水稻超高产栽培及调控措施研究

摘要

水稻是人类重要的粮食作物,世界上约50％的人口以稻米为主食。超高产水稻育种已经取得较大的进步,与之相匹配的水稻超高产栽培技术的研究越来越引起人们重视。本研究于2005.2009年在大田栽培条件下,通过采取不同的农艺措施,设计一系列的田间试验(秧苗素质试验、栽插密度试验、氮肥运筹试验、水肥互作试验、大面积高产示范试验),研究不同农艺措施对杂交水稻的生物学特性、养分吸收利用、水分利用效率、产量形成及稻米品质的影响,整理归纳超高产水稻的关键技术指标,构建不同产量水平结构的水稻群体,形成超高产栽培技术体系。主要研究结果如下:
　　 1、秧苗素质(单株带蘖数、秧龄)及栽插密度对水稻的生物学特性及产量的影响
　　 与单株带蘖数为2、3的秧苗相比,栽插单株带蘖数为4、5、6壮秧,可以显著增加水稻不同生育时期的干物质积累,提高水稻单位面积有效穗数和每穗总粒数、结实率,显著增加水稻的产量。移栽时秧苗秧龄越大(50天秧龄),水稻不同生育时期的叶面积指数越小,从而导致水稻生长后期积累的生物量显著降低和经济产量减少。大秧龄秧苗(秧龄大于50天)栽插时,增加栽插密度和每蔸基本苗数,可以显著增加水稻单位面积的穗数和经济产量。
　　 2、水肥互作对杂交水稻的产量、品质及水分利用效率的影响
　　 厢沟灌溉处理(W3)和干湿交替灌溉(W2)处理水稻的产量和单位面积有效穗数显著高于长期淹水灌溉(W1)。氮肥水平对水稻产量、有效穗、穗长、一次枝梗数、每穗总粒数、每穗实粒数、结实率的影响都达到显著或极显著水平,而对千粒重的影响不显著。水氮互作效应对水稻单位面积有效穗数产生极显著影响。
　　 不同灌溉模式对稻米的糙米率和胶稠度的影响达到显著水平。W3处理稻米的糙米率和胶稠度显著高于其它处理,值为76.25％和64.16 mm。在0-270 kg/hm2的范围内,稻米的糙米率、精米率、整精米率和蛋白质含量均随着氮肥水平的提高而显著增大,稻米的直链淀粉和胶稠度却与之相反。水分和氮肥水平互作效应对稻米的垩白粒率、蛋白质含量和胶稠度的影响达到显著水平。
　　 不同灌溉模式显著影响稻田灌溉水用量和水稻的水分利用效率。W2、W3处理稻田灌溉用水量显著低于W1处理,值分别为299.40、310.62、408.65 mm,而水分利用效率显著高于W1处理,值分别为1.56、1.60、1.21 kg/m3。氮肥处理水分利用效率也存在显著差异,其值介于1.06-1.96 kg/m3。施氮量(180 kg/hm2)处理水稻的水分利用效率显著高于其它处理,值为1.71 kg/m3。
　　 3、氮肥运筹对杂交水稻的生物学特性、产量、稻米品质及养分吸收利用的影响
　　 (1)氮肥运筹对杂交水稻的产量和品质的影响
　　 在0-330 kg/hm2施氮范围内,增施氮肥和采用基肥:分蘖肥:穗粒肥=30％:20％:50％的施氮比例,可以显著增加水稻孕穗期叶面积指数和齐穗期叶面积指数及高效叶面积率,增加水稻不同生育时期干物质积累总量以及花前干物质向籽粒的转移,提高花前干物质对籽粒产量的贡献率。水稻产量随着氮肥水平的提高先增加而后降低,在240 kg/hm2施氮水平下,采用基肥:分蘖肥:穗粒肥=30％:20％:50％的施氮比例,水稻单位面积有效穗数和每穗总粒数较多,产量较高,值分别为400.1×104穗/hm2、221.39粒/穗、10.31 t/hm2。
