栽培模式对寒地水稻龙粳31产量建成的影响

赵黎明

（黑龙江省农垦科学院水稻研究所，黑龙江佳木斯 154007）

黑龙江省作为我国重要的产粮大省之一，目前水稻种植面积400多万hm2，是中国乃至世界上最主要的粳稻生产基地之一，在保障全国粮食安全中起着十分重要的作用。寒地水稻是我省最重要的粮食作物之一，其增产稳产对我省乃至全国粮食安全至关重要。寒地水稻的整个生育期过程要经过一系列生长发育变化，每一个生育时期各器官及相应的指标变化均会对产量建成造成影响，而在水稻生产过程中又必须经历育苗、插秧、施肥及灌溉等一系列环节，其中的每个技术环节都缺一不可。因此，只有在掌握水稻生长规律和生产技术环节基础上，不断完善现有的水稻栽培技术体系，才能实现高产、稳产的目的。近年来，水稻单产和总产均大幅提高［1］，同时在我省也开展了水稻高产攻关研究，并出现了很多高产记录。然而，在水稻实际生产过程中，大多数高产记录是在高成本投入下实现的，重演性差，区域与年份间表现出严重的不稳定性［2-4］。说明在寒地水稻生产上，只有深入研究高产水稻的生长发育规律，明确其特性特征，并配套相应的科学栽培模式，才能充分发挥寒地优良品种的高产潜力。为此，本试验设置不同栽培模式，研究各栽培模式对水稻叶龄、茎蘖、干物质积累、叶面积指数以及籽粒灌浆动态变化的影响，以期为寒地水稻高产、高效栽培提供理论和实践依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试品种为龙粳31（主茎11叶，黑龙江第三积温带主栽品种）。供试肥料为尿素（含46.4%N）、磷酸二铵（含46% P2O5）、氯化钾（含60%K2O）。

1.2 试验设计与方法

试验于2017年在黑龙江省农垦科学院水稻研究所佳南试验区进行，随机区组设计，设置当地种植户栽培、高产高效栽培和超高产栽培3种栽培模式。

种植户栽培具体设计为，移栽行株距30 cm×12 cm，4株／穴。施纯氮100 kg·hm-2，按基∶蘖∶穗＝4∶3∶3施用；磷酸二铵100 kg·hm-2，全部基施；氯化钾肥200 kg·hm-2，按基∶穗＝1∶1施用。移栽后5 d内田间保持浅水层，返青后浅水层自然落干，有效分蘖末期晒田，控制无效分蘖发生；之后始终保持3～5 cm浅水层灌溉，收获前1周断水。其它田间管理同大田常规。

高产高效栽培具体设计为，移栽密度同种植户栽培。施纯氮130 kg·hm-2，按基∶蘖∶调∶穗＝4∶3∶1∶2施用；磷酸二铵120 kg·hm-2，全部基施；氯化钾肥250 kg·hm-2，按基∶穗＝1∶1施用。同时基肥中加施100 kg·hm-2生物肥（三龙生物肥）。移栽后5 d内田间保持浅水层，返青后浅水层自然落干，有效分蘖末期晒田，控制无效分蘖发生；生育转换期为3～0 cm浅湿间歇灌溉；孕穗期、抽穗期以及灌浆成熟期为“浅湿干”间歇灌溉，收获前1周断水。其它田间管理同大田常规。

超高产栽培具体设计为，移栽行株距为30 cm×12 cm，6株／穴。施纯氮160 kg·hm-2，按基∶蘖∶调∶穗＝4∶3∶1∶2施用；磷酸二铵150 kg·hm-2，全部基施；氯化钾肥350 kg·hm-2，按基∶穗＝4∶6施用。同时基肥中加施120 kg·hm-2生物肥（三龙生物肥），水分及其它田间管理同高产高效栽培。

于4月18日播种，塑料软盘育秧，秧龄35 d左右，移栽叶龄3.5叶左右，5月18日移栽，3次重复，每重复小区占地面积36 m2，小区间用PVC板隔开。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 叶龄与茎蘖动态返青后每小区选长势比较一致的连续5穴，用红铅油标记叶龄，定点定时调查叶龄进程和茎蘖消长动态，每隔7 d调查1次，叶龄进程至剑叶全展开为止，茎蘖动态至分蘖数稳定为止。

1.3.2 叶面积指数采用方格法测定。

1.3.3 干物质积累动态于分蘖盛期、拔节期、抽穗期、蜡熟期、成熟期进行取样分析，对每个小区进行平米茎数调查，算出平均值，按照平均数每小区各取代表性植株3穴用于植株分析，并按穗、茎鞘、叶等器官分样，于105℃杀青30 min，80℃烘箱48 h烘至恒重后，称取各器官干物质重。

