【摘要】：追求機插水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)對保障我國糧食安全和提升水稻全程機械化水平具有重要意義。當前,水稻機械化移栽是制約我國水稻實現(xiàn)全程機械化重要瓶頸,主要是由于生產(chǎn)上主體機插方式即毯苗機插水稻還存在亟待攻克的難題。一是毯苗機插行距與不同類型品種特性不配套,即因種合理定量栽插規(guī)格不明確。二是毯苗機插特定的育秧方式與特定的栽插方式造成苗小苗弱、大田植傷重、緩苗期長,制約水稻產(chǎn)量潛力發(fā)揮,亟待探求新的機械化高產(chǎn)栽培途徑例如缽苗機插,然而缽苗機插如何因水稻品種合理確定相適宜的高產(chǎn)栽插規(guī)格更不清楚,同時缽苗機插水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)形成優(yōu)勢及其特征也待進一步研明。針對上述問題,本試驗通過設(shè)置不同機插方式和不同栽插密度進行研究,以期研明不同機插方式水稻合理選用不同穗型品種和配置適宜栽插規(guī)格,并闡明不同機插方式下不同穗型水稻品種高產(chǎn)形成及其相關(guān)生理生態(tài)特征。試驗于2013-2014年在揚州大學校外試驗基地興化進行。選用大穗型品種甬優(yōu)2640和甬優(yōu)8號,中穗型品種武運粳24號和寧粳3號,小穗型品種淮稻5號和淮稻10號為試驗材料。設(shè)置3種機插方式,分別為行距33 cm缽苗機插、行距30 cm毯苗機插和行距25 cm毯苗機插,記為A、B、C。缽苗機插方式設(shè)置3種株距,分別為12 cm、4 cm和16 cm,記為1、2、3；2種行距毯苗機插方式同設(shè)置5種株距,分別為10 cm、11.7 cm、13.3 cm、14.8 cm、16cm,記為1、2、3、4、5。主要研究機插方式和密度對不同穗型水稻品種產(chǎn)量及其形成、穗部性狀、莖蘗動態(tài)、光合物質(zhì)生產(chǎn)、株型、抗倒伏、氮素吸收與利用和稻米品質(zhì)的影響。主要結(jié)果如下：1.產(chǎn)量及其形成特征方面：(1)缽苗機插方式,隨著密度降低,大穗型品種產(chǎn)量呈先增后減,以A2處理最高；中、小穗型品種產(chǎn)量呈遞減,以A1處理最高。毯苗機插方式,隨著密度降低,大穗型品種行距30 cm毯苗機插產(chǎn)量呈先增后減,以B4處理最高,行距25 cm毯苗機插呈遞增,以C5處理最高；中穗型品種行距30 cm毯苗機插和行距25 cm毯苗機插產(chǎn)量均呈先增后減,分別以B3和C4處理最高；小穗型品種行距30 cm毯苗機插產(chǎn)量呈遞減,以B1處理最高,行距25 cm毯苗機插呈先增后減,以C2處理最高。同一密度條件下,缽苗機插產(chǎn)量顯著高于毯苗機插,增產(chǎn)幅度表現(xiàn)為大穗型中穗型小穗型,2種行距毯苗機插差異不顯著。對2種行距毯苗機插而言,同一株距條件下,大穗型品種行距30 cm毯苗機插產(chǎn)量高于行距25 cm毯苗機插；中穗型品種株距為10 cm、11.7 cm、13.3cm,行距30 cm毯苗機插產(chǎn)量高,而株距為14.8 cm、16 cm,行距25 cm毯苗機插產(chǎn)量高；小穗型品種除株距為10 cm外,行距25 cm毯苗機插均具有增產(chǎn)優(yōu)勢。(2)隨著密度降低,不同機插方式下不同穗型水稻品種穗數(shù)減少,每穗粒數(shù)增加,群體穎花量變化趨勢與產(chǎn)量一致,結(jié)實率和千粒重變化不一。