袁曉娟，孫知白，楊永剛，林 鄲，郭長(zhǎng)春，文艷芳，郭興新，楊志遠(yuǎn)，陳宗奎，徐富賢，馬 均，孫永健*

（1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所/作物生理生態(tài)及栽培四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 611130；2.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻高粱研究所，四川 德陽(yáng) 618000）

以麥-稻、油-稻和菜-稻為主的多元化復(fù)種輪作模式在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)主導(dǎo)地位[1-2]；隨著作物產(chǎn)量的增加，秸稈總量不斷增加[3]。農(nóng)作物秸稈是一種含碳、氮、磷和鉀等豐富的可再生能源[4-6]。秸稈還田不僅可以培肥地力，提高作物產(chǎn)量及品質(zhì)，還可以減少環(huán)境污染等問(wèn)題[7-8]。為此，前人針對(duì)麥-稻、菜-稻以及油-稻等不同水旱復(fù)種輪作模式下前茬作物秸稈還田對(duì)水稻產(chǎn)量及品質(zhì)的影響展開大量研究[9-12]，且研究結(jié)果不太一致[13-17]。研究表明，與秸稈不還田相比，麥-稻復(fù)種下麥稈還田可以顯著提高水稻產(chǎn)量，增加稻田土壤可溶性有機(jī)碳含量[13-14]。林鄲等[15]研究認(rèn)為，菜-稻復(fù)種模式下蔬菜殘留物還田可使水稻增產(chǎn)，同時(shí)，可提高整精米率、降低堊白粒率以及改善食味品質(zhì)。湯文光、張順濤等[16-17]研究表明，油-稻復(fù)種模式下油菜秸稈還田可顯著提高水稻產(chǎn)量、有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)及生物量，從而獲得高產(chǎn)；并提高稻米整精米率和食味值。此外，遺傳因素和栽培環(huán)境共同影響稻米品質(zhì)[18]；且品種間的稻米品質(zhì)差異較大，雜交稻的堊白及食味品質(zhì)均低于常規(guī)稻，三系雜交稻又低于兩系雜交稻[19];且不同品種在不同的生態(tài)區(qū)、輪作模式、栽培技術(shù)、土壤肥力下產(chǎn)量和米質(zhì)差異顯著[20-23]。上述研究主要針對(duì)單一復(fù)種輪作模式下秸稈還田對(duì)不同水稻品種產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，或者單一品種在不同復(fù)種輪作模式或配套栽培技術(shù)的產(chǎn)量及米質(zhì)的比較，但是對(duì)于多元化復(fù)種輪作模式下旱茬作物秸稈還田對(duì)不同機(jī)插稻品種產(chǎn)量形成及米質(zhì)比較的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。為此，本研究設(shè)置麥-稻、油-稻和菜-稻3種復(fù)種輪作模式，研究3種復(fù)種模式下對(duì)應(yīng)的旱茬作物秸稈還田處理對(duì)兩種類型的機(jī)插優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)雜交稻品種的產(chǎn)量形成及米質(zhì)的影響，以期為多元化復(fù)種輪作模式下機(jī)插稻優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)高效生產(chǎn)提供理論依據(jù)和實(shí)踐依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018—2019年在眉山市東坡區(qū)悅興鎮(zhèn)蓮墩村(103°83′E，30°14′N)國(guó)家糧食豐產(chǎn)核心示范區(qū)進(jìn)行。選用本研究區(qū)域廣泛種植、有代表性的兩系、三系兩種類型雜交秈稻品種為試材，三系雜交秈稻品種宜香優(yōu)2115(生育期156.7 d，四川農(nóng)業(yè)大學(xué)等選育)和兩系雜交秈稻品種晶兩優(yōu)534(生育期157.9 d，袁隆平農(nóng)業(yè)高科技股份有限公司等選育)。試驗(yàn)前耕層土壤(0～20 cm)為壤土，兩年試驗(yàn)均于5月3日采用對(duì)角線取樣法取耕層土壤樣品，土壤理化特性及水稻季前茬秸稈或殘留物均全量還田情況見(jiàn)表1，水稻季試驗(yàn)區(qū)氣象數(shù)據(jù)由四川省氣象局提供，氣象資料如圖1所示。試驗(yàn)采用兩因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)為3種復(fù)種模式：麥-稻(T1)、油-稻(T2)、菜-稻(T3)，副區(qū)為兩個(gè)水稻品種。采用缽體毯苗旱育水管，播種量折干種子75.0 g/盤，兩年定位試驗(yàn)均于4月15日播種，前茬作物收獲后，秧苗于5月10日移栽，秧齡25 d，插秧機(jī)具為6行乘坐式高速插秧機(jī)（久保田，NSPU-68C）；栽插密度為30.0 cm×16.0 cm。每個(gè)處理3次重復(fù)，小區(qū)面積24 m2。氮肥（尿素，含N 46.2%，四川玖源農(nóng)資化工有限公司生產(chǎn)）施用量折合純氮150 kg/hm2；磷肥（過(guò)磷酸鈣，含P2O512%，四川省廣漢市萬(wàn)福磷肥實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)）施用量折合P2O575 kg/hm2；鉀肥（氯化鉀，含K2O 60%，中化化肥有限公司生產(chǎn)）施用量折合K2O 150 kg/hm2。氮肥運(yùn)籌為基肥∶蘗肥∶穗肥(倒4葉、倒2葉分兩次等量施入)=3∶3∶4；磷、鉀肥全部做基肥施用；采用控制性交替灌溉[10,24]，各小區(qū)間筑高30 cm，寬40 cm的埂子，采用塑料薄膜包裹，防止串水串肥，其他田間管理按照當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)生產(chǎn)田進(jìn)行。

