镁水耦合对寒地水稻产量构成因素及产量的影响

吕艳东++马庆辉++李红宇++周健++潘世驹++姜玉伟++王龙++陈建新++温绍溥++郑桂萍

摘要：在黑龙江庆安水利试验站，以水稻（Oryza sativa L.）龙庆稻3号为试验材料，采用随机区组法，以负压式土壤湿度计监测土壤水势，研究镁水耦合对寒地水稻产量构成因素及产量的影响，以期为节水栽培提供理论依据和技术支持。结果表明，龙庆稻3号的镁肥與水分处理间在穗数、穗粒数、结实率和产量上均存在互作关系；镁肥施用后，龙庆稻3号的穗数增加、穗粒数增加、结实率降低、千粒重降低、理论产量增加；以-15～-20 kPa为控水下限的水分管理，龙庆稻3号的穗数减少、穗粒数增加、结实率降低、千粒重降低、理论产量增加；以-15～-20 kPa为控水下限同时施用镁肥的处理，龙庆稻3号的理论产量最高。返青期至成熟期进行-15～-20 kPa的间歇控水处理，节水率为28.5%。

关键词：水稻（Oryza sativa L.）；镁水耦合；产量构成因素；产量

中图分类号：S511；S365 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）22-5740-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.22.003

Effect of Magnesium Fertilizer and Water Coupling on Yield Components

and Yield of Rice in Cold Region

L？譈 Yan-dong1，MA Qing-hui1，2，LI Hong-yu1，ZHOU Jian1，PAN Shi-jü1，JIANG Yu-wei1，

WANG Long1，CHEN Jian-xin1，WEN Shao-pu1，ZHENG Gui-ping1

（1.College of Agronomy， Heilongjiang Bayi Agricultural University/Key Laboratory of Crop Germplasm Improvement and Cultivation in Cold Regions of Heilongjiang Provincial Education Department， Daqing 163319， Heilongjiang， China； 2.Qixing Farm of General Bureau of State Farms of Heilongjiang Province， Jiansanjiang 156300， Heilongjiang， China）

Abstract： In order to provide the theory base and technical support for water-saving cultivation technique， with Longqingdao 3 as material， the effects of magnesium fertilizer and water coupling on yield components and yield of rice in cold region were studied with the random area group experiment by examining soil water potential with a negative pressure soil moisture meter in Qin'an irrigation testing station. Results showed that there were interactions in the number of panicle， grain number per panicle，kernel setting rate and yield of Longqingdao 3 between magnesium fertilizer and water treatments. After application of magnesium fertilizer， the number of panicle， grain number per panicle and yield of Longqingdao 3 increased， and kernel setting rate and 1000-grain weight of Longqingdao 3 decreased. Intermittent controlling water treatments at-15～-20 kPa of soil water potential were carried out from re-green to mature， the number of panicle， kernel setting rate and 1000-grain weigh of Longqingdao 3 decreased， and grain number per panicle and yield of Longqingdao 3 increased. When carrying out intermittent controlling water treatments at-15～-20 kPa of soil water potential from re-green to mature with application of magnesium fertilizer， the yield of Longqingdao 3 was the highest. When carrying out intermittent controlling water treatments at-15～-20 kPa of soil water potential from re-green to mature， the water saving rate was 28.5%.

Key words： rice（Oryza sativa L.）； magnesium and water coupling； yield component； yield

在农业生态系统中，水分和养分是密不可分的，合理的水肥交互作用能促进作物生长，提高产量[1]。土壤水分和养分是影响水稻产量的重要因子，水是发展水稻生产的先决条件。研究表明[2-4]，适宜的水肥条件可以促进作物生长，提高产量，在土壤水分很少的情况下，通过协调土壤水分和养分的关系，可获得较为理想的产量。多年来，国内外关于水分和养分对水稻（Oryza sativa L.）产量作用的研究已有丰富的报道[5-12]。然而水分和肥料对产量的交互作用报道很少[13-19]，尤其是有关水分和肥料对寒地水稻产量的交互作用报道更少[20]，而有关镁肥和水分对寒地水稻产量交互作用的研究尚未见报道。本试验以土壤水势为指标严格监测土壤水势，研究返青至成熟期控水及不同的镁肥处理对寒地水稻产量的影响，以期为节水栽培提供理论基础和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验时间和地点

