有機(jī)栽培處理對(duì)水稻生長(zhǎng)特性的影響研究

陳帥君　邊嘉賓　丁得亮　崔晶

摘要：為研究不同處理?xiàng)l件下不同品種水稻在生長(zhǎng)特性方面的表現(xiàn)，為栽培方式和配套品種的科學(xué)選用提供理論依據(jù)，試驗(yàn)以華北地區(qū)主栽的11個(gè)水稻（Oryza sativa L.）品種為材料，采用5種不同的處理方法，分別討論不同品種不同處理?xiàng)l件下水稻株高、葉色、分蘗的變化情況。結(jié)果表明，不同有機(jī)栽培處理方式對(duì)水稻的生長(zhǎng)特性有較大影響，有機(jī)栽培處理的水稻株高和分蘗皆顯著低于常規(guī)處理，而葉色與常規(guī)處理相比無(wú)顯著差異。

關(guān)鍵詞：水稻（Oryza sativa L.）；有機(jī)栽培；株高；葉色；分蘗

中圖分類號(hào)：S511 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）06-1384-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.06.007

有機(jī)水稻（Oryza sativa L.）是中國(guó)有機(jī)農(nóng)業(yè)的重要發(fā)展領(lǐng)域，有機(jī)稻米的生產(chǎn)過(guò)程是不使用化肥、農(nóng)藥、生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等物質(zhì)，也不采用轉(zhuǎn)基因技術(shù)及其產(chǎn)物，而是遵循自然規(guī)律和生態(tài)學(xué)原理，采用種養(yǎng)結(jié)合、循環(huán)再生、維持農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定等一系列可持續(xù)發(fā)展的農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)的過(guò)程[1]，其實(shí)質(zhì)是在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件下進(jìn)行傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)，核心是通過(guò)施用有機(jī)肥，培肥土壤，使地力得以保持；通過(guò)促進(jìn)水稻健康生長(zhǎng)，使其遺傳特性得到充分發(fā)揮，來(lái)提高水稻抗病蟲害及自然災(zāi)害的能力。

水稻生長(zhǎng)過(guò)程中，株高、葉色、分蘗是水稻生長(zhǎng)發(fā)育的重要指標(biāo)。株高是水稻株型建成的重要農(nóng)藝性狀之一，直接影響水稻品種的豐產(chǎn)潛力和抗倒性能。葉片是植物進(jìn)行光合作用的主要器官，葉色診斷是進(jìn)行合理施肥的重要調(diào)控手段之一。水稻在一定生育期葉色黑黃變化在生物學(xué)上的表現(xiàn)和高產(chǎn)規(guī)律有統(tǒng)一的關(guān)系[2]。分蘗是水稻在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中由主莖上形成的腋芽發(fā)育起來(lái)的一種特殊分枝，是影響水稻穗數(shù)并進(jìn)而影響單產(chǎn)的重要性狀之一[3，4]。

本試驗(yàn)選用華北地區(qū)主栽的11個(gè)水稻品種為材料，研究了不同處理?xiàng)l件下，不同水稻品種在有機(jī)栽培區(qū)和常規(guī)栽培區(qū)株高、葉色、分蘗的發(fā)生情況，以明確不同處理不同水稻品種的生長(zhǎng)特性，為水稻有機(jī)栽培提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選用的11個(gè)試驗(yàn)品種分別為津原45、津星1號(hào)、E28、津星2號(hào)、鹽豐47、早花2號(hào)、津稻779、中作93、鹽粳2號(hào)、津川1號(hào)、金珠1號(hào)，在天津市寶坻區(qū)黃莊農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)區(qū)分為5個(gè)處理，分別為常規(guī)處理、豆餅處理、空白處理、酒糟處理和米糠處理，對(duì)應(yīng)的編號(hào)為C、D、K、J、M，插秧次日在水田表面撒施豆餅、酒糟、米糠，施用量分別為460、1 000、1 000 kg/hm2；常規(guī)處理撒施化肥N 85 kg/hm2、P2O5 85 kg/hm2、K2O 85 kg/hm2，設(shè)置2個(gè)重復(fù)，行距30 cm，株距15 cm，單株插秧。

