機(jī)插秧水稻物質(zhì)生產(chǎn)與養(yǎng)分積累特性研究

曾永躍 唐國(guó)榮 韋杰權(quán) 韋承坤 韋善清 黃敏 宋紅 阮春芳 江立庚

摘 要：為明確機(jī)插水稻的物質(zhì)生產(chǎn)與養(yǎng)分積累特性，該研究以早季和晚季水稻常規(guī)品種（珍桂矮和新香粘）為材料進(jìn)行大田試驗(yàn)，設(shè)置機(jī)插秧（行距30 cm × 株距12 cm）、手插秧（行距30 cm × 株距12 cm）、手拋秧（27.75萬(wàn)蔸·hm-2）三種栽培方式。在水稻抽穗期測(cè)定各處理葉面積指數(shù)，在分蘗期、拔節(jié)期、抽穗期和成熟期分別測(cè)定各處理干物質(zhì)積累量，氮、磷、鉀養(yǎng)分積累量及成熟期稻谷產(chǎn)量。結(jié)果表明：在同一單位面積栽植密度條件下，早晚兩季、機(jī)插秧水稻在抽穗期的葉面積指數(shù)與手插秧水稻、手拋秧水稻間并無(wú)顯著差異，機(jī)插秧水稻成熟期干物質(zhì)，氮、磷、鉀養(yǎng)分積累量等方面與手插秧、手拋秧水稻無(wú)顯著差異，但其前期積累的干物質(zhì)及養(yǎng)分積累量較少，后期積累量較大。早晚兩季機(jī)插秧水稻、手插秧水稻和手拋秧水稻的產(chǎn)量分別是7.73、7.62、6.70 t·hm-2和5.91、5.97、5.90 t·hm-2，都未表現(xiàn)出顯著差異。這表明機(jī)插秧水稻的產(chǎn)量潛力、干物質(zhì)和養(yǎng)分積累潛力與手插秧、手拋秧水稻的差異較小，但其物質(zhì)積累過(guò)程與手插秧、手拋秧水稻存在明顯差異。

關(guān)鍵詞：水稻， 機(jī)插秧， 物質(zhì)積累， 養(yǎng)分積累， 產(chǎn)量

中圖分類號(hào)：Q945， S511

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000-3142（2018）04-0521-08

Abstract：Field experiments about conventional rice varieties （Zhenguiai and Xinxiangzhan） in Wuming District of Nanning City were conducted in early and late seasons of 2014 to find out the dry matter and nutrient accumulation characteristics of machine-transplanting rice. Three different cultivation modes， i.e. machine-transplanting and hand-planting rice with spacing 30 cm × 12 cm， and hand-throwing rice with 277 500 per hectare， three replicates. Each hole controls 3-4 seedlings. We measured leaf area index at heading stage， the dry matter， nutrient accumulation of tillering， elongation， heading， maturation stages and grain yield maturation stage. The results were as follows：Under the same unit area planting density condition， the leaf area index at heading stage and dry matter， N， P and K nutrient accumulations and grain yields at maturation stages of machine-transplanting rice in both two seasons had no significant differences with hand-planting rice and hand-throwing rice. However， machine-transplanting rice indicated less dry matter and nutrient accumulation during earlier period， but greater during later period. Yeild of machine-transplanting rice， hand-planting rice， hand-throwing rice were 7.73， 7.62， 6.70 t·hm-2 in early season and 5.91， 5.97， 5.90 t·hm-2 in late season， but all showed no significant difference. The conclusions showed that machine-transplanting rice indicated no obvious differences on dry matter， nutrient accumulation， and yield potential with hand-planting rice and hand-throwing rice， but obvious differences on dry matter and nutrient accumulation process.

