中圖分類號:S511.051 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1673-6737(2025)04-0008-05
The Impact of Post-weaning Water Management on the Quality and Yield of Cold-region Rice Seedlings
ANG Tai-yi1 , QIAN Yong-de1* ,CHEN Shu-qiang2,WANG Xiu-zhi1, SUI Wen-qing1,ZHANG Xiao-han1,ZHAO Ze-nan1,ZHAO Qing-min1,WANG Yu-qil,WANG Jingl,WU Yi-meil (1 College of Agriculture,Heilongjiang Bayi Agricultural University,Daqing Heilongjiang 163oo,China; 2Rice Research Institute,Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences,Jiamusi Heilongjiang 1540oo, China)
Abstract:Asa major riceproduction base in China, Heilongjiang Province requires precise water management during the seedlingstagetoachievebothhighyieldandsuperiorquality.UsingtheLonggeng-31cultivarasexperimentalmaterial, thisstudyimplementedthreewatermanagementtreatmentsduring theweaning stageunderdry sedling cultivation: conventional dry cultivation(CK, soil moisture 50%-60 % ),water seedling cultivation(A,maintaining 1 cm water layer),and moist seedling cultivation (B, 100% soil saturation). The results demonstrated that seedling quality in A and B treatments wassignificantlyinferior to CK,withreductionsinleafage,seedling fulness,andseedingvigorindex by6.67 % and (204 5.07% , 10.19% and 8.33% ,and 20.00% and 9.03% ,respectively. Moreover,CK treatment exhibited more robust root systemdevelopment.Physiologicalanalysisrevealedthatmalondialdehyde(MDA)contentinAandBtreatmentsdecreasedby (2號 27.61% and 24.38% compared to CK,while SOD,POD,and CAT enzyme activities in A treatment were 34.23% , (20 30.88% ,and 50.57% lower than CK,respectively,indicating that dry cultivation significantly enhances seedling antioxidant capacity.Yield evaluation showed that CK treatment achieved 11.74% and 4.32% higher yieldsthan A and B treatments. Thisstudyconfirmsthatmaintainingdrycultivationconditionsduring theweaningstageeffctivelycultivatesvigorous seedlingsandincreasesyield,providingcrucialtheoreticalsupportforwater-savingandhigh-yieldricecultivationin Heilongjiang Province.
eyWords: Rice; Post-weaning period; Water management; Seedling quality;Yiel
