劉紹貴 邵在勝 蘇偉 郭保衛(wèi) 徐迅 嚴(yán)瑾 景有翠
水稻是世界上最重要的糧食作物之一,是全球超過半數(shù)人口的食物來源[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國水稻種植面積占糧食作物種植面積的20%~30%[2],水稻產(chǎn)量約占主要糧食作物總產(chǎn)量的34%[3]。目前,水稻種植機(jī)械化作業(yè)難度大是限制我國稻作生產(chǎn)走向現(xiàn)代化的重要技術(shù)因素之一[4]。探究水稻機(jī)械化種植方式及其高產(chǎn)形成機(jī)理,對(duì)提高水稻種植水平、實(shí)現(xiàn)水稻穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)具有重要的意義,這也一直是稻作生產(chǎn)上的研究熱點(diǎn)和重點(diǎn)[5-6]。
國內(nèi)外很多學(xué)者根據(jù)不同水稻品種特性做了大量的配套栽培技術(shù)的研究。研究結(jié)果表明,種植密度對(duì)水稻生產(chǎn)發(fā)育及產(chǎn)量形成具有重要的作用[7]。從產(chǎn)量構(gòu)成因子角度看,稀植和密植栽培對(duì)最終產(chǎn)量的影響存在明顯差異:稀植有利于發(fā)揮水稻個(gè)體優(yōu)勢(shì),而密植往往通過增加群體穗數(shù)彌補(bǔ)穗小、粒輕等劣勢(shì)。因此,有必要探索適宜的栽插密度,充分利用光能,最大限度地發(fā)揮各產(chǎn)量構(gòu)成要素的優(yōu)勢(shì),提高水稻產(chǎn)量。
毯苗機(jī)插是水稻高效機(jī)械化種植模式之一,具有省工、省秧池、高效等優(yōu)點(diǎn)[8-9]。然而,與傳統(tǒng)人工移栽相比,毯苗機(jī)插播種密度較大,秧齡彈性?。?5~20 d),秧苗素質(zhì)弱且植傷重,緩苗期較長(zhǎng),后續(xù)補(bǔ)秧換秧工作量大,限制了水稻增產(chǎn)潛力的發(fā)揮和經(jīng)濟(jì)效益的提高[10-11]。近年來,隨著機(jī)插技術(shù)的改進(jìn)和成本的降低,缽苗機(jī)插的應(yīng)用范圍越來越廣。多年的試驗(yàn)研究證明,缽苗機(jī)插具有移栽無植傷、秧齡彈性大、分蘗早等優(yōu)勢(shì),可增產(chǎn)10%左右[12]。胡雅杰等[13]多品種研究表明,與毯苗機(jī)插相比,缽苗機(jī)插具有明顯的增產(chǎn)效果,但不同穗型品種產(chǎn)量增幅存在差異,大穗型品種產(chǎn)量較高。南粳9108是農(nóng)業(yè)部審定的粳型超級(jí)稻品種,兼具高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)的特點(diǎn)。本研究以南粳9108為供試材料,以毯苗機(jī)插水稻為對(duì)照,探究不同栽插密度條件下缽苗機(jī)插群體生長(zhǎng)和高產(chǎn)形成機(jī)制,為缽苗機(jī)插技術(shù)的推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。
本試驗(yàn)于2019年在江都區(qū)吳橋鎮(zhèn)三五斗合作社糧食示范基地進(jìn)行。試驗(yàn)地塊為沙壤土,地力中等偏上,實(shí)行稻麥兩熟制。設(shè)置缽苗機(jī)插和常規(guī)毯苗機(jī)插兩種處理,均采用營養(yǎng)土和壯秧劑配合育秧。
1)缽苗機(jī)插。秧盤長(zhǎng)58 cm、寬28 cm。采用上毯下缽的秧盤育秧,縱向31行、橫向14行。作業(yè)時(shí),插秧機(jī)一個(gè)橫向行程取秧14回,每回取一個(gè)缽體。
2)毯苗機(jī)插。采用常規(guī)毯狀塑盤育秧,每穴栽插3~5株。
試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理(毯苗機(jī)插和缽苗機(jī)插各2個(gè)),詳見表1。
表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