Key words：rice， machine-transplanting， dry matter accumulation， nutrient accumulation， yield

世界上大約一半人口以稻米為主食（石左虎，2015；袁隆平，2014；張杰和沈丹波，2013）。水稻是我國(guó)最重要的糧食作物之一，穩(wěn)定和發(fā)展我國(guó)水稻生產(chǎn)對(duì)國(guó)家糧食安全具有重要意義（焦玲玲等，2014；任戰(zhàn)英和楊正林，2013；張占勝，2012）。然而，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，農(nóng)村勞動(dòng)人口逐漸向大中城市及城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移，農(nóng)村從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的勞動(dòng)力逐漸減少（孫靜和戚研，2016），發(fā)展水稻機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)，是解決農(nóng)村勞動(dòng)力日益減少的情況下保證糧食種植面積和產(chǎn)量的重要方法。

前人對(duì)機(jī)插秧水稻的生產(chǎn)和產(chǎn)量形成進(jìn)行較多的研究，胡雅杰等（2012）研究認(rèn)為機(jī)插秧水稻生育中后期光合能力強(qiáng)，物質(zhì)積累多，有利于高產(chǎn)。朱從海等（2008）研究認(rèn)為機(jī)插秧水稻產(chǎn)量、總干物質(zhì)積累量與抽穗至成熟期干物質(zhì)積累量呈極顯著正相關(guān)。增施氮、磷、鉀肥都能提高水稻的分蘗能力，葉面積指數(shù)和干物質(zhì)積累量，從而提高產(chǎn)量（俞巧鋼等，2012； 張奇春和王光火，2006）。氮、磷、鉀養(yǎng)分能夠直接或間接影響水稻的生長(zhǎng)代謝及最終產(chǎn)量的形成（肖小軍等，2014），但是關(guān)于機(jī)插秧水稻的物質(zhì)生產(chǎn)與養(yǎng)分積累與其他栽培方式水稻的差異及其對(duì)產(chǎn)量的影響研究還比較少。因此，本研究在南方雙季稻區(qū)生態(tài)條件下，以手拋秧和手插秧為對(duì)照，系統(tǒng)研究機(jī)插秧水稻的物質(zhì)生產(chǎn)、養(yǎng)分積累特性及其與產(chǎn)量的關(guān)系，以明確其產(chǎn)量形成規(guī)律，為機(jī)插水稻高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 時(shí)間、地點(diǎn)與材料

于2014年在廣西武鳴縣雙橋鎮(zhèn)農(nóng)戶責(zé)任田進(jìn)行大田試驗(yàn)，早季和晚季供試水稻品種分別為珍桂矮和新香粘，皆為武鳴當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)栽培品種。試驗(yàn)田的土壤試驗(yàn)開始前基本理化性質(zhì)是有機(jī)質(zhì)41.59 g·kg-1，速效氮79.47 mg·kg-1，速效磷11.98 mg·kg-1，速效鉀49.49 mg·kg-1，pH為6.19。

1.2 方法

根據(jù)栽插方式設(shè)3個(gè)處理，即機(jī)插秧（行距30 cm × 株距12 cm）、手插秧（行距30 cm × 株距12 cm）、手拋秧（27.61 萬(wàn)蔸·hm-2）。機(jī)插秧和手插秧每穴控制3～4苗，手拋秧在播種密度相同條件下，按單位面積穴數(shù)相同確定小區(qū)的拋栽數(shù)量。小區(qū)隨機(jī)排列，設(shè)3次重復(fù)。小區(qū)面積36 m2，長(zhǎng)為15 m，寬為2.4 m，小區(qū)之間留35 cm的空間作為過(guò)道，四周設(shè)1.5 m保護(hù)行。

各處理的施肥數(shù)量和施肥方法相同，其他大田管理按當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)習(xí)慣進(jìn)行。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目

