不同栽培措施對(duì)中稻“黃華占”生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響

邢丹英，馮德豪，石壘,2，崔吉明，姜碩琛，黃登武，胡豐琴，胡抗，杜穎，冉旭，杜斌

1.長(zhǎng)江大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖北 荊州 434025 2.湖北省恩施土家族苗族自治州農(nóng)業(yè)科學(xué)院，湖北 恩施 445000 3.湖北省恩施市芭蕉侗族鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心，湖北 恩施 445033 4.湖北省建始縣高坪鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心，湖北 建始 445305 5.湖北省恩施市龍鳳鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心，湖北 恩施 445003 6.湖北省利川市團(tuán)堡鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心，湖北 利川 445420

水稻是我國(guó)重要的糧食作物，全國(guó)60%以上人口以稻米作為主要能量和蛋白質(zhì)來(lái)源[1]。目前我國(guó)水稻產(chǎn)量連續(xù)8年保持在2億t以上[2]。隨著農(nóng)村工業(yè)化和城市化進(jìn)程不斷加深，我國(guó)從2018年起主動(dòng)調(diào)減水稻種植面積，考慮到國(guó)民人口的增長(zhǎng)，到2030年中國(guó)水稻產(chǎn)量需要在現(xiàn)階段基礎(chǔ)上增加約20%才能滿足基本糧食需求[3,4]。提高水稻單產(chǎn)是保證糧食安全的有效途徑，而優(yōu)化田間水肥管理和培育高產(chǎn)品種是提高單產(chǎn)的關(guān)鍵[5]。

江漢平原地處北亞熱帶季風(fēng)氣候帶，一季中稻是主要的水稻生產(chǎn)方式。合理的播種期、施氮量、基本苗、水分是水稻生產(chǎn)過(guò)程中的重要栽培因素。已有研究表明，溫度對(duì)水稻各生育階段的生長(zhǎng)有不同的影響[6]，苗期遇低溫會(huì)影響水稻生理代謝導(dǎo)致成活率降低[7]，揚(yáng)花期遇到高溫會(huì)影響小穗生長(zhǎng)，進(jìn)而影響產(chǎn)量[8]，灌漿期遇冷害或高溫脅迫會(huì)降低谷粒的灌漿速率，此外還會(huì)引起水稻倒伏[9]。因此，選擇播種期時(shí)應(yīng)考慮溫光條件是否滿足水稻生長(zhǎng)，避免極端天氣帶來(lái)的災(zāi)害?；久缰苯佑绊懰救后w分蘗動(dòng)態(tài)和產(chǎn)量[10]。適宜的基本苗有利于保持群體生產(chǎn)力，減少水稻無(wú)效分蘗，增加單位面積有效穗數(shù)，從而優(yōu)化產(chǎn)量結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)量[11]。氮和水分是決定水稻產(chǎn)量的關(guān)鍵因素，也是可人為調(diào)控最密切、影響最大的作物生長(zhǎng)環(huán)境因子，對(duì)分蘗的產(chǎn)生和干物質(zhì)積累有顯著影響[12]。氮供應(yīng)不足時(shí)水稻生長(zhǎng)受到抑制，而氮供應(yīng)過(guò)多時(shí)則會(huì)引起水稻無(wú)效生長(zhǎng)，同時(shí)過(guò)量的氮肥施用往往導(dǎo)致氮肥利用率下降和農(nóng)業(yè)面源污染[13]。水分是大田生產(chǎn)中肥效發(fā)揮作用的關(guān)鍵，水分供應(yīng)不足或者過(guò)量均會(huì)對(duì)水稻植株生長(zhǎng)造成逆向影響[14]。

“黃華占”是廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所培育出的常規(guī)中稻，該品種產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)，價(jià)格優(yōu)于普通稻谷5%左右，深受農(nóng)民歡迎。為了更好地挖掘該品種在江漢平原的生產(chǎn)潛力，弄清“黃華占”在江漢平原地區(qū)的最佳配套栽培措施，研究探討了播種期、基本苗、施氮量和水分對(duì)“黃華占”生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試品種為“黃華占”，由湖北荊楚種業(yè)股份有限公司提供。

1.2 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)地點(diǎn)為湖北省荊州市李埠鎮(zhèn)楊井村(30°21′N，112°09′E)。該地屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫16.5℃，≥10℃積溫5094.9～5204.3℃，年平均降水量1095mm，年平均日照時(shí)間1718h。耕作層(0～20cm)土壤pH 6.5，全氮量2.36g/kg，全磷量0.57g/kg，堿解氮量93.6mg/kg，速效磷量48.3mg/kg，速效鉀量121.6mg/kg。試驗(yàn)地為稻麥輪作模式，前茬作物為小麥。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用L9(34)正交設(shè)計(jì)，設(shè)置播種期(A)、施氮量(B)、基本苗(C)和水分(D)，4個(gè)試驗(yàn)因素，每個(gè)試驗(yàn)因素分為3個(gè)水平。

