播期和播量對豫南直播稻產(chǎn)量形成特征的影響

雷振山,金明慧,肖榮英,季 新

(信陽農(nóng)林學(xué)院 農(nóng)學(xué)院, 河南 信陽 464000)

0 引言

水稻(OryzasativaL.)是主要的糧食作物,全世界約有2/3的人口以稻米為主食[1]。社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使得大量農(nóng)村勞動力向城市轉(zhuǎn)移,導(dǎo)致農(nóng)村勞動力缺乏,直播水稻因其機(jī)械化、輕簡化的種植方式被人們普遍接受[2]。與移栽相比,直播稻省去了育秧、栽插等環(huán)節(jié),作業(yè)效率高、成本低、效益高、標(biāo)準(zhǔn)化程度高,便于機(jī)械化、規(guī)模化生產(chǎn),適合在我國不同稻區(qū)迅速推廣[3-4]。播期和播量是影響直播稻產(chǎn)量構(gòu)成和群體質(zhì)量的重要因素[5]。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),適宜的播期對直播稻產(chǎn)量形成非常重要,適宜播期的水稻灌漿速率高、籽粒大、充實(shí)度高,播期提前直播稻單株成穗數(shù)增加。播期遲的,水稻個體生長量減少,導(dǎo)致群體生長量降低,同時易遭受低溫冷害,產(chǎn)量呈下降趨勢[6-8]。播量是影響直播稻苗期秧苗素質(zhì)、生長中后期群體質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一[9]。直播稻播量過小會導(dǎo)致群體穗數(shù)較少,不利于水稻產(chǎn)量形成;播量過大,影響秧苗素質(zhì)和產(chǎn)量,并且增加種子成本[10]。因此,明確合理的播期和播量對直播稻高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)具有重要作用。

豫南稻區(qū)水稻栽培方式主要以育苗機(jī)械移栽為主,而直播稻因其機(jī)械化、輕簡化的栽培優(yōu)勢逐步被廣大農(nóng)民接受。直播稻與水稻相比,直播稻基本苗不足和早播或晚播導(dǎo)致減產(chǎn)現(xiàn)象共存。目前據(jù)初步調(diào)查統(tǒng)計(jì),豫南稻區(qū)水稻直播面積已達(dá)8.5 萬hm2以上,已超過豫南稻區(qū)直播稻種植總面積的17%,并且還有進(jìn)一步擴(kuò)大的趨勢[11]。新形勢下,王梓豪等[12]認(rèn)為水稻產(chǎn)量隨著播期的推遲,呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,播期對每穗粒數(shù)的影響最大。肖榮英等[13]和劉秋員等[14]研究了單一施肥對直播稻產(chǎn)量、品質(zhì)和氮素吸收的影響。孫琪等[15]認(rèn)為適宜的播期能夠通過提高直播稻群體干物質(zhì)累積量、有效穗數(shù)、結(jié)實(shí)率、穗粒數(shù)提高產(chǎn)量。楊稚愚等[16]和李秀芬等[17]研究表明,早播或晚播均會影響水稻產(chǎn)量,早播導(dǎo)致水稻灌漿期高溫病害,晚播導(dǎo)致低溫冷害,適宜播期能夠獲得最高產(chǎn)量。BALWINDER-SINGH等[18]研究發(fā)現(xiàn)生育期在144～158 d的水稻品種,產(chǎn)量隨著播期的延遲先升高后降低;生育期125 d的水稻品種,產(chǎn)量隨著生育期的延遲有增加的趨勢。但通過播期和播量調(diào)控實(shí)現(xiàn)豫南直播稻穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的研究相對較少,特別是近年隨著直播稻推廣面積不斷擴(kuò)大,直播條件下最適的播期播量對水稻產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成及養(yǎng)分吸收規(guī)律的研究更是缺乏系統(tǒng)的比較研究。

因此,本研究選用豫南稻區(qū)優(yōu)質(zhì)雜交秈稻豐優(yōu)香占,探討播期和播量對直播雜交秈稻產(chǎn)量形成特征的影響,明確雜交秈稻最適的播期和播量,以期為豫南直播雜交秈稻穩(wěn)產(chǎn)增效的高效栽培提供理論支撐和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及供試材料

試驗(yàn)于2020年在信陽市平橋區(qū)陳畈村進(jìn)行(32°14′N,113°13′E)。0～20 cm土層含有機(jī)質(zhì)20.0 g/kg、銨態(tài)氮4.55 mg/kg、硝態(tài)氮7.77 mg/kg、速效磷15.12 mg/kg、速效鉀111.45 mg/kg。

