鄭偉,肖國(guó)濱,肖小軍,李亞貞,陳明,劉小三,黃天寶,吳艷,葉川,朱昌蘭
(1江西省紅壤研究所/國(guó)家紅壤改良工程技術(shù)研究中心/農(nóng)業(yè)部江西耕地保育科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站,江西進(jìn)賢 331717;2江西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/作物生理生態(tài)與遺傳育種教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/南方糧油作物協(xié)同創(chuàng)新中心,南昌 330045)
稻茬高度對(duì)谷林套播油菜生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量形成的影響
鄭偉1,2,肖國(guó)濱1,肖小軍1,李亞貞1,陳明1,劉小三1,黃天寶1,吳艷1,葉川1,朱昌蘭2
(1江西省紅壤研究所/國(guó)家紅壤改良工程技術(shù)研究中心/農(nóng)業(yè)部江西耕地保育科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站,江西進(jìn)賢 331717;2江西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/作物生理生態(tài)與遺傳育種教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/南方糧油作物協(xié)同創(chuàng)新中心,南昌 330045)
【目的】在晚稻-油菜套種模式下,稻茬高度對(duì)套種油菜田土壤蓄水保墑、套種油菜出苗及生長(zhǎng)發(fā)育均具有重要影響。本研究旨在探求適宜套播油菜出苗、生長(zhǎng)發(fā)育及高產(chǎn)的晚稻機(jī)收留茬高度,為實(shí)現(xiàn)農(nóng)藝、農(nóng)機(jī)高效有機(jī)結(jié)合提供參考?!痉椒ā吭囼?yàn)于2014—2016年在江西省南昌市進(jìn)賢縣江西省紅壤研究所進(jìn)行,以豐油730為試驗(yàn)材料,在大田條件下設(shè)4個(gè)稻茬高度(20、30、40、50 cm)。通過(guò)測(cè)定套播油菜成苗率、成株率、越冬期和盛花期農(nóng)藝性狀、葉片葉綠素含量、根系活力、產(chǎn)量及構(gòu)成因素,比較分析晚稻不同留茬高度對(duì)套播油菜生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量的影響?!窘Y(jié)果】(1)在20—50 cm范圍內(nèi),留茬高度增加有利于提高套播油菜出苗期密度,且成苗率和成株率隨著留茬高度增加先增加后下降,以留茬40 cm處理最大,成熟期密度也相對(duì)較大。與留茬20 cm、30 cm處理相比,留茬40 cm處理成苗率和成株率分別提高了13.73%、7.09%和13.18%、7.23%,與留茬50 cm處理差異不大;(2)留茬高度顯著影響套播油菜生長(zhǎng)發(fā)育。油菜總?cè)~數(shù)、綠葉數(shù)、最大葉寬、根頸粗、單株干重等個(gè)體指標(biāo)及頂部3片全展葉葉綠素含量和根系活力隨留茬高度增加而下降,最大葉長(zhǎng)隨留茬高度增加而增加,葉面積指數(shù)和群體干重等群體指標(biāo)隨著留茬高度增加先增加后下降;(3)套播油菜單株產(chǎn)量隨著留茬高度增加而下降,單位面積產(chǎn)量隨著留茬高度增加先增加后下降,以留茬高度40 cm產(chǎn)量最高;相比產(chǎn)量最低的留茬20 cm處理,增產(chǎn)18.92%,增產(chǎn)效果顯著。留茬高度與套播油菜成熟期的一次分枝數(shù)、單株角果數(shù)、主序角果數(shù)、千粒重、單株干重、單株產(chǎn)量等產(chǎn)量相關(guān)性狀關(guān)系密切,均達(dá)到極顯著或顯著負(fù)相關(guān)。【結(jié)論】留茬過(guò)低,成苗率和成株率低,盡管個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育較好,但成熟期密度不足不利于高產(chǎn)群體構(gòu)建;留茬過(guò)高,成苗率和成株率顯著提高,但個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育偏弱,不能發(fā)揮群體生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì),最終影響產(chǎn)量形成。在4個(gè)稻茬高度下,留茬高度以40 cm為宜,套播油菜群體生長(zhǎng)和產(chǎn)量表現(xiàn)優(yōu)勢(shì)明顯。
