趙黎明

（黑龍江省農(nóng)墾科學院水稻研究所，黑龍江佳木斯 154007）

黑龍江省作為我國重要的產(chǎn)糧大省之一，目前水稻種植面積400多萬hm2，是中國乃至世界上最主要的粳稻生產(chǎn)基地之一，在保障全國糧食安全中起著十分重要的作用。寒地水稻是我省最重要的糧食作物之一，其增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)對我省乃至全國糧食安全至關重要。寒地水稻的整個生育期過程要經(jīng)過一系列生長發(fā)育變化，每一個生育時期各器官及相應的指標變化均會對產(chǎn)量建成造成影響，而在水稻生產(chǎn)過程中又必須經(jīng)歷育苗、插秧、施肥及灌溉等一系列環(huán)節(jié)，其中的每個技術環(huán)節(jié)都缺一不可。因此，只有在掌握水稻生長規(guī)律和生產(chǎn)技術環(huán)節(jié)基礎上，不斷完善現(xiàn)有的水稻栽培技術體系，才能實現(xiàn)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的目的。近年來，水稻單產(chǎn)和總產(chǎn)均大幅提高［1］，同時在我省也開展了水稻高產(chǎn)攻關研究，并出現(xiàn)了很多高產(chǎn)記錄。然而，在水稻實際生產(chǎn)過程中，大多數(shù)高產(chǎn)記錄是在高成本投入下實現(xiàn)的，重演性差，區(qū)域與年份間表現(xiàn)出嚴重的不穩(wěn)定性［2-4］。說明在寒地水稻生產(chǎn)上，只有深入研究高產(chǎn)水稻的生長發(fā)育規(guī)律，明確其特性特征，并配套相應的科學栽培模式，才能充分發(fā)揮寒地優(yōu)良品種的高產(chǎn)潛力。為此，本試驗設置不同栽培模式，研究各栽培模式對水稻葉齡、莖蘗、干物質(zhì)積累、葉面積指數(shù)以及籽粒灌漿動態(tài)變化的影響，以期為寒地水稻高產(chǎn)、高效栽培提供理論和實踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試品種為龍粳31（主莖11葉，黑龍江第三積溫帶主栽品種）。供試肥料為尿素（含46.4%N）、磷酸二銨（含46% P2O5）、氯化鉀（含60%K2O）。

1.2 試驗設計與方法

試驗于2017年在黑龍江省農(nóng)墾科學院水稻研究所佳南試驗區(qū)進行，隨機區(qū)組設計，設置當?shù)胤N植戶栽培、高產(chǎn)高效栽培和超高產(chǎn)栽培3種栽培模式。

種植戶栽培具體設計為，移栽行株距30 cm×12 cm，4株／穴。施純氮100 kg·hm-2，按基∶蘗∶穗＝4∶3∶3施用；磷酸二銨100 kg·hm-2，全部基施；氯化鉀肥200 kg·hm-2，按基∶穗＝1∶1施用。移栽后5 d內(nèi)田間保持淺水層，返青后淺水層自然落干，有效分蘗末期曬田，控制無效分蘗發(fā)生；之后始終保持3～5 cm淺水層灌溉，收獲前1周斷水。其它田間管理同大田常規(guī)。

高產(chǎn)高效栽培具體設計為，移栽密度同種植戶栽培。施純氮130 kg·hm-2，按基∶蘗∶調(diào)∶穗＝4∶3∶1∶2施用；磷酸二銨120 kg·hm-2，全部基施；氯化鉀肥250 kg·hm-2，按基∶穗＝1∶1施用。同時基肥中加施100 kg·hm-2生物肥（三龍生物肥）。移栽后5 d內(nèi)田間保持淺水層，返青后淺水層自然落干，有效分蘗末期曬田，控制無效分蘗發(fā)生；生育轉(zhuǎn)換期為3～0 cm淺濕間歇灌溉；孕穗期、抽穗期以及灌漿成熟期為“淺濕干”間歇灌溉，收獲前1周斷水。其它田間管理同大田常規(guī)。

超高產(chǎn)栽培具體設計為，移栽行株距為30 cm×12 cm，6株／穴。施純氮160 kg·hm-2，按基∶蘗∶調(diào)∶穗＝4∶3∶1∶2施用；磷酸二銨150 kg·hm-2，全部基施；氯化鉀肥350 kg·hm-2，按基∶穗＝4∶6施用。同時基肥中加施120 kg·hm-2生物肥（三龍生物肥），水分及其它田間管理同高產(chǎn)高效栽培。