黑龍江省位于中國東北地區(qū),農(nóng)業(yè)資源豐富,是中國主要的糧食生產(chǎn)基地之一[12]。水稻(OryzasativaL.)是黑龍江主要栽培作物之一,不僅是當(dāng)?shù)鼐用竦闹饕Z食來源,還對全國的糧食安全發(fā)揮著重要作用。水稻的高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)是黑龍江農(nóng)業(yè)發(fā)展的基石45,秧田期和本田期構(gòu)成了水稻生長的兩個重要階段,“秧好八成稻”反映了這兩個階段之間的密切聯(lián)系,秧田期的水分在秧苗生長中扮演著至關(guān)重要的角色。
水稻的生長周期可以被分為不同的生育階段,秧田期作為水稻生長發(fā)育的第一階段,是水稻產(chǎn)量和品質(zhì)形成的基礎(chǔ),離乳期是水稻幼苗在秧田生長中的一個過程。這一時期的特點是從秧苗一葉一心到三葉一心,胚乳養(yǎng)分消耗較快直至耗盡,三葉期以后秧苗由異養(yǎng)轉(zhuǎn)為自養(yǎng),同時,三葉期后由于水稻幼苗根系亦逐漸形成裂生通氣組織、秧苗生理需水日益增多,苗床水分要求也和此前不同。因此,離乳期水分對培育壯苗有重要意義。離乳期水分的多少對于水稻的生長、發(fā)育和產(chǎn)量都具有直接的影響。而在離乳期的水分管理中,有三種主要模式,分別是水管理、濕潤管理和旱管理。
水育秧要將秧田帶水耕整,整個秧田階段也一般保持淺水。濕潤管理模式則旨在維持適度的土壤濕潤度,同時減少水分的過度使用,以防止浪費[]。相對而言,旱管理模式則側(cè)重于在苗期中實現(xiàn)節(jié)水,有目的地減少灌溉水量,提高水分利用效率,并減輕對水資源的依賴[]。
黑龍江作為全國最大的早粳稻生產(chǎn)基地,種植面積大,大多采用旱育稀植栽培技術(shù)種植水稻,自20世紀(jì)80年代以來,旱育苗技術(shù)在黑龍江省得以大力推廣,為水稻產(chǎn)業(yè)作出了突出貢獻(xiàn)。盡管如此,當(dāng)前水稻生產(chǎn)中尤其育苗過程中仍然存在一些諸如\"旱育不旱\"等諸多管理上的誤區(qū),對生產(chǎn)造成不利影響。因此,本研究以黑龍江早粳稻品種龍粳31為供試材料,針對旱育苗離乳期水分脅迫對秧苗素質(zhì)和移栽后的產(chǎn)量影響展開研究,旨在為黑龍江水稻培育壯苗、發(fā)展節(jié)水可持續(xù)稻作提供理論支持和參考。
1材料與方法
1.1 試驗地概況
試驗在鶴崗市夢北縣江濱農(nóng)場進(jìn)行。蘿北縣屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候,年平均氣溫 1.57°C ,無霜期 128d ,年降水量 549.1mm 。
1.2 試驗材料
1.1.1供試品種龍粳31,主莖11片葉,株高92cm左右,全生育期130d左右,需 ?10 C 活動積溫2350 C 左右。
1.1.2供試肥料尿素(N 46% )、重過磷酸鈣(P2O543% 和硫酸鉀 K2O50% )。
1.3 試驗設(shè)計
本試驗采用單因素完全隨機設(shè)計,播種量芽谷 600g/m2 ,CK為對照,進(jìn)行常規(guī)旱育秧(土壤水分 50%~60% ),離乳期(2葉露尖至3葉展開)時苗床土壤分別模仿水育秧(床面維持 1cm 水層,A)和濕潤育秧(土壤水分 100% 飽和狀態(tài),B),試驗中使用水分傳感器對苗床土壤水分進(jìn)行監(jiān)測。試驗共計3個處理,每個處理3次重復(fù),每重復(fù)兩盤,離乳期結(jié)束后恢復(fù)旱育管理。4月11日進(jìn)行播種,5月23日進(jìn)行移栽。移栽后大田每處理3個重復(fù),每重復(fù)5行、行長 5m ,行距30cm ,穴距 12cm,4 苗/穴,每重復(fù)定株10穴進(jìn)行生育動態(tài)調(diào)查。移栽后施肥情況:分蘗肥(4葉伸長期)施尿素 6.21g/m2 ;調(diào)節(jié)肥(倒四葉)施尿素 2.58g/m2 ;穗肥(倒二葉后半葉)施尿素5.62g/m2 、硫酸鉀 6.00g/m2 。移栽后水分管理同常規(guī)。
1.4測定項目及方法
1.4.1水稻的秧苗素質(zhì) ① 形態(tài)指標(biāo)。自水稻秧苗一葉一心期開始,每處理隨機選取20株水稻秧苗作為調(diào)查對象,每5天調(diào)查株高、葉齡、莖基寬、最長根長和根數(shù)等指標(biāo),根據(jù)公式計算充實度、壯秧指數(shù)。計算公式如下:
秧苗充實度( 地上部分干重/株高壯秧指數(shù) Σ=Σ 莖基寬 × 充實度
根系形態(tài)掃描。移栽前,每處理隨機選取15株水稻秧苗,將植株根系用清水小心仔細(xì)清洗測定根系形態(tài)。
