不同播期條件下直播稻物質(zhì)生產(chǎn)和產(chǎn)量形成分析

不同播期條件下直播稻物質(zhì)生產(chǎn)和產(chǎn)量形成分析

隨著灌溉條件的改善、高效噴肥技術(shù)的成熟、早熟品種的培養(yǎng)和勞動力成本的提高，許多國家改變了傳統(tǒng)的水稻種植方法，并逐步采用了直播方式。在美國和澳大利亞，所有水稻都通過機(jī)械播種。意大利種植水稻的98%，美國種植水稻的80%，馬來西亞種植水稻的50%以上。3.4萬hm葡萄牙灌溉。近年來,隨著我國農(nóng)村勞動力緊張以及糧食生產(chǎn)比較效益不高和條紋葉枯病對秧苗危害的加重等原因,直播稻憑借其省工、省力、節(jié)本的優(yōu)勢越來越受到青睞,并有逐年加速擴(kuò)大發(fā)展的趨勢(張濤等,2008)。就江蘇省而言,2008年直播水稻面積已突破66.7萬hm2,占全省水稻總面積近1/3(張洪程等,2009)。合理確定水稻播期是水稻栽培管理中的關(guān)鍵技術(shù),是水稻高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)(凌啟鴻,1995;張洪程等,1996;楊文鈺和屠乃美,2005)。適宜播種期的確定受光溫資源、生產(chǎn)條件、品種特性和前后茬口等諸多因子的綜合影響(陳金龍等,2003;張冬松等,2003;王成璦等,2004),表現(xiàn)出較強(qiáng)的變動性和系統(tǒng)性(鄭根龍等,1998;丁長命等,2001;汪繼發(fā)等,2002)。圍繞播期對水稻生長發(fā)育的影響,前人開展了較多的研究,多數(shù)認(rèn)為,適宜的播期對有效利用溫光資源、改善水稻生育進(jìn)程、提高分蘗成穗率、保證個(gè)體正常發(fā)育和安全成熟、提高抗倒伏和減輕病蟲草害發(fā)生等具有重要作用(夏維陸,1999;謝正榮等,2000;趙新華等,2001)。但不難發(fā)現(xiàn),大多學(xué)者針對單一品種或同一類型不同品種進(jìn)行研究,且研究對象大部分為移栽稻,針對現(xiàn)在農(nóng)民自發(fā)快速擴(kuò)展的直播稻對播期的效應(yīng)缺乏系統(tǒng)的研究,報(bào)道相對較少。針對上述問題,本研究以3種類型的3個(gè)品種為材料,立足于江蘇省里下河地區(qū),觀察了不同播期條件下直播稻的生長特性,總結(jié)出各類型品種試驗(yàn)所在地的最適播期,以期為里下河地區(qū)水稻直播高產(chǎn)高效生產(chǎn)提供理論與實(shí)踐依據(jù)。1材料和方法1.1土壤有機(jī)質(zhì)試驗(yàn)于2007—2008年在江蘇省姜堰市河橫村農(nóng)業(yè)綜合試驗(yàn)基地進(jìn)行,前茬為小麥,土壤類型屬潴育型亞類勤泥土,土壤有機(jī)質(zhì)36.16g·kg-1,全氮2.15g·kg-1,速效磷5.80mg·kg-1,速效鉀164.03mg·kg-1,pH值6.71。選用不同類型水稻品種3個(gè),其中包括中熟中粳徐稻3號,遲熟中粳淮稻9號,早熟晚粳武粳15。1.2小區(qū)小區(qū)概況試驗(yàn)設(shè)置5月27日(Ⅰ)、6月3日(Ⅱ)、6月10日(Ⅲ)、6月17日(Ⅳ)、6月24日(Ⅴ)和7月1日(Ⅵ)6個(gè)播期,以播期為主區(qū),品種為副區(qū),3次重復(fù),小區(qū)面積15m2(5m×3m),計(jì)54個(gè)小區(qū)。試驗(yàn)各處理分別于設(shè)置的播期日進(jìn)行人工劃行均勻播種(芽谷),播種量折干種45kg·hm-2,播種行距為0.266m,播后苗前進(jìn)行化學(xué)除草,于3葉1心期進(jìn)行人工定苗,定植密度為90萬·hm-2。氮肥施用量為270kg·hm-2,氮肥運(yùn)籌方法是基肥施總氮肥量的30%,斷奶肥(1葉1心)施總氮肥量的20%,分蘗肥(4葉1心)施總氮肥量的20%,穗肥(倒4葉、倒2葉)施總氮肥量的30%。氮∶磷∶鉀=1∶0.5∶0.5,其中磷肥一次性基肥,鉀肥中基肥、拔節(jié)肥各施50%。其他措施均按高產(chǎn)栽培要求進(jìn)行管理。1.3測量設(shè)計(jì)和方法1.3.1出生時(shí)主要生育期的準(zhǔn)確記載,包括拔節(jié)期、抽穗期和成熟期等。