圖1 2018—2019年水稻生長(zhǎng)季平均氣溫和降雨量Figure 1 Climate data during the experimental area in 2018—2019

表1 試驗(yàn)田耕層土壤(0～20 cm)理化性質(zhì)及秸稈還田量Table 1 Physical and chemical properties of topsoil(0-20 cm)and straw returning amount of experimental field

1.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.2.1 莖蘗動(dòng)態(tài)及成穗率

各小區(qū)定點(diǎn)20穴稻株，分別于移栽后第9、16、23、30、37、55、79和113 天調(diào)查分蘗數(shù)，并計(jì)算成穗率。成穗率=有效穗數(shù)/最高莖蘗數(shù)×100%[25]。

1.2.2 干物質(zhì)積累及轉(zhuǎn)運(yùn)

分別于抽穗期、成熟期各小區(qū)按平均莖蘗數(shù)取具代表性稻株5穴，分葉、莖鞘和穗，105℃殺青30 min，然后80℃烘至恒重，稱重。計(jì)算干物質(zhì)積累量、葉片與莖鞘轉(zhuǎn)運(yùn)量、葉片與莖鞘轉(zhuǎn)運(yùn)率、葉片與莖鞘貢獻(xiàn)率，公式如下[26]：

干物質(zhì)積累量=葉片干物質(zhì)積累量+莖鞘干物質(zhì)積累量+穗部干物質(zhì)積累量

葉片與莖鞘轉(zhuǎn)運(yùn)量=抽穗期葉片與莖鞘干物質(zhì)積累量-成熟期葉片與莖鞘干物質(zhì)積累量

葉片與莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率=葉片與莖鞘干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量/抽穗期葉片與莖鞘干物質(zhì)積累量×100%

葉片與莖鞘物質(zhì)貢獻(xiàn)率=葉片與莖鞘干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量/成熟期穗部干物質(zhì)積累總量×100%

1.2.3 考種與計(jì)產(chǎn)

成熟期各小區(qū)調(diào)查代表性稻株60穴，計(jì)算平均莖蘗數(shù)。而后按平均莖蘗數(shù)分別于每小區(qū)取5穴代表性植株，調(diào)查每穗粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)和千粒重，計(jì)算結(jié)實(shí)率等性狀[26]。各小區(qū)實(shí)收面積為24.0 m2，人工收獲后曬干計(jì)產(chǎn)（按照13.5%標(biāo)準(zhǔn)水分含量折算）。

1.2.4 米質(zhì)

稻谷收獲后、稱取樣品1.0 kg自然陰干3個(gè)月，進(jìn)行風(fēng)選、去雜后測(cè)定米質(zhì)，指標(biāo)如下：

①加工及外觀品質(zhì)：出糙率、整精米率、堊白粒率和堊白度等指標(biāo)參照《GB/T 17891—2017優(yōu)質(zhì)稻谷》測(cè)定[27]。

