作物杂志, 2022, 38(4): 115-123 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2022.04.016

生理生化·植物营养·栽培耕作

稻虾共作模式下不同优良食味粳稻物质生产及产量特征研究

唐建鹏,1, 陈京都1, 温凯2, 张明伟1, 谢成林,1, 陆佩玲1, 闵思桂3, 王企銮4, 成洁旻5

1扬州市农业技术综合服务中心,225002,江苏扬州

2扬州市邗江区农作物技术推广中心,225100,江苏扬州

3高邮市作物栽培技术指导站,225600,江苏高邮

4高邮市送桥镇农业农村局,225600,江苏高邮

5南京晓庄学院,210000,江苏南京

Study on Material Production and Yield Characteristics of Japonica Rice with Good Eating Quality in Rice-Crayfish Farming System

Tang Jianpeng,1, Chen Jingdu1, Wen Kai2, Zhang Mingwei1, Xie Chenglin,1, Lu Peiling1, Min Sigui3, Wang Qiluan4, Cheng Jiemin5

1Yangzhou Agricultural Technology Comprehensive Service Center, Yangzhou 225002, Jiangsu, China

2Yangzhou Hanjiang District Crop Technology Promotion Center, Yangzhou 225100, Jiangsu, China

3Gaoyou Crop Cultivation Technology Guidance Station, Gaoyou 225600, Jiangsu, China

4Songqiao Town Agriculture and Rural Bureau, Gaoyou 225600, Jiangsu, China

5Nanjing Xiaozhuang University, Nanjing 210000, Jiangsu, China

通讯作者: 谢成林,主要从事农作物栽培技术研究与推广,E-mail: yztgz@163.com

收稿日期: 2021-04-27   修回日期: 2021-07-9   网络出版日期: 2022-06-14

基金资助: 扬州市水稻名师工作室项目
江苏省“六大人才高峰”资助项目(NY-249)
江苏省第五期“333工程”项目(BRA2020182)
2021年扬州市重点研发项目(YZ2021035)

Received: 2021-04-27   Revised: 2021-07-9   Online: 2022-06-14

作者简介 About authors

唐建鹏,主要从事农作物栽培技术研究与推广,E-mail: 529243748@qq.com

摘要

为筛选稻虾共作模式下优质高产且多抗的水稻品种,提高稻、虾综合效益,以11个优良食味粳稻品种为试验对象,研究不同品种在稻虾共作模式下物质生产及产量形成特性。结果表明,稻虾共作模式下,不同品种干物质积累均符合Logistic曲线。干物质快增期在拔节后10d至抽穗后10d,最大增长速率和干物质积累量最多时期出现在拔节至齐穗期之间,泗稻301、南粳5718和南粳9108干物质平均增速较高,干物质积累多。泗稻301、南粳9108和南粳5718后期茎叶物质转运量较多,丰粳1606、金香玉1号和南粳9108茎鞘物质转运率和贡献率较高,武香粳5245、宁香粳11和泗稻301叶片物质转运率和贡献率较高。干物质生产主要与产量和千粒重有显著线性正相关关系,结实率主要受后期干物质转运影响。稻虾共作模式下可以选用生长势强、干物质积累快且多、穗大粒多、产量高的泗稻301和南粳5718。

关键词: 稻虾共作; 优良食味粳稻; 物质生产; 产量

Abstract

In order to select the rice varieties with high quality, high yield and multiple resistance under rice-crayfish farming system, and improve the comprehensive benefits of rice and crayfish, the material production and yield formation characteristics of eleven good eating Japonica rice varieties as the experiment materials in the rice-crayfish farming system were studied. The results showed that under the rice-crayfish farming system, dry matter accumulation of different varieties accorded with Logistic curves. The rapid growth period of dry matter was from 10d after jointing to 10d after heading. The maximum growth rate and the maximum dry matter accumulation period appeared between the jointing and full heading periods. The average growth rate of dry matter of Sidao 301, Nanjing 5718 and Nanjing 9108 were higher, and the dry matter accumulation was more. The material transfer of stems and leaves in the later stage of Sidao 301, Nanjing 9108 and Nanjing 5718 were more. The material transfer rate and contribution rate of stem-sheath of Fengjing 1606, Jinxiangyu 1 and Nanjing 9108 were higher. The material transfer rate and contribution rate of leaves of Wuxiangjing 5245, Ningxiangjing 11 and Sidao 301 were higher. The dry matter production was mainly related to the yield and 1000-grain weight. The seed setting rate was mainly affected by the transport of dry matter in the later period. Under the rice-crayfish farming system, we could select Sidao 301 and Nanjing 5718 which had strong growth potential, fast and more dry matter accumulation, and large panicle and high yield.