試驗(yàn)以南粳9108為供試材料。南粳9108由武香粳14號(hào)與關(guān)東194雜交育成,2015年被農(nóng)業(yè)部審定為超級(jí)稻品種。
1)培育時(shí)間。5月15日播種,6月20日移栽,10月25日開始收獲。
2)肥料運(yùn)籌。總施氮量為30 g/m2,其中基肥占60%,穗肥占40%。磷、鉀肥總施用量均為7 g/m2,均作為基肥一次性施用。
3)水分管理。機(jī)插時(shí)寸水移栽,分蘗期保持淺水層,拔節(jié)期前后控水?dāng)R田(以輕擱為主),抽穗-成熟期間干濕交替,收獲前一周斷水。適時(shí)進(jìn)行病蟲草害防治,保證水稻正常生長(zhǎng)發(fā)育。
1)莖蘗動(dòng)態(tài)。機(jī)插后,在各試驗(yàn)小區(qū)定點(diǎn)觀察20穴植株莖蘗動(dòng)態(tài),分別于移栽后5 d、13 d、21 d、29 d,拔節(jié)期,抽穗期和成熟期調(diào)查莖蘗數(shù)。
2)葉面積指數(shù)。于拔節(jié)期、抽穗期和成熟期各取兩穴有代表性稻株,測(cè)定每張綠色葉片的長(zhǎng)度(從葉基量到葉尖)和每張葉片最寬處的寬度。兩參數(shù)相乘再乘以系數(shù)0.8(拔節(jié)期和抽穗期)或0.75(成熟期),即得出一張葉片的面積,然后求出兩穴所有葉面的總面積,再根據(jù)密度計(jì)算葉面積指數(shù)。
3)有效和高效葉面積率。在計(jì)算抽穗期葉面積指數(shù)基礎(chǔ)上,統(tǒng)計(jì)單穴有效分蘗所有葉片面積,再除以總?cè)~片葉面積即得有效葉面積率。高效葉面積率為有效分蘗上部3張葉片的葉面積所占單穴葉面積的比例。
4)葉片SPAD值。在拔節(jié)期、抽穗期和成熟期,各采用SPAD-502葉綠素儀測(cè)定水稻上部第一張完全展開葉的葉色值,測(cè)定的部位在距葉尖1/3至1/2處,每張葉片3次測(cè)定的葉色值的平均值即為該葉片的SPAD值。
5)物質(zhì)生產(chǎn)與分配。于拔節(jié)期、抽穗期和成熟期,各取10穴有代表性的植株,以穴為單位分為葉片、莖鞘和稻穗三個(gè)部分,將葉片和莖稈部位裝于紙袋中105℃殺青30 min,80℃烘干72 h后稱重,即得出葉片和莖稈部位干重。成熟期,將稻穗部分裝于網(wǎng)袋中自然風(fēng)干1個(gè)月后稱重。根據(jù)植株密度計(jì)算各期莖鞘、葉片和稻穗物質(zhì)生產(chǎn)與分配。
6)產(chǎn)量及其構(gòu)成因子。于成熟期選取10穴有代表性的植株,統(tǒng)計(jì)單穴稻穗數(shù)后,脫粒并區(qū)分飽粒和空秕粒,然后分別計(jì)數(shù)、稱重,計(jì)算理論產(chǎn)量。隨機(jī)選擇3個(gè)片區(qū)(每區(qū)面積為667 m2),根據(jù)田塊實(shí)收計(jì)算實(shí)際產(chǎn)量。
采用Microsoft Excel 2013軟件進(jìn)行基礎(chǔ)統(tǒng)計(jì)和作圖,應(yīng)用SPSS19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
不同機(jī)插方式和密度對(duì)水稻莖蘗動(dòng)態(tài)的影響如圖1所示。在同密度栽插條件下,缽體毯苗栽插較常規(guī)毯苗機(jī)插發(fā)苗快,群體莖蘗動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)早發(fā)穩(wěn)升緩降趨勢(shì);常規(guī)毯狀苗高峰苗多,后期群體莖蘗數(shù)量下降也快,整體呈現(xiàn)大升大降趨勢(shì)。在同種栽插方式下,株距為12 cm處理各生育時(shí)期群體莖蘗數(shù)均高于株距為14 cm的處理。
圖1 不同機(jī)插方式和密度對(duì)水稻莖蘗動(dòng)態(tài)的影響
