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不同旱直播模式对水稻生长发育、产量及品质的影响

不同旱直播模式对水稻生长发育、产量及品质的影响

针对目前直播稻的研究现状,本试验通过研究水稻的四种旱直播模式,比较不同旱直播模式下水稻的生长发育、生理指标、养分吸收及积累情况、产量及产量构成因素和品质指标等,提出适宜的水稻直模式及相应播量,为宁夏直播稻的优质高产提供理论依据。

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  • 详细描述

    不同旱直播模式对水稻生长发育、产量及品质的影响
    摘要
    随着水资源匮乏和劳动成本的增加,旱直播已是目前宁夏水稻生产的主要方式,为选择引黄灌区适宜的旱直播模式,试验以宁粳47号为材料,设置了条播、穴播(20cm×8cm)、穴播(20cm×12.5cm)和匀播四种模式,10.4kg/667m2、14.6kg/667m2和18.8kg/667m2三种播量,比较分析了四种旱直播模式、不同播量对水稻生长发育、生理特性、养分吸收特征、土壤养分变化特征、产量效应及品质的影响,提出适宜的水稻直播模式及其最佳的栽培技术,为宁夏直播稻的优质高产提供理论依据。研究结果表明:
    1.四种旱直播模式比较,穴播(20cm×12.5cm)模式可以促进水稻出苗率、株高、分蘖动态等增加,而匀播播模式有利于叶面积指数、干物质量的增加。水稻生育前期穴播(20cm×8)模式有利于Pn的增加,较其他三种模式分别高52.2%、62.7%、63.6%,匀播模式有利于SPAD的增加,较其他三种模式分别高0.3%、32.2%、10.1%,穴播(20cm×12.5cm)模式有利于Tr、Gs的增加,较其他三种模式分别高45.9%、16.4%、17.1%与83.7%、51.6%、43.8%,四种模式之间均有显著差异。后期条播模式有利于光合的增加,较其他三种模式分别高52.0%、45.4%、52.5%,匀播模式有利于SPAD的增加,较其他三种模式分别高16.4%、42.1%、20.2%,四种模式之间无显著差异。匀播模式和穴播(20cm×12.5cm)模式有利于水稻水稻株高、分蘖动态、Pn、SPAD、Tr、Gs的增加。
    2.四种旱直播模式比较,水稻生育前中期条播模式有利于氮、磷的吸收,而后期四种模式的氮、磷含量呈现下降趋势,匀播模式的钾含量显著增加,较其他三种模式分别高20.8%、28.1%、31.9%,四种模式之间有显著差异。条播和匀播更有利于水稻对氮、磷、钾的吸收。
    3.四种旱直播模式比较,水稻收获后四种模式的土壤pH、全磷、速效磷的含量高于基础值,而全氮、碱解氮、速效钾、有机质的含量低于基础值。穴播(20cmх8cm)模式的pH低于其他三种模式,分别低2.9%、2.3%、2.0%,四种模式之间有显著差异;匀播模式有利于土壤全氮和速效钾含量的增加,条播模式利于土壤碱解氮和速效磷含量的增加,穴播(20cm×12.5cm)模式有利于土壤有机质含量的增加,较其他三种模式分别高24.1%、8.4%、10.5%,四种模式之间有显著差异。四种模式都可以增加土壤养分,改善土壤质量。
    4.四种旱直播模式比较,匀播模式的产量高于其他三种模式,但产量之间无显著差异。不同播量下,播量14.6kg/667m2的产量最高,为938.1kg/667m2,三种播量之间无显著差异。穗长是穴播(20cmх8cm)模式播量10.4kg/667m2的最高,为18.3cm。在产量要素中,亩穗数是穴播(20cmх8cm)模式播量18.8kg/667m2的最高,达到41.25万穗,穗实粒数是条播模式播量14.6kg/667m2和18.8kg/667m2的最多,均为117.5粒,千粒重是匀播模式播量10.4kg/667m2的最高,为25.06g。四种旱直播模式对水稻品质影响不同。条播模式有利于水稻的糙米率、精米率的增加。而匀播模式有利于整精米率、垩白粒率、垩白度和糙米蛋白质含量的增加。
    关键词:水稻,旱直播,生长发育,生理特性,产量,品质 
     