于分蘗期、拔節(jié)期、抽穗期和成熟期在每個(gè)小區(qū)取代表性水稻植株8穴，然后分為莖、葉、穗（抽穗期和成熟期）三部分，于105 ℃下殺青30 min后，于80 ℃下烘干至恒重。樣品稱重后用植物樣品粉碎機(jī)（FZ102，天津市泰斯特儀器有限公司生產(chǎn)）粉碎，過(guò)60目篩，密封干燥保存。水稻葉面積用激光葉面積測(cè)定儀測(cè)定。樣品中全氮、全磷、全鉀含量的測(cè)定方法參照鮑士旦2000年編的《土壤農(nóng)化分析》。全氮采用連續(xù)流動(dòng)化學(xué)分析儀SEAL-AA3比色測(cè)定，全磷采用鉬銻抗吸光光度法測(cè)定，全鉀采用火焰光度法測(cè)定。成熟期先調(diào)查30蔸水稻的平均穗數(shù)，然后取代表性植株10蔸進(jìn)行考種，測(cè)定每穗粒數(shù)、單穗重、千粒重等。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，采用SPSS18.0軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 干物質(zhì)積累特性

由表1可知，早晚兩季機(jī)插秧水稻在分蘗前干物質(zhì)積累量顯著低于手插秧和手拋秧，在抽穗期、成熟期超過(guò)了手插秧和手拋秧的干物質(zhì)積累量，但處理間差異不顯著。進(jìn)一步比較三種移栽方式水稻在生育前期、中后期的干物質(zhì)積累量（表2），發(fā)現(xiàn)機(jī)插秧水稻干物質(zhì)積累與手拋秧表現(xiàn)出相反的趨勢(shì)，即機(jī)插秧水稻在生育前期的干物質(zhì)積累少，占總干物質(zhì)積累量的比率較低，在晚季生育后期反之。由表3可知，早季機(jī)插秧、手插秧、手拋秧水稻在中后期的干物質(zhì)積累量分別是1 220、970、1 090 g·m-2，晚季機(jī)插秧、手插秧、手拋秧水稻在中后期的干物質(zhì)積累量分別是1 560、1 770、1 360 g·m-2。

表1還表明不同移栽方式水稻收獲指數(shù)的差異在早晚兩季均不顯著。這表明，機(jī)插秧水稻物質(zhì)分配與手插秧、手拋秧水稻并沒(méi)有明顯的不同。

綜合分析，機(jī)插秧水稻的干物質(zhì)生產(chǎn)能力及物質(zhì)分配與手插秧、手拋秧水稻沒(méi)有明顯的差異，但干物質(zhì)積累過(guò)程與手插秧、手拋秧水稻存在一定的差異，主要表現(xiàn)在其前期的干物質(zhì)積累能力較弱、后期的干物質(zhì)積累能力較強(qiáng)。

2.2 氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收積累特點(diǎn)

2.2.1 氮素吸收與積累 由表3可知，機(jī)插水稻在分蘗期和拔節(jié)期地上部的氮素積累量在三種移栽方式中均是最小的，表明機(jī)插秧水稻緩苗期長(zhǎng)影響了其生育前期對(duì)氮素的吸收。其中，機(jī)插秧水稻在早季分蘗期其氮素積累比手插秧和手拋秧的氮素積累量分別少了27%和30%，機(jī)插秧水稻與手插秧、手拋秧水稻之間氮素積累的差異達(dá)到了顯著性水平；晚季，機(jī)插秧水稻地上部氮素積累量在分蘗期分別比手插秧水稻和手拋秧水稻低26%和31%，顯著低于手插稻和手拋秧水稻氮素積累。

機(jī)插秧水稻拔節(jié)后，其氮素積累量迅速增加。早季，機(jī)插秧水稻在抽穗期和成熟期和氮素積累量超過(guò)了手插秧水稻和手拋秧水稻。晚季，機(jī)插水稻在抽穗期和成熟期的氮素積累量也超過(guò)了手拋秧水稻，但在成熟期的氮素積累量仍低于手插秧水稻。

計(jì)算各生育階段水稻氮素積累量及占總氮素積累量的比率，表4結(jié)果表明，機(jī)插水稻各生育階段氮素的積累特點(diǎn)與手拋秧水稻的特點(diǎn)相反，即機(jī)插水稻在生育前期的氮素積累量小，前期積累氮素占總氮素積累量的比率低，生育后期的氮素積累較大，后期積累氮素占總氮素積累量的比率較大，而手拋秧水稻在生育前期的氮素積累量大，前期積累氮素占總氮素積累量的比率高，生育后期的氮素積累量較小，后期氮素積累量占總氮素積累量的比率較低。

