寧夏稻作區(qū)水分脅迫對(duì)水稻分蘗動(dòng)態(tài)及產(chǎn)量的影響

馮偉東馬建平曾寶安王淑梅王曉萍劉立豐冒海軍

（1寧夏農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)作物研究所，寧夏永寧750105；2平羅縣農(nóng)技推廣服務(wù)中心，寧夏平羅753400；3靈武市農(nóng)技推廣服務(wù)中心，寧夏靈武751400）

寧夏稻作區(qū)水分脅迫對(duì)水稻分蘗動(dòng)態(tài)及產(chǎn)量的影響

馮偉東1馬建平2曾寶安1王淑梅3王曉萍3劉立豐2冒海軍2

（1寧夏農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)作物研究所，寧夏永寧750105；2平羅縣農(nóng)技推廣服務(wù)中心，寧夏平羅753400；3靈武市農(nóng)技推廣服務(wù)中心，寧夏靈武751400）

研究了不同灌溉方式對(duì)水稻分蘗能力及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，灌溉條件越好，水稻分蘗能力越強(qiáng)，收獲穗數(shù)越多，產(chǎn)量越高；全生育期間歇灌溉和脅迫灌溉對(duì)水稻分蘗能力以及產(chǎn)量均有較大影響。在寧夏水資源緊缺的條件下，應(yīng)通過(guò)調(diào)整種植業(yè)結(jié)構(gòu)、增加輪作面積、延長(zhǎng)輪作周期等措施壓減控制水稻種植面積，保證有限的水資源能夠充分灌溉一定面積的水稻，并通過(guò)完善改進(jìn)水利設(shè)施，達(dá)到減少滲漏浪費(fèi)、提高水資源利用效率的目的。

水稻；水分脅迫；分蘗動(dòng)態(tài)；產(chǎn)量

水稻全生育期的需水量由葉面蒸騰量、株間蒸發(fā)量和稻田滲漏量3部分組成，前兩者又合稱(chēng)騰發(fā)量，一般占總需水量的60%~80%[1]。稻田滲漏可以輸氧、排毒，有更新土壤環(huán)境的良好作用，但滲漏量過(guò)大會(huì)增加養(yǎng)分的流失。有資料顯示，水稻植株全生育期需水量為154m3/667m2，占總用水量的11%，蒸發(fā)量為249m3/ 667 m2，占17%；而滲漏量則多達(dá)1 044 m3/667 m2，占72%[1]，其結(jié)論認(rèn)為水稻大量的灌溉水是消耗在蒸發(fā)和滲漏上，合理運(yùn)用灌溉技術(shù)調(diào)節(jié)水稻需水量是節(jié)水栽培的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。近年來(lái)，有報(bào)道水稻滴灌技術(shù)在部分地區(qū)示范節(jié)水達(dá)50%，產(chǎn)量達(dá)500 kg/667 m2以上[1]。

在水稻節(jié)水的問(wèn)題上，育種者從提高品種自身抗旱能力的角度進(jìn)行親本選擇和定向篩選，研究證明，品種間抗旱能力存在差異，但產(chǎn)量與品質(zhì)兼顧的抗旱新品種還鮮有報(bào)道。栽培人員從農(nóng)藝技術(shù)方面提出節(jié)水栽培的措施，正如上述水稻控灌和滴灌，通過(guò)人為強(qiáng)制減少灌溉，或延長(zhǎng)灌水間隔期，或過(guò)早停水，來(lái)達(dá)到節(jié)水的目的。但在北方稻作區(qū)既大幅節(jié)水又能增產(chǎn)或不減產(chǎn)的技術(shù)措施，筆者始終持懷疑態(tài)度。

