有机栽培处理对水稻生长特性的影响研究

陈帅君　边嘉宾　丁得亮　崔晶

摘要：为研究不同处理条件下不同品种水稻在生长特性方面的表现，为栽培方式和配套品种的科学选用提供理论依据，试验以华北地区主栽的11个水稻（Oryza sativa L.）品种为材料，采用5种不同的处理方法，分别讨论不同品种不同处理条件下水稻株高、叶色、分蘖的变化情况。结果表明，不同有机栽培处理方式对水稻的生长特性有较大影响，有机栽培处理的水稻株高和分蘖皆显著低于常规处理，而叶色与常规处理相比无显著差异。

关键词：水稻（Oryza sativa L.）；有机栽培；株高；叶色；分蘖

中图分类号：S511 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）06-1384-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.06.007

有机水稻（Oryza sativa L.）是中国有机农业的重要发展领域，有机稻米的生产过程是不使用化肥、农药、生长调节剂等物质，也不采用转基因技术及其产物，而是遵循自然规律和生态学原理，采用种养结合、循环再生、维持农田生态系统持续稳定等一系列可持续发展的农业技术进行生产的过程[1]，其实质是在现代农业生产条件下进行传统农业的生产，核心是通过施用有机肥，培肥土壤，使地力得以保持；通过促进水稻健康生长，使其遗传特性得到充分发挥，来提高水稻抗病虫害及自然灾害的能力。

水稻生长过程中，株高、叶色、分蘖是水稻生长发育的重要指标。株高是水稻株型建成的重要农艺性状之一，直接影响水稻品种的丰产潜力和抗倒性能。叶片是植物进行光合作用的主要器官，叶色诊断是进行合理施肥的重要调控手段之一。水稻在一定生育期叶色黑黄变化在生物学上的表现和高产规律有统一的关系[2]。分蘖是水稻在生长发育过程中由主茎上形成的腋芽发育起来的一种特殊分枝，是影响水稻穗数并进而影响单产的重要性状之一[3，4]。

本试验选用华北地区主栽的11个水稻品种为材料，研究了不同处理条件下，不同水稻品种在有机栽培区和常规栽培区株高、叶色、分蘖的发生情况，以明确不同处理不同水稻品种的生长特性，为水稻有机栽培提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料与田间试验设计

选用的11个试验品种分别为津原45、津星1号、E28、津星2号、盐丰47、早花2号、津稻779、中作93、盐粳2号、津川1号、金珠1号，在天津市宝坻区黄庄农场进行试验。试验区分为5个处理，分别为常规处理、豆饼处理、空白处理、酒糟处理和米糠处理，对应的编号为C、D、K、J、M，插秧次日在水田表面撒施豆饼、酒糟、米糠，施用量分别为460、1 000、1 000 kg/hm2；常规处理撒施化肥N 85 kg/hm2、P2O5 85 kg/hm2、K2O 85 kg/hm2，设置2个重复，行距30 cm，株距15 cm，单株插秧。

1.2 调查方法

1.2.1 生长特性调查 插秧后一个月每周一次选取每个品种每个重复中的10株水稻，进行株高、叶色、分蘖的田间调查。用SPAD-502活体叶绿素仪测量植株叶色（量取最上位叶的中部，以SPAD值计）。

1.2.2 数据分析方法 试验采用JMP6.0数据统计软件对试验数据进行处理分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对不同水稻品种生育特性的影响

2.1.1 不同处理对不同水稻品种株高的影响 常规处理水稻株高的变化情况见图1。由图1可知，各水稻品种的株高随时间的增加而增长，在6月12日至8月13日期间，品种金珠1号株高在11个品种中是最高的，8月24日，品種津原45号株高达到最高值，品种盐丰47为最低值，分别为126.09和93.02 cm。

豆饼处理后水稻株高的变化情况见图2。6月27日至8月7日，品种金珠1号株高与其他品种差异较明显。8月24日，品种津原45达最大值，品种盐丰47为最小值，分别为123.26和93.19 cm。

