寧夏稻作區水分脅迫對水稻分蘗動態及產量的影響

馮偉東馬建平曾寶安王淑梅王曉萍劉立豐冒海軍

（1寧夏農林科學院農作物研究所，寧夏永寧750105；2平羅縣農技推廣服務中心，寧夏平羅753400；3靈武市農技推廣服務中心，寧夏靈武751400）

寧夏稻作區水分脅迫對水稻分蘗動態及產量的影響

馮偉東1馬建平2曾寶安1王淑梅3王曉萍3劉立豐2冒海軍2

（1寧夏農林科學院農作物研究所，寧夏永寧750105；2平羅縣農技推廣服務中心，寧夏平羅753400；3靈武市農技推廣服務中心，寧夏靈武751400）

研究了不同灌溉方式對水稻分蘗能力及產量的影響。結果表明，灌溉條件越好，水稻分蘗能力越強，收獲穗數越多，產量越高；全生育期間歇灌溉和脅迫灌溉對水稻分蘗能力以及產量均有較大影響。在寧夏水資源緊缺的條件下，應通過調整種植業結構、增加輪作面積、延長輪作周期等措施壓減控制水稻種植面積，保證有限的水資源能夠充分灌溉一定面積的水稻，并通過完善改進水利設施，達到減少滲漏浪費、提高水資源利用效率的目的。

水稻；水分脅迫；分蘗動態；產量

水稻全生育期的需水量由葉面蒸騰量、株間蒸發量和稻田滲漏量3部分組成，前兩者又合稱騰發量，一般占總需水量的60%~80%[1]。稻田滲漏可以輸氧、排毒，有更新土壤環境的良好作用，但滲漏量過大會增加養分的流失。有資料顯示，水稻植株全生育期需水量為154m3/667m2，占總用水量的11%，蒸發量為249m3/ 667 m2，占17%；而滲漏量則多達1 044 m3/667 m2，占72%[1]，其結論認為水稻大量的灌溉水是消耗在蒸發和滲漏上，合理運用灌溉技術調節水稻需水量是節水栽培的一項關鍵技術。近年來，有報道水稻滴灌技術在部分地區示范節水達50%，產量達500 kg/667 m2以上[1]。

在水稻節水的問題上，育種者從提高品種自身抗旱能力的角度進行親本選擇和定向篩選，研究證明，品種間抗旱能力存在差異，但產量與品質兼顧的抗旱新品種還鮮有報道。栽培人員從農藝技術方面提出節水栽培的措施，正如上述水稻控灌和滴灌，通過人為強制減少灌溉，或延長灌水間隔期，或過早停水，來達到節水的目的。但在北方稻作區既大幅節水又能增產或不減產的技術措施，筆者始終持懷疑態度。

寧夏引黃灌區水稻面積近年來穩定在7.3萬hm2左右，但是受黃河來水量減少的影響和全流域統一調配的限制，水稻灌溉用水較為緊張，春夏季節性用水矛盾十分突出，部分稻田由于強制節水的要求，灌水間隔期有的長達10~15 d，對產量和品質造成十分不利的影響。為確保寧夏銀北低洼地區水稻種植，自治區對水稻做出了“南壓北擴”的布局。筆者進行過一些調查走訪，反映小水勤灌的節水增產效果要好于因灌水間隔過長、每次灌水都大水漫灌的效果，缺水直接導致減產和肥料、除草、用工等成本投入增加。為了深入客觀地掌握不同水分脅迫程度對水稻分蘗及產量的影響，并區別以往的相關研究多建立在盆栽條件下，通過測定盆栽小環境的土壤水勢等指標進行水分脅迫研究[2-6]，特在大田實際生產條件下開展本試驗。