寧夏引黃灌區(qū)水稻面積近年來(lái)穩(wěn)定在7.3萬(wàn)hm2左右，但是受黃河來(lái)水量減少的影響和全流域統(tǒng)一調(diào)配的限制，水稻灌溉用水較為緊張，春夏季節(jié)性用水矛盾十分突出，部分稻田由于強(qiáng)制節(jié)水的要求，灌水間隔期有的長(zhǎng)達(dá)10~15 d，對(duì)產(chǎn)量和品質(zhì)造成十分不利的影響。為確保寧夏銀北低洼地區(qū)水稻種植，自治區(qū)對(duì)水稻做出了“南壓北擴(kuò)”的布局。筆者進(jìn)行過(guò)一些調(diào)查走訪，反映小水勤灌的節(jié)水增產(chǎn)效果要好于因灌水間隔過(guò)長(zhǎng)、每次灌水都大水漫灌的效果，缺水直接導(dǎo)致減產(chǎn)和肥料、除草、用工等成本投入增加。為了深入客觀地掌握不同水分脅迫程度對(duì)水稻分蘗及產(chǎn)量的影響，并區(qū)別以往的相關(guān)研究多建立在盆栽條件下，通過(guò)測(cè)定盆栽小環(huán)境的土壤水勢(shì)等指標(biāo)進(jìn)行水分脅迫研究[2-6]，特在大田實(shí)際生產(chǎn)條件下開(kāi)展本試驗(yàn)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試品種為小粒型優(yōu)質(zhì)晚熟水稻品種寧粳27號(hào)，全生育期150～155 d。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)不同灌溉條件和不同插植叢苗數(shù)2個(gè)因素。不同灌溉條件設(shè)全生育期正常灌溉（CK）、間歇灌溉、脅迫灌溉3個(gè)處理。其中正常灌溉處理全生育期灌水20次，灌水量920 m3，平均灌水間隔期為6 d；間歇灌溉處理全生育期灌水15次，灌水量780 m3，灌水間隔期為7～8 d；脅迫灌溉處理全生育期灌水11次，灌水量620 m3，灌水間隔期10～11 d。不同插植叢苗數(shù)設(shè)每叢插1苗、2苗、3苗、4苗、5苗5個(gè)處理。

采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，不同灌溉條件為主區(qū)，不同插植叢苗數(shù)為副區(qū)，重復(fù)3次，主區(qū)間打埂并做防滲處理，小區(qū)面積18 m2（6行×0.3 m×10 m），插植行株距30 cm× 13.3 cm。4月10日育秧，5月12日插秧，9月5日停水。田間管理按照水稻旱育稀植技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，每間隔7 d調(diào)查1次分蘗動(dòng)態(tài)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理群體分蘗動(dòng)態(tài)調(diào)查

圖1、圖2、圖3顯示，水稻分蘗能力隨灌水條件變化明顯，正常灌溉處理水稻分蘗能力最強(qiáng)，間歇灌溉處理次之，6月27日正常灌溉和間歇灌溉處理總莖數(shù)即達(dá)到最大值，脅迫灌溉處理直到7月25日才達(dá)到分蘗高峰期。不同灌溉條件下，收獲穗數(shù)均隨叢苗數(shù)的增加而增加。

圖1 正常灌溉分蘗動(dòng)態(tài)

圖2 間歇灌溉分蘗動(dòng)態(tài)

圖3 脅迫灌溉分蘗動(dòng)態(tài)

圖4 正常灌溉單株分蘗動(dòng)態(tài)

圖5 間歇灌溉單株分蘗動(dòng)態(tài)

圖6 脅迫灌溉單株分蘗動(dòng)態(tài)