空白处理水稻株高的变化情况（图略）如下：6月12日时，早花2号的株高最低，为30.77 cm，津原45号的株高最高，为40.95 cm。各品种株高随时间逐渐增高，至8月24日，品种津原45株高最高，盐粳2号株高最低，早花2号次之，分别为123.75、92.77和92.79 cm。

酒糟处理水稻株高的变化情况（图略）如下：7月18日到8月13日金珠1号株高保持最高，8月24日品种津原45株高达最大，盐丰47株高最小，分别为120.19和90.59 cm。

米糠处理水稻株高的变化情况见图3。金珠1号的株高保持最高直至8月13日；8月24日时，品种津原45为最大值，为119.12 cm。8月7日时，在不同处理下，金珠1号的株高均高于其他品种。

2.1.2 不同处理对不同水稻品种叶色的影响 常规处理对水稻叶色的影响变化见图4。11个试验品种从6月12日开始，叶色值逐渐上升，7月3日达到峰值，随后又逐渐降低，7月18日达到最小值，随后虽又有一定程度升高，但最终值几乎都接近或者低于7月18日的值，9月18日达到最低值。几乎所有品种的变化趋势都是一致的，有些品种值稍高，有些品种值偏低。津川1号在6月12日至7月3日期间，叶色值低于其他所有品种。

豆饼处理对水稻叶色的影响变化见图5。11个试验品种从6月12日开始到9月18日变化趋势基本上一致，和常规处理的变化曲线也是非常相似的，7月3日达到峰值，7月18日达到低谷，9月18日达到最低值。

空白处理、酒糟处理、米糠处理对水稻叶色的影响变化也类似于豆饼处理（图略）。

6月12日，在常规处理（图4）、豆饼处理（图5）、空白处理和酒糟处理（图略）中，津川1号的叶色值均为最低。在米糠处理（图略）中，津川1号的叶色值高于品种津原45和盐丰47。7月3日，津原45、津星1号、早花2号、中作93在常规处理中叶色值达到最高峰。7月18日，津稻779在各处理水平中叶色值均显示最低。8月24日，E28在各处理中叶色值均表现为最低值，在8月13日前后各处理中，盐丰47的叶色值均居高峰。8月1日，除了常规处理以外，其他处理中津稻779叶色值均为最低。9月18日，在豆饼处理、酒糟处理和米糠处理中，津稻779的叶色值均最低。

2.1.3 不同处理对不同水稻品种分蘖的影响 几种处理对水稻分蘖的影响见图6、图7和图8，空白处理和酒糟处理图略。品种盐粳2号分蘖值明显高于其他品种，津川1号分蘖水平较低，各品种在8月1日前后达到最大值。由于有效分蘖是产量的重要因素之一，所以分蘖数可能影响水稻的最终产量。几乎所有的品种在常规处理、豆饼处理条件下，于7月10日达到最高分蘖，在空白处理、酒糟处理和米糠处理条件下，于7月18日达到最高分蘖，较前两个处理晚一周。

2.2 不同处理对同一水稻品种生育特性的影响

2.2.1 不同处理对同一水稻品种株高的影响 几种有机栽培处理对水稻E28株高的影响见表1，其他品种表略。将豆饼处理与常规处理条件下各品种的株高进行对比，除个别时期有差异外，整体上几乎无显著性差异。金珠1号，不同时期均有显著性差异；津原45，从6月12日至7月18日有显著性差异，后期差异逐渐缩小至不显著。

空白处理与常规处理条件的株高进行对比，E28从6月12日至8月13日均存在显著性差异；金珠1号从7月3日至8月13日存在显著性差异；津川1号、津稻779、津星2号、津原45、盐粳2号、中作93从7月10日至7月23日存在显著性差异；津星1号从6月12日至7月23日均存在显著性差异；盐丰47从6月12日至8月24日不存在显著性差异；早花2号从6月27日至7月23日存在显著性差异。