②食味品質(zhì)：外觀、硬度、黏度、口感、平衡度和食味值等指標(biāo)采用米飯食味計(jì)（SATAKE，日本佐竹公司）測(cè)定。每個(gè)樣品準(zhǔn)確稱取整精米30.00 g，放入標(biāo)準(zhǔn)配套鋼罐，加水浸泡30 min，沖洗0.5 min直至水清澈，按照米水比例為1∶1.4加水，用濾紙包裹罐口并系上橡皮筋，放入蒸汽式電飯鍋（型號(hào)為GOODWAY威馬），準(zhǔn)確計(jì)時(shí)蒸30 min，蒸煮完畢關(guān)火燜10 min后取出，將燜完畢的米飯用鑰匙刨松軟，將新濾紙用橡皮筋系上罐口，隨后放入冷卻器中冷卻20 min后取出，在室溫條件（25℃）下放置100 min后，稱取8.0 g米飯放入專用容器內(nèi)用食味計(jì)測(cè)定[28]，每個(gè)樣品測(cè)定3次，取平均值。

③淀粉黏滯性：峰值黏度、熱漿黏度、冷膠黏度、崩解值（峰值黏度與熱漿黏度之差）、消減值（冷膠黏度與峰值黏度之差）、峰值時(shí)間和糊化溫度等指標(biāo)采用3-D型黏度速測(cè)儀（澳大利亞，Newport Scientific儀器公司）測(cè)定，用TCW（Thermal Cycle for Windows）進(jìn)行分析。黏滯值用RVU（RVA黏度單位)表示。根據(jù)美國(guó)谷物化學(xué)師協(xié)會(huì)（AACC，American Association of Cereal Chemists）操作規(guī)程(2000 61-02)，稱取3.00 g淀粉樣品，加25 mL的蒸餾水，在50℃下保持1 min，后恒速升溫到95℃（3.8 min），保持2.5 min，再恒速降溫到50℃（3.8 min），保持1.4 min。在起始10 s內(nèi)，攪拌器的轉(zhuǎn)動(dòng)速率為960 r/min，之后保持在160 r/min，讀數(shù)時(shí)間間隔4 s[29]。每個(gè)樣品測(cè)定3次，取平均值。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)處理采用軟件Microsoft Excel 2010、DPS 6.5；采用最小顯著性差異法(LSD)進(jìn)行多重比較。用Origin Pro 2022SR1繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 3種復(fù)種模式下秸稈還田對(duì)兩種機(jī)插雜交秈稻品種產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

3種復(fù)種模式下不同前茬作物秸稈還田與兩個(gè)雜交秈稻品種對(duì)機(jī)插稻產(chǎn)量均存在極顯著影響，且品種對(duì)產(chǎn)量的影響明顯高于不同復(fù)種模式下秸稈還田處理(見(jiàn)表2)。從兩年數(shù)據(jù)來(lái)看，3種復(fù)種模式下兩機(jī)插雜交秈稻品種的稻谷產(chǎn)量均以T2復(fù)種模式表現(xiàn)最優(yōu)，較T1增加16.26%～18.87%，較T3增加10.83%～13.60%。同一復(fù)種模式下，機(jī)插雜交秈稻品種晶兩優(yōu)534稻谷產(chǎn)量均不同程度的高于宜香優(yōu)2115，尤以T2模式下晶兩優(yōu)534的稻谷產(chǎn)量最高，兩年較宜香優(yōu)2115顯著提高7.79%～8.03%。

表2 3種復(fù)種模式下秸稈還田對(duì)兩種機(jī)插雜交稻品種產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響Table 2 Effects of straw returning on the yield and composition factors of two machine transplanted hybrid rice varieties under three multiple cropping patterns