1.3.4 灌浆速度各重复小区于抽穗期选取同日开始抽穗的单茎穗150个并挂牌，每5 d取穗15个，剔除空粒后，随机查取200粒，称其鲜重，于105℃杀青30 min，80℃烘干至恒重后，称干重，计算千粒重。

1.3.5 穗部性状调查按照各小区成熟期调查的每穴平均穗数进行取样，每点各取3穴，调查穗部一、二次枝梗粒数、粒重及结实率等指标。

1.3.6 测产与考种测产：每个重复2 m2实收。考种：每小区调查平方米收获穗数，根据平均值每点各取3穴，调查植株农艺性状、每穗粒数、粒重、结实率、空秕粒率以及千粒重等指标。

1.4 数据计算和统计分析

应用Richard方程参照朱庆森等［5］的方法分析籽粒灌浆特性。

使用Microsoft Excel 2007进行数据处理，DPS7.05软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同栽培模式下水稻叶龄与茎蘖动态变化

图1可知，水稻叶龄随时间的延续呈直线上升的趋势，以超高产栽培模式最快，至7月12日达到最终叶龄值，表现为超高产（11.0）＞高产高效（10.9）＞种植户（10.6），不难看出，因处理间差异导致最终叶龄值出现较大差异，针对试验用的11叶品种而言，超高产栽培更能保持品种原有的叶龄属性。从茎蘖动态变化上看（图1），各处理的茎蘖动态变化均呈现“缓慢上升-迅速上升-缓慢下降”变化趋势，处理间差异达极显著，茎蘖最大值均出现在7月5日，种植户、高产高效以及超高产栽培每平方米分蘖茎数分别表现为445.6个、542.0个和655.3个，并在峰值之前时间段，分蘖速度呈逐渐增加的变化。

图1 不同栽培模式对水稻叶龄与茎蘖动态变化的影响

2.2 不同栽培模式下水稻叶面积指数变化

图2表明，从生育时期上看，叶面积指数以抽穗期最高，各生育期叶面积指数大小表现为抽穗期＞拔节孕穗期＞蜡熟期＞分蘖期，处理间水稻叶面积指数差异达极显著水平（p＜0.01），且均呈现单峰曲线变化趋势，其中各生育时期叶面积指数均以超高产栽培最高。通过对抽穗期有效（上四叶）与高效叶面积指数（上三叶）研究发现，有效叶面积指数＞高效叶面积指数，且二者均表现为超高产＞高产高效＞种植户。结合叶面积率研究发现，各处理高效叶面积率和有效叶面积率占比分别在70%和80%以上，且均以高产高效栽培最高，分别表现为84.28%和93.42%。

2.3 不同栽培模式下水稻干物质积累变化

图3表明，不同处理对水稻干物质积累的作用效果明显，尤其是在拔节孕穗期之后。从曲线变化趋势上看，各处理叶片、茎鞘的干物质积累整体呈现单峰曲线变化趋势，且最大干物质量均出现在抽穗期，即分蘖期至抽穗期呈上升趋势，而抽穗期至蜡熟期呈下降趋势。抽穗期叶片干物质积累量表现为超高产（222.33 g·m-2）＞高产高效（183.79 g·m-2）＞种植户（142.70 g·m-2），茎鞘干物质积累量表现为超高产（801.34 g·m-2）＞高产高效（750.63 g·m-2）＞种植户（564.63 g·m-2）。图3还知，各处理对水稻抽穗后每平方米生物产量的影响表现为，分蘖期至拔节期呈缓慢上升趋势，拔节期至蜡熟期呈迅速上升趋势，其中分蘖期表现为超高产（245.18 g·m-2）＞高产高效（195.74 g·m-2）＞种植户（163.58 g·m-2），至蜡熟期超高产处理的生物产量表现为1 821.11 g·m-2。

2.4 不同栽培模式下水稻籽粒灌浆特性变化

研究表明，籽粒鲜重的增长与开花后天数呈二次曲线关系（图4），达到最大籽粒鲜重时，各处理表现为种植户（33.39 g）＞高产高效（32.60 g）＞超高产（32.13 g）；达到最大籽粒鲜重时所需的时间以超高产栽培最长，表现为39.7 d，其次是高产高效处理，表现为36.7 d。图4还知，Richards模拟籽粒干重表明，花后0～40 d，籽粒干重表现为种植户＞高产高效＞超高产，其中种植户和高产高效栽培差异较小，而与超高产栽培差异明显；40 d后，籽粒干重不再增加，曲线趋于平缓。籽粒灌浆速率研究表明，种植户、高产高效和超高产栽培达

到最大籽粒灌浆速率时所需时间逐渐推迟，峰值逐渐降低，其中花后0～15 d表现为种植户＞高产高效＞超高产，20 d后，超高产栽培籽粒灌浆速率最高。从曲线特征上看，高产高效栽培的峰值持续时间较长。

