播期和播量对豫南直播稻产量形成特征的影响

雷振山,金明慧,肖荣英,季 新

(信阳农林学院 农学院, 河南 信阳 464000)

0 引言

水稻(OryzasativaL.)是主要的粮食作物,全世界约有2/3的人口以稻米为主食[1]。社会经济的快速发展使得大量农村劳动力向城市转移,导致农村劳动力缺乏,直播水稻因其机械化、轻简化的种植方式被人们普遍接受[2]。与移栽相比,直播稻省去了育秧、栽插等环节,作业效率高、成本低、效益高、标准化程度高,便于机械化、规模化生产,适合在我国不同稻区迅速推广[3-4]。播期和播量是影响直播稻产量构成和群体质量的重要因素[5]。研究结果发现,适宜的播期对直播稻产量形成非常重要,适宜播期的水稻灌浆速率高、籽粒大、充实度高,播期提前直播稻单株成穗数增加。播期迟的,水稻个体生长量减少,导致群体生长量降低,同时易遭受低温冷害,产量呈下降趋势[6-8]。播量是影响直播稻苗期秧苗素质、生长中后期群体质量的关键因素之一[9]。直播稻播量过小会导致群体穗数较少,不利于水稻产量形成;播量过大,影响秧苗素质和产量,并且增加种子成本[10]。因此,明确合理的播期和播量对直播稻高产和稳产具有重要作用。

豫南稻区水稻栽培方式主要以育苗机械移栽为主,而直播稻因其机械化、轻简化的栽培优势逐步被广大农民接受。直播稻与水稻相比,直播稻基本苗不足和早播或晚播导致减产现象共存。目前据初步调查统计,豫南稻区水稻直播面积已达8.5 万hm2以上,已超过豫南稻区直播稻种植总面积的17%,并且还有进一步扩大的趋势[11]。新形势下,王梓豪等[12]认为水稻产量随着播期的推迟,呈现先上升后下降的趋势,播期对每穗粒数的影响最大。肖荣英等[13]和刘秋员等[14]研究了单一施肥对直播稻产量、品质和氮素吸收的影响。孙琪等[15]认为适宜的播期能够通过提高直播稻群体干物质累积量、有效穗数、结实率、穗粒数提高产量。杨稚愚等[16]和李秀芬等[17]研究表明,早播或晚播均会影响水稻产量,早播导致水稻灌浆期高温病害,晚播导致低温冷害,适宜播期能够获得最高产量。BALWINDER-SINGH等[18]研究发现生育期在144～158 d的水稻品种,产量随着播期的延迟先升高后降低;生育期125 d的水稻品种,产量随着生育期的延迟有增加的趋势。但通过播期和播量调控实现豫南直播稻稳产高产的研究相对较少,特别是近年随着直播稻推广面积不断扩大,直播条件下最适的播期播量对水稻产量、产量构成及养分吸收规律的研究更是缺乏系统的比较研究。

因此,本研究选用豫南稻区优质杂交籼稻丰优香占,探讨播期和播量对直播杂交籼稻产量形成特征的影响,明确杂交籼稻最适的播期和播量,以期为豫南直播杂交籼稻稳产增效的高效栽培提供理论支撑和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验地点及供试材料

试验于2020年在信阳市平桥区陈畈村进行(32°14′N,113°13′E)。0～20 cm土层含有机质20.0 g/kg、铵态氮4.55 mg/kg、硝态氮7.77 mg/kg、速效磷15.12 mg/kg、速效钾111.45 mg/kg。

试验供试材料为丰优香占,由信阳市农技推广站提供。

1.2 试验设计

试验采用裂区设计,以播期为主区,播量为裂区。设置5个播期处理,分别为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);在各播期处理下设置5个播量处理,分别为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),各处理设3次重复,小区面积为30 m2。主区间筑埂隔离,防止串水串肥。肥料用量用法同当地农户,即基肥施纯N 90 kg/hm2、P2O590 kg/hm2、K2O 90 kg/hm2,分蘖期追施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 测定项目与方法

1.3.1 茎蘖数

每小区选取10株,分别于拔节期、孕穗期、成熟期取样并记录茎蘖数。

1.3.2 干物质

分别于1.3.1节所述生育期,在各小区采用五点取样,随机取10株代表性样本,在105 ℃下杀青30 min,80 ℃下烘干至恒重后测定干物质质量。

1.3.3 产量及产量构成因素

收获前在各小区选取10株,统计有效穗数后装进网纱袋内,风干、脱粒、去杂质,调查穗粒数和结实率;以1 000粒实粒样本(干种子)称重,重复3次,求千粒重。成熟期各小区全部收割,测定籽粒含水量,去除杂质,以13.5%含水量折算实产。

