机插方式和密度对不同穗型水稻品种生产力及其形成的影响

发布时间：2018-12-21 19:39

【摘要】：追求机插水稻高产优质对保障我国粮食安全和提升水稻全程机械化水平具有重要意义。当前,水稻机械化移栽是制约我国水稻实现全程机械化重要瓶颈,主要是由于生产上主体机插方式即毯苗机插水稻还存在亟待攻克的难题。一是毯苗机插行距与不同类型品种特性不配套,即因种合理定量栽插规格不明确。二是毯苗机插特定的育秧方式与特定的栽插方式造成苗小苗弱、大田植伤重、缓苗期长,制约水稻产量潜力发挥,亟待探求新的机械化高产栽培途径例如钵苗机插,然而钵苗机插如何因水稻品种合理确定相适宜的高产栽插规格更不清楚,同时钵苗机插水稻高产优质形成优势及其特征也待进一步研明。针对上述问题,本试验通过设置不同机插方式和不同栽插密度进行研究,以期研明不同机插方式水稻合理选用不同穗型品种和配置适宜栽插规格,并阐明不同机插方式下不同穗型水稻品种高产形成及其相关生理生态特征。试验于2013-2014年在扬州大学校外试验基地兴化进行。选用大穗型品种甬优2640和甬优8号,中穗型品种武运粳24号和宁粳3号,小穗型品种淮稻5号和淮稻10号为试验材料。设置3种机插方式,分别为行距33 cm钵苗机插、行距30 cm毯苗机插和行距25 cm毯苗机插,记为A、B、C。钵苗机插方式设置3种株距,分别为12 cm、4 cm和16 cm,记为1、2、3；2种行距毯苗机插方式同设置5种株距,分别为10 cm、11.7 cm、13.3 cm、14.8 cm、16cm,记为1、2、3、4、5。主要研究机插方式和密度对不同穗型水稻品种产量及其形成、穗部性状、茎蘖动态、光合物质生产、株型、抗倒伏、氮素吸收与利用和稻米品质的影响。主要结果如下：1.产量及其形成特征方面：(1)钵苗机插方式,随着密度降低,大穗型品种产量呈先增后减,以A2处理最高；中、小穗型品种产量呈递减,以A1处理最高。毯苗机插方式,随着密度降低,大穗型品种行距30 cm毯苗机插产量呈先增后减,以B4处理最高,行距25 cm毯苗机插呈递增,以C5处理最高；中穗型品种行距30 cm毯苗机插和行距25 cm毯苗机插产量均呈先增后减,分别以B3和C4处理最高；小穗型品种行距30 cm毯苗机插产量呈递减,以B1处理最高,行距25 cm毯苗机插呈先增后减,以C2处理最高。同一密度条件下,钵苗机插产量显著高于毯苗机插,增产幅度表现为大穗型中穗型小穗型,2种行距毯苗机插差异不显著。对2种行距毯苗机插而言,同一株距条件下,大穗型品种行距30 cm毯苗机插产量高于行距25 cm毯苗机插；中穗型品种株距为10 cm、11.7 cm、13.3cm,行距30 cm毯苗机插产量高,而株距为14.8 cm、16 cm,行距25 cm毯苗机插产量高；小穗型品种除株距为10 cm外,行距25 cm毯苗机插均具有增产优势。(2)随着密度降低,不同机插方式下不同穗型水稻品种穗数减少,每穗粒数增加,群体颖花量变化趋势与产量一致,结实率和千粒重变化不一。同一密度条件下,机插方式间穗数相当,钵苗机插每穗粒数显著高于毯苗机插,每穗粒数增加幅度表现为大穗型中穗型小穗型,结实率和千粒重差异不显著。对2种行距毯苗机插而言,同一株距条件下,行距30 cm毯苗机插穗数低于行距25 cm毯苗机插,而每穗粒数呈相反趋势,结实率和千粒重互有高低。(3)随着密度降低,不同机插方式下不同穗型水稻品种穗长、着粒密度、单穗重、一次枝梗数、一次枝梗粒数、二次枝梗数和二次枝梗粒数呈增加趋势,一、二次枝梗数比值和一、二次枝梗粒数比值呈减少趋势。