1 材料與方法

1.1 材料

供試品種為小粒型優質晚熟水稻品種寧粳27號，全生育期150～155 d。

1.2 試驗設計

試驗設不同灌溉條件和不同插植叢苗數2個因素。不同灌溉條件設全生育期正常灌溉（CK）、間歇灌溉、脅迫灌溉3個處理。其中正常灌溉處理全生育期灌水20次，灌水量920 m3，平均灌水間隔期為6 d；間歇灌溉處理全生育期灌水15次，灌水量780 m3，灌水間隔期為7～8 d；脅迫灌溉處理全生育期灌水11次，灌水量620 m3，灌水間隔期10～11 d。不同插植叢苗數設每叢插1苗、2苗、3苗、4苗、5苗5個處理。

采用裂區設計，不同灌溉條件為主區，不同插植叢苗數為副區，重復3次，主區間打埂并做防滲處理，小區面積18 m2（6行×0.3 m×10 m），插植行株距30 cm× 13.3 cm。4月10日育秧，5月12日插秧，9月5日停水。田間管理按照水稻旱育稀植技術標準執行，每間隔7 d調查1次分蘗動態。

2 結果與分析

2.1 不同處理群體分蘗動態調查

圖1、圖2、圖3顯示，水稻分蘗能力隨灌水條件變化明顯，正常灌溉處理水稻分蘗能力最強，間歇灌溉處理次之，6月27日正常灌溉和間歇灌溉處理總莖數即達到最大值，脅迫灌溉處理直到7月25日才達到分蘗高峰期。不同灌溉條件下，收獲穗數均隨叢苗數的增加而增加。

圖1 正常灌溉分蘗動態

圖2 間歇灌溉分蘗動態

圖3 脅迫灌溉分蘗動態

圖4 正常灌溉單株分蘗動態

圖5 間歇灌溉單株分蘗動態

圖6 脅迫灌溉單株分蘗動態

2.2 不同處理單株分蘗動態比較

從圖4、圖5、圖6和表1可以看出，不同灌溉條件下單株分蘗能力隨缺水程度的加大而降低，最高總莖數、收獲穗數隨灌溉條件的不同而有顯著變化。正常灌溉處理分蘗能力最強，最高總莖數和收獲穗數最高，分別為52.0萬/667 m2和33.7萬/667 m2，而脅迫灌溉處理僅分別為32.0萬/667 m2和24.3萬/667 m2，分別較正常灌溉降低38.5%和27.9%。間歇灌溉和脅迫灌溉處理分蘗成穗率均高于正常灌溉，分別高20.4%和16.1%，主要原因可能是缺水導致分蘗減少，最高總莖數降低，群體密度小，有效分蘗終止期推遲所致。不同灌水條件下最高總莖數和收獲穗數隨叢苗數的增加而增加。正常灌溉插植1苗的處理最高總莖數和收獲穗數分別為30.1萬/667 m2和20.0萬/667 m2，而插植5苗的處理分別為74.8萬/667m2和48.4萬/667 m2。脅迫灌溉插植1苗的處理最高總莖數和收獲穗數分別為17.7萬/667m2和14.0萬/667 m2，而插植5苗的處理分別為43.8萬/667m2和31.7萬/667m2。邵璽文等[4]的研究結果也表明，分蘗期水分脅迫抑制了水稻的生長發育，影響了分蘗的發生與生長，最終導致單位面積的有效穗數不足、每穗粒數低而嚴重影響產量。

2.3 不同灌溉處理的分蘗期比較

對圖4、圖5、圖6分別求其平均新增單株分蘗動態，相當于求一階導數得到圖7、圖8、圖9，其意義是：橫軸上方曲線向上表示加速增加分蘗，向下表示減速增加分蘗；橫軸下方曲線向下表示加速死亡無效分蘗，向上表示減速死亡無效分蘗；第1個與橫軸相交點為不再發生分蘗的時間，第2個與橫軸相交點為停止死亡無效分蘗的時間。

表1 不同處理水稻苗莖穗比較

圖7 正常灌溉新增單株分蘗動態

圖8 間歇灌溉新增單株分蘗動態

圖9 脅迫灌溉新增單株分蘗動態

為了便于更深入的分析比較，根據上圖曲線，將水稻分蘗期由原來的分蘗始期、有效分蘗終止期、分蘗盛期3個時期，再增加快速分蘗期和慢速分蘗期2個概念，快速分蘗期即新增分蘗每日較前日持續加速發生的時期；慢速分蘗期即新增分蘗每日較前日減慢發生，以至無效分蘗加速死亡，新增分蘗不再發生的時期。