試驗(yàn)供試材料為豐優(yōu)香占,由信陽市農(nóng)技推廣站提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì),以播期為主區(qū),播量為裂區(qū)。設(shè)置5個播期處理,分別為4月25日(A1)、5月5日(A2)、5月15日(A3)、5月25日(A4)和6月4日(A5);在各播期處理下設(shè)置5個播量處理,分別為18.0 kg/hm2(B1)、22.5 kg/hm2(B2)、27.0 kg/hm2(B3)、31.5 kg/hm2(B4)、36.0 kg/hm2(B5),各處理設(shè)3次重復(fù),小區(qū)面積為30 m2。主區(qū)間筑埂隔離,防止串水串肥。肥料用量用法同當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶,即基肥施純N 90 kg/hm2、P2O590 kg/hm2、K2O 90 kg/hm2,分蘗期追施N肥45 kg/hm2,穗期追施N肥45 kg/hm2。其余措施同一般大田管理。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 莖蘗數(shù)

每小區(qū)選取10株,分別于拔節(jié)期、孕穗期、成熟期取樣并記錄莖蘗數(shù)。

1.3.2 干物質(zhì)

分別于1.3.1節(jié)所述生育期,在各小區(qū)采用五點(diǎn)取樣,隨機(jī)取10株代表性樣本,在105 ℃下殺青30 min,80 ℃下烘干至恒重后測定干物質(zhì)質(zhì)量。

1.3.3 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

收獲前在各小區(qū)選取10株,統(tǒng)計(jì)有效穗數(shù)后裝進(jìn)網(wǎng)紗袋內(nèi),風(fēng)干、脫粒、去雜質(zhì),調(diào)查穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率;以1 000粒實(shí)粒樣本(干種子)稱重,重復(fù)3次,求千粒重。成熟期各小區(qū)全部收割,測定籽粒含水量,去除雜質(zhì),以13.5%含水量折算實(shí)產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析

按公式(1)計(jì)算莖蘗成穗率(R1):

(1)

式中:N1為有效穗數(shù),N2為拔節(jié)期莖蘗數(shù)。

按公式(2)計(jì)算干物質(zhì)累積速率(R2):

(2)

式中:W1和W2為前后兩次測定的干物質(zhì)量,單位kg;t1和t2為前后兩次測定的時間,單位d。

采用Microsoft Excel 2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入和整理,運(yùn)用Spss20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,采用最小顯著性差異法(Least Significance Difference test,LSD)進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 播期和播量對產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表1可知,播期和播量及二者互作效應(yīng)均對直播稻豐優(yōu)香占產(chǎn)量影響達(dá)到極顯著水平。隨播期的推遲,豐優(yōu)香占產(chǎn)量先增加后減少,A1、A2、A4、A5平均產(chǎn)量分別較A3減少了20.72%、4.93%、13.83%、14.14%。豐優(yōu)香占產(chǎn)量整體隨播量的增加呈先增后降趨勢,分別在A1B5、A2B5、A3B3、A4B4、A5B5獲得最高產(chǎn)量,且由低到高依次為A1B5

表1 播期和播量對直播稻豐優(yōu)香占產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響Tab. 1 Effect of sowing date and sowing amount on the yield and yield components in direct-seedling rice Fengyouxiangzhan

播期和播量對有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重的影響達(dá)極顯著水平,二者互作效應(yīng)對有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重影響也達(dá)到極顯著水平;播期對結(jié)實(shí)率影響不顯著,播量對結(jié)實(shí)率影響顯著;播期和播量及二者互作效應(yīng)對結(jié)實(shí)率影響均不顯著(表1)。隨著播期的推遲,豐優(yōu)香占有效穗數(shù)和穗粒數(shù)整體呈先增加后減少的趨勢,早播和遲播結(jié)實(shí)率和千粒重略有降低。與A3相比,A1、A2、A4、A5平均有效穗數(shù)分別減少42.16%、19.60%、12.82%、8.31%,平均穗粒數(shù)分別減少16.12%、6.91%、5.11%、5.78%,平均穗長分別減少8.79%、1.78%、4.13%、7.72%。不同播期水平下,隨播量的增加,豐優(yōu)香占有效穗數(shù)增加,穗粒數(shù)先增加后降低,穗長、結(jié)實(shí)率和千粒重差異不明顯。以A3為例,與B1處理相比,B2、B3、B4、B5處理有效穗數(shù)分別增加4.82%、35.95%、78.42%、83.55%,穗粒數(shù)分別增加4.45%、5.01%、-4.33%、-7.05%。