Keywords: Rice-crayfish farming system; Japonica rice with good eating quality; Material production; Yield

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本文引用格式

唐建鹏, 陈京都, 温凯, 张明伟, 谢成林, 陆佩玲, 闵思桂, 王企銮, 成洁旻. 稻虾共作模式下不同优良食味粳稻物质生产及产量特征研究. 作物杂志, 2022, 38(4): 115-123 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2022.04.016

Tang Jianpeng, Chen Jingdu, Wen Kai, Zhang Mingwei, Xie Chenglin, Lu Peiling, Min Sigui, Wang Qiluan, Cheng Jiemin. Study on Material Production and Yield Characteristics of Japonica Rice with Good Eating Quality in Rice-Crayfish Farming System. Crops, 2022, 38(4): 115-123 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2022.04.016

近年来,围绕农业供给侧结构性改革和农民增收,稻虾共作等综合种养模式得到迅速发展,被农业农村部誉为“现代农业的一次革命”[1],该模式实现了“一水两用、一田双收、稳粮增收、提质增效”的目的,有效提高了农田资源利用率和经济效益[2]。据统计[3],2019年全国稻虾共作模式应用面积110.5万hm2,其中江苏省达10.5万hm2,占全国总面积的9.5%,且逐年扩大。随着该模式应用面积迅速增加,出现了“重虾轻稻”、“盲目跟风上马”和“水稻产量低”等问题。前人[4-6]对稻虾共作技术研究较多,主要集中在田间工程、密度和施肥等技术措施上,对品种间比较的研究较少。对稻作生产而言,稻虾共作模式存在稻田长期淹水、秧苗移栽晚、特殊的施肥用药方式以及病虫草害发生规律改变等问题,导致产量品质不一。

随着人均耕地逐渐减少,提高单位面积产量,是保障粮食安全的重要措施。品种是水稻产量和品质形成的首要因素,在水稻生产过程中,物质生产是产量的基础,前人从品种[7-8]、穗型[9]、栽插方式[10]、施肥[11-13]和播期[14]等方面对水稻干物质生产、分配与产量的关系做了大量研究,而在稻虾共作模式下研究较少。江苏省扬州市优良食味稻种植面积占比超过50%,该类型品种是当前主要的推广品种,也是稻虾共作等综合种养模式普遍种植品种。本研究以推广应用面积最大的优良食味水稻南粳9108为对照,选用10个优良食味水稻品种为供试材料,研究稻虾共作模式下所有水稻品种干物质生产、分配、转运及产量形成特性,为扬州乃至整个苏中地区稻虾共作模式下高产水稻品种的选用和推广提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况与材料

试验于2020年在江苏省高邮市送桥镇黄圩村安定家庭农场进行,该地位于江苏里下河地区腹部,属亚热带湿润季风气候,年均气温15℃,年均降水量1030mm,无霜期217d。试验地种植水稻前养殖小龙虾,土壤类型为勤泥土,质地黏性,pH 5.3,全氮1.81g/kg、有效磷12.7g/kg、速效钾113mg/kg、有机质34.2g/kg。试验材料选用11个优良食味粳稻品种,其中中熟中粳品种2个(南粳5718和扬粳5118)、迟熟中粳品种7个(南粳9108、金香玉1号、丰粳1606、泗稻301、扬幅粳11号、扬农稻1号和武香粳113)和早熟晚粳品种2个(武香粳5245和宁香粳11)。

1.2 试验设计

每个品种种植0.13hm2,于5月23日进行机械播种,6月16日机插移栽,栽插株行距为30.0cm×11.7cm,毎穴3~5苗,基本苗约112.5万株/hm2。肥料运筹:施纯氮261kg/hm2,基蘖肥:穗肥=6.5:3.5。基肥:施用450kg/hm2复合肥(15-15-15);分蘖肥:施225kg/hm2尿素;穗肥:于第2节间伸长时施225kg/hm2复合肥(40-0-10)。水浆管理:移栽前3d落水沉实,浅水插秧活棵,施分蘖肥后灌深水养虾,直至落干,施穗肥后灌15~20cm深水,直至成熟前10d,中间自然落干再灌深水,如此反复。病虫害防治均采用对龙虾无害的生物或低毒农药。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 田间指标

根据品种千粒重确定播量,使每个秧盘的种子数一致,移栽速度和密度相同,移栽后每个品种选取3个点,每个点10穴,每个点的基本苗数基本一致,从而使每个品种的基本苗一致,之后每隔7d查1次茎蘖数,直到抽穗。分别于分蘖末期、拔节期、齐穗期、乳熟期(齐穗期后20d)和成熟期,按每小区茎蘖数的平均数取代表性植株3穴,105℃下杀青30min,80℃下烘干至恒定,测定各器官(茎、叶和穗)干物质质量。于成熟期采用五点法,每小区调查50穴植株,计算有效穗数,并根据平均成穗数取3穴调查穗粒数和结实率,测定千粒重,计算理论产量,并实收每个点50穴测产,计算实际产量。

1.3.2 伤流液的收集

在抽穗期后20d按平均茎蘖数选取代表性的4株,参照文献[15]方法,18:00在距离地面约15cm处剪去上部茎秆,然后用装有脱脂棉的自封袋将根部套上,保持脱脂棉和茎秆完全接触,次日上午8:00取回称重,脱脂棉吸收伤流液前后重量差即为伤流量。