2.2 不同處理單株分蘗動(dòng)態(tài)比較

從圖4、圖5、圖6和表1可以看出，不同灌溉條件下單株分蘗能力隨缺水程度的加大而降低，最高總莖數(shù)、收獲穗數(shù)隨灌溉條件的不同而有顯著變化。正常灌溉處理分蘗能力最強(qiáng)，最高總莖數(shù)和收獲穗數(shù)最高，分別為52.0萬(wàn)/667 m2和33.7萬(wàn)/667 m2，而脅迫灌溉處理僅分別為32.0萬(wàn)/667 m2和24.3萬(wàn)/667 m2，分別較正常灌溉降低38.5%和27.9%。間歇灌溉和脅迫灌溉處理分蘗成穗率均高于正常灌溉，分別高20.4%和16.1%，主要原因可能是缺水導(dǎo)致分蘗減少，最高總莖數(shù)降低，群體密度小，有效分蘗終止期推遲所致。不同灌水條件下最高總莖數(shù)和收獲穗數(shù)隨叢苗數(shù)的增加而增加。正常灌溉插植1苗的處理最高總莖數(shù)和收獲穗數(shù)分別為30.1萬(wàn)/667 m2和20.0萬(wàn)/667 m2，而插植5苗的處理分別為74.8萬(wàn)/667m2和48.4萬(wàn)/667 m2。脅迫灌溉插植1苗的處理最高總莖數(shù)和收獲穗數(shù)分別為17.7萬(wàn)/667m2和14.0萬(wàn)/667 m2，而插植5苗的處理分別為43.8萬(wàn)/667m2和31.7萬(wàn)/667m2。邵璽文等[4]的研究結(jié)果也表明，分蘗期水分脅迫抑制了水稻的生長(zhǎng)發(fā)育，影響了分蘗的發(fā)生與生長(zhǎng)，最終導(dǎo)致單位面積的有效穗數(shù)不足、每穗粒數(shù)低而嚴(yán)重影響產(chǎn)量。

2.3 不同灌溉處理的分蘗期比較

對(duì)圖4、圖5、圖6分別求其平均新增單株分蘗動(dòng)態(tài)，相當(dāng)于求一階導(dǎo)數(shù)得到圖7、圖8、圖9，其意義是：橫軸上方曲線向上表示加速增加分蘗，向下表示減速增加分蘗；橫軸下方曲線向下表示加速死亡無(wú)效分蘗，向上表示減速死亡無(wú)效分蘗；第1個(gè)與橫軸相交點(diǎn)為不再發(fā)生分蘗的時(shí)間，第2個(gè)與橫軸相交點(diǎn)為停止死亡無(wú)效分蘗的時(shí)間。

表1 不同處理水稻苗莖穗比較

圖7 正常灌溉新增單株分蘗動(dòng)態(tài)

圖8 間歇灌溉新增單株分蘗動(dòng)態(tài)

圖9 脅迫灌溉新增單株分蘗動(dòng)態(tài)

為了便于更深入的分析比較，根據(jù)上圖曲線，將水稻分蘗期由原來(lái)的分蘗始期、有效分蘗終止期、分蘗盛期3個(gè)時(shí)期，再增加快速分蘗期和慢速分蘗期2個(gè)概念，快速分蘗期即新增分蘗每日較前日持續(xù)加速發(fā)生的時(shí)期；慢速分蘗期即新增分蘗每日較前日減慢發(fā)生，以至無(wú)效分蘗加速死亡，新增分蘗不再發(fā)生的時(shí)期。

表2顯示，隨缺水程度的加重，分蘗始期、分蘗盛期、有效分蘗終止期均有所推遲。脅迫灌溉處理分蘗始期、分蘗盛期、有效分蘗終止期分別較正常灌溉推遲5 d、30 d和25 d，快速分蘗期延長(zhǎng)17 d，慢速分蘗期縮短19 d。由圖7可以看出，正常灌溉單株分蘗起點(diǎn)早、增速快、總莖數(shù)高，無(wú)效分蘗也多（6月20日以前曲線向上）；之后很快減慢速度（6月20日至7月4日曲線向下），使大量無(wú)效分蘗死亡（7月4日以后的時(shí)間曲線在橫軸下方），這一過(guò)程實(shí)際上造成大量養(yǎng)分消耗浪費(fèi)，使分蘗成穗率降低（表2）。間歇灌溉的分蘗相對(duì)適宜，無(wú)效分蘗死亡的幅度較小。脅迫灌溉只是在8月1日以后有少量無(wú)效分蘗死亡。其中6月26日至7月4日脅迫灌溉處理持續(xù)9 d田面干裂，對(duì)分蘗速度影響

