群體莖數(shù)動態(tài)對龍粳20稻谷產(chǎn)量與食味值的影響

錢永德，胡遠富，鄭桂萍，李曉蕾，馬艷，汪秀志

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院，大慶163319；2.黑龍江雙峰農(nóng)場）

高產(chǎn)是水稻生產(chǎn)的永恒主題，隨著人們生活水平的提高，稻米品質(zhì)越來越受到重視。從生產(chǎn)角度來說，最有實際意義的不是作物的個體，而是群體，群體內(nèi)的單株個體、總?cè)~面積、總莖數(shù)及總根重在空間的分布和排列的動態(tài)情況即為群體結(jié)構(gòu)[1]，群體結(jié)構(gòu)優(yōu)劣可用群體質(zhì)量高低進行評價。自20世紀50年代末期以來，有關(guān)水稻群體的研究日益受到重視，主要是圍繞水稻群體結(jié)構(gòu)[2]特點及優(yōu)劣展開，群體質(zhì)量成為解決水稻高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)問題的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，凌啟鴻[3]在水稻葉齡模式的基礎(chǔ)上提出群體質(zhì)量理論，并提出高產(chǎn)群體質(zhì)量若干衡量指標。

氮肥作為調(diào)整水稻生長發(fā)育的主要手段，其用量、配置對水稻群體質(zhì)量指標及優(yōu)質(zhì)群體建成有重要作用，人們圍繞氮肥施用與群體質(zhì)量指標間的關(guān)系也展開了大量研究，得出了許多有價值的結(jié)論[4-9]，這些結(jié)論推動了水稻栽培理論與實踐的迅速發(fā)展。

鎂作為影響光合作用的主要營養(yǎng)元素，是水稻生長發(fā)育必需營養(yǎng)物質(zhì)，對產(chǎn)量和品質(zhì)形成有重要影響，關(guān)于鎂對水稻產(chǎn)量和品質(zhì)影響的研究是近20年左右才迅速發(fā)展起來的，主要是側(cè)重品質(zhì)方面展開較多，也有在缺鎂地區(qū)圍繞施鎂與產(chǎn)量和品質(zhì)關(guān)系展開研究的，關(guān)于氮、鎂肥互作條件下水稻群體莖數(shù)動態(tài)對稻谷產(chǎn)量和品質(zhì)方面的研究很少[10]。

試驗通過不同氮鎂用量設(shè)計不同質(zhì)量的群體，研究施用氮、鎂肥條件下群體莖數(shù)動態(tài)對稻谷產(chǎn)量與品質(zhì)的影響，以期為施用氮鎂調(diào)控構(gòu)建高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻群體提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

2010年在密山試驗區(qū)進行，地處黑龍江省東南部，東經(jīng)131°87′北緯45°54′，年平均氣溫1.9～2.3℃，年均降水量460～550 mm，年日照時數(shù)2 360～2 550 h，屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候。試驗地堿解氮136.3mg·kg-1、有效磷17.35 mg·kg-1、速效鉀52.58mg·kg-1、有機質(zhì)2.53%，土壤pH 5.8。

1.2 供試品種

為黑龍江省大面積推廣的早粳稻品種龍粳20，主莖11葉品種，需活動積溫2 300℃。

1.3 試驗設(shè)計

采取裂區(qū)設(shè)計（見表1），以施氮量為主區(qū)、施鎂量為副區(qū)，施肥量各設(shè)5個水平。氮肥以尿素為準，用 量 依 次 為0、112.5、225.0、337.5、450.0 kg·hm-2，鎂肥以七水硫酸鎂為準，用量依次為0、112.5、225.0、337.5、450.0 kg·hm-2，氮肥按基肥∶蘗肥∶穗肥∶粒肥=4∶3∶2∶1的比例分配，鎂肥全部用作基肥一次施用，每小區(qū)面積30 m2（1.5×20.0 m），各小區(qū)之間用V型板隔離，單排水、單灌水，三次重復(fù)。本田行、穴距30×12 cm，每穴4苗，田間管理其他與常規(guī)相同。

表1 試驗各處理施肥量Table1 Amountof N-fertilizer and Mg-fertilizer applied

1.4 測定項目及標準

（1）莖數(shù)動態(tài)：每處理連續(xù)選10穴，每隔7天定點定穴調(diào)查其莖數(shù)變化，并記錄，至水稻齊穗期結(jié)束。具體參照張龍步[11]方法進行。

（2）產(chǎn)量測定：水稻成熟收獲前，每小區(qū)定三點，每點連續(xù)選10穴，求算單株莖數(shù)，并據(jù)此測算平方米莖數(shù)。每點采平均樣3株，風(fēng)干后考種，求算單位面積穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重，并據(jù)此計算出單位面積產(chǎn)量。其中結(jié)實率和千粒重的測定是將單株籽粒樣品用FJ-Ⅰ型種子風(fēng)選凈度儀定時、定風(fēng)量鼓風(fēng)分離空秕后，分別測各部分粒數(shù)和重量算得。