1.4 相关参数计算

采用生态学研究中经典的Logistic模型模拟水稻整个生育期内的干物质积累过程,Logistic方程[16-17]y=k/(1+ae-bt),其中y为干物质积累量,k为干物质最大积累量,a和b为常数,t为水稻出苗后的天数。t1t2为Logistic生长曲线的2个拐点,分别代表干物质积累快速增长的开始时间[t1(d)=(lna-1.317)/b]和结束时间[t2(d)=(lna+1.317)/b],干物质积累最快期[t0(d)=lna/b];Δt为干物质快速增长持续期,Δt(d)=t2-t1;Vmax为干物质最大增长速率,Vmax[kg/(hm2·d)]=ln(k×b)/4。

干物质转运量、转运率和贡献率的计算方法[18]:干物质转运量=齐穗期某器官的干物质积累量-成熟期该器官的干物质积累量;干物质转运率(%)=茎鞘和叶的干物质的转运量/齐穗期茎鞘和叶的干物质积累量×100;干物质贡献率(%)=茎鞘和叶的干物质转运量/抽穗至成熟期穗部干物质积累总量×100。

1.5 数据处理

采用Microsoft Excel 2013软件进行数据录入和整理,运用DPS 7.05作方差分析,采用LSD法计算显著性差异,用SPSS 19.0进行相关性分析,采用一般线性模型多变量进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同品种生育进程特性

不同品种生育进程如表1所示,所有品种均在安全齐穗期内,中熟中粳品种南粳5718和扬粳5118全生育期相对较短,生育进程较快;早熟晚粳品种武香粳5245和宁香粳11全生育期均是160d,主要是营养生长期较长,达100d;而迟熟中粳品种中武香粳113比对照南粳9108生育期短,扬农稻1号生育期在迟熟中粳品种中最长。

表1   不同品种生育进程及全生育期

Table 1  Reproductive process and whole growth duration of different varieties

品种
Variety
播种期
Sowing
stage
移栽期
Transplanting
stage
齐穗期
Full heading
stage
成熟期
Maturity
stage
播种―拔节
Sowing-
jointing (d)
拔节―齐穗
Jointing-
heading (d)
齐穗―成熟
Heading-
maturity (d)
全生育期
Whole growth
duration (d)
南粳5718 Nanjing 571805-2306-1608-2610-23742158153
扬粳5118 Yangjing 511805-2306-1608-2310-21731959151
金香玉1号Jinxiangyu 105-2306-1608-2810-28752261158
扬辐粳11号Yangfujing 1105-2306-1608-2810-27752260157
丰粳1606 Fengjing 160605-2306-1608-2810-28752261158
泗稻301 Sidao 30105-2306-1608-2910-28752360158
扬农稻1号Yangnongdao 105-2306-1608-3010-29762360159
武香粳113 Wuxiangjing 11305-2306-1608-2410-25751862155
南粳9108 Nanjing 910805-2306-1608-2510-26751962156
武香粳5245 Wuxiangjing 524505-2306-1609-0110-30772360160
宁香粳11 Ningxiangjing 1105-2306-1609-0110-30772360160

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2.2 不同品种群体茎蘖动态特性

调查各品种茎蘖动态,如图1所示,从高峰苗时期看,迟熟中粳和中熟中粳品种均是在7月14日达到高峰苗,而早熟晚粳相对较迟,在7月21日达到高峰苗;从茎蘖数看,武香粳5245和宁香粳11高峰苗茎蘖数较多,分别为549.5万和537.3万/hm2,其次是武香粳113和扬粳5118,高峰苗茎蘖数超过500万/hm2,泗稻301稍高于对照南粳9108,而金香玉1号和丰粳1606各时间点茎蘖数明显低于其他品种,高峰苗茎蘖数分别只有388.8万和372.6万/hm2,分蘖能力较弱。

图1

图1   不同品种群体茎蘖动态特征

Fig.1   Dynamics of tillers in populations of different varieties


2.3 不同品种各时期和各阶段干物质积累特性

表2可知,在单位面积成熟期干物质积累总量上,泗稻301最高,其次是南粳9108和武香粳5245,较低的为金香玉1号、扬辐粳11号和扬农稻1号。在拔节期之前,武香粳5245生长最快,其次是泗稻301和扬粳5118,这与其茎蘖动态表现一致,表明它们前期生长快,分蘖能力强,而金香玉1号、武香粳113和丰粳1606的干物质积累量相对较低,生长较慢;在齐穗期干物质积累较多的3个品种为泗稻301、南粳5718和南粳9108,和成熟期干物质重趋势一致,表明稻虾共作模式下,营养生长期是关键的物质储备期,有利于后期生殖生长,获得较高产量。比较不同阶段干物质积累量发现,拔节―齐穗期是干物质积累最多和最快的时期,乳熟―成熟期干物质积累较慢,高峰―拔节期干物质积累较多的是武香粳5245和南粳5718,拔节―齐穗期干物质积累较多的为泗稻301和南粳5718,齐穗―乳熟期干物质积累量,扬粳5118和武香粳113较多,说明其灌浆速度较快,乳熟―成熟期干物质积累量较多的为泗稻301、南粳9108、武香粳5245和宁香粳11,说明这些品种后期活力强,有利于干物质积累。