表2 不同灌溉處理分蘗期對(duì)比

表3 不同灌溉條件植株性狀及產(chǎn)量構(gòu)成因素對(duì)比

表4 正常灌溉條件不同叢苗數(shù)水稻植株性狀及產(chǎn)量構(gòu)成因素對(duì)比

同列數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示在0.05水平差異顯著。“*”和“**”表示差異達(dá)顯著和極顯著水平。下同。顯著，使分蘗速率減慢，從分蘗動(dòng)態(tài)（圖3）、單株分蘗（圖6）及平均新增單株分蘗（圖9）均明顯反映。

表5 間歇灌溉條件不同叢苗數(shù)處理水稻植株性狀及產(chǎn)量構(gòu)成因素對(duì)比

表6 脅迫灌溉條件不同叢苗數(shù)處理水稻植株性狀及產(chǎn)量構(gòu)成因素對(duì)比

2.4 不同灌溉處理對(duì)水稻植株性狀及產(chǎn)量的影響

從表3～表6可見(jiàn)，隨缺水程度的加重，水稻株高、穗長(zhǎng)、實(shí)粒數(shù)、收獲穗數(shù)及產(chǎn)量均有不同程度的降低，其中，間歇灌溉產(chǎn)量較正常灌溉減18.2%，脅迫灌溉產(chǎn)量較正常灌溉減29.1%。由此說(shuō)明，缺水直接導(dǎo)致水稻植株總體生長(zhǎng)量不足，影響分蘗，降低收獲穗數(shù)，最終造成產(chǎn)量降低。隨叢苗數(shù)的增加，各灌水條件水稻株高、穗長(zhǎng)、實(shí)粒數(shù)、收獲穗數(shù)均有不同程度的降低。主要是由于隨叢苗數(shù)的增加，最高總莖數(shù)也增加，植株群體加大，不利于個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育所致。正常灌溉處理，產(chǎn)量與叢苗數(shù)關(guān)系不明顯，間歇灌溉和脅迫灌溉處理產(chǎn)量隨叢苗數(shù)的增加有增加趨勢(shì)；從產(chǎn)量構(gòu)成來(lái)看，正常灌溉處理隨叢苗數(shù)的增加，收獲穗數(shù)的增加效應(yīng)與每穗粒數(shù)的減少效應(yīng)相抵消，與以往的研究結(jié)論一致[7]；間歇灌溉和脅迫灌溉處理收獲穗數(shù)的增加效應(yīng)大于每穗粒數(shù)的減少效應(yīng)。由此證明，在缺水條件下適當(dāng)增加種植密度有利于保證產(chǎn)量。

圖10 不同灌溉處理根系分布比較

2.5 不同灌溉處理根系分布

在行間對(duì)離植株基部5 cm和10 cm處的地面豎直切成剖面，調(diào)查20 cm2（橫4 cm×豎5 cm）面積上的根系分布數(shù)量發(fā)現(xiàn)（圖10），水稻根系分布密度明顯受到灌水的影響，灌水條件好，土壤環(huán)境更適宜根系生長(zhǎng)，根系密度大，根量多；脅迫灌溉，土壤缺水，土壤緊密度高，硬度變大，容重提高，根系密度小，植株吸收養(yǎng)分必將受到一定程度的影響，這可能也是導(dǎo)致減產(chǎn)的一個(gè)因素。朱德峰等[8]的研究也表明，耕層以下土壤容重提高，根系生長(zhǎng)量下降，同時(shí)深層根系比例下降。