酒糟处理与常规处理条件的株高进行对比，E28、中作93从7月3日至7月23日存在显著性差异；金珠1号从6月12日至8月1日存在显著性差异；津川1号、津星1号从7月10日至7月23日存在显著性差异；津稻779从7月18日至8月24日存在显著性差异；津星2号、津原45、早花2号从6月12日至8月24日存在显著性差异；盐丰47从7月3日至8月1日存在显著性差异；盐粳2号从6月12日至8月24日差异不显著。

米糠处理与常规处理条件的株高进行对比，E28、金珠1号、中作93从7月3日至8月1日存在显著性差异；津川1號、盐粳2号从6月12日至8月24日差异不显著；津稻779从7月18日至8月1日存在显著性差异；津星1号从6月12日至8月1日存在显著性差异；津星2号从7月10日至8月24日存在显著性差异；津原45、盐丰47、早花2号从6月12日至8月24日存在显著性差异。

2.2.2 不同处理对同一水稻品种叶色的影响 几种有机栽培处理对水稻品种津川1号叶色的影响见表2，其他品种表略。由表2可见，津川1号所有处理均不存在显著性差异；酒糟处理与常规处理条件的叶色进行对比，盐丰47从8月13日至9月18日存在显著性差异；早花2号从6月12日至7月10日存在显著性差异；米糠处理与常规处理条件的叶色进行对比，津稻779、津原45、盐丰47从6月12日至7月3日存在显著性差异；中作93从8月13日至8月31日存在显著性差异。

2.2.3 不同处理对同一水稻品种分蘖的影响 几种有机栽培处理对水稻品种津原45分蘖的影响见表3，其他品种表略。豆饼处理，盐粳2号从6月12日至6月27日存在显著性差异。

空白处理与常规处理条件的分蘖进行对比，E28、盐粳2号、早花2号从6月12日至8月24日存在显著性差异；金珠1号、中作93从6月12日至6月27日存在显著性差异；津稻779从6月12日至6月27日存在显著性差异；津星1号从6月12日至8月24日存在显著性差异；津星2号从6月12日至7月10日存在显著性差异；津原45从6月27日至7月18日存在显著性差异。

酒糟处理与常规处理条件的分蘖进行对比，E28、金珠1号、津稻779从6月12日至6月27日存在显著性差异；津星1号、津原45从6月12日至7月18日存在显著性差异；津星2号、盐粳2号、早花2号从6月12日至7月23日存在显著性差异；盐丰47、中作93不存在显著性差异。

米糠处理与常规处理条件的分蘖进行对比，E28、津稻779、津星1号、盐丰47从6月12日至8月24日存在显著性差异；金珠1号、中作93从6月12日至6月27日存在显著性差异；津星2号、津原45、盐粳2号、早花2号从6月12日至7月10日存在显著性差异。

3 小结与讨论

水稻田间生长、发育及产量形成受到播期、品种等因素影响[5]。肥料是水稻生长发育的重要影响因子，对水稻个体发育、群体调控、产量和品质形成起着重要作用。肥料中尤以氮肥对水稻生长发育影响显著，一定范围内增施氮肥能起到增产作用，超过一定的施氮量不仅会引起水稻发育不良，产量下降，而且造成肥料浪费和环境污染，因此，合理施肥、提高肥料利用率是当前水稻生产上亟待解决的问题[6]。肥料作为现代农业生产中作物养分的主要来源，直接参与或调解作物营养代谢与循环，而且可以改善水稻群体的质量，因而对作物的产量形成有重要影响。化肥用量（特别是氮肥）的大量增加与传统农家肥用量的不断减少，使一些地区相继出现了土壤肥力退化和化肥生产效率降低的现象[7]。

有机水稻在生育期前期，生长发育推迟4～5 d，最高分蘖期推迟到7月上旬，分蘖高于自然栽培，前期叶片SPAD值低，中期气温升高，有机肥释放加快，从分蘖盛期开始SPAD值上升，较自然栽培叶色深[8]。

有机栽培对发展有机稻米、树立农业品牌、保护和改善农业生态环境等具有重要意义。为此，本试验在有机栽培条件下，通过调查各水稻品种的不同处理中株型形态之间的差异，确定适宜不同有机栽培的品种，并论证有机栽培对水稻不同株型形态的影响。