表2   不同品种各时期干物质积累动态

Table 2  Dry matter accumulation dynamics of different varieties in different periods t/hm2

品种
Variety
高峰苗
Peak
seedling
拔节期
Jointing
stage
齐穗期
Full heading
stage
乳熟期
Milk-ripe
stage
成熟期
Maturity
stage
高峰―拔节
Peak-
jointing
拔节―齐穗
Jointing-
heading
齐穗―乳熟
Heading-
milk-ripe
乳熟―成熟
Milk-ripe-
maturity
南粳5718 Nanjing 57182.30cd5.74bc13.73b17.51ab18.81bc3.45a7.98ab3.78b1.30bc
扬粳5118 Yangjing 51182.50bcd5.81bc12.11de17.01ab18.06de3.31ab6.30de4.89a1.05c
金香玉1号Jinxiangyu 12.25d5.13e11.25g13.54f15.55h2.88b6.12e2.29d2.01abc
扬辐粳11号Yangfujing 112.32cd5.29e12.42de14.98e16.87fg2.97ab7.13bcd2.56cd1.90ab
丰粳1606 Fengjing 16062.52bcd5.40d12.90cd15.85d17.85ef2.88b7.50bc2.95bcd2.00abc
泗稻301 Sidao 3012.76ab6.13ab14.78a17.74a20.43a3.37ab8.65ab2.96bcd2.69a
扬农稻1号Yangnongdao 12.41cd5.25e11.59fg15.00e16.87g2.84bc6.34de3.41bc1.86abc
武香粳113 Wuxiangjing 1132.81a5.11e11.61fg15.57de17.69ef2.30c6.50de3.96ab2.12ab
南粳9108 Nanjing 91082.57abc5.73bc13.20bc16.81bc19.18b3.17ab7.47bc3.61bc2.37a
武香粳5245 Wuxiangjing 52452.75ab6.24a13.08bcd16.83bc19.11b3.48a6.84cde3.75b2.28ab
宁香粳11 Ningxiangjing 112.38cd5.32de13.04bcd16.12cd18.38cd2.94ab7.72bc3.08bcd2.26ab

不同小写字母表示差异达显著水平(P<0.05),下同

Different lowercase letters indicate significant difference (P < 0.05), the same below

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2.4 不同品种单位面积干物质积累特性

对不同品种全生育期单位面积干物质积累动态过程进行曲线拟合,如表3所示,决定系数R2均大于0.9790,大部分在0.9900以上,表明单位面积干物质积累动态较好地符合Logistic曲线。综合而言,不同品种干物质快速增长期均在拔节后10d左右开始,至抽穗后10d左右结束,最大增长速率出现在拔节―齐穗期,和上述干物质积累动态结果一致。群体干物质积累最大增长速率表现为中熟中粳品种扬粳5118和南粳5718最快,其次是泗稻301和南粳9108,超过300kg/(hm2·d),而扬农稻1号、宁香粳11和金香玉1号干物质最大积累速率偏低,低于250kg/(hm2·d)。干物质平均增长速率与干物质积累总量趋势一致,较快的为泗稻301、南粳9108和南粳5718,均大于120kg/(hm2·d),而金香玉1号最慢,其次是扬辐粳11号和扬农稻1号。干物质快速增长持续期(Δt)较长的是扬农稻1号和宁香粳11,超过50d,扬粳5118和南粳5718相对较短,均与最大积累速率相反。从t0t1t2出现的时间来看,扬粳5118最早达到最大增长速率,最晚的是扬农稻1号,其次是宁香粳11,在齐穗期才达到最大增长速率,t1t2出现的时间也相对较晚,表明其生长相对较慢,其他品种t1出现的时间均在63~65d,也就是拔节前10d左右,2个中熟中粳品种t2出现的时间较早,其他品种均在102~107d,也就是齐穗后10d左右。

表3   不同品种单位面积干物质积累量的Logistic方程回归分析

Table 3  Logistic equation analysis for dry matter accumulation per unit area of different rice varieties

品种
Variety
回归方程
Regression equation
R2t0 (d)t1 (d)t2 (d)t (d)Vmax
[kg/(hm2·d)]
Va
[kg/(hm2·d)]
南粳5718 Nanjing 5718y =1253.70/(1+602.99e-0.0777t)0.9926**82659833365.3122.91
扬粳5118 Yangjing 5118y =1203.84/(1+705.78e-0.0813t)0.9793**81649631367.0119.59
金香玉1号Jinxiangyu 1y =1036.49/(1+176.99e-0.0613t)0.9924**846310441238.398.40
扬辐粳11号Yangfujing 11y =1124.78/(1+241.07e-0.0651t)0.9914**846410339274.6107.46
丰粳1606 Fengjing 1606y =1189.76/(1+234.93e-0.0646t)0.9909**856410339288.2112.95
泗稻301 Sidao 301y =1361.94/(1+200.30e-0.0617t)0.9898**866510641315.1129.30
扬农稻1号Yangnongdao 1y =1124.27/(1+94.76e-0.0450t)0.9919**1017212856189.7106.07
武香粳113 Wuxiangjing 113y =1179.54/(1+202.37e-0.0627t)0.9834**856410440277.3114.15
南粳9108 Nanjing 9108y =1278.69/(1+262.96e-0.0656t)0.9923**856510339314.6122.95
武香粳5245 Wuxiangjing 5245y =1274.03/(1+155.03e-0.0584t)0.9990**866410743279.0119.44
宁香粳11 Ningxiangjing 11y =1225.58/(1+118.65e-0.0487t)0.9871**987112352223.8114.90