（3）食味（米飯食味值）測定：用佐竹STA1A米飯食味計測定，自動顯示樣品的氣味、光澤和色澤、完整性、味道、口感的評分和綜合評分值。

1.5 試驗數(shù)據(jù)處理

采用DPS和EXCEL軟件處理試驗所得數(shù)據(jù)，并進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮鎂用量對群體莖數(shù)動態(tài)的影響

2.1.1 氮鎂用量對群體最高莖數(shù)的影響

施鎂量對群體最高莖數(shù)無明顯影響，群體最高莖數(shù)隨施氮量增加而明顯增多（表2）。氮鎂單獨施用和配合施用時對群體最高莖數(shù)影響有所不同：鎂單獨施用時，低鎂時群體最高莖數(shù)有增多趨勢，增施鎂肥則使群體最高莖數(shù)趨于下降，其中公頃施鎂112.5 kg處理時群體最高莖數(shù)顯著高于其他施鎂處理；氮肥單獨施用時，群體莖數(shù)隨施氮量增加而明顯增多。

氮鎂配合后，主處理氮及氮鎂互作效應(yīng)對群體莖數(shù)影響達到極顯著水平，副處理鎂對群體莖數(shù)無顯著影響，群體莖數(shù)隨主處理氮水平升高明顯增多，在不同鎂水平下配施氮肥，群體莖數(shù)均隨施氮量增加而增多；在較低氮水平時（施112.5～225.0 kg·hm-2）以低鎂處理群體莖數(shù)較高，而在較高氮水平時（施氮337.5～450.0 kg·hm-2），群體最高莖數(shù)隨施鎂量增多而增加；氮鎂互作效應(yīng)對群體最高莖數(shù)影響達極顯著。

表2 不同處理群體最高莖數(shù)（個·m-2）的方差分析比較（LSD法）Table2 Analysis of variance comparison of themaximum stem number of rice community under different treatments

2.1.2 氮鎂用量對群體收獲穗數(shù)的影響

表3表明，鎂肥單獨施用時以低鎂處理收獲穗數(shù)最多；氮肥單獨施用時，穗數(shù)隨施氮量增加而增多；氮鎂配合后，氮、鎂及主、副處理的互作對群體收獲穗數(shù)影響均達到極顯著水平，在不同氮水平中配施適當(dāng)鎂肥也能明顯提高收獲穗數(shù)，公頃施氮225～450 kg時分別配合施七水硫酸鎂225 kg，收獲穗數(shù)比不施鎂肥分別增加15.0%、10.0%和14.8%；收獲穗數(shù)隨副處理鎂水平提高先增多后下降，在各鎂水平中配施氮肥明顯提高收獲穗數(shù)。

2.1.3 氮鎂用量對群體有效分蘗率的影響

有效分蘗率是指群體中有效分蘗占總分蘗數(shù)的百分比。氮、鎂肥用量對有效分蘗率影響不同（圖1），隨施氮量增加有效分蘗率先升高然后下降，呈單峰曲線，施氮量與有效分蘗率相關(guān)達到顯著水平，施用鎂肥對群體有效分蘗率無明顯影響。

表3 不同處理群體收獲穗數(shù)（個·m-2）的方差分析比較（LSD法）Table3 Analysis of variance comparison of spike number of rice community under different treatments

圖1 氮鎂用量對有效蘗率的影響Fig.1 Effectof N and Mg usage on effective tiller number rate

2.2 群體莖數(shù)動態(tài)對水稻產(chǎn)量的影響

單位面積穗數(shù)是水稻產(chǎn)量構(gòu)成重要因素。圖2顯示，群體莖數(shù)動態(tài)指標中的單位面積最高莖數(shù)、收獲穗數(shù)、有效分蘗率及分蘗穗比率與產(chǎn)量相關(guān)性均達到顯著或極顯著水平，稻谷產(chǎn)量隨單位面積最高莖數(shù)、收獲穗數(shù)、分蘗穗比率的增加而明顯增多，當(dāng)田間單位面積最高莖數(shù)達到600個·m-2以上或收獲穗數(shù)達到500個·m-2以上時產(chǎn)量增長速率逐漸變得緩慢，當(dāng)最高莖數(shù)超過713.9個·m-2時產(chǎn)量有降低趨勢，有效分蘗率低于74%或高于95%時群體稻谷產(chǎn)量明顯下降。說明田間群體莖數(shù)及穗數(shù)控制在適宜范圍內(nèi)有利于高產(chǎn)，群體莖數(shù)過多、過少均不利于高產(chǎn)。

圖2 群體莖數(shù)動態(tài)對稻谷產(chǎn)量的影響Fig.2 Effectof stem number dynamic on rice yield

