錢永德,胡遠富,鄭桂萍,李曉蕾,馬艷,汪秀志
(1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院,大慶163319;2.黑龍江雙峰農(nóng)場)
高產(chǎn)是水稻生產(chǎn)的永恒主題,隨著人們生活水平的提高,稻米品質(zhì)越來越受到重視。從生產(chǎn)角度來說,最有實際意義的不是作物的個體,而是群體,群體內(nèi)的單株個體、總?cè)~面積、總莖數(shù)及總根重在空間的分布和排列的動態(tài)情況即為群體結(jié)構(gòu)[1],群體結(jié)構(gòu)優(yōu)劣可用群體質(zhì)量高低進行評價。自20世紀50年代末期以來,有關(guān)水稻群體的研究日益受到重視,主要是圍繞水稻群體結(jié)構(gòu)[2]特點及優(yōu)劣展開,群體質(zhì)量成為解決水稻高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)問題的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié),凌啟鴻[3]在水稻葉齡模式的基礎(chǔ)上提出群體質(zhì)量理論,并提出高產(chǎn)群體質(zhì)量若干衡量指標。
氮肥作為調(diào)整水稻生長發(fā)育的主要手段,其用量、配置對水稻群體質(zhì)量指標及優(yōu)質(zhì)群體建成有重要作用,人們圍繞氮肥施用與群體質(zhì)量指標間的關(guān)系也展開了大量研究,得出了許多有價值的結(jié)論[4-9],這些結(jié)論推動了水稻栽培理論與實踐的迅速發(fā)展。
鎂作為影響光合作用的主要營養(yǎng)元素,是水稻生長發(fā)育必需營養(yǎng)物質(zhì),對產(chǎn)量和品質(zhì)形成有重要影響,關(guān)于鎂對水稻產(chǎn)量和品質(zhì)影響的研究是近20年左右才迅速發(fā)展起來的,主要是側(cè)重品質(zhì)方面展開較多,也有在缺鎂地區(qū)圍繞施鎂與產(chǎn)量和品質(zhì)關(guān)系展開研究的,關(guān)于氮、鎂肥互作條件下水稻群體莖數(shù)動態(tài)對稻谷產(chǎn)量和品質(zhì)方面的研究很少[10]。
試驗通過不同氮鎂用量設(shè)計不同質(zhì)量的群體,研究施用氮、鎂肥條件下群體莖數(shù)動態(tài)對稻谷產(chǎn)量與品質(zhì)的影響,以期為施用氮鎂調(diào)控構(gòu)建高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻群體提供理論依據(jù)。
2010年在密山試驗區(qū)進行,地處黑龍江省東南部,東經(jīng)131°87′北緯45°54′,年平均氣溫1.9~2.3℃,年均降水量460~550 mm,年日照時數(shù)2 360~2 550 h,屬中溫帶大陸性季風氣候。試驗地堿解氮136.3mg·kg-1、有效磷17.35 mg·kg-1、速效鉀52.58mg·kg-1、有機質(zhì)2.53%,土壤pH 5.8。
為黑龍江省大面積推廣的早粳稻品種龍粳20,主莖11葉品種,需活動積溫2 300℃。
采取裂區(qū)設(shè)計(見表1),以施氮量為主區(qū)、施鎂量為副區(qū),施肥量各設(shè)5個水平。氮肥以尿素為準,用 量 依 次 為0、112.5、225.0、337.5、450.0 kg·hm-2,鎂肥以七水硫酸鎂為準,用量依次為0、112.5、225.0、337.5、450.0 kg·hm-2,氮肥按基肥∶蘗肥∶穗肥∶粒肥=4∶3∶2∶1的比例分配,鎂肥全部用作基肥一次施用,每小區(qū)面積30 m2(1.5×20.0 m),各小區(qū)之間用V型板隔離,單排水、單灌水,三次重復(fù)。本田行、穴距30×12 cm,每穴4苗,田間管理其他與常規(guī)相同。
表1 試驗各處理施肥量Table1 Amountof N-fertilizer and Mg-fertilizer applied
(1)莖數(shù)動態(tài):每處理連續(xù)選10穴,每隔7天定點定穴調(diào)查其莖數(shù)變化,并記錄,至水稻齊穗期結(jié)束。具體參照張龍步[11]方法進行。
(2)產(chǎn)量測定:水稻成熟收獲前,每小區(qū)定三點,每點連續(xù)選10穴,求算單株莖數(shù),并據(jù)此測算平方米莖數(shù)。每點采平均樣3株,風干后考種,求算單位面積穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重,并據(jù)此計算出單位面積產(chǎn)量。其中結(jié)實率和千粒重的測定是將單株籽粒樣品用FJ-Ⅰ型種子風選凈度儀定時、定風量鼓風分離空秕后,分別測各部分粒數(shù)和重量算得。