3.1 不同处理对水稻株高和分蘖的影响

本研究结果表明，有机栽培处理的水稻株高总体与常规处理有显著性差异，常规处理的水稻株高较高，而豆饼处理水稻在生长中期株高与常规处理无显著性差异。与常规处理相比，有机栽培处理的水稻分蘖数有显著性差异，常规处理的水稻分蘖数较高。北方粳稻为一季寒冷稻作，春季插秧后气温和稻田土壤温度偏低，有机肥料在水稻生长前期释放速效氮肥比较慢。因此，在有机栽培条件下，水稻生长发育一般滞后于自然栽培[9]。与传统栽培相比，施用生物有机肥，水稻前期生长迟缓，干物质积累量低，分蘖初始速度慢，出叶速度明显较慢，中期水稻生长快，干物质积累高，最高分蘖数高，出叶速度加快[10]。水稻株高及伸长节长度随营养水平的提高而增加，但各节长度占株高的比例不变，株高的增加是各节均匀伸长的结果。各节干物质也随肥力水平的提高而增加，但各节单位长度干物质无明显变化，即各节干物质增加主要是长度增加的结果，横断面上的干物质积累并无明显增加，这一干物质分配特点是高肥条件下易倒伏的重要原因[11]，本研究结果与前人研究的结论一致。株高方面，水稻生育中期豆饼处理与常规处理无显著性差异，说明豆饼释放的速效氮肥能够满足植株的生长需要。而其他处理在生育过程中释放的速效氮肥比较慢，造成与常规栽培存在显著性差异。对于豆饼处理和其他有机栽培处理之间的差异尚有待进一步研究。

3.2 不同处理对水稻生长中叶色变化的影响

叶色值可反映植株中氮的含量，植株中氮元素的多少取决于土壤中有效氮元素的含量与品种吸收氮元素的能力。本试验结果表明，整个调查期中，有机栽培处理的水稻叶色与常规处理无显著性差异。6月12日时，在常规处理、豆饼处理、空白处理和酒糟处理中，津川1号的叶色值均为最低，8月1日时，除了常规处理，其他处理中，津稻779叶色值均为最低。9月18日时，在豆饼处理、酒糟处理和米糠处理中，津稻779的葉色值均最低。有机肥料中，有机物释放缓慢，植株前期生长缓慢，最高分蘖期推迟到7月上旬以后。这可用张亚丽等[12]在对不同氮素营养对水稻的生理效应研究中的观点解释。氮素可能是通过两个方面调节分蘖芽萌发生长，一方面调节植株体内的碳氮代谢，另一方面促进细胞分裂素合成，细胞分裂素受到氮素的调控。氮素可以刺激细胞分裂素的合成，作为一种信号调控基因的表达，进而调控植物生长发育。以此可推断出各处理中有效氮肥的高低。

不同有机栽培方式对水稻生育特性的影响是不同的，与常规栽培相比，生育初期在分蘖和株高方面都是显著偏低，随着生育的进行，株高和分蘖在不断地增高增多，最终有的有机栽培方式能达到和常规栽培相当的程度，而有的有机栽培方式还是显著低于常规栽培。叶色方面，生育过程中某个阶段，某些水稻品种有机栽培方式下低于常规栽培，但是整体上在常规栽培和有机栽培之间不存在显著性差异。常规栽培施用的是化学肥料，肥效释放快；而有机栽培方式施用的是缓效性的肥料，肥效释放慢，从而在生育前期表现出株高和分蘖都低于常规栽培；随着生育期的进行，有机肥料肥效不断的释放出来，最终被吸收的氮元素可满足植株的正常生长。因而生育后期株高和分蘖又达到与常规栽培相当的程度。本试验从设计上就考虑到不同有机肥料氮素含量的问题，不同有机肥料氮素利用率也存在一定的差异，然而，最终不同的有机栽培方式氮素转化为植株可吸收的氮的含量尚有待进一步研究。

参考文献：

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