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黄淮地区稻麦周年超高产群体特征与调控技术的研究

杜永

   水稻和小麦是我国两大最重要的粮食作物,实现水稻、小麦超高产对保证我国粮食安全具有重要意义。本文对稻麦超高产株型特征、群体指标、花后主要光合特性、需肥规律、肥水调控和超高产品质效应进行了较为系统的研究,主要结果如下: 1.稻麦周年超高产产量 2004-2006年连续2年进行稻麦周年超高产研究,并经专家实地验收,2年稻麦周年产量分别为21.02 t hm-2和22.52 t hm-2,较当地稻麦周年平均产量高出37.9%和40.8%。 2.稻麦超高产的株型特征 对黄淮地区129个水稻品种进行聚类分析,将供试品种分为超高产、高产、中产、中低产及低产5种类型。超高产类型品种占3.1%,低产类型品种占14.7%,高产和中高产品种占82.2%。高产和超高产水稻品种多为半直立穗型、叶片挺立,具有较高的干物质生产能力、较高的结实率和较高的经济系数。优质米品种在高产和中高产类型中较多,在超高产和低产类型中很少。垩白米率高是超高产品种米质存在的主要问题。黄淮地区超高产(> 12 t hm-2)中粳水稻品种的株型和产量构成指标:株高100-108 cm,全生育期150-155 d;有效穗数320-340×104 hm-2,每穗总粒数160-180粒,结实率> 85%,千粒重> 26 g,收获指数> 0.50;穗型半直立;穗长17-18 cm,一次枝梗数12-15个,二次枝梗数30-38个;倒1、2、3叶叶长分别为26-28、35-40和32-38 cm,剑叶角度<20o。 按照产量的高低将24个黄淮麦区稻茬小麦品种分成超高产、高产、中产、低产4种类型。超高产类型品种占20.8%,低产类型品种占12.5%,高产和中产品种占66.7%。高产和超高产小麦品种穗短、穗数多、株高较高、基部节间短、穗下节间长、剑叶小且挺,具有较高物质生产能力和较高的收获指数。超高产品种全部达到优质中强筋小麦品种标准。黄淮麦区高产、超高产(>9.0 t hm-2)小麦品种的株型和产量构成指标:全生育期235 d左右;株高75 cm左右,穗下节间长28 cm以上,株高构成指数(IL)>0.61;穗长7.5-8.0 cm,每穗结实小穗数14-15个;剑叶长15-17 cm,宽1.3 cm,高效叶面积55-60 cm2,剑8叶基角<25o;有效穗数>620×104 hm-2,每穗实粒数>33粒,千粒重>42 g,收获指数>0.45。 3.稻麦超高产的群体与光合特征 超高产水稻(产量: 10.81-11.64 t hm-2)与高产水稻(产量: 8.98-9.16 t hm-2, CK)相比,每穗颖花数多,结实率高,千粒重与CK无显著差异;超高产水稻移栽至拔节期的茎蘖数较CK少,但分蘖成穗率较高;超高产水稻的叶面积指数、光合势和干物质积累,生育前期较CK低,抽穗期与CK无显著差异,抽穗后则显著高于CK。超高产水稻各生育时期的根冠比、抽穗至成熟的根系伤流量以及粒叶比、茎鞘物质运转率和收获指数均显著高于CK;超高产水稻花后叶面积指数(LAI)、剑叶叶绿素含量(SPAD)、光合速率(Pr)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)均显著高于对照,非光化学猝灭系数(qN)显著低于对照。提出了黄淮地区中熟粳稻超高产(>12 t hm-2)群体的生育诊断指标:总颖花量>5.2×104 m-2,结实率>90%,千粒重>26 g;茎蘖成穗率>80%,抽穗期叶面积指数7.5-8.0,全生育期光合势>5×106 m2 d hm-2,成熟期总干重>22 t hm-2,收获指数>0.50;抽穗期粒叶比[颖花/叶(cm2)] >0.58,根冠比>0.25,根系伤流量>5 g m-2 h-1。 稻茬超高产小麦(产量: 9.61-9.93 t hm-2)与高产小麦(产量: 7.38-7.88 t hm-2, CK))相比,每穗粒数多,千粒重高,单位面积穗数与CK无显著差异;超高产小麦抽穗前茎蘖数较CK少,但分蘖成穗率高;超高产小麦的叶面积指数、光合势和干物质积累,生育前期较CK低,抽穗后则显著高于CK。超高产小麦抽穗期、乳熟期与蜡熟期的根冠比、根系伤流量显著高于CK;超高产小麦粒叶比、茎鞘物质运转率和收获指数均高于对照;稻茬超高产小麦花后剑叶叶绿素含量(SPAD)、光合速率(Pr)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)均显著高于对照,非光化学猝灭系数(qN)显著低于对照。