同一密度條件下,機插方式間穗數(shù)相當,缽苗機插每穗粒數(shù)顯著高于毯苗機插,每穗粒數(shù)增加幅度表現(xiàn)為大穗型中穗型小穗型,結(jié)實率和千粒重差異不顯著。對2種行距毯苗機插而言,同一株距條件下,行距30 cm毯苗機插穗數(shù)低于行距25 cm毯苗機插,而每穗粒數(shù)呈相反趨勢,結(jié)實率和千粒重互有高低。(3)隨著密度降低,不同機插方式下不同穗型水稻品種穗長、著粒密度、單穗重、一次枝梗數(shù)、一次枝梗粒數(shù)、二次枝梗數(shù)和二次枝梗粒數(shù)呈增加趨勢,一、二次枝梗數(shù)比值和一、二次枝梗粒數(shù)比值呈減少趨勢。同一密度條件下,缽苗機插水稻穗長、著粒密度、單穗重、一次枝梗數(shù)、一次枝梗粒數(shù)、二次枝梗數(shù)和二次枝梗粒數(shù)高于毯苗機插,一、二次枝梗數(shù)比值和一、二次枝梗粒數(shù)比值呈相反趨勢。2.光合物質(zhì)生產(chǎn)與轉(zhuǎn)運特征方面：(1)莖蘗動態(tài)方面,隨著密度降低,不同機插方式下不同穗型水稻品種分蘗中期、拔節(jié)期、抽穗期和成熟期莖蘗數(shù)呈遞減。同一密度條件下,與毯苗機插相比,缽苗機插水稻栽后分蘗早生快發(fā),有效分蘗期莖蘗數(shù)多,拔節(jié)期高峰苗數(shù)量少,拔節(jié)后莖蘗數(shù)平穩(wěn)消減,最終成穗率高。(2)物質(zhì)生產(chǎn)上,隨著密度降低,不同機插方式下不同穗型水稻品種拔節(jié)前干物質(zhì)積累量呈遞減,而生育中、后期物質(zhì)生產(chǎn)對密度變化響應不同。對缽苗機插而言,大穗型品種配置中等密度和中、小穗型品種配置高密度利于增加拔節(jié)至抽穗期和抽穗至成熟期干物質(zhì)積累量,提高最終干物質(zhì)重；對毯苗機插而言,大穗型品種降低密度、中穗型品種配置中等密度、小穗型品種增加密度,利于增強生育中、后期物質(zhì)生產(chǎn)能力和提高成熟期干物質(zhì)積累量。同一密度條件下,與毯苗機插相比,缽苗機插水稻分蘗中期干物質(zhì)積累量較多,拔節(jié)期積累量相當,拔節(jié)后物質(zhì)生產(chǎn)能力增強,生育中、后期干物質(zhì)積累量顯著提高,且抽穗后單莖葉的輸出量、表觀輸出率和表觀轉(zhuǎn)化率較高,而單莖莖鞘的輸出量、表觀輸出率和表觀轉(zhuǎn)化率較低。(3)光合生產(chǎn)上,隨著密度降低,不同機插方式下不同穗型水稻品種拔節(jié)前葉面積指數(shù)、群體生長率和凈同化率均減少,而生育中、后期光合生產(chǎn)對密度變化響應不同。對缽苗機插而言,大穗型品種配置中等密度和中、小穗型品種配置高密度利于增大抽穗期和成熟期葉面積指數(shù),提高生育中、后期光合勢、群體生長率和凈同化率；對毯苗機插而言,大穗型品種配置低密度、中穗型配置中等密度和小穗型配置高密度利于增強生育中、后期光合生產(chǎn)能力。同一密度條件下,與毯苗機插相比,缽苗機插水稻分蘗中期葉面積指數(shù)和分蘗中期之前光合勢具有一定優(yōu)勢,拔節(jié)后葉面積指數(shù)和生育后期光合勢顯著增加,群體生長率和凈同化率表現(xiàn)為“前小、中強、后高”特點。3.隨著密度降低,不同機插方式下不同穗型水稻品種上三葉葉長、葉寬、比葉重、葉基角、葉開角和披垂度增加,抽穗后劍葉SPAD值和植株透光率提高。