晚稻;稻茬高度;谷林套播油菜;生長(zhǎng)發(fā)育;產(chǎn)量
【研究意義】長(zhǎng)江流域是中國(guó)也是世界最大的油菜種植帶,稻-稻-油一年三熟種植是該流域三熟區(qū)主要的種植模式,目前稻-稻-油三熟制油菜主要種植方式是在水稻收獲后免耕直播,該模式的優(yōu)點(diǎn)是蓄水保墑、壓縮農(nóng)耗、降低成本等,缺點(diǎn)是多數(shù)地區(qū)油菜播種前秸稈焚燒或無(wú)序利用、產(chǎn)生一系列環(huán)境問(wèn)題[1-3],且播期偏晚,與水稻的前后接茬緊,季節(jié)矛盾比較突出。而近年來(lái)興起的水稻套播油菜模式[4-6],即在水稻收獲前即水稻鉤頭散籽時(shí)節(jié),將油菜種植撒播到稻田[7],該模式可實(shí)現(xiàn)水稻機(jī)收稻茬全量還田,符合當(dāng)今保護(hù)性耕作要求[8-9],且油菜播期提前,在一定程度上可有效緩解稻油季節(jié)矛盾。目前,水稻機(jī)收稻茬高度在20 cm左右,而水稻群體生物量大,機(jī)械收割后水稻秸稈覆蓋量較大,一般保持在5.5—6.5 t·hm-2。前茬水稻機(jī)收時(shí)套播油菜剛出苗,對(duì)田間秸稈覆蓋量要求高,而秸稈覆蓋量多少與水稻機(jī)收稻茬高度直接相關(guān),若留茬過(guò)低,稻草覆蓋量大,容易造成油菜漚苗死苗,密度不足;留茬過(guò)高,水稻機(jī)收損失率大[10],同時(shí)遮光蔭蔽,套播油菜幼苗光照不充足,不利于冬前壯苗,最終影響高產(chǎn)。因此,水稻留茬高度直接影響套播油菜冬前幼苗生長(zhǎng),而冬前群體構(gòu)建又是直播油菜獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵。因此,通過(guò)尋求適宜的水稻機(jī)收留茬高度,來(lái)改善留茬過(guò)高或過(guò)低導(dǎo)致的不利影響,同時(shí)達(dá)到蓄水保墑的目的,對(duì)促進(jìn)油菜生長(zhǎng)發(fā)育、提高產(chǎn)量等均有重要意義?!厩叭搜芯窟M(jìn)展】CUTFORTH等[11-13]研究表明,前茬作物收獲留茬高度在0—30 cm時(shí),隨茬高的增加,后茬作物產(chǎn)量增加。但隨著留茬高度增加,其遮光效應(yīng)也越來(lái)越明顯,導(dǎo)致后茬作物株高增加,莖稈變細(xì),葉片變窄變長(zhǎng)[14-15]。江保壽[16]、吳建富等[17]研究表明,適當(dāng)?shù)乃緳C(jī)收留茬高度有利于套種紫云英幼苗生長(zhǎng)和提高產(chǎn)量。高婕等[18]研究表明,前茬燕麥免耕留茬對(duì)后茬油菜田有很好的保溫、保水作用,且隨留茬高度的增加作用效果更加明顯。目前,水稻機(jī)收割留茬高度對(duì)稻田套播油菜生長(zhǎng)的影響研究還未見(jiàn)報(bào)道?!颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】在前茬水稻機(jī)收和稻草全量還田的前提下,考慮到茬高和稻草覆蓋量差異對(duì)套播油菜生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成的影響,有必要明確適宜的水稻留茬高度,以優(yōu)化套播油菜群體質(zhì)量和提高產(chǎn)量?!緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本研究通過(guò)大田試驗(yàn)比較了不同水稻機(jī)收留茬高度對(duì)套播油菜生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量形成等方面的影響,從而探明套播油菜前茬水稻機(jī)收適宜的留茬高度,為實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)、農(nóng)藝的融合提供理論參考。
1.1 試驗(yàn)田概況