R2:决定系数,Vmax:干物质最大积累速率,Va:干物质平均积累速率,t0:干物质积累最大增长速率出现的天数,t1:速度函数的第1个拐点,t2:速度函数的第2个拐点,Δt:干物质快速增长持续期;“**”:P < 0.01

R2: coefficient of determination, Vmax: the maximum rate of dry matter accumulation, Va: the average rate of dry matter accumulation, t0: the number of days at the maximum growth rate of dry matter accumulation, t1: the first inflection point of the velocity function, t2: the second inflection point of the velocity function, Δt: duration of rapid growth of dry matter;“**”: P < 0.01

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2.5 不同品种单位面积干物质转运特性

分析齐穗期到成熟期茎鞘和叶片干物质转运特性,如表4所示,茎叶干物质转运总量最大的为泗稻301,达2.57t/hm2,其次是南粳9108和丰粳1606,扬农稻1号、金香玉1、扬辐粳11号和武香粳113转运量显著低于其他品种,不超过2.0t/hm2。从茎鞘、叶片分别比较,茎鞘物质转运量较多的为南粳9108,显著高于其他品种,最低的是早熟晚粳品种武香粳5245和宁香粳11,比最高值平均低43.5%,宁香粳11、武香粳5245和泗稻301叶片物质转运量显著高于其他品种,均超过1.0t/hm2,扬辐粳11号和扬农稻1号叶片物质转运量显著低于其他品种。叶片物质转运率和物质贡献率相对较高的为泗稻301、武香粳5245和宁香粳11,茎鞘物质转运率和贡献率较高的为金香玉1号、丰粳1606和南粳9108。南粳9108、扬粳5118和丰粳1606的茎叶物质转运率显著高于其他品种,而丰粳1606、金香玉1号、南粳5718和泗稻301的茎叶物质贡献率相对较高。

表4   不同品种单位面积干物质转运的差异

Table 4  Difference in dry matter transport per unit area in different varieties

品种
Variety
干物质转运量
Dry matter transport amount (t/hm2)
干物质转运率
Dry matter transport rate (%)
干物质贡献率
Dry matter transport contribution rate (%)
茎鞘
Stem-sheath
叶片
Leaf
合计
Total
茎鞘
Stem-sheath
叶片
Leaf
合计
Total
茎鞘
Stem-sheath
叶片
Leaf
合计
Total
南粳5718 Nanjing 57181.47bc0.85ab2.32b17.05c24.99b23.93bc19.82b11.53b31.36a
扬粳5118 Yangjing 51181.52b0.76b2.28b19.90b24.44b26.93a18.49b9.25c27.74bc
金香玉1号Jinxiangyu 11.52b0.47b1.99c21.36ab16.43d24.92b24.22a7.44d31.66a
扬辐粳11号Yangfujing 111.59b0.41c2.00c19.89b13.37d22.09bc23.23a5.94e29.17b
丰粳1606 Fengjing 16061.66b0.76b2.42ab20.23b22.27b26.31a22.56ab10.33bc32.89a
泗稻301 Sidao 3011.49bc1.08a2.57a16.52c27.56ab24.77b18.14bc13.10ab31.25ab
扬农稻1号Yangnongdao 11.37c0.46c1.83c18.20bc15.47d21.10c19.27b6.52de25.78cd
武香粳113 Wuxiangjing 1131.34c0.65b2.00c17.42c21.80bc22.92bc16.63c8.10cd24.73d
南粳9108 Nanjing 91081.84a0.69b2.53a22.98a19.86c28.27a21.65ab8.12cd29.77b
武香粳5245 Wuxiangjing 52451.02d1.17a2.19bc13.08d29.44ab22.83bc12.45d14.19a26.63bc
宁香粳11 Ningxiangjing 111.07d1.18a2.25b13.49d32.19a24.08b14.07cd15.54a29.61b

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2.6 不同品种根系活力与成熟期干物质分配特性

根系伤流量可以准确反映根系活力,如图2所示,乳熟期单位面积根系伤流量最大的品种是泗稻301,其次是南粳5718、南粳9108、武香粳5245和宁香粳11,均超过4.0t/hm2,金香玉1号、扬辐粳11号、丰粳1606和扬农稻1号相对较低,只有3.5t/hm2左右,与最终产量表现一致。而成熟期单茎重较高的为泗稻301和南粳5718,与有效穗数表现相反,说明其单茎粗壮,抗倒伏。