同一密度條件下,與毯苗機插相比,缽苗機插水稻上三葉葉長、葉寬和比葉重增加,葉基角、葉開角和披垂度減小,抽穗后劍葉SPAD值和植株透光率較高,而2種行距毯苗機插互有高低。就2種行距毯苗機插而言,同一株距條件下,不同穗型水稻品種劍葉、倒二葉和倒三葉的葉長行距30 cm毯苗機插高于行距25 cm毯苗機插,但差異不顯著,上三葉的葉寬、比葉重兩者相當。相關(guān)分析表明,上三葉的葉長、葉寬和比葉重與不同穗型品種每穗粒數(shù)均呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系,與大、中穗型品種產(chǎn)量呈顯著或極顯著正相關(guān),而與小穗型水稻品種產(chǎn)量呈負相關(guān)。上三葉的葉基角、葉開角與大、中穗型水稻品種產(chǎn)量呈正相關(guān),與小穗型品種產(chǎn)量呈負相關(guān)；上三葉的披垂度與不同穗型品種產(chǎn)量均呈負相關(guān)關(guān)系。因此,不同機插方式水稻降低密度利于增加上三葉的葉長、葉寬和比葉重,提高抽穗后劍葉SPAD值和植株透光率,也使得植株趨披散。增加上三葉的葉長、葉寬和比葉重,適度增加葉角度,利于提高大、中穗型水稻品種產(chǎn)量,而小穗型品種較小的葉長、葉寬和葉角度利于增產(chǎn)。同一密度條件下,水稻缽苗機插較毯苗機插具有冠層葉片質(zhì)量高、葉面積大,穗后劍葉SPAD值和透光率高的優(yōu)勢。4.植株莖稈抗倒性狀特征方面：(1)隨著密度降低,不同機插方式下不同穗型水稻品種莖稈抗折力和彎曲力矩均增加,且抗折力增幅大于彎曲力矩,倒伏指數(shù)下降,莖稈抗倒伏能力增強。同一密度條件下,與毯苗機插相比,缽苗機插基部節(jié)間抗折力、彎曲力矩增加,倒伏指數(shù)較低,且N2、N3節(jié)間差異達顯著水平,而2種行距毯苗機插處理間抗折力、彎曲力矩和倒伏指數(shù)差異不顯著。(2)隨著密度降低,不同機插方式下不同穗型水稻品種基部N1、N2、N3節(jié)間長度減少,穗下節(jié)間長度、稈長和株高增加,基部節(jié)間N1、N2、N3莖粗、莖壁厚度、單位節(jié)間干重增加。同一密度條件下,與毯苗機插相比,缽苗機插株高和重心高度較高,而相對重心高度較低,穗下節(jié)間長度和植株稈長較長,穗下節(jié)間與稈長比例較高,基部N1、N2、N3節(jié)間長度較短、莖稈較粗、莖壁較厚、充實度大,而2種行距毯苗機插處理上述植株莖稈指標互有高低。(3)抗倒伏指標與植株莖稈特性相關(guān)分析表明,不同穗型水稻品種基部節(jié)間N1、N2、N3倒伏指數(shù)與節(jié)間長度呈顯著或極顯著正相關(guān),與節(jié)間粗度、莖壁厚度和單位節(jié)間干重呈負相關(guān)。因此,降低機插密度,不同機插方式水稻基部節(jié)間長度減少,節(jié)間粗度、莖壁厚度、單位節(jié)間干重增加,利于增加抗折力和彎矩力矩,降低倒伏指數(shù),提高抗倒伏能力。同一密度條件下,與毯苗機插相比,缽苗機插水稻基部節(jié)間短而粗,充實度高,利于提高抗折力和彎曲力矩,從而降低倒伏指數(shù)。5.氮素吸收與利用特征方面：(1)隨著密度降低,不同機插方式下不同穗型水稻品種分蘗中期、拔節(jié)期、抽穗期和成熟期植株含氮率呈遞增趨勢。同一密度條件下,與毯苗機插相比,缽苗機插水稻分蘗中期、拔節(jié)期、抽穗期和成熟期植株含氮率較高,而2種行距毯苗機插處理間互有高低。