不同耕作方式對雜交秈稻生長特性和產量形成的影響

黃佑崗 馮躍華許桂玲 李杰 葉勇 牟桂婷 張佳鳳 管正策

（貴州大學農學院，貴陽550025；第一作者：huangyougangyn@163.com；*通訊作者：fengyuehua2006@126.com）

不同耕作方式對雜交秈稻生長特性和產量形成的影響

黃佑崗 馮躍華*許桂玲 李杰 葉勇 牟桂婷 張佳鳳 管正策

（貴州大學農學院，貴陽550025；第一作者：huangyougangyn@163.com；*通訊作者：fengyuehua2006@126.com）

以雜交秈稻內5優5399為試驗材料，研究了不同耕作方式對雜交秈稻生長特性和產量形成的影響。結果表明，不同耕作方式對雜交秈稻的分蘗、成穗率、葉面積指數、莖鞘物質轉運量、莖葉物質轉運量、凈同化率和作物生長率均無顯著影響，而干物質積累量在抽穗期達顯著差異。在水稻全生育期內，旋耕處理的吸氮量和吸磷量均大于翻耕處理，但兩處理亦無顯著性差異；而兩處理間的吸鉀量在生育中期前差異達到顯著水平，生育后期差異并不顯著。產量構成方面，翻耕處理的每穗總粒數、結實率和千粒重顯著高于旋耕處理，有效穗數高于旋耕處理，但差異未達顯著水平。翻耕處理的產量為11 505.66 kg/hm2，稍高于旋耕處理，兩者差異未達到顯著水平。綜合來看，旋耕處理與翻耕處理對雜交秈稻生長特性和產量均無太大影響，從生產效率的角度來看，可根據實際情況推廣旋耕耕作方式。

耕作方式；雜交秈稻；翻耕；旋耕；生長特性；產量

土壤耕作是人類農業生產過程中的一項重要實用技術，同時也是水稻栽培的重要環節，是水稻生產的基礎。合理的耕作方式不僅能節本降耗，還可以促進水稻優質高產，達到增產增收的雙效益[1]。近年來，隨著社會經濟與農業科技的發展，以及國家土地流轉政策不斷推進完善，土地逐漸集中，農機化技術水平也在不斷提高，其相應的土地耕作方式也變得多樣化。目前，國內外關于不同土壤耕作方式對水稻生長、產量或者土壤肥力的影響已有較多的報道。吳建富等[2]研究表明，免耕拋秧水稻的有效穗數小于翻耕拋秧方式而大于翻耕移栽方式，其結實率高于翻耕處理，處理間產量差異不顯著。湯軍等[3]研究發現，翻耕與旋耕對機插雙季水稻產量并無顯著差異。谷子寒等[4]通過探討土壤耕作方式對南方雙季稻區水稻產量形成特性的影響，發現早晚稻產量都是翻耕大于旋耕，并且翻耕處理的水稻分蘗數、有效穗數、生育后期葉面積、葉片葉綠素含量與凈光合速率都較大。蘭全美等[5]研究表明，翻耕移栽水稻的葉面積指數、光合勢、有效穗數和結實率都大于免耕移栽稻。但也有研究表明，免耕可以提高水稻的葉面積指數和結實率，增加有效穗數、每穗粒數等[6]。總的來看，有關土壤耕作方式對水稻生長、產量或肥力的影響不同研究結果有所不同，并且在喀斯特山地丘陵地區相關的研究略少。為此，本試驗在貴州喀斯特山地丘陵地區，以內5優5399為材料，探討了不同耕作方式（翻耕與旋耕）對雜交秈稻生長及產量的影響，旨在為貴州山地丘陵地區土壤采用合理的耕作方式提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況及試驗材料

試驗于2016年在遵義市綏陽縣蒲場鎮朝陽村進行，該地屬亞熱帶濕潤季風氣候，水熱同季，雨量充沛，年平均降雨量在900～1 250 mm之間，且稻田較多，水源充足，排灌方便，耕作制度多元化。試驗田土壤的主要理化性狀：pH值6.53、堿解氮163.14 mg/kg、速效磷7.43 mg/kg、速效鉀65.93 mg/kg，全氮2.46 g/kg、全磷0.91 g/kg、全鉀18.90 g/kg、有機質26.87 g/kg。供試水稻品種為內5優5399。

