鎂肥對(duì)寒地膜下滴灌旱種水稻產(chǎn)量的影響

姜紅芳，郭曉紅，胡 月，周 健，李 猛，徐聲亮，徐令旗，趙海新，呂艷東，鄭桂萍

(1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院，黑龍江 大慶 163319；2.黑龍江省教育廳寒地作物種質(zhì)改良與栽培重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 大慶 163319；3.黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所，黑龍江 佳木斯 154026)

0 前 言

水稻是用水量較多的農(nóng)作物之一[1,2]，其用水量占農(nóng)業(yè)總耗水量的65%以上，占我國(guó)總耗水量的大約54%[3]。同時(shí)水稻也是中國(guó)種植面積和產(chǎn)量最大的糧食作物，其高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)對(duì)于維持中國(guó)糧食安全和社會(huì)穩(wěn)定非常重要[4]。隨著城鎮(zhèn)和工業(yè)的發(fā)展、人口的增加、環(huán)境污染的加重和全球氣候的變化，用在作物灌溉上的水資源越來(lái)越少，嚴(yán)重威脅農(nóng)作物特別是水稻的生產(chǎn)發(fā)展[5]。水稻旱種有一定的發(fā)展，但總體上產(chǎn)量不高，且穩(wěn)定性不好，導(dǎo)致水稻旱作的推廣應(yīng)用有一定的風(fēng)險(xiǎn)，且推廣難度很大[6]。而水稻膜下滴灌旱種與覆膜旱作[7]不同，灌溉方式不同于濕潤(rùn)、間歇灌溉[8,9]，種植方式通過(guò)少量多次地將肥料和水分滴灌到水稻根部，并使施肥在數(shù)量和時(shí)間上與作物的需求同步，提高水分和肥料的利用效率[10]。鎂是葉綠素的主要成分，缺鎂時(shí)因葉片中葉綠素含量減少或不能合成葉綠素而影響植物光合作用。鎂也是很多酶的活化劑，影響著水稻的新陳代謝過(guò)程，其盈虧程度對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育有著重要的影響[11]。鎂同時(shí)又是水稻生長(zhǎng)發(fā)育所必要的元素，對(duì)水稻產(chǎn)量的提高和品質(zhì)的改善均有一定的作用[12,13]。鎂肥或膜下滴灌旱種對(duì)水稻產(chǎn)量的影響前人曾進(jìn)行過(guò)研究或作過(guò)相關(guān)分析[12,14-17]。而有關(guān)鎂肥對(duì)膜下滴灌旱種水稻產(chǎn)量的研究未見(jiàn)報(bào)道。因此，本研究在目前大力推廣的膜下滴灌旱種水稻方式的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步在寒地稻區(qū)探討鎂肥對(duì)水稻產(chǎn)量的影響，為寒地稻區(qū)膜下滴灌旱種水稻的高產(chǎn)栽培技術(shù)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 供試品種和肥料

供試品種為空育131，主莖葉片數(shù)為11。供試肥料為尿素(46%純N)、磷酸二銨(64%P2O5)、硫酸鉀(50%K2O)和99%七水硫酸鎂。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2015年在大慶市黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)水稻試驗(yàn)基地進(jìn)行。5月24日消毒浸種。5月26日旱整地、施用基肥。5月27日進(jìn)行小區(qū)區(qū)劃。5月28日人工穴播芽谷。膜寬度為90 cm，每膜上種四行，行距15 cm、30 cm、15 cm，穴距13 cm；播5～7 粒/穴；每處理32行，每行8 m；3次重復(fù)，隨機(jī)排列。6月2日出苗，每穴超過(guò)7株間苗。6月15日施用分蘗肥；7月27日施用穗肥。生育期間人工除草。9月末收獲。各種肥料施入量如表1。

表1 各處理肥料施用量 kg/hm2Tab.1 Fertilizer application of different treatment

供試土壤為草甸土，土壤的基礎(chǔ)條件見(jiàn)表2。

表2 試驗(yàn)土壤養(yǎng)分含量狀況Tab.2 The condition of soil nutrient content on test

1.3 測(cè)試內(nèi)容與方法

考種：水稻成熟時(shí)，根據(jù)長(zhǎng)勢(shì)長(zhǎng)相，處理和對(duì)照選取代表性植株8穴，帶回試驗(yàn)室內(nèi)測(cè)定農(nóng)藝和產(chǎn)量性狀，測(cè)定穗數(shù)/穴、穗長(zhǎng)、實(shí)粒數(shù)、空粒數(shù)和秕粒數(shù)等性狀，同時(shí)稱取穗重、粒重，并計(jì)算出單穗重、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重和產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用統(tǒng)計(jì)軟件DPS和EXCEL進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鎂肥對(duì)膜下滴灌旱種水稻穗部性狀的影響

