寒區(qū)第一積溫區(qū)水稻品種篩選及灌溉模式研究

孫艷玲，劉 迪，王 柏，黃 彥，秦詩宇

(1.黑龍江省水利科學(xué)研究院，黑龍江 哈爾濱 150080；2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利與土木工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030)

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗區(qū)位于黑龍江省第一積溫區(qū)黑龍江省水利科技試驗研究中心水田試驗區(qū)(N45°43′09″，E126°36′35″)，全年平均氣溫在-4～5 ℃之間，無霜期在130～140 d，年平均降水量多介于400～650 mm，7—9月份的降雨量占全年的70%。試驗中心土壤質(zhì)地為壤土，土壤基本性質(zhì)為：N元素含量為154.4 mg/kg，P2O5含量為40.1 mg/kg，K2O含量為376.8 mg/kg，pH值為7.27。

1.2 試驗設(shè)計處理

在水稻基礎(chǔ)地力相同的條件下，試驗設(shè)置兩種不同灌溉模式，分別為常規(guī)淹水灌溉(簡稱常灌C)和控制灌溉(簡稱控灌K)；四個水稻品種，分別為松粳16，松粳18，松粳20和松粳201，進(jìn)行對比試驗研究，共8個試驗小區(qū)，每個小區(qū)20 m2。插秧規(guī)格為株行距30.0 cm×13.3 cm，每平米24穴，每穴5～7株。各灌溉模式水分管理如表1所示。試驗站大田0～40 cm土壤體積飽和含水率平均為42.94%。5月23日插秧，9月21日收割。

1.3 試驗方法

(1)田間調(diào)查：記錄各品種(系)播種期、分蘗期、抽穗期和成熟期各關(guān)鍵時期的出現(xiàn)日期。

(2)土壤水分觀測：當(dāng)土壤水分達(dá)到灌水下限時，即灌水至上限，水層通過鋼板尺測量，如遇降雨進(jìn)行加測。無水層時利用土壤水分測定儀測定土壤水分。

(3)莖蘗動態(tài)：從插秧后開始，先查出基本苗數(shù)，至齊穗后10 d，每7 d調(diào)查一次莖蘗數(shù)，每個處理3個重復(fù)，每重復(fù)調(diào)查1點，每點連續(xù)5穴定位。

(4)理論產(chǎn)量考查：每個處理3個重復(fù)，每個重復(fù)查5穴，測量株高，調(diào)查計算每穴平均有效穗數(shù)，測定每穗長、實粒數(shù)、秕粒數(shù)和空粒數(shù)等性狀。計算每穗粒數(shù)、結(jié)實率、有效穗數(shù)、千粒重等產(chǎn)量構(gòu)成因素。

表1 水稻灌溉各生育階段根層土壤水分控制指標(biāo)

2 結(jié)果分析

2.1 不同品種不同灌溉方式水稻分蘗動態(tài)變化

圖1 松粳16分蘗動態(tài)變化曲線

分蘗是水稻個體強(qiáng)壯程度的重要特征[1]，分蘗是影響水稻成穗數(shù)進(jìn)而影響總產(chǎn)量的重要農(nóng)藝性狀之一[2]，也是決定作物產(chǎn)量的重要農(nóng)藝性狀[3-4]。水稻分蘗除受自身遺傳因素的作用外，還受營養(yǎng)條件、溫度、光照、水分、種植密度等外界因素的影響[5]。四個品種不同灌溉方式的分蘗動態(tài)曲線見圖1～圖4，從圖中可以看出，水稻分蘗期從6月12日開始，到6月28日期間分蘗急速增加，水稻常灌到7月5日達(dá)到分蘗高峰，控灌則在7月12日才達(dá)到分蘗高峰，比常灌處理水稻推遲一周達(dá)到分蘗高峰，到分蘗高峰之后隨著無效分蘗的死亡，分蘗株數(shù)逐漸減少。對于這四個品種來說，三個品種松粳16，松粳18，松粳20均為控灌處理水稻分蘗高于常灌處理。說明對于這三個品種，水稻控灌處理田間通氣透光效果明顯好于常灌，有利于水稻生長發(fā)育，促進(jìn)水稻分蘗。品種松粳201常灌處理水稻分蘗數(shù)高于控灌處理，但其有效分蘗少于控灌處理，說明無效分蘗較多。松粳18品種從7月份開始隨著氣溫的升高，控灌分蘗明顯高于常灌處理，在分蘗高峰期，每穴分蘗數(shù)比常灌平均多7.2穗，高出33.8%。

圖2 松粳18分蘗動態(tài)變化曲線

圖3 松粳20分蘗動態(tài)變化曲線

圖4 松粳201分蘗動態(tài)變化曲線

2.2 不同處理對水稻有效穗數(shù)的影響

在壯秧、合理密植的基礎(chǔ)上，每畝穗數(shù)多少，取決于單株分蘗數(shù)的成穗率。一般分蘗越早，成穗的可能性越大；后期出生的分蘗，不容易成穗。所以積極促進(jìn)前期分蘗，適當(dāng)控制后期分蘗，是水稻分蘗期栽培的基本要求。單位面積有效穗數(shù)是水稻產(chǎn)量構(gòu)成要素之一，主要取決于分蘗發(fā)生數(shù)量與成穗率高低[6]。水稻是利用分蘗成穗增產(chǎn)的作物，合理利用分蘗穗是實現(xiàn)水稻高產(chǎn)以致超高產(chǎn)的重要措施[7]。

