群体茎数动态对龙粳20稻谷产量与食味值的影响

2013-10-16 08:53钱永德胡远富郑桂萍李晓蕾马艳汪秀志
黑龙江八一农垦大学学报 2013年2期
关键词:食味穗数分蘖

钱永德,胡远富,郑桂萍,李晓蕾,马艳,汪秀志

(1.黑龙江八一农垦大学农学院,大庆163319;2.黑龙江双峰农场)

高产是水稻生产的永恒主题,随着人们生活水平的提高,稻米品质越来越受到重视。从生产角度来说,最有实际意义的不是作物的个体,而是群体,群体内的单株个体、总叶面积、总茎数及总根重在空间的分布和排列的动态情况即为群体结构[1],群体结构优劣可用群体质量高低进行评价。自20世纪50年代末期以来,有关水稻群体的研究日益受到重视,主要是围绕水稻群体结构[2]特点及优劣展开,群体质量成为解决水稻高产、优质生产问题的关键技术环节,凌启鸿[3]在水稻叶龄模式的基础上提出群体质量理论,并提出高产群体质量若干衡量指标。

氮肥作为调整水稻生长发育的主要手段,其用量、配置对水稻群体质量指标及优质群体建成有重要作用,人们围绕氮肥施用与群体质量指标间的关系也展开了大量研究,得出了许多有价值的结论[4-9],这些结论推动了水稻栽培理论与实践的迅速发展。

镁作为影响光合作用的主要营养元素,是水稻生长发育必需营养物质,对产量和品质形成有重要影响,关于镁对水稻产量和品质影响的研究是近20年左右才迅速发展起来的,主要是侧重品质方面展开较多,也有在缺镁地区围绕施镁与产量和品质关系展开研究的,关于氮、镁肥互作条件下水稻群体茎数动态对稻谷产量和品质方面的研究很少[10]。

试验通过不同氮镁用量设计不同质量的群体,研究施用氮、镁肥条件下群体茎数动态对稻谷产量与品质的影响,以期为施用氮镁调控构建高产优质水稻群体提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点

2010年在密山试验区进行,地处黑龙江省东南部,东经131°87′北纬45°54′,年平均气温1.9~2.3℃,年均降水量460~550 mm,年日照时数2 360~2 550 h,属中温带大陆性季风气候。试验地碱解氮136.3mg·kg-1、有效磷17.35 mg·kg-1、速效钾52.58mg·kg-1、有机质2.53%,土壤pH 5.8。

1.2 供试品种

为黑龙江省大面积推广的早粳稻品种龙粳20,主茎11叶品种,需活动积温2 300℃。

1.3 试验设计

采取裂区设计(见表1),以施氮量为主区、施镁量为副区,施肥量各设5个水平。氮肥以尿素为准,用 量 依 次 为0、112.5、225.0、337.5、450.0 kg·hm-2,镁肥以七水硫酸镁为准,用量依次为0、112.5、225.0、337.5、450.0 kg·hm-2,氮肥按基肥∶蘖肥∶穗肥∶粒肥=4∶3∶2∶1的比例分配,镁肥全部用作基肥一次施用,每小区面积30 m2(1.5×20.0 m),各小区之间用V型板隔离,单排水、单灌水,三次重复。本田行、穴距30×12 cm,每穴4苗,田间管理其他与常规相同。

表1 试验各处理施肥量Table1 Amountof N-fertilizer and Mg-fertilizer applied

1.4 测定项目及标准

(1)茎数动态:每处理连续选10穴,每隔7天定点定穴调查其茎数变化,并记录,至水稻齐穗期结束。具体参照张龙步[11]方法进行。

(2)产量测定:水稻成熟收获前,每小区定三点,每点连续选10穴,求算单株茎数,并据此测算平方米茎数。每点采平均样3株,风干后考种,求算单位面积穗数、每穗粒数、结实率和千粒重,并据此计算出单位面积产量。其中结实率和千粒重的测定是将单株籽粒样品用FJ-Ⅰ型种子风选净度仪定时、定风量鼓风分离空秕后,分别测各部分粒数和重量算得。