② 葉片中酶活性測定。在秧苗移栽前每個處理劃區(qū)長勢均勻的區(qū)塊,用剪刀取足量葉片置于液氮中冷卻保證酶活,然后放置于-40℃低溫冰箱冷凍,自行按照實驗指導(dǎo)配置需要的藥品并對SOD、POD、CAT、MDA的含量進(jìn)行測定,每個處理進(jìn)行3次重復(fù)。使用李和生的方法測定過氧化氫酶(CAT)活性,使用氮藍(lán)四唑(NBT)法[I314測定超氧化物歧化酶(SOD)活性,硫代巴比妥酸(TBA)法5測定丙二醛(MDA)含量,使用愈創(chuàng)木酚法3測定過氧化物酶(POD)活性。
1.4.2產(chǎn)量調(diào)查收獲前每個處理調(diào)查30穴水稻莖數(shù),計算平均莖數(shù),按平均莖數(shù)取樣,每處理3點,每點2穴,收獲后按穗、莖、葉分開保存,籽粒水分降到安全含水量,調(diào)查每穴穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重,用于產(chǎn)量構(gòu)成因素調(diào)查;收獲時按三點取樣法取樣,每處理取三點,每點1m2 ,脫粒保存,籽粒水分降到安全含水量,調(diào)查實產(chǎn)。
1.5 數(shù)據(jù)處理
采用SPSS21.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析,
數(shù)據(jù)整理與圖表制作采用MicrosoftExcel2019。
2 結(jié)果與分析
2.1不同處理對水稻秧苗素質(zhì)的影響
由表1可見,在不同處理下,葉齡、充實度和壯秧指數(shù)均達(dá)極顯著差異。與CK處理相比,A處理的秧苗表現(xiàn)出較高的株高、較小的葉齡、較小的莖基寬、較低的充實度和壯秧指數(shù)。與CK處理相比,A處理和B處理的葉齡分別降低 6.67% 和5.07% ,充實度分別降低 10.19% 和 8.33% ,壯秧指數(shù)分別下降 20.00% 和 9.03% 。這些結(jié)果表明離乳期土壤水分越多,壯秧指數(shù)越低,嚴(yán)重影響秧苗素質(zhì)。
2.2不同處理對水稻根部性狀的影響
由表2所示,不同處理在最長根長、根數(shù)、根總長、表面積、體積、平均直徑以及根尖數(shù)等指標(biāo)均達(dá)顯著差異。在最長根長方面,A處理和B處理較CK處理分別下降 17.79% 和 13.50% 。根數(shù)、根總長和表面積等方面,A處理和B處理較CK處理分別降低 22.27% 和 31.44%.27.95% 和 16.97% 、54.51% 和 37.94% 。在體積和平均直徑方面,A處理和B處理較CK處理分別降低 78.00% 和 60.80% 小21.05% 和 21.05% 。
2.3不同處理對秧苗生理活性(酶)的影響
由表3所示,不同處理在丙二醛和過氧化氫酶上均存在顯著差異。在丙二醛方面,A處理和B處理較CK處理分別下降 27.61% 和 24.38% 。在過氧化氫酶方面,A處理顯著低于CK處理,并較CK處理降低 34.23% 。
不同處理在過氧化物酶和超氧化物歧化酶上均存在極顯著差異。在過氧化物酶方面,A處理極顯著低于CK處理,并較CK處理降低 30.88% 。在超氧化物歧化酶方面,A處理極顯著低于CK處理,并較CK處理降低 50.57% 。
2.4不同處理對水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素及產(chǎn)量的影響
由表4可見,各處理對千粒重影響達(dá)顯著差異。與CK處理相比,A處理和B處理的千粒重分別減少 2.90% 和 3.94% 。各處理對穗數(shù)和產(chǎn)量的影響達(dá)極顯著差異。隨著土壤水分的下降,穗數(shù)和產(chǎn)量均呈上升趨勢。與CK處理相比,A處理和B處理的穗數(shù)、產(chǎn)量分別減少 12.07% 和 1.72% !11.74% 和 4.32% 。
3討論
3.1 離乳期水分脅迫對水稻秧苗生長的影響
苗期是水稻秧苗生長的時期,尤其在離乳期,是水稻秧苗由異養(yǎng)向自養(yǎng)的過渡階段,決定了水稻秧苗素質(zhì)的好壞。而王萬里等人研究已經(jīng)指出水稻秧苗素質(zhì)在很大程度上影響后期水稻的產(chǎn)量,水分作為影響秧苗生長的關(guān)鍵因素[8],本研究發(fā)現(xiàn),在離乳期對水稻秧苗進(jìn)行水分脅迫時,隨著土壤中水分含量的下降,秧苗的株高呈下降趨勢,而葉齡、莖基寬、充實度、壯秧指數(shù)、根長則呈上升趨勢。這一發(fā)現(xiàn)與前人的研究結(jié)果一致,支持了適宜水分脅迫能夠降低秧苗的株高,同時增強其根系活力的觀點[1]。其他研究[2021也指出,適宜的水分脅迫條件有助于促進(jìn)水稻秧苗的根長的增加。吳文革等人[22則強調(diào)了旱育秧對于秧苗綜合素質(zhì)提高的積極作用,包括快速發(fā)根、快速返青、多次分糵、多次成穗,進(jìn)而有利于大穗的形成,符合“平衡栽培\"理念。