從兩年產(chǎn)量構(gòu)成因素共性來(lái)看，3種復(fù)種模式下秸稈還田、兩個(gè)供試品種對(duì)有效穗數(shù)和總穎花數(shù)均存在顯著或極顯著影響；品種對(duì)每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率及千粒重影響較大，均達(dá)顯著或極顯著水平。從兩個(gè)供試雜交秈稻品種來(lái)看，3種復(fù)種模式下宜香優(yōu)2115有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)及總穎花數(shù)分別比晶兩優(yōu)534顯著降低15.19%～30.72%、9.22%～40.15%和35.03%～53.35%；而結(jié)實(shí)率、千粒重兩年平均值較晶兩優(yōu)534顯著提高3.67%～7.69%、43.75%～47.47%。從復(fù)種模式來(lái)看，T2模式下有效穗數(shù)分別較T1和T3模式顯著提高9.66%～13.22%、2.88%～5.50%；總穎花數(shù)較T1和T3模式也顯著提高9.57%～11.93%、6.81%～9.73%。表明油-稻復(fù)種模式下選用機(jī)插雜交秈稻品種晶兩優(yōu)534為本試驗(yàn)最佳的復(fù)種模式與機(jī)插稻品種的耦合方式，總穎花數(shù)(有效穗和每穗粒數(shù)的乘積)是保障其獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵。

2.2 3種復(fù)種模式下秸稈還田對(duì)兩種機(jī)插雜交秈稻品種分蘗動(dòng)態(tài)及成穗率的影響

由圖2可見(jiàn)，3種復(fù)種模式下秸稈還田處理中兩機(jī)插雜交秈稻品種莖蘗消長(zhǎng)動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)基本一致，且莖蘗數(shù)(見(jiàn)圖2-A)及成穗率(見(jiàn)圖2-B)均表現(xiàn)為晶兩優(yōu)534＞宜香優(yōu)2115。移栽后9 d各處理莖蘗數(shù)差異最小，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)莖蘗數(shù)呈增加趨勢(shì)，分蘗盛期出現(xiàn)在移栽后16～23 d，除菜-稻復(fù)種下宜香優(yōu)2115外，其余各處理高峰苗均出現(xiàn)在移栽后37 d，此后莖蘗數(shù)開始下降，于移栽79 d后莖蘗數(shù)下降逐漸趨于平緩。就品種而言，3種復(fù)種模式下，相對(duì)于宜香優(yōu)2115，晶兩優(yōu)534最高莖蘗數(shù)提高17.27%～37.38%，成穗率提高0.12%～11.17%。就復(fù)種模式而言，相對(duì)麥-稻、菜-稻模式，油-稻模式最高莖蘗數(shù)分別高3.55%和9.81%；成穗率油-稻比麥-稻模式高6.08%，比菜-稻模式降低4.54%。表明菜-稻模式通過(guò)控制無(wú)效分蘗的發(fā)生，從而提高成穗率，且搭配晶兩優(yōu)534可以進(jìn)一步促進(jìn)成穗，油-稻模式通過(guò)生長(zhǎng)前期產(chǎn)生足額莖蘗數(shù)，為形成充足有效穗奠定基礎(chǔ)，從而獲得相對(duì)適宜的成穗率，油稻模式搭配晶兩優(yōu)534可以獲得相對(duì)較高的最高莖蘗數(shù)。

圖2 3種復(fù)種模式下秸稈還田對(duì)兩種機(jī)插雜交稻品種分蘗動(dòng)態(tài)(A)及成穗率(B)的影響（2018）Figure 2 Effects of straw returning on tillering dynamics(A)and the rate of productive tillers(B)of two machine transplanted hybrid rice varieties under three multiple cropping patterns

2.3 3種復(fù)種模式下秸稈還田對(duì)兩種機(jī)插稻品種干物質(zhì)積累及葉片和莖鞘轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