2.2.2 磷素吸收與積累 由表5可知：早晚兩季，機(jī)插秧水稻在分蘗期，其地上部磷素的積累量都顯著小于手插秧水稻和手拋秧水稻；早晚兩季，從拔節(jié)期到成熟期，機(jī)插秧水稻與手插秧水稻、手拋秧水稻對(duì)磷素的積累都逐漸增加，但相互間無(wú)顯著差異。

機(jī)插秧水稻在早季前期對(duì)磷的積累占總生育期積累的比率小于手插秧水稻，但大于手拋秧水稻，中期積累的速度小于手插秧水稻和手拋秧水稻，在后期又超過(guò)手插秧水稻，表明早造機(jī)插秧水稻對(duì)磷的積累主要在前期和后期。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，機(jī)插秧水稻在晚季前期對(duì)磷的積累速度小于手插秧水稻和手拋秧水稻，但在中期，機(jī)插秧水稻對(duì)磷的積累速度增加，超過(guò)了手插秧水稻和手拋秧水稻，并在生育后期，超過(guò)了手拋秧水稻對(duì)磷素的積累速度（表6）。

2.2.3 鉀素吸收與積累 由表7可知，早晚兩季，機(jī)插秧水稻在分蘗期積累的鉀素只占總生育期鉀積累總量的27%和11%，而手插秧水稻在分蘗期積累的氮素占總生育期鉀積累總量的43%和16%，手拋秧水稻分蘗期積累的氮素只占總生育期鉀積累總量的42%和23%，機(jī)插秧水稻在分蘗期對(duì)鉀素的積累都顯著小于手插秧水稻和手拋秧水稻。早季拔節(jié)期機(jī)插秧、手插秧和手拋秧水稻對(duì)鉀的積累已分別達(dá)到了53%、63%和66%。抽穗期后，三種移栽方式對(duì)鉀素的積累總量雖有差異但不顯著。數(shù)據(jù)表明， 晚季機(jī)插秧、手插秧和手拋秧等栽插方式水稻在拔節(jié)期對(duì)鉀素的積累分別達(dá)到了40%、37%和50%，抽穗期，鉀素的積累都已達(dá)到了鉀素積累總量的70%以上，抽穗期到成熟期，機(jī)插秧水稻對(duì)鉀素總的的積累與手插稻和手拋稻都沒(méi)有顯著差異，表明機(jī)插秧水稻對(duì)鉀素的積累能力跟手插稻和手拋稻基本一致。

由表8可知，早晚兩造機(jī)插秧水稻在生育前期對(duì)鉀素的積累量少于手插秧水稻和手拋秧水稻，中期對(duì)鉀素的積累量及占總生育期的比率均大于手插秧水稻和手拋秧水稻。生育后期則表現(xiàn)為對(duì)鉀素的積累基本達(dá)到了頂峰，占生育期總積累量比率較少，早成熟期。對(duì)三種栽培方式對(duì)鉀素的積累量進(jìn)行分析，結(jié)果表明，機(jī)插秧水稻對(duì)鉀素積累能力相對(duì)手插秧水稻和手拋秧水稻，只是過(guò)程有差異，但不影響最終積累總量。

2.3 機(jī)插秧抽穗期葉面積指數(shù)

抽穗期作為水稻高產(chǎn)的關(guān)鍵時(shí)期，其葉面積指數(shù)是在一定程度上反映了物質(zhì)生產(chǎn)能力。由表9可知，早晚兩季，機(jī)插秧水稻的葉面積指數(shù)與手插秧水稻、手拋秧水稻間并無(wú)顯著差異，這可能是三種栽插方式水稻成熟期物質(zhì)積累量差異不顯著的主要原因。

