雙季稻籽粒機(jī)械化栽插和收獲性狀分析

雙季稻籽粒機(jī)械化栽插和收獲性狀分析

0機(jī)械化作業(yè)的應(yīng)用水稻是我國種植面積最大、產(chǎn)量最高、產(chǎn)值最高的糧食之一。這承擔(dān)著確保國家糧食安全和社會(huì)穩(wěn)定的重要任務(wù)。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力不斷向二、三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移,適齡勞動(dòng)力季節(jié)性短缺矛盾日益突出,勞動(dòng)力成本迅速上升,廣大農(nóng)村和農(nóng)民迫切需要省工省力、節(jié)本增效的以機(jī)械化作業(yè)為核心的現(xiàn)代稻作技術(shù)。水稻株型是指在群體條件下,水稻植株個(gè)體的葉、莖、穗和根在不同生育階段的形態(tài)特征、空間排列方式及與群體光能利用和產(chǎn)量直接相關(guān)的生理生態(tài)機(jī)能性狀。前人針對水稻株型進(jìn)行了廣泛研究,這些研究主要側(cè)重于水稻株型的形態(tài)與生理性狀及其與產(chǎn)量的關(guān)系[5~12],而對適合機(jī)械化作業(yè)的雙季稻株型性狀研究較少。以往水稻育種在株型指標(biāo)設(shè)計(jì)上追求高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì),而忽略了對機(jī)械化作業(yè)的適應(yīng)性,導(dǎo)致現(xiàn)有大面積種植的水稻品種對機(jī)械作業(yè)的適應(yīng)性較差。為此,本研究通過比較分析江西省3個(gè)典型雙季稻區(qū)10個(gè)機(jī)插早稻和晚稻品種的秧苗素質(zhì)、機(jī)插質(zhì)量、植株形態(tài)、莖蘗動(dòng)態(tài)、產(chǎn)量和品種株型綜合性狀,旨在闡明適合機(jī)械化栽插和收割的雙季稻株型性狀,促進(jìn)水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化的發(fā)展,為現(xiàn)有農(nóng)機(jī)具的篩選、改進(jìn)和創(chuàng)新提供理論依據(jù)。1材料和方法1.1土壤有機(jī)質(zhì),土壤含我國有3個(gè)自營肥力,對水稻和水稻的養(yǎng)分小試驗(yàn)于2011年3~11月在江西省南昌縣(28°55′N,115°93′E)、泰和縣(26°47′N,114°54′E)和浮梁縣(29°21′N,117°13′E)進(jìn)行。南昌縣試驗(yàn)點(diǎn)耕作層土壤含有機(jī)質(zhì)27.60g/kg、全氮2.02g/kg、堿解氮156.00mg/kg、速效磷135.44mg/kg、速效鉀102.50mg/kg。泰和縣試驗(yàn)點(diǎn)耕作層土壤含有機(jī)質(zhì)29.30g/kg、全氮1.44g/kg、堿解氮147.00mg/kg、速效磷19.80mg/kg、速效鉀94.00mg/kg。浮梁縣試驗(yàn)點(diǎn)耕作層土壤含堿解氮243.20mg/kg、速效磷75.20mg/kg和速效鉀70.80mg/kg。早稻和晚稻設(shè)3個(gè)施肥水平和10個(gè)供試品種。3個(gè)施肥水平分別為:高肥(H)純氮(N180kg/hm2、磷肥(P2O5)90kg/hm2、鉀肥(K2O)180kghm2;中肥(M)純氮(N)150kg/hm2、磷肥(P2O5)75kg/hm2、鉀肥(K2O)150kg/hm2;低肥(L)純氮(N)120kg/hm2、磷肥(P2O5)60kg/hm2、鉀肥(K2O)120kg/hm2。機(jī)插行株距均為30cm×11.7cm,南北行向,小區(qū)面積約為100m2,3次重復(fù)。供試早稻和晚稻品種及其處理見表1,其他同當(dāng)?shù)卮筇锍Ｒ?guī)管理。1.2測量設(shè)計(jì)和方法1.2.1調(diào)查和測定指標(biāo)機(jī)插前,每個(gè)品種隨機(jī)選取50株代表性秧苗進(jìn)行秧苗素質(zhì)的調(diào)查,測定指標(biāo)包括:株高、葉齡、白根數(shù)、莖基寬、百苗干重和苗床播種均勻度。