表2顯示，隨缺水程度的加重，分蘗始期、分蘗盛期、有效分蘗終止期均有所推遲。脅迫灌溉處理分蘗始期、分蘗盛期、有效分蘗終止期分別較正常灌溉推遲5 d、30 d和25 d，快速分蘗期延長17 d，慢速分蘗期縮短19 d。由圖7可以看出，正常灌溉單株分蘗起點早、增速快、總莖數高，無效分蘗也多（6月20日以前曲線向上）；之后很快減慢速度（6月20日至7月4日曲線向下），使大量無效分蘗死亡（7月4日以后的時間曲線在橫軸下方），這一過程實際上造成大量養分消耗浪費，使分蘗成穗率降低（表2）。間歇灌溉的分蘗相對適宜，無效分蘗死亡的幅度較小。脅迫灌溉只是在8月1日以后有少量無效分蘗死亡。其中6月26日至7月4日脅迫灌溉處理持續9 d田面干裂，對分蘗速度影響

表2 不同灌溉處理分蘗期對比

表3 不同灌溉條件植株性狀及產量構成因素對比

表4 正常灌溉條件不同叢苗數水稻植株性狀及產量構成因素對比

同列數據后不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著?！?”和“**”表示差異達顯著和極顯著水平。下同。顯著，使分蘗速率減慢，從分蘗動態（圖3）、單株分蘗（圖6）及平均新增單株分蘗（圖9）均明顯反映。

表5 間歇灌溉條件不同叢苗數處理水稻植株性狀及產量構成因素對比

表6 脅迫灌溉條件不同叢苗數處理水稻植株性狀及產量構成因素對比

2.4 不同灌溉處理對水稻植株性狀及產量的影響

從表3～表6可見，隨缺水程度的加重，水稻株高、穗長、實粒數、收獲穗數及產量均有不同程度的降低，其中，間歇灌溉產量較正常灌溉減18.2%，脅迫灌溉產量較正常灌溉減29.1%。由此說明，缺水直接導致水稻植株總體生長量不足，影響分蘗，降低收獲穗數，最終造成產量降低。隨叢苗數的增加，各灌水條件水稻株高、穗長、實粒數、收獲穗數均有不同程度的降低。主要是由于隨叢苗數的增加，最高總莖數也增加，植株群體加大，不利于個體生長發育所致。正常灌溉處理，產量與叢苗數關系不明顯，間歇灌溉和脅迫灌溉處理產量隨叢苗數的增加有增加趨勢；從產量構成來看，正常灌溉處理隨叢苗數的增加，收獲穗數的增加效應與每穗粒數的減少效應相抵消，與以往的研究結論一致[7]；間歇灌溉和脅迫灌溉處理收獲穗數的增加效應大于每穗粒數的減少效應。由此證明，在缺水條件下適當增加種植密度有利于保證產量。

圖10 不同灌溉處理根系分布比較

2.5 不同灌溉處理根系分布

在行間對離植株基部5 cm和10 cm處的地面豎直切成剖面，調查20 cm2（橫4 cm×豎5 cm）面積上的根系分布數量發現（圖10），水稻根系分布密度明顯受到灌水的影響，灌水條件好，土壤環境更適宜根系生長，根系密度大，根量多；脅迫灌溉，土壤缺水，土壤緊密度高，硬度變大，容重提高，根系密度小，植株吸收養分必將受到一定程度的影響，這可能也是導致減產的一個因素。朱德峰等[8]的研究也表明，耕層以下土壤容重提高，根系生長量下降，同時深層根系比例下降。