1.4 数据计算和统计分析

按公式(1)计算茎蘖成穗率(R1):

(1)

式中:N1为有效穗数,N2为拔节期茎蘖数。

按公式(2)计算干物质累积速率(R2):

(2)

式中:W1和W2为前后两次测定的干物质量,单位kg;t1和t2为前后两次测定的时间,单位d。

采用Microsoft Excel 2010 进行数据录入和整理,运用Spss20.0软件进行数据统计分析,采用最小显著性差异法(Least Significance Difference test,LSD)进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 播期和播量对产量及其构成因素的影响

由表1可知,播期和播量及二者互作效应均对直播稻丰优香占产量影响达到极显著水平。随播期的推迟,丰优香占产量先增加后减少,A1、A2、A4、A5平均产量分别较A3减少了20.72%、4.93%、13.83%、14.14%。丰优香占产量整体随播量的增加呈先增后降趋势,分别在A1B5、A2B5、A3B3、A4B4、A5B5获得最高产量,且由低到高依次为A1B5

表1 播期和播量对直播稻丰优香占产量及其构成因素的影响Tab. 1 Effect of sowing date and sowing amount on the yield and yield components in direct-seedling rice Fengyouxiangzhan

播期和播量对有效穗数、穗粒数和千粒重的影响达极显著水平,二者互作效应对有效穗数、穗粒数和千粒重影响也达到极显著水平;播期对结实率影响不显著,播量对结实率影响显著;播期和播量及二者互作效应对结实率影响均不显著(表1)。随着播期的推迟,丰优香占有效穗数和穗粒数整体呈先增加后减少的趋势,早播和迟播结实率和千粒重略有降低。与A3相比,A1、A2、A4、A5平均有效穗数分别减少42.16%、19.60%、12.82%、8.31%,平均穗粒数分别减少16.12%、6.91%、5.11%、5.78%,平均穗长分别减少8.79%、1.78%、4.13%、7.72%。不同播期水平下,随播量的增加,丰优香占有效穗数增加,穗粒数先增加后降低,穗长、结实率和千粒重差异不明显。以A3为例,与B1处理相比,B2、B3、B4、B5处理有效穗数分别增加4.82%、35.95%、78.42%、83.55%,穗粒数分别增加4.45%、5.01%、-4.33%、-7.05%。

相关分析表明(表2),有效穗数与穗粒数、千粒重呈显著或极显著负相关关系,产量与有效穗数呈显著或极显著正相关关系。通径分析表明(表2),各播期水平下有效穗数和穗粒数对产量的贡献量较大。在不同的播期水平下,合理的播种量有助于构建合理的群体密度,协调有效穗数和穗粒数,为直播稻高产奠定基础。

2.2 播期和播量对茎蘖数和成穗率的影响

由表3可知,播期和播量对直播稻丰优香占各关键生育时期群体茎蘖数达显著或极显著水平,对最终茎蘖成穗率无显著影响,二者交互对拔节期茎蘖数和茎蘖成穗率无显著影响。随着播期的推迟,直播稻丰优香占拔节期、抽穗期、成熟期群体茎蘖数均呈先增加后减小趋势,且减幅逐渐减小;随着播量的增加,丰优香占拔节期、抽穗期、成熟期茎蘖数显著上升,随生育进程增幅有减小趋势。茎蘖成穗率方面,随着播期的推迟,丰优香占茎蘖成穗率先增后降,且在A3水平下达最高;随播量的增加,丰优香占茎蘖成穗率整体呈下降趋势。说明合适的播期能够增加水稻茎蘖成穗率,同时播量的增加能够增强水稻的群体竞争使其茎蘖成穗率降低。

表3 播期和播量对丰优香占茎蘖数和成穗率的影响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 播期和播量对干物质累积量的影响

由表4可知,播期和播量以及二者互作效应对直播稻丰优香占拔节期、孕穗期和成熟期的干物质积累量影响达显著或极显著水平。播期和播量互作条件下,拔节期、孕穗期和成熟期干物质累积量以A3B5、A3B3、A3B3处理达到最高水平。合适的播期能够显著增加直播稻丰优香占干物质积累量。各时期干物质累积量均随着播期的推迟呈先增加后降低的趋势。以A3为例,中后期干物质质量随着播量的增加先增加后减小,说明适宜的播期条件下,合理的种植密度有利于构建合理的群体结构,增大群体干物质的积累。