葉片是光合作用的主要器官,適宜的葉面積指數(shù)是水稻獲得高產(chǎn)的基礎(chǔ)。不同機(jī)插和密度條件對(duì)各生育期葉面積指數(shù)、有效葉面積率、高效葉面積率以及頂部葉片SPAD值的影響如表2所示。由表2可看出,同種機(jī)插方式下,株距為12 cm處理的各時(shí)期的葉面積指數(shù)和有效葉面積率高于株距為14 cm的處理,高效葉面積率低于株距為14 cm的處理,說明降低密度,有利于提高高效葉面積率;但降低了有效葉面積率,可能由于株距寬增加無效分蘗數(shù)量。兩種株距下缽體毯苗的各時(shí)期葉面積指數(shù)、有效葉面積率和高效葉面積均高于常規(guī)毯苗。從頂部葉片SPAD來看,缽體毯苗高于常規(guī)毯苗,株距12 cm處理略低于株距14 cm的處理。
表2 不同機(jī)插方式和栽插密度下葉面積指數(shù)和葉片SPAD值的動(dòng)態(tài)變化
同種株距下,缽體毯苗處理各時(shí)期的階段物質(zhì)積累量均高于常規(guī)毯苗處理。同種機(jī)插秧苗中,株距為12 cm處理的各時(shí)期物質(zhì)積累量均高于株距為14 cm的處理(詳見圖2)。從各生育時(shí)期器官物質(zhì)分配比例看,同種株距的處理中,缽體毯苗各時(shí)期的莖蘗物質(zhì)積累比例較高,葉片物質(zhì)積累比例較低,抽穗和成熟期穗部物質(zhì)積累比例較低。同一類型的秧苗,與株距為14 cm的處理相比,株距為12 cm處理的莖鞘物質(zhì)積累比例較低,抽穗和成熟期穗部物質(zhì)積累比例較高(見表3)。
圖2 不同機(jī)插方式和機(jī)插密度對(duì)水稻各階段物質(zhì)生產(chǎn)的影響
表3 不同機(jī)插方式和栽插密度下各器官干物質(zhì)占比的動(dòng)態(tài)變化
不同機(jī)插方式和栽插密度對(duì)產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響見表4。由表4可看出,同一株距的處理中,與常規(guī)毯苗機(jī)插水稻比,缽體毯苗機(jī)插水稻每畝穗數(shù)和群體穎花量分別提高2.2%和2.4%,結(jié)實(shí)率和千粒重變化不大,最終理論產(chǎn)量和實(shí)際產(chǎn)量分別增加3.4%和4.8%。其中,株距為12 cm處理理論產(chǎn)量和實(shí)際產(chǎn)量增幅均大于株距為14 cm的處理。對(duì)于同一機(jī)插秧苗而言,株距為12 cm的處理雖然每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重略低,但因每畝穗數(shù)和群體穎花量分別比株距為14 cm的處理增加7.3%和6.2%,最終的理論產(chǎn)量和實(shí)際產(chǎn)量分別增加4.9%和5.6%,且缽苗機(jī)插增幅略高于毯苗機(jī)插??梢姡岣呷后w穎花量是提高機(jī)插稻產(chǎn)量的基礎(chǔ)。
表4 不同機(jī)插方式和栽插密度對(duì)產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響
本試驗(yàn)條件下,缽苗機(jī)插較毯苗機(jī)插實(shí)際產(chǎn)量平均增加30.3 kg/667 m2,增幅為4.8%。其中株距為12 cm和株距為14 cm的處理產(chǎn)量分別增加5.4%和4.1%。從產(chǎn)量構(gòu)成因子角度分析,產(chǎn)量的增加主要與群體穎花量的提高密切相關(guān);從干物質(zhì)積累與分配看,缽苗機(jī)插下植株干物重均高于毯苗機(jī)插,株距為12 cm的處理物重增幅較為明顯,且后期穗部物質(zhì)積累量所占比例亦均高于其他處理;從群體生長(zhǎng)進(jìn)程看,缽體毯苗栽插較常規(guī)毯面機(jī)插發(fā)苗快,群體莖蘗動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)早發(fā)穩(wěn)升緩降趨勢(shì),葉片性狀特征(葉面積指數(shù)、高效葉面積率、葉片SPAD值等)亦普遍優(yōu)于毯苗機(jī)插。綜上可見,缽苗機(jī)插較常規(guī)毯苗機(jī)插有一定的增產(chǎn)效果,且適當(dāng)密植更利于增大群體穎花量,從而獲得高產(chǎn)。