機(jī)插后,隨機(jī)連續(xù)選取50穴,調(diào)查栽插深度、每穴株數(shù)、傷秧率、漂秧率和漏插率。1.2.2c型動(dòng)態(tài)在機(jī)插后7天,每個(gè)處理定株40穴進(jìn)行基本苗的調(diào)查,以后每隔7天進(jìn)行莖蘗動(dòng)態(tài)的調(diào)查。1.2.3植株形態(tài)測定灌漿期是決定水稻產(chǎn)量的關(guān)鍵時(shí)期,且此時(shí)水稻植株形態(tài)已基本定型,因此選擇灌漿期在每個(gè)處理選取代表性稻株4株在田間測定植株主莖劍葉、倒2葉、倒3葉的葉長、葉寬、葉基角。1.2.4谷底水分含量測定于成熟期調(diào)查穗數(shù),取樣測定穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重;每個(gè)處理收割中心4m2進(jìn)行測產(chǎn),單獨(dú)脫粒曬干并風(fēng)選后,稱干谷重,同時(shí)測定干谷水分含量,然后計(jì)算折合含水量為14%的稻谷產(chǎn)量。1.2.5對供試水稻品種的評價(jià)從生育期、分蘗力、成熟度、長勢長相、抗病性、抗倒伏性、落粒性、產(chǎn)量等方面綜合評價(jià)供試早稻和晚稻品種株型性狀的優(yōu)劣及對機(jī)械化作業(yè)的適應(yīng)性。1.3處理數(shù)據(jù)在MicrosoftExcel中進(jìn)行數(shù)據(jù)整理,采用SAS8.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。2結(jié)果與分析2.1機(jī)插稻米和水稻品種間的葉齡和期期差異不同機(jī)插早稻和晚稻品種的秧苗素質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果見表2。由表2可知,3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)不同機(jī)插早稻和晚稻品種的秧苗株高分別介于14.27~15.87cm和18.76~20.96cm、莖基寬分別介于0.23~0.26cm和0.28~0.34cm。其中,晚稻品種深優(yōu)957和豐優(yōu)9號的秧苗株高分別為18.76cm和19.50cm、莖基寬分別為0.32cm和0.34cm,上述兩個(gè)晚稻品種的秧苗株高均低于其它供試晚稻品種,而其莖基寬均高于其它供試晚稻品種,說明上述2個(gè)品種的秧苗更為矮壯。3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)不同機(jī)插早稻和晚稻品種間的葉齡差異不明顯,早稻葉齡介于3.72~4.00葉,晚稻葉齡介于4.19~4.50葉。如浮梁試驗(yàn)點(diǎn)的早稻品種淦鑫203和蓉優(yōu)3號的葉齡分別為3.88葉和3.72葉,兩者相差0.16葉。白根數(shù)越多,說明秧苗活性越強(qiáng)。3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)機(jī)插晚稻品種的白色根數(shù)明顯多于機(jī)插早稻品種,機(jī)插早稻和晚稻品種的秧苗白根數(shù)分別介于11.98~13.27條和19.10~22.70條,白根數(shù)早稻品種以中嘉早17的最多,達(dá)13.27條;晚稻品種以豐優(yōu)9號的最多,達(dá)22.70條,兩者相差9.43條。3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)不同機(jī)插早稻和晚稻品種間的百苗干重差異不明顯,早稻的百苗干重介于15.10~16.61g,晚稻的百苗干重介于16.44~18.67g。秧苗的播種均勻度直接影響機(jī)插時(shí)的漏插率,播種均勻度越高,漏插率越小。3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)不同機(jī)插早稻和晚稻品種的播種均勻度分別介于82.77%~89.88%和82.64%~90.77%。表3是南昌和泰和試驗(yàn)點(diǎn)不同機(jī)插早稻和晚稻品種的秧苗機(jī)插質(zhì)量。