　　 在0-330 kg/hm2施氮范围内,提高氮肥水平可以显著增加稻米的糙米率、精米率、整精米率、蛋白质含量及垩白度。然而,却导致稻米的直链淀粉含量显著降低。采用基肥:分蘖肥:穗粒肥=30％:20％:50％的施氮比例,蛋白质含量显著提高,直链淀粉含量显著降低。稻米的糙米率与精米率、整精米率、蛋白质含量存在显著或极显著正相关关系,相关系数分别为0.6201、0.7213、0.5062。而稻米的蛋白质含量与直链淀粉含量存在显著的负相关关系,相关系数为-0.6003。
　　 (2)氮肥运筹对杂交水稻养分吸收积累和肥料氮素(15N)的影响
　　 在0-330 kg/hm2施氮范围内,提高氮肥水平可以显著增加水稻成熟期氮素积累总量(TNA)、磷素积累总量(TPA)和钾素积累总量(TKA),而且也显著增加了水稻对土壤氮和肥料氮的吸收及肥料氮(15N)在土壤中的残留数量。高氮处理(240kg/hm2)水稻吸收积累的氮素总量、土壤氮和肥料氮(15N)分别为176.15、150.09、110.25,显著高于中氮(150 kg/hm2)处理的100.13、65.91和49.97 kg/hm2,而且肥料氮(15N)在土壤中的残留数量也显著增加,值分别为32.69和24.92 kg/hm2。采用基肥:分蘖肥:穗粒肥=30％:20％:50％的施氮比例,可以显著增加水稻齐穗期和成熟期TNA,提高水稻的氮素吸收利用率和农学利用率,显著增加水稻吸收的肥料氮(15N),而且还可以显著提高肥料氮素(15N)的土壤残留率,降低氮素(15N)的损失率。
　　 (3)氮肥运筹对杂交水稻基施氮肥(15N)和追肥氮肥(15N)吸收利用的影响
　　 在0-330 kg/hm2施氮范围内,提高氮肥水平可以显著增加水稻吸收积累的基施氮肥(15N)和穗粒追肥(15N)。在高氮(330 kg/hm2)水平下,全部用作基肥施用的方法,水稻分蘖期、幼穗分化期和齐穗期吸收积累的基施氮肥(15N)显著高于其它处理,而采用基肥:分蘖肥:穗粒肥=30％:20％:50％的施氮比例,水稻吸收积累的穗粒追肥显著增多。水稻在分蘖盛期和成熟期吸收积累的基施追肥(15N)所占比值较少,分别为11.94％-26.12％和12.31％-27.82％,而幼穗分化期和齐穗期吸收积累的基施追肥(15N)所占比例较大,分别为30.36％-33.24％和27.78％-30.34％。
　　 (4)氮肥运筹对稻田水体氮素浓度的影响
　　 稻田田面水NH4+-N和TN的浓度与氮素水平存在显著的正相关关系,而渗漏液NO-3-N和TN的浓度和氮素水平也存在显著的正相关关系,相关系数均大于0.8105。采用基肥:分蘖肥:穗粒肥=30％:20％:50％的施氮比例,可以显著降低田面水NH4+-N浓度和渗漏液NO-3-N和TN的浓度。
　　 4、超高产水稻的主要群体特征
　　 与高产(产量约为9.0 t/hm2)水稻相比,超高产(产量≥12.0 t/hm2)水稻的主要生育特性可概括为以下几点:①产量构成方面:总有效穗数≥1250×104穗/hm2,分蘖成穗率≥168.0％,结实率≥88.2％,千粒重≥129.0克。②叶面积指数(LAI)方面:分蘖盛期的LAI为3.0-3.5左右,幼穗分化期为6.5-7.2左右,齐穗期为8.5-8.9左右,灌浆期(齐穗后10天)为6.5-7.0左右。而且,齐穗期的高效叶面积比率(上3叶面积占有效叶面积的比率)为60.0-66.5％。③生物量积累方面(t/hm2):分蘖期为2.1-2.5,幼穗分化期为8.5-10.0,齐穗期为≥13.5,灌浆期≥15.0,成熟期为≥125.0。

