收割时间和留桩高度对渝香203再生稻再生力及产量的影响

段秀建,张巫军,姚 雄,唐永群,文 明,李经勇

(重庆市农业科学院,重庆 400000)

摘要:为探明再生稻再生力形成对头季稻不同收割时间和留桩高度的响应及其与产量的关系,以三系杂交籼稻渝香203为材料,设置裂区试验,主区为收割时间,副区为留桩高度。收割时间分别为头季稻齐穗后18 (T1),21(T2),24(T3),27(T4),30(T5) d,留桩高度分别为25(H1),35(H2),45(H3) cm,分析了不同收割时间和留桩高度对再生力和产量的影响及其互作效应。结果表明:随留桩高度增加,再生稻再生力显著增加,产量无显著差异。推迟收割时间,再生稻产量先增加后降低,差异达到显著水平;在中、低留桩高度处理下,T3处理产量最高,同时,中稻-再生稻两季产量达到最高水平,这归因于再生稻较高的再生力、有效穗和千粒质量;高留桩下T4处理再生稻产量最高,中稻-再生稻两季产量在T5处理产量最高,这归因于再生季较高的有效穗。相关分析表明,再生稻产量与有效穗显著正相关,高峰苗、有效穗与再生力显著正相关。说明再生力是通过影响高峰苗和有效穗来间接影响再生稻产量水平。综合中稻-再生稻两季产量水平,中低留桩下,头季稻齐穗后24 d收割利于两季高产;高留桩条件下,头季稻齐穗后30 d收割利于两季高产。

关键词:再生稻;产量;再生力;收割时间;留桩高度

再生稻是南稻区单季稻热量有余而双季稻热量不足或双季稻区只种一季中稻的稻田提高复种指数、增加稻谷单产和效益的稻作模式[1]。发展再生稻对增加粮食产量、提高农民收入和保障国家粮食安全有重要意义[2]。四川东南部和重庆是我国再生稻的主产区之一,重庆常年再生稻有收面积7.3万hm2,可推广面积在20万hm2左右,随着机插和机收全程机械化技术的不断完善,再生稻发展仍然有较大上升空间[1,3]。实际生产中,年际间气候变化的不确定性,品种及配套栽培技术不相适应,宜机化种植的品种、收割时间、留桩高度及头季稻栽培技术的不相配套是制约再生稻全程机械化发展的重要瓶颈因素[1,4-5]。因此,探究再生稻再生力形成对头季稻收割时间和留桩高度的响应及其与产量的关系,可为再生稻高产栽培提供理论依据。前人围绕再生稻产量形成的特点和遗传特性[6-7]、品种强再生力形成机理[8-12]、再生稻高产栽培技术[13-18]等方面开展了大量研究。头季稻收割时间[1-2]、留桩高度[19-23]显著影响再生季产量水平。前人主要从收割时间或留桩高度的单一因素,分析了再生稻产量形成的库源关系,将品种再生类型划分为高桩再生型、低桩再生型和中高桩再生型[24]。头季稻收割时间除影响头季产量,同时也影响再生芽萌发苗数及其能否安全抽穗开花及成熟,进而决定再生季生产水平[5]

头季稻适期收割,结合适宜的留桩高度是再生稻种植适应全程机械化的关键技术环节[25],现有的研究主要集中在收割时间或留桩高度的单一因素对再生稻产量性状、再生芽萌发及再生力等农艺形状的单因素效应研究,关于收割时间和留桩高度对再生稻产量形成及农艺形状的互作效应报道仍然较少。本研究以强再生力杂交籼稻渝香203为供试材料,分析头季稻收割时间和留桩高度对再生力和产量的影响及其互作效应,以期为我国西南地区再生稻高产优质栽培提供理论参考和实践依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试水稻材料为强再生力杂交籼稻渝香203(国审稻2010006),由重庆市农业科学院、重庆再生稻研究中心提供。