(2)隨著密度降低,不同機插方式下不同穗型水稻品種分蘗中期和拔節(jié)期植株吸氮量呈遞減；抽穗期和成熟期,大穗型品種A和B方式吸氮量先增后減,而C方式呈遞增趨勢,中穗型品種A方式吸氮量呈遞減,而B和C方式呈先增后減,小穗型品種3種機插方式吸氮量均呈遞減。同一密度條件下,與毯苗機插相比,缽苗機插水稻分蘗中期、抽穗期和成熟期植株吸氮量較高,拔節(jié)期相當,而2種行距毯苗機插處理間差異不顯著。(3)隨著密度降低,不同機插方式下不同穗型水稻品種移栽至分蘗中期吸氮量及其比例、氮素吸收速率呈遞減；分蘗中期至拔節(jié)期吸氮量、氮素吸收速率相當：拔節(jié)至抽穗期和抽穗至成熟期吸氮量、氮素吸收速率,對大穗型品種而言,A和B方式呈先增后減,C方式呈遞增趨勢,對中、小穗型品種而言,A方式呈遞減趨勢,B和C方式呈先增后減。同一密度條件下,與毯苗機插相比,缽苗機插移栽至分蘗中期、拔節(jié)至抽穗期和抽穗至成熟期吸氮量和氮素吸收速率均提高。(4)隨著密度降低,大穗型品種A和B方式氮素農(nóng)學利用率、氮素吸收利用率、氮素生理利用率和氮肥偏生產(chǎn)力呈先增后減,C方式呈遞增趨勢：中穗型品種A方式水稻氮素農(nóng)學利用率、氮素吸收利用率、氮素生理利用率和氮肥偏生產(chǎn)力呈遞減,B和C方式呈先增后減；小穗型品種A和B方式氮素農(nóng)學利用率、氮素吸收利用率、氮素生理利用率和氮肥偏生產(chǎn)力呈遞減,C方式呈先增后減。同一密度條件下,與毯苗機插相比,缽苗機插水稻氮素農(nóng)學利用率、氮素吸收利用率、氮素生理利用率和氮肥偏生產(chǎn)力顯著提高,而2種行距毯苗機插處理間差異不顯著。因此,缽苗機插應用大穗型品種應適當降低密度,中、小穗型品種宜增加密度,利于增加抽穗期和成熟期吸氮量,提高氮肥利用率；毯苗機插應用大穗型品種降低密度,應用中穗型品種配置中等密度,小穗型品種配置高密度,利于提高最終總吸氮量和氮肥利用率。同一密度條件下,與毯苗機插相比,缽苗機插水稻生育中、后期氮素吸收能力強,最終植株總吸氮量高,氮肥利用率顯著提高。6.稻米品質(zhì)形成特征方面：(1)隨著密度降低,不同機插方式下大、中穗型水稻品種糙米率、精米率和整精米率增加,小穗型品種精米率和整精米率增加,而3種穗型品種堊白度、堊白率、直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量均呈遞減趨勢,膠稠度有變長趨勢。說明降低栽插密度利于改善不同機插方式水稻的加工品質(zhì)和外觀品質(zhì),提高蒸煮食味品質(zhì),但降低營養(yǎng)品質(zhì)。同一密度條件下,與毯苗機插相比,缽苗機插水稻糙米率、精米率、整精米率有所提高,堊白度、堊白率、直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量較低,膠稠度較長,2種行距毯苗機插方式間互有高低�？梢�,缽苗機插較毯苗機插具有較好的加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)和蒸煮食味品質(zhì)。(2)對淀粉RVA譜分析結(jié)果表明,隨著密度降低,大穗型品種A、B、C機插方式峰值黏度和崩解值呈遞增,消減值呈遞減；中穗型品種A、B機插方式峰值黏度和崩解值呈先增后減,C機插方式峰值黏度呈遞增；A、B機插方式消減值呈先減后增,C機插方式呈減少趨勢；小穗型品種A、B、C機插方式峰值黏度和崩解值呈先增后減,消減值呈先減后增。說明大穗型品種降低密度,中、小穗型品種配置中等密度,有利于增加不同機插方式峰值黏度和崩解值,降低消減值,改善稻米蒸煮食味品質(zhì)。