2.4 機(jī)插秧水稻產(chǎn)量及穗粒結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

由表10可知，在早季，機(jī)插秧水稻雖然在各個(gè)時(shí)期的干物質(zhì)、氮、磷、鉀養(yǎng)分等積累過(guò)程不同，但最終積累總量無(wú)顯著差異，從早晚兩季的成熟期的考種數(shù)據(jù)來(lái)看，機(jī)插秧水稻單位面積穗數(shù)、單穗重、每穗粒數(shù)、千粒重及單位面積產(chǎn)量與手插秧水稻、手拋秧水稻對(duì)比沒(méi)有表現(xiàn)出顯著的差異，說(shuō)明，機(jī)插秧水稻具有手插秧水稻和手拋秧水稻一樣的生產(chǎn)潛力。

3 討論與結(jié)論

研究結(jié)果表明，三種移栽方式水稻的產(chǎn)量差異不顯著，與劉紅江等（2013）研究結(jié)果相似。其原因有多方面，但三種移栽方式水稻總的物質(zhì)生產(chǎn)與養(yǎng)分積累能力差異水平不顯著，可能是導(dǎo)致產(chǎn)量無(wú)顯著差異的主要原因。從葉面積指數(shù)測(cè)定數(shù)據(jù)來(lái)看，三種移栽方式水稻抽穗期的葉面積指數(shù)也沒(méi)有表現(xiàn)顯著差異。由此推測(cè)，三種栽插方式水稻群體的光合能力也不存在顯著差異，并導(dǎo)致其干物質(zhì)積累能力也未表現(xiàn)出顯著差異。這也表明，與手插秧水稻、手拋秧水稻比較，機(jī)插秧水稻的優(yōu)勢(shì)并不表現(xiàn)在產(chǎn)量上，而是表現(xiàn)在省工、省力優(yōu)勢(shì)。

然而，機(jī)插秧水稻的物質(zhì)生產(chǎn)與養(yǎng)分積累過(guò)程與手插秧、手拋秧水稻間存在顯著的差異，即機(jī)插秧水稻前期生產(chǎn)的干物質(zhì)和積累的養(yǎng)分?jǐn)?shù)量較少、占全生育期干物質(zhì)生產(chǎn)量和養(yǎng)分積累量的比率較小。為進(jìn)一步探究其原因，本人在本試驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中同步對(duì)機(jī)插秧緩苗期進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)機(jī)插秧水稻栽插較深、栽插時(shí)秧苗斷根率比手插秧和手拋秧高、返青較慢、緩苗期較長(zhǎng)、前期生長(zhǎng)勢(shì)頭較弱（曾永躍等，2016）。根據(jù)機(jī)插秧水稻的上述物質(zhì)生產(chǎn)與養(yǎng)分積累特點(diǎn)，生產(chǎn)上應(yīng)采取相應(yīng)的栽培措施，以充分發(fā)揮機(jī)插秧水稻的產(chǎn)量潛力。首先，應(yīng)加強(qiáng)前期的田間管理，促進(jìn)前期的干物質(zhì)生產(chǎn)與養(yǎng)分積累。前期生長(zhǎng)緩慢，物質(zhì)生產(chǎn)能力和養(yǎng)分積累能力較弱，是制約機(jī)插秧水稻高產(chǎn)的重要限制因子。因此，返青后，濕潤(rùn)灌溉，早施并適當(dāng)重施分蘗肥，以促進(jìn)機(jī)插秧水稻分蘗早發(fā)。其次，充分發(fā)揮水稻的自我調(diào)節(jié)功能，即前期生長(zhǎng)的弱勢(shì)可以通過(guò)后期的強(qiáng)勢(shì)生長(zhǎng)進(jìn)行彌補(bǔ)。如通過(guò)科學(xué)施用穗肥，促進(jìn)機(jī)插秧水稻中后期的物質(zhì)生產(chǎn)與養(yǎng)分積累，為形成大穗，提高產(chǎn)量奠定基礎(chǔ)。

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