免耕半固态直播对水稻的生长及产量构成的影响

梁玉刚，李静怡，张启飞，周江伟，刘贵斌，黄璜*

(1.湖南农业大学农学院，湖南 长沙 410128；2.南方粮油作物协同创新中心，湖南 长沙 410128；3.农业部华中地区作物栽培科学观测试验站，湖南 长沙 410128)



免耕半固态直播对水稻的生长及产量构成的影响

梁玉刚1,2,3，李静怡1,2,3，张启飞1，周江伟1,2,3，刘贵斌1,2,3，黄璜1,2,3*

(1.湖南农业大学农学院，湖南 长沙 410128；2.南方粮油作物协同创新中心，湖南 长沙 410128；3.农业部华中地区作物栽培科学观测试验站，湖南 长沙 410128)

以水稻中早39为材料，采用免耕半固态直播(破胸稻种与稀泥以一定比例混合，播种在免耕的稻田里，NS)，以传统直播为对照(CK)，通过测定单株地上部干物质积累量、分蘖动态变化、SPAD值和叶绿素含量等，研究免耕半固态直播对水稻生长及产量构成的影响。结果表明：在三叶期和分蘖期，2个处理的单株地上部分干物质积累量差异没有统计学意义，但孕穗期和齐穗期NS处理的单株地上部干物质积累量分别为7.84、14.45 g，与CK相比，差异均达到极显著水平；NS处理的单株分蘖数为2.67，CK处理的单株分蘖数为2.56，两者的差异无统计学意义；在抽穗期，NS处理植株的倒二叶SPAD值达到最大，为46.90，与CK比较，差异极显著；9月9日，NS处理植株的剑叶SPAD值、叶绿素a和叶绿素b含量均出现最大值，SPAD值为45.96，叶绿素a和叶绿素b分别为6.38、2.24 mg/L；NS和CK处理的产量分别为7.31、6.94 t/hm2，差异达显著水平。

水稻；免耕半固态直播；生长性状；产量

投稿网址：http://xb.ijournal.cn

有研究[1]表明，水稻需水量达到4 500 m3/hm2左右，产量可达6 000 kg/hm2。传统水稻灌溉栽培耗水量高达10 500～13 500 m3/hm2，水资源流失严重，水分利用率和生产率低[2]。近年来，中国水稻节水技术的研发取得一定成效，如以间歇灌溉、控制灌溉和蓄雨型灌溉等为代表的灌溉技术[3]，以水稻旱作和垄厢栽培为代表的栽培技术[4]，减少了水资源浪费，提高了水分生产率和利用率。而水稻节水灌溉技术采用少量、多次水分灌溉，依赖劳动力投入；旱作主要采用地膜覆盖方式，生产成本高，地膜回收利用率低，容易对环境造成污染，不适宜雨水充足地区；垄厢栽培所需人力、物力成本较高，加之农业资源紧缺，阻碍现有节水优势技术发挥，不利于节水技术的实际应用推广。

近几年本课题组在借鉴国内外保水剂应用和流体播种技术的基础上，研发出一种水稻节水栽培方式——水稻免耕半固态直播。水稻免耕半固态直播是将破胸稻种与鱼塘或沟田稀泥以一定比例均匀混合，采用自主研发的农机，将混合物保持一定株距播种在前期不放水的免耕稻田里。初步研究证实，与传统水耕直播相比，破胸稻种利用本身所吸水分、泥巴水分及土壤水分毛细管作用，保证水稻正常出苗及养分吸收，利于前期壮苗的形成[4]；通过后期少量多次施肥，有效地提高植株养分吸收率和肥料利用率，且能提高水稻产量[5]。为此，本研究以中早 39为试材，通过测定干物质积累量、分蘖数、SPAD值等，研究免耕半固态直播对水稻生长性状及产量的影响，现将结果报道如下。

1　试验区概况

试验区属于亚热带季风湿润气候，年平均气温16～18 ℃，≥10 ℃ 的有效积温5 000～5 500 ℃，无霜期260～320 d，年降水量1 200～1 500 mm。土壤类型为第四纪红色黏土发育的红黄泥土。土壤有机质33.51 g/kg，全氮1.52 g/kg，全磷0.94 g/kg，全钾12.68 g/kg，碱解氮含量130.12 mg/kg，有效磷30.78 mg/kg，速效钾134.71 mg/kg。前茬作物为早稻。