2.3 群體莖數(shù)動態(tài)對水稻食味的影響

稻谷品質(zhì)受多因素影響，除品種外，更多是受環(huán)境因素影響，包括外界溫度、光照及降雨情況及田間小氣候。群體莖數(shù)動態(tài)變化影響田間小氣候中的濕度、溫度及二氧化碳濃度等指標，從而對水稻品質(zhì)產(chǎn)生一定的影響。食味品質(zhì)包括很多指標，如米粒光澤、完整性、口感、口味、香味等，食味值是水稻食味品質(zhì)的綜合指標，受到品種遺傳因素、環(huán)境等很多因素影響。由圖3可以看出，食味值在很大程度上受到群體單位面積最高莖數(shù)、有效莖數(shù)（即收獲穗數(shù)）及分蘗穗率的影響，群體最高莖數(shù)、收獲穗數(shù)及分蘗穗比度與食味值均呈極顯著負相關(guān)，表現(xiàn)為上述指標較低時食味較高，隨著群體莖數(shù)各指標提高食味值明顯下降；而有效分蘗率與食味綜合評分之間無顯著相關(guān)。

圖3 群體莖數(shù)動態(tài)對稻谷品質(zhì)（食味綜合評分）的影響Fig.2 Effectof stem number dynamic on rice quality

2.4 高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)群體莖數(shù)動態(tài)變化特點

產(chǎn)量由群體中的個體進行物質(zhì)生產(chǎn)、積累逐步形成，大多情況下經(jīng)濟產(chǎn)量與生物產(chǎn)量之間存在最適值，即群體生長量適中對高產(chǎn)最有效，莖數(shù)動態(tài)是反映群體變化過程的重要指標。若以最高莖數(shù)、有效莖數(shù)（即收獲穗數(shù)）、有效分蘗率及分蘗穗比率表達水稻分蘗及其利用情況，則表4可以說明試驗條件下公頃產(chǎn)量達到9 000 kg稻谷水稻群體的莖數(shù)動態(tài)變化情況。從表中可以看出，高產(chǎn)群體最高莖數(shù)平均為671.9個·m-2，變化幅度在594.4～759.1個·m-2之間；收獲穗數(shù)在541.7～680.6個·m-2之間，平均為594.9個·m-2；有效分蘗率變化范圍為75.0%～95.5%、平均為86.6%；分蘗穗比率平均為81.2%，變化范圍為79.3%～83.7%。

表4 高產(chǎn)（產(chǎn)量9 000 kg·hm-2以上）群體莖數(shù)動態(tài)Table4 The number dynamic of stems in high yield populations（grain yield beyond 9 000 kg·hm-2）

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

氮鎂營養(yǎng)配合施用與單獨施用對群體莖數(shù)動態(tài)影響存在差異。結(jié)果表明，低氮配合低鎂或高氮配合高鎂時群體最高莖數(shù)較多；鎂肥單獨施用時以低鎂水平處理收獲穗數(shù)較多，鎂與氮肥配合施用后，在不同氮水平下，以公頃施七水硫酸鎂225.0 kg·hm-2時收獲穗數(shù)較多；施氮量與群體有效分蘗率呈典型的單峰曲線，施用鎂肥對有效分蘗率無明顯影響。本試驗條件下，高產(chǎn)群體（產(chǎn)量達到9 000 kg·hm-2稻谷以上） 最高莖數(shù)變化幅度在594.4～759.1個·m-2之間、收獲穗數(shù)在541.7～680.6個·m-2之間、有效分蘗數(shù)變化范圍為425.9～569.4個·m-2、有效分蘗率變化范圍為75.0%～95.5%、分蘗穗比率變化范圍為79.3%～83.7%。

群體莖數(shù)動態(tài)各指標對水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響不一致。群體莖數(shù)過多不利于高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)，有效分蘗率與產(chǎn)量呈典型的單峰曲線、與食味值無顯著相關(guān)，其他指標如群體最高莖數(shù)、分蘗成穗率、有效莖數(shù)與產(chǎn)量和品質(zhì)均呈顯著的單峰曲線。

3.2 討論

合理施用氮肥是提高水稻產(chǎn)量最有效的手段，有研究表明施用鎂肥能夠調(diào)整稻米食味、提高稻米品質(zhì)；無論施氮肥還是施用鎂肥，其對稻谷產(chǎn)量和品質(zhì)的調(diào)控作用都是通過調(diào)整群體動態(tài)來完成的。莖數(shù)動態(tài)是群體質(zhì)量的重要部分，分蘗穗比率對產(chǎn)量有積極貢獻[6，12]，通過施用氮、鎂肥形成不同群體，證實了分蘗穗比率對產(chǎn)量的積極作用，但同時也提醒廣大生產(chǎn)者在促進分蘗穗比率提高的過程中應(yīng)充分考慮有效分蘗率對產(chǎn)量的影響，分蘗過多會使群體質(zhì)量變劣，晚生分蘗即便能夠成穗，但其在分蘗中所占比例過大使有效分蘗率過大也會導(dǎo)致群體產(chǎn)量下降。有研究[13]表明，在寒地稻作區(qū)過分強調(diào)提高分蘗穗比率和分蘗成穗率（即有效分蘗率），在低溫年份會因成熟度低而對產(chǎn)量不利。因此，在溫度有限的寒地稻作區(qū)通過施用氮肥促進分蘗早生快發(fā)、適當(dāng)配施鎂肥提高稻米品質(zhì)，使群體莖數(shù)動態(tài)趨于合理，提高群體產(chǎn)量的同時使稻谷品質(zhì)不降低甚至有所提高。

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