1.2 试验设计

试验于2016年在重庆市永川区卫星湖街道南华村重庆市农业科学院渝西作物试验站进行(东经105.71°,北纬29.75°,海拔297 m)。试验田前茬为冬水田,供试土壤为紫色土,耕层土壤 pH 值5.6,有机质含量22.3 g/kg,全氮1.31 g/kg,速效氮119.0 mg/kg,速效磷25.0 mg/kg,速效钾74.7 mg/kg。

试验采用裂区设计,主区为头季稻收割时间,设置头季稻齐穗后18(T1),21(T2),24(T3),27(T4),30(T5) d,共5个水平;副区为留桩高度,分别为低桩25 cm (H1)、中桩35 cm (H2)、高桩45 cm (H3),共3个水平,共计18个处理组合,3次重复,54个小区,小区面积3 m ×5 m=15 m2。采用湿润稀泥育秧法育秧,于3月20日播种,头季稻4月27日移栽,移栽叶龄为5.5叶,栽插规格为33 cm×19 cm,每穴2苗。中稻-再生稻两季总施纯氮量为270 kg/hm2,其中头季稻施纯氮总量为135 kg/hm2,按照基肥∶分蘖肥7∶3比例施用,即氮素基肥94.5 kg/hm2以尿素肥料施用,氮素分蘖肥45.5 kg/hm2以尿素肥料施用,头季稻氮、磷、钾施用比例按照N∶P2O5∶K2O=1.0∶0.5∶0.8比例配施,即磷肥67.5 kg/hm2以过磷酸钙肥料作基肥施入,钾肥以氯化钾108 kg/hm2作基肥和穗肥各半施用;再生稻总施纯氮量为135 kg/hm2,按照促芽肥∶发苗肥=8∶2比例施用,即氮素促芽肥108 kg/hm2以尿素施用,氮素发苗肥27 kg/hm2以尿素施用。头季稻基肥于移栽前1 d施用,分蘖肥于移栽后7 d施用,穗肥于幼穗分化期施用;再生稻粒芽肥于头季稻齐穗期施用,发苗肥于头季稻收获后3 d施用。水浆管理及病虫草害防除措施统一按照当地高产栽培要求实施。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 产量及产量构成要素 分别于头季稻成熟期和再生稻成熟期,每小区普查有效穗50穴,按照每穴平均有效穗数取代表性稻株5穴,在穗颈节部位剪下穗子,装袋,晾干后以备考种。考种主要内容包括穗粒数、空瘪粒数和千粒质量。此外,各小区实收计产,按籼稻稻谷13.5%的籽粒含水量折算单产。

1.3.2 再生力 参照任天举等[6],将头季稻收获后第15日的稻桩最高再生苗数作为鉴定杂交中稻再生力(苗/茎)的指标。

1.3.3 茎蘖动态 于头季稻收获后第5日(发苗数)、第15日(最高再生苗数)、再生稻齐穗期普查苗数,每小区定点普查10穴。

1.4 数据处理与分析方法

用 Microsoft Excel 2007整理数据并制作图表,SPSS 20.0 统计软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 产量及产量构成要素

由表1可知,推迟收割时间,头季稻产量呈显著增加趋势,至T5处理,产量最高,为8.7 t/hm2。其中,由T1处理至T3处理,产量增加显著,此后延迟收割时间,头季稻产量增幅较小。进一步分析产量构成,有效穗在处理间差异不显著。穗粒数处理间差异不显著。千粒质量在处理间表现出显著差异,总体随收割时间的延迟而增加,T4、T5处理显著高于T1、T2、T3处理。结实率在不同收割时间间存在显著差异,推迟收割时间,结实率显著提高。说明随着收割时间的推迟,结实率的显著提高是头季稻产量增加的主要因素。

表1 不同收割时间的头季稻产量及产量构成要素

Tab.1 The grain yield and yield components of mid-season rice at different cutting time

注:同一列不同小写字母分别表示在0.05水平上差异显著。表2-4同。

Note:In a given column,different letters denote significant differences at 5% probability level.The same as Tab.2-4.