    目  录
    第一章文献综述…………………………………………………………………1
    1.1 研究背景……………………………………………………………………………1  
      1.2国内外研究概况……………………………………………………………………1
        1.2.1国外研究现状…………………………………………………………………1
        1.2.2国内研究现状…………………………………………………………………2
    1.3直播水稻研究进展…………………………………………………………………3
        1.3.1直播稻的生长发育特性………………………………………………………3
        1.3.2直播稻的光合特性…………………………………………………………4
    1.3.3直播稻的物质积累与转运………………………………………………………4
    1.3.4直播稻的耕作栽培技术…………………………………………………………4
    1.3.4.1直播稻的全苗壮苗…………………………………………………………5
    1.3.4.2直播稻的肥水管理…………………………………………………………5
    1.3.4.3直播稻的病虫草害防治技术…………………………………………………5
    1.4研究的目的意义及技术路线……………………………………………………6
    第二章  材料与方法………………………………………………………7
    2.1试验地概况………………………………………………………………7
    2.2供试材料………………………………………………………………7
    2.3试验设计…………………………………………………………………7
    2.4 测定项目与方法………………………………………………………………7
    2.4.1土壤化学性状的测定…………………………………………………………7
    2.4.2分蘖动态调查………………………………………………………………7
    2.4.3植株氮磷钾含量的测定………………………………………………………8
    2.4.4作物出苗率、株高、叶面积指数及干物质量的测定……………………………8
    2.4.5作物光合、叶绿素相对含量及荧光的测定……………………………………8
    2.4.6作物光有效辐射(PAR)的测定………………………………………………8
    2.4.7产量及构成因素的测定…………………………………………………9
    2.4.8水稻品质性状的测定…………………………………………………………9
        2.5数据处理………………………………………………………………………9
    第三章   结果与分析………………………………………………………10
    3.1不同旱直播模式对水稻生长发育的影响………………………………………10
    3.1.1不同旱直播模式对水稻出苗率的影响………………………………………10
    3.1.2不同旱直播模式对水稻株高的影响…………………………………………10
    3.1.3不同旱直播模式对水稻叶面积指数(LAI)的影响…………………………12
    3.1.4不同旱直播模式对水稻干物质量的影响……………………………………13
    3.1.5不同旱直播模式对水稻分蘖动态及分蘖成穗率的影响………………………14
    3.2不同旱直播模式对水稻生理指标的影响………………………………………16
    3.2.1不同旱直播模式对水稻光合指标的影响……………………………………16
     
    3.2.2不同旱直播模式对水稻叶绿素相对值SPAD的影响…………………………19
    3.2.3不同旱直播模式对水稻叶绿素荧光的影响…………………………………20
    3.2.4不同旱直播模式对水稻光有效辐射(PAR)的影响…………………………22
    3.3不同旱直播模式对水稻养分吸收的影响……………………………………24
    3.3.1不同旱直播模式对水稻全氮含量的影响……………………………………24
    3.3.2不同旱直播模式对水稻全磷含量的影响……………………………………25
    3.3.3不同旱直播模式对水稻全钾含量的影响……………………………………26
    3.4不同旱直播模式对土壤化学性状的影响……………………………………27
    3.5不同旱直播模式对水稻产量及产量构成因素的影响………………………28
    3.6不同旱直播模式对水稻品质指标的影响……………………………………29
    第四章  讨论与结论………………………………………………………31
    4.1讨论………………………………………………………………………………31
    4.1.1不同旱直播模式对水稻生长发育、生理指标的影响…………………………31
    4.1.2不同旱直播模式对水稻养分吸收的影响………………………………………31
    4.1.3不同旱直播模式对土壤化学性状的影响……………………………………31
    4.1.4不同旱直播模式对作物产量及品质的影响……………………………………32
    4.2结论………………………………………………………………………………32
    参考文献………………………………………………………………………………34
    致谢………………………………………………………………………………38
     