试验于2014年在庆安水利试验站进行。

1.2 供试品种

供试品种为龙庆稻3号。

1.3 试验设计

采用二因素随机区组试验设计，3次重复。肥料种类为史丹利复合肥（N∶P2O5∶K2O=30∶5∶5）和99.5%七水硫酸镁。施肥方法：史丹利复合肥312.5 kg/hm2、镁肥60.0 kg/hm2作基肥在最后一次整地前施入，耙入土中8～10 cm；60.0 kg/hm2镁肥用于中期追肥，追肥时期于9.0～9.3叶时进行，各种肥料施入量及比例见表1。分蘖肥早施，分2次进行，第一次施分蘖肥总量的70%～80%，于返青后（4叶期）立即施用；第二次施分蘖肥总量的20%～30%，于6.0叶龄施于植株色淡、生长差、分蘖少处。用负压式真空表监测土壤水势，当土壤水势达-15～-20 kPa时灌水，即-15～-20 kPa为控水下限，自泡田起就要记录灌水定额。具体操作为秧苗移栽本田后，5～6 cm水层深水护苗返青，在返青后的各个生育阶段，除了除草和施肥期间外，灌水后田面不再保留水层，水分管理见表2。以常规栽培的水分管理为对照；蜡熟末期停止灌水。

1.4 栽培方式

育苗按常规旱育壮苗模式化进行，在同一条件下育苗。每个小区面积400 m2，每个小区单排单灌，行距30 cm，穴距14 cm，每穴4苗。本田按叶龄指標计划管理。适期收割。

1.5 测试内容与方法

记录每次灌水的时间及灌水量。水稻成熟时每个品种的处理和对照选取有代表性的植株6穴，带回室内考察农艺性状和产量性状，测定项目主要有穗数/穴、实粒数/穴、空秕粒数/穴，并称取相应粒重，计算结实率、千粒重和理论产量。

2 结果与分析

2.1 镁肥与水耦合对水稻穗数的影响

镁肥与水耦合对龙庆稻3号穗数（个/m2）影响的F测验结果说明：水分间的差异不显著，肥料间、肥料×水分间的差异显著。肥料间的比较：龙庆稻3号的两种肥料处理以F2处理的穗数较多，F1处理的穗数较少，且两者差异达显著水平，说明镁肥的施用能够增加龙庆稻3号的穗数。水分间的比较：龙庆稻3号的两个水分处理间差异不显著，其中S1的穗数较多，S2的穗数较少。上述结果说明，以-15～ -20 kPa为控水下限的水分管理不利于龙庆稻3号穗数的增加（图1）。

由于镁肥与水分间存在互作效应，说明各处理组合的效应不是各单因素效应的简单相加，而是镁肥效应随水分而不同。龙庆稻3号以F2S2处理的穗数最多，以F1S2处理的穗数最少，且处理间的差异达极显著水平。由表3可以看出，在施用镁肥的情况下，龙庆稻3号以-15～-20 kPa为控水下限的水分管理时其穗数较多，而以常规的水分管理其穗数较少；即在施用镁肥的情况下，以-15～-20 kPa为控水下限的水分管理有利于龙庆稻3号穗数的增加。

2.2 镁肥与水耦合对水稻穗粒数的影响

镁肥与水耦合对龙庆稻3号穗粒数影响的F测验结果说明：肥料间的差异显著，水分间的差异不显著，肥料×水分间的差异显著。肥料间的比较：龙庆稻3号以F2处理的穗粒数较多，F1处理的穗粒数较少，且两者差异达显著水平。上述结果说明，施用镁肥能够使龙庆稻3号的穗粒数增加。水分间的比较：龙庆稻3号的两个水分处理间差异不显著，其中S2的穗粒数较多，S1的穗粒数较少。上述结果说明，以-15～-20 kPa为控水下限的水分管理有利于龙庆稻3号穗粒数的增加（图2）。

由于镁肥与水分间存在互作效应，说明各处理组合的效应不是各单因素效应的简单相加，而是镁肥效应随水分不同而不同。龙庆稻3号以F2S2处理的穗粒数最多，以F1S1处理的穗粒数最少，且两者的差异达显著水平。由表4可以看出无论在有或没有施用镁肥的情况下，龙庆稻3号均以-15～-20 kPa为控水下限的水分管理时其穗粒数较多，而常规的水分管理其穗粒数较少，即以-15～-20 kPa为控水下限的水分管理有利于龙庆稻3号穗粒数的增加。