不同處理水稻有效穗數(shù)對比見圖5，從圖中可以看出，四個品種控灌處理的水稻有效穗數(shù)均高于常灌處理，說明水稻控灌有利于提高水稻的成穗率，因為水稻控灌通風(fēng)透光好，田面溫度高于常灌，前期分蘗快，所以分蘗數(shù)要高于常灌，而且成穗率高，四個品種控灌處理平均每穴有效穗數(shù)比常灌處理多1.4穗。其中松粳16和松粳20兩個品種控灌處理有效穗數(shù)明顯高于常灌處理，有效穗數(shù)比常灌處理每穴多2.6穗，說明這兩個品種控灌效果更好，比較耐旱，適當(dāng)控水有利于降低無效分蘗，有利于水稻增產(chǎn)。

圖5 不同處理水稻有效穗數(shù)對比圖

2.3 不同處理對水稻結(jié)實率的影響

不同處理水稻結(jié)實率對比見圖6，從圖中可以看出，控灌處理和常灌處理結(jié)實率相差不大。松粳16、松粳18和松粳201品種控灌處理略高于常灌處理，因為控灌水稻，株形良好，光能利用率高，群體光照條件好，空秕粒較少，結(jié)實率高；常灌處理水稻，由于無效分蘗較多，葉片彎曲且相互遮陰，群體光照條件差，籽粒得到的光合產(chǎn)物少，空秕率高，結(jié)實率低。

圖6 不同處理水稻結(jié)實率對比圖

結(jié)實率的高低還與水稻后期的營養(yǎng)狀況有關(guān)。植株生長正常，葉片光合作用強(qiáng)，制造的有機(jī)物多，能源源不斷地運往籽粒，籽粒就飽滿，空殼率少，結(jié)實率高。相反，如果后期貪青晚熟，光合產(chǎn)物用于莖葉的生長，運向籽粒的養(yǎng)分少，這樣谷?？諝ず芨撸Y(jié)實率低。水稻常灌處理容易貪青晚熟，所以結(jié)實率低于控灌。

2.4 不同處理對水稻灌溉水分生產(chǎn)率的影響

消耗每單位水量所產(chǎn)生的稻谷重量稱為水稻的水分生產(chǎn)率，此項指標(biāo)可以用來改良水資源開發(fā)利用的程度[8]。不同處理水稻灌溉水分生產(chǎn)率對比見圖7，從圖中可以看出，四個品種松粳16，松粳18，松粳20和松粳201控灌處理的灌溉水分生產(chǎn)率分別為1.12 kg/m3、1.38 kg/m3、1.34 kg/m3、1.18 kg/m3；常灌的灌溉水分生產(chǎn)率分別為0.91 kg/m3、1.33 kg/m3、0.90 kg/m3、0.92 kg/m3；四個品種控灌的灌溉水分生產(chǎn)率相對常灌平均提高了23.45%。由此可見，利用控灌方式進(jìn)行灌溉可以大大提高灌溉水分生產(chǎn)率，提高了水稻對水資源的利用率，使水稻在消耗相同體積的水分時，可以獲得更高的產(chǎn)量。

圖7 不同處理水稻灌溉水分生產(chǎn)率對比圖

傳統(tǒng)的灌溉方式是建立在充分灌溉的基礎(chǔ)上，在這種理論的支配下，大多數(shù)農(nóng)民選擇淹水灌溉的灌溉方法，不僅使大量的水分浪費在棵間蒸發(fā)和深層滲漏中，還大大增加了水稻的蒸騰量[8]。在本次試驗研究中，控灌處理與常灌相比，灌溉水分生產(chǎn)率得到了較大的提高，對水稻產(chǎn)量也起到了一定的增產(chǎn)作用，對灌溉定額的需求也更小。

2.5 不同處理對水稻理論產(chǎn)量的影響

不同處理水稻理論產(chǎn)量對比見圖8，從圖中可以看出，松粳16，松粳20和松粳201產(chǎn)量控灌處理均高于常灌處理，平均增產(chǎn)918.15 kg/hm2，提高9.74%；松粳20產(chǎn)量增加最多，比常灌處理增產(chǎn)1833.45 kg/hm2，提高19.77%。松粳18在這兩種節(jié)水灌溉栽培條件下控灌處理水稻產(chǎn)量略低于常灌處理，但水分生產(chǎn)率明顯高于常灌溉處理，從經(jīng)濟(jì)角度來說，松粳18也較適合控灌。所以，水稻控灌無論從灌溉水分生產(chǎn)率還是增產(chǎn)效果來看，都要稍優(yōu)于常灌。水稻在栽培過程中適度的節(jié)水，有些品種不僅能夠增加產(chǎn)量，而且大幅度節(jié)約灌溉用水，提高灌溉水分利用效率，高效利用了水資源。同時說明品種松粳16，松粳20和松粳201為耐旱品種，可以在水資源匱乏地區(qū)種植。

