麥后直播條件下播期對不同熟期類型水稻品種產(chǎn)量形成及品質(zhì)的影響

麥后直播條件下播期對不同熟期類型水稻品種產(chǎn)量形成及品質(zhì)的影響

0適宜播期的確定【研究意義】水稻育種是夏末小麥要求種植后，直接在田間種植水稻品種的一種適應(yīng)性水稻栽培的方法。該稻作技術(shù)早于20世紀(jì)60年代在江蘇省得到研究和試驗(yàn)應(yīng)用,但受到當(dāng)時種種條件的制約,沒有大面積推廣。近年來,隨著中國農(nóng)村勞動力緊張以及糧食生產(chǎn)比較效益不高和條紋葉枯病對秧苗危害的加重等原因,直播稻憑借其省工、省力、節(jié)本的優(yōu)勢越來越受到青睞,并有逐年加速擴(kuò)大發(fā)展的趨勢。就江蘇省而言,2008年直播水稻面積已突破66.7×104hm2,占全省水稻總面積近1/3。該技術(shù)的應(yīng)用對提高勞動生產(chǎn)率,解放農(nóng)村勞動力,促進(jìn)農(nóng)村勞動力轉(zhuǎn)移均發(fā)揮了積極的作用。然而,合理確定水稻播期是水稻栽培管理中的關(guān)鍵技術(shù),也是水稻高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】適宜播種期的確定受光溫資源、生產(chǎn)條件、品種特性和前后茬口等諸多因子的綜合影響,表現(xiàn)出較強(qiáng)的變動性和系統(tǒng)性。關(guān)于播期對水稻生長特性及產(chǎn)量的影響,前人開展了較多的研究,并一致認(rèn)為,因地、因種適期播種對有效利用溫光資源、改善水稻生育進(jìn)程、提高分蘗成穗率、保證個體正常發(fā)育和安全成熟、提高產(chǎn)量、提高抗倒伏能力和減輕病蟲草害發(fā)生等具有重要作用。影響稻米品質(zhì)的氣候生態(tài)因子較多,主要包括水稻灌漿結(jié)實(shí)期的平均日照時數(shù)、日平均太陽輻射、日平均氣溫、日平均溫差、日平均相對濕度和日平均降雨量等因子,播期不同可使稻米品質(zhì)形成期處于不同氣候生態(tài)條件下,因此通過合理播期的設(shè)置可以達(dá)到改善稻米品質(zhì)的目的?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】現(xiàn)有水稻對播期的效應(yīng)研究還存在著兩個方面的不足:(1)大多學(xué)者研究對象為單一水稻品種或同一類型的不同品種,缺乏多個類型間的比較研究,加之研究的氣候背景不同,以致不同的研究報道結(jié)論往往相互矛盾;(2)栽培方式僅限于移栽稻或者機(jī)插稻,針對當(dāng)今不推自廣的直播稻缺乏系統(tǒng)的研究,報道也相對較少?！緮M解決的關(guān)鍵問題】針對上述問題,本研究立足于江蘇里下河地區(qū),通過對3種熟期類型6個品種的分期播種試驗(yàn),分析不同播期條件下麥茬直播粳稻產(chǎn)量與品質(zhì)的變化規(guī)律,以期為里下河地區(qū)水稻直播高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供理論與實(shí)踐依據(jù)。1材料和方法1.1土壤有機(jī)質(zhì)試驗(yàn)于2007—2008年在江蘇省姜堰市河橫村農(nóng)業(yè)綜合試驗(yàn)基地進(jìn)行,前茬為小麥,土壤類型屬潴育型亞類勤泥土,土壤有機(jī)質(zhì)36.16g·kg-1,全氮2.15g·kg-1,速效磷5.80mg·kg-1,速效鉀164.03mg·kg-1,pH6.71。