鎂肥的施用增加了膜下滴灌旱種下“空育131”的穗長(zhǎng)，與空育131的對(duì)照穗長(zhǎng)15.1 cm相比，鎂肥處理穗長(zhǎng)增加了0.8 cm，增加了5.30%，且鎂肥處理與對(duì)照間的差異均達(dá)顯著水平(圖1)。鎂肥的施用增加了膜下滴灌旱種下空育131的單穗重，與空育131的對(duì)照單穗重1.22 g相比，鎂肥處理單穗重增加了0.11 g，增加了9.02%，且鎂肥處理與對(duì)照間的差異均達(dá)顯著水平(圖2)。

圖1 鎂肥對(duì)“空育131”穗長(zhǎng)的影響Fig.1 Effects of magnesium fertilizer on panicle length of Kongyu131

圖2 鎂肥對(duì)“空育131”單穗重的影Fig.2 Effects of magnesium fertilizer on panicle length of Kongyu131

2.2 鎂肥對(duì)膜下滴灌旱種水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

鎂肥的施用增加了膜下滴灌旱種下“空育131”與“空育131”的對(duì)照穗數(shù)/m2608個(gè)相比，鎂肥處理穗數(shù)/m2增加了24個(gè)，增加了3.95%，但鎂肥處理與對(duì)照間的差異不顯著(圖3)。鎂肥的施用減少了膜下滴灌旱種下“空育131”的穗粒數(shù)，與“空育131”的對(duì)照穗粒數(shù)64.5個(gè)相比，鎂肥處理穗粒數(shù)減少了0.3 g，減少了0.47%，且鎂肥處理與對(duì)照間的差異不顯著(圖4)。

圖3 鎂肥對(duì)“空育131”穗數(shù)/m2的影響Fig.3 Effects of magnesium fertilizer on PPSM of Kongyu131

圖4 鎂肥對(duì)“空育131”穗粒數(shù)的影響Fig.4 Effects of magnesium fertilizer on GNPP of Kongyu131

鎂肥的施用增加了膜下滴灌旱種下“空育131”的結(jié)實(shí)率，與空育131的對(duì)照結(jié)實(shí)率79.3%相比，鎂肥處理結(jié)實(shí)率增加了9.5%，增加了11.98%，且鎂肥處理與對(duì)照間的差異達(dá)顯著水平(圖5)。鎂肥的施用降低了膜下滴灌旱種下“空育131”的千粒重，與“空育131”的對(duì)照千粒重23.8 g相比，鎂肥處理千粒重減少了0.5 g，減少了2.10%，但鎂肥處理與對(duì)照間的差異不顯著(圖4)。

圖5 鎂肥對(duì)“空育131”結(jié)實(shí)率的影響Fig.5 Effects of magnesium fertilizer on KSR of Kongyu131

圖6 鎂肥對(duì)“空育131”千粒重的影響Fig.6 Effects of magnesium fertilizer on 1000-GW of Kongyu131

2.3 鎂肥對(duì)膜下滴灌旱種水稻產(chǎn)量的影響

鎂肥的施用增加了膜下滴灌旱種下“空育131”的理論產(chǎn)量，與“空育131”的對(duì)照理論產(chǎn)量7.38 t/hm2相比，鎂肥處理理論產(chǎn)量增加了0.99 t，增加了13.41%，且鎂肥處理與對(duì)照間的差異達(dá)極顯著水平(圖7)。

圖7 鎂肥對(duì)“空育131”理論產(chǎn)量的影響Fig.7 Effects of magnesium fertilizer on TY of Kongyu131