同一密度条件下,钵苗机插水稻穗长、着粒密度、单穗重、一次枝梗数、一次枝梗粒数、二次枝梗数和二次枝梗粒数高于毯苗机插,一、二次枝梗数比值和一、二次枝梗粒数比值呈相反趋势。2.光合物质生产与转运特征方面：(1)茎蘖动态方面,随着密度降低,不同机插方式下不同穗型水稻品种分蘖中期、拔节期、抽穗期和成熟期茎蘖数呈递减。同一密度条件下,与毯苗机插相比,钵苗机插水稻栽后分蘖早生快发,有效分蘖期茎蘖数多,拔节期高峰苗数量少,拔节后茎蘖数平稳消减,最终成穗率高。(2)物质生产上,随着密度降低,不同机插方式下不同穗型水稻品种拔节前干物质积累量呈递减,而生育中、后期物质生产对密度变化响应不同。对钵苗机插而言,大穗型品种配置中等密度和中、小穗型品种配置高密度利于增加拔节至抽穗期和抽穗至成熟期干物质积累量,提高最终干物质重；对毯苗机插而言,大穗型品种降低密度、中穗型品种配置中等密度、小穗型品种增加密度,利于增强生育中、后期物质生产能力和提高成熟期干物质积累量。同一密度条件下,与毯苗机插相比,钵苗机插水稻分蘖中期干物质积累量较多,拔节期积累量相当,拔节后物质生产能力增强,生育中、后期干物质积累量显著提高,且抽穗后单茎叶的输出量、表观输出率和表观转化率较高,而单茎茎鞘的输出量、表观输出率和表观转化率较低。(3)光合生产上,随着密度降低,不同机插方式下不同穗型水稻品种拔节前叶面积指数、群体生长率和净同化率均减少,而生育中、后期光合生产对密度变化响应不同。对钵苗机插而言,大穗型品种配置中等密度和中、小穗型品种配置高密度利于增大抽穗期和成熟期叶面积指数,提高生育中、后期光合势、群体生长率和净同化率；对毯苗机插而言,大穗型品种配置低密度、中穗型配置中等密度和小穗型配置高密度利于增强生育中、后期光合生产能力。同一密度条件下,与毯苗机插相比,钵苗机插水稻分蘖中期叶面积指数和分蘖中期之前光合势具有一定优势,拔节后叶面积指数和生育后期光合势显著增加,群体生长率和净同化率表现为“前小、中强、后高”特点。3.随着密度降低,不同机插方式下不同穗型水稻品种上三叶叶长、叶宽、比叶重、叶基角、叶开角和披垂度增加,抽穗后剑叶SPAD值和植株透光率提高。同一密度条件下,与毯苗机插相比,钵苗机插水稻上三叶叶长、叶宽和比叶重增加,叶基角、叶开角和披垂度减小,抽穗后剑叶SPAD值和植株透光率较高,而2种行距毯苗机插互有高低。就2种行距毯苗机插而言,同一株距条件下,不同穗型水稻品种剑叶、倒二叶和倒三叶的叶长行距30 cm毯苗机插高于行距25 cm毯苗机插,但差异不显著,上三叶的叶宽、比叶重两者相当。相关分析表明,上三叶的叶长、叶宽和比叶重与不同穗型品种每穗粒数均呈显著或极显著正相关关系,与大、中穗型品种产量呈显著或极显著正相关,而与小穗型水稻品种产量呈负相关。上三叶的叶基角、叶开角与大、中穗型水稻品种产量呈正相关,与小穗型品种产量呈负相关；上三叶的披垂度与不同穗型品种产量均呈负相关关系。因此,不同机插方式水稻降低密度利于增加上三叶的叶长、叶宽和比叶重,提高抽穗后剑叶SPAD值和植株透光率,也使得植株趋披散。增加上三叶的叶长、叶宽和比叶重,适度增加叶角度,利于提高大、中穗型水稻品种产量,而小穗型品种较小的叶长、叶宽和叶角度利于增产。同一密度条件下,水稻钵苗机插较毯苗机插具有冠层叶片质量高、叶面积大,穗后剑叶SPAD值和透光率高的优势。4.植株茎秆抗倒性状特征方面：(1)随着密度降低,不同机插方式下不同穗型水稻品种茎秆抗折力和弯曲力矩均增加,且抗折力增幅大于弯曲力矩,倒伏指数下降,茎秆抗倒伏能力增强。