半干旱地區(qū)不同灌溉方式對粳稻生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響

胡繼芳++劉傳增++馬波++譚可菲++趙富陽++王宇先+++柴麗麗++王成++周超

摘 要：為了探討半干旱地區(qū)如何節(jié)水種稻，試驗以墾稻12和龍粳21兩個水稻品種為供試材料，設(shè)3個灌溉處理（濕潤、間歇和常規(guī)灌溉），通過田間小區(qū)對比，研究不同灌溉方式對水稻生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明：兩個水稻品種在節(jié)水灌溉條件下株高降低，有效分蘗莖數(shù)增多，干物質(zhì)積累量增加，根冠比增大，產(chǎn)量提高。其中間歇灌溉處理產(chǎn)量最高，墾稻12和龍粳21產(chǎn)量分別較常規(guī)灌溉增產(chǎn)22.8%和20.0%，差異達(dá)極顯著水平。

關(guān)鍵詞：粳稻；濕潤灌溉；間歇灌溉；生長發(fā)育；產(chǎn)量

中圖分類號：S275 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.03.006

水稻的生長發(fā)育受到遺傳特性的影響，其一生需要大量水源來支撐，所以水源是發(fā)展水稻生產(chǎn)的先決條件。然而北方稻區(qū)處于干旱與半干旱地區(qū)，尤其是齊齊哈爾地區(qū)，十年九旱，水資源嚴(yán)重不足，水量供需矛盾更是日益突出。當(dāng)今，在水資源緊缺儼然成為一個全球性問題時[1-2]，研究水稻節(jié)水灌溉對節(jié)約水資源，提高水分利用效率，改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境具有十分重要的意義[3-4]。試驗通過研究不同灌溉方式對水稻生長發(fā)育的影響，探討水稻在節(jié)水條件下的生長情況，以期為半干旱地區(qū)發(fā)展節(jié)水灌溉栽培提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材 料

試驗材料為黑龍江省第二積溫區(qū)早熟水稻品種墾稻12和龍粳21。試驗于2011年在黑龍江省農(nóng)科院齊齊哈爾分院水田試驗地進行，試驗地基礎(chǔ)條件為有機質(zhì)27.8 g·kg-1、全氮1.22 g·kg-1、堿解氮113.5 mg·kg-1、速效磷26.3 mg·kg-1、速效鉀117.4 mg·kg-1，pH值7.2。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設(shè)計 試驗設(shè)濕潤灌溉和間歇灌溉2種節(jié)水處理，以常規(guī)灌溉（淹灌）為對照。隨機區(qū)組排列，3次重復(fù)，共18個小區(qū)，每個小區(qū)面積20 m2，單排單灌，用擋板隔離各小區(qū)，以防止水分的串灌。插秧密度為當(dāng)?shù)爻Ｓ貌逖硪?guī)格30.0 cm×13.3 cm，每穴3～5株。4月16日播種，5月23日移栽，除水分管理外，其它田間管理同于一般生產(chǎn)田。不同灌溉處理田間水分控制上下限見表1，插秧后至返青期各灌溉處理均保持 3 cm 的水層，以后土壤水分到達(dá)控制下限即灌至設(shè)計上限，如此循環(huán)到乳熟期，黃熟期自然落干。

1.2.2 測定項目 從節(jié)水處理開始記錄灌水日期、灌水量及降雨情況，調(diào)查生育時期；在水稻返青活棵后觀測株高和莖蘗動態(tài)，每小區(qū)定點10穴，每7 d調(diào)查1次株高及莖蘗數(shù)；在水稻不同生育時期選取有代表性的植株取樣烘干，測定植株干質(zhì)量，計算根冠比；成熟期各小區(qū)查30叢測定產(chǎn)量結(jié)構(gòu)，同時每小區(qū)選6 m2左右實割進行產(chǎn)量實測。試驗數(shù)據(jù)采用EXCEL和DPS軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水分灌溉處理對水稻生育期的影響

不同節(jié)水灌溉方式對水稻的生育進程有一定的影響，從表2可以看出，節(jié)水灌溉處理下的水稻分蘗期均早于常規(guī)灌溉，這說明濕潤灌溉和間歇灌溉的水層較淺或無水層條件下，土壤溫度和水溫比常規(guī)灌溉溫度高，土壤通氣性好，利于水稻分蘗的早生快發(fā)，節(jié)水灌溉比常規(guī)灌溉提前2～3 d進入分蘗期；濕潤灌溉下水稻的抽穗期和黃熟期與常規(guī)灌溉相近或略晚，間歇灌溉下水稻的抽穗期和黃熟期則略早于常規(guī)灌溉，這是由于間歇灌溉在能滿足植株需水要求下，又能提供足夠的氧氣促進水稻根系發(fā)展，利于后期灌漿成熟，而濕潤灌溉在進入生殖生長期后需水量大，該灌溉滿足不了植株的大量需水，延遲水稻灌漿成熟。