图2 不同栽培模式对水稻抽穗期叶面积指数及叶面积率的影响

图3 不同栽培模式对水稻叶片、茎鞘干物质积累与生物产量的影响

图4 不同栽培模式对水稻籽粒鲜重、Richard模拟曲线及灌浆速率的影响

2.5 不同栽培模式下水稻成熟期农艺性状变化

不同栽培模式对水稻农艺性状的影响见表1，从株高上看，以超高产栽培株高最高，表现为96.25 cm。而穗长指标则以高产高效栽培的穗长最长，表现为17.09 cm，其次是超高产栽培，类似于株高表现，二者差异虽然不显著，但却极显著高于种植户处理。相比之下，在节间长指标上，各处理的倒1、2节间长变化与株高和穗长变化趋势大致相同，而在倒3、4节间长则表现出较大差异，长度均以超高产栽培最长，且极显著高于其它处理。

表1 不同栽培模式对水稻成熟期农艺性状的影响

2.6 不同栽培模式下水稻穗部结构变化

由表2可知，从穗部一次枝梗上看，其中实粒数、实粒重及枝梗数均表现为超高产＞高产高效＞种植户，处理间差异达显著水平；千粒重则以种植户栽培最高，表现为27.11 g，与高产高效栽培差异不显著，而与超高产栽培差异达显著；结实率以种植户栽培最高，表现为95.33%，但处理间差异不显著。从穗部二次枝梗上看，与一次枝梗相比，枝梗间变化差异较大，其中实粒数和枝梗数表现为超高产＞高产高效＞种植户，实粒重则表现为高产高效＞超高产＞种植户。方差分析表明，超高产与高产高效处理在实粒数、枝梗数和实粒重上差异不显著，但却极显著高于种植户栽培；千粒重和结实率均表现为种植户＞高产高效＞超高产。

表2 不同栽培模式对水稻穗部结构的影响

2.7 不同栽培模式下水稻产量及其构成变化

表3可知，不同栽培模式下水稻理论和实际产量以超高产栽培最高，理论和实际产量分别表现 为11 315.64 kg·hm-2和11 013.06 kg·hm-2，高产高效栽培次之。方差分析表明，超高产栽培在实际产量上要极显著高于其它处理。表3还知，不同栽培模式下水稻单位面积有效穗数、结实率、千粒重以及单株粒数和实粒重差异明显，其中单位面积有效穗数以超高产栽培最高，表现为567.6个·m-2，较种植户和高产高效栽培分别增幅40.0%和18.4%，差异极显著。从单株粒数和实粒重上看，单株粒数以高产高效栽培最高，表现为97.9粒；而单株实粒重则以种植户栽培最高，表现为2.29 g。此外，结实率与千粒重均以种植户栽培最高，其中对结实率的影响处理间差异显著。

表3 不同栽培模式对水稻产量及其构成的影响

产量与单位面积有效穗数、株高均呈直线相关关系（图5），说明在本试验设计和研究的范围内，产量随着每平方米有效穗数和株高的增加而增加，穗数可用y产量＝0.0115x每平方米有效穗数＋4.876（R2＝0.4668**，F＝29.81，n＝36）进行拟合，而株高可用y产量＝0.1435x株高－2.819（R2＝0.4094**，F＝23.58，n＝36）进行拟合。

图5 产量与每平方米有效穗数、株高的关系

3 结论与讨论

水稻光合物质生产是产量形成的基础，干物质积累愈多，产量愈高［6，7］。目前不同学者关于干物质积累的研究持有不同的观点，一些研究认为产量的提高主要受中后期干物质净积累量的影响［8］，也有研究认为抽穗前干物质积累量的增加是提高产量的有效途径［9］，还有研究认为不同生育时期干物质积累的适宜比例是影响产量提高的主要因素［10］。而水稻产量形成取决于单位面积穗数、每穗粒数、千粒重和结实率。相关的研究因出发点和目的不同，导致影响产量形成的主要因素也不同，其中一些学者研究认为增加单位面积穗数和穗粒数是提高产量的主要途径［11］，而另一些学者研究则认为结实率和每穗实粒数是影响水稻产量的主因［12］。本研究观察到，超高产栽培可显著增加单位面积有效穗数，增加干物质积累量，提高水稻中后期生物产量，一次枝梗性状优势明显。相比之下，高产高效栽培的优势则主要表现在最大灌浆速率持续时间长，单株粒重、结实率和千粒重显著增加，而与种植户栽培相比，除单株粒重、结实率和千粒重指标外，其余各项指标均显著增加。然而，受品种多样化、生态环境因素多变以及优质需求等因素的影响，未来的研究应加强品种的拓展和栽培技术的进一步完善！