2.3 镁肥与水耦合对水稻结实率的影响

镁肥与水耦合对龙庆稻3号结实率影响的F测验结果说明：肥料间和水分间的差异均不显著，肥料×水分间的差异显著。肥料间的比较：龙庆稻3号以F1处理的结实率较多，F2处理的结实率较少，但两者差异未达显著水平。上述结果说明，镁肥的施用不利于龙庆稻3号结实率的增加。水分间的比较：龙庆稻3号以S1处理的结实率较多，S2处理的结实率较少，但两者差异未达显著水平。上述结果说明，以-15～-20 kPa为控水下限的水分管理不利于龙庆稻3号结实率的增加（图3）。

由于镁肥与水分间存在互作效应，说明各处理组合的效应不是各单因素效应的简单相加，而是镁肥效应随水分不同而不同。龙庆稻3号以F1S1处理的结实率最高，以F1S2处理的结实率最低。由表5可以看出，在施用镁肥的情况下，龙庆稻3号以 -15～-20 kPa为控水下限的水分管理时其结实率较高，而常规水分管理的其结实率较低；即在施用镁肥的情况下，以-15～-20 kPa为控水下限的水分管理有利于龙庆稻3号结实率的增加。

2.4 镁肥与水耦合对水稻千粒重的影响

镁肥与水耦合对龙庆稻3号千粒重影响的F测验结果说明：肥料间、水分间、肥料×水分间的差异不显著。肥料间的比较：龙庆稻3号以F1处理的千粒重较高，F2处理的千粒重较低，但两者差异未达显著水平。上述结果说明，镁肥的施用不利于龙庆稻3号千粒重的增加。水分间的比较：龙庆稻3号以S2处理的千粒重较高，S1处理的千粒重较低，但两者差异未达显著水平。上述结果说明，以-15～ -20 kPa为控水下限的水分管理有利于龙庆稻3号千粒重的增加（图4）。

由于镁肥与水分间不存在互作效应，说明各处理组合的效应只是各单因素效应的简单相加。龙庆稻3号以F1S2处理的千粒重最高，以F2S1处理的千粒重最低。由表6可以看出无论在施用或不施用镁肥的情况下，龙庆稻3号均以-15～-20 kPa为控水下限的水分管理时其千粒重较高，而常规的水分管理其千粒重较低，即以-15～-20 kPa为控水下限的水分管理有利于龙庆稻3号千粒重的增加。

2.5 镁肥与水耦合对水稻产量的影响

镁肥与水耦合对龙庆稻3号产量影响的F测验结果说明：肥料间、水分间、肥料×水分间的差异均显著。肥料间的比较：龙庆稻3号两种肥料处理以F2处理的产量较高，F1处理的产量较低，且两者差异达极显著水平。上述结果说明，镁肥的施用能够增加龙庆稻3号的理论产量。水分间的比较：龙庆稻3号以S2处理的产量较高，S1处理的产量较低。上述结果说明，以-15～-20 kPa为控水下限的水分管理有利于其产量的增加（图5）。

由于镁肥与水分间存在互作效应，说明各处理组合的效应不是各单因素效应的简单相加，而是镁肥效应随水分不同而不同。龙庆稻3号以F2S2处理的理论产量最高，以F1S2处理的理论产量最低，且两者差异达到极显著水平，上述结果说明同样以 -15～-20 kPa为控水下限的水分管理，施用镁肥能够极显著地提高龙庆稻3号的产量。由表7可以看出在施用镁肥的情况下，龙庆稻3号以-15～-20 kPa为控水下限的水分管理时其理论产量较高，而常规的水分管理其理论产量较低；即在施用镁肥的情况下，以-15～-20 kPa为控水下限的水分管理有利于龙庆稻3号理论产量的增加。