同一密度條件下,與毯苗機插相比,缽苗機插水稻峰值黏度和崩解值較高,消減值較低,2種行距機插處理間峰值黏度、崩解值、消減值互有高低。因此,同一密度條件下,缽苗機插水稻較毯苗機插具有較優(yōu)的稻米蒸煮食味品質(zhì)。綜上所述,缽苗機插方式,大穗型品種宜配置中等密度,利于足穗基礎(chǔ)上增加每穗粒數(shù)而高產(chǎn)；中、小穗型品種宜配置較高密度,依靠增加穗數(shù)而增產(chǎn)。缽苗機插不同穗型品種的高產(chǎn)生理基礎(chǔ)為生育中、后期光合物質(zhì)生產(chǎn)能力和氮素吸收速率較強,最終干物質(zhì)積累量和總吸氮量較高。毯苗機插方式,大穗型品種宜采用行距30 cm,適當增加株距,依靠提高每穗粒數(shù)而高產(chǎn)：中穗型品種宜采用行距30 cm,配置中等密度,協(xié)調(diào)穗粒數(shù)而增產(chǎn)；小穗型品種宜采用行距25 cm,適當減小株距,通過顯著增加穗數(shù)而增產(chǎn)。毯苗機插水稻應用大穗型品種宜降低密度、中穗型品種配置中等密度和小穗型品種增加密度均利于增加生育中、后期干物質(zhì)積累量和氮素吸收量,最終提高總生物量和總吸氮量。不同機插方式水稻適當降低密度,利于提高不同穗型品種抽穗期冠層葉片質(zhì)量,提高穗后劍葉SPAD值和植株透光率,但使得植株趨披散；利于縮短基部節(jié)間長度,增加莖稈粗度和莖壁厚度,提高莖稈充實度,從而提高抗折力和彎曲力矩,降低倒伏指數(shù),提高植株抗倒伏能力；還利于改善稻米的加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)和蒸煮食味品質(zhì)。同一密度條件下,與毯苗機插相比,缽苗機插產(chǎn)量顯著提高,大穗型品種增產(chǎn)幅度最大,中穗型品種次之,小穗型品種最小。其高產(chǎn)原因是由于獲得適宜穗數(shù)基礎(chǔ)上顯著增加每穗粒數(shù),并保持正常的結(jié)實率和千粒重。缽苗機插水稻高產(chǎn)形成的生理基礎(chǔ)為栽后分蘗早生快發(fā),低位分蘗多,高峰苗數(shù)量少,拔節(jié)后莖蘗消減緩慢,最終成穗率高；拔節(jié)后物質(zhì)生產(chǎn)能力和氮素吸收速率增強,抽穗期具有良好株型結(jié)構(gòu),穗后植株透光率和劍葉SPAD值較高,光合生產(chǎn)能力強,成熟期總干物質(zhì)積累量和總吸氮量較高；穗后較強的植株抗倒伏能力為籽粒灌漿充實提供良好的支撐系統(tǒng)。上述研究結(jié)果可為生產(chǎn)上不同機插方式合理選用不同穗型水稻品種和配置其高產(chǎn)栽插規(guī)格提供技術(shù)參考。同時,通過密度處理間比較分析,進一步揭示不同機插方式下不同穗型水稻品種高產(chǎn)形成的生理生態(tài)特征,研明了缽苗機插水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)形成優(yōu)勢與特征,豐富了機插水稻高產(chǎn)栽培理論與技術(shù),對大面積加快推廣應用機插水稻提供了理論與技術(shù)指導。
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【學位授予單位】：揚州大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S511
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本文編號：2389366