品種對(duì)抽穗及成熟期地上部干物質(zhì)積累、葉片與莖鞘轉(zhuǎn)運(yùn)率、葉片與莖鞘貢獻(xiàn)率的影響均達(dá)顯著或極顯著水平，且品種對(duì)上述指標(biāo)的影響顯著高于復(fù)種模式下秸稈還田處理（見(jiàn)表3）。就品種而言，兩品種間干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率及貢獻(xiàn)率差異極顯著，且均表現(xiàn)為宜香優(yōu)2115＜晶兩優(yōu)534，兩年趨勢(shì)一致。3種復(fù)種模式下，宜香優(yōu)2115抽穗及成熟期干物質(zhì)積累比晶兩優(yōu)534顯著降低4.28%～39.11%、9.26%～65.28%，葉片與莖鞘轉(zhuǎn)運(yùn)率、葉片與莖鞘貢獻(xiàn)率比晶兩優(yōu)534顯著降低26.33%～63.31%、33.32%～62.35%。就復(fù)種模式而言，T2處理下抽穗期干物質(zhì)積累量?jī)赡昶骄萒1高3.54%，比T3低3.18%，成熟期干物質(zhì)積累、葉片與莖鞘轉(zhuǎn)運(yùn)量平均分別比T1高2.09%、13.40%，比T3高2.43%、10.36%。此外，T2處理下葉片與莖鞘轉(zhuǎn)運(yùn)率較T1、T3分別提高9.70%～70.40%、9.72%～13.73%，貢獻(xiàn)率較 T1提高9.67%～67.23%，較T3降低1.78%～18.18%。表明晶兩優(yōu)534搭配T2模式能進(jìn)一步提高成熟期干物質(zhì)積累及葉片與莖鞘的轉(zhuǎn)運(yùn)量，從而形成相對(duì)較高的葉片與莖鞘的轉(zhuǎn)運(yùn)率及對(duì)穗部的貢獻(xiàn)率，而搭配T3模式則可以進(jìn)一步提高抽穗期干物質(zhì)積累及葉片與莖鞘貢獻(xiàn)率。

表3 3種復(fù)種模式下秸稈還田對(duì)兩種機(jī)插稻品種抽穗期、成熟期干物質(zhì)積累及葉片和莖鞘轉(zhuǎn)運(yùn)的影響Table 3 Effects of straw returning on dry matter accumulation and leaf and stem-sheath transport of two machine transplanted rice varieties at full heading and maturity stage under three multiple cropping patterns

2.4 3種復(fù)種模式下秸稈還田對(duì)兩種機(jī)插稻品種加工及外觀品質(zhì)的影響

復(fù)種模式下秸稈還田、兩種品種對(duì)堊白粒率、堊白度的影響均達(dá)顯著或極顯著水平，而兩因素互作效應(yīng)僅對(duì)堊白粒率的影響達(dá)顯著或極顯著水平(見(jiàn)表4)。從復(fù)種模式來(lái)看，外觀品質(zhì)以T2處理最優(yōu)，兩年間堊白粒率較T1、T3降低17.77%～26.03%、9.33%～35.26%；堊白度較T1、T3降低26.07%～30.73%、11.55%～56.88%。此外，品種對(duì)整精米率也存在極顯著影響，且外觀及加工品質(zhì)受品種的影響均明顯高于復(fù)種模式的差異。從品種來(lái)看，3種復(fù)種模式下，晶兩優(yōu)534的出糙率、整精米率比宜香優(yōu)2115均顯著提高0.55%～1.15%、2.92%～38.20%；且堊白粒率、堊白度比宜香優(yōu)2115均顯著降低37.95%～77.43%、34.25%～80.80%。可見(jiàn)，T2處理下選用雜交秈稻品種晶兩優(yōu)534可以進(jìn)一步改善稻米外觀品質(zhì)，提高糙米率及整精米率。

表4 3種復(fù)種模式下秸稈還田對(duì)兩種機(jī)插稻品種加工和外觀品質(zhì)的影響Table 4 Effects of straw returning on the processing and appearance quality of two machine transplanted rice varieties under three multiple cropping patterns