由表3可知,南昌與泰和試驗(yàn)點(diǎn)不同機(jī)插早稻和晚稻品種間的栽插深度差異較小,平均栽插深度為1.58cm;每穴株數(shù)介于2.95~3.45株,以泰和試驗(yàn)點(diǎn)早稻品種中嘉早17最多,達(dá)3.45株,晚稻品種岳優(yōu)9113最少,為2.95株;兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)不同機(jī)插早稻和晚稻品種的傷秧率、漂秧率和漏插率均在3.5%以下,平均分別為2.36%、2.21%和2.37%。其中,南昌試驗(yàn)點(diǎn)早稻品種中嘉早17因播種均勻度高,其漏插率最低;另外,由于中嘉早17的秧苗素質(zhì)總體優(yōu)于春光1號,其機(jī)插傷秧率、漂秧率和漏插率均小于春光1號,說明培育植株矮壯、白根數(shù)多、莖基粗壯、生物量大和播種均勻度高的健壯秧苗是提高機(jī)插質(zhì)量,保證水稻高產(chǎn)的關(guān)鍵。2.2不同品種對水稻莖蝽生長的影響圖1是泰和與浮梁試驗(yàn)點(diǎn)不同機(jī)插早稻和晚稻品種在不同施肥水平下的莖蘗動(dòng)態(tài)。由圖1可以看出,各處理莖蘗數(shù)均隨施肥水平的增加而增大,于移栽后45天達(dá)到最高值,如浮梁試驗(yàn)點(diǎn)機(jī)插晚稻品種豐優(yōu)9號的高(H)、中(N)和低(L)施肥水平在移栽后45天的莖蘗數(shù)分別為5.9286×106、5.6607×106和5.4643×106穗/hm2。莖蘗動(dòng)態(tài)反映了水稻生長的群體質(zhì)量。水稻機(jī)插后的緩苗期較手工栽插的緩苗期長,因此,應(yīng)選擇分蘗力強(qiáng)、成穗率高的品種用于機(jī)械化生產(chǎn),以達(dá)到早生快發(fā)與高產(chǎn)的目的。2.3不同施肥水平對葉長和基角的影響表4是南昌試驗(yàn)點(diǎn)不同機(jī)插早稻和晚稻品種在不同施肥水平下的植株形態(tài)。從表4可以看出,施肥水平對機(jī)插早稻和晚稻品種的葉長、葉寬和葉基角均有明顯影響。劍葉、倒2葉和倒3葉的葉長和葉寬均隨施肥水平的增加而增大,倒2葉的葉長明顯大于劍葉和倒3葉的葉長。如早稻品種春光1號高肥水平(H)下的倒2葉葉長為42.0cm,而劍葉和倒3葉的葉長分別僅為34.0cm和35.5cm。不同施肥水平間的葉寬差異不明顯,但劍葉的葉寬明顯大于倒2葉和倒3葉的葉寬,劍葉、倒2葉和倒3葉的葉寬分別介于1.6~2.2cm、1.2~1.7cm和1.1~1.4cm。劍葉、倒2葉和倒3葉的葉基角均表現(xiàn)為隨施肥水平的增加而增大,說明增施肥料使植株生長旺盛,從而造成葉基角較大,株型相對松散。中嘉早17和深優(yōu)957的劍葉、倒2葉和倒3葉的葉基角均明顯小于春光1號和豐源優(yōu)299,說明中嘉早17和深優(yōu)957品種株型更為緊湊、直立。2.4施肥水平對3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)穗數(shù)、創(chuàng)新率的影響表5是3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)不同機(jī)插早稻和晚稻品種在不同施肥水平下的產(chǎn)量和產(chǎn)量結(jié)構(gòu)。由表5可知,施肥水平對穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重和結(jié)實(shí)率均有明顯影響。3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)供試早稻和晚稻品種的穗數(shù)隨施肥水平的增加而增大;每穗粒數(shù)以M施肥水平的最高,依次為H和L施肥水平;千粒重和結(jié)實(shí)率均以M施肥水平的最高,H和L施肥水平的差異不明顯;產(chǎn)量均以M施肥水平的最高,依次為H和L施肥水平,如南昌試驗(yàn)點(diǎn)中嘉早17在M施肥水平下的產(chǎn)量達(dá)6.90t/hm2,而L施肥水平僅為6.08t/hm2,相差0.82t/hm2;春光1號M施肥水平與L施肥水平的產(chǎn)量相差0.58t/hm2。