選用不同熟期類型粳稻品種6個,其中包括中熟中粳品種華粳6號、徐稻3號,遲熟中粳品種淮稻9號、鹽粳9號,早熟晚粳品種寧粳1號、武粳15。1.2小區(qū)小區(qū)類型試驗(yàn)設(shè)置5月27日(Ⅰ)、6月3日(Ⅱ)、6月10日(Ⅲ)、6月17日(Ⅳ)、6月24日(Ⅴ)和7月1日(Ⅵ)6個播期,以播期為主區(qū),品種為裂區(qū),3次重復(fù),小區(qū)面積15m2(5m×3m),共計108個小區(qū)。試驗(yàn)各處理分別于設(shè)置的播期日進(jìn)行人工劃行均勻播種(芽谷),播種量折干種45kg·hm-2,播種行距為26.6cm,播后苗前進(jìn)行化學(xué)除草,于3葉1心期進(jìn)行人工定苗,定植密度為90×104株/hm2。氮肥施用量為270kg·hm-2,其中基肥占30%,斷奶肥(1葉1心)占20%,分蘗肥(4葉1心)占20%,穗肥(倒4葉、倒2葉)占30%。氮﹕磷﹕鉀=1﹕0.5﹕0.5,其中磷肥一次性作基肥施用,鉀肥分基肥和拔節(jié)肥兩次施用,各施50%。其它措施均按高產(chǎn)栽培要求進(jìn)行管理。1.3測量設(shè)計和方法1.3.1高、穗型菌株的多樣性測定在收獲前每播期每品種查小區(qū)中央連續(xù)4行,每行3m,計算每穴穗數(shù),以平均穗數(shù)為標(biāo)準(zhǔn),在小區(qū)不同區(qū)域取株高、穗型有代表性的植株50穴,裝進(jìn)塑料窗紗口袋內(nèi),風(fēng)干后,脫粒、去雜質(zhì)(不去空癟粒),求出50穴的總粒數(shù),進(jìn)而求得每穗粒數(shù);用水漂法去除空癟粒,求取結(jié)實(shí)率;以1000實(shí)粒樣本(干種子)稱重,重復(fù)3次(誤差不超過0.05g)求取千粒重。成熟期選割每小區(qū)中央5行,每行5m,測定籽粒含水量,去除雜質(zhì),折算實(shí)產(chǎn)。1.3.2優(yōu)質(zhì)稻米參照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T17891-1999優(yōu)質(zhì)稻谷》測定糙米率、精米率、整精米率、堊白率、堊白度、膠稠度等。采用瑞典FOSS公司生產(chǎn)的1241近紅外快速品質(zhì)分析儀測定精米蛋白質(zhì)、直鏈淀粉含量。1.3.3raci標(biāo)準(zhǔn)方法采用澳大利亞NewportScientific儀器公司生產(chǎn)的Super3型RVA快速測定淀粉黏滯譜特征參數(shù),用TWC(ThermalCycleforWindows)配套軟件進(jìn)行分析;按照美國谷物化學(xué)家協(xié)會(AACC)規(guī)程(1995261202)和RACI標(biāo)準(zhǔn)方法,當(dāng)米粉含水量為12%時,樣品量為3g,蒸餾水為25g。在攪拌過程中,罐內(nèi)溫度變化為:50℃下保持1min,以11.84℃/min的速度升溫到95℃(3.8min)并保持2.5min,再以11.84℃·min-1的速度下降到50℃并保持1.4min。攪拌器的轉(zhuǎn)動速度在起始10s內(nèi)為960r/min,之后保持在160r/min。稻米RVA譜特征參數(shù)包括最高黏度(peakviscosity)、熱漿黏度(hotviscosity)、最終黏度(coolviscosity)、崩解值(breakdown,最高黏度-熱漿黏度)、消減值(setback,最終黏度-最高黏度)和回復(fù)值(consistency,最終黏度-熱漿黏度)等,單位為cP(centiPoise)。