不同搁田时间对水稻农艺性状及产量的影响

郭亚军, 王昆仑, 张 军

(1.扬州市江都区农业推广中心, 江苏 扬州 225000; 2.扬州大学, 江苏 扬州 225009;3.扬州职业大学, 江苏 扬州 225009)

搁田是水稻生长过程中排水晒田,在土壤含水量低至一定程度时进行复水的技术措施。搁田处理通常在无效分蘖期到倒三叶期,根据栽培方式和品种生育特性以及土质、地势、盐碱 程度等进行周期性多次搁田[1]。有研究发现,推迟水稻搁田时间,秧苗分蘖更多,群体变大,水稻产量、成穗数和颖花数均有增加,而每穗粒数、结实率减少。机插水稻分蘖期的茎蘖数达预计穗数的90%时开始搁田,大田产量最优[2]。国内外有关水稻搁田技术方面的研究较多[3-5],但有关不同搁田时间对水稻茎蘖数、干物质积累量、叶片叶绿素含量、叶面积指数及产量等方面的研究较少。本研究针对南粳9108不同搁田期处理植株的相关指标变化,探讨搁田对水稻农艺性状和产量的生理效应,并确定最佳的搁田时期。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2018年在江苏省扬州市江都区进行,前茬为小麦,土壤肥力中等,质地黏性。试验品种为优质稻米南粳9108(NJ9108)。

1.2 试验设计

采用毯苗机插软盘育苗,水稻出苗20天进行移栽,栽插密度30×12cm,每亩1.85万穴,每穴4苗。施纯氮肥19.07kg·亩-1,其中基蘖肥∶穗肥=6∶4。施磷肥3.81kg·亩-1,全部用作基肥;钾肥10.5kg·亩-1,50%做基肥、50%做促花肥。不同搁田时期设置为:在茎蘖苗达预期最终穗数的70%、80%、90%、100%开始搁田,搁田至土壤表面干燥、脚踏而不陷后干湿交替灌溉,直至成熟前一周停止灌水。随机区组设计,三次重复。按常规栽培方法进行病虫草防治。

1.3 茎蘖动态测定

在各处理田内,随机选取3个水稻观察点,每点确定10穴, 拔节前每5天测定1次,拔节后每7天测定1次,至茎蘖数稳定后停止查苗。

1.4 叶绿素含量及叶面积指数测定

在水稻拔节期至成熟期的各关键生育时期,用SPAD-502型叶绿素仪测定长势一致(每穴的株数相同)的水稻植株上三叶叶绿素含量。量取水稻全部叶片的长度与宽度,根据下列公式计算水稻叶面积指数(LAI)：

LAI=Y/S

其中Y为叶片总面积,S为水稻所占的土地面积。

1.5 干物质积累量及产量测定

在水稻各关键生育时期取样,取样标准:每组 处理的小区平均茎蘖数,取具有代表性的3穴植株,茎、叶、穗分开用纸袋分别包装,先在105℃下杀青30 min,然后在80℃下烘干至恒重,分别称量各器官干物质量。

水稻成熟期时,各处理随机统计50穴的穗数,用于计算单位面积有效穗数。取两穴水稻计算每穗粒数、结实率和千粒重,测定理论产量。各小区实割测产,计算实际产量。

1.6 数据处理

使用Microsoft Excel和SPSS16.0进行数据分析,在p<0.05水平进行显著性分析(LSD法)。

2 结果与分析

2.1 不同搁田处理对水稻茎蘖动态的影响

从图1可知,水稻秧苗在移栽后32天左右达到高峰苗期,高峰苗出现在拔节前,不同搁田时期群体茎蘖数顺序为：100%>90%>80%>70%,之后平稳消减。移栽后最终有效茎蘖数基本保持稳定。100%搁田处理的无效分蘖最多,70%和80%搁田处理有效分蘖较少。群体成穗率顺序为：70%>80%>90%>100%，说明搁田时间越早,其成穗率越高,搁田晚水稻茎蘖数增多,但多为无效分蘖和小穗的植株,反而会消耗更多土壤肥力,导致整体产量下降。

图1 不同搁田处理对水稻茎蘖动态的影响

2.2 不同搁田处理对叶绿素含量的影响

从图2可知,在水稻生育期中,拔节期、抽穗期、成熟期阶段,不同搁田处理水稻叶绿素含量没有明显区别,而在蜡熟期,搁田处理对叶绿素含量有显著性影响,70%、80%搁田处理叶绿素含量明显高于90%、100%搁田处理。说明后期叶绿素含量降低较快的组(90%、100%)，其产量与水稻灌浆后期叶绿素含量有着密切关系。

