hào)”表現(xiàn)出相同的趨勢(shì)。
表2 “隆優(yōu)619”春稻和麥茬稻產(chǎn)量構(gòu)成因素的比較
根據(jù)所調(diào)查的產(chǎn)量構(gòu)成因素和栽培密度可以計(jì)算出“津川1 號(hào)”和“隆優(yōu)619”的理論產(chǎn)量。 由于“津川1 號(hào)”春稻倒伏狀態(tài)下的產(chǎn)量(9 485 kg/hm2)雖略低于直立春稻(9 674 kg/hm2),但兩者之間無(wú)顯著差異,且數(shù)值非常接近,故取其平均值列于表3。 從表中可以看出,理論產(chǎn)量的平均值無(wú)論是“津川1 號(hào)”還是“隆優(yōu)619”春稻的產(chǎn)量均顯著的高于麥茬稻。由于實(shí)際產(chǎn)量沒有重復(fù),不能進(jìn)行生物學(xué)統(tǒng)計(jì),但從數(shù)值上來(lái)看,兩品種的理論產(chǎn)量和實(shí)際產(chǎn)量的差值(<5%)比較接近,一方面說(shuō)明試驗(yàn)調(diào)查的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠, 同時(shí)也說(shuō)明春稻的實(shí)際產(chǎn)量確實(shí)明顯高于麥茬稻。 從兩品種的產(chǎn)量比較來(lái)看,可以明顯看出,“隆優(yōu)619”的實(shí)際產(chǎn)量高出“津川1 號(hào)”三十個(gè)百分點(diǎn)以上,是比較理想的麥茬稻品種。
表3 春稻和麥茬稻產(chǎn)量的比較
雖然一季春稻的產(chǎn)量高于麥茬稻, 但由于麥茬稻的前茬為春小麥,一年可以收獲兩季,而春稻只有一季, 所以最終的經(jīng)濟(jì)效益還要通過(guò)成本的投入和產(chǎn)出價(jià)值進(jìn)行比較。 從表4 中可以得知,無(wú)論是“津川1 號(hào)”還是“隆優(yōu)619”麥稻連作的效益都高于一季春稻。 兩品種相比, “津川1 號(hào)”麥稻連作的效益低于“隆優(yōu)619”。 這一結(jié)果表明,雖然單季麥稻連作的投入較高, 麥茬稻單季產(chǎn)量較低, 但由于增加了復(fù)種指數(shù), 提高了土地的利用率,使得效益增加。 從品種上講,“隆優(yōu)619”麥稻連作的效益高于“津川1”號(hào),在選擇麥稻連作的水稻品種時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮。
表4 一季春稻與麥稻連作經(jīng)濟(jì)效益的比較
增加復(fù)種指數(shù), 提高土地利用率是保障我國(guó)的糧食安全的有效措施。 過(guò)去由于受生產(chǎn)力水平的限制, 華北稻作區(qū)在種植模式上主要以一季春稻為主。隨著育種和栽培水平的提高,一些生育期較短、較高產(chǎn)的小麥、水稻品種相繼誕生,為麥稻連作創(chuàng)造了前提條件。另一方面,隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化的快速發(fā)展,大大縮短了小麥?zhǔn)斋@、整地以及麥茬稻插秧的時(shí)間,使得麥稻連作成為可能。麥稻連作的前茬是小麥,其正常生長(zhǎng)成熟不存在問(wèn)題,后茬麥茬稻能否正常的生長(zhǎng)成熟, 充分灌漿是提高麥稻連作總產(chǎn)量的關(guān)鍵。 通過(guò)比較春稻和麥茬稻的產(chǎn)量構(gòu)成因素和產(chǎn)量變化, 采取育種和栽培的措施來(lái)提高麥茬稻的產(chǎn)量是研究人員亟待解決的重要問(wèn)題。 試驗(yàn)以天津育成的兩個(gè)優(yōu)質(zhì)小站稻品種為供試材料, 對(duì)它們春稻和麥茬稻的產(chǎn)量構(gòu)成因素和產(chǎn)量進(jìn)行了比較。 “津川1 號(hào)”麥茬稻的單株有效穗明顯劣于春稻(表1),而“隆優(yōu)619”的春稻和麥茬稻無(wú)顯著差異(表2),在每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重方面,兩品種表現(xiàn)出相同的趨勢(shì),即春稻和麥茬稻的每穗粒數(shù)間無(wú)顯著差異, 而麥茬稻的千粒重明顯低于春稻。 雖然“津川1 號(hào)”和“隆優(yōu)619”作為麥茬稻施肥量和春稻相比較低, 但作為麥茬稻自身而言施肥量還是有些偏高, 再者長(zhǎng)期灌水淹泡,烤田時(shí)間短,造成了貪青遲熟,進(jìn)而導(dǎo)致了灌漿不充分。另一方面,春稻中倒伏部分的千粒重顯著低于直立部分, 說(shuō)明倒伏會(huì)影響莖葉的光合作用,進(jìn)而影響籽粒的灌漿。
“津川1 號(hào)”和“隆優(yōu)619”屬麥茬稻品種,生育期較短, 作為春稻和麥茬稻種植產(chǎn)量差異應(yīng)不會(huì)太大。試驗(yàn)中麥茬稻產(chǎn)量顯著低于春稻,主要是因?yàn)辂湶绲镜呢澢噙t熟,千粒重明顯降低所致(表3)。 要獲得麥稻連作的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn), 從育種層面上講, 首先要選擇生育期較“津川1 號(hào)” 和“隆優(yōu)619”稍微再短些的麥茬稻品種,生育期過(guò)長(zhǎng)很難保證后季的正常成熟, 影響品質(zhì)和產(chǎn)量。 另一方面,在栽培上對(duì)于像“津川1 號(hào)”和“隆優(yōu)619”這樣作為麥茬稻生育期稍長(zhǎng)的品種應(yīng)盡量早插秧[8],插秧后注意肥水管理,促其早生快發(fā)[9],中后期控水控肥,防止貪青遲熟,保證其充分灌漿[10]。
盡管麥茬稻的產(chǎn)量低于春稻, 但從周年種植的總體經(jīng)濟(jì)效益上講, 麥稻連作的總體效益還是要高于一季春稻(表4)。 雖然麥稻連作的投入成本會(huì)略有增高, 但周年產(chǎn)量的增加可大大提高經(jīng)濟(jì)效益,從而使總體效益提升。通過(guò)選育生育期合適的麥稻品種以及配套相應(yīng)的栽培管理措施,會(huì)進(jìn)一步提高麥稻連作的周年產(chǎn)量[11],未來(lái)的麥稻連作大有希望。