套播油菜前茬水稻留茬高度定位試驗(yàn)于2014— 2016年在江西省紅壤研究所(28°35′N,116°17′E)進(jìn)行,試驗(yàn)地位于江西省南昌市進(jìn)賢縣張公鎮(zhèn),為典型的低丘紅壤區(qū)。該區(qū)域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)濕潤(rùn)氣候,四季分明,氣候溫和,雨量充沛。多年平均氣溫17.5℃,多年平均降雨量1 587 mm,降水年內(nèi)分布不均勻,4—7月為集中降雨期,降雨量占全年降雨量56%。試驗(yàn)期間氣象數(shù)據(jù)由進(jìn)賢縣氣象局提供(圖1)。試驗(yàn)地土壤為第四紀(jì)紅色黏土發(fā)育而成的紅壤稻田,地力均勻,肥力中等,試驗(yàn)田塊土壤基本理化性狀見(jiàn)表1。
圖1 2014—2016年試驗(yàn)進(jìn)行期間月降雨量和月平均溫度Fig. 1 Monthly precipitation and average temperature at the study site from 2014 to 2016
表1 試驗(yàn)田土壤基本理化性狀Table 1 Basic physical and chemical properties of the soils in the experiment fields
1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
套播油菜田前茬晚稻2年所用品種均為“五豐優(yōu)T025”,2014年晚稻收獲時(shí)間為10月21日,2015年晚稻收獲時(shí)間為10月30日(2015年受特殊氣候影響,江西早晚稻熟期推后,晚稻收獲大部分集中在10月底到11月上旬),均采用履帶全喂入式聯(lián)合收割機(jī)留茬收獲,2年平均產(chǎn)量8 625kg·hm-2,年際間產(chǎn)量差異不顯著。研究設(shè)4個(gè)水稻秸稈留茬高度:20、30、40、50 cm,分別用H20、H30、H40、H50表示,其余部分隨機(jī)收粉碎覆蓋還田,覆蓋不均勻的區(qū)域人工撒均,田間調(diào)查留茬20、30、40、50 cm處理的2年平均覆蓋量分別為5.9、4.3、3.0、2.1 t·hm-2。油菜與水稻共生期5 d(即水稻收獲前5 d套播油菜,于2014年10月16日和2015年10月25日播種),油菜品種為“豐油730”,播種量6 kg·hm-2,撒播。采用大區(qū)試驗(yàn),每處理小區(qū)面積103.5 m2(5m×20.7 m),重復(fù)3次。施肥量: 153.0 kg N·hm-2、60.0 kg P2O5·hm-2、72.0 kg K2O·hm-2、硼砂15 kg·hm-2,肥料分2次施用,70%氮肥和全部磷、鉀、硼肥(氮磷鉀比例為18∶10∶12,氮肥為尿素、磷肥為鈣鎂磷肥、鉀肥為氯化鉀)拌種基施,30%氮肥(尿素)元旦前追施。其他管理同一般直播大田油菜。
1.3 測(cè)定內(nèi)容及方法
密度調(diào)查:每處理小區(qū)選定2 m2(1.0 m×2 m)點(diǎn)用于全苗期(2014年試驗(yàn)為10月22日、2015年試驗(yàn)為11月1日)、五葉期(2014年試驗(yàn)調(diào)查時(shí)間為12月22日、2016年試驗(yàn)調(diào)查時(shí)間為12月28日)、越冬期苗數(shù)(2015年調(diào)查時(shí)間為1月7日,2016年調(diào)查時(shí)間為1月14日)、盛花期株數(shù)(2015年取樣時(shí)間為3月2日,2016年取樣時(shí)間為3月6日)調(diào)查;
農(nóng)藝性狀:越冬期、盛花期各小區(qū)選代表性點(diǎn)連續(xù)取15株植株,測(cè)定主莖總?cè)~片數(shù)、主莖綠葉數(shù)、根頸粗、葉面積指數(shù)、單株干重;
油菜葉片葉綠素含量測(cè)定:油菜全苗后20 d、30 d、五葉期、盛花期用SPAD-502葉綠素儀測(cè)定主莖頂部3片新展葉葉綠素含量。
根系活力測(cè)定:油菜全苗后20 d、30 d、五葉期、盛花期采根(全苗后20 d、30 d每處理小區(qū)選定植株15株,五葉期、盛花期每處理小區(qū)選定植株5株),采根時(shí)盡可能將植株整個(gè)根系挖起用水浸泡洗凈備用,采用TTC法測(cè)定油菜根系活力(測(cè)定時(shí)取主根和側(cè)根根尖5 mm左右部分),具體參照鄒琦[19]的方法;
考種:各小區(qū)選代表性點(diǎn)連續(xù)取20株,考察一次分枝數(shù)、角果數(shù)、角粒數(shù)、千粒重等,單獨(dú)脫粒計(jì)單株籽粒產(chǎn)量;