3.2離乳期水分脅迫對水稻秧苗生理活性(酶)的影響
根據(jù)前人研究,水分脅迫被認(rèn)為是影響作物生長發(fā)育的主要因素之一。逆境脅迫會導(dǎo)致植物細(xì)胞內(nèi)活性氧自由基的增加,使細(xì)胞受到氧化危害。在這種情況下,抗氧化系統(tǒng)中超氧化物歧化酶(SOD)過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)的活性成為控制細(xì)胞氧化傷害的關(guān)鍵因素[23]。研究表明,水稻對水分脅迫的響應(yīng)機制中,抗氧化系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力與耐旱性直接相關(guān),表現(xiàn)為抗氧化酶活性的增強,能夠有效消除過多的丙二醛,并與其保持負(fù)相關(guān)趨勢[24]
杜娟等人發(fā)現(xiàn)苗期缺水條件下,水稻秧苗對抗氧化系統(tǒng)產(chǎn)生積極響應(yīng),表現(xiàn)為SOD、POD酶活性的提高。這種響應(yīng)有助于抑制丙二醛(MDA)的過度累積,減緩細(xì)胞膜的受損,維持抗逆境酶的相對活性25。然而,過度的干旱可能使抗氧化酶系統(tǒng)受到負(fù)面影響,導(dǎo)致丙二醛大量積累,加劇細(xì)胞膜的受損和抗逆境酶的失活。
本研究發(fā)現(xiàn)在水分脅迫條件下,水稻的丙二醛、SOD、POD、CAT等生理指標(biāo)的活性均隨著土壤水分減少而增加。這表明水稻在面對水分脅迫時,啟動了抗氧化防御系統(tǒng),但也提示了干旱程度對抗氧化酶系統(tǒng)的影響,需要更深入地研究。這些結(jié)果對于理解水稻在水分脅迫下的應(yīng)激生理過程,以及為制定更有效的水稻抗旱管理策略提供了有益的信息。
3.3離乳期水分脅迫對水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素及產(chǎn) 量的影響
舒小偉等人2研究已經(jīng)明確表明,水稻秧苗的素質(zhì)與產(chǎn)量之間存在顯著正相關(guān)關(guān)系。李玉祥等人觀察到發(fā)根力強、根系活性大、成苗率高、莖基寬粗的秧苗,其秧苗素質(zhì)更優(yōu)越,產(chǎn)量更高,本研究的結(jié)果與其基本一致。此外,時祖勝2研究表明,旱育秧的穗粒數(shù)、結(jié)實率和產(chǎn)量優(yōu)于濕潤育秧和水育秧,本研究的結(jié)果與其基本一致。
在本研究中,通過對離乳期進(jìn)行水分脅迫,觀察到土壤水分下降對水稻秧苗的影響。結(jié)果顯示,隨著土壤中水分含量的減少,秧苗的穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重以及產(chǎn)量均呈上升趨勢。這與前人研究結(jié)果相一致,驗證了適度水分脅迫對水稻生長和產(chǎn)量的積極影響[29]。
4結(jié)論
離乳期水分脅迫顯著影響水稻旱育秧苗的生長、生理活性和移栽后的產(chǎn)量。
旱育秧過程中,離乳期土壤水分在 50%~60% 時降低秧苗的株高,同時促進(jìn)了葉齡、莖基寬、充實度、壯秧指數(shù)、根長和根數(shù)的增加??寡趸赶到y(tǒng)的活性顯著提高:在旱育秧條件(土壤水分50%~60% )下,水稻秧苗表現(xiàn)出抗氧化系統(tǒng)的激活,包括SOD、POD和CAT活性的增加。這種響應(yīng)有助于抑制丙二醛(MDA)的過度累積,減緩細(xì)胞膜的氧化損傷。
離乳期通過旱育秧育苗可提高水稻移栽后的穗數(shù)、千粒重以及產(chǎn)量。
參考文獻(xiàn):
[1]楊輝,張竹,閆文義.黑龍江省農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展路徑探究[J].土壤與作物,2022,11(4):363-376.
[2]楊貴羽,汪林,王浩.基于水土資源狀況的中國糧食安全思考[J]農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2010,26(12):1-5.
[3]王守聰.黑龍江墾區(qū)水稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與對策[J].中國稻米,2021,27(4):101-103,106.
[4]勇?lián)问姑鼘嵤┎丶Z于地筑牢維護國家糧食安全的根基:黑龍江省高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)綜述[J].中國農(nóng)業(yè)綜合開發(fā),2020(8):6-7.