同一密度条件下,与毯苗机插相比,钵苗机插基部节间抗折力、弯曲力矩增加,倒伏指数较低,且N2、N3节间差异达显著水平,而2种行距毯苗机插处理间抗折力、弯曲力矩和倒伏指数差异不显著。(2)随着密度降低,不同机插方式下不同穗型水稻品种基部N1、N2、N3节间长度减少,穗下节间长度、秆长和株高增加,基部节间N1、N2、N3茎粗、茎壁厚度、单位节间干重增加。同一密度条件下,与毯苗机插相比,钵苗机插株高和重心高度较高,而相对重心高度较低,穗下节间长度和植株秆长较长,穗下节间与秆长比例较高,基部N1、N2、N3节间长度较短、茎秆较粗、茎壁较厚、充实度大,而2种行距毯苗机插处理上述植株茎秆指标互有高低。(3)抗倒伏指标与植株茎秆特性相关分析表明,不同穗型水稻品种基部节间N1、N2、N3倒伏指数与节间长度呈显著或极显著正相关,与节间粗度、茎壁厚度和单位节间干重呈负相关。因此,降低机插密度,不同机插方式水稻基部节间长度减少,节间粗度、茎壁厚度、单位节间干重增加,利于增加抗折力和弯矩力矩,降低倒伏指数,提高抗倒伏能力。同一密度条件下,与毯苗机插相比,钵苗机插水稻基部节间短而粗,充实度高,利于提高抗折力和弯曲力矩,从而降低倒伏指数。5.氮素吸收与利用特征方面：(1)随着密度降低,不同机插方式下不同穗型水稻品种分蘖中期、拔节期、抽穗期和成熟期植株含氮率呈递增趋势。同一密度条件下,与毯苗机插相比,钵苗机插水稻分蘖中期、拔节期、抽穗期和成熟期植株含氮率较高,而2种行距毯苗机插处理间互有高低。(2)随着密度降低,不同机插方式下不同穗型水稻品种分蘖中期和拔节期植株吸氮量呈递减；抽穗期和成熟期,大穗型品种A和B方式吸氮量先增后减,而C方式呈递增趋势,中穗型品种A方式吸氮量呈递减,而B和C方式呈先增后减,小穗型品种3种机插方式吸氮量均呈递减。同一密度条件下,与毯苗机插相比,钵苗机插水稻分蘖中期、抽穗期和成熟期植株吸氮量较高,拔节期相当,而2种行距毯苗机插处理间差异不显著。(3)随着密度降低,不同机插方式下不同穗型水稻品种移栽至分蘖中期吸氮量及其比例、氮素吸收速率呈递减；分蘖中期至拔节期吸氮量、氮素吸收速率相当：拔节至抽穗期和抽穗至成熟期吸氮量、氮素吸收速率,对大穗型品种而言,A和B方式呈先增后减,C方式呈递增趋势,对中、小穗型品种而言,A方式呈递减趋势,B和C方式呈先增后减。同一密度条件下,与毯苗机插相比,钵苗机插移栽至分蘖中期、拔节至抽穗期和抽穗至成熟期吸氮量和氮素吸收速率均提高。(4)随着密度降低,大穗型品种A和B方式氮素农学利用率、氮素吸收利用率、氮素生理利用率和氮肥偏生产力呈先增后减,C方式呈递增趋势：中穗型品种A方式水稻氮素农学利用率、氮素吸收利用率、氮素生理利用率和氮肥偏生产力呈递减,B和C方式呈先增后减；小穗型品种A和B方式氮素农学利用率、氮素吸收利用率、氮素生理利用率和氮肥偏生产力呈递减,C方式呈先增后减。同一密度条件下,与毯苗机插相比,钵苗机插水稻氮素农学利用率、氮素吸收利用率、氮素生理利用率和氮肥偏生产力显著提高,而2种行距毯苗机插处理间差异不显著。因此,钵苗机插应用大穗型品种应适当降低密度,中、小穗型品种宜增加密度,利于增加抽穗期和成熟期吸氮量,提高氮肥利用率；毯苗机插应用大穗型品种降低密度,应用中穗型品种配置中等密度,小穗型品种配置高密度,利于提高最终总吸氮量和氮肥利用率。同一密度条件下,与毯苗机插相比,钵苗机插水稻生育中、后期氮素吸收能力强,最终植株总吸氮量高,氮肥利用率显著提高。6.稻米品质形成特征方面：(1)随着密度降低,不同机插方式下大、中穗型水稻品种糙米率、精米率和整精米率增加,小穗型品种精米率和整精米率增加,而3种穗型品种垩白度、垩白率、直链淀粉含量和蛋白质含量均呈递减趋势,胶稠度有变长趋势。