    第四章  讨论与结论
    4.1讨论
    4.1.1不同旱直播模式对水稻生长发育、生理指标的影响
    叶面积指数是指单位土地表面积上植物单叶面积的总和,能反映作物群体叶面积的变化,与作物蒸腾作用、呼吸作用、群体光能截获及净初级生产力等密切相关[70]。袁菊红等[71]通过水田和旱地栽培比较试验研究发现,水田栽培处理的叶面积指数要比旱地栽培的大。程建平等[72]通过研究机械精量穴直播、人工手插种植和人工撒播对水稻生长发育和叶面积的影响发现,机械精量穴直播相比另外2种种植模式有利于加快水稻生长发育,降低主茎总叶龄,提高群体叶面积指数。叶绿素SPAD值和植物的发育状况及光合能力具有较强的相关性,它通常是光合作用能力和植物发育状况的指示器[73]。刘红江等[74]研究直播稻、手栽秧和机插秧处理对水稻的生长发育影响发现,机插秧处理水稻叶片叶绿素SPAD值高于直播稻、手栽秧处理。张亚洁等[75]研究发现,水稻裸地旱种和水种对水稻叶绿素SPAD值具有明显影响,其中水稻裸地旱种处理花后剑叶叶绿素SPAD值下降相对较快。
    按群体质量理论,分蘖成穗率是水稻进入结实期前群体质量的一项综合诊断指标。前人研究得出,直播稻直播栽培分蘖发生早,有效分蘖节位低,还有较多的二次分蘖发生[76],且其出生率、成穗率达90%-100%,穗型也大。
    叶片光合速率以及群体透光率的大小,是提高结实期群体光合积累量的基础指标。邢志鹏等[77]通过研究不仅发现与毯苗机插和机械直播相比,钵苗机插有利于提高剑叶净光合速率,而且不同播栽方式下不同水稻品种的光合速率存在明显差异,其中钵苗机插下杂交籼稻净光合速率大于籼粳交水稻和常规粳稻,机直播下杂交籼稻净光合速率小于籼粳交水稻和常规粳稻。蔡永萍等[78]通过研究水稻水作与旱作栽培模式下水稻衰老和后期一些生理活性的变化发现水稻水作相比旱作不仅改善了水稻剑叶光合因子,而且可提高光合效率。叶绿素是光合作用的物质基础,其含量的高低将直接影响光合作用的强弱以及物质合成速率的高低。
     4.1.2不同旱直播模式对水稻养分吸收的影响
        如何提高对氮、磷、钾养分的高效吸收与利用, 来实现直播稻稳产高产的理论和技术已有较多报道;且已有的大量研究表明, 适宜的氮肥运筹实地氮肥管理、氮钾配施、秸秆还田等措施均能够促进成熟期水稻氮、磷、钾素总累积量及稻谷产量的显著增加, 可较大幅度地降低肥料施用量[79]。本试验结果表明,穴播(20cm×12.5cm)模式有利于水稻氮、磷的吸收,匀播模式有利于水稻钾的吸收。
    4.1.3不同旱直播模式对土壤化学性状的影响
        土壤养分是作物摄取养分的主要来源之一,在作物的养分吸收总量中占有很高的比例,土壤中养分含量的高低关系着植株能否健康生长或生存。本试验结果表明,水稻收获后四种模式的土壤pH、全磷、速效磷的含量高于基础值,而全氮、碱解氮、速效钾、有机质的含量低于基础值。穴播(20cmх8cm)模式的pH低于其他三种模式,匀播模式有利于土壤全氮和速效钾含量的增加,条播模式利于土壤碱解氮和速效磷含量的增加,穴播(20cm×12.5cm)模式有利于土壤有机质含量的增加可以增加土壤养分,改善土壤质量。
    4.1.4不同旱直播模式对作物产量及品质的影响
    池忠志等[80]认为,与移栽相比,直播主要是依靠增加有效穗数来提高水稻的产量。从产量构成因素角度看,育苗移栽的每穗颖花数和每穗成粒数要显著高于直播栽培,是育苗移栽稻增产的主要原因[81]。直播稻生育期缩短主要是由于营养生长期的减少,这导致前期养分积累少。直播稻在穗发育时由于营养供应不如移栽稻充分,其穗长、二次枝梗、总粒数、饱粒数都较移栽稻减少。为了弥补这些差距,可通过增加种植密度来提高直播稻单位面积有效穗数,以保证最后的产量。