2　材料与方法

2.1材料

供试水稻品种为中早39，浙江勿忘农种业股份有限公司生产；尿素，总氮≥46.4%，粒径0.85～2.80 mm，重庆建峰化工股份有限公司生产；复合肥料中N、P2O5和K2O的比例为15∶15∶15，总养分≥45%，由江西正邦生物化工有限公司生产。

2.2方法

试验于2015年7—10月在湖南省浏阳市北盛镇乌龙社区进行。采用随机区组设计，设1个水稻传统直播处理(CK)和 1个免耕半固态直播处理(NS)。小区面积20 m2。3次重复。播种前，CK采用机耕翻地，NS处理采用免耕，均不施底肥；稻种浸水处理前，除去秕谷，浸种期间稻种不露出水面，每天早上放进水里，正午搅拌1 次，晚上拿出，浸种12 h，连续浸种2 d。大气平均温度30 ℃。7 月17日播种，CK采用传统均匀撒播，每小区播种破胸稻种0.20 kg；NS处理采用模拟农机免耕直播，每小区使用泥巴(含水量66.10%)15 kg，加入破胸稻种0.20 kg，搅拌均匀，播种株行距0.2 m×0.25 m。分蘖初期追施尿素250.12 kg/hm2，分蘖末期追施复合肥 250.12 kg/hm2，孕穗末期追施复合肥 166.75 kg/hm2。

2.3调查项目与方法

1) 稻种田间动态分析。模拟大田播种情况，探寻破胸稻种吸水保苗和环境因子影响的机理。

2) 单株地上部干物质积累动态分析。分别于三叶期、五叶期、分蘖期、孕穗期和齐穗期取样，NS处理每小区随机取样5蔸，CK每小区随机5点取样(每点面积约0.2 m×0.2 m)，调查单株水稻(包含其分蘖)的地上部干物质积累量。

3) 分蘖动态调查。8月3—28日，每5 d调查1次。分蘖初期，NS处理每小区随机固定 5蔸，CK每小区随机固定5点(每点面积0.5 m×0.5 m)进行分蘖动态调查，分蘖数为单株水稻的分蘖。

4) SPAD值的测定。分别在分蘖期、孕穗期、抽穗期、齐穗期和乳熟期采用SPAD仪测量倒二叶SPAD值；剑叶长出后，每隔5 d测量1次SPAD值，每小区测15株。

5) 叶绿素含量的测定。从孕穗初期开始，每小区随机取15株剑叶进行叶绿素含量测定。每隔5 d测定1次，测定方法参照文献[6]。

6) 产量构成指标调查及产量测定。收获时，NS处理每小区随机取样5蔸，CK每小区随机取样5点，每点面积为0.5 m×0.5 m，调查水稻有效穗、无效穗、每穗粒数、穗实粒数、千粒重等。实际产量计量时每个小区均取样3点，每点面积1 m×1 m。所有样品自然晒干，用电脑谷物水分计测量样品水分，并换算成t/hm2产量。

2.4数据处理

数据运用SPSS 22.0软件进行统计分析；采用最小显著差法(LSD)进行显著性检验；图和表均在Word 2007下绘制。

3　结果与分析

3.1不同播种方式下中早39的吸水动态

与CK相比，NS处理破胸稻种因被稀泥包裹，能利用自身前期吸收水分、泥巴水分和湿润稻田水分，吸水途径增多，同时减少了由阳光直射引起的水分蒸发，在无太阳射晒情况下，稻田土壤通过毛细管作用，对稀泥进行水分补充，弥补了白天蒸发散失的水分，从而保证破胸稻种正常扎根出苗。

3.2不同播种方式对中早39地上部干物质积累的影响

由表1可知，2个处理植株地上部的干物质积累量在三叶期和分蘖期差异无统计学意义，在孕穗期和齐穗期差异均达到极显著水平，NS处理在孕穗期和齐穗期单株地上部干物质积累量分别为7.84、14.45 g，比CK分别增加28.52%和17.77%。

表1　不同处理下中早39地上部的干物质积累量Table 1 The above-ground dry matter accumulation of Zhongzao 39 under different treatments

3.3不同播种方式对中早39分蘖的影响

由表2可知，2个处理的植株分蘖数在8月13日、23日和28日差异无统计学意义。NS处理的植株分蘖数在8月3日和8日分别为0.34和0.70，比CK的分蘖数分别减少66%和60.67%，两者差异均达到显著水平。在8月18日NS处理的分蘖数为2.48，比CK增加21.57%，两者差异达到显著水平。

