播期和播量對豫南直播稻產量形成特征的影響

雷振山,金明慧,肖榮英,季 新

(信陽農林學院 農學院, 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]。社會經濟的快速發展使得大量農村勞動力向城市轉移,導致農村勞動力缺乏,直播水稻因其機械化、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、栽插等環節,作業效率高、成本低、效益高、標準化程度高,便于機械化、規?；a,適合在我國不同稻區迅速推廣[3-4]。播期和播量是影響直播稻產量構成和群體質量的重要因素[5]。研究結果發現,適宜的播期對直播稻產量形成非常重要,適宜播期的水稻灌漿速率高、籽粒大、充實度高,播期提前直播稻單株成穗數增加。播期遲的,水稻個體生長量減少,導致群體生長量降低,同時易遭受低溫冷害,產量呈下降趨勢[6-8]。播量是影響直播稻苗期秧苗素質、生長中后期群體質量的關鍵因素之一[9]。直播稻播量過小會導致群體穗數較少,不利于水稻產量形成;播量過大,影響秧苗素質和產量,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和穩產具有重要作用。

豫南稻區水稻栽培方式主要以育苗機械移栽為主,而直播稻因其機械化、輕簡化的栽培優勢逐步被廣大農民接受。直播稻與水稻相比,直播稻基本苗不足和早播或晚播導致減產現象共存。目前據初步調查統計,豫南稻區水稻直播面積已達8.5 萬hm2以上,已超過豫南稻區直播稻種植總面積的17%,并且還有進一步擴大的趨勢[11]。新形勢下,王梓豪等[12]認為水稻產量隨著播期的推遲,呈現先上升后下降的趨勢,播期對每穗粒數的影響最大。肖榮英等[13]和劉秋員等[14]研究了單一施肥對直播稻產量、品質和氮素吸收的影響。孫琪等[15]認為適宜的播期能夠通過提高直播稻群體干物質累積量、有效穗數、結實率、穗粒數提高產量。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量,早播導致水稻灌漿期高溫病害,晚播導致低溫冷害,適宜播期能夠獲得最高產量。BALWINDER-SINGH等[18]研究發現生育期在144～158 d的水稻品種,產量隨著播期的延遲先升高后降低;生育期125 d的水稻品種,產量隨著生育期的延遲有增加的趨勢。但通過播期和播量調控實現豫南直播稻穩產高產的研究相對較少,特別是近年隨著直播稻推廣面積不斷擴大,直播條件下最適的播期播量對水稻產量、產量構成及養分吸收規律的研究更是缺乏系統的比較研究。

因此,本研究選用豫南稻區優質雜交秈稻豐優香占,探討播期和播量對直播雜交秈稻產量形成特征的影響,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產增效的高效栽培提供理論支撐和技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及供試材料

試驗于2020年在信陽市平橋區陳畈村進行(32°14′N,113°13′E)。0～20 cm土層含有機質20.0 g/kg、銨態氮4.55 mg/kg、硝態氮7.77 mg/kg、速效磷15.12 mg/kg、速效鉀111.45 mg/kg。

試驗供試材料為豐優香占,由信陽市農技推廣站提供。

1.2 試驗設計

試驗采用裂區設計,以播期為主區,播量為裂區。設置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3次重復,小區面積為30 m2。主區間筑埂隔離,防止串水串肥。肥料用量用法同當地農戶,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 測定項目與方法

1.3.1 莖蘗數

每小區選取10株,分別于拔節期、孕穗期、成熟期取樣并記錄莖蘗數。

1.3.2 干物質

分別于1.3.1節所述生育期,在各小區采用五點取樣,隨機取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質量。

1.3.3 產量及產量構成因素

收獲前在各小區選取10株,統計有效穗數后裝進網紗袋內,風干、脫粒、去雜質,調查穗粒數和結實率;以1 000粒實粒樣本(干種子)稱重,重復3次,求千粒重。成熟期各小區全部收割,測定籽粒含水量,去除雜質,以13.5%含水量折算實產。

1.4 數據計算和統計分析

按公式(1)計算莖蘗成穗率(R1):

(1)

式中:N1為有效穗數,N2為拔節期莖蘗數。

按公式(2)計算干物質累積速率(R2):

(2)

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

采用Microsoft Excel 2010 進行數據錄入和整理,運用Spss20.0軟件進行數據統計分析,采用最小顯著性差異法(Least Significance Difference test,LSD)進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 播期和播量對產量及其構成因素的影響

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

表1 播期和播量對直播稻豐優香占產量及其構成因素的影響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、穗粒數和千粒重的影響達極顯著水平,二者互作效應對有效穗數、穗粒數和千粒重影響也達到極顯著水平;播期對結實率影響不顯著,播量對結實率影響顯著;播期和播量及二者互作效應對結實率影響均不顯著(表1)。隨著播期的推遲,豐優香占有效穗數和穗粒數整體呈先增加后減少的趨勢,早播和遲播結實率和千粒重略有降低。與A3相比,A1、A2、A4、A5平均有效穗數分別減少42.16%、19.60%、12.82%、8.31%,平均穗粒數分別減少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,豐優香占有效穗數增加,穗粒數先增加后降低,穗長、結實率和千粒重差異不明顯。以A3為例,與B1處理相比,B2、B3、B4、B5處理有效穗數分別增加4.82%、35.95%、78.42%、83.55%,穗粒數分別增加4.45%、5.01%、-4.33%、-7.05%。