1) 播種期(A)：2018年和2019年的播種期均為4月25日(A1)、5月3日(A2)、5月10日(A3)。

2) 施氮量(B)：B1(純N 100kg/hm2)、B2(純N 150kg/hm2)、B3(純N 200kg/hm2) ，氮肥施用比例為基肥∶蘗肥∶穗肥=5∶3∶2，以尿素(含N 46%)作為氮源。

3)基本苗(C):C1(基本苗22.5×104株/hm2，株行距為20cm×22cm)、C2(基本苗60×104株/hm2，株行距為17cm×18cm)、C3(基本苗120×104株/hm2，株行距為13cm×19cm)。

4)水分(D)：參照當(dāng)?shù)丶夹g(shù)，在移栽后7d內(nèi)統(tǒng)一灌水，按照設(shè)置的不同水層保持30d，D1(水層0cm)、D2(水層5cm)、D3(水層10cm)。

選用旱地育秧，采用長(zhǎng)江大學(xué)農(nóng)學(xué)院創(chuàng)立的田間間隔方法隔離不同試驗(yàn)小區(qū)，每小區(qū)面積12m2。秧齡30d后移栽大田，重復(fù)3次。純P(施用過(guò)磷酸鈣)施用量為90kg/hm2，純K(施用氯化鉀)施用量為150kg/hm2，磷、鉀肥全部作基肥一次施入。其他栽培管理采用當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)栽培方法。

1.4 測(cè)量項(xiàng)目與方法

水稻各生長(zhǎng)階段記錄生育期；生理成熟后，每個(gè)小區(qū)調(diào)查2m2確定單株平均有效穗數(shù)，根據(jù)單株平均有效穗數(shù)取具有代表性植株5 穴，測(cè)量單穴有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重；產(chǎn)量由長(zhǎng)勢(shì)較一致、均勻且具有代表性的5m2谷物產(chǎn)量折算。在計(jì)算千粒重和產(chǎn)量時(shí)，將籽粒水分干燥至13.5%。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用EXCEL 2019軟件整理數(shù)據(jù)，SPSS 22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以Duncan新復(fù)極差法 (SSR) 檢測(cè)顯著性(以P<0.05為差異顯著)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽培因素組合對(duì)生育期的影響

由表1可知，在9個(gè)搭配處理中，2018年T3生育期最長(zhǎng)，為126d，T7生育期最短，為120d，相差6d；2019年T3生育期最長(zhǎng)，為129d，T8生育期最短，為123d，相差6d，將表1的各個(gè)處理進(jìn)行方差分析，得出因素水分的均方最小(0.11)，將其作為空閑因子，再次進(jìn)行方差分析，結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，在2018年和2019年中，播種期和施氮量對(duì)水稻生育期的影響達(dá)到顯著性差異水平(P<0.05)，且播種期每推遲1期生育期縮短1.7～2d，施氮量每增加50kg/hm2生育期延長(zhǎng)0.3～2d；而基本苗和水分對(duì)水稻生育期的影響均未達(dá)到顯著水平。

表1 不同栽培因素組合下的生育期Table 1 The growth period under the combination of different cultivation factors

表2 生育期正交設(shè)計(jì)校正分析Table 2 Orthogonal design correction analysis of growth period

2.2 不同栽培因素組合對(duì)產(chǎn)量的影響

由表3和表4可知，不同栽培措施對(duì)中稻“黃華占”產(chǎn)量有顯著影響。2018年T2產(chǎn)量最高，T5產(chǎn)量次之，T1產(chǎn)量最低，T2產(chǎn)量比T1產(chǎn)量高15.62%；2019年T2產(chǎn)量最高，T5產(chǎn)量次之，T7產(chǎn)量最低，T2產(chǎn)量比T7產(chǎn)量高10.75%；不同施氮量和基本苗對(duì)中稻“黃華占”有顯著影響(P<0.05)，其中施氮量在B2(純N 150kg/hm2)、基本苗為C2(基本苗60.0×104株/hm2)時(shí)產(chǎn)量最高，2018年和2019年分別達(dá)到8702.50kg/hm2和9094.10kg/hm2，平均達(dá)到8898.30kg/hm2，播種期(A)和水分(D)則對(duì)產(chǎn)量無(wú)顯著影響(P>0.05)。

表3 不同栽培因素組合下的產(chǎn)量Table 3 The yields under the combination of different cultivation factors

表4 產(chǎn)量正交設(shè)計(jì)校正分析Table 4 Correction analysis of output orthogonal design

2.3 產(chǎn)量構(gòu)成因子的極差分析

由表5可知，施氮量和基本苗對(duì)單位面積有效穗有顯著影響，2018年和2019年均以B2(純N 150kg/hm2)和C2(基本苗60×104株/hm2)時(shí)單位面積有效穗最高，施氮量和基本苗的極差R分別排第1位和第2位，是影響單位面積有效穗的關(guān)鍵因素，播種期和水層則對(duì)單位面積有效穗的影響較小。水稻每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重主要由品種自身遺傳特性決定，研究所選擇的播種期、施氮量、基本苗、水分均未對(duì)其產(chǎn)生顯著性影響，這與王建等[15]的研究結(jié)果一致。