(3)食味(米饭食味值)测定:用佐竹STA1A米饭食味计测定,自动显示样品的气味、光泽和色泽、完整性、味道、口感的评分和综合评分值。

1.5 试验数据处理

采用DPS和EXCEL软件处理试验所得数据,并进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 氮镁用量对群体茎数动态的影响

2.1.1 氮镁用量对群体最高茎数的影响

施镁量对群体最高茎数无明显影响,群体最高茎数随施氮量增加而明显增多(表2)。氮镁单独施用和配合施用时对群体最高茎数影响有所不同:镁单独施用时,低镁时群体最高茎数有增多趋势,增施镁肥则使群体最高茎数趋于下降,其中公顷施镁112.5 kg处理时群体最高茎数显著高于其他施镁处理;氮肥单独施用时,群体茎数随施氮量增加而明显增多。

氮镁配合后,主处理氮及氮镁互作效应对群体茎数影响达到极显著水平,副处理镁对群体茎数无显著影响,群体茎数随主处理氮水平升高明显增多,在不同镁水平下配施氮肥,群体茎数均随施氮量增加而增多;在较低氮水平时(施112.5~225.0 kg·hm-2)以低镁处理群体茎数较高,而在较高氮水平时(施氮337.5~450.0 kg·hm-2),群体最高茎数随施镁量增多而增加;氮镁互作效应对群体最高茎数影响达极显著。

表2 不同处理群体最高茎数(个·m-2)的方差分析比较(LSD法)Table2 Analysis of variance comparison of themaximum stem number of rice community under different treatments

2.1.2 氮镁用量对群体收获穗数的影响

表3表明,镁肥单独施用时以低镁处理收获穗数最多;氮肥单独施用时,穗数随施氮量增加而增多;氮镁配合后,氮、镁及主、副处理的互作对群体收获穗数影响均达到极显著水平,在不同氮水平中配施适当镁肥也能明显提高收获穗数,公顷施氮225~450 kg时分别配合施七水硫酸镁225 kg,收获穗数比不施镁肥分别增加15.0%、10.0%和14.8%;收获穗数随副处理镁水平提高先增多后下降,在各镁水平中配施氮肥明显提高收获穗数。

2.1.3 氮镁用量对群体有效分蘖率的影响

有效分蘖率是指群体中有效分蘖占总分蘖数的百分比。氮、镁肥用量对有效分蘖率影响不同(图1),随施氮量增加有效分蘖率先升高然后下降,呈单峰曲线,施氮量与有效分蘖率相关达到显著水平,施用镁肥对群体有效分蘖率无明显影响。

表3 不同处理群体收获穗数(个·m-2)的方差分析比较(LSD法)Table3 Analysis of variance comparison of spike number of rice community under different treatments

图1 氮镁用量对有效蘖率的影响Fig.1 Effectof N and Mg usage on effective tiller number rate

2.2 群体茎数动态对水稻产量的影响

单位面积穗数是水稻产量构成重要因素。图2显示,群体茎数动态指标中的单位面积最高茎数、收获穗数、有效分蘖率及分蘖穗比率与产量相关性均达到显著或极显著水平,稻谷产量随单位面积最高茎数、收获穗数、分蘖穗比率的增加而明显增多,当田间单位面积最高茎数达到600个·m-2以上或收获穗数达到500个·m-2以上时产量增长速率逐渐变得缓慢,当最高茎数超过713.9个·m-2时产量有降低趋势,有效分蘖率低于74%或高于95%时群体稻谷产量明显下降。说明田间群体茎数及穗数控制在适宜范围内有利于高产,群体茎数过多、过少均不利于高产。