測(cè)產(chǎn):成熟期(2015年成熟收獲時(shí)間為4月28日、2016年成熟收獲時(shí)間為4月30日)各小區(qū)選20 m2(4.0 m×5.0 m)收獲測(cè)定產(chǎn)量。葉面積指數(shù)、成苗率、成株率(注:成熟期株數(shù)以盛花期株數(shù)計(jì))計(jì)算具體參照鄭偉等[4]的方法。
1.4 數(shù)據(jù)分析
數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析采用Excel和DPS7.05軟件,兩年度套播油菜各指標(biāo)趨勢(shì)相同,除產(chǎn)量外,采用2年度平均數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。
2.1 留茬高度對(duì)谷林套播油菜各時(shí)期密度的影響
表2可見(jiàn),油菜各生育時(shí)期密度隨著留茬高度增加而增加,表現(xiàn)為H50>H40>H30>H20。全苗期各處理間密度無(wú)顯著差異。五葉期,各處理密度相比于全苗期急劇下降,且隨水稻留茬高度增加,各處理油菜成苗率隨之先增加后下降,表現(xiàn)為H40>H50>H30>H20,說(shuō)明各處理密度降幅隨著留茬高度增加先增加后下降,留茬20 cm(H20)處理密度與留茬30 cm(H30)處理差異不明顯,與留茬40 cm(H40)、50 cm(H50)處理差異顯著。成熟期密度和成株率變化與五葉期密度和成苗率變化規(guī)律一致。留茬40 cm與留茬20 cm、30 cm處理相比,成苗率和成株率分別提高了13.73%、7.09%和13.18%、7.23%,但與留茬50 cm處理差異不大。
留茬高度(SH)相關(guān)回歸分析表明(表3),留茬高度與全苗期、五葉期、成熟期密度、成苗率、成株率均呈二次拋物線相關(guān)關(guān)系。
表2 留茬高度對(duì)谷林套播油菜各時(shí)期密度、成苗率和成株率的影響Table 2 Effect of stubble heights on density, seedling rate and mature plant rate of interplanted rapeseed in rice at different stages
表3 留茬高度與各期密度、成苗率、成株率的關(guān)系Table 3 Relationship between stubble heights and density at different stages, seedling rate, mature plant rate
2.2 留茬高度對(duì)套播油菜生長(zhǎng)發(fā)育的影響
由表4可知,留茬高度對(duì)套播油菜越冬期、盛花期長(zhǎng)勢(shì)具有顯著影響。油菜主莖總?cè)~數(shù)、綠葉數(shù)、最大葉寬、根頸粗、單株干重等個(gè)體指標(biāo)隨留茬高度增加而下降,即H20>H30>H40>H50,最大葉長(zhǎng)隨留茬高度增加而增加,即H20<H30<H40<H50。而葉面積指數(shù)和群體干重等群體指標(biāo)隨著留茬高度先增加后下降。
表4 留茬高度對(duì)套播油菜生長(zhǎng)發(fā)育的影響Table 4 Effect of stubble heights on seedlings growth and development of interplanted rapeseed in rice
2.3 留茬高度對(duì)套播油菜葉片葉綠素含量的影響
表5表明,套播油菜頂部3片新展葉葉綠素含量隨著生育進(jìn)程推進(jìn)先增加后下降,5葉期葉綠素含量最高,盛花期葉綠素含量下降,各生育時(shí)期不同留茬處理葉綠素含量存在不同程度差異。葉綠素含量反映單位葉面積的光合單位數(shù),可衡量植株光合作用能力強(qiáng)弱。油菜隨著留茬高度增加,葉綠素含量逐漸下降,即H20>H30>H40>H50,苗期各處理葉綠素含量差異較大。處理之間葉綠素含量差異隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)逐漸縮小,至盛花期,各留茬處理無(wú)明顯差異。
表5 留茬高度對(duì)套播油菜葉片葉綠素含量(SPAD值)的影響Table 5 Effect of stubble heights on chlorophyll content (SPAD value) in leaves of interplanting rapeseed in rice
2.4 留茬高度對(duì)套播油菜根系活力的影響
