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稻油两熟制下免耕直播超级杂交稻生理生态特性研究

黄敏  
【摘要】:中国超级杂交稻育种研究工作已取得了重大进展。但是,水稻产量不仅与基因型有关,它还受栽培管理技术的影响。近年来,水稻轻简栽培技术因其社会、经济和环境效益而受到了越来越多的关注。免耕直播是可以最大程度简化整地和栽插环节的水稻轻简栽培技术。目前,有关稻油两熟制下超级杂交稻免耕直播栽培的研究还鲜见报道。据此,本研究通过大田试验(2007~2009年在湖南长沙、桂东、南县进行超级杂交稻品种表现多年多点联合试验;2004~2010年在湖南长沙进行稻油两熟制下超级杂交稻栽培方式定位比较试验;2009~2010年在湖南南县进行稻油两熟制下免耕直播超级杂交稻品种表现比较试验;)和生产调查(2009年在湖南桂东、南县和宁乡开展超级杂交稻生产调查;2010年在湖南安乡、桃源和娄底开展稻油两熟制下免耕直播超级杂交稻生产调查),在分析超级杂交稻产量特点的基础上系统研究了稻油两熟制下免耕直播超级杂交稻的生理生态特性。主要研究结果如下: 1.超级杂交稻产量与产量构成的关系 超级杂交稻品种(两优培九、Y两优1号、准两优527、D优527、Ⅱ优084、Ⅱ优航1号、内两优6号和中浙优1号)的产量潜力比普通杂交稻(汕优6号)和常规稻品种(胜泰1号)高11%。大穗是超级杂交稻品种产量比普通杂交稻和常规稻品种高的主要原因。但仅针对超级杂交稻品种进行通径分析和相关性分析发现,除了在10.0-12.0t ha-1产量水平外,单位面积穗数对产量的贡献均最大;在高(桂东)、中(南县)和低(宁乡)产区农民田中,单位面积穗数均与产量呈显著正相关关系。 2.稻油两熟制下免耕直播超级杂交稻的产量形成特点 超级杂交稻免耕直播栽培与传统栽培(翻耕移栽)的产量、单位面积颖花数、结实率和粒重均无显著差异。与翻耕移栽相比,免耕直播具有单位面积穗数多而每穗颖花数少、抽穗前地上部干物质生产少而抽穗后干物质积累多的特点。相关性分析显示,超级杂交稻单位面积穗数与单位面积最高分蘖数呈显著正相关关系,而与成穗率成显著负相关关系;每穗颖花数与颖花生产效率呈显著正相关关系;产量与成熟期生物量呈显著正相关关系,而与齐穗期生物量无显著相关关系。免耕直播超级杂交稻(两优培九和Y两优1号)的产量在品种和年际间存在显著差异。2009年Y两优1号的产量比两优培九高0.43t ha-1,2010年两个品种的产量相当;两个品种在2009年的产量均显著高于2010年。Y两优1号2009年产量高与其较好的籽粒灌浆(结实率和粒重)和较高的生物量有关。此外,研究结果还显示提高抽穗后的作物生长速率是促进超级杂交稻生物量增加的一条有效途径。 3.稻油两熟制下免耕直播对超级杂交稻产量构成影响的生理原因 超级杂交稻免耕直播栽培的单位面积穗数比免耕移栽多是因为其单位面积分蘖数多而不是成穗率高,且其单位面积分蘖数主要由单位面积穴数决定,因为其每穴分蘖数少于翻耕移栽。较慢的分蘖速率、较短的分蘖发生时间和较弱的碳氮代谢能力(叶片可溶性蛋白含量、净光合速率、可溶性糖含量、谷氨酰胺合成酶活性和氮含量)是免耕直播超级杂交稻每穴分蘖数少的生理原因。另一方面,免耕直播超级杂交稻较少的每穗颖花数与其较少的每穗一次枝梗数、每穗二次枝梗数、一次枝梗着粒数、二次枝梗着粒数和单位穗长着粒数及较短的穗长有关。较小的源、较低的根系活力(根系伤流速率和伤流液中可溶性糖和氨基酸含量)及其对植株营养状况的影响是免耕直播每穗粒数少的生理原因。 4.稻油两熟制下免耕直播对超级杂交稻干物质生产影响的生理原因 免耕直播超级杂交稻抽穗前干物质生产比翻耕直播少与其分蘖数少有关,且生育前期较弱的光合碳代谢能力(叶面积指数及叶片叶绿素含量、净光合速率和可溶性糖含量)是其分蘖少的生理原因。但免耕直播超级杂交稻抽穗前干物质生产的减少并不会导致其总干物质积累的减少,因为它可以被其抽穗后的生理优势补偿。免耕直播超级杂交稻从抽穗至抽穗后20天具有更加适宜的叶面积指数,而且叶片衰老较慢,进而使其保持较高的净同化率。 5.稻油两熟制下免耕直播超级杂交稻的氮素生理利用率 超级杂交稻的氮素生理利用率在栽培方式(翻耕移栽、免耕移栽、翻耕直播、免耕直播)间无显著差异,但年际间差异显著。超级杂交稻的产量与氮素生理效率间存在显著的正相关关系,而与地上部氮素积累量无显著相关关系;氮素生理效率与成熟期稻草中氮素分布(百分率)呈显著正相关关系。 6.稻油两熟制下超级杂交稻免耕直播栽培对土壤特性的影响 超级杂交稻栽插方式(移栽和直播)对土壤的容重、化学特性(pH及活性有机碳、碱解氮、速效磷和速效钾含量)和酶活性(转化酶、尿酶和酸性磷酸酶)均无显著影响,而土壤耕作方式(翻耕和免耕)对除pH外的各土壤特性的影响均达到了显著水平,栽插方式与耕作方式对各土壤特性均无显著交互作用。与翻耕相比,免耕5~10cm土层的容重高18%;0~5cm土层的活性有机碳、碱解氮和速效钾含量高16%~31%,而5~10cm土层低10%~24%;0~5cm土层的转化酶、尿酶和酸性磷酸酶活性高12%~35%,而5~10cm土层平均低26%~33%;5~10cm和10~20cm土层的速效磷含量分别高9%和13%。 7.稻油两熟制下免耕直播对超级杂交稻生产能耗的影响 超级杂交稻免耕直播生产用能为15.28GJ ha-1,比翻耕移栽少21%。田间操作用能和物质投入用能的减少共同促成了免耕直播的节能。其中,田间操作节能占总节能44%;物质投入节能则主要来自氮肥投入的减少。


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