1.4數(shù)據(jù)的分析由于兩年試驗(yàn)趨勢一致,本文以2008年的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。相關(guān)數(shù)據(jù)使用MicrosoftExcel2003錄入和整理,用DPS7.05進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。2結(jié)果2.1播期影響不同品種格局直播稻穗型的變異性在本研究播期范圍內(nèi),不同處理的產(chǎn)量(品種間、播期間和品種與播期的互作效應(yīng)上)均存在顯著或極顯著差異,表現(xiàn)為隨著播期的推遲,產(chǎn)量呈逐漸下降的趨勢,但不同熟期類型間的變化程度則略有不同,具體為ELJR(早熟晚粳)>LMJR(遲熟中粳)>MMJR(中熟中粳),其變異系數(shù)平均值為20.8%、18.4%和15.5%(表1)。此外,3種熟期類型品種直播稻產(chǎn)量構(gòu)成因素隨播期的推遲按變化程度的大小可分為兩類,變化較小的一類為千粒重和穗數(shù),變化較大的一類為結(jié)實(shí)率和每穗穎花數(shù),前者的變異系數(shù)變化范圍為0.2%—1.5%,后者的變異系數(shù)變化范圍為6.9%—12.2%。在播期的影響下,千粒重變化程度早熟晚粳>遲熟中粳>中熟中粳,其變異系數(shù)平均值分別為0.4%、0.3%和0.2%;穗數(shù)變化程度早熟晚粳>遲熟中粳>中熟中粳,其變異系數(shù)平均值分別為1.5%、1.1%和0.5%;結(jié)實(shí)率變化程度早熟晚粳>遲熟中粳>中熟中粳,其變異系數(shù)平均值分別為12.2%、8.6%和7.5%;每穗穎花數(shù)的變化程度,按不同類型來看為遲熟中粳>早熟晚粳>中熟中粳,其變異系數(shù)平均值分別為8.3%、8.2%和7.3%,總體來看為武粳15>淮稻9號>鹽粳9號>徐稻3號>寧粳1號>華粳6號,其變異系數(shù)分別為9.0%、8.7%、7.9%、7.7%、7.4%和6.9%,與其穗型由大到小的變化趨勢一致,即播期對不同類型品種直播稻每穗穎花數(shù)的影響與其自身的穗型大小密切相關(guān),穗型越大,影響越大,反之亦然(表2)。進(jìn)一步分析播期(x,其值為實(shí)際播期自第一播期向后推遲的天數(shù))與產(chǎn)量(y)的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)二者存在極顯著線性相關(guān)關(guān)系(圖1),徐稻3號、華粳6號、淮稻9號、鹽粳9號、寧粳1號和武粳15的相關(guān)系數(shù)分別為0.9451、0.9686、0.9644、0.9633、0.9842和0.9641。2.2播種期對水稻品質(zhì)的影響2.2.1水稻的加工質(zhì)量2.2.2中熟中縣晚突出、播期差播期對直播稻稻米外觀品質(zhì)影響較大(表3),其變異系數(shù)遠(yuǎn)高于其它品質(zhì)指標(biāo)。3種熟期類型品種稻米堊白率和堊白度均隨播期的推遲而降低,且影響程度不一,具體表現(xiàn)為遲熟中粳>早熟晚粳>中熟中粳,其變異系數(shù)的平均值堊白率為53.5%、45.0%和34.5%,堊白度為46.7%、40.3%和35.2%。