1.3.2莖蝽消長觀察定點(diǎn)定時(shí)觀察莖蘗的消長動態(tài)。每小區(qū)定1個(gè)觀察點(diǎn),每個(gè)觀察點(diǎn)定點(diǎn)25穴,分別在有效分蘗臨界葉齡期(N-n)、拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期和成熟期觀察莖蘗消長動態(tài)。1.3.3葉面積、干物重的測定分別于拔節(jié)期、抽穗期、成熟期,按每小區(qū)莖蘗數(shù)的平均數(shù)取10穴,測定葉面積和干物重。葉面積測定采用比重法。105℃下殺青30min,80℃下烘至恒重,測定干物重。1.3.4個(gè)人間隔時(shí)間光合勢=1/2×(L1+L2)×(t2-t1)式中:L1和L2為前后2次測定的葉面積;t1和t2為前后2次測定的間隔時(shí)間(d);光合勢單位為m2·d-1·m-2。群體生長率(CGR)=(W2-W1)/[A(t2-t1)]式中:W1和W2為前后2次測定的干物重;t1和t2為前后2次測定的間隔時(shí)間;A為土地面積;CGR單位為g·d-1·m-2。1.3.5穗型性狀的測定在收獲前各播期每品種查小區(qū)中央連續(xù)4行,每行3m,計(jì)算每穴穗數(shù),以平均穗數(shù)為標(biāo)準(zhǔn),在小區(qū)不同區(qū)域取株高、穗型有代表性的植株50穴,裝進(jìn)塑料窗紗口袋內(nèi),風(fēng)干后,脫粒、去雜質(zhì)(不去空癟粒),求出50穴的總粒數(shù),進(jìn)而求得每穗粒數(shù);用水漂法去除空癟粒,求取結(jié)實(shí)率;以1000實(shí)粒樣本(干種子)稱重,重復(fù)3次(誤差不超過0.05g)求取千粒重。成熟期選割每小區(qū)中央連續(xù)5行,每行5m,測定籽粒含水量,去除雜質(zhì),折算實(shí)產(chǎn)。1.4統(tǒng)計(jì)分析方法由于2年試驗(yàn)趨勢一致,故本文以2008年的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。相關(guān)數(shù)據(jù)使用MicrosoftExcel2003錄入和整理,用DPS7.05軟件進(jìn)行相關(guān)分析及通徑分析、方差分析(one-wayANOVA)和差異顯著性檢驗(yàn)(LSD)。2結(jié)果與分析2.1產(chǎn)量和組成2.1.1播期對各品種產(chǎn)量的影響由于遲熟中粳淮稻9號的第6播期和早熟晚粳武粳15的第5、6播期均未能完全成熟,文中相關(guān)數(shù)據(jù)均指試驗(yàn)小區(qū)收獲日期11月2日取樣所測數(shù)據(jù)。由表1可見,隨著播期的推遲,各類型品種產(chǎn)量表現(xiàn)為逐漸下降的趨勢,但變化程度不一,具體表現(xiàn)為早熟晚粳(EMLJ)>遲熟中粳(LMMJ)>中熟中粳(MMMJ),其變異系數(shù)分別為20.6%、18.4%和15.8%。進(jìn)一步分析播期(x,其值為實(shí)際播期自第一播期向后推遲的天數(shù))與產(chǎn)量(y)的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)二者存在極顯著線性相關(guān)關(guān)系?？捎梅匠蘺=ax+b來描述,其決定系數(shù)R2均達(dá)到極顯著水平(表2)。2.1.2不同品種產(chǎn)量構(gòu)成因素的通徑分析由表1可見,3種類型品種直播稻產(chǎn)量構(gòu)成因素隨播期的推遲按變化程度大小可分為2類,變化較小的一類為千粒重和穗數(shù),變異系數(shù)變化范圍為0～2%;變化較大的一類為結(jié)實(shí)率和每穗穎花數(shù),變異系數(shù)變化范圍為6%～13%。在播期的影響下,各類型品種直播稻產(chǎn)量構(gòu)成因素變化程度表現(xiàn)為早熟晚粳(EMLJ)>遲熟中粳(LMMJ)>中熟中粳(MMMJ),與之前分析的產(chǎn)量變化程度的大小趨勢一致。