于4月18日播種，塑料軟盤育秧，秧齡35 d左右，移栽葉齡3.5葉左右，5月18日移栽，3次重復，每重復小區(qū)占地面積36 m2，小區(qū)間用PVC板隔開。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 葉齡與莖蘗動態(tài)返青后每小區(qū)選長勢比較一致的連續(xù)5穴，用紅鉛油標記葉齡，定點定時調(diào)查葉齡進程和莖蘗消長動態(tài)，每隔7 d調(diào)查1次，葉齡進程至劍葉全展開為止，莖蘗動態(tài)至分蘗數(shù)穩(wěn)定為止。

1.3.2 葉面積指數(shù)采用方格法測定。

1.3.3 干物質(zhì)積累動態(tài)于分蘗盛期、拔節(jié)期、抽穗期、蠟熟期、成熟期進行取樣分析，對每個小區(qū)進行平米莖數(shù)調(diào)查，算出平均值，按照平均數(shù)每小區(qū)各取代表性植株3穴用于植株分析，并按穗、莖鞘、葉等器官分樣，于105℃殺青30 min，80℃烘箱48 h烘至恒重后，稱取各器官干物質(zhì)重。

1.3.4 灌漿速度各重復小區(qū)于抽穗期選取同日開始抽穗的單莖穗150個并掛牌，每5 d取穗15個，剔除空粒后，隨機查取200粒，稱其鮮重，于105℃殺青30 min，80℃烘干至恒重后，稱干重，計算千粒重。

1.3.5 穗部性狀調(diào)查按照各小區(qū)成熟期調(diào)查的每穴平均穗數(shù)進行取樣，每點各取3穴，調(diào)查穗部一、二次枝梗粒數(shù)、粒重及結(jié)實率等指標。

1.3.6 測產(chǎn)與考種測產(chǎn)：每個重復2 m2實收?？挤N：每小區(qū)調(diào)查平方米收獲穗數(shù)，根據(jù)平均值每點各取3穴，調(diào)查植株農(nóng)藝性狀、每穗粒數(shù)、粒重、結(jié)實率、空秕粒率以及千粒重等指標。

1.4 數(shù)據(jù)計算和統(tǒng)計分析

應用Richard方程參照朱慶森等［5］的方法分析籽粒灌漿特性。

使用Microsoft Excel 2007進行數(shù)據(jù)處理，DPS7.05軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽培模式下水稻葉齡與莖蘗動態(tài)變化

圖1可知，水稻葉齡隨時間的延續(xù)呈直線上升的趨勢，以超高產(chǎn)栽培模式最快，至7月12日達到最終葉齡值，表現(xiàn)為超高產(chǎn)（11.0）＞高產(chǎn)高效（10.9）＞種植戶（10.6），不難看出，因處理間差異導致最終葉齡值出現(xiàn)較大差異，針對試驗用的11葉品種而言，超高產(chǎn)栽培更能保持品種原有的葉齡屬性。從莖蘗動態(tài)變化上看（圖1），各處理的莖蘗動態(tài)變化均呈現(xiàn)“緩慢上升-迅速上升-緩慢下降”變化趨勢，處理間差異達極顯著，莖蘗最大值均出現(xiàn)在7月5日，種植戶、高產(chǎn)高效以及超高產(chǎn)栽培每平方米分蘗莖數(shù)分別表現(xiàn)為445.6個、542.0個和655.3個，并在峰值之前時間段，分蘗速度呈逐漸增加的變化。

圖1 不同栽培模式對水稻葉齡與莖蘗動態(tài)變化的影響

2.2 不同栽培模式下水稻葉面積指數(shù)變化

圖2表明，從生育時期上看，葉面積指數(shù)以抽穗期最高，各生育期葉面積指數(shù)大小表現(xiàn)為抽穗期＞拔節(jié)孕穗期＞蠟熟期＞分蘗期，處理間水稻葉面積指數(shù)差異達極顯著水平（p＜0.01），且均呈現(xiàn)單峰曲線變化趨勢，其中各生育時期葉面積指數(shù)均以超高產(chǎn)栽培最高。通過對抽穗期有效（上四葉）與高效葉面積指數(shù)（上三葉）研究發(fā)現(xiàn)，有效葉面積指數(shù)＞高效葉面積指數(shù)，且二者均表現(xiàn)為超高產(chǎn)＞高產(chǎn)高效＞種植戶。結(jié)合葉面積率研究發(fā)現(xiàn)，各處理高效葉面積率和有效葉面積率占比分別在70%和80%以上，且均以高產(chǎn)高效栽培最高，分別表現(xiàn)為84.28%和93.42%。

