控制灌溉对寒地水稻产量及品质的影响

丁国华 曹良子 周劲松 白良明 王彤彤 洛育 杨光 李柱刚 陈磊 姜辉 刘凯 刘昊飞 王雪扬 孙艳玲 黄彦 殷大伟 孙世臣* 来永才*

（1黑龙江省农业科学院/国家耐盐碱水稻技术创新中心东北分中心/农业农村部种养结合重点实验室/黑龙江省农业科学院开放实验室/黑龙江省水稻品质改良与遗传育种工程技术研究中心/黑龙江省作物分子设计与种质创新重点实验室，哈尔滨150028；2黑龙江省水利科学研究院，哈尔滨150080；3黑龙江八一农垦大学，黑龙江 大庆163000；第一作者：hucheng229＠163.com；*通讯作者：shichensun＠126.com；Yame0451＠163.com）

“民以食为天，食以稻为先”，水稻对于我国粮食安全，特别是口粮安全具有不可替代的作用。黑龙江被誉为我国粮食安全的“压舱石”，水稻种植面积和产量均为全国第一。同时，这也意味着巨大的资源消耗，全省水稻生产年耗水量约300亿m3，占全省农业用水量的96%，占社会总用水量的85%。黑龙江无论是水资源总量还是人均占比都比较低，水资源总量约810.3亿m3，人均水资源量约2 160 m3，均低于全国平均水平，且空间分布不均匀。随着社会经济不断发展，工业、城市用水量不断增加，水分供需矛盾日益凸显。在做好工程节水基础上，结合农艺和生物节水，提高单位面积水分的生产效率，从而节约水资源，是黑龙江水稻生产走生态环保、可持续发展的重要出路。

前人针对水稻节水栽培已开展了广泛、深入研究，并已成功应用于生产[1-4]。控制灌溉是一种非充分灌溉技术，指依据水稻不同生育阶段对水分需求程度不同的特性，在满足水稻生长发育所需水分的前提下调控土壤含水量，从而达到节约灌溉用水和提高产量的目的。实践证明，控制灌溉是一种适合寒地水稻生产的节水栽培方式。研究表明，与淹水灌溉相比，控灌可节水46%～62%，提高灌溉水利用率52%～70%，使灌溉水利用效率达1.8～3.0 kg/m3[5-7]。但控制灌溉对水稻产量影响研究结果不一。有研究表明，控制灌溉能够提高有效分蘖数、结实率及产量，增产幅度在7%～11%[3，8]。但也有研究表明，控灌条件下水稻产量只略高于常灌[5，9]。还有研究显示，控灌相较于淹水灌溉并不具有增产优势。因此，本研究以寒地节水抗旱水稻新品系为材料，研究控制灌溉对其产量和品质的影响，以为寒地水稻节水栽培提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验于2020年在黑龙江省水利科学院科技试验研究中心水田试验区（45°43′09″N，126°36′35″E）进行，全年无霜期135 d左右，平均气温-4℃～5℃，年平均降水量约400～650 mm，7—9月降水量占全年总降水量的70%。试验地为壤土，pH值7.28，N：153.5 mg/kg，P2O5：39.2 mg/kg，K2O：369.9 mg/kg。试验站大田0～40cm土壤体积饱和含水率平均为42.94%。

1.2 试验材料

试验材料为龙稻18及龙稻17006、龙稻17009、龙稻17011、龙稻17016等新品系，各材料具体特性见表1。

表1 试验材料特性

1.3 试验设计

采用大田对比试验，设置2个处理：T1，常规灌溉，下简称“常灌”；T2，控制灌溉，下简称“控灌”。每个品种种植10 m2，3次重复。插秧规格30.0 cm×13.3 cm，每丛4～5株，5月18日插秧，9月20日收获。各水分处理见表2。

表2 水分处理方式

1.4 测定项目及方法

1.4.1 叶绿素含量

用SPAD-502叶绿素仪测定，选择晴好天气在上午10∶00至14∶00测定。测定前用SAPD仪校准卡进行仪器校准。每个处理随机测定15片，每片叶测定上、中、下3个部位并取平均值。