2.5選擇適宜的品種表6是10個(gè)供試機(jī)插早稻和晚稻品種的田間株型綜合性狀表現(xiàn)。由表6可知,品種中嘉早17、先農(nóng)37、深優(yōu)957和豐優(yōu)9號的株型緊湊、分蘗力較強(qiáng)、早熟性好、抽穗整齊、熟期轉(zhuǎn)色好、抗倒伏、抗病性強(qiáng)、耐落粒、產(chǎn)量高、生育期適中,適合機(jī)械化生產(chǎn)。春光1號的株型松散、分蘗力強(qiáng)、早熟性較好、整齊度一般、熟期轉(zhuǎn)色一般、產(chǎn)量較高、抗病性一般,較適合贛中南機(jī)械化生產(chǎn)。蓉優(yōu)3號的株型適中、分蘗力較強(qiáng)、產(chǎn)量一般,較適合機(jī)械化生產(chǎn)。淦鑫203的株型適中、生育期較長,若做早稻機(jī)插,不宜在贛北種植。豐源優(yōu)299的株型松散、分蘗力一般、產(chǎn)量較高、抗病性較強(qiáng),較適合機(jī)械化生產(chǎn)。岳優(yōu)9113的株型適中、產(chǎn)量高,但收割時(shí)較易落粒,收獲損失率較大,不適合機(jī)械化生產(chǎn)。五豐優(yōu)T025的株型適中、分蘗力一般、熟期轉(zhuǎn)色較好、產(chǎn)量一般、抗病性好,較適合機(jī)械化生產(chǎn)。3機(jī)插水稻高產(chǎn)的治理篩選培育適合機(jī)械化作業(yè)的株型品種是提高機(jī)插水稻產(chǎn)量和充分發(fā)揮品種增產(chǎn)潛力的關(guān)鍵。本研究表明,秧苗素質(zhì)較好的水稻品種,如早稻品種中嘉早17,其機(jī)插質(zhì)量和產(chǎn)量均較高,說明培育適合機(jī)械化栽插的健壯秧苗是提高機(jī)插質(zhì)量,保證機(jī)插水稻高產(chǎn)的關(guān)鍵。適合機(jī)械化栽插的雙季稻株型性狀為:秧齡30天的早稻秧苗株高14.0~16.0cm、葉齡3.5~4.0葉、白根數(shù)12~15條、莖基寬0.24~0.26cm、百苗干重15.0~17.0g、播種均勻度85%以上;秧齡25天的晚稻秧苗株高18.0~21.0cm、葉齡4.0~4.5葉、白根數(shù)19~22條、莖基寬0.28~0.34cm、百苗干重16.0~20.0g、播種均勻度85%以上,盤根好,提起不散塊,卷起不折斷。機(jī)插水稻高產(chǎn)的前提是具有高質(zhì)量的群體,而良好的個(gè)體株型是高產(chǎn)的骨架和提高群體質(zhì)量的必備條件。良好的莖蘗動(dòng)態(tài)是機(jī)插水稻群體質(zhì)量評價(jià)的重要指標(biāo)。前人研究表明,機(jī)插水稻的緩苗期較手插稻的緩苗期長,進(jìn)而使機(jī)插水稻的生育期延長。本研究表明,分蘗力強(qiáng)的機(jī)插水稻品種前期分蘗數(shù)多,分蘗成穗率和產(chǎn)量均較高。因此,應(yīng)選擇分蘗力強(qiáng)、成穗率高的品種用于機(jī)械化生產(chǎn),以達(dá)到早生快發(fā)與高產(chǎn)的目的。同時(shí),本研究還表明,3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)產(chǎn)量較高的機(jī)插早稻和晚稻品種,盡管千粒重和結(jié)實(shí)率與其余供試品種差異不大,但其穗數(shù)較多是保證其高產(chǎn)的主要原因。因此,雙季稻種植區(qū)在現(xiàn)行9寸行距插秧機(jī)的基礎(chǔ)上,通過調(diào)小行距來進(jìn)一步增大栽插密度,進(jìn)而增加單位面積有效穗數(shù),是提高機(jī)插水稻產(chǎn)量的有效途徑,這與前人研究結(jié)論一致。機(jī)插水稻的植株形態(tài)、產(chǎn)量和產(chǎn)量結(jié)構(gòu)受施肥水平的影響。本研究表明,機(jī)插水稻的葉長、葉寬和葉基角均隨施肥水平的增加而增大,說明增施肥料使植株生長旺盛,從而造成株型相對松散。在產(chǎn)量和產(chǎn)量結(jié)構(gòu)方面,穗數(shù)隨施肥水平的增加而增大;穗粒數(shù)、千粒重、結(jié)實(shí)率和產(chǎn)量均以M施肥水平的最多,依次為H