2.2 不同水分灌溉處理對水稻株高的影響

不同水分條件對水稻株高的影響也是顯而易見的。圖1表明，不同水分灌溉處理下，水稻株高變化趨勢基本一致，但植株最終高度與灌水量的多少相關(guān)。從圖1可以看出，在進入拔節(jié)期前各灌溉處理株高差異不大，進入拔節(jié)期后株高差距逐漸拉大，節(jié)水灌溉條件下水稻株高明顯偏矮，說明節(jié)水灌溉會抑制水稻株高正常伸長?？赡苡捎诠?jié)水灌溉能有效地改善土壤環(huán)境，促進水稻分蘗莖數(shù)增多，把較多的營養(yǎng)用于分蘗上，而使株高增長緩慢，從圖1中可以看出，兩個水稻品種株高的大小排序均為：常規(guī)灌溉>間歇灌溉>濕潤灌溉。

2.3 不同水分灌溉處理對水稻分蘗的影響

由圖2可見，3種灌溉方式下水稻分蘗規(guī)律基本一致，均呈現(xiàn)出先增后減的特點，在幾種灌溉處理中濕潤灌溉分蘗莖數(shù)最高，常規(guī)灌溉最低。節(jié)水灌溉對田間土壤水分的控制，增加土壤中氧含量，有效地改善了土壤通透性，創(chuàng)造利于水稻分蘗的生長環(huán)境，促進前期分蘗的發(fā)生，加快群體基蘗數(shù)的增加，同時可減少無效分蘗的生長而提高有效分蘗莖數(shù)。所以，灌溉方法不同不會改變水稻分蘗的基本規(guī)律，只會影響水稻分蘗增加或減少的速度與幅度，以致影響到最終有效分蘗莖數(shù)，從有效分蘗莖數(shù)來看，兩個品種的節(jié)水灌溉處理效果均為濕潤灌溉>間歇灌溉>常規(guī)灌溉。

2.4 不同水分灌溉處理對水稻干物質(zhì)重的影響

從圖3可以看出，不同灌溉處理下的兩個水稻品種植株地上干質(zhì)量變化隨生育進程變化趨勢基本一致，均表現(xiàn)逐漸增加。在不同生育時期兩種節(jié)水灌溉處理的地上干物質(zhì)重均高于常規(guī)灌溉，說明適度的節(jié)水有利于干物質(zhì)積累。其中分蘗期和齊穗期地上干物質(zhì)重均以濕潤灌溉處理最高，而成熟期則以間歇灌溉處理最高，這是由于濕潤灌溉在水稻灌漿后期供水不足，不能滿足植株對水分的大量需求，引發(fā)植株早衰，籽粒成熟度不充分所致。

根系干質(zhì)量是水稻根系生長狀況的集中體現(xiàn)，反應(yīng)了根系的發(fā)達(dá)程度。圖4可以看出不同灌溉處理的根系干質(zhì)量在生育期內(nèi)呈先上升后下降的趨勢，到齊穗期根系干質(zhì)量達(dá)到最大，然后逐漸下降，且節(jié)水處理的根干質(zhì)量明顯高于常規(guī)灌溉，說明節(jié)水灌溉有利于改善土壤環(huán)境，使根系發(fā)達(dá)粗壯。

根冠比反映了根系與地上部分之間干物質(zhì)積累的關(guān)系。從圖5可以看出，從分蘗期到成熟期水稻的根冠比呈現(xiàn)出遞減的趨勢，說明在生育前期，水稻是以根系生長為主，隨著生育進程的增加，水稻葉片、莖稈、穗等地上部分逐漸成為生長中心，根冠比逐漸減小。且2種節(jié)水灌溉處理的根冠比較大，表明節(jié)水灌溉處理土壤環(huán)境良好，利于根系生長，根系吸收力強，促進地上部分光合產(chǎn)物積累，這也是節(jié)水灌溉地上干物質(zhì)積累量高的原因。常規(guī)灌溉處理地上及地下干物質(zhì)積累均低于節(jié)水灌溉處理，這是由于稻株一直處于淹水狀態(tài)，根系得不到充分氧氣供應(yīng)，導(dǎo)致根系和地上部分生長均受影響。