2.6 不同控水处理的节水效果

通过计量不同处理的全生育期用水量，最后计算出不同控水处理的节水率（表8），返青至成熟期進行-15～-20 kPa的间歇控水处理，节水率为28.5%。

3 讨论

镁对作物正常生长发育、生理代谢、提高产量、改善产品品质具有重要作用。李晓鸣[21]的研究认为，施用矿质镁肥水稻产量提高40.7%。孙兰英等[22]的研究认为，缺镁稻田施用镁肥，缓解了土壤中镁的不足，使稻苗返青快，分蘖早，从而使有效穗、穗粒数、结实率和千粒重等经济性状有明显改善，有利于产量的提高。温海英等[23]的研究认为，水稻施用镁肥能增加水稻有效穗，促成大穗，提高每穗实粒数，提高成穗率和结实率，明显改善水稻农艺性状，对水稻有明显增产效果。曾志等[24]的研究表明，水稻施用镁肥能增加每穗实粒，提高结实率，增加千粒重，农艺性状较好，对水稻有明显的增产效果。王安东等[25]的研究表明，合适镁钾比通过提高穗数和结实率，进而提高水稻产量。赵洁等[26]的研究认为，水稻施用硫酸钾镁肥后，产量较不施肥提高。本研究结果表明，镁肥施用后，龙庆稻3号的穗数增加、穗粒数增加、结实率降低、千粒重降低、理论产量增加；说明穗数和穗粒数的增加能够弥补结实率和千粒重降低所带来的产量损失，从而使龙庆稻3号的产量增加。关于施用镁肥能够提高水稻的产量，本研究结果与前人的研究结果一致；而镁肥对水稻产量构成因素的影响，本研究结果与前人的研究结果有所不同，这可能与试验所用的品种和土壤不同有关。

吕艳东等[27]在寒地稻作区进行水稻全生育期 -8～-10 kPa间歇控水盆栽试验，认为间歇控水引起品种有效穗数降低，穗粒数增多，结实率提高，千粒重增加，最终引起垦鉴稻5号产量增加、垦稻12号产量降低。程建平等[28]的研究表明，间歇灌溉有利于增加单株有效穗数、每穗实粒数和每穗颖花数，提高结实率和千粒重，从而提高了产量。邓环等[29]的研究表明，间歇灌溉是一种可节约用水、提高水稻产量的有效灌溉模式。彭世彰等[30]的研究认为控灌与常灌相比，成穗数增多，穗粒数、实粒数、结实率、千粒重增加，理论产量和实际产量均增加，实现了高产基础上的再增产。张慎凤[31]的研究认为，与水层灌溉相比，轻干湿交替灌溉（灌溉的低限土壤水势指标为-15 kPa～-25 kPa）显著增加了产量；从产量构成因素分析，轻干湿交替灌溉的单位面积穗数与对照无显著差异，但轻干湿交替灌溉的每穗粒数、结实率和粒重均显著高于对照。本研究结果表明，以-15～-20 kPa为控水下限的水分管理，龙庆稻3号的穗数减少、穗粒数增加、结实率降低、千粒重降低、理论产量增加。说明穗粒数的增加能够弥补穗数、结实率和千粒重降低所带来的产量损失，从而使龙庆稻3号的产量增加。本试验的研究结果与前人的研究结果有异同，出现结果的不一致可能与土壤和气候条件、水稻品种特性以及灌溉方法等有关，也可能与间歇灌溉控水下限的土壤水势指标有密切关系。

4 结论

镁肥与水耦合对龙庆稻3号穗数、穗粒数、结实率和产量影响的F测验结果说明：镁肥与水分间存在互作效应。以-15～-20 kPa为控水下限同时施用镁肥的处理龙庆稻3号的理论产量最高，以-15～ -20 kPa为控水下限不施用镁肥的处理龙庆稻3号的理论产量最低。返青期至成熟期进行-15～-20 kPa的间歇控水处理，节水率为28.5%。

参考文献：

[1] 金 剑，刘晓冰，王光华，等.水肥耦合对春小麦群体叶面积及产量的影响[J].吉林农业大学学报，2005，27（3）：241-244.

[2] 黄文江，黄义德，王纪华，等.水稻旱作对其生长量和经济产量的影响[J].干旱地区农业研究，2003，21（4）：15-19.

[3] 魏永霞，何双红，徐长明.控制灌溉条件下水肥耦合对水稻叶面积指数及产量的影响[J].灌溉排水学报，2010，29（5）：98-102.

[4] 徐芬芬，曾晓春，石庆华，等.不同灌溉方式对水稻生长与产量的影响[J].江西农业大学学报，2005，27（5）：653-658.

[5] 郑桂萍，李金峰，钱永德，等.土壤水分对水稻产量与品质的影响[J].作物学报，2006，32（8）：1261-1264.