图2

图2   不同品种根系伤流量和单茎重差异

Fig.2   Difference in root damage flow rate and weight per panicle of different varieties


从成熟期干物质分配比例(图3)来看,不同品种干物质积累量在茎鞘、叶片和稻穗中分配比例趋势是一致的,均是稻穗最高,超过总干物质量的50%,其次是茎鞘,为35%左右,最后是叶片,为15%左右,稻穗干物质占总干物质重比例较高的是南粳9108和扬粳5118,扬辐粳11号最低。叶片干物质重占比较高的为扬辐粳11号、武香粳5245和扬农稻1号,而泗稻301、宁香粳11、南粳5718和扬辐粳11号茎鞘干物质重占比较高,超过35%。扬粳5118、金香玉1号和南粳9108茎鞘干物质重占比较低。

图3

图3   不同品种成熟期干物质分配差异

Fig.3   Difference in partitioning of dry matter accumulation of different varieties in mature period


2.7 不同品种产量及其构成因素特性

表5所示,不同品种在稻虾共作模式下,产量及其构成因素有显著差异,泗稻301产量最高,达11.13t/hm2,显著高于其他品种,其次是武香粳5245和南粳5718,与对照南粳9108差异不显著,扬辐粳11号和扬农稻1号产量最低,低于7.30t/hm2,其余品种产量在9.50~9.90t/hm2。分析产量结构可以看出,扬粳5118和宁香粳11的结实率较高,扬辐粳11号和扬农稻1号结实率较低是其产量低的主要原因;金香玉1号有效穗数和千粒重较低,均显著低于其他品种;南粳5718的千粒重最高,达31.25g,其次是泗稻301和扬粳5118;穗粒数最多的是金香玉1号,其次是泗稻301;武香粳113和武香粳5245的有效穗数较多,金香玉1号最低。供试品种成穗率均大于60.00%,其中丰粳1606的成穗率最高,达73.91%,其次是武香粳113、金香玉1号和南粳9108。

表5   不同品种成穗率、产量及其构成因素的差异

Table 5  Difference in productive tiller ratio, yield and its components of different varieties

品种
Variety
成穗率
Productive tiller
percentage (%)
有效穗数
Effective panicle number
(×104/hm2)
穗粒数
Grains number
per panicle
结实率
Seed-setting
rate (%)
千粒重
1000-grain
weight (g)
实际产量
Actual yield
(t/hm2)
南粳5718 Nanjing 571860.78d292.95cd130.38c92.25c31.25a10.36b
扬粳5118 Yangjing 511860.53d310.50bcd124.00d95.05a28.50c9.96bcd
金香玉1号Jinxiangyu 167.01b260.55e161.44a90.30d22.81i8.21e
扬辐粳11号Yangfujing 1162.08c298.35cd119.33e76.47f28.41c7.30f
丰粳1606 Fengjing 160673.91a302.40d125.24d92.26c27.59d9.81cd
泗稻301 Sidao 30160.33d300.60cd146.75b91.78cd29.39b11.13a
扬农稻1号Yangnongdao 163.59c306.45cd126.81cd83.05e23.66h7.22f
武香粳113 Wuxiangjing 11368.75ab351.00a131.28c92.16c24.59g9.78cd
南粳9108 Nanjing 910866.79b332.10b128.17c93.44b27.11e10.51b
武香粳5245 Wuxiangjing 524563.05c346.50a129.71c92.65c26.91e10.60b
宁香粳11 Ningxiangjing 1160.80d326.70b127.48cd94.77ab26.06f9.51d

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2.8 物质生产与产量及其构成因素的相关性分析

表6所示,干物质积累、转运和分配均与产量及其构成因素有显著相关性。成熟期干物质重、干物质平均增速、叶片物质输出量、茎叶物质输出总量、叶片物质转运率、根系强度与产量呈极显著相关性,而成熟期叶片干物质占比则与产量呈负相关,表明干物质积累和齐穗期后叶片物质转运是产量形成的关键因素。从各产量结构分析,最终的有效穗数与高峰苗干物质重呈极显著相关,而茎鞘物质贡献率、茎叶物质贡献率和单茎重与有效穗数呈负相关,表明有效穗数的形成主要依靠前期的物质生产。穗粒数的形成与物质生产、转运和分配无明显相关性。叶片物质转运率对结实率有极显著作用,叶片物质输出量和叶片干物质占比与结实率呈显著相关,表明后期叶片物质生产和转运是结实率提高的主要因素。千粒重受影响较多,齐穗期干物质重、干物质最大增速和干物质平均增速与千粒重呈极显著相关,拔节期干物质重、成熟期干物质重、高峰―拔节物质积累量、拔节―齐穗物质积累量、干物质快增期、茎叶物质输出总量和单茎重与千粒重也有显著相关性,表明千粒重主要受物质生产影响。

表6   物质生产与产量及其构成因素的相关性分析

Table 6  Correlation analysis between dry matter production and yield and its components