1.2 試驗設計

試驗采用隨機區組設計，設置2個處理：翻耕（Conventional-tillage，CT）和旋耕（Rotary-tillage，RT），其中翻耕采用農村傳統的牛耕方式，旋耕采用普通旋耕機操作。每個處理6次重復，共12個小區，每小區面積29.76 m2，除了耕作方式不同之外，其他措施均一致。重復間留50 cm寬走道方便后期田間操作和調查取樣。2016年4月5日育秧，5月28日移栽，行株距30.0 cm×16.5 cm，采用單本移栽。水稻施肥情況：鉀肥（K2O）用量135 kg/hm2，分基肥和促花肥2次施用，各占50%；磷肥（P2O5）用量為96 kg/hm2，一次性全部基施；氮肥用量為純N 150 kg/hm2，分基肥、分蘗肥、促花肥和保花肥施用，占比分別為35%、20%、30%和15%。稻田管理同一般大田，并及時控制病蟲草害。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 株高和葉面積指數

每小區采用定點觀察法，從水稻返青期開始，連續進行10叢的定點觀察，每5 d調查1次分蘗數；每小區按平均莖蘗數分別在水稻拔節期（7月11日）、孕穗期（7月29日）、抽穗期（8月7日）和成熟期（9月28日）取樣，其中前3個時期，選取代表性植株4叢測株高，測定其中1叢水稻葉片的葉長和最大葉寬，計算其葉面積指數，用稱重法計算總葉面積指數[7]。

1.3.2 干物質積累量及轉運

分別于拔節期、孕穗期、抽穗期，每小區按平均莖蘗數選取代表性植株4叢，將水稻各部位(莖、葉、穗)分別裝袋，成熟期選取植株6叢，將樣品分成莖、葉、枝梗、實粒、秕粒5個部分，把各時期樣品裝袋后于105℃下殺青30 min，再于80℃下烘干到恒質量，分別測定各時期不同器官的干物質量并計算各生育期干物質分配比例[8-9]。相關計算公式如下[10-11]：

莖葉物質表觀輸出率=[（抽穗期莖葉干質量-成熟期莖葉干質量）/抽穗期莖葉干質量]×100%；

莖葉物質表觀輸出量=抽穗期莖葉干質量-成熟期莖葉干質量；

莖鞘物質輸出率（%）=[（抽穗期莖鞘干質量-成熟期莖鞘干質量）/抽穗期莖鞘干質量]×100%；

莖鞘物質轉換率（%）=[（抽穗期莖鞘干質量-成熟期莖鞘干質量）/籽粒干質量]×100%。

1.3.3 凈同化率

凈同化率表示植株單位葉面積在單位時間內的干物質增長量，單位為g/（m2·d）。計算公式如下：

式中，t1、t2表示不同生育時期所對應的日期，t2-t1表示間隔的時間（單位是d），L2、L1分別為不同生育時期所對應的葉面積，W1、W2為時間t1、t2時的植株干物質量[12-13]。

1.3.4 作物生長率

作物生長率表示在單位時間單位土地面積上所增加的干物質量，單位為g/（m2·d）。其計算公式：

式中，t1、t2表示不同生育時期所對應的日期，t2-t1表示間隔的時間（單位是d），W2、W1分別是t2、t1時測得的植株干物質量；A為土地面積[13]。

1.3.5 吸氮、磷、鉀量

各生育時期（拔節期、抽穗期、成熟期）測定植株干物質積累量，然后按各時期的分樣部分（莖鞘、莖葉、穗等）測定植株全氮、磷、鉀含量，最后計算植株吸氮、磷、鉀量，并統計分析處理。方法如下：全氮用H2SO4-H2O2消化擴散法；全磷用鉬銻抗比色法；全鉀用火焰光度計法進行測定。

1.3.6 產量及產量構成

成熟期每小區收割99叢，脫粒、曬干、風選后稱取風干質量，然后每小區稱取一定質量的風干稻谷于80℃下烘至恒質量，計算含水量，然后推算實際產量(水分含量按13.5%計算)。同時，每小區按平均莖蘗數選取代表性植株6叢考種，考察產量構成因素。

1.4 數據分析

試驗數據運用Excel 2003和SAS9.0軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同耕作方式對雜交秈稻生長情況的影響

由表1可知，不同耕作方式下雜交秈稻的單株莖蘗數、最高苗數、成穗率和分蘗勢均無顯著差異，除成穗率外，翻耕處理下水稻的單株莖蘗數、最高苗數和分蘗勢均不同程度大于旋耕處理。說明翻耕與旋耕對雜交秈稻的單株莖蘗數、最高苗數、成穗率和分蘗勢影響不大。

在不同耕作方式處理下，隨著水稻的生長發育，水稻株高呈現規律性變化，各處理均隨水稻葉齡及分蘗數的增加，株高也逐漸增加，至成熟期時達到最大值，翻耕處理和旋耕處理的株高分別為125.57 cm和129.44 cm，且旋耕處理各時期株高均高于翻耕處理。其中，在拔節期和成熟期，旋耕處理的株高均顯著高于翻耕處理；而在孕穗期和抽穗期，翻耕與旋耕處理株高的差異未達顯著水平。