1.2 調(diào)查方法

1.2.1 生長(zhǎng)特性調(diào)查 插秧后一個(gè)月每周一次選取每個(gè)品種每個(gè)重復(fù)中的10株水稻，進(jìn)行株高、葉色、分蘗的田間調(diào)查。用SPAD-502活體葉綠素儀測(cè)量植株葉色（量取最上位葉的中部，以SPAD值計(jì)）。

1.2.2 數(shù)據(jù)分析方法 試驗(yàn)采用JMP6.0數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)不同水稻品種生育特性的影響

2.1.1 不同處理對(duì)不同水稻品種株高的影響 常規(guī)處理水稻株高的變化情況見圖1。由圖1可知，各水稻品種的株高隨時(shí)間的增加而增長(zhǎng)，在6月12日至8月13日期間，品種金珠1號(hào)株高在11個(gè)品種中是最高的，8月24日，品種津原45號(hào)株高達(dá)到最高值，品種鹽豐47為最低值，分別為126.09和93.02 cm。

豆餅處理后水稻株高的變化情況見圖2。6月27日至8月7日，品種金珠1號(hào)株高與其他品種差異較明顯。8月24日，品種津原45達(dá)最大值，品種鹽豐47為最小值，分別為123.26和93.19 cm。

空白處理水稻株高的變化情況（圖略）如下：6月12日時(shí)，早花2號(hào)的株高最低，為30.77 cm，津原45號(hào)的株高最高，為40.95 cm。各品種株高隨時(shí)間逐漸增高，至8月24日，品種津原45株高最高，鹽粳2號(hào)株高最低，早花2號(hào)次之，分別為123.75、92.77和92.79 cm。

酒糟處理水稻株高的變化情況（圖略）如下：7月18日到8月13日金珠1號(hào)株高保持最高，8月24日品種津原45株高達(dá)最大，鹽豐47株高最小，分別為120.19和90.59 cm。

米糠處理水稻株高的變化情況見圖3。金珠1號(hào)的株高保持最高直至8月13日；8月24日時(shí)，品種津原45為最大值，為119.12 cm。8月7日時(shí)，在不同處理下，金珠1號(hào)的株高均高于其他品種。

2.1.2 不同處理對(duì)不同水稻品種葉色的影響 常規(guī)處理對(duì)水稻葉色的影響變化見圖4。11個(gè)試驗(yàn)品種從6月12日開始，葉色值逐漸上升，7月3日達(dá)到峰值，隨后又逐漸降低，7月18日達(dá)到最小值，隨后雖又有一定程度升高，但最終值幾乎都接近或者低于7月18日的值，9月18日達(dá)到最低值。幾乎所有品種的變化趨勢(shì)都是一致的，有些品種值稍高，有些品種值偏低。津川1號(hào)在6月12日至7月3日期間，葉色值低于其他所有品種。

豆餅處理對(duì)水稻葉色的影響變化見圖5。11個(gè)試驗(yàn)品種從6月12日開始到9月18日變化趨勢(shì)基本上一致，和常規(guī)處理的變化曲線也是非常相似的，7月3日達(dá)到峰值，7月18日達(dá)到低谷，9月18日達(dá)到最低值。

空白處理、酒糟處理、米糠處理對(duì)水稻葉色的影響變化也類似于豆餅處理（圖略）。

6月12日，在常規(guī)處理（圖4）、豆餅處理（圖5）、空白處理和酒糟處理（圖略）中，津川1號(hào)的葉色值均為最低。在米糠處理（圖略）中，津川1號(hào)的葉色值高于品種津原45和鹽豐47。7月3日，津原45、津星1號(hào)、早花2號(hào)、中作93在常規(guī)處理中葉色值達(dá)到最高峰。7月18日，津稻779在各處理水平中葉色值均顯示最低。8月24日，E28在各處理中葉色值均表現(xiàn)為最低值，在8月13日前后各處理中，鹽豐47的葉色值均居高峰。8月1日，除了常規(guī)處理以外，其他處理中津稻779葉色值均為最低。9月18日，在豆餅處理、酒糟處理和米糠處理中，津稻779的葉色值均最低。