綜上所述，從產(chǎn)量構(gòu)成因素角度分析(表3)，膜下滴灌旱種下“空育131”的穗數(shù)/m2Mg處理高于CK；膜下滴灌旱種下“空育131”的穗粒數(shù)Mg處理略低于CK；膜下滴灌旱種下“空育131”的結(jié)實(shí)率Mg處理高于CK，且達(dá)差異顯著水平；膜下滴灌旱種下“空育131”的千粒重Mg處理低于CK；以至于“空育131”的Mg處理能夠通過(guò)穗數(shù)/m2和結(jié)實(shí)率的提高來(lái)彌補(bǔ)穗粒數(shù)和千粒重降低所帶來(lái)的產(chǎn)量損失，使得“空育131” Mg處理的產(chǎn)量高于CK，且兩者差異達(dá)到極顯著水平。

表3 產(chǎn)量構(gòu)成因素及產(chǎn)量的新復(fù)極差測(cè)驗(yàn)Tab.3 The multiple comparison of yield components and yield

3 結(jié)果與討論

鎂對(duì)水稻正常生長(zhǎng)發(fā)育、生理代謝、增加產(chǎn)量、改善稻米品質(zhì)等方面均具有重要作用。缺鎂的稻田施用鎂肥后，土壤中鎂的含量增加，促進(jìn)秧苗返青和分蘗，改善產(chǎn)量構(gòu)成因素等農(nóng)藝性狀，進(jìn)而提高產(chǎn)量[22]。缺鎂的稻田施鎂后株高增加、千粒重增加、有效穗數(shù)增多，最終導(dǎo)致產(chǎn)量增加[23]。缺鎂時(shí)水稻的穗數(shù)減少，空秕粒數(shù)增多，千粒重降低，結(jié)實(shí)率下降，最終導(dǎo)致水稻產(chǎn)量降低[24]。稻田施用鎂肥緩解了缺鎂導(dǎo)致的土壤營(yíng)養(yǎng)失調(diào)而取得了提高產(chǎn)量的效果，主要表現(xiàn)為：黃葉病得到矯正、結(jié)實(shí)率提高、有效穗數(shù)增多和千粒重提高[25]。

前人的研究結(jié)果表明：施用鎂肥能夠增加水稻的產(chǎn)量，但對(duì)水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響卻不盡相同。施用鎂肥能增多水稻有效穗，形成大穗，增加穗實(shí)粒數(shù)，提高結(jié)實(shí)率和成穗率，改善水稻農(nóng)藝性狀，對(duì)水稻具有明顯的增產(chǎn)效果[26]；施用鎂肥后，水稻的每穗實(shí)粒數(shù)增加，結(jié)實(shí)率提高，千粒重提高，農(nóng)藝性狀得到改善，從而增加水稻的產(chǎn)量[27]；增施硫酸鎂后，水稻有效穗數(shù)增多0.3～0.5 個(gè)/穗，穗粒數(shù)增加9.0～20.6 個(gè)/穗，結(jié)實(shí)率提高4.7%左右，千粒重提高0.2～0.5 g，從而使水稻增產(chǎn)[28]。施用鎂肥后，增加了“龍慶稻3號(hào)”的穗數(shù)和穗粒數(shù)、降低了結(jié)實(shí)率和千粒重，增加了“龍慶稻3號(hào)”理論產(chǎn)量[29]；硫酸鎂處理多能提高各水稻品種的產(chǎn)量，并多以基肥、中期施肥各50%或100%中期施用效果好[17]。

研究結(jié)果表明，鎂肥的施用增加了膜下滴灌旱種水稻的穗長(zhǎng)和單穗重。施用鎂肥，膜下滴灌旱種水稻的穗數(shù)/m2和結(jié)實(shí)率分別增加了3.95%和11.98%、穗粒數(shù)和千粒重分別降低了0.47%和2.10%；鎂肥的施用增加了膜下滴灌旱種水稻的產(chǎn)量；說(shuō)明施用鎂肥后穗數(shù)和結(jié)實(shí)率的增加能夠彌補(bǔ)穗粒數(shù)和千粒重降低所帶來(lái)的產(chǎn)量損失，從而使“空育131”的產(chǎn)量增加。施用鎂肥后水稻的產(chǎn)量提高，本文的研究結(jié)果與前人的研究結(jié)果是一致的；關(guān)于鎂肥對(duì)水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響，本文的研究結(jié)果與前人的研究結(jié)果不盡相同，這可能與本研究所用的品種為寒地早粳稻，同時(shí)又在膜下滴灌下進(jìn)行旱種有關(guān)。

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