处理Treatments有效穗/(×104/hm2)Panicles 穗粒数/粒Spikelets per panicles千粒质量/g1000-grain weight结实率/%Seed set 产量/(t/hm2)Grain yield T1195.2±5.8a187.3±17.3a26.0±0.5b64.0±4.4b6.1±0.7cT2200.4±6.7a180.6±4.7a26.5±0.3b70.5± 7.4ab6.7±0.7bcT3205.9±14.3a191.9±7.1a26.5±0.2b74.5±4.2a7.8±0.1abT4206.2±17.8a185.3±2.9a27.8±0.5a74.9±4.6a8.0±0.8abT5207.0±22.6a199.7±13.3a27.9±0.6a76.3±6.1a8.7±0.5a

方差分析表明(表2),收割时间显著影响再生稻产量水平(F=7.1**),留桩高度对产量影响不显著,二者互作效应亦不显著。随收割时间延迟,再生稻产量呈先增加后降低趋势,在中低留桩条件下,齐穗后24 d收割,再生稻产量较高,例如在T3H1处理时产量最高,达3.6 t/hm2,T3H2处理产量略低,为3.4 t/hm2;在高留桩条件下,齐穗后27 d收割,产量最高,T4H3处理达到3.3 t/hm2。从产量构成要素看,收割时间对再生稻有效穗、千粒质量和结实率影响极显著,延迟收割时间,有效穗数先增加后降低,千粒质量显著增加,结实率先增加后降低,结实率在T3处理较高。留桩高度对再生稻有效穗、千粒质量影响极显著。与高留桩相比,低留桩处理有效穗显著降低,穗粒数和结实率差异不显著,但后者较高的千粒质量弥补了有效穗不足,从而缩小了与高留桩处理产量的差距。

2.2 再生稻茎蘖动态

收割时间和留桩高度对再生稻茎蘖动态的影响分别达到显著和极显著水平(表3),增加留桩高度,再生稻高峰苗数(F=25.4**)、有效穗(F=25.3**)显著增加。至成熟期,收割时间和留桩高度对再生稻有效穗的互作效应达显著水平(F=2.5*)。再生稻发苗随收割时间的延迟而显著增加,有效穗呈先增加后降低的趋势,以T3处理最高,归因于T3处理较高的高峰苗数。在T1、T2、T4、T5处理下,低桩处理的高峰苗成熟期有效穗数显著低于高桩处理;在T3处理下,低桩处理与高桩处理的高峰苗成熟期有效穗差异不显著。

2.3 再生力

收割时间对母茎单茎干物质量和再生力的影响不显著(表4)。留桩高度对母茎单茎干物质量和再生力的影响不显著,增加留桩高度,母茎单茎干物质量(F =17.1**)和再生力(F =13.4**)均显著增加。推迟收割时间,母茎单茎干物质量呈先降低后增加趋势,以中高桩条件下趋势明显,再生力无明显趋势,在T3处理下各留桩高度再生力差异不显著。

分析再生稻产量、再生力和有效穗与再生稻各生长指标关系(图1),结果表明再生力分别与母茎干物质量(r =0.575**)、高峰苗(r=0.844**)和有效穗(r =0.362*)呈显著或极显著正相关,而与产量无显著相关性。此外,有效穗分别与高峰苗(r =0.573**)、产量(r=0.548**)呈极显著正相关关系。

表2 收割时间和留桩高度对再生稻产量及产量构成要素的影响

Tab.2 Effects of different cutting time and cutting height on grain yield and yield components of ratoon rice

注:***分别表示在0.05和0.01水平上差异显著。表3-4同。

Note:* and ** mean significant differences at P<0.05,P<0.01,respectively. The same as Tab.3-4.