表1 不同耕作方式對雜交秈稻生長情況的影響

表2 不同耕作方式下水稻的莖鞘、莖葉物質轉運特點

表3 不同處理下水稻凈同化率和作物生長率

葉面積指數是反應作物光合面積大小的重要指標，也是反映作物群體大小較好的動態指標之一。由表1可知，在水稻的生長發育中，翻耕處理和旋耕處理的葉面積指數呈現規律性變化，一開始逐漸增加，至孕穗期時達到最大值，分別為5.84和5.89，之后開始下降，不同生育時期葉面積指數表現為孕穗期＞抽穗期＞拔節期，并且旋耕處理各生育時期葉面積指數均高于翻耕處理。

由表1還可以看出，隨著水稻的生長發育，翻耕處理和旋耕處理各生育時期干物質的積累量均逐漸增大，至成熟期時達到最大值，分別為18 911.30 kg/hm2和19 550.84 kg/hm2。其中，拔節期翻耕處理的干物質積累量顯著高于旋耕處理，而成熟期旋耕處理的干物質積累量顯著高于翻耕處理，其他2個時期的差異不顯著。

2.2 不同耕作方式對雜交秈稻莖鞘、葉物質轉運的影響

水稻的莖鞘物質輸出率、莖鞘物質轉換率、莖葉物質表觀輸出量和莖葉物質表觀輸出率主要反映了莖鞘、莖葉物質轉運到水稻谷粒部分的特點。由表2可知，翻耕處理的莖鞘物質輸出率、莖鞘物質轉換率、莖葉物質表觀輸出率和莖葉物質表觀輸出量均不同程度大于旋耕處理，但差異不顯著，說明翻耕與旋耕對雜交秈稻的莖鞘、莖葉物質轉運影響不大。

2.3 不同耕作方式對雜交秈稻凈同化率、作物生長率的影響

凈同化率表示單位葉面積在單位時間內的干物質增長量，作物生長率是描述群體生產速率和群體凈光合率的重要指標[14]。由表3可知，翻耕處理的凈同化率高于旋耕處理，但差異不顯著；而旋耕處理的作物生長率均高于翻耕處理，差異亦未達到顯著水平。

表4 不同耕作方式下雜交秈稻在不同生育時期的養分吸收量 （kg/hm2）

表5 不同處理各生育階段的養分吸收量 （kg/hm2）

表6 不同耕作方式對雜交秈稻產量及產量構成因素的影響

2.4 不同耕作方式對雜交秈稻養分吸收的影響

氮素、磷素和鉀素是水稻生長及產量形成的重要養分來源之一[15]。從表4可知，翻耕處理和旋耕處理的吸氮量、吸磷量和吸鉀量均表現為成熟期＞抽穗期＞拔節期；成熟期旋耕處理的吸氮量和吸鉀量均顯著高于翻耕處理。在拔節期、抽穗期、成熟期，旋耕處理的吸磷量均高于翻耕處理，但處理間差異不顯著。另外，在拔節期，翻耕處理的吸鉀量為170.16 kg/hm2，顯著高于旋耕處理，而在抽穗期和成熟期，旋耕處理的吸鉀量均顯著高于翻耕處理。

由表5可知，在不同生育階段，旋耕處理的吸氮量和吸磷量均大于翻耕處理，但差異未達到顯著水平。就吸鉀量而言，在水稻生育前期，翻耕處理的吸鉀量為169.41 kg/hm2，顯著高于旋耕處理；而在生育中期，旋耕處理的吸鉀量為69.02 kg/hm2，顯著大于翻耕處理；在生育后期，旋耕處理的吸鉀量大于翻耕處理，差異不顯著。從表5還可以看出，水稻對氮素的吸收主要集中在水稻的生育前期和生育后期；對磷素的吸收主要還是集中在水稻的生育前期，生育中期與生育后期的差別不大；對鉀素的吸收主要集中在生育前期。

2.5 水稻的產量與產量構成因素

由表6可知，從產量構成因素來看，翻耕處理的每穗總粒數、結實率和千粒重顯著高于旋耕處理，翻耕處理的有效穗數高于旋耕處理，但差異不顯著；翻耕處理的產量為11 505.66 kg/hm2，稍高于旋耕處理，但差異不顯著。