2.5 3種復(fù)種模式下秸稈還田對(duì)兩種機(jī)插稻品種稻米R(shí)VA譜特征值的影響

復(fù)種模式下不同作物秸稈還田對(duì)稻米峰值黏度、冷膠黏度、消減值、崩解值、峰值時(shí)間均存在顯著或極顯著影響；供試品種對(duì)稻米R(shí)VA譜特征值(除峰值黏度外)均存在極顯著影響，且兩者間存在顯著或極顯著互作效應(yīng)(見(jiàn)表5)。兩年間，從復(fù)種模式來(lái)看，T2處理的冷膠黏度比T1、T3分別顯著提高0.95%～5.14%、2.04%～5.11%，崩解值分別顯著提高3.13%～7.52%、10.35%～11.23%，消減值分別顯著降低9.64%～9.84%、23.48%～24.74%。同時(shí)峰值黏度兩年平均比T1、T3分別提高1.55%、1.33%，峰值時(shí)間比T1提高0.17%，比T3降低1.41%。此外，品種對(duì)稻米R(shí)VA譜特征值的影響均顯著高于復(fù)種模式處理。從品種來(lái)看，3種復(fù)種模式下，晶兩優(yōu)534峰值黏度兩年平均比宜香優(yōu)2115降低0.07%～9.09%，熱漿黏度比宜香優(yōu)2115增加1.30%～23.02%；冷膠黏度、消減值、峰值時(shí)間和糊化溫度比宜香優(yōu)2115分別顯著提高13.17%～37.62%、48.30%～65.28%、2.52%～9.88%和0.31%～2.85%，崩解值比宜香優(yōu)2115顯著降低15.31%～28.79%?？梢?jiàn)，與晶兩優(yōu)534相比，宜香優(yōu)2115在3種復(fù)種模式下均可顯著降低冷膠黏度、消減值和峰值時(shí)間，提高了峰值黏度和崩解值。由此表明，在T2處理下搭配雜交秈稻宜香優(yōu)2115可獲得相對(duì)較高的食味品質(zhì)。

表5 3種復(fù)種模式下秸稈還田對(duì)兩種機(jī)插稻品種淀粉RVA譜特征值的影響Table 5 Effects of straw returning on the characteristic values of starch RVA spectrum of two machine transplanted rice varieties under three multiple cropping patterns

2.6 3種復(fù)種模式對(duì)兩種機(jī)插稻品種稻米食味品質(zhì)的影響

除黏度外，供試品種對(duì)食味品質(zhì)均存在顯著或極顯著影響，且供試品種對(duì)稻米的外觀、口感、食味值、硬度等指標(biāo)的影響均大于復(fù)種模式下秸稈還田處理，而兩因素互作效應(yīng)僅對(duì)外觀影響顯著或極顯著(見(jiàn)表6)。3種復(fù)種模式下，宜香優(yōu)2115的外觀、口感和食味值均顯著高于晶兩優(yōu)534，分別比晶兩優(yōu)534提高1.16%～11.64%、1.73%～9.40%和0.78%～4.74%，硬度比晶兩優(yōu)534顯著降低6.88%～40.00%，平衡度比晶兩優(yōu)534提高4.55%～61.11%，但差異未達(dá)顯著水平。不同復(fù)種模式下，兩品種的口感、食味值、黏度均以T2表現(xiàn)最優(yōu)，比T1提高2.26%～4.23%、0.95%～1.75%和3.92%～9.09%，比T3提 高 0.62%～2.87%、0.19%～0.97%和 15.21%～20.00%。表明T2處理可以適度提高稻米口感、食味值和黏度，同時(shí)，搭配宜香優(yōu)2115對(duì)稻米食味品質(zhì)的改善優(yōu)勢(shì)更加明顯。

表6 3種復(fù)種模式下秸稈還田對(duì)兩種機(jī)插稻品種食味品質(zhì)的影響Table 6 Effects of straw returning on the eating quality of two machine transplanted rice varieties under three multiple cropping patterns