处理Treatments有效穗/(×104/hm2)Panicles 穗粒数/粒Spikelets per panicles千粒质量/g1000-grain weight结实率/%Seed set 产量/(t/hm2)Grain yield T1H1235.7±9.4def70.9±7.4a26.4±2.1de68.4±1.3abc3.0±0.3abcT1H2230.4±9.7ef68.0±4.2a26.1±2.0de73.4±1.1a3.0±0.3abcT1H3277.8±12.8a67.2±10.6a25.5±2.5e64.9±0.3cd3.1±0.6abcT2H1249.0±7.6cde68.5±13.1a26.6±2.9bcde68.8±0.1abc3.1±0.4abcT2H2258.6±20.6abc67.2±8.3a26.9±2.2abcde68.5±0.2abc3.2±0.2abcT2H3275.2±13.9ab62.6±10.9a26.2±2.4de67.4±0.5abc3.0±0.4abcT3H1256.0±12.9bcd67.3±4.8a28.2±5.8ab73.0±0.4ab3.6±0.6aT3H2262.7±13.5abc68.8±5.0a28.1±4.0abc66.6±1.0bc3.4±0.4abT3H3266.6±6.4abc63.9±1.2a26.4±2.7cde70.2±0.6abc3.1±0.2abcT4H1236.0±1.1def62.9±2.8a28.5±1.9a66.7±0.8bc2.8±0.1bcdeT4H2230.7±7.4ef60.8±3.6a27.7±0.8abcd65.8±0.1cd2.5±0.2cdeT4H3249.2±11.2cde73.3±1.8a27.0±5.5abcde67.2±1.5abc3.3±0.2abT5H1222.2±5.9f59.6±2.9a27.4±1.7abcd63.9±0.7cd2.3±0.3deT5H2221.4±5.3f62.5±10.5a27.3±6.1abcd59.9±1.4d2.2±0.5eT5H3254.2±13.3cd63.9±6.6a26.6±1.4bcde68.7±0.9abc2.9±0.3abcdF值 F values收割时间12.6**1.06.0**4.1**7.1**Cutting time(T)留桩高度24.20**0.046.70**0.601.40Cutting height(H)T×H2.01.00.53.1*2.1

表3 收割时间和留桩高度对再生稻茎蘖动态的影响

Tab.3 Effects of different cutting time and cutting height on tiller number of ratoon rice

处理Treatments发苗/(×104/hm2)Born bud number高峰苗/(×104/hm2)Peak tiller number有效穗/(×104/hm2)Panicles T1H1121.6±8.5efg234.6±9.8d235.7±9.4defT1H286.4±11.1g242.1±23.1d230.4±9.7efT1H3103.4±12.9fg309.3±12.9abc277.7±3.4aT2H1154.6±18.8bcde245.3±6.7d249.1±7.6cdeT2H2125.9±10.3ef274.1±29.7cd258.6±13.4abcT2H3193.0±18.2b348.8±12.8a275.2±13.9abT3H1173.8±29.7bcd313.6±29.3abc263.4±3.2abcT3H2146.1±9.8cde284.8±36.1bcd257.4±5.9bcT3H3171.7±10.3bcd325.3±41.6abc264.5±24.0abcT4H1178.1±28.0bcd285.9±30.2bcd236.1±1.1defT4H2144.0±37.7de273.1±67.8cd230.7±7.4efT4H3185.6±35.6bc362.6±4.9a249.2±11.2cdeT5H1167.5±11.2bcd267.3±40.4cd222.2±5.9fT5H2151.5±17.6cde250.6±27.2d221.5±5.3fT5H3230.4±27.9a332.5±16.0ab254.2±13.3cdF值 F values收割时间18.0**3.5*13.8**Cutting time(T)留桩高度17.6**25.4**25.3**Cutting height(H)T × H2.01.12.5*

表4 收割时间和留桩高度对再生稻母茎单茎干物质量和再生力的影响

Tab.4 Effects of cutting time and cutting height on dry weight per stem of main stem and ratoon ability of ratoon rice