相關(guān)分析表明(表2),有效穗數(shù)與穗粒數(shù)、千粒重呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,產(chǎn)量與有效穗數(shù)呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系。通徑分析表明(表2),各播期水平下有效穗數(shù)和穗粒數(shù)對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)量較大。在不同的播期水平下,合理的播種量有助于構(gòu)建合理的群體密度,協(xié)調(diào)有效穗數(shù)和穗粒數(shù),為直播稻高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

2.2 播期和播量對莖蘗數(shù)和成穗率的影響

由表3可知,播期和播量對直播稻豐優(yōu)香占各關(guān)鍵生育時期群體莖蘗數(shù)達(dá)顯著或極顯著水平,對最終莖蘗成穗率無顯著影響,二者交互對拔節(jié)期莖蘗數(shù)和莖蘗成穗率無顯著影響。隨著播期的推遲,直播稻豐優(yōu)香占拔節(jié)期、抽穗期、成熟期群體莖蘗數(shù)均呈先增加后減小趨勢,且減幅逐漸減小;隨著播量的增加,豐優(yōu)香占拔節(jié)期、抽穗期、成熟期莖蘗數(shù)顯著上升,隨生育進(jìn)程增幅有減小趨勢。莖蘗成穗率方面,隨著播期的推遲,豐優(yōu)香占莖蘗成穗率先增后降,且在A3水平下達(dá)最高;隨播量的增加,豐優(yōu)香占莖蘗成穗率整體呈下降趨勢。說明合適的播期能夠增加水稻莖蘗成穗率,同時播量的增加能夠增強(qiáng)水稻的群體競爭使其莖蘗成穗率降低。

表3 播期和播量對豐優(yōu)香占莖蘗數(shù)和成穗率的影響Tab. 3 Effect of sowing date and sowing amount on the number of stems and tillers and the percentage of productive tillers in direct-seedling rice Fengyouxiangzhan

2.3 播期和播量對干物質(zhì)累積量的影響

由表4可知,播期和播量以及二者互作效應(yīng)對直播稻豐優(yōu)香占拔節(jié)期、孕穗期和成熟期的干物質(zhì)積累量影響達(dá)顯著或極顯著水平。播期和播量互作條件下,拔節(jié)期、孕穗期和成熟期干物質(zhì)累積量以A3B5、A3B3、A3B3處理達(dá)到最高水平。合適的播期能夠顯著增加直播稻豐優(yōu)香占干物質(zhì)積累量。各時期干物質(zhì)累積量均隨著播期的推遲呈先增加后降低的趨勢。以A3為例,中后期干物質(zhì)質(zhì)量隨著播量的增加先增加后減小,說明適宜的播期條件下,合理的種植密度有利于構(gòu)建合理的群體結(jié)構(gòu),增大群體干物質(zhì)的積累。

表4 播期和播量對直播稻豐優(yōu)香占干物質(zhì)累積量的影響Tab. 4 Effect of sowing date and sowing amount on the dry matter weight in direct-seedling rice Fengyouxiangzhan

2.4 播期和播量對各階段干物質(zhì)累積量及其比例的影響

由表5可知,播期和播量以及二者互作效應(yīng)對直播稻豐優(yōu)香占播種-拔節(jié)期和孕穗-成熟期階段干物質(zhì)積累量影響達(dá)顯著或極顯著水平,播期、播期和播量交互效應(yīng)對拔節(jié)-孕穗期階段干物質(zhì)積累量影響達(dá)顯著或極顯著水平。隨著播期的推遲,豐優(yōu)香占各階段干物質(zhì)積累量整體呈先增加后減少的趨勢。豐優(yōu)香占播種至拔節(jié)期群體干物質(zhì)積累量呈顯著增加后減少趨勢;拔節(jié)至抽穗期水稻群體干物質(zhì)積累量隨播量增加整體呈顯著下降趨勢;孕穗期至成熟期干物質(zhì)積累量隨播量的增加整體呈先增后降的趨勢。各階段積累比例和積累量變化規(guī)律一致。

表5 播期和播量對豐優(yōu)香占各階段干物質(zhì)累積量及其比例的影響Tab. 5 Effect of sowing date and sowing amount on the dry matter accumulation and its rate at different growth periods in direct-seedling rice Fengyouxiangzhan

2.5 播期和播量對干物質(zhì)累積速率的影響

由表6可知,播期和播量以及二者互作效應(yīng)對直播稻豐優(yōu)香占播種-拔節(jié)和孕穗-成熟階段干物質(zhì)積累速率的影響達(dá)顯著或極顯著水平,播期、播期和播量二者交互效應(yīng)對拔節(jié)-孕穗階段干物質(zhì)累積速率影響達(dá)顯著或者極顯著水平。各播期水平下,干物質(zhì)累積速率均在拔節(jié)-孕穗期最高,播種-拔節(jié)期最低。播期和播量交互作用下,各個播期的干物質(zhì)累積速率在播量B4或B5處理達(dá)到最高。