(3)食味(米飯食味值)測定:用佐竹STA1A米飯食味計測定,自動顯示樣品的氣味、光澤和色澤、完整性、味道、口感的評分和綜合評分值。
采用DPS和EXCEL軟件處理試驗所得數(shù)據(jù),并進行統(tǒng)計分析。
2.1.1 氮鎂用量對群體最高莖數(shù)的影響
施鎂量對群體最高莖數(shù)無明顯影響,群體最高莖數(shù)隨施氮量增加而明顯增多(表2)。氮鎂單獨施用和配合施用時對群體最高莖數(shù)影響有所不同:鎂單獨施用時,低鎂時群體最高莖數(shù)有增多趨勢,增施鎂肥則使群體最高莖數(shù)趨于下降,其中公頃施鎂112.5 kg處理時群體最高莖數(shù)顯著高于其他施鎂處理;氮肥單獨施用時,群體莖數(shù)隨施氮量增加而明顯增多。
氮鎂配合后,主處理氮及氮鎂互作效應(yīng)對群體莖數(shù)影響達到極顯著水平,副處理鎂對群體莖數(shù)無顯著影響,群體莖數(shù)隨主處理氮水平升高明顯增多,在不同鎂水平下配施氮肥,群體莖數(shù)均隨施氮量增加而增多;在較低氮水平時(施112.5~225.0 kg·hm-2)以低鎂處理群體莖數(shù)較高,而在較高氮水平時(施氮337.5~450.0 kg·hm-2),群體最高莖數(shù)隨施鎂量增多而增加;氮鎂互作效應(yīng)對群體最高莖數(shù)影響達極顯著。
表2 不同處理群體最高莖數(shù)(個·m-2)的方差分析比較(LSD法)Table2 Analysis of variance comparison of themaximum stem number of rice community under different treatments
2.1.2 氮鎂用量對群體收獲穗數(shù)的影響
表3表明,鎂肥單獨施用時以低鎂處理收獲穗數(shù)最多;氮肥單獨施用時,穗數(shù)隨施氮量增加而增多;氮鎂配合后,氮、鎂及主、副處理的互作對群體收獲穗數(shù)影響均達到極顯著水平,在不同氮水平中配施適當鎂肥也能明顯提高收獲穗數(shù),公頃施氮225~450 kg時分別配合施七水硫酸鎂225 kg,收獲穗數(shù)比不施鎂肥分別增加15.0%、10.0%和14.8%;收獲穗數(shù)隨副處理鎂水平提高先增多后下降,在各鎂水平中配施氮肥明顯提高收獲穗數(shù)。
2.1.3 氮鎂用量對群體有效分蘗率的影響
有效分蘗率是指群體中有效分蘗占總分蘗數(shù)的百分比。氮、鎂肥用量對有效分蘗率影響不同(圖1),隨施氮量增加有效分蘗率先升高然后下降,呈單峰曲線,施氮量與有效分蘗率相關(guān)達到顯著水平,施用鎂肥對群體有效分蘗率無明顯影響。
表3 不同處理群體收獲穗數(shù)(個·m-2)的方差分析比較(LSD法)Table3 Analysis of variance comparison of spike number of rice community under different treatments
圖1 氮鎂用量對有效蘗率的影響Fig.1 Effectof N and Mg usage on effective tiller number rate
單位面積穗數(shù)是水稻產(chǎn)量構(gòu)成重要因素。圖2顯示,群體莖數(shù)動態(tài)指標中的單位面積最高莖數(shù)、收獲穗數(shù)、有效分蘗率及分蘗穗比率與產(chǎn)量相關(guān)性均達到顯著或極顯著水平,稻谷產(chǎn)量隨單位面積最高莖數(shù)、收獲穗數(shù)、分蘗穗比率的增加而明顯增多,當田間單位面積最高莖數(shù)達到600個·m-2以上或收獲穗數(shù)達到500個·m-2以上時產(chǎn)量增長速率逐漸變得緩慢,當最高莖數(shù)超過713.9個·m-2時產(chǎn)量有降低趨勢,有效分蘗率低于74%或高于95%時群體稻谷產(chǎn)量明顯下降。說明田間群體莖數(shù)及穗數(shù)控制在適宜范圍內(nèi)有利于高產(chǎn),群體莖數(shù)過多、過少均不利于高產(chǎn)。
圖2 群體莖數(shù)動態(tài)對稻谷產(chǎn)量的影響Fig.2 Effectof stem number dynamic on rice yield
稻谷品質(zhì)受多因素影響,除品種外,更多是受環(huán)境因素影響,包括外界溫度、光照及降雨情況及田間小氣候。群體莖數(shù)動態(tài)變化影響田間小氣候中的濕度、溫度及二氧化碳濃度等指標,從而對水稻品質(zhì)產(chǎn)生一定的影響。食味品質(zhì)包括很多指標,如米粒光澤、完整性、口感、口味、香味等,食味值是水稻食味品質(zhì)的綜合指標,受到品種遺傳因素、環(huán)境等很多因素影響。由圖3可以看出,食味值在很大程度上受到群體單位面積最高莖數(shù)、有效莖數(shù)(即收獲穗數(shù))及分蘗穗率的影響,群體最高莖數(shù)、收獲穗數(shù)及分蘗穗比度與食味值均呈極顯著負相關(guān),表現(xiàn)為上述指標較低時食味較高,隨著群體莖數(shù)各指標提高食味值明顯下降;而有效分蘗率與食味綜合評分之間無顯著相關(guān)。