    水稻产量由单位面积有效穗数、每穗实粒数和千粒重三个重要因素构成,协调好三者之间关系对水稻高产至关重要。水稻单位面积穗数作为产量构成要素之一,主要取决于分蘖的发生数量与成穗率的高低。在保证足穗的基础上攻取大穗,是当前提高水稻单产的主攻方向[82]。因此,合理利用分蘖,达到高产所需穗数和粒数的协调发展,是水稻高产栽培的基本环节,栽培管理措施对分蘖的发生与成穗有较大的调控作用[70]。在四种旱直播模式下,水稻穗长对产量没有太多作用,而匀播模式下播量14.6kg/667m2的产量最高,但其亩穗数、穗实粒数、千粒重却较低,违背了产量构成三要素的变化规律,这有可能是取样造成的误差而导致的结果,所以在以后的实验中应该特别注意这个问题,要降低人为造成的误差。四种旱直播模式对水稻品质影响不同。条播模式有利于水稻的糙米率、精米率的增加。而匀播模式有利于整精米率、垩白粒率、垩白度和糙米蛋白质含量的增加。
    4.2结论
    水稻生育前期穴播(20cm×8)模式有利于Pn的增加,较其他三种模式分别高52.2%、62.7%、63.6%,匀播模式有利于SPAD的增加,较其他三种模式分别高0.3%、32.2%、10.1%,穴播(20cm×12.5cm)模式有利于Tr、Gs的增加,较其他三种模式分别高45.9%、16.4%、17.1%与83.7%、51.6%、43.8%,四种模式之间均有显著差异。后期条播模式有利于光合的增加,较其他三种模式分别高52.0%、45.4%、52.5%,匀播模式还有利于SPAD的增加,较其他三种模式分别高16.4%、42.1%、20.2%,四种模式之间无显著差异。总体看来,匀播模式和穴播(20cm×12.5cm)模式有利于水稻生长发育,有利于水稻株高、分蘖动态、Pn、SPAD、Tr、Gs的增加。
    四种旱直播模式比较,在水稻生育前中期穴播(20cm×12.5cm)模式有利于氮、磷的吸收,而后期四种模式的氮、磷含量呈现下降趋势,匀播模式的钾含量显著增加,较其他三种模式分别高20.8%、28.1%、31.9%,四种模式之间有显著差异。总体看来,穴播(20cm×12.5cm)模式更有利于水稻对氮、磷、钾的吸收。
    四种旱直播模式比较,水稻收获后四种模式的土壤pH、全磷、速效磷的含量高于基础值,而全氮、碱解氮、速效钾、有机质的含量低于基础值。穴播(20cmх8cm)模式的pH低于其他三种模式,分别低2.9%、2.3%、2.0%,四种模式之间有显著差异,匀播模式有利于土壤全氮和速效钾含量的增加,条播模式利于土壤碱解氮和速效磷含量的增加,穴播(20cm×12.5cm)模式有利于土壤有机质含量的增加,较其他三种模式分别高24.1%、8.4%、10.5%,四种模式之间有显著差异。总体看来,四种模式都可以增加土壤养分,改善土壤质量。
    四种旱直播模式比较,匀播模式的产量高于其他三种模式,但产量之间无显著差异。不同播量下,播量14.6kg/667m2的产量最高,为938.1kg/667m2,三种播量之间无显著差异。穗长是穴播(20cmх8cm)模式播量10.4kg/667m2的最高,为18.3cm。在产量要素中,亩穗数是穴播(20cmх8cm)模式播量18.8kg/667m2的最高,达到41.25万穗,穗实粒数是条播模式播量14.6kg/667m2和18.8kg/667m2的最多,均为117.5粒,千粒重是匀播模式播量10.4kg/667m2的最高,为25.06g。四种旱直播模式对水稻品质影响不同。条播模式有利于水稻的糙米率和精米率的增加,其糙米率和精米率最高,分别为83.42%、92.43%,而匀播模式有利于整精米率和糙米蛋白质含量的增加,其整精米率和糙米蛋白质含量最高,分别为88.70%、4.87%,也有利于垩白粒率和垩白度的降低,其垩白粒率和垩白度最低,分别为5.5%、1.0%。
     
    参考文献
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