处理Treatments母茎单茎干物质量/(g/茎)Dry weight per mother stem再生力/(苗/茎)Ratoon abilityT1H11.33±0.17cde1.18±0.04cdT1H21.81±0.12abcd1.32±0.07bcdT1H32.13±0.34a1.61±0.03abT2H11.25±0.63de1.04±0.07dT2H21.75±0.23abcde1.30±0.20bcdT2H31.88±0.19abc1.67±0.11abT3H11.42±0.45bcde1.45±0.16abcT3H21.52±0.26bcde1.49±0.29abcT3H31.76±0.22abcde1.64±0.20abT4H11.17±0.26e1.35±0.24bcdT4H21.46±0.39bcde1.43±0.43abcT4H31.98±0.21ab1.62±0.21abT5H11.39±0.33bcde1.46±0.33abcT5H21.70±0.38abcde1.32±0.18bcdT5H32.22±0.27a1.79±0.14aF值 F values收割时间Cutting time(T)1.01.7留桩高度Cutting height(H)17.1**13.4**T×H0.50.8

图1 再生力和有效穗与再生稻各生长指标相关分析

Fig.1 Correlations between panicles or ratoon ability and the other growing characteristics of ratoon rice

3 讨论与结论

头季稻收割时间不仅直接影响头季稻产量的高低,也影响再生芽的出鞘率及生育进程,关系到再生稻能否安全齐穗。有研究认为,头季稻完熟期是杂交中稻蓄留再生稻收割头季稻的适宜时期[1-2]。研究还指出,头季稻的留桩高度决定了稻桩上不同节位腋芽是否被保留,这是直接决定再生稻生产水平的重要因素之一[2]。因品种生育期不同,再生稻最适留桩高度存在差异,一般认为早稻品种宜蓄留低桩(10~15 cm),杂交中籼中早熟品种宜蓄留中桩(20~25 cm),杂交中籼迟熟品种宜蓄留高桩(35~40 cm)[24]。在一定范围内,留桩越高,再生苗萌发越快,再生率越高,有效穗数增加,产量越高[19,21-22]。本研究中,头季稻收割时间显著影响再生稻产量(F=7.1**),在不同留桩高度下,随收割时间推迟,再生稻产量先增加后降低,中、低留桩下齐穗后24 d收割蓄留再生稻产量分别最高,达到3.6,3.4 t/hm2,中稻再生稻两季产量分别达到了11.4,11.2 t/hm2(中稻产量为7.8 t/hm2)。而在高留桩条件下齐穗后27 d收割再生稻产量最高,达到3.3 t/hm2,中稻再生稻两季产量达到11.3 t/hm2(中稻产品量为8.0 t/hm2),与齐穗后30 d蓄留再生稻两季最高产量十分接近。这说明,收割时间和留桩高度对再生稻产量存在一定交互作用,尽管差异未达到显著水平。在中低留桩条件下,头季稻齐穗后24 d收割利于两季高产;高留桩条件下,头季稻齐穗后30 d收割利于两季高产。

分析产量构成要素,收割时间和留桩高度分别显著影响有效穗、千粒质量,但二因素对有效穗和千粒质量的互作效应不显著。较高桩处理,中、低桩处理有效穗显著降低,但千粒质量显著提高。此外,随着收割时间推迟,中低桩处理有效穗和千粒质量先增加后降低,在T3处理达到最高值,是再生稻产量增加的原因之一。这说明,中、低留桩条件下,头季稻适期早收蓄留再生稻利于再生季有效穗和千粒质量的同步增加,实现再生季增产。此外,高留桩下,母茎存留的再生芽节位和干物质营养增多,利于提高再生季出鞘率、高峰苗和有效穗,有利于高留桩条件下再生稻获得高产,这与徐富贤等[4]研究结果相类似。需要指出的是:尽早收获头季稻也能显著提高再生稻的产量,但头季稻收获过早,其籽粒灌浆充实尚未完成,致使头季稻产量损失较大[26]

