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        控制灌溉對寒地水稻產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

        2021-10-09 08:27:28丁國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永才
        中國稻米 2021年5期
        關(guān)鍵詞:水稻產(chǎn)量

        丁國華 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* 來永才*

        (1黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院/國家耐鹽堿水稻技術(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”,水稻對于我國糧食安全,特別是口糧安全具有不可替代的作用。黑龍江被譽(yù)為我國糧食安全的“壓艙石”,水稻種植面積和產(chǎn)量均為全國第一。同時,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%,占社會總用水量的85%。黑龍江無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,均低于全國平均水平,且空間分布不均勻。隨著社會經(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。

        前人針對水稻節(jié)水栽培已開展了廣泛、深入研究,并已成功應(yīng)用于生產(chǎn)[1-4]??刂乒喔仁且环N非充分灌溉技術(shù),指依據(jù)水稻不同生育階段對水分需求程度不同的特性,在滿足水稻生長發(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。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,各材料具體特性見表1。

        表1 試驗(yàn)材料特性

        1.3 試驗(yàn)設(shè)計

        采用大田對比試驗(yàn),設(shè)置2個處理:T1,常規(guī)灌溉,下簡稱“常灌”;T2,控制灌溉,下簡稱“控灌”。每個品種種植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。各水分處理見表2。

        表2 水分處理方式

        1.4 測定項(xiàng)目及方法

        1.4.1 葉綠素含量

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

        1.4.2 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

        于成熟期采樣,每個處理按平均分蘗取5叢考種并測產(chǎn),測定項(xiàng)目包括有效穗數(shù)、穗長、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,并測定稻谷產(chǎn)量和水分,按標(biāo)準(zhǔn)水含量計算各品種產(chǎn)量。每個重復(fù)取2 kg稻谷,常溫保存3個月,待其理化特性穩(wěn)定后,按《中國農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編 糧油作物卷》的標(biāo)準(zhǔn)測定品質(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、癟粒數(shù)控灌與常灌比值各材料間無顯著差異;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),說明控制灌溉下龍稻17006、龍稻17009穗實(shí)粒數(shù)有上升趨勢。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,其他材料無顯著差異??梢姡行Х痔Y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 灌溉方式對各材料葉片SPAD值的影響

        從表4可見,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,其他材料SPAD值呈下降趨勢。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,龍稻17009和龍稻17016則呈升高趨勢;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??;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。

        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已在我國多省應(yīng)用,并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益[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、節(jié)水、節(jié)本、增效及可持續(xù)發(fā)展的目的。本團(tuán)隊以黑龍江本地優(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,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。

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