3 討論

3.1 不同復(fù)種模式對(duì)機(jī)插雜交秈稻產(chǎn)量形成的影響

不同復(fù)種輪作模式下秸稈還田對(duì)水稻產(chǎn)量的影響已有大量報(bào)道[30-31]。有研究認(rèn)為，稻-麥復(fù)種條件下秸稈長(zhǎng)期全量還田可使水稻增產(chǎn)[30]。也有研究認(rèn)為，麥(油)-稻復(fù)種輪作模式下秸稈還田均能有效促進(jìn)稻株氮素吸收，顯著提高水稻產(chǎn)量，尤以油-稻復(fù)種模式下增產(chǎn)效果更佳[31]。嚴(yán)奉君等[32]研究表明，麥稈、油菜稈覆蓋還田，能夠顯著的提高有效穗數(shù)、穗粒數(shù)及產(chǎn)量，但麥稈覆蓋優(yōu)于油菜稈覆蓋。殷堯翥等[33]研究表明油-稻復(fù)種下秸稈堆腐還田對(duì)水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素影響顯著，有效穗及穗粒數(shù)分別提高了5.9%～9.8%和1.5%～5.2%。本研究表明，復(fù)種模式及品種對(duì)產(chǎn)量存在極顯著影響，且均表現(xiàn)為油-稻＞菜-稻＞麥-稻模式，晶兩優(yōu)534＞宜香優(yōu)2115，各處理間差異達(dá)到顯著水平。兩年間，油-稻的產(chǎn)量分別比菜-稻模式、麥-稻模式提高10.83%～13.60%和16.26%～18.87%，原因可能是油-稻模式相較其他復(fù)種模式促進(jìn)有效穗數(shù)、總穎花數(shù)的形成(見(jiàn)表2)，這與殷堯翥等[30]研究結(jié)果一致。不同品種間產(chǎn)量差異極顯著，晶兩優(yōu)534的產(chǎn)量顯著高于宜香優(yōu)2115，有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、總穎花數(shù)均顯著高于宜香優(yōu)2115。這主要因?yàn)榫蓛?yōu)534“庫(kù)容”(總穎花數(shù))優(yōu)勢(shì)明顯，在一定程度上刺激了光合產(chǎn)物(干物質(zhì))向穗部的轉(zhuǎn)運(yùn)，即晶兩優(yōu)534干物質(zhì)積累量、轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率以及貢獻(xiàn)率均顯著高于宜香優(yōu)2115(見(jiàn)表3)。秸稈還田結(jié)合氮肥管理有效提高了直播稻莖蘗成穗率和粒葉比，構(gòu)建了協(xié)調(diào)的源庫(kù)關(guān)系，從而提高物質(zhì)生產(chǎn)效率[34]。有研究認(rèn)為[35]，麥(油)-稻復(fù)種模式下秸稈還田搭配合理的氮肥運(yùn)籌方式，能優(yōu)化直播稻的群體結(jié)構(gòu)，增加葉綠體含量進(jìn)而提高結(jié)實(shí)期劍葉的光合速率、延緩葉片衰老，最終增加群體干物質(zhì)積累。本研究表明，3種復(fù)種模式下晶兩優(yōu)534莖蘗數(shù)均顯著高于宜香優(yōu)2115。其中，最高莖蘗數(shù)，成穗率比宜香優(yōu)2115顯著提高17.27%～37.38%、0.12%～11.17%。就復(fù)種模式而言，最高莖蘗數(shù)表現(xiàn)為油-稻＞菜-稻＞麥-稻，成穗率則表現(xiàn)為菜-稻＞油-稻＞麥-稻。油-稻模式表現(xiàn)相對(duì)較好的主要原因是油-稻模式可以促進(jìn)土壤風(fēng)化，改善土壤構(gòu)造，從而影響土壤養(yǎng)分釋放[36]，進(jìn)而影響水稻產(chǎn)量。同時(shí)，前茬作物油菜生長(zhǎng)季施用的大量肥料對(duì)油菜的生長(zhǎng)發(fā)育起到了促進(jìn)作用，油菜收獲后，殘留在土壤中剩余的養(yǎng)分能有效提高土壤肥力，進(jìn)而促進(jìn)后茬作物水稻的生長(zhǎng)[37]。