2.3 不同栽培模式下水稻干物質(zhì)積累變化

圖3表明，不同處理對水稻干物質(zhì)積累的作用效果明顯，尤其是在拔節(jié)孕穗期之后。從曲線變化趨勢上看，各處理葉片、莖鞘的干物質(zhì)積累整體呈現(xiàn)單峰曲線變化趨勢，且最大干物質(zhì)量均出現(xiàn)在抽穗期，即分蘗期至抽穗期呈上升趨勢，而抽穗期至蠟熟期呈下降趨勢。抽穗期葉片干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為超高產(chǎn)（222.33 g·m-2）＞高產(chǎn)高效（183.79 g·m-2）＞種植戶（142.70 g·m-2），莖鞘干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為超高產(chǎn)（801.34 g·m-2）＞高產(chǎn)高效（750.63 g·m-2）＞種植戶（564.63 g·m-2）。圖3還知，各處理對水稻抽穗后每平方米生物產(chǎn)量的影響表現(xiàn)為，分蘗期至拔節(jié)期呈緩慢上升趨勢，拔節(jié)期至蠟熟期呈迅速上升趨勢，其中分蘗期表現(xiàn)為超高產(chǎn)（245.18 g·m-2）＞高產(chǎn)高效（195.74 g·m-2）＞種植戶（163.58 g·m-2），至蠟熟期超高產(chǎn)處理的生物產(chǎn)量表現(xiàn)為1 821.11 g·m-2。

2.4 不同栽培模式下水稻籽粒灌漿特性變化

研究表明，籽粒鮮重的增長與開花后天數(shù)呈二次曲線關系（圖4），達到最大籽粒鮮重時，各處理表現(xiàn)為種植戶（33.39 g）＞高產(chǎn)高效（32.60 g）＞超高產(chǎn)（32.13 g）；達到最大籽粒鮮重時所需的時間以超高產(chǎn)栽培最長，表現(xiàn)為39.7 d，其次是高產(chǎn)高效處理，表現(xiàn)為36.7 d。圖4還知，Richards模擬籽粒干重表明，花后0～40 d，籽粒干重表現(xiàn)為種植戶＞高產(chǎn)高效＞超高產(chǎn)，其中種植戶和高產(chǎn)高效栽培差異較小，而與超高產(chǎn)栽培差異明顯；40 d后，籽粒干重不再增加，曲線趨于平緩。籽粒灌漿速率研究表明，種植戶、高產(chǎn)高效和超高產(chǎn)栽培達

到最大籽粒灌漿速率時所需時間逐漸推遲，峰值逐漸降低，其中花后0～15 d表現(xiàn)為種植戶＞高產(chǎn)高效＞超高產(chǎn)，20 d后，超高產(chǎn)栽培籽粒灌漿速率最高。從曲線特征上看，高產(chǎn)高效栽培的峰值持續(xù)時間較長。

圖2 不同栽培模式對水稻抽穗期葉面積指數(shù)及葉面積率的影響

圖3 不同栽培模式對水稻葉片、莖鞘干物質(zhì)積累與生物產(chǎn)量的影響

圖4 不同栽培模式對水稻籽粒鮮重、Richard模擬曲線及灌漿速率的影響

2.5 不同栽培模式下水稻成熟期農(nóng)藝性狀變化

不同栽培模式對水稻農(nóng)藝性狀的影響見表1，從株高上看，以超高產(chǎn)栽培株高最高，表現(xiàn)為96.25 cm。而穗長指標則以高產(chǎn)高效栽培的穗長最長，表現(xiàn)為17.09 cm，其次是超高產(chǎn)栽培，類似于株高表現(xiàn)，二者差異雖然不顯著，但卻極顯著高于種植戶處理。相比之下，在節(jié)間長指標上，各處理的倒1、2節(jié)間長變化與株高和穗長變化趨勢大致相同，而在倒3、4節(jié)間長則表現(xiàn)出較大差異，長度均以超高產(chǎn)栽培最長，且極顯著高于其它處理。