對產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的相關(guān)分析及通徑分析表明(表3),在播期的影響下,不同類型品種直播稻產(chǎn)量構(gòu)成因素中,除千粒重(X5)以外,其余各因素間均表現(xiàn)出顯著或極顯著的相關(guān)性。不同類型品種影響產(chǎn)量(Y)的主導(dǎo)因子有所不同,在總穎花量(X3)、結(jié)實(shí)率(X4)和千粒重(X5)中,對于中熟中粳(MMMJ)和遲熟中粳(LMMJ)2類品種而言,對產(chǎn)量起首要作用的是結(jié)實(shí)率(X4),其次是總穎花量(X3),最后是千粒重(X5);對于早熟晚粳(EMLJ)品種而言,對產(chǎn)量起首要作用的是總穎花量(X3),其次是結(jié)實(shí)率(X4),最后是千粒重(X5)。進(jìn)一步分析不同類型品種總穎花量2個(gè)構(gòu)成因素的作用,均表現(xiàn)為每穗穎花數(shù)(X2)對增加總穎花量所起的作用遠(yuǎn)大于穗數(shù)(X1)的作用。2.2不同生育期特點(diǎn)水稻生育期各階段播種期和播期對生育期的影響隨著播期的推遲,各類型品種直播稻的生育時(shí)期相應(yīng)延遲。對于相對早熟的中熟中粳品種徐稻3號來說,在試驗(yàn)所設(shè)置的所有播期中均能安全成熟;對于熟期居中的遲熟中粳品種淮稻9號和相對遲熟的早熟晚粳品種武粳15來說,過遲播種會導(dǎo)致其不能正常成熟,生育安全性降低(表4)。水稻生育期可分為播種至抽穗和抽穗至成熟2個(gè)重要生長發(fā)育階段。隨著播期的推遲,各類型品種直播稻的全生育期顯著縮短,主要因播種至抽穗階段天數(shù)的明顯減少所致,而抽穗至成熟階段長短相對穩(wěn)定。播期每向后推遲7d,中熟中粳品種徐稻3號和遲熟中粳品種淮稻9號的全生育期縮短4～5d,早熟晚粳品種武粳15的全生育期縮短5～6d(表4)。2.3大成穗數(shù)通過正方組數(shù)的大小方向表現(xiàn)為不同類型品種直播稻群體莖蘗消長動態(tài)隨播期的推遲趨于不平緩,此現(xiàn)象并隨播期的推遲而加劇,并且在不同類型品種間加劇程度不一致,具體表現(xiàn)為徐稻3號>淮稻9號>武粳15,這也與最后成穗數(shù)的大小趨勢一致。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)可能由于遲播處理分蘗期正處于溫度逐漸上升,光照日益充足的時(shí)段,能夠更好地滿足水稻分蘗對生長環(huán)境的溫光要求。但是,隨播期的推遲,分蘗生長期變短,分蘗增長過快,造成單個(gè)莖蘗干物質(zhì)分配的明顯減少,群體單莖個(gè)體過小,從而帶來分蘗成穗率的下降和穗型的減小,最終造成產(chǎn)量的下降(圖1)。2.4生長后期孕穗至成熟的趨勢與各生育期莖蘗數(shù)的變化相類似,在播期的影響下,各類型品種直播稻的葉面積指數(shù)在生長前期(有效分蘗臨界葉齡期至拔節(jié))呈逐漸上升的趨勢,生長中后期(孕穗至成熟)則表現(xiàn)為相對下降的趨勢(表5)。不同播期間各類型品種直播稻不同生育期的光合勢(單位土地面積的綠葉面積與光合時(shí)間的乘積)并未和葉面積的變化完全一致。原因在于,隨著播期的推遲,雖然葉面積在某些生育階段有所上升,但生育天數(shù)相對減短,最終導(dǎo)致有效分蘗臨界葉齡期至拔節(jié)期、拔節(jié)期至抽穗期和抽穗期至成熟期的光合勢均呈下降的趨勢(表5)。2.5播期對直播稻收獲指數(shù)的影響隨著播期的推遲,各類型品種直播稻的干物質(zhì)累積在拔節(jié)期表現(xiàn)為遞增的趨勢,在抽穗期和成熟期則表現(xiàn)為遞減的趨勢。進(jìn)一步分析干物質(zhì)階段性累積情況可以看出,對于拔節(jié)至抽穗期和抽穗至成熟期來說,累積量均隨播期的推遲而降低,且播期越遲,下降幅度越大。還可以看出,各類型品種這2個(gè)階段的干物質(zhì)累積量占成熟期干物質(zhì)量的比例也隨播期的推遲而降低,以徐稻3號為例,6個(gè)播期拔節(jié)至抽穗期所占的比例為28.1%、27.9%、27.6%、27.5%、27.5%和23.3%;抽穗至成熟期所占的比例為40.8%、40.0%、39.1%、37.3%、30.4%和29.4%。在播期的影響下,各類型品種直播稻的收獲指數(shù)均有所下降(表6)。