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为了研究出华南早晚兼用型水稻减量化栽培技术体系,并探明其机理,本研究以华南早晚兼用型水稻品种(组合)“粤晶丝苗2号”、“桂香占”、“华优8305”和“天优998”为试验材料,通过3年大田试验与室内分析测定,探明了广东省水稻大面积生产的氮、磷、钾化肥施用量和化学农药施用量分别减少28%、28%、28%和50%对早晚兼用型水稻叶源光合特性、衰老特性、碳氮代谢、籽粒库容量和活性、干物质积累和运转效率、养分利用效率、产量及品质的影响;研究了自主研制的“水稻减量化生产专用肥”的增产机理;并进一步研究了减肥下增苗技术和减量化集成栽培技术体系对华南早晚兼用型水稻产量和稻米品质的影响。主要研究结果如下:
1、减氮有利华南早晚兼用型水稻高产优质形成。(1)相对于常规施氮,减氮28%显著提高了“粤晶丝苗2号”的产量(p<0.05,下同),其中增幅高达11.99%。减氮28%有利“粤晶丝苗2号”在抽穗期群体形成适宜的叶面积,显著提高灌浆期剑叶净光合速率、蔗糖磷酸合成活性、谷氨酰胺合成酶活性及叶片老化指数而形成高光效的强源,良好的群体质量挖掘出植株本身较大的穗粒互补潜力而形成较大的库容,抽穗后较高的群体光合势和净同化率保障强大物质供应基础而显著提高了籽粒平均灌浆速率。此外,减氮28%对另外3个水稻品种也有一定增产或稳产效应,这主要归因于减氮28%能增强后期叶片光合功能或充分挖掘茎鞘源潜力而有利稳定高产形成。(2)减氮28%能改善“华优8305”稻米碾磨品质和外观品质及“天优998”稻米外观品质,进而表现出一定的提升米质效果。这与源库性状的阶段性差异合理有关,“天优998”的垩白米率与齐穗后21d剑叶净光合速率、齐穗期剑叶蔗糖磷酸合成活性及齐穗后7d叶片老化指数呈显著或极显著的负相关,却与齐穗后7d剑叶净光合速率呈极显著的正相关。(3)减氮28%显著提高了“粤晶丝苗2号”、“桂香占”及“华优8305”的氮素利用率。
2、减磷有利华南早晚兼用型杂交水稻高产优质形成,对常规稻产量和品质的影响却因品种而异。(1)相对于常规施磷,减磷28%对“天优998”的增产幅度最大,高达4.41%~16.70%,得益于穗粒优势,就机理而言,这归因于减磷28%既提高了生育后期叶片老化指数,也显著提高了茎鞘物质输出率与转换率。然而,常规施磷条件下“粤晶丝苗2号”有效穗数和穗粒数表现出协同提高优势而获得高产。减氮28%配施适宜磷用量条件下高产水稻群体不仅归功于后期功能型强“源”,还归功于能充分发掘出其茎鞘源潜力而提高茎鞘物质输出率或转换率。(2)减磷28%有利改善“粤晶丝苗2号”的稻米碾磨品质,却降低了“桂香占”的稻米碾磨品质和蒸煮品质。(3)减磷28%有利提高4个水稻品种的磷养分效率,其中对“天优998”的磷素籽粒生产效率影响达显著水平。
3、减钾对华南早晚兼用型水稻产量和品质的影响因品种而异。(1)相对于常规施钾,减钾28%有利提高“华优8305”的结实率、“天优998”的有效穗和结实率,进而增产。不施钾或减钾28%亦有利提高“桂香占”的有效穗、结实率及千粒重来弥补每穗总粒数的劣势而稳产,其拔节期地上部干物质优势在一定程度上弥补了生育后期的源库劣势。然而,减钾28%却对“粤晶丝苗2号”有明显的减穗减粒效应。减氮28%、减磷28%配施适宜钾用量条件下华南早晚兼用型水稻结实率与齐穗后14d籽粒可溶性或束缚性淀粉合成酶呈极显著或显著的正相关,即活库效应是其高产的关键。(2)减钾28%有利改善“华优8305”的稻米品质,对另外3个水稻品种却相反。稻米外观品质中垩白米率与齐穗后14d籽粒平均灌浆速率呈显著的负相关,与齐穗后21d籽粒平均灌浆速率呈极显著的正相关,进一步验证了源库的阶段性差异合理有利改善米质的观点。(3)减钾28%有利提高4个水稻品种的钾素利用率,其中对杂交稻品种影响达显著水平。
4、华南早晚兼用型水稻减量化生产专用肥具有显著的增产效果。专用肥与常规肥比较,能显著提高天优998和培杂泰丰的产量,增幅分别为7.76%、6.07%;挖掘出早生快发优势,增加了有效穗;提高了叶面积指数和群体生物产量,并保证了群体高收获指数和剑叶高SPAD值,显著提高了齐穗后21d籽粒的蔗糖合成酶活性,显著增加了每穗实粒数。施用专用肥对华南早晚兼用型水稻能起到一定的强“源”、活“库”效果,从而增产。
5、减肥下增加移栽基本苗具有良好的增产优米效果。与2本移栽相比,减肥条件下3本或4本移栽(基本苗48万株·hm-2或64万株·hm-2)有利提高华南早晚兼用型水稻品种的产量,平均增幅高达13.36%,且3本移栽(基本苗48万株·hm-2)更有利于提高稻米品质。
6、华南早晚兼用型水稻减量化专用生物化学复配农药具有一定的增产优米效果。与常规农药复配组合相比,减量化专用生物化学复配农药显著提高“桂香占”、“华优8305”的结实率而显著增产,增幅分别为3.50%~32.00%、4.62%~11.88%;也显著提高了其整精米率而改善稻米碾磨品质。
7、华南早晚兼用型水稻减量化栽培技术体系具有增产或稳产和改善米质的作用。其技术要点:施用水稻减量化生产专用肥1200kg·hm-2(有效成分相当于施N146.3kg·hm-2、施P2O542.1kg·hm-2、施K2O105.3kg·hm-2),即,减少28%化学肥料用量,一次性作基肥深施;增苗密植(早季基本苗数50万株·hm-2,晚季基本苗数60万株·hm-2);施用减量化专用农药复配组合(0.3%印楝素乳油1.35L·hm-2+8000IU·mg-1苏云金杆菌(Bt)1.50kg·hm-2+3%井冈霉素2.25L·hm-2+18%杀虫双水剂2.07L·hm-2+水750kg·hm-2),减少50%化学农药用量。