表5 產(chǎn)量構(gòu)成因子的極差分析Table 5 Range analysis of yield component factors

2.4 單位面積有效穗與產(chǎn)量的相關(guān)性分析

通過(guò)對(duì)2018年和2019年的單位面積有效穗數(shù)和產(chǎn)量均值進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果(見(jiàn)圖1)表明單位面積有效穗(x)與產(chǎn)量(y)之間具有顯著相關(guān)性(R2=0.6859，P<0.05)。

圖1 單位面積有效穗與產(chǎn)量的相關(guān)性分析 Fig.1 Correlation analysis of effective ears per unit area and yield

3 討論

1)研究發(fā)現(xiàn)，隨著施氮量的增加，產(chǎn)量先增加后降低，在B2(純N 150kg/hm2)下產(chǎn)量最高。原因是過(guò)低的氮投入不能滿足水稻對(duì)養(yǎng)分的需求，限制了水稻生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成，而過(guò)高的氮投入產(chǎn)生過(guò)多的無(wú)效分蘗，不利于產(chǎn)量的形成。因此純N 150kg/hm2是最適宜“黃華占”的施氮量；基本苗是水稻群體發(fā)育的關(guān)鍵調(diào)控技術(shù)，對(duì)水稻產(chǎn)量形成有決定性的影響[16]。隨著基本苗的增加，產(chǎn)量先增加后降低，在C2(基本苗60×104株/hm2)下產(chǎn)量最高。原因是較低的基本苗降低了成熟期有效穗數(shù)，同時(shí)減少了有效葉面積指數(shù)和營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期積累的碳水化合物，無(wú)法形成高產(chǎn)的水稻群體[17]，而過(guò)高的基本苗產(chǎn)生較多的無(wú)效分蘗和無(wú)效葉面積指數(shù)，增加了水分的蒸發(fā)和碳水化合物的浪費(fèi)[18]，有效穗增加則每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重會(huì)呈現(xiàn)降低趨勢(shì)[19]。播種期和水層對(duì)產(chǎn)量無(wú)顯著影響，這與前人結(jié)論不一致[20]，原因可能是試驗(yàn)地處于荊州地區(qū)，設(shè)置的3個(gè)播種期時(shí)間間隔較短，水稻生長(zhǎng)期溫光和雨水條件無(wú)顯著差異，在4月25日—5月10日之間的播種期均滿足“黃華占”的生長(zhǎng)。

2)兩年間，播種期、施氮量、基本苗和水分的組合對(duì)有效穗、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重的影響表現(xiàn)各異。2年的數(shù)據(jù)分析表明，T5有效穗最高，T1穗粒數(shù)最高，T7結(jié)實(shí)率最高，T9千粒重最高；施氮量和基本苗的組合對(duì)穗粒數(shù)的影響分別為K3、K2水平下最高，此時(shí)，最優(yōu)的栽培組合為A3B3C2D1；結(jié)實(shí)率的影響分別在K1、K3水平下最高，此時(shí)，最優(yōu)的栽培組合為A3B1C3D2；千粒重的影響分別在K2、K3水平下最高，此時(shí)，最優(yōu)的栽培組合為A2B2C3D1。綜合考慮下，最佳的栽培因素組合為A1B2C2D2。

3)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的因素與水平存有一定局限，且與輕簡(jiǎn)化栽培(直播栽培、機(jī)插秧栽培)存有距離，在后續(xù)研究中應(yīng)有所加強(qiáng)，應(yīng)針對(duì)播種期、施氮量、基本苗、水層、栽培方式與品種做進(jìn)一步的研究，以更好地服務(wù)于生產(chǎn)實(shí)踐。

4)試驗(yàn)中，基本苗和水分2個(gè)因素的差異未達(dá)顯著水平，主要與土壤肥力水平與地下水層的水位有關(guān)。在后續(xù)研究中需要完善設(shè)計(jì)，以獲得更加理想的結(jié)果。

4 結(jié)論

1)“黃華占”最佳的播種期為4月25日，施氮量為純N 150kg/hm2，基本苗為60×104株/hm2，水層5cm，此時(shí)產(chǎn)量達(dá)到最高值，平均產(chǎn)量為8898.30kg/hm2。

2)在試驗(yàn)范圍內(nèi)，播種期和水層對(duì)產(chǎn)量的影響未達(dá)顯著水準(zhǔn)，施氮量和基本苗對(duì)產(chǎn)量影響顯著，施氮量和基本苗主要通過(guò)改變單位面積有效穗數(shù)來(lái)影響產(chǎn)量， 單位面積有效穗和產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)。