提出了黄淮地区稻茬小麦超高产(>9 t hm-2)群体生育诊断指标:单位面积穗数>680×104 hm-2,每穗实粒数>32;千粒重>42 g,茎蘖成穗率>45%;抽穗期叶面积指数6.5-7.5;全生育期光合势>7×106 m2 d hm-2;成熟期总干重>20 t hm-2;抽穗期粒叶比(粒重(mg)/叶(cm2)) >14;根冠比>0.25;根系伤流量>7.5 g m-2 h-1;收获指数>0.45。 4.稻麦超高产需肥规律 与对照相比,超高产水稻在有效分蘖临界叶龄期前N的吸收量较低,拔节以后的吸N量则较高;P的吸收量在各生育期均高于对照,中后期尤为明显;K的吸收量在有效分蘖临界叶龄期以前,超高产水稻与对照差异很小,自拔节起,前者则明显高于后者。超高产栽培稻田N的输入输出基本平衡,普通高产栽培稻田表现为N盈余;在两种栽培条件下P与K均表现为表观亏缺,超高产栽培尤为严重。每生产1000 kg稻谷所吸收的N、P、K,超高产水稻分别为21.6-21.9 kg、6.7-7.2 kg和24.8-25.6 kg,对照为23.8-24.3、6.8-7.3 kg和27.4-29.0 kg。 与对照相比,超高产小麦越冬期N、P、K吸收量与对照无显著差异,拔节后则显著高于对照,中后期尤为明显;超高产小麦N、P、K的累积量,播种至越冬无显著差异,越冬后各生育阶段普遍大于对照。每生产1000 kg小麦吸收的N、P2O5、K2O,超高产小麦分别为30.0-30.5、9.0-9.8和32.7-33.8 kg,一般高产小麦分别为34.5-36.5、10.3-10.8和36.3-38.9 kg。 5.稻麦超高产的肥水调控建立了超高产水稻的实地氮肥管理模式:应用Stanford公式确定氮、磷、钾总施肥量,依据叶色或叶片含氮量与叶绿素测定仪(SPAD)值或叶色卡(LCC)读数的对应关系,确定主要生育期(分蘖期、穗分化期和雌雄蕊形成期)水稻需氮供氮的的SPAD和LCC临界值,并结合品种的源库特征,对氮肥追肥的施用期和施用量进行调节。建立了大田期超高产精确灌溉的技术模式:(1)从移栽至返青建立浅水层;(2)返青~有效分蘖临界叶龄期前2个叶龄期(N-n-2),进行间隙湿润灌溉,低限土壤水势为-5~-15 kPa;(3) N-n-1叶龄期~N-n叶龄期,进行排水搁田,低限土壤水势为-15kPa~-25 kPa,并保持1个叶龄期;(4)N-n+1叶龄期~二次枝梗分化期初,进行干湿交替灌溉,低限土壤水势为-20~-30 kPa;(5)从二次枝梗分化期~出穗后10天,进行间隙湿润灌溉,低限土壤水势为-5~-15 kPa;(6)从抽穗后11天~抽穗后45天,进行干湿交替灌溉,低限土壤水势为-10~-25 kPa。实地氮肥管理与精确灌溉技术有显著的增产、节肥与节水效果。 建立了超高产小麦实地氮肥管理模式:应用Stanford公式确定小麦氮、磷、钾总施肥量,依据叶色或叶片含氮量与SPAD值读数的对应关系,确定主要生育期(分蘖期、穗分化期)小麦需氮供氮的SPAD值或LCC临界值。提出了稻茬小麦超高产灌溉技术:在3叶1心期施促蘖肥前视墒情(土壤水势<-40kPa)灌水;在旗叶露尖时施保花肥前视墒情(土壤水势<-40 kPa)灌水;在扬花期视墒情(土壤水势<-40 kPa)灌水。每亩每次灌溉水量20-25 m3,实地氮肥管理模式和超高产灌溉技术取得了明显的增产、节肥和节水的效果。 6.稻麦超高产栽培的品质效应 超高产栽培可以显著降低稻米垩白度与垩白粒率,增加稻米的糙米率和整精米率,对直链淀粉含量和稻米RVA特征值没有显著影响;超高产栽培显著提高了稻米中的蛋白质含量、总氨基酸含量、必需氨基酸含量和非必需氨基酸含量。 与普通高产栽培相比,超高产小麦栽培可以显著增加籽粒的容重、湿面筋含量、粗蛋白质含量、清蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白的含量,对球蛋白含量与谷醇比无显著影响。超高产栽培对淀粉黏滞谱(RVA)特征值的影响因小麦品种而异。……   
[关键词]:水稻;小麦;超高产;群体特征;调控技术;实地氮肥管理;精确灌溉;品质
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:扬州大学2007年