说明降低栽插密度利于改善不同机插方式水稻的加工品质和外观品质,提高蒸煮食味品质,但降低营养品质。同一密度条件下,与毯苗机插相比,钵苗机插水稻糙米率、精米率、整精米率有所提高,垩白度、垩白率、直链淀粉含量和蛋白质含量较低,胶稠度较长,2种行距毯苗机插方式间互有高低。可见,钵苗机插较毯苗机插具有较好的加工品质、外观品质和蒸煮食味品质。(2)对淀粉RVA谱分析结果表明,随着密度降低,大穗型品种A、B、C机插方式峰值黏度和崩解值呈递增,消减值呈递减；中穗型品种A、B机插方式峰值黏度和崩解值呈先增后减,C机插方式峰值黏度呈递增；A、B机插方式消减值呈先减后增,C机插方式呈减少趋势；小穗型品种A、B、C机插方式峰值黏度和崩解值呈先增后减,消减值呈先减后增。说明大穗型品种降低密度,中、小穗型品种配置中等密度,有利于增加不同机插方式峰值黏度和崩解值,降低消减值,改善稻米蒸煮食味品质。同一密度条件下,与毯苗机插相比,钵苗机插水稻峰值黏度和崩解值较高,消减值较低,2种行距机插处理间峰值黏度、崩解值、消减值互有高低。因此,同一密度条件下,钵苗机插水稻较毯苗机插具有较优的稻米蒸煮食味品质。综上所述,钵苗机插方式,大穗型品种宜配置中等密度,利于足穗基础上增加每穗粒数而高产；中、小穗型品种宜配置较高密度,依靠增加穗数而增产。钵苗机插不同穗型品种的高产生理基础为生育中、后期光合物质生产能力和氮素吸收速率较强,最终干物质积累量和总吸氮量较高。毯苗机插方式,大穗型品种宜采用行距30 cm,适当增加株距,依靠提高每穗粒数而高产：中穗型品种宜采用行距30 cm,配置中等密度,协调穗粒数而增产；小穗型品种宜采用行距25 cm,适当减小株距,通过显著增加穗数而增产。毯苗机插水稻应用大穗型品种宜降低密度、中穗型品种配置中等密度和小穗型品种增加密度均利于增加生育中、后期干物质积累量和氮素吸收量,最终提高总生物量和总吸氮量。不同机插方式水稻适当降低密度,利于提高不同穗型品种抽穗期冠层叶片质量,提高穗后剑叶SPAD值和植株透光率,但使得植株趋披散；利于缩短基部节间长度,增加茎秆粗度和茎壁厚度,提高茎秆充实度,从而提高抗折力和弯曲力矩,降低倒伏指数,提高植株抗倒伏能力；还利于改善稻米的加工品质、外观品质和蒸煮食味品质。同一密度条件下,与毯苗机插相比,钵苗机插产量显著提高,大穗型品种增产幅度最大,中穗型品种次之,小穗型品种最小。其高产原因是由于获得适宜穗数基础上显著增加每穗粒数,并保持正常的结实率和千粒重。钵苗机插水稻高产形成的生理基础为栽后分蘖早生快发,低位分蘖多,高峰苗数量少,拔节后茎蘖消减缓慢,最终成穗率高；拔节后物质生产能力和氮素吸收速率增强,抽穗期具有良好株型结构,穗后植株透光率和剑叶SPAD值较高,光合生产能力强,成熟期总干物质积累量和总吸氮量较高；穗后较强的植株抗倒伏能力为籽粒灌浆充实提供良好的支撑系统。上述研究结果可为生产上不同机插方式合理选用不同穗型水稻品种和配置其高产栽插规格提供技术参考。同时,通过密度处理间比较分析,进一步揭示不同机插方式下不同穗型水稻品种高产形成的生理生态特征,研明了钵苗机插水稻高产优质形成优势与特征,丰富了机插水稻高产栽培理论与技术,对大面积加快推广应用机插水稻提供了理论与技术指导。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S511
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本文编号：2389366