堊白率和堊白度在品種間、播期間和品種與播期的互作效應(yīng)上均達(dá)到極顯著水平(表1)。值得注意的是,對于早熟晚粳類型品種而言,播期Ⅵ與播期Ⅴ相比,堊白率和堊白度卻趨于增加,可見,晚熟品種的過晚種植也不利于優(yōu)質(zhì)。2.2.3熟期對玉米淀粉糊化性質(zhì)的影響直鏈淀粉含量和膠稠度是反映稻米蒸煮和食味品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)。由表3可知,隨播期的推遲,直鏈淀粉含量均有不同程度的減少,3種熟期類型品種均表現(xiàn)一致,變異程度中熟中粳<遲熟中粳<早熟晚粳,三者變異系數(shù)的平均值分別為1.8%、1.9%和2.2%。膠稠度是稻米淀粉糊化的流體特性,與米飯的柔軟性、黏彈性有關(guān)。隨播期的推遲,3種熟期類型品種膠稠度均有不同程度的減小,而類型間變異程度與直鏈淀粉含量相反,表現(xiàn)為中熟中粳>遲熟中粳>早熟晚粳,三者變異系數(shù)的平均值分別為5.5%、5.4%和5.0%,變異程度大于直鏈淀粉含量。蒸煮和食味品質(zhì)的這兩個性狀在品種間、播期間和品種與播期的互作效應(yīng)上,除直鏈淀粉含量在品種與播期的互作效應(yīng)上不顯著外,其余均達(dá)到極顯著水平(表1)。2.2.4播期不同類型品種蛋白質(zhì)含量的變化蛋白質(zhì)含量是反映稻米營養(yǎng)品質(zhì)好壞的重要指標(biāo)。推遲播期對直播稻蛋白質(zhì)含量的影響因類型而異(表3)。隨著播期的推遲,中熟中粳和遲熟中粳類型品種蛋白質(zhì)含量逐漸減少,變異系數(shù)的平均值分別為4.8%和5.8%,而ELJR類型品種蛋白質(zhì)含量卻呈增加的趨勢,變異系數(shù)為4.3%。蛋白質(zhì)含量在品種間、播期間和品種與播期的互作效應(yīng)上均達(dá)到極顯著水平(表1)。2.2.5水稻各品種生長和理化性狀聚類分析對各品質(zhì)性狀依變異系數(shù)聚類(最小距離法)(圖2),分3類,第1類為糙米率、精米率和直鏈淀粉含量,對溫度反應(yīng)比較遲鈍,播期間變化小,變異系數(shù)1.0%—2.7%,稱為溫度反應(yīng)遲鈍型性狀;第2類為整精米率、膠稠度和蛋白質(zhì),受溫度影響較大,表現(xiàn)既受遺傳特征制約,又在很大程度上受溫度影響,變異系數(shù)4.2%—6.4%,稱為溫度反應(yīng)中間型性狀。第3類為堊白率和堊白度,受溫度影響非常明顯,變異系數(shù)31.2%—56.5%,稱為溫度反應(yīng)敏感型性狀。依變異系數(shù)將品種聚類(圖3),分3類:第1類徐稻3號,米質(zhì)較差,各性狀變異系數(shù)最小,因?yàn)闆Q定變異系數(shù)大小的性狀——堊白的基數(shù)很大,致使變異系數(shù)很小;第3類為鹽粳9號,米質(zhì)較好,各性狀變異系數(shù)最大,是因?yàn)楹托斓?號相反的特點(diǎn)決定的,其堊白基數(shù)很小,故而變異系數(shù)較大;第2類為華粳6號、淮稻9號、寧粳1號和武粳15,米質(zhì)中等,各性狀的變異系數(shù)居上述兩者之間,為中間型。究其原因,主要是決定變異系數(shù)大小的性狀主要為堊白,米質(zhì)優(yōu)的品種其堊白基礎(chǔ)小則變異系數(shù)大,米質(zhì)差的品種其堊白基礎(chǔ)大則變異系數(shù)小。2.3米粉漿在玉米體內(nèi)的黏度變化特性不同播期條件下的不同類型直播稻稻米淀粉RVA譜特性值存在顯著差異(表4)。