1.4.2 产量及产量构成因素

于成熟期采样，每个处理按平均分蘖取5丛考种并测产，测定项目包括有效穗数、穗长、穗总粒数、实粒数、千粒重等。

1.4.3 品质性状

于水稻成熟期分小区收获，并测定稻谷产量和水分，按标准水含量计算各品种产量。每个重复取2 kg稻谷，常温保存3个月，待其理化特性稳定后，按《中国农业标准汇编 粮油作物卷》的标准测定品质。利用FC-2K型实验砻谷机（YAMAMATO，日本）和VP-32型实验碾米机（YAMAMATO，日本）将样品加工成精米；利用1241型（FOSS公司）近红外谷物分析仪测定直链淀粉含量、蛋白质含量及食味值，各样品均重复3次。

1.5 数据分析

用Excel录入和整理数据并作图，用SPSS系统软件分析数据。各性状相对值=控灌处理值÷常灌处理值。

2 结果与分析

2.1 灌溉方式对各材料产量及产量构成因素的影响

与常灌相比，控灌条件下龙稻18、龙稻17009产量增高，其他材料产量下降，其中，龙稻17009产量增幅最大，产量达到570 kg/667 m2，高于常灌的539 kg/667 m2，并显著高于其他材料。产量构成因子在不同灌溉条件下各材料有升有降，具体见表3。

表3 产量及产量构成因素

除龙稻17011外，各材料有效穗数控灌与常灌比值均大于1，各材料间差异不显著；穗长、瘪粒数控灌与常灌比值各材料间无显著差异；穗总粒数控灌与常灌比值龙稻17006最大，显著大于龙稻17011，其余材料无显著差异；穗实粒数控灌与常灌比值龙稻17006、龙稻17009为1.13、1.08，显著大于龙稻17011（0.84），说明控制灌溉下龙稻17006、龙稻17009穗实粒数有上升趋势。龙稻17006、龙稻17009着粒密度控灌与常灌比值为1.11、1.09，显著大于龙稻18、龙稻17011。千粒重控灌与常灌比值龙稻17011最大，为1.065，龙稻17009最小为0.995，两者差异显著，其他材料无显著差异。可见，有效分蘖和穗实粒数增加是龙稻17009在控制灌溉下增产的主要原因

2.2 灌溉方式对各材料叶片SPAD值的影响

从表4可见，与常灌相比，控灌下，分蘖期龙稻17006、龙稻17009叶片SPAD值呈增大趋势，其他材料SPAD值呈下降趋势。灌浆期，龙稻17006、龙稻17016叶片SPAD值增大，其他材料SPAD值变化较小。

表4 不同灌溉处理各材料不同时期SPAD值

分蘖期控灌与常灌SPAD比值龙稻17009最大，为1.07，龙稻17006次之，为1.06，二者均显著高于龙稻18、龙稻17011、龙稻17016；灌浆期控灌与常灌SPAD比值龙稻17006最高，为1.10，显著高于其他材料，龙稻17016次之，均显著高于龙稻17009、龙稻17011、龙稻18。

2.3 不同灌溉方式对各材料品质的影响

由表5可知，与常灌相比，控灌条件下龙稻17006、龙稻17011、龙稻18蛋白质含量呈下降趋势，龙稻17009和龙稻17016则呈升高趋势；除龙稻17006外，其他材料常灌和控灌条件下的直链淀粉含量变化幅度较小；控灌条件下，龙稻17006食味值提高，龙稻17009、龙稻17011和龙稻18食味值下降，龙稻17016无变化；糙米率各材料常灌和控灌条件下变化不大，除龙稻17011外，其余材料精米率在控灌条件下与常灌相比呈上升趋势。

表5 不同灌溉处理各材料品质性状

3 结论与讨论

节水抗旱水稻品种和普通水稻品种比可节水50%以上。上海市农业科学院培育的旱优73已在我国多省应用，并取得了良好的经济效益和社会效益[10-14]。黑龙江特定的稻作生态环境，需培育适应当地生态条件的节水抗旱稻品种，并配合节水栽培方式，达到轻简、节水、节本、增效及可持续发展的目的。本团队以黑龙江本地优良水稻品种与典型陆稻品种杂交，经多环境、多压力选择，创制了适应寒地稻作环境的节水抗旱水稻新品系[15]。在本试验条件下，不同水稻材料在控灌条件下产量表现趋势不一，较常灌有升高也有降低，新创制的材料龙稻17009增产原因与前人研究结果一致，其无论在常规灌溉还是在控制灌溉下产量都较其亲本龙稻18具有较大优势，且能维持优良的品质。龙稻17009是适应寒地节水栽培的优良材料，节水栽培模式下其维持高产、优质机理有待下一步研究。