表1 不同栽培模式對水稻成熟期農(nóng)藝性狀的影響

2.6 不同栽培模式下水稻穗部結(jié)構(gòu)變化

由表2可知，從穗部一次枝梗上看，其中實粒數(shù)、實粒重及枝梗數(shù)均表現(xiàn)為超高產(chǎn)＞高產(chǎn)高效＞種植戶，處理間差異達顯著水平；千粒重則以種植戶栽培最高，表現(xiàn)為27.11 g，與高產(chǎn)高效栽培差異不顯著，而與超高產(chǎn)栽培差異達顯著；結(jié)實率以種植戶栽培最高，表現(xiàn)為95.33%，但處理間差異不顯著。從穗部二次枝梗上看，與一次枝梗相比，枝梗間變化差異較大，其中實粒數(shù)和枝梗數(shù)表現(xiàn)為超高產(chǎn)＞高產(chǎn)高效＞種植戶，實粒重則表現(xiàn)為高產(chǎn)高效＞超高產(chǎn)＞種植戶。方差分析表明，超高產(chǎn)與高產(chǎn)高效處理在實粒數(shù)、枝梗數(shù)和實粒重上差異不顯著，但卻極顯著高于種植戶栽培；千粒重和結(jié)實率均表現(xiàn)為種植戶＞高產(chǎn)高效＞超高產(chǎn)。

表2 不同栽培模式對水稻穗部結(jié)構(gòu)的影響

2.7 不同栽培模式下水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成變化

表3可知，不同栽培模式下水稻理論和實際產(chǎn)量以超高產(chǎn)栽培最高，理論和實際產(chǎn)量分別表現(xiàn) 為11 315.64 kg·hm-2和11 013.06 kg·hm-2，高產(chǎn)高效栽培次之。方差分析表明，超高產(chǎn)栽培在實際產(chǎn)量上要極顯著高于其它處理。表3還知，不同栽培模式下水稻單位面積有效穗數(shù)、結(jié)實率、千粒重以及單株粒數(shù)和實粒重差異明顯，其中單位面積有效穗數(shù)以超高產(chǎn)栽培最高，表現(xiàn)為567.6個·m-2，較種植戶和高產(chǎn)高效栽培分別增幅40.0%和18.4%，差異極顯著。從單株粒數(shù)和實粒重上看，單株粒數(shù)以高產(chǎn)高效栽培最高，表現(xiàn)為97.9粒；而單株實粒重則以種植戶栽培最高，表現(xiàn)為2.29 g。此外，結(jié)實率與千粒重均以種植戶栽培最高，其中對結(jié)實率的影響處理間差異顯著。

表3 不同栽培模式對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

產(chǎn)量與單位面積有效穗數(shù)、株高均呈直線相關關系（圖5），說明在本試驗設計和研究的范圍內(nèi)，產(chǎn)量隨著每平方米有效穗數(shù)和株高的增加而增加，穗數(shù)可用y產(chǎn)量＝0.0115x每平方米有效穗數(shù)＋4.876（R2＝0.4668**，F(xiàn)＝29.81，n＝36）進行擬合，而株高可用y產(chǎn)量＝0.1435x株高－2.819（R2＝0.4094**，F(xiàn)＝23.58，n＝36）進行擬合。

圖5 產(chǎn)量與每平方米有效穗數(shù)、株高的關系

3 結(jié)論與討論

水稻光合物質(zhì)生產(chǎn)是產(chǎn)量形成的基礎，干物質(zhì)積累愈多，產(chǎn)量愈高［6，7］。目前不同學者關于干物質(zhì)積累的研究持有不同的觀點，一些研究認為產(chǎn)量的提高主要受中后期干物質(zhì)凈積累量的影響［8］，也有研究認為抽穗前干物質(zhì)積累量的增加是提高產(chǎn)量的有效途徑［9］，還有研究認為不同生育時期干物質(zhì)積累的適宜比例是影響產(chǎn)量提高的主要因素［10］。而水稻產(chǎn)量形成取決于單位面積穗數(shù)、每穗粒數(shù)、千粒重和結(jié)實率。相關的研究因出發(fā)點和目的不同，導致影響產(chǎn)量形成的主要因素也不同，其中一些學者研究認為增加單位面積穗數(shù)和穗粒數(shù)是提高產(chǎn)量的主要途徑［11］，而另一些學者研究則認為結(jié)實率和每穗實粒數(shù)是影響水稻產(chǎn)量的主因［12］。本研究觀察到，超高產(chǎn)栽培可顯著增加單位面積有效穗數(shù)，增加干物質(zhì)積累量，提高水稻中后期生物產(chǎn)量，一次枝梗性狀優(yōu)勢明顯。相比之下，高產(chǎn)高效栽培的優(yōu)勢則主要表現(xiàn)在最大灌漿速率持續(xù)時間長，單株粒重、結(jié)實率和千粒重顯著增加，而與種植戶栽培相比，除單株粒重、結(jié)實率和千粒重指標外，其余各項指標均顯著增加。然而，受品種多樣化、生態(tài)環(huán)境因素多變以及優(yōu)質(zhì)需求等因素的影響，未來的研究應加強品種的拓展和栽培技術的進一步完善！