主要表現(xiàn)為隨播期的推遲,各類型品種的峰值黏度、熱漿黏度、崩解值、最終黏度和回復(fù)值呈顯著減小的趨勢,消減值則呈顯著增加的趨勢,峰值黏度時間和起始糊化溫度則作微小的變化,但無明顯的增減趨勢。由于RVA譜反映了米粉漿在加熱升溫和冷卻過程中淀粉黏滯性變化特征,它與稻米的食用品質(zhì)有密切關(guān)系。一般米飯質(zhì)地好的優(yōu)質(zhì)稻米的最高黏度高、崩解值大、消減值小。隨播期的推遲,各類型品種最高黏度和崩解值減小、消減值增大,表明一定范圍內(nèi)盡早播種可以改善稻米的食味性。3討論3.1熟期類型品種對產(chǎn)量的影響播期在水稻產(chǎn)量形成過程中通過改變各生育期的長短和所處的時間段決定了群體光合積累的時間,制約了水稻發(fā)育速度的快慢,進(jìn)而影響產(chǎn)量的形成。關(guān)于播期對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響,由于試驗(yàn)地點(diǎn)、參試品種、栽培方式及播期設(shè)置的不同,研究結(jié)果不盡相同。邱金美等認(rèn)為適宜播期要根據(jù)各地生態(tài)條件、參考當(dāng)?shù)叵嗤愋椭髟云贩N播種期合理確定,掌握宜早則早的播種原則。李秀芬等認(rèn)為,推遲播期對水稻各產(chǎn)量構(gòu)成因素均為負(fù)面影響,造成產(chǎn)量的降低。隨著播期的推遲,水稻營養(yǎng)生長期縮短,造成群體生長量減少,那些分蘗力較強(qiáng),二級甚至三級分蘗對群體組成貢獻(xiàn)較大的品種所受影響更大,孕穗時間的縮短影響了穎花的形成,減少了籽粒形成的基數(shù),推遲播栽期使抽穗期后延,灌漿期的日平均溫度和有效積溫下降,再加上前期營養(yǎng)物質(zhì)積累的減少,從而影響了籽粒的灌漿速度和時間,這造成子粒充實(shí)度差,空秕粒數(shù)增加,結(jié)實(shí)率和千粒重均下降,其中大穗品種更明顯。王夫玉等研究認(rèn)為,隨著播期的推遲,受影響的首先是結(jié)實(shí)率,其次是千粒重,再次是每穗穎花數(shù),而穗數(shù)受影響最小,直觀表現(xiàn)為成熟期推遲,籽粒充實(shí)度降低,成熟度下降。若深究之,是由于水稻灌漿期生境潛熱即積溫不足造成的。水稻齊穗后有效積溫與群體籽粒充實(shí)度間多呈顯著或極顯著的正相關(guān),而齊穗后的光照累計值對群體籽粒充實(shí)度卻又趨向顯著的負(fù)相關(guān)?？赡苡捎谠囼?yàn)地點(diǎn)、栽培方式和供試品種的不同,本文對3種熟期類型品種直播稻的研究結(jié)果與前人不盡相同,結(jié)果表明,隨著播期的推遲,各類型品種的千粒重和穗數(shù)表現(xiàn)相對穩(wěn)定,略有下降,而結(jié)實(shí)率和每穗穎花數(shù)則顯著下降,最終導(dǎo)致產(chǎn)量也表現(xiàn)出隨播期的推遲而顯著降低的趨勢。從受影響程度來看,產(chǎn)量及其構(gòu)成因素均表現(xiàn)為早熟晚粳>遲熟中粳>中熟中粳。水稻生育期是由營養(yǎng)生長期和生殖生長期組成的,前者又可分基本營養(yǎng)生長期和可變營養(yǎng)生長期,后者可分為穗分化期和籽粒灌漿期。前人研究表明,隨著播期的推遲,由于光溫變化的影響,水稻可變營養(yǎng)生長期和適宜籽粒灌漿期均顯著縮短,但為何沒有導(dǎo)致直播稻穗數(shù)和千粒重的顯著下降呢?