圖8 不同處理水稻理論產(chǎn)量對比圖

2.6 最優(yōu)處理評價分析

根據(jù)試驗調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行最優(yōu)處理評價分析，不同處理評價指標(biāo)見表2。不同處理的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化見表3。

表2 不同處理評價指標(biāo)

表3 不同處理數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

通過主觀賦權(quán)法，采取不同組別的權(quán)重，權(quán)重一偏重于產(chǎn)量和灌溉水分生產(chǎn)率對最優(yōu)處理影響較大，權(quán)重二偏重于產(chǎn)量和有效穗數(shù)對最優(yōu)處理影響較大，權(quán)重三偏重于產(chǎn)量和千粒重對最優(yōu)處理影響較大，權(quán)重四偏重于灌溉水分生產(chǎn)率對最優(yōu)處理影響較大，權(quán)重五偏重于產(chǎn)量對最優(yōu)處理影響較大，具體權(quán)重因子見表4。經(jīng)過計算得到權(quán)重評價值，具體見表5。通過表5中的數(shù)值，得到評價值位次比較情況，詳見表6。

表4 權(quán)重因子表

表5 權(quán)重評價值表

表6 評價值位次比較表

從表6中可以看出，當(dāng)采用權(quán)重一，權(quán)重二，權(quán)重三和權(quán)重五時，評價值位于前三位的分別是松粳18K，松粳18C和松粳20K，說明松粳18控制灌溉處理為最優(yōu)處理，其次是松粳18常規(guī)淹水灌溉和松粳20控制灌溉處理；當(dāng)采用權(quán)重四時，評價值位于前三位的分別是松粳18K，松粳20K和松粳18C，說明品種松粳18采用控制灌溉處理為最優(yōu)組合，其次是品種松粳20控制灌溉處理和松粳18常規(guī)淹水灌溉處理。因此，品種松粳18和松粳20為適宜當(dāng)?shù)胤N植品種；松粳18采用水稻控制灌溉技術(shù)和常規(guī)淹水灌溉均為較好的組合，但從經(jīng)濟(jì)角度看，采用控制灌溉技術(shù)可以節(jié)約大量灌溉用水，使水稻在消耗相同體積的水分時，可以獲得更高的產(chǎn)量。所以品種松粳18和松粳20，灌水處理采用控制灌溉技術(shù)為當(dāng)?shù)刈顑?yōu)的組合。

3 結(jié) 論

通過寒區(qū)第一積溫區(qū)4個不同品種水稻整個生育期不同灌溉方式對水稻生長、產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子影響的試驗研究，結(jié)果表明：

(1)與常規(guī)淹灌相比，控制灌溉條件下四個品種松粳16、松粳18、松粳20和松粳201有效分蘗數(shù)每穴平均提高了1.4穗，常規(guī)淹水灌溉處理使水稻分蘗高峰期提前，無效分蘗增加；控制灌溉處理使水稻分蘗高峰期后移，有效分蘗增加。所以水稻采用控制灌溉處理整體株型好，通風(fēng)透光效果好，土壤溫度增加，有利于水稻分蘗，提高水稻有效分蘗，減少無效分蘗。

(2)控制灌溉處理水稻，株型良好，光能利用率高，群體光照條件好，空秕粒較少，結(jié)實率高；常灌處理水稻，由于無效分蘗較多，葉片彎曲且相互遮陰，群體光照條件差，籽粒得到的光合產(chǎn)物少，空秕率高，結(jié)實率低。

(3)采用控制灌溉的四個品種水稻灌溉水分生產(chǎn)率比常規(guī)淹水灌溉平均提高了23.45%，品種松粳16，松粳20和松粳201控制灌溉處理產(chǎn)量比常規(guī)淹水灌溉處理平均增產(chǎn)918.15 kg/hm2，提高9.74%。所以利用水稻控制灌溉可以大大提高灌溉水分生產(chǎn)率，提高水稻對水資源的利用率，使水稻在消耗相同體積的水分時，可以獲得更高的產(chǎn)量。

(4)通過對試驗調(diào)查數(shù)據(jù)最優(yōu)處理評價分析，得出松粳18控制灌溉處理為最優(yōu)處理，其次是松粳18常規(guī)淹水灌溉和松粳20控制灌溉處理。從經(jīng)濟(jì)角度分析，松粳18采用控制灌溉技術(shù)可以節(jié)約大量灌溉用水，使水稻在消耗相同體積的水分時，獲得更高的產(chǎn)量。所以松粳18和松粳20為當(dāng)?shù)剡m宜水稻品種，控制灌溉為當(dāng)?shù)剡m宜的灌溉模式。

綜上所述，品種采用松粳18和松粳20，灌溉模式采用控制灌溉技術(shù)為寒地第一積溫區(qū)最優(yōu)組合。