目录

文摘

英文文摘

基金资助

缩略语表

1 文献综述及研究背景

1.1 水稻超高产由来及概念

1.2 水稻超高产研究的必要性

1.2.1 水稻超高产研究是保障国家粮食安全的重要手段

1.2.2 水稻超高产研究是适应国内外农业科技发展的需要

1.3 水稻超高产研究现状

1.3.1 水稻超高产品种选育

1.3.2 水稻超高产品种株型研究

1.3.3 水稻超高产群体的光合生理特性

1.3.4 水稻超高产群体的干物质积累特性

1.3.5 水稻超高产群体的养分吸收特性

1.3.6 水稻超高产栽培模式研究

1.4 水稻超高产栽培存在问题及本研究的目的意义

1.4.1 水稻超高产栽培存在问题

1.4.2 本研究的目的及意义

1.5 本研究的思路及内容

1.6 项目来源

2 、秧苗素质对超高产栽培水稻生长发育的影响

2.1 引言

2.2 材料与方法

2.2.1 供试材料及品种特性

2.2.2 试验设计

2.2.3 测定项目及方法

2.2.4 数据整理与分析

2.3 结果与分析

2.3.1 不同处理水稻分蘖盛期和幼穗分化期叶面积指数的差异

2.3.2 不同处理水稻分蘖盛期叶片比叶重的差异

2.3.3 不同处理水稻干物质积累量的差异

2.3.4 不同处理水稻的高峰苗及成穗率的差异

2.3.5 不同处理水稻的产量及其构成因子的差异

2.4 小结与讨论

3 、水稻超高产栽培“足穗”高产的影响因素及调控措施

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.2.1 供试材料及品种特性

3.2.2 试验设计

3.2.3 测定项目及方法

3.2.4 数据整理与分析

3.3 结果与分析

3.3.1 不同处理水稻生长特性的差异

3.3.2 不同处理产量及其构成因子的差异

3.3.3 不同处理稻米品质的差异

3.3.4 不同处理稻田生态环境差异

3.3.5 不同处理水稻氮素吸收利用的差异

3.3.6 不同处理水分利用效率的差异

3.4 小结与讨论

3.4.1 栽插密度对超高产水稻生物学特性及产量的影响

3.4.2 水肥互作对超高产水稻生物学特性及产量的影响

3.4.3 水肥互作对超高产水稻稻米品质的影响

3.4.4 水肥互作对超高产水稻氮素吸收利用的影响

3.4.5 水肥互作对超高产水稻水分利用效率的影响

4 、水稻超高产栽培“大穗饱粒”高产的影响因素及调控措施

4.1 引言

4.2 材料与方法

4.2.1 供试材料及品种特性

4.2.2 试验田概况

4.2.3 试验设计

4.2.4 测定项目及方法

4.2.5 数据整理与分析

4.3 结果与分析

4.3.1 不同处理水稻生长特性的差异

4.3.2 不同处理水稻产量及其构成因子的差异

4.3.3 不同处理稻米品质的差异

4.3.4 不同处理水稻养分吸收利用的差异

4.3.5 不同处理水稻吸收利用的肥料氮与土壤氮的差异

4.3.6 不同处理稻田氮素浓度的差异(2008)

4.4 讨论

4.4.1 氮肥运筹对超高产水稻生物学特性及产量的影响

4.4.2 氮肥运筹对超高产水稻稻米品质的影响

4.4.3 氮肥运筹对超高产水稻养分吸收利用的影响

4.4.4 氮肥运筹对超高产水稻稻田氮素浓度的影响

5 、水稻超高产栽培模式及主要群体特征

5.1 引言

5.2 材料与方法

5.2.1 试验田概况

5.2.2 试验设计

5.2.3 测定项目及方法

5.3 结果与分析

5.3.1 产量及其构成因子差异

5.3.2 茎蘖动态差异

5.3.3 叶面积指数差异

5.3.4 总干物质积累量差异

5.3.5 养分吸收积累特性

5.4.超高产水稻主要群体特征

5.5 水稻超高产栽培关键技术及调控措施

5.6 小结与讨论

6 总结与讨论

6.1 研究结果

6.1.1 秧苗单株带蘖数和秧龄、栽插密度和每蔸基本苗对超高产水稻生物学特性及产量的影响

6.1.2 栽插密度对超高产水稻生物学特性及产量的影响

6.1.3 水肥互作对超高产水稻的生物学特性、氮素吸收利用、水分利用效率及产量和稻米品质的影响

6.1.4 氮肥运筹对超高产水稻的生物学特性、养分吸收利用及产量和稻米品质的影响

6.1.5 超高产水稻的主要群体特征

6.2 本研究创新点

6.2.1 研究思路有创新

6.2.2 研究手段有创新

6.3 本研究的不足及改进思想

参考文献

附件

附件1 2008年水稻超高产田块验收报告

附件2 2009年水稻超高产田块验收报告

图片:部分超高产水稻田间长相及验收图片

致谢

攻读学位期间发表论文情况