水稻再生力是在头季稻收获后稻桩上休眠芽萌发再生并产生再生苗的能力[6],该性状受微效多基因控制,存在显著的基因型与环境的互作调控效应[7]。徐富贤等[27]认为头季稻收后第5日稻桩再生芽的“出鞘率”是头季稻后期鉴定再生力的一个指标。进一步研究认为,单茎茎鞘干物质量分别与再生芽活芽率、芽长、再生稻产量及其构成因素呈显著或极显著正相关[28],任天举等[6]认为成熟期单茎茎鞘干质量是头季稻诸多性状中唯一能稳定地影响再生力的性状,再生力对再生稻产量起主导作用。本研究中,随留桩高度增加,母茎干物质量和再生力均显著增加。低留桩下,推迟收割时间,母茎干物质量和再生力呈增加趋势;高留桩条件下,推迟收割时间,母茎干物质量呈先降低后增加趋势,而再生力略有增加。可能的原因是,再生芽的萌发不仅与母茎干物质质量和碳水化合物有关[1],也有可能受到内源激素的调控[29],需要进一步的研究。相关分析表明,再生稻产量与有效穗呈极显著正相关,其高峰苗、有效穗与再生力呈极显著或显著正相关,再生力与母茎干物质量呈极显著正相关。这说明,再生力是通过影响高峰苗和有效穗,来调控再生稻产量水平。

再生力是通过影响高峰苗和有效穗,间接调控再生稻产量水平。随收割时间延迟,再生稻产量水平先增加后降低,差异达到显著水平。综合中稻—再生稻两季产量水平,中低留桩下,头季稻齐穗后24 d收割利于两季高产;高留桩条件下,头季稻齐穗后30 d收割利于两季高产。

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Effects of Cutting Time and Cutting Height on Ratoon Ability and Yield of Ratoon Rice in Yuxiang 203

DUAN Xiujian,ZHANG Wujun,YAO Xiong,TANG Yongqun,WEN Ming,LI Jingyong

(Chongqing Academy of Agricultural Sciences,Chongqing 400000,China)

Abstract The objective of this study was to determine the effects of cutting time and cutting height on ratoon ability of ratoon rice and its relationship with grain yield. The experiment was carried out with five cutting time at days after heading 18(T1),21(T2),24(T3),27(T4),30(T5) d,and three cutting height,namely 25(H1),35(H2),45(H3) cm,by using hybrid rice variety Yuxiang 203.The results showed that the ratoon ability increased significantly,but the yield of ratoon rice varied with no significant difference with increasing of cutting height. With postponing cutting time of the first crop,the grain yield of ratoon rice increased significantly first,and then decreased. Under cutting height at H1 and H2 treatments,the yield of ratoon rice obtained highest value at T3 treatments due to its higher ratoon ability,panicle number and 1000-grain weight and thereby,the total yield of the first crop and ratoon rice showed highest value among different cutting time. Under cutting height at H3 treatments,the yield of ratoon rice obtained highest value at T4 treatment resulting of more panicles and spikelets per panicle. But the total yield of the first crop and ratoon rice achieved highest value when cutting time at T5 treatment. Correlation analysis showed that the yield of ratoon rice was significantly and positively correlated with panicles,and ratoon ability significantly and positively correlated with peak tiller number and panicles. These results suggested that the ratoon ability affected the yield of ratoon rice by regulation of peak tiller number and panicles. The finding indicates that the treatment that 24 days after the full heading of the first crop combined with cutting height of H1 and H2, or 30 days combined with cutting height of H3 promotes the total yield of the first crop and ratoon rice.

Key words: Ratoon rice; Yield; Ratoon ability; Cutting time; Cutting height

中图分类号:S511.03

文献标识码:A

文章编号:1000-7091(2020)增刊-0118-08

doi:10.7668/hbnxb.20191167

收稿日期:2020-03-03

基金项目:国家重点研发计划项目(2016YFD0300508;2017YFD0300105;2017YFD0301707)

作者简介:段秀建(1990-),女,重庆彭水人,助理研究员,硕士,主要从事水稻生理生态及轻简栽培技术研究。段秀建、张巫军为同等贡献作者。

通讯作者:李经勇(1963-),男,重庆长寿人,研究员,主要从事水稻栽培与遗传育种研究。