表6 播期和播量對豐優(yōu)香占干物質(zhì)累積速率的影響Tab. 6 Effect of sowing date and sowing amount on the dry matter accumulation rate at different growth periods in direct-seedling rice Fengyouxiangzhan

3 討論

水稻產(chǎn)量的構(gòu)成因素主要包括有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重。有關(guān)播期對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響,前人普遍認(rèn)為隨著播期的推遲,產(chǎn)量呈現(xiàn)先增后減的趨勢,穗粒數(shù)和千粒重降低。本試驗(yàn)播期最早是4月25日,最晚播期是6月4日,這兩個處理?xiàng)l件下,基本苗少,群體分蘗能力不足,且無法充分利用溫光資源,導(dǎo)致產(chǎn)量降低,而適當(dāng)?shù)脑雒芸梢酝ㄟ^增加直播稻單位面積有效穗數(shù),提高水稻的群體產(chǎn)量。本研究中,豫南稻區(qū)豐優(yōu)香占直播播期安排在5月15日,播量為27 kg/hm2產(chǎn)量最高,說明適宜的播期輔以合適的播量,能充分調(diào)節(jié)水稻株穗粒結(jié)構(gòu)矛盾,滿足個體發(fā)育與群體生長的要求,實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。

水稻產(chǎn)量很大程度上取決于物質(zhì)生產(chǎn)力,提高總干物質(zhì)積累量有助于提高水稻產(chǎn)量。孫琪等[15]也認(rèn)為水稻產(chǎn)量、花后干物質(zhì)積累總量隨著播期的推遲先升高后降低,早播和晚播處理的直播稻群體較小,干物質(zhì)積累總量小,無法形成高產(chǎn)所需的物質(zhì)生產(chǎn)基礎(chǔ)。朱聰聰?shù)萚19]、龍旭等[20]研究表明水稻群體干物質(zhì)積累量隨密度增加而增加。吳培等[21]認(rèn)為實(shí)現(xiàn)機(jī)直播稻總干物質(zhì)量的提高不能盲目依靠增密,適宜密度是維持中期物質(zhì)生產(chǎn),增加生育后期物質(zhì)生產(chǎn),達(dá)到群體指標(biāo)優(yōu)化的條件。本研究中,各時期干物質(zhì)累積量均隨著播期的延長呈先增加后減少的趨勢,隨著播量的增加,直播稻干物質(zhì)積累量整體呈增加趨勢,說明早播和過度晚播均不利于群體生長需求,而播量過低群體生物量不足亦會導(dǎo)致干物質(zhì)積累量不足進(jìn)而影響產(chǎn)量。播期和播量互作條件下,中后期干物質(zhì)累積量在A3B3處理達(dá)到最高水平,說明適宜的播期環(huán)境下,合理密植有利于構(gòu)建合理的群體結(jié)構(gòu),增大群體干物質(zhì)的積累量。播期和播量互作條件下,成熟期以及孕穗-成熟期具有較高的干物質(zhì)累積量、干物質(zhì)累積比例和累積速率,有助于提高直播稻群體質(zhì)量,強(qiáng)化水稻生長后期干物質(zhì)基礎(chǔ),能夠養(yǎng)根保葉,提高直播稻干物質(zhì)生產(chǎn)力,促進(jìn)籽粒灌漿飽滿。

4 結(jié)論

適宜的播期和播量有利于直播稻豐優(yōu)香占產(chǎn)量的形成。本研究中早播多量(5月5日配套36 kg/hm2)雖然適當(dāng)增加播量能夠增加產(chǎn)量,但受光溫條件的影響較大,而晚播光溫不足,產(chǎn)量低且成熟期較晚,對下茬作物播種不利,適期適量(5月15日配套27 kg/hm2),群體結(jié)構(gòu)合理,能夠促進(jìn)直播稻光合物質(zhì)產(chǎn)生,增加水稻群體庫存量,從而獲得高產(chǎn)。綜上所述,適宜的播期配套合適的播量,協(xié)調(diào)產(chǎn)量形成要素,是直播稻豐優(yōu)香占高產(chǎn)的途徑之一。但是本試驗(yàn)由于年限較短,未對供試品種進(jìn)行多年驗(yàn)證,所得結(jié)論具有一定局限性,下一步還需進(jìn)行更系統(tǒng)和全面的試驗(yàn)研究與驗(yàn)證。