3 結論與討論

研究證明，灌水的狀況直接影響水稻的分蘗能力，進而影響產量。單株分蘗雖然隨叢苗數的增加而降低，但是苗數過低影響到總莖數，從而導致因收獲穗數不足影響最終產量。水稻全生育期正常灌溉雖然耗水量較大，但能夠保證產量，間歇灌溉和脅迫灌溉耗水量減少，對產量均影響較大。王成璦等[7]開展了水分脅迫對水稻品質的研究，結果表明，分蘗期、孕穗期、灌漿期土壤水分脅迫導致單叢有效穗數降低，每穗粒數減少，生物產量與經濟產量降低，功能葉變短，糙米率、米粒長寬比、千粒重、整精米率、食味值下降，堊白粒率和堊白度明顯增高，膠稠度、蛋白質含量降低。

筆者認為，在水資源緊張的情況下，要保證水稻產量和品質，應通過調整種植結構、增加水旱輪作面積、延長水旱輪作周期等綜合措施控制水稻種植面積。同時，通過農藝和工程措施提高田間保水能力，保證有限的水資源在一定面積上的充分灌溉。寧夏稻作區應從水資源高效利用、避免浪費方面進行考慮，主要解決上下游協調配水、水資源滲漏流失等問題，如灌溉系統的襯砌，有條件的可改渠灌為管灌，縮短行水時間，提高灌水效率，灌溉期間田埂包膜減少滲漏，排毛打壩或修筑節制閘抬高農田地下水位，提高整地質量保證淺水層時田間均勻保水，改良土壤和完善耕作技術以提升田間持水能力等。

[1]彭世彰，徐俊增.水稻控制灌溉理論與技術[M].南京：河海大學出版社，2011：6.

[2]張玉屏，朱德峰，林賢青，等.不同時期水分脅迫對水稻生產特性和產量形成的影響[J].干旱地區農業研究，2005，23（2）：48-53.

[3]楊建昌，王維，王志琴，等.水稻旱秧大田期需水特性與節水灌溉指標研究[J].中國農業科學，2000，33（2）：34-42.

[4]邵璽文，阮長春，趙蘭坡，等.分蘗期水分脅迫對水稻生長發育及產量的影響[J].吉林農業大學學報，2005，27（1）：6-10.

[5]陸建飛，丁艷峰，黃丕生.持續土壤水分脅迫對水稻生育與產量構成的影響[J].江蘇農業研究，1998，19（2）：43-48.

[6]王成璦，王伯倫，張文香，等.土壤水分脅迫對水稻產量和品質的影響[J].作物學報，2006，32（1）：131-137.

[7]馮偉東，王興盛，王曉娟，等.水稻插秧栽培叢苗數精確定量研究[J].中國稻米，2013，19（6）：75-76.

[8]朱德峰，林賢青，曹衛星.水稻根系生長及其對土壤緊密度的反應[J].應用生態學報，2002，13（1）：60-62.

EffectsofW ater Stresson Tillering Dynam icsand Yield of Paddy Rice in Ningxia

FENGWeidong1,MA Jianping2,ZENGBaoan1,WANGShumei3,WANGXiaoping3,LUILifeng2,MAOHaijun2
（1Crop Research Institute of Ningxia Academy of Agricultureand Forestry Sciences,Yongning,Ningxia750105,China;2Pingluo County Agricultural Extension and Service Center,Pingluo,Ningxia 753400,Chian;3Lingwu City Agricultural Technology Extension and Service Center,Lingwu,Ningxia 751400,China）

A field experimentwas carried out to explore the effects of different irrigationmethod on tillering ability and yield of rice.The results showed that the better irrigation conditionswould gainmore tillerings and effective panicles and higher yields of rice.During the whole growth period,intermittent irrigation and stress irrigation had greateffectson tillering ability and yield of rice.Under the condition of the shortage ofwater resources in Ningxia,the rice planting area should be controlled to ensure the limited water resources could be fully used by adjusting the planting structure,increasing the rotation area and prolonging the rotation cycle.In addition,improving thewater conservancy facilities isalsoa betterway to reduce the leakage and improve the utilization efficiency ofwater resources.

rice;waterstress;tilleringdynamics;yield

S511.07

：A

：1006-8082（2017）03-0048-05

2017－01－18