表4 播期和播量对直播稻丰优香占干物质累积量的影响Tab. 4 Effect of sowing date and sowing amount on the dry matter weight in direct-seedling rice Fengyouxiangzhan

2.4 播期和播量对各阶段干物质累积量及其比例的影响

由表5可知,播期和播量以及二者互作效应对直播稻丰优香占播种-拔节期和孕穗-成熟期阶段干物质积累量影响达显著或极显著水平,播期、播期和播量交互效应对拔节-孕穗期阶段干物质积累量影响达显著或极显著水平。随着播期的推迟,丰优香占各阶段干物质积累量整体呈先增加后减少的趋势。丰优香占播种至拔节期群体干物质积累量呈显著增加后减少趋势;拔节至抽穗期水稻群体干物质积累量随播量增加整体呈显著下降趋势;孕穗期至成熟期干物质积累量随播量的增加整体呈先增后降的趋势。各阶段积累比例和积累量变化规律一致。

表5 播期和播量对丰优香占各阶段干物质累积量及其比例的影响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 播期和播量对干物质累积速率的影响

由表6可知,播期和播量以及二者互作效应对直播稻丰优香占播种-拔节和孕穗-成熟阶段干物质积累速率的影响达显著或极显著水平,播期、播期和播量二者交互效应对拔节-孕穗阶段干物质累积速率影响达显著或者极显著水平。各播期水平下,干物质累积速率均在拔节-孕穗期最高,播种-拔节期最低。播期和播量交互作用下,各个播期的干物质累积速率在播量B4或B5处理达到最高。

表6 播期和播量对丰优香占干物质累积速率的影响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 讨论

水稻产量的构成因素主要包括有效穗数、穗粒数、结实率和千粒重。有关播期对水稻产量及其构成的影响,前人普遍认为随着播期的推迟,产量呈现先增后减的趋势,穗粒数和千粒重降低。本试验播期最早是4月25日,最晚播期是6月4日,这两个处理条件下,基本苗少,群体分蘖能力不足,且无法充分利用温光资源,导致产量降低,而适当的增密可以通过增加直播稻单位面积有效穗数,提高水稻的群体产量。本研究中,豫南稻区丰优香占直播播期安排在5月15日,播量为27 kg/hm2产量最高,说明适宜的播期辅以合适的播量,能充分调节水稻株穗粒结构矛盾,满足个体发育与群体生长的要求,实现增产。

水稻产量很大程度上取决于物质生产力,提高总干物质积累量有助于提高水稻产量。孙琪等[15]也认为水稻产量、花后干物质积累总量随着播期的推迟先升高后降低,早播和晚播处理的直播稻群体较小,干物质积累总量小,无法形成高产所需的物质生产基础。朱聪聪等[19]、龙旭等[20]研究表明水稻群体干物质积累量随密度增加而增加。吴培等[21]认为实现机直播稻总干物质量的提高不能盲目依靠增密,适宜密度是维持中期物质生产,增加生育后期物质生产,达到群体指标优化的条件。本研究中,各时期干物质累积量均随着播期的延长呈先增加后减少的趋势,随着播量的增加,直播稻干物质积累量整体呈增加趋势,说明早播和过度晚播均不利于群体生长需求,而播量过低群体生物量不足亦会导致干物质积累量不足进而影响产量。播期和播量互作条件下,中后期干物质累积量在A3B3处理达到最高水平,说明适宜的播期环境下,合理密植有利于构建合理的群体结构,增大群体干物质的积累量。播期和播量互作条件下,成熟期以及孕穗-成熟期具有较高的干物质累积量、干物质累积比例和累积速率,有助于提高直播稻群体质量,强化水稻生长后期干物质基础,能够养根保叶,提高直播稻干物质生产力,促进籽粒灌浆饱满。

4 结论

适宜的播期和播量有利于直播稻丰优香占产量的形成。本研究中早播多量(5月5日配套36 kg/hm2)虽然适当增加播量能够增加产量,但受光温条件的影响较大,而晚播光温不足,产量低且成熟期较晚,对下茬作物播种不利,适期适量(5月15日配套27 kg/hm2),群体结构合理,能够促进直播稻光合物质产生,增加水稻群体库存量,从而获得高产。综上所述,适宜的播期配套合适的播量,协调产量形成要素,是直播稻丰优香占高产的途径之一。但是本试验由于年限较短,未对供试品种进行多年验证,所得结论具有一定局限性,下一步还需进行更系统和全面的试验研究与验证。