2.5 不同水分灌溉處理對水稻農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響

由表3可知，兩個品種的穗長、每穗實粒數(shù)、結(jié)實率及千粒質(zhì)量均是以間歇灌溉處理最高；株高則是常規(guī)灌溉最高，每穴有效穗數(shù)最少；而濕潤灌溉處理植株最矮，每穴有效穗數(shù)最多。可見，節(jié)水灌溉處理不存在所有農(nóng)藝性狀表現(xiàn)均最優(yōu)的情況，只是部分性狀表現(xiàn)相對優(yōu)良。所以通過產(chǎn)量因子綜合作用，2種節(jié)水灌溉處理的最終產(chǎn)量均明顯高于常規(guī)灌溉，其中品種龍粳21在濕潤灌溉和間歇灌溉處理的產(chǎn)量分別為9 264.7 kg·hm-2和9 812.8 kg·hm-2，分別較常規(guī)灌溉條件下增產(chǎn)13.3%和20.0%；品種墾稻12在濕潤灌溉和間歇灌溉處理下的產(chǎn)量分別為9 253.5 kg·hm-2和10 121.3 kg·hm-2，分別較常規(guī)灌溉條件下增產(chǎn)12.3%和22.8%。兩個品種在濕潤灌溉和間歇灌溉處理下產(chǎn)量均與常規(guī)灌溉處理的產(chǎn)量增加達(dá)極顯著水平，且均是間歇灌溉處理產(chǎn)量最高。

3 結(jié)論與討論

通過不同灌溉方式對水稻農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量影響的綜合分析，墾稻12和龍粳21兩個水稻品種在節(jié)水灌溉條件下均表現(xiàn)株高降低，有效分蘗莖數(shù)增多，干物質(zhì)積累量增加，根冠比增大，產(chǎn)量增加，并且以間歇灌溉處理產(chǎn)量最高。

從株高上來看，作為水稻生長發(fā)育及干物質(zhì)積累的一個重要指標(biāo)，土壤水分狀況直接影響著水稻的生長發(fā)育動態(tài)，本研究結(jié)果表明，濕潤灌溉和間歇灌溉處理的株高比常規(guī)灌溉處理的株高均有所降低，這與張榮萍的研究結(jié)果一致[5]，而與魏曉敏得出適宜節(jié)水可以增加水稻株高的結(jié)果略有不同[6]，這可能是由于試驗地塊與灌溉方法的不同而使結(jié)果有所差異；從干物質(zhì)積累來看，研究結(jié)果得出，濕潤灌溉和間歇灌溉無論是地上還是地下干物質(zhì)積累均比常規(guī)灌溉有所增加，且根冠比也增大，這樣既能為稻株的生長發(fā)育吸收較多的水分和養(yǎng)分，也能為獲得高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)奠定基礎(chǔ)，張榮萍研究結(jié)論也證實了這一點[5]；從產(chǎn)量性狀來看，濕潤灌溉和間歇灌溉處理下的有效分蘗莖數(shù)、每穗實粒數(shù)、結(jié)實率等產(chǎn)量因子高于常規(guī)灌溉處理，這與相關(guān)學(xué)者的研究結(jié)論一致 [5-7]，但濕潤灌溉處理后期水分供應(yīng)不足，水稻容易出現(xiàn)早衰，導(dǎo)致水稻籽粒不飽滿，千粒質(zhì)量較低，產(chǎn)量增加幅度有限，而間歇灌溉處理的綜合性狀表現(xiàn)相對優(yōu)良，最終產(chǎn)量相對較高。

可見，間歇灌溉處理根據(jù)水稻生物學(xué)特性適期適宜減少灌水量，不僅能改善土壤生態(tài)環(huán)境，促進根系向土壤深層延伸，根系發(fā)達(dá)，同時保證有效分蘗莖數(shù)，株高偏矮粗壯，地下部與地上部生長協(xié)調(diào)，有效的調(diào)節(jié)莖、蘗、穗、粒的生長及干物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)化，使得最終有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、結(jié)實率及千粒質(zhì)量等產(chǎn)量因子得到有效提升，從而達(dá)到形成較高產(chǎn)量的目的。因此，水稻間歇灌溉方式在半干旱地區(qū)有推廣價值。

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