2.1.3 不同處理對(duì)不同水稻品種分蘗的影響 幾種處理對(duì)水稻分蘗的影響見圖6、圖7和圖8，空白處理和酒糟處理圖略。品種鹽粳2號(hào)分蘗值明顯高于其他品種，津川1號(hào)分蘗水平較低，各品種在8月1日前后達(dá)到最大值。由于有效分蘗是產(chǎn)量的重要因素之一，所以分蘗數(shù)可能影響水稻的最終產(chǎn)量。幾乎所有的品種在常規(guī)處理、豆餅處理?xiàng)l件下，于7月10日達(dá)到最高分蘗，在空白處理、酒糟處理和米糠處理?xiàng)l件下，于7月18日達(dá)到最高分蘗，較前兩個(gè)處理晚一周。

2.2 不同處理對(duì)同一水稻品種生育特性的影響

2.2.1 不同處理對(duì)同一水稻品種株高的影響 幾種有機(jī)栽培處理對(duì)水稻E28株高的影響見表1，其他品種表略。將豆餅處理與常規(guī)處理?xiàng)l件下各品種的株高進(jìn)行對(duì)比，除個(gè)別時(shí)期有差異外，整體上幾乎無(wú)顯著性差異。金珠1號(hào)，不同時(shí)期均有顯著性差異；津原45，從6月12日至7月18日有顯著性差異，后期差異逐漸縮小至不顯著。

空白處理與常規(guī)處理?xiàng)l件的株高進(jìn)行對(duì)比，E28從6月12日至8月13日均存在顯著性差異；金珠1號(hào)從7月3日至8月13日存在顯著性差異；津川1號(hào)、津稻779、津星2號(hào)、津原45、鹽粳2號(hào)、中作93從7月10日至7月23日存在顯著性差異；津星1號(hào)從6月12日至7月23日均存在顯著性差異；鹽豐47從6月12日至8月24日不存在顯著性差異；早花2號(hào)從6月27日至7月23日存在顯著性差異。

酒糟處理與常規(guī)處理?xiàng)l件的株高進(jìn)行對(duì)比，E28、中作93從7月3日至7月23日存在顯著性差異；金珠1號(hào)從6月12日至8月1日存在顯著性差異；津川1號(hào)、津星1號(hào)從7月10日至7月23日存在顯著性差異；津稻779從7月18日至8月24日存在顯著性差異；津星2號(hào)、津原45、早花2號(hào)從6月12日至8月24日存在顯著性差異；鹽豐47從7月3日至8月1日存在顯著性差異；鹽粳2號(hào)從6月12日至8月24日差異不顯著。

米糠處理與常規(guī)處理?xiàng)l件的株高進(jìn)行對(duì)比，E28、金珠1號(hào)、中作93從7月3日至8月1日存在顯著性差異；津川1號(hào)、鹽粳2號(hào)從6月12日至8月24日差異不顯著；津稻779從7月18日至8月1日存在顯著性差異；津星1號(hào)從6月12日至8月1日存在顯著性差異；津星2號(hào)從7月10日至8月24日存在顯著性差異；津原45、鹽豐47、早花2號(hào)從6月12日至8月24日存在顯著性差異。

2.2.2 不同處理對(duì)同一水稻品種葉色的影響 幾種有機(jī)栽培處理對(duì)水稻品種津川1號(hào)葉色的影響見表2，其他品種表略。由表2可見，津川1號(hào)所有處理均不存在顯著性差異；酒糟處理與常規(guī)處理?xiàng)l件的葉色進(jìn)行對(duì)比，鹽豐47從8月13日至9月18日存在顯著性差異；早花2號(hào)從6月12日至7月10日存在顯著性差異；米糠處理與常規(guī)處理?xiàng)l件的葉色進(jìn)行對(duì)比，津稻779、津原45、鹽豐47從6月12日至7月3日存在顯著性差異；中作93從8月13日至8月31日存在顯著性差異。

2.2.3 不同處理對(duì)同一水稻品種分蘗的影響 幾種有機(jī)栽培處理對(duì)水稻品種津原45分蘗的影響見表3，其他品種表略。豆餅處理，鹽粳2號(hào)從6月12日至6月27日存在顯著性差異。

空白處理與常規(guī)處理?xiàng)l件的分蘗進(jìn)行對(duì)比，E28、鹽粳2號(hào)、早花2號(hào)從6月12日至8月24日存在顯著性差異；金珠1號(hào)、中作93從6月12日至6月27日存在顯著性差異；津稻779從6月12日至6月27日存在顯著性差異；津星1號(hào)從6月12日至8月24日存在顯著性差異；津星2號(hào)從6月12日至7月10日存在顯著性差異；津原45從6月27日至7月18日存在顯著性差異。