表2　不同处理下中早39的分蘖数Table 2 The tillers per plant of Zhongzao 39 under different treatments

3.4不同播种方式对中早39倒二叶和剑叶SPAD值的影响

由表3可知，2个处理倒二叶SPAD值均呈先降低后增加再降低的变化趋势，且都是在抽穗期SPAD值达到最大，CK倒二叶的SPAD值为44.98，NS处理倒二叶的SPAD值为46.90，两者差异达到极显著水平；在分蘖期和齐穗期两者差异达到显著水平；在孕穗期、抽穗期和乳熟期两者差异达到极显著水平。

由表4可知，2个处理的SPAD值在9月3日、21日和 27日差异无统计学意义。NS处理剑叶的SPAD值在8月29日为39.29，比CK减少1.80%，两者差异达到极显著水平；在9月9日、9月15日、10月3日和10月9日分别为45.96、44.90、39.43 和35.67，比CK分别增加1.30%、1.84%、1.28% 和1.71%，且两者差异均达到显著水平。

表3　不同处理下中早39倒二叶的SPAD值Table 3 The SPAD value of the penultimate leaf of Zhongzao 39 under different treatments

表4　不同处理下中早39剑叶的SPAD值Table 4 The SPAD value of the flag leaf of Zhongzao 39 under different treatments

3.5不同播种方式对中早39剑叶叶绿素含量的影响

由表5可知，整个时期NS处理植株剑叶的叶绿素a和叶绿素b含量均略高于CK，但差异无统计学意义。9月9日，2个处理的叶绿素a和叶绿素b含量均达到最大，CK剑叶的叶绿素a和叶绿素b含量分别为6.37、2.18 mg/L；NS处理剑叶的叶绿素a和叶绿素b含量分别为6.38、2.24 mg/L。

表5　不同处理下中早39剑叶的叶绿素含量Table 5 Chlorophyll content of the flag leaf of Zhongzao 39 under different treatments mg/L

3.6不同播种方式对中早39产量及构成的影响

由表6可知，NS处理实际产量为7.31 t/hm2，比CK增加5.06%，两者差异达到显著水平。产量构成因素中，2个处理的有效穗、每穗总粒数、秕粒数和结实率差异均达到显著水平，无效穗和千粒重差异均达到极显著水平。NS处理的有效穗、每穗总粒数和千粒重分别为22.90×105个/hm2、146.23 和27.84 g，比CK分别增加13.31%、6.47%和6.84%；无效穗和结实率分别为0.13×105个/hm2和86.84%，比CK分别减少93.56%和6.80%。

表6　不同处理下中早39的产量及构成Table 6 Yield and yield formation of Zhongzao 39 under different treatments

4　结论与讨论

本研究结果表明，免耕半固态直播的植株地上部干物质积累量在孕穗期和齐穗期显著高于传统直播；免耕半固态直播的植株分蘖数在前期较少，分蘖时间略迟，可能是传统直播翻耕导致土质疏松，利于水稻前期秧苗生长，但随着时间推移，免耕半固态直播的水稻分蘖能力快速增加，在分蘖中期分蘖数超过传统直播的水稻，五叶期后田间用水量增多及泡田时间变长，免耕半固态直播稻田土壤松动，减少根系生长阻力，且植株具有一定株行距，减弱植株群体的隐蔽作用，利于通风和透光，避免了叶片过早衰落，利于植株群体合理利用温光资源，从而增加地上部干物质积累量和减少无效分蘖的发生。

与传统直播相比，免耕半固态直播的剑叶和倒二叶的SPAD值较高，剑叶叶绿素a和叶绿素b的含量较高，保证了水稻主要功能叶片进行光合作用，保障籽粒灌浆正常进行，从而实现免耕半固态直播每穗实粒数增加，千粒重增大，最终实现产量的增加，这与前人[7–10]的研究结论基本一致。本试验结果表明，主要功能叶的SPAD值在水稻灌浆后期下降速率缓慢，反映出叶片衰老速率降低，这与水稻抽穗15 d后叶片衰老速率徒增[9,11]的结果不一致，这可能与后期施肥造成水稻迟熟有关。