3 結(jié)論與討論

研究證明，灌水的狀況直接影響水稻的分蘗能力，進(jìn)而影響產(chǎn)量。單株分蘗雖然隨叢苗數(shù)的增加而降低，但是苗數(shù)過(guò)低影響到總莖數(shù)，從而導(dǎo)致因收獲穗數(shù)不足影響最終產(chǎn)量。水稻全生育期正常灌溉雖然耗水量較大，但能夠保證產(chǎn)量，間歇灌溉和脅迫灌溉耗水量減少，對(duì)產(chǎn)量均影響較大。王成璦等[7]開(kāi)展了水分脅迫對(duì)水稻品質(zhì)的研究，結(jié)果表明，分蘗期、孕穗期、灌漿期土壤水分脅迫導(dǎo)致單叢有效穗數(shù)降低，每穗粒數(shù)減少，生物產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量降低，功能葉變短，糙米率、米粒長(zhǎng)寬比、千粒重、整精米率、食味值下降，堊白粒率和堊白度明顯增高，膠稠度、蛋白質(zhì)含量降低。

筆者認(rèn)為，在水資源緊張的情況下，要保證水稻產(chǎn)量和品質(zhì)，應(yīng)通過(guò)調(diào)整種植結(jié)構(gòu)、增加水旱輪作面積、延長(zhǎng)水旱輪作周期等綜合措施控制水稻種植面積。同時(shí)，通過(guò)農(nóng)藝和工程措施提高田間保水能力，保證有限的水資源在一定面積上的充分灌溉。寧夏稻作區(qū)應(yīng)從水資源高效利用、避免浪費(fèi)方面進(jìn)行考慮，主要解決上下游協(xié)調(diào)配水、水資源滲漏流失等問(wèn)題，如灌溉系統(tǒng)的襯砌，有條件的可改渠灌為管灌，縮短行水時(shí)間，提高灌水效率，灌溉期間田埂包膜減少滲漏，排毛打壩或修筑節(jié)制閘抬高農(nóng)田地下水位，提高整地質(zhì)量保證淺水層時(shí)田間均勻保水，改良土壤和完善耕作技術(shù)以提升田間持水能力等。

[1]彭世彰，徐俊增.水稻控制灌溉理論與技術(shù)[M].南京：河海大學(xué)出版社，2011：6.

[2]張玉屏，朱德峰，林賢青，等.不同時(shí)期水分脅迫對(duì)水稻生產(chǎn)特性和產(chǎn)量形成的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2005，23（2）：48-53.

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[4]邵璽文，阮長(zhǎng)春，趙蘭坡，等.分蘗期水分脅迫對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響[J].吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，27（1）：6-10.

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EffectsofW ater Stresson Tillering Dynam icsand Yield of Paddy Rice in Ningxia

FENGWeidong1,MA Jianping2,ZENGBaoan1,WANGShumei3,WANGXiaoping3,LUILifeng2,MAOHaijun2
（1Crop Research Institute of Ningxia Academy of Agricultureand Forestry Sciences,Yongning,Ningxia750105,China;2Pingluo County Agricultural Extension and Service Center,Pingluo,Ningxia 753400,Chian;3Lingwu City Agricultural Technology Extension and Service Center,Lingwu,Ningxia 751400,China）

A field experimentwas carried out to explore the effects of different irrigationmethod on tillering ability and yield of rice.The results showed that the better irrigation conditionswould gainmore tillerings and effective panicles and higher yields of rice.During the whole growth period,intermittent irrigation and stress irrigation had greateffectson tillering ability and yield of rice.Under the condition of the shortage ofwater resources in Ningxia,the rice planting area should be controlled to ensure the limited water resources could be fully used by adjusting the planting structure,increasing the rotation area and prolonging the rotation cycle.In addition,improving thewater conservancy facilities isalsoa betterway to reduce the leakage and improve the utilization efficiency ofwater resources.

rice;waterstress;tilleringdynamics;yield

S511.07

：A

：1006-8082（2017）03-0048-05

2017－01－18