圖3 群體莖數(shù)動態(tài)對稻谷品質(zhì)(食味綜合評分)的影響Fig.2 Effectof stem number dynamic on rice quality
產(chǎn)量由群體中的個體進行物質(zhì)生產(chǎn)、積累逐步形成,大多情況下經(jīng)濟產(chǎn)量與生物產(chǎn)量之間存在最適值,即群體生長量適中對高產(chǎn)最有效,莖數(shù)動態(tài)是反映群體變化過程的重要指標。若以最高莖數(shù)、有效莖數(shù)(即收獲穗數(shù))、有效分蘗率及分蘗穗比率表達水稻分蘗及其利用情況,則表4可以說明試驗條件下公頃產(chǎn)量達到9 000 kg稻谷水稻群體的莖數(shù)動態(tài)變化情況。從表中可以看出,高產(chǎn)群體最高莖數(shù)平均為671.9個·m-2,變化幅度在594.4~759.1個·m-2之間;收獲穗數(shù)在541.7~680.6個·m-2之間,平均為594.9個·m-2;有效分蘗率變化范圍為75.0%~95.5%、平均為86.6%;分蘗穗比率平均為81.2%,變化范圍為79.3%~83.7%。
表4 高產(chǎn)(產(chǎn)量9 000 kg·hm-2以上)群體莖數(shù)動態(tài)Table4 The number dynamic of stems in high yield populations(grain yield beyond 9 000 kg·hm-2)
氮鎂營養(yǎng)配合施用與單獨施用對群體莖數(shù)動態(tài)影響存在差異。結(jié)果表明,低氮配合低鎂或高氮配合高鎂時群體最高莖數(shù)較多;鎂肥單獨施用時以低鎂水平處理收獲穗數(shù)較多,鎂與氮肥配合施用后,在不同氮水平下,以公頃施七水硫酸鎂225.0 kg·hm-2時收獲穗數(shù)較多;施氮量與群體有效分蘗率呈典型的單峰曲線,施用鎂肥對有效分蘗率無明顯影響。本試驗條件下,高產(chǎn)群體(產(chǎn)量達到9 000 kg·hm-2稻谷以上) 最高莖數(shù)變化幅度在594.4~759.1個·m-2之間、收獲穗數(shù)在541.7~680.6個·m-2之間、有效分蘗數(shù)變化范圍為425.9~569.4個·m-2、有效分蘗率變化范圍為75.0%~95.5%、分蘗穗比率變化范圍為79.3%~83.7%。
群體莖數(shù)動態(tài)各指標對水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響不一致。群體莖數(shù)過多不利于高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì),有效分蘗率與產(chǎn)量呈典型的單峰曲線、與食味值無顯著相關(guān),其他指標如群體最高莖數(shù)、分蘗成穗率、有效莖數(shù)與產(chǎn)量和品質(zhì)均呈顯著的單峰曲線。
合理施用氮肥是提高水稻產(chǎn)量最有效的手段,有研究表明施用鎂肥能夠調(diào)整稻米食味、提高稻米品質(zhì);無論施氮肥還是施用鎂肥,其對稻谷產(chǎn)量和品質(zhì)的調(diào)控作用都是通過調(diào)整群體動態(tài)來完成的。莖數(shù)動態(tài)是群體質(zhì)量的重要部分,分蘗穗比率對產(chǎn)量有積極貢獻[6,12],通過施用氮、鎂肥形成不同群體,證實了分蘗穗比率對產(chǎn)量的積極作用,但同時也提醒廣大生產(chǎn)者在促進分蘗穗比率提高的過程中應(yīng)充分考慮有效分蘗率對產(chǎn)量的影響,分蘗過多會使群體質(zhì)量變劣,晚生分蘗即便能夠成穗,但其在分蘗中所占比例過大使有效分蘗率過大也會導(dǎo)致群體產(chǎn)量下降。有研究[13]表明,在寒地稻作區(qū)過分強調(diào)提高分蘗穗比率和分蘗成穗率(即有效分蘗率),在低溫年份會因成熟度低而對產(chǎn)量不利。因此,在溫度有限的寒地稻作區(qū)通過施用氮肥促進分蘗早生快發(fā)、適當配施鎂肥提高稻米品質(zhì),使群體莖數(shù)動態(tài)趨于合理,提高群體產(chǎn)量的同時使稻谷品質(zhì)不降低甚至有所提高。
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