3 結論與討論

本研究結果表明，相同管理水平下，翻耕與旋耕對雜交秈稻的單株莖蘗數、最高苗數、成穗率和分蘗勢無明顯差異。在拔節期和成熟期旋耕處理的株高顯著高于翻耕處理，而孕穗期和抽穗期處理間差異不明顯。

水稻產量形成的先決條件和基礎是群體干物質生產[16]，而養分吸收又是物質生產的基礎[17]。作物生長率是反映水稻群體生長速率的一個重要指標，作物群體生長率大，表明水稻單位時間單位土地面積上積累的干物質量多。本研究結果表明，在水稻生育中期，旋耕處理的凈同化率低于翻耕處理，但并未導致后期干物質積累量的減小，反而干物質積累量在一定程度上大于翻耕處理。這可能是旋耕處理的作物生長率大于翻耕處理，以及旋耕處理下水稻對養分的吸收量大于翻耕處理，最終使得后期干物質積累量大于翻耕處理。

葉面積指數是反應作物光合面積大小的重要指標，也是反映作物群體大小較好的動態指標之一。其中葉片的光合產物積累量決定了其產量的高低，葉片是水稻進行光合作用、輸出光合產物的主要器官，適宜的群體LAI動態是水稻高產的重要因素之一。本研究條件下，在孕穗期和抽穗期，旋耕處理葉面積指數均大于翻耕處理，且從孕穗至成熟期，旋耕處理的水稻干物質積累量也大于翻耕處理。這與劉紅江等[18]的研究結果相似。

產量的提高主要取決于水稻整個生育期干物質積累量的提高[19]。本研究中，旋耕處理依靠大于翻耕處理的生長速率來提高干物質積累量，但千粒重、每穗總粒數和結實率均表現為翻耕處理顯著高于旋耕處理，即整個生育期干物質積累量提高而產量并未增加，說明旋耕處理主要增加水稻生育后期莖鞘部位干物質量，干物質積累量并未最大程度同化到稻穗部位，由于其顯著增加了葉面積指數和成穗率，從而使旋耕處理實際產量（11 113.23 kg/hm2）與翻耕處理（11 505.66 kg/ hm2）相比無顯著性差異，這與湯軍等[3]的研究結果基本一致。需要指出的是，在實際農業生產中，勞動成本在不斷提高，從生產效率和未來農業機械化發展以及國家農業發展的趨勢來看，為了節本降耗可在當地推廣稻田旋耕移栽方式。

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Effects of Different Tillage Methods on Growth Characteristics and Yield Formation of Indica Hybrid Rice

HUANG Yougang,FENG Yuehua*,XU Guiling,LI Jie,YE Yong,MU Guiting,ZHANG Jiafeng,GUAN Zhence
（College of Agronomy,Guizhou University,Guiyang 550025,China;1st author:huangyougangyn@163.com;*Corresponding author:fengyuehua2006@126.com）

Using Neiwuyou 5399 as material,the effects of different tillage methods on growth characteristics and yield formation of indica hybrid rice were studied.The results showed that there were no significant difference in tillering,effective spike rate,leaf area index,the transport capacity of stem,sheath and leaf,NAR and CGR,but the dry matter accumulation were significantly different at heading stage.During the whole growth period,the amount of nitrogen absorption and phosphorus absorption of rotary-tillage were higher than that of conventional-tillage,but there was no significant difference between the two treatments.There were significant difference in potassium absorption before heading between the two treatments,but were not significant after heading.In yield formation, the total grains per panicle,seed setting rate and 1 000 grain weight of conventional-tillage were significantly higher than those of rotary-tillage.The effective panicles of conventional-tillage was higher than that of rotary-tillage,but was not significant.The yield of conventional-tillage was 11 505.66 kg/hm2,it was slightly higher than that of Rotary-tillage,but was not significant.On the whole,the effects of rotary-tillage and conventional-tillage treatments on growth characteristics and yield of hybrid indica rice were not too great. From the point of view of productivity,we can popularize the method of rotary tillage according to the actual situation.

tillage method;indica hybrid rice;conventional-tillage;rotary-tillage;growth characteristics;yield

S511.04

A

1006-8082（2017）04-0139-05

2017－06－25

國家自然科學基金（31360311；31160263）；公益性行業（農業）科研專項經費項目子項(201503118-03)；貴州省農業科技攻關項目（黔科合NY[2011]3085號、黔科合NY[2013]3005號、黔科合支撐[2016]2563號）；貴州省作物學省級重點學科建設計劃（黔學位合字ZDXK[2014]8號）；貴州省普通高等學校糧油作物遺傳改良與生理生態特色重點實驗室項目（黔教合KY字[2015]333）；貴州大學研究生創新基金（基金編號：研農2017024）