图2 群体茎数动态对稻谷产量的影响Fig.2 Effectof stem number dynamic on rice yield

2.3 群体茎数动态对水稻食味的影响

稻谷品质受多因素影响,除品种外,更多是受环境因素影响,包括外界温度、光照及降雨情况及田间小气候。群体茎数动态变化影响田间小气候中的湿度、温度及二氧化碳浓度等指标,从而对水稻品质产生一定的影响。食味品质包括很多指标,如米粒光泽、完整性、口感、口味、香味等,食味值是水稻食味品质的综合指标,受到品种遗传因素、环境等很多因素影响。由图3可以看出,食味值在很大程度上受到群体单位面积最高茎数、有效茎数(即收获穗数)及分蘖穗率的影响,群体最高茎数、收获穗数及分蘖穗比度与食味值均呈极显著负相关,表现为上述指标较低时食味较高,随着群体茎数各指标提高食味值明显下降;而有效分蘖率与食味综合评分之间无显著相关。

图3 群体茎数动态对稻谷品质(食味综合评分)的影响Fig.2 Effectof stem number dynamic on rice quality

2.4 高产、优质群体茎数动态变化特点

产量由群体中的个体进行物质生产、积累逐步形成,大多情况下经济产量与生物产量之间存在最适值,即群体生长量适中对高产最有效,茎数动态是反映群体变化过程的重要指标。若以最高茎数、有效茎数(即收获穗数)、有效分蘖率及分蘖穗比率表达水稻分蘖及其利用情况,则表4可以说明试验条件下公顷产量达到9 000 kg稻谷水稻群体的茎数动态变化情况。从表中可以看出,高产群体最高茎数平均为671.9个·m-2,变化幅度在594.4~759.1个·m-2之间;收获穗数在541.7~680.6个·m-2之间,平均为594.9个·m-2;有效分蘖率变化范围为75.0%~95.5%、平均为86.6%;分蘖穗比率平均为81.2%,变化范围为79.3%~83.7%。

表4 高产(产量9 000 kg·hm-2以上)群体茎数动态Table4 The number dynamic of stems in high yield populations(grain yield beyond 9 000 kg·hm-2)

3 结论与讨论

3.1 结论

氮镁营养配合施用与单独施用对群体茎数动态影响存在差异。结果表明,低氮配合低镁或高氮配合高镁时群体最高茎数较多;镁肥单独施用时以低镁水平处理收获穗数较多,镁与氮肥配合施用后,在不同氮水平下,以公顷施七水硫酸镁225.0 kg·hm-2时收获穗数较多;施氮量与群体有效分蘖率呈典型的单峰曲线,施用镁肥对有效分蘖率无明显影响。本试验条件下,高产群体(产量达到9 000 kg·hm-2稻谷以上) 最高茎数变化幅度在594.4~759.1个·m-2之间、收获穗数在541.7~680.6个·m-2之间、有效分蘖数变化范围为425.9~569.4个·m-2、有效分蘖率变化范围为75.0%~95.5%、分蘖穗比率变化范围为79.3%~83.7%。

群体茎数动态各指标对水稻产量和品质的影响不一致。群体茎数过多不利于高产和优质,有效分蘖率与产量呈典型的单峰曲线、与食味值无显著相关,其他指标如群体最高茎数、分蘖成穗率、有效茎数与产量和品质均呈显著的单峰曲线。

3.2 讨论

合理施用氮肥是提高水稻产量最有效的手段,有研究表明施用镁肥能够调整稻米食味、提高稻米品质;无论施氮肥还是施用镁肥,其对稻谷产量和品质的调控作用都是通过调整群体动态来完成的。茎数动态是群体质量的重要部分,分蘖穗比率对产量有积极贡献[6,12],通过施用氮、镁肥形成不同群体,证实了分蘖穗比率对产量的积极作用,但同时也提醒广大生产者在促进分蘖穗比率提高的过程中应充分考虑有效分蘖率对产量的影响,分蘖过多会使群体质量变劣,晚生分蘖即便能够成穗,但其在分蘖中所占比例过大使有效分蘖率过大也会导致群体产量下降。有研究[13]表明,在寒地稻作区过分强调提高分蘖穗比率和分蘖成穗率(即有效分蘖率),在低温年份会因成熟度低而对产量不利。因此,在温度有限的寒地稻作区通过施用氮肥促进分蘖早生快发、适当配施镁肥提高稻米品质,使群体茎数动态趋于合理,提高群体产量的同时使稻谷品质不降低甚至有所提高。

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