[6] 黄富才，吕艳东，郭晓红，等.结实期水分供应对寒地水稻灌浆动态和产量的影响[J].黑龙江八一农垦大学学报，2013，25（1）：12-18.

[7] 徐正浩，朱丽青，徐林娟，等.土壤水分供给对不同水稻的产量构成及其淀粉品质的影响[J].核农学报，2011，25（6）：1249-1254.

[8] 刘 艳，孙文涛，宫 亮，等.水分调控对水稻根际土壤及产量的影响[J].灌溉排水学报，2014，33（2）：98-100.

[9] 段素梅，楊安中，黄义德，等.干旱胁迫对水稻生长、生理特性和产量的影响[J].核农学报，2014，28（6）：1124-1132.

[10] 王伟妮，鲁剑巍，何予卿，等.氮、磷、钾肥对水稻产量、品质及养分吸收利用的影响[J].中国水稻科学，2011，25（6）：645-653.

[11] 迟凤琴，匡恩俊，张久明，等.Se肥施用方式和施用时期对水稻含Se量及产量的影响[J].农业资源与环境学报，2014，31（6）：560-564.

[12] 王新兵，郑桂萍，赵洪英.硅、钾、镁配比施用对水稻光合特性及产量的影响[J].黑龙江八一农垦大学学报，2008，20（4）：19-22.

[13] 谢 伟.水肥耦合对水稻生长及产量的影响[D].长沙：湖南农业大学，2009.

[14] 林兴军.不同肥水管理对水稻生理生态的影响[D].北京：中国农业科学院，2008.

[15] 吴自明，赵 伟，潘晓华.不同肥水管理及改变源库比对水稻剑叶温度的影响[J].江西农业大学学报，2012，34（2）：203-207.

[16] 郑志广，尹德明，李子芳，等.不同肥水条件对水稻生育状况及产量构成因素的影响[J].天津农学院学报，2003，10（2）：9-13.

[17] 孙永健，孙园园，徐 徽，等.水氮管理模式对不同氮效率水稻氮素利用特性及产量的影响[J].作物学报，2014，40（9）：1639-1649.

[18] 李艳红，唐湘如，潘圣刚，等.分蘖期水氮互作对香稻香气、产量及稻米品质的影响[J].华北农学报，2014，29（1）：159-164.

[19] 田亚芹，冯利平，邹海平，等.不同水分和氮素处理对寒地水稻生育及产量的影响[J].生态学报，2014，34（23）：6864-6871.

[20] 王 丹，刘元英，彭显龙，等.肥水优化管理对寒地水稻抗倒伏性能的影响[J].核农学报，2012，26（2）：352-357.

[21] 李晓鸣.矿质镁对水稻产量和品质影响的研究[J].植物营养与肥料学报，2002，8（1）：125-126.

[22] 孙兰英，黄 英，林卫明，等.镁肥在水稻上的应用研究初报[J].大麦与谷类科学，2011，（3）：54-55.

[23] 温海英，陈利利，曾 志.镁肥对水稻经济性状及产量的影响[J].农技服务，2014，31（3）：79.

[24] 曾 志，廖强辉，吴银苑，等.镁肥对水稻农艺性状及产量的影响[J].现代农业科技，2012（20）：28，30.

[25] 王安东，郑桂萍，慕永红，等.镁钾配施对寒地水稻产量的影响[J].安徽农业科学，2012，40（33）：16059-16060，16074.

[26] 赵 洁，罗春梅，杨 兰，等.施用硫酸钾镁肥对水稻产量和土壤养分的影响[J].湖北农业科学，2014，53（5）：1025-1028.

[27] 吕艳东，郑桂萍，郭晓红，等.土壤水势下限对寒地水稻产量的影响[J].干旱地区农业研究，2011，29（2）：45-52.

[28] 程建平，曹凑贵，潘圣刚，等.不同灌溉方式下水稻产量性状相关性及通径分析[J].灌溉排水学报，2008，27（1）：96-98，99.

[29] 邓 环，曹凑贵，程建平，等.不同灌溉方式对水稻生物学特性的影响[J].中国生态农业学报，2008，16（3）：602-606.

[30] 彭世彰，郝树荣，刘 庆，等.节水灌溉水稻高产优质成因分析[J].灌溉排水，2000，19（3）：3-7.

[31] 张慎凤.干湿交替灌溉对水稻生长发育、产量与品质的影响[D].江苏扬州：扬州大学，2009.