3.2 不同復(fù)種模式對(duì)機(jī)插雜交秈稻米質(zhì)的影響

目前關(guān)于單一復(fù)種模式下秸稈還田對(duì)稻米品質(zhì)的影響的研究較多，基本趨同的結(jié)論是秸稈還田可以改善稻米品質(zhì)，但究竟改善何種品質(zhì)這一結(jié)論不一。劉月月等[38]研究認(rèn)為，秸稈還田可以改善外觀品質(zhì)，提高了稻米蛋白質(zhì)含量，但不利于獲得較好的加工品質(zhì)。解文孝等[39]研究認(rèn)為，秸稈還田提高了稻米膠稠度和食味值，但降低了精米率和整精米率。殷堯翥等[33]認(rèn)為，油稻復(fù)種下秸稈堆腐還田對(duì)稻米出糙率、精米率有明顯提升，但對(duì)外觀品質(zhì)有一定的負(fù)效應(yīng)。王建明等[40]認(rèn)為，麥稈還田提高了稻米蛋白質(zhì)含量，降低了稻米堊白度，從而改善稻米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和外觀品質(zhì)。徐國(guó)偉等[41]認(rèn)為，秸稈還田一定程度降低了稻米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，但改善了稻米的外觀與食味品質(zhì)。本研究表明，3種復(fù)種模式下秸稈還田及品種對(duì)堊白粒率和堊白度存在顯著或極顯著的影響。兩品種堊白粒率與堊白度表現(xiàn)為，晶兩優(yōu)534＞宜香優(yōu)2115；3種復(fù)種模式下，堊白粒率與堊白度為油-稻＜麥-稻＜菜-稻。這可能是油菜抽薹后脫落的大量葉片以及收獲后翻埋的秸稈會(huì)帶入大量的氮素到土壤中[42-43]，一定程度地提高了土壤的N素供給，降低C/N，產(chǎn)生的大量養(yǎng)分易被水稻吸收利用[21]，從而提高了水稻N素利用水平。而稻株中充盈的N素，可以延緩功能葉衰老，使水稻在生育后期仍保持相對(duì)較高的光合能力，從而有利于籽粒內(nèi)部淀粉和蛋白質(zhì)的發(fā)育及排列[38]；同時(shí)，在穎果發(fā)育時(shí)期，由于油菜秸稈充分腐解，提高了稻田的養(yǎng)分供給，促進(jìn)稻米籽粒增長(zhǎng)，優(yōu)化了稻米長(zhǎng)寬比，使稻米胚乳養(yǎng)分運(yùn)輸?shù)木嚯x變短，從而降低稻米堊白度和堊白粒率[41]。

有關(guān)秸稈還田對(duì)稻米食味品質(zhì)的影響結(jié)論也不一致。薛亞光等[9]認(rèn)為，麥-稻模式下麥稈全量還田增加了后茬水稻稻米直鏈淀粉含量，降低了稻米膠稠度，不利于蒸煮食味品質(zhì)的進(jìn)一步提高。陳夢(mèng)云等[44]研究認(rèn)為麥稈還田能提高稻米的崩解值和食味值，顯著降低稻米的消減值，進(jìn)而改善蒸煮食味品質(zhì)。林鄲等[15]研究認(rèn)為，菜-稻復(fù)種模式相較油-稻、麥-稻模式明顯提高稻米蒸煮食味品質(zhì)。本研究表明3種復(fù)種模式下秸稈還田、兩個(gè)供試品種對(duì)崩解值、消減值影響顯著或極顯著，但復(fù)種模式下秸稈還田對(duì)稻米蒸煮食味品質(zhì)影響不顯著。機(jī)插稻宜香優(yōu)2115，通過(guò)提高崩解值、峰值黏度，降低消減值，從而顯著提高稻米的食味值及口感，改善稻米蒸煮食味品質(zhì)。本研究結(jié)果與林鄲等[15]結(jié)論不一致，這可能與不同栽播條件以及供試品種的選擇有關(guān)。

4 結(jié)論

3種復(fù)種模式下秸稈還田、兩個(gè)供試品種對(duì)水稻產(chǎn)量及米質(zhì)均存在顯著影響，稻谷產(chǎn)量均表現(xiàn)為油-稻模式最高，菜-稻模式次之，麥-稻模式最低，供試品種產(chǎn)量則表現(xiàn)為晶兩優(yōu)534＞宜香優(yōu)2115。油-稻模式有利于不同機(jī)插品種形成較高的有效穗數(shù)，促進(jìn)成熟期干物質(zhì)積累，增加葉片與莖鞘轉(zhuǎn)運(yùn)量及轉(zhuǎn)運(yùn)率，降低稻米堊白粒率和堊白度，提高稻米峰值黏度、崩解值，降低消減值，提高食味值及口感，是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)同步提高的有效措施。晶兩優(yōu)534具有較高結(jié)實(shí)期干物質(zhì)積累，葉片與莖鞘的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)、莖蘗數(shù)及成穗率；而宜香優(yōu)2115則有高的崩解值、消減值及食味品質(zhì)。就本研究而言，多元化種植模式下，油-稻模式相對(duì)于菜-稻、麥-稻模式對(duì)水稻季水稻的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)明顯，選用晶兩優(yōu)534進(jìn)行機(jī)插可獲得高產(chǎn)和較好外觀品質(zhì)，而選用宜香優(yōu)2115在穩(wěn)產(chǎn)的條件下其稻米蒸煮食味品質(zhì)優(yōu)勢(shì)明顯，可為優(yōu)質(zhì)稻米的生產(chǎn)提供支撐。