究其原因,可能是由于直播稻早播較遲播而言,分蘗早生快發(fā),發(fā)生速度快缺位少,單株分蘗特別是低節(jié)位分蘗相對較多,成穗率低,導(dǎo)致最終穗數(shù)相差不顯著;孕穗時間的縮短影響了穎花的形成,減少了籽粒形成的基數(shù),且遲播孕穗期溫度較低,易導(dǎo)致空癟粒的形成,實(shí)粒的減少在一定的程度上可以緩解庫器官對光合產(chǎn)物的競爭而提高籽粒的充實(shí)度,有利于籽粒千粒重的提高,使得最終千粒重相差不顯著。3.2晚播期對呈色期的影響稻米品質(zhì)性狀受品種的遺傳特性、生態(tài)環(huán)境條件、栽培技術(shù)和加工條件等綜合因素的影響,其中生態(tài)環(huán)境條件對稻米品質(zhì)的影響是通過影響谷粒胚乳細(xì)胞發(fā)育、內(nèi)部生理生化過程和籽粒灌漿動態(tài)變化等發(fā)揮作用的。播期對稻米品質(zhì)的影響也可以直接理解為不同生態(tài)條件對稻米品質(zhì)的影響,關(guān)于此方面的研究前人開展較多,但由于試驗(yàn)地點(diǎn)、參試品種、栽培方式及播期設(shè)置的不同,研究結(jié)果亦不甚一致。程方民等對20個不同品質(zhì)類型的水稻品種進(jìn)行分期播種研究認(rèn)為,同一品種晚播與早播相比,一般稻米的堊白度小、整精米率高、堿解值大,而直鏈淀粉含量的表現(xiàn)則與品種本身直鏈淀粉含量的高低有關(guān)。秦陽等研究結(jié)果表明,在米質(zhì)形狀中,堊白粒率、堊白度是受播期影響最大的性狀,堊白是遼寧省地區(qū)推遲播期、品質(zhì)改良的關(guān)鍵因素,對于中早熟或中熟品種來說,推遲播期產(chǎn)量變化較小,而米質(zhì)有了明顯改善,因此,適當(dāng)推遲播期是有利的,還可以節(jié)省水資源,而中晚熟品種推遲播期則米質(zhì)下降,不適宜晚播。陳木蓮等采用播期調(diào)節(jié)方法對華南稻區(qū)11個主栽早秈品種的品質(zhì)性狀進(jìn)行了分析,結(jié)果表明,不同品質(zhì)性狀對播期變化所表現(xiàn)的變異程度不一,堊白度、堊白粒率和堊白面積的變異最大,其次是膠稠度和整精米率,長寬比的變異度最小,適時早播能緩解各品質(zhì)性狀對播期的反應(yīng),從而獲得相對較優(yōu)的品質(zhì)。綜上可見,眾多學(xué)者無一例外地認(rèn)為,在各稻米品質(zhì)性狀中,播期對外觀品質(zhì)的影響最大,且無論是直播稻還是移栽稻,均表現(xiàn)為隨播期的推遲,稻米外觀品質(zhì)變優(yōu),這與本試驗(yàn)的研究結(jié)果一致。說明播期對稻米外觀品質(zhì)的影響不因品種及栽培方式的變化而異,而其它性狀則由于栽培方式等的不同表現(xiàn)不一。綜合本試驗(yàn)的研究結(jié)果可以看出,播期對直播稻稻米品質(zhì)的影響最大的是堊白率和堊白度,其次為整精米率、膠稠度和蛋白質(zhì),最后是糙米率、精米率和直鏈淀粉含量。進(jìn)一步分析可以看出,不同播期條件下直播稻的主要品質(zhì)性狀的變化規(guī)律在品種類型間有所異同。隨著播期的推遲,產(chǎn)生相同效應(yīng)的是外觀品質(zhì)和蒸煮和食味品質(zhì),但變化趨勢不一,外觀品質(zhì)均呈變優(yōu)的趨勢,而蒸煮與食味品質(zhì)則呈變劣的趨勢;產(chǎn)生不同效應(yīng)的是加工品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì),推遲播期使中熟中粳和遲