各類型品種直播稻各播期拔節(jié)至抽穗期的群體生長率均高于抽穗至成熟期,且隨播期的推遲,上述2階段的群體生長率有顯著的下降趨勢(表6)。3討論3.1推播期對果酒產(chǎn)量的影響關(guān)于播期對水稻生長發(fā)育及產(chǎn)量形成的影響,由于試驗(yàn)地點(diǎn)、參試品種、栽培方式及播期設(shè)置的不同,研究結(jié)果不盡相同(李秀芬等,2004)。隨著播期的推遲,受影響的首先是結(jié)實(shí)率,其次是千粒重,再次是每穗穎花數(shù),而穗數(shù)受影響最小,直觀表現(xiàn)為成熟期推遲,籽粒充實(shí)度降低,成熟度下降。若深究之,是由于水稻灌漿期生境潛熱即積溫不足造成的(王夫玉和張洪程,2001)。有研究認(rèn)為,雜交稻在湖南省作一季栽培,早播和晚播均不利于形成高產(chǎn),這是由于早播的雜交稻在抽穗結(jié)實(shí)階段常有高溫?zé)岷?晚播又常有低溫冷害,并且,雜交水稻的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量約70%來自于抽穗后的干物質(zhì)積累,高產(chǎn)栽培應(yīng)在保持前、中期有一定的干物質(zhì)積累基礎(chǔ)上,重視抽穗后的光合生產(chǎn)和干物質(zhì)積累,同時(shí)還表明,供試雜交稻組合前、中、后期的干物質(zhì)生產(chǎn)的比例順調(diào),且不同播期處理差異不大,拔節(jié)期干重約占成熟期總干重的28%～38%、孕穗期約占49%～54%、抽穗期約占68%～72%,抽穗后約積累30%(楊稚愚等,2004)。推遲播期對各產(chǎn)量構(gòu)成因素均為負(fù)面影響,造成產(chǎn)量的降低,隨著播期的推遲,水稻營養(yǎng)生長期縮短,造成群體生長量減少,那些分蘗力較強(qiáng),二級甚至三級分蘗對群體組成貢獻(xiàn)較大的品種所受影響更大,孕穗時(shí)間的縮短影響了穎花的形成,減少了籽粒形成的基數(shù),推遲播栽期將使抽穗期后延,灌漿期的日平均溫度和有效積溫下降,再加上前期營養(yǎng)物質(zhì)積累的減少,從而影響了籽粒的灌漿速度和時(shí)間,這造成子粒充實(shí)度差,空秕粒數(shù)增加,結(jié)實(shí)率和千粒重均下降,其中大穗品種更明顯(李秀芬等,2004)。對感光性比較強(qiáng)的品種來說,推遲播種實(shí)質(zhì)上是縮短了水稻營養(yǎng)生長期,使得水稻生長量變小,有效穗減少,穗型變小,而由于其能在正常生長季節(jié)抽穗,灌漿結(jié)實(shí)期氣候條件差異不大,使得其結(jié)實(shí)率和千粒重變化都不大(張?jiān)诮鸬?2008)。本文對3種類型品種直播稻的研究,由于試驗(yàn)地點(diǎn)和栽培方式的區(qū)別,研究結(jié)果與前人不盡相同:隨著播期的推遲,各類型品種的千粒重和穗數(shù)表現(xiàn)相對穩(wěn)定,略有下降,而結(jié)實(shí)率和每穗穎花數(shù)則呈顯著的下降趨勢,最終導(dǎo)致產(chǎn)量也表現(xiàn)出隨播期的推遲而顯著降低的趨勢。從受影響程度來看,產(chǎn)量及其構(gòu)成因素均表現(xiàn)為早熟晚粳>遲熟中粳>中熟中粳。由于作物產(chǎn)量是由干物質(zhì)生產(chǎn)總量和收獲指數(shù)所決定的,本試驗(yàn)中,隨著播期的推遲,各類型品種直播稻的干物質(zhì)生產(chǎn)總量和收獲指數(shù)均明顯下降,故可對產(chǎn)量的變化趨勢作出解釋。對于拔節(jié)至抽穗期和抽穗至成熟期來說,干物質(zhì)累積量均隨播期的推遲而降低,且播期越遲,變化量越大。同時(shí),這2個(gè)階段的干物質(zhì)累積量占干物質(zhì)生產(chǎn)總量的比例也隨播期的推遲而降低。群體生產(chǎn)率(CGR)即單位面積上群體干物質(zhì)的積累速率,是描述群體生產(chǎn)速率的重要指標(biāo)。本試驗(yàn)中,各類型品種直播稻各播期拔節(jié)至抽穗期的群體生長率均高于抽穗至成熟期,且隨播期的推遲,上述2階段的群體生長率有顯著的下降趨勢。3.2直播稻播期對里下河地區(qū)不同品種種子播期的影響中國水稻生產(chǎn)地域遼闊,隨著地理位置