图2 不同搁田处理对水稻叶片叶绿素含量的影响

2.3 不同搁田处理对叶面积指数的影响

研究发现,在早稻乳熟期,叶面积指数每增加1.0,每平方米株棵数增加34棵、每公顷理论产量增加500kg[6]。影响水稻籽粒产量的一个因素是抽穗前的非结构性碳水化合物,另一个因素是抽穗后叶片的光合产物,并且主要取决于抽穗后叶片的光合产物,合理的叶面积动态是水稻获得高产的重要指标。从图3可知，水稻叶面积指数随生育期的延长而变大,在拔节期不同搁田处理没有显著区别;在抽穗期和成熟期时,100%搁田处理叶面积最大,显著高于70%搁田处理的,但其有效穗数统计最低,由于无效分蘖和小穗植株较多,这也是其产量低的原因之一。80%搁田处理其叶面积指数在成熟期也明显升高,与100%搁田处理的无显著差异。

图3 不同搁田处理对叶面积指数的影响

2.4 不同搁田处理对干物质积累的影响

从表1可知,孕穗前,90%搁田处理的茎叶干物质积累量最高,抽穗期，100%搁田处理的干物质积累量显著高于80%搁田处理,成熟期，90%搁田处理的最高而70%搁田处理的最低,但各处理间差异未达显著水平。抽穗到成熟期80%搁田处理的干物质积累量最高,显著高于70%搁田处理的,而与其他处理的差异不显著。说明晚搁田处理在抽穗前干物质积累较多,其中可能有相当部分属于无效分蘖;80%搁田处理虽然抽穗前干物质积累慢于晚搁田处理,但抽穗后干物质积累明显加快。70%搁田处理由于前期生物量较其他组小,在抽穗后干物质积累反而最慢,从而影响了籽粒的灌浆。

表1 不同搁田处理水稻群体干物质量 单位：kg·亩-1

2.5 不同搁田处理水稻产量及其构成因素分析

从表2可知,不同搁田处理的理论产量与实际产量均为80%搁田处理的最高,70%搁田处理产量最低。进一步分析表明,搁田时期越早,结实率和成穗率越高,但有效穗数越少。80%搁田处理的每穗粒数最高,70%搁田处理最低,千粒重无明显差异。通过干物质积累量与产量相关性分析发现,不同搁田处理的产量与成熟期的干物质积累量、抽穗至成熟期干物质积累量和穗数、每穗粒数都呈显著正相关,而与孕穗前的干物质积累量并无明显相关,甚至是负相关(表3)。可能是由于在水稻生长前期,搁田晚会导致无效分蘖增多,导致营养物质一部分流向无效分蘖。水稻生育后期干物质积累对产量影响巨大,可以通过增加水稻生长后期干物质积累量,达到增产效果。

表2 不同搁田处理水稻产量及其构成因素

表3 产量与干物质积累量相关性分析

3 讨论

本研究发现,不同搁田处理影响分蘖,导致每穴株数不同,最终使有效穗数等农艺性状发生变化。水稻在移栽后32天左右,达到高峰苗期,搁田时间越早,高峰苗的株数越低,成穗率越高。孕穗前,就干物质积累而言,90%搁田处理水稻干物质积累量最高,这可能是由于搁田晚,群体总生物量增加,其中许多无效分蘖和较弱植株的生长导致群体叶面积指数变大。而早搁田处理虽然孕穗前干物质积累低于晚搁田组,但早搁田使群体无效分蘖和较弱分株的生长被抑制,剩余植株生长较好,后期干物质积累增加量反而高于晚搁田组。水稻抽穗后,80%搁田处理水稻干物质积累较多,这个时期是水稻籽粒进行淀粉充实及物质积累的快速时期,有利于产量形成。

不同搁田处理水稻叶片叶绿素含量在拔节期、抽穗期、成熟期无明显区别,在蜡熟期叶绿素含量70%、80%搁田处理高于90%、100%搁田处理。有研究发现,水稻灌浆初期叶片衰老的频率相对较低,抽穗后15到20天的衰老率急剧增加[7],表明抽穗后20天左右是水稻叶片衰老的关键时期，而晚搁田处理组水稻叶片也在灌浆中后期比早搁田处理的提前开始衰老。叶绿素的降解、MDA含量的增加、活性氧清除能力下降也是植物叶片衰老的最明显特征。由于水稻籽粒充实所需的营养几乎全部来自叶片的光合作用,因此,叶片早衰会引起结实率下降,籽粒饱满度低,从而影响水稻产量[8]。本研究最终通过对产量统计发现,80%时期搁田处理产量最高,70%搁田处理产量最低,说明过早搁田也不一定有利于产量的增加,主要是由于过早搁田容易使水稻群体过小,显著影响了每亩穗数和每穗粒数。另外,不同搁田处理的水稻群体叶面积指数在抽穗前没有明显区别,但在抽穗期和成熟期时,100%搁田处理叶面积指数最大,显著高于70%处理的。说明晚搁田会引起群体过大,不仅无效分蘖增多浪费大量营养物质,同时由于叶面积过大,使群体郁闭,通风透光差,下层叶片早衰使输送至根系的同化物减少,从而影响整个群体后期的生长,最终影响产量。早搁田处理在灌浆中后期对水稻清除氧自由基,延缓早衰时间有着积极作用,其光合能力在物质积累关键时期更加高效,这可能也是80%搁田处理其产量较高的一个原因。