[5]北方水稻研究中心落成暨中國北方水稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展研討會在黑龍江寶清舉辦[J].中國稻米,2023,29(5):44.
[6]唐志強,張麗穎,何娜等.不同基質(zhì)對水稻秧苗素質(zhì)及營養(yǎng)吸收的影響[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報,2021,34(6):1242-1248.
[7]王祥斌.水分管理對滴灌水稻產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)的影響機理[D].石河子:石河子大學(xué),2023.
[8]董奇卓.不同葉齡時期土壤水分對水稻秧苗素質(zhì)及產(chǎn)量品質(zhì)的影響[D].大慶:,2023.
[9]陶詩順,王雙明.論川西北丘陵春夏旱區(qū)二熟制水稻節(jié)水栽培孜不還仕[JJ.催傾小子,zUUJ(I):1Z-1J,23.
[10]何金旺,陳愛秋,覃代勝.水稻無盤濕潤育秧旱育保姆適宜拌種劑量研究[J].雜交水稻,2011,26(3):48-50.
[11]吳永祥,王振忠.水稻肥床旱育稀植栽培技術(shù)及其機理研究[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報,1996(1):30.
[12]孔達(dá),潘曉,梁吉順.黑龍江省半干旱地區(qū)節(jié)水技術(shù)與可持續(xù)性發(fā)展[J].黑龍江水專學(xué)報,2008,35(4):107-109,113.
[13]李合生.植物生理生化實驗原理和技術(shù)[M].北京:高等教育出版社,2000.
[14]孫群,胡景江.植物生理學(xué)研究技術(shù)[M].咸陽:西北農(nóng)林科技大學(xué)出版社,2006.
[15]林炎坤.《現(xiàn)代植物生理學(xué)實驗指南》一書中的差錯舉隅[J].植物生理學(xué)通訊,2004(1):96-97.
[16] 陳惠哲,朱德峰,林賢青,等.秧田灌水深度對水稻秧苗生長影響研究[J].灌溉排水學(xué)報,2005(6):53-55.
[17]王萬里,林芝萍.水稻幼苗由異養(yǎng)向自養(yǎng)的過渡[J].植物生理學(xué)報,1983(2):199-210.
[18] 吳永祥,陳留根,肖桂元,等.土壤水分對水稻旱育秧苗生長的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),1994(1):11-12.
[19]廖莎,譚雪明,李木英,等.稻草基質(zhì)育秧不同水分管理對水稻秧苗生長的影響[J].中國稻米,2017,23(4):71-74.
[20] 李睿,董立強,商文奇,等.水稻苗期不同噴淋間隔處理對其生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響[J].作物雜志,2022(5):249-254.
[21]易子豪,朱德峰,王亞梁,等.水分虧缺對水稻秧苗素質(zhì)的影響及調(diào)控[J].中國稻米,2020,26(6):32-36.
[22]吳文革,周永進(jìn),陳剛,等.不同育秧基質(zhì)和水分管理對機插稻秧苗素質(zhì)與產(chǎn)量的影響 [J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報,2014,22(9):1057-1063
[23]丁紅,張智猛,戴良香,等.水分脅迫和氮肥對花生根系形態(tài)發(fā)育及葉片生理活性的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2015,26(2):450-456.
[24]楊建昌,王志琴,朱慶森.水稻品種的抗旱性及其生理特性的研究[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),1995(5):65-72.
[25] 杜娟,鐘巧芳,殷富有,等.水稻抗旱性鑒定研究進(jìn)展及其展望[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報,2023,35(3):25-29,36.
[26]舒小偉,徐杰姣,徐萱,等.機插秧育苗配套措施對水稻秧苗素質(zhì)、產(chǎn)量及氮素吸收利用的影響[J]:江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2023,51(16):82-90.
[27]李玉祥,何知舟,丁艷鋒,等.播種量對機插水卷苗秧苗素質(zhì)及產(chǎn)量形成的影響[J].中國水稻科學(xué),2018,32(3):247-256.
[28]時祖勝.五種育秧方式對壯香優(yōu)系列水稻生長及產(chǎn)量的影響[J].南方農(nóng)業(yè),2022,16(17):98-100.
[29]楊建昌.水稻根系形態(tài)生理與產(chǎn)量、品質(zhì)形成及養(yǎng)分吸收利用的關(guān)系[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,44(1):36-46.