酒糟處理與常規(guī)處理?xiàng)l件的分蘗進(jìn)行對(duì)比，E28、金珠1號(hào)、津稻779從6月12日至6月27日存在顯著性差異；津星1號(hào)、津原45從6月12日至7月18日存在顯著性差異；津星2號(hào)、鹽粳2號(hào)、早花2號(hào)從6月12日至7月23日存在顯著性差異；鹽豐47、中作93不存在顯著性差異。

米糠處理與常規(guī)處理?xiàng)l件的分蘗進(jìn)行對(duì)比，E28、津稻779、津星1號(hào)、鹽豐47從6月12日至8月24日存在顯著性差異；金珠1號(hào)、中作93從6月12日至6月27日存在顯著性差異；津星2號(hào)、津原45、鹽粳2號(hào)、早花2號(hào)從6月12日至7月10日存在顯著性差異。

3 小結(jié)與討論

水稻田間生長(zhǎng)、發(fā)育及產(chǎn)量形成受到播期、品種等因素影響[5]。肥料是水稻生長(zhǎng)發(fā)育的重要影響因子，對(duì)水稻個(gè)體發(fā)育、群體調(diào)控、產(chǎn)量和品質(zhì)形成起著重要作用。肥料中尤以氮肥對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育影響顯著，一定范圍內(nèi)增施氮肥能起到增產(chǎn)作用，超過(guò)一定的施氮量不僅會(huì)引起水稻發(fā)育不良，產(chǎn)量下降，而且造成肥料浪費(fèi)和環(huán)境污染，因此，合理施肥、提高肥料利用率是當(dāng)前水稻生產(chǎn)上亟待解決的問(wèn)題[6]。肥料作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中作物養(yǎng)分的主要來(lái)源，直接參與或調(diào)解作物營(yíng)養(yǎng)代謝與循環(huán)，而且可以改善水稻群體的質(zhì)量，因而對(duì)作物的產(chǎn)量形成有重要影響。化肥用量（特別是氮肥）的大量增加與傳統(tǒng)農(nóng)家肥用量的不斷減少，使一些地區(qū)相繼出現(xiàn)了土壤肥力退化和化肥生產(chǎn)效率降低的現(xiàn)象[7]。

有機(jī)水稻在生育期前期，生長(zhǎng)發(fā)育推遲4～5 d，最高分蘗期推遲到7月上旬，分蘗高于自然栽培，前期葉片SPAD值低，中期氣溫升高，有機(jī)肥釋放加快，從分蘗盛期開始SPAD值上升，較自然栽培葉色深[8]。

有機(jī)栽培對(duì)發(fā)展有機(jī)稻米、樹立農(nóng)業(yè)品牌、保護(hù)和改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境等具有重要意義。為此，本試驗(yàn)在有機(jī)栽培條件下，通過(guò)調(diào)查各水稻品種的不同處理中株型形態(tài)之間的差異，確定適宜不同有機(jī)栽培的品種，并論證有機(jī)栽培對(duì)水稻不同株型形態(tài)的影響。

3.1 不同處理對(duì)水稻株高和分蘗的影響

本研究結(jié)果表明，有機(jī)栽培處理的水稻株高總體與常規(guī)處理有顯著性差異，常規(guī)處理的水稻株高較高，而豆餅處理水稻在生長(zhǎng)中期株高與常規(guī)處理無(wú)顯著性差異。與常規(guī)處理相比，有機(jī)栽培處理的水稻分蘗數(shù)有顯著性差異，常規(guī)處理的水稻分蘗數(shù)較高。北方粳稻為一季寒冷稻作，春季插秧后氣溫和稻田土壤溫度偏低，有機(jī)肥料在水稻生長(zhǎng)前期釋放速效氮肥比較慢。因此，在有機(jī)栽培條件下，水稻生長(zhǎng)發(fā)育一般滯后于自然栽培[9]。與傳統(tǒng)栽培相比，施用生物有機(jī)肥，水稻前期生長(zhǎng)遲緩，干物質(zhì)積累量低，分蘗初始速度慢，出葉速度明顯較慢，中期水稻生長(zhǎng)快，干物質(zhì)積累高，最高分蘗數(shù)高，出葉速度加快[10]。水稻株高及伸長(zhǎng)節(jié)長(zhǎng)度隨營(yíng)養(yǎng)水平的提高而增加，但各節(jié)長(zhǎng)度占株高的比例不變，株高的增加是各節(jié)均勻伸長(zhǎng)的結(jié)果。各節(jié)干物質(zhì)也隨肥力水平的提高而增加，但各節(jié)單位長(zhǎng)度干物質(zhì)無(wú)明顯變化，即各節(jié)干物質(zhì)增加主要是長(zhǎng)度增加的結(jié)果，橫斷面上的干物質(zhì)積累并無(wú)明顯增加，這一干物質(zhì)分配特點(diǎn)是高肥條件下易倒伏的重要原因[11]，本研究結(jié)果與前人研究的結(jié)論一致。株高方面，水稻生育中期豆餅處理與常規(guī)處理無(wú)顯著性差異，說(shuō)明豆餅釋放的速效氮肥能夠滿足植株的生長(zhǎng)需要。而其他處理在生育過(guò)程中釋放的速效氮肥比較慢，造成與常規(guī)栽培存在顯著性差異。對(duì)于豆餅處理和其他有機(jī)栽培處理之間的差異尚有待進(jìn)一步研究。