相關分析表明(表2),有效穗數與穗粒數、千粒重呈顯著或極顯著負相關關系,產量與有效穗數呈顯著或極顯著正相關關系。通徑分析表明(表2),各播期水平下有效穗數和穗粒數對產量的貢獻量較大。在不同的播期水平下,合理的播種量有助于構建合理的群體密度,協調有效穗數和穗粒數,為直播稻高產奠定基礎。

2.2 播期和播量對莖蘗數和成穗率的影響

由表3可知,播期和播量對直播稻豐優香占各關鍵生育時期群體莖蘗數達顯著或極顯著水平,對最終莖蘗成穗率無顯著影響,二者交互對拔節期莖蘗數和莖蘗成穗率無顯著影響。隨著播期的推遲,直播稻豐優香占拔節期、抽穗期、成熟期群體莖蘗數均呈先增加后減小趨勢,且減幅逐漸減小;隨著播量的增加,豐優香占拔節期、抽穗期、成熟期莖蘗數顯著上升,隨生育進程增幅有減小趨勢。莖蘗成穗率方面,隨著播期的推遲,豐優香占莖蘗成穗率先增后降,且在A3水平下達最高;隨播量的增加,豐優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 播期和播量對豐優香占莖蘗數和成穗率的影響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累積量的影響

由表4可知,播期和播量以及二者互作效應對直播稻豐優香占拔節期、孕穗期和成熟期的干物質積累量影響達顯著或極顯著水平。播期和播量互作條件下,拔節期、孕穗期和成熟期干物質累積量以A3B5、A3B3、A3B3處理達到最高水平。合適的播期能夠顯著增加直播稻豐優香占干物質積累量。各時期干物質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,中后期干物質質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建合理的群體結構,增大群體干物質的積累。

表4 播期和播量對直播稻豐優香占干物質累積量的影響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對直播稻豐優香占播種-拔節期和孕穗-成熟期階段干物質積累量影響達顯著或極顯著水平,播期、播期和播量交互效應對拔節-孕穗期階段干物質積累量影響達顯著或極顯著水平。隨著播期的推遲,豐優香占各階段干物質積累量整體呈先增加后減少的趨勢。豐優香占播種至拔節期群體干物質積累量呈顯著增加后減少趨勢;拔節至抽穗期水稻群體干物質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律一致。

表5 播期和播量對豐優香占各階段干物質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對直播稻豐優香占播種-拔節和孕穗-成熟階段干物質積累速率的影響達顯著或極顯著水平,播期、播期和播量二者交互效應對拔節-孕穗階段干物質累積速率影響達顯著或者極顯著水平。各播期水平下,干物質累積速率均在拔節-孕穗期最高,播種-拔節期最低。播期和播量交互作用下,各個播期的干物質累積速率在播量B4或B5處理達到最高。

表6 播期和播量對豐優香占干物質累積速率的影響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

水稻產量的構成因素主要包括有效穗數、穗粒數、結實率和千粒重。有關播期對水稻產量及其構成的影響,前人普遍認為隨著播期的推遲,產量呈現先增后減的趨勢,穗粒數和千粒重降低。本試驗播期最早是4月25日,最晚播期是6月4日,這兩個處理條件下,基本苗少,群體分蘗能力不足,且無法充分利用溫光資源,導致產量降低,而適當的增密可以通過增加直播稻單位面積有效穗數,提高水稻的群體產量。本研究中,豫南稻區豐優香占直播播期安排在5月15日,播量為27 kg/hm2產量最高,說明適宜的播期輔以合適的播量,能充分調節水稻株穗粒結構矛盾,滿足個體發育與群體生長的要求,實現增產。

水稻產量很大程度上取決于物質生產力,提高總干物質積累量有助于提高水稻產量。孫琪等[15]也認為水稻產量、花后干物質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,干物質積累總量小,無法形成高產所需的物質生產基礎。朱聰聰等[19]、龍旭等[20]研究表明水稻群體干物質積累量隨密度增加而增加。吳培等[21]認為實現機直播稻總干物質量的提高不能盲目依靠增密,適宜密度是維持中期物質生產,增加生育后期物質生產,達到群體指標優化的條件。本研究中,各時期干物質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致干物質積累量不足進而影響產量。播期和播量互作條件下,中后期干物質累積量在A3B3處理達到最高水平,說明適宜的播期環境下,合理密植有利于構建合理的群體結構,增大群體干物質的積累量。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累積量、干物質累積比例和累積速率,有助于提高直播稻群體質量,強化水稻生長后期干物質基礎,能夠養根保葉,提高直播稻干物質生產力,促進籽粒灌漿飽滿。

4 結論

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