项目
Item
有效穗数
Number of
productive panicles
穗粒数
Grains number
per panicle
结实率
Seed-setting
rate
千粒重
1000-grain
weight
实际产量
Actual
yield
物质生产Material production
高峰苗干物质重Dry matter weight at peak seedling stage0.718**-0.0470.3630.0470.615*
拔节期干物质重Dry matter weight at jointing stage0.239-0.0260.3740.617*0.724*
齐穗期干物质重Dry matter weight at heading stage0.095-0.0360.2830.771**0.699*
成熟期干物质重Dry matter weight at maturity stage0.464-0.1590.4840.655*0.853**
高峰―拔节物质积累Dry matter accumulation at peak-jointing stage-0.139-0.0040.2190.677*0.473
拔节―齐穗物质积累Dry matter accumulation at jointing- heading stage0.007-0.0340.1830.697*0.553
干物质快增期Duration of rapid growth of dry matter (∆t)0.1500.010-0.2520.607*-0.434
干物质最大增速The maximum rate of dry matter accumulation (Vmax)0.016-0.1420.3970.806**0.653*
干物质平均增速The average rate of dry matter accumulation (Va)0.425-0.2000.5140.738**0.869**
根系伤流量Bleeding instensity perhill0.3050.1330.4600.5500.783**
单茎重Single stem weight-0.603*0.3870.0870.629*0.342
物质转运Material transport
叶片物质输出量The material output of leaf0.425-0.0140.648*0.3870.756**
茎叶物质输出总量The total material output of stem and leaf0.0980.0040.5860.654*0.825**
叶片物质转运率The material transport rate of leaf0.433-0.0270.743**0.3540.758**
茎叶物质转运率The material transport rate of leaf and stem-0.0590.1010.623*0.2530.544
茎鞘物质贡献率The material transport contribution rate of stem-0.725**0.211-0.426-0.029-0.438
叶片物质贡献率The material transport contribution rate of leaf0.3040.0390.617*0.3500.669*
茎叶物质贡献率The material transport contribution rate of leaf and stem-0.657*0.3470.1490.3880.195
物质分配Material distribution
叶片干物质占比Proportion of leaf dry matter-0.122-0.1460.619*-0.385-0.663*

“**”在0.01水平(双侧)上显著相关,“*”在0.05水平(双侧)上显著相关

“**”significantly correlated at the 0.01 level (bilateral);“*”significantly correlated at the 0.05 level (bilateral)

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3 讨论

3.1 稻虾共作模式下不同品种干物质生产、转运与分配特性

水稻干物质生产与积累是水稻产量形成的物质基础,干物质积累量直接反映产量,合理增加干物质积累量可以有效地提高水稻产量[19]。本研究表明,在稻虾共作模式下,产量与干物质积累总量呈极显著相关,通过实际测量结果和Logistic模型分析发现,拔节―齐穗期是干物质积累最快最多的时期,这与李莉等[20]和李晓芸等[21]在常规种植模式下研究结果一致,但也有研究[19]发现齐穗―成熟期干物质积累最多。从表6相关性分析可以看出,各时期干物质积累量、物质生产最大速率、平均速率以及根系伤流量与产量有显著相关性,说明物质生产是水稻高产的主要因素,金香玉1号、丰粳1606和扬农稻1号齐穗期前生长较慢,扬辐粳11号后期干物质积累量少,这些品种产量相对较低,而扬粳5118、武香粳5245和武香粳113齐穗后干物质积累量较多(表2),形成较高产量,而泗稻301、南粳5718和南粳9108全生育期平均生长速度较高(表3),前稳后足,产量处于最高水平。

研究[22-23]表明,水稻籽粒的灌浆物质主要来源于抽穗后的光合产物和抽穗前叶片和茎鞘贮藏的物质转运,从表6相关性分析发现,物质转运中茎叶物质输出量、叶片物质转运率和贡献率与产量有显著相关性,茎鞘物质转运率和贡献率与产量无明显相关性,而刘琦等[24]研究表明,茎鞘和叶片的物质转运率均与产量有极显著的相关性,本文中金香玉1号和丰粳1606前期生长量较小,导致基数小,后期茎叶转运量相对较高,所以其物质输出率较高。武香粳5245和宁香粳11茎鞘物质转运率和贡献率明显低于其他品种,而叶片物质转运率和贡献率则相对较高,这可能与其生育期较长,后期叶片物质生产和转运较好有关,泗稻301、南粳9108和南粳5718等产量较高的品种的茎叶物质输出量较大,但因其干物质总量较高,转运率和贡献率处于中间水平,表明物质转运量是产量提升的关键。物质分配在产量形成中无明显作用,这与刘琦等[24]研究结果一致。