3.2 不同處理對(duì)水稻生長(zhǎng)中葉色變化的影響

葉色值可反映植株中氮的含量，植株中氮元素的多少取決于土壤中有效氮元素的含量與品種吸收氮元素的能力。本試驗(yàn)結(jié)果表明，整個(gè)調(diào)查期中，有機(jī)栽培處理的水稻葉色與常規(guī)處理無(wú)顯著性差異。6月12日時(shí)，在常規(guī)處理、豆餅處理、空白處理和酒糟處理中，津川1號(hào)的葉色值均為最低，8月1日時(shí)，除了常規(guī)處理，其他處理中，津稻779葉色值均為最低。9月18日時(shí)，在豆餅處理、酒糟處理和米糠處理中，津稻779的葉色值均最低。有機(jī)肥料中，有機(jī)物釋放緩慢，植株前期生長(zhǎng)緩慢，最高分蘗期推遲到7月上旬以后。這可用張亞麗等[12]在對(duì)不同氮素營(yíng)養(yǎng)對(duì)水稻的生理效應(yīng)研究中的觀點(diǎn)解釋。氮素可能是通過(guò)兩個(gè)方面調(diào)節(jié)分蘗芽萌發(fā)生長(zhǎng)，一方面調(diào)節(jié)植株體內(nèi)的碳氮代謝，另一方面促進(jìn)細(xì)胞分裂素合成，細(xì)胞分裂素受到氮素的調(diào)控。氮素可以刺激細(xì)胞分裂素的合成，作為一種信號(hào)調(diào)控基因的表達(dá)，進(jìn)而調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育。以此可推斷出各處理中有效氮肥的高低。

不同有機(jī)栽培方式對(duì)水稻生育特性的影響是不同的，與常規(guī)栽培相比，生育初期在分蘗和株高方面都是顯著偏低，隨著生育的進(jìn)行，株高和分蘗在不斷地增高增多，最終有的有機(jī)栽培方式能達(dá)到和常規(guī)栽培相當(dāng)?shù)某潭?，而有的有機(jī)栽培方式還是顯著低于常規(guī)栽培。葉色方面，生育過(guò)程中某個(gè)階段，某些水稻品種有機(jī)栽培方式下低于常規(guī)栽培，但是整體上在常規(guī)栽培和有機(jī)栽培之間不存在顯著性差異。常規(guī)栽培施用的是化學(xué)肥料，肥效釋放快；而有機(jī)栽培方式施用的是緩效性的肥料，肥效釋放慢，從而在生育前期表現(xiàn)出株高和分蘗都低于常規(guī)栽培；隨著生育期的進(jìn)行，有機(jī)肥料肥效不斷的釋放出來(lái)，最終被吸收的氮元素可滿足植株的正常生長(zhǎng)。因而生育后期株高和分蘗又達(dá)到與常規(guī)栽培相當(dāng)?shù)某潭?。本試?yàn)從設(shè)計(jì)上就考慮到不同有機(jī)肥料氮素含量的問(wèn)題，不同有機(jī)肥料氮素利用率也存在一定的差異，然而，最終不同的有機(jī)栽培方式氮素轉(zhuǎn)化為植株可吸收的氮的含量尚有待進(jìn)一步研究。

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