水稻免耕半固态直播是一种新型播种方法，它能使水稻种子吸水途径增多，利于稻种出苗。稻种悬浮于泥巴中，避免了高温蒸煮、阳光直射和其他环境因子所带来的损害，有利于提高稻种成活率。在此播种方式下如何管理稻田达到高产的目的，还需进一步研究。

[1] 司徒淞，王和洲，张薇．中国水稻生产节水若干问题的探讨与建议[J]．灌溉排水，2000，19(1)：30–33．

[2] 陈琳．黑土区水稻调亏灌溉模式的研究[D]．哈尔滨：东北农业大学，2010．

[3] 梁玉刚，黄璜，李静怡，等．复合肥浓度对水稻免耕半固体播种秧苗素质的影响[J]．作物研究，2015，29(6)：581–584．

[4] 姚林，郑华斌，刘建霞，等．中国水稻节水灌溉技术的现状及发展趋势[J]．生态学杂志，2014，33(5)：1381–1387．

[5] 梁玉刚，黄璜，张启飞，等．半固态播种对水稻生长性状的影响及节水节肥效果研究[J]．湖南农业科学，2016(4)：19–23．

[6] 萧浪涛，王三根．植物生理学实验技术[M]．北京：中国农业出版社，2005，110–114．

[7] 关静，周静，马友华，等．长期定位有机—无机肥配施对早稻叶绿素含量的影响[J]．安徽农业大学学报，2008，35(1)：136–140．

[8] 欧阳杰，王楚桃，何光华，等．水稻灌浆中后期功能叶中叶绿素含量及其变化趋势与谷物产量关系研究[J]．西南农业学报，2012，25(4)：1201–1204．

[9] 李木英，石庆华，郑伟，等．杂交稻生育后期叶片衰老频度及其关联因素研究[J]．江西农业大学学报，2010，32(6)：1081–1088．

[10] 扈婷，陆准，姚林，等．垄厢栽培对水稻结实期剑叶生理性状和产量的影响[J]．湖南农业大学学报(自然科学版)，2013，39(1)：1–6．

[11] 翟虎渠，曹树青，万建民，等．超高产杂交稻灌浆期光合功能与产量的关系[J]．中国科学(C辑：生命科学)，2002，32(3)：211–217．

责任编辑：尹小红

英文编辑：梁 和

Effect of no-tillage and direct seeding with semisolid soil on growth character and yield components of rice

Liang Yugang1,2,3, Li Jingyi1,2,3, Zhang Qifei1, Zhou Jiangwei1,2,3, Liu Guibin1,2,3, Huang Huang1,2,3*
(1.College of Agronomy, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China; 2.Collaborative Innovation Center of Paddy Crop and Oil Crops in Southern, Changsha 410128, China; 3. Observation Station of Crop Cultivation Science in Central China, Ministry of Agriculture, Changsha 410128, China)

In this experiment, rice variety Zhongzao 39 was used as material, a treatment of no-tillage and direct seeding (the chest-bursting seeds mixed with semisolid soil and sowing directly in no-tillage rice paddy) and a traditional direct seeding (CK) were designed and the amount of dry matter, dynamic changes of tillers, SPAD value and the amount of chlorophyll were measured， to study the growth character and yield components of rice. The results showed that the difference of the amount of dry matter between the NS treatment and the CK was no significant in three-leaf stage and tillering stage. The amounts of dry matter of the NS treatment were 7.84 and 14.45 g in booting stage and full heading stage respectively, which were significantly higher than those of CK. The tillers per plant of NS and CK were 2.67 and 2.56 respectively, the difference of them was no siginificant. The SPAD value of the penultimate leaf in the heading stage was the biggest, which was 46.90, it was significantly higher than that of CK. The contents of chlorophyll a and chlorophyll b and the SPAD value of the flag leaf reached the highest level on September 9th, SPAD value was 45.96, chlorophyll a and chlorophyll b were 6.38, 2.24 mg/L respectively. The yields of NS and CK were 7.31 and 6.94 t/hm2respectively, the difference of them was a very significant.

rice; no-tillage semisolid seeding; growth character; yield

梁玉刚(1990—)，男，安徽淮北人，硕士研究生，主要从事作物生态信息研究，1563224194@qq.com；*通信作者，黄璜，博士，教授，主要从事农业生态信息研究，hh863@ 126.com

S511.01

A

1007-1032(2016)04-0354-05

2015–12–01 修回日期：2016–06–20

国家科技支撑计划项目(201203081–2、2013BAD07B11、2013BAD20B10)