3.2 稻虾共作模式下不同品种产量及其构成因素特性

研究[25-26]表明,稻虾共作模式下,长期浸水,土壤中Fe2+和Mn2+等还原性物质增加,不利于水稻分蘖,容易造成僵苗,水稻前期生长较慢,但小龙虾排泄物作为有机肥提高了后期氮肥供应能力,有利于水稻后期生长,叶面积衰减慢,光合特性较好,有利于后期干物质积累。本研究中,稻虾共作模式下拔节期前干物质积累量与有效穗数呈显著正相关,武香粳113和武香粳5245的有效穗数较多,最低的是金香玉1号。水稻根据穗型可分为大穗型品种、小穗型品种和中穗型品种等[27],物质生产、转运和分配与穗粒数均无明显相关性,可能主要由品种自身决定,金香玉1号、泗稻301、南粳5718和武香粳5245穗粒数均大于130,穗型较大。结实率可能主要受后期物质转运影响,扬粳5118、宁香粳11和南粳9108的结实率较高,而扬辐粳11号结实率显著低于其他品种,观察发现包茎严重,扬农稻1号和金香玉1号也相对较低。物质生产与千粒重有显著相关性,南粳5718、泗稻301、扬粳5118和扬辐粳11号千粒重相对较高,大于28.0g,金香玉1号、扬农稻1号和武香粳113较低,低于25.0g,尤其是金香玉1号,只有22.8g,直接影响产量。

4 结论

拔节期前干物质积累量与产量无显著相关性,但对有效穗数作用明显,泗稻301和南粳5718穗大、粒重、产量高、干物质积累量多、根系活力强、茎秆粗壮,有利于水稻长期淹水下生长,不易倒伏。武香粳5245和武香粳113有效穗数较多,南粳9108、扬粳5118、宁香粳11和丰粳1606穗粒协调,这些品种产量相对较高。金香玉1号千粒重和有效穗数不足,扬辐粳11号结实率偏低,扬农稻1号结实率和千粒重偏低,导致产量偏低。综上所述,在品种选择上,泗稻301和南粳5718可以代替本地区稻虾共作模式中大面积应用的水稻品种南粳9108。同时,在稻虾共作模式的水稻栽培策略上,可以适当增加种植密度和提高前期施氮量,可以显著提高有效穗数。

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为探明硅对高温逆境下水稻产量形成的调控效应,以圣稻19为试验材料,通过大田增温试验研究了孕穗期叶面施硅对高温下扬花灌浆期水稻干物质转运与产量的影响。结果表明,与不施硅相比,施硅显著提高了高温逆境下水稻叶片干物质输出量、输出率、转化率,对茎鞘干物质的输出转化无显著影响;减弱了自然温度下水稻叶片干物质的转化率。高温或自然温度下,施硅均显著提高了水稻库容量;高温逆境下,施硅显著增加了水稻结实率与产量,但显著降低了千粒重;自然温度下,显著提高了水稻结实率、千粒重与产量。施硅后叶片输出转化效率与结实率的增加是弥补高温下水稻产量损失的主要因素。本研究结果为完善水稻耐热栽培调控技术提供了有益参考。

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为探讨南方红壤旱地施氮和接种根瘤菌对花生生长和氮素累积的影响,以花生品种粤油256为材料,采用田间随机区组试验,设置9个处理:不施氮肥(N<sub>0</sub>)、50%施氮量(N<sub>50%</sub>)、75%施氮量(N<sub>75%</sub>)、100%施氮量(N<sub>100%</sub>,当地习惯施氮量135 kg&#x000b7;hm<sup>-2</sup>)、125%施氮量(N<sub>125%</sub>)、150%施氮量(N<sub>150%</sub>)、50%施氮量+接种根瘤菌(N<sub>50%</sub>+RI)、75%施氮量+接种根瘤菌(N<sub>75%</sub>+RI)、100%施氮量+接种根瘤菌(N<sub>100%</sub>+RI),研究花生的生长发育状况、产量提升水平、氮素累积特征及氮肥利用效率。结果表明,在红壤旱地上适量施氮会促进花生生长,过量施氮会产生不利影响。单施氮肥时的增产幅度在9.8%~13.5%之间,以N<sub>75%</sub>的产量最高,为4 651.0 kg&#x000b7;hm<sup>-2</sup>。合理施氮配合接种根瘤菌对花生的生长发育促进明显,所有处理中以N<sub>75%</sub>+RI的产量最高,达到5 169.1 kg&#x000b7;hm<sup>-2</sup>,但施氮不足(N<sub>50%</sub>)时接种根瘤菌的效果微弱。所有处理的花生氮素累积均可用Logistic方程拟合,适量施氮(&#x02264;N<sub>75%</sub>)可以提高花生氮素累积的最大速率v<sub>max</sub>,使之出现时间t<sub>max</sub>略有提前,但氮素快速累积的持续时间&#x00394;t较短;过量施氮(&#x0003E;N<sub>100%</sub>)会使&#x00394;t过长,v<sub>max</sub>降低、t<sub>max</sub>推迟;而适量施氮配合接种根瘤菌处理的v<sub>max</sub>较高,t<sub>max</sub>出现时间及&#x00394;t时长适中。所有处理中以N<sub>75%</sub>+RI的氮肥农学利用率和吸收利用率最高,其氮肥偏生产力和生理利用率也较高,因此,本试验条件下以施氮101.25 kg&#x000b7;hm<sup>-2</sup>(N<sub>75%</sub>)配合接种根瘤菌的效果最佳。本研究结果为我国南方红壤区花生的高产高效种植、科学合理施肥提供了理论依据。

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