根系活力大小直接反應(yīng)了根系生長(zhǎng)發(fā)育狀況。表6表明,根系活力與葉綠素含量表現(xiàn)一致,隨著生育進(jìn)程推進(jìn)先增加后下降,5葉期根系活力最高,盛花期根系活力下降。隨著留茬高度增加,根系活力逐漸下降,即H20>H30>H40>H50,說(shuō)明隨著茬高下降,覆蓋量增加,覆蓋保墑等正效應(yīng)增強(qiáng),促進(jìn)了油菜苗根系生長(zhǎng)發(fā)育。相關(guān)分析表明,根系活力與綠葉數(shù)(r=0.9572*)、最大葉寬(r=0.9946*)、根頸粗(r=0.9986**)、單株干重(r=0.9969**)、葉綠素含量(r=0.9787*)等個(gè)體指標(biāo)呈極顯著或顯著正相關(guān)。
表6 留茬高度對(duì)套播油菜根系活力的影響Table 6 Effect of stubble heights on root activity of interplanted rapeseed in rice(ug·g-1·h-1)
2.5 留茬高度對(duì)套播油菜產(chǎn)量的影響
圖2可見(jiàn),兩年度產(chǎn)量隨著留茬高度的增加先增加后下降,表現(xiàn)為H40>H30>H50>H20;與處理H20相比,H30、H40、H50處理兩年度產(chǎn)量平均分別增加了10.01%、18.92%和7.28%,H40處理與H20處理兩年度產(chǎn)量均達(dá)顯著差異水平,其余處理間產(chǎn)量差異不顯著。套播油菜產(chǎn)量和留茬高度的回歸分析表明,2014—2015年度產(chǎn)量與茬高之間呈一元二次拋物線關(guān)系,Y=-0.8508X2+64.38X+593.74,決定系數(shù)R2=0.9144,獲得最高產(chǎn)量(1 811.65 kg·hm-2)的茬高為37.8 cm;2015—2016年度產(chǎn)量與茬高之間呈一元二次拋物線關(guān)系,Y=-0.7958X2+60.24X+585.10,決定系數(shù)R2=0.8768,獲得最高產(chǎn)量(1 725.14 kg·hm-2)的茬高為37.9 cm;本試驗(yàn)條件下,水稻留茬高度為40 cm稻田三熟制套播油菜產(chǎn)量為1 808.90 kg·hm-2。
2.6 留茬高度對(duì)套播油菜產(chǎn)量相關(guān)性狀的影響
表7可見(jiàn),不同留茬高度套播油菜產(chǎn)量相關(guān)性狀存在不同程度差異。一次分枝數(shù)、單株角果數(shù)、主序角果數(shù)、千粒重、單株產(chǎn)量、單株干重等指標(biāo)隨留茬高度增加而下降,而每角粒數(shù)隨留茬高度增加先增加后下降。油菜單株產(chǎn)量與單位面積產(chǎn)量變化規(guī)律不同(圖2),說(shuō)明不同留茬高度導(dǎo)致的套播油菜密度變化是影響單位面積產(chǎn)量的主要因素。
圖2 留茬高度對(duì)套播油菜產(chǎn)量的影響Fig. 2 Effect of stubble heights on yield of interplanted rapeseed in rice
表7 留茬高度對(duì)套播油菜成熟期產(chǎn)量相關(guān)性狀的影響Table 7 Effect of stubble heights on yield-related traits of interplanted rapeseed in rice at mature stage
表8表明,套播油菜單株產(chǎn)量與一次分枝數(shù)、單株角果數(shù)、主序角果數(shù)、千粒重、單株干重等性狀指標(biāo)均達(dá)到極顯著或顯著正相關(guān)水平,與成熟期密度呈顯著負(fù)相關(guān)、與每角粒數(shù)負(fù)相關(guān),但未達(dá)到顯著水平。各性狀指標(biāo)與單株產(chǎn)量相關(guān)系數(shù)的大?。ń^對(duì)值)依次為單株角果數(shù)>主序角果數(shù)>一次分枝數(shù)>單株干重>千粒重>密度>每角粒數(shù),說(shuō)明留茬高度對(duì)套播油菜單株產(chǎn)量的影響,主要是通過(guò)影響油菜單株角果數(shù)等來(lái)實(shí)現(xiàn)。套播油菜產(chǎn)量與密度和每角粒數(shù)正相關(guān),差異不顯著,與其他個(gè)體指標(biāo)均負(fù)相關(guān),差異也不顯著,說(shuō)明留茬高度對(duì)套播油菜產(chǎn)量的影響,是個(gè)體和密度協(xié)調(diào)的結(jié)果,主要還是通過(guò)密度來(lái)實(shí)現(xiàn)。
2.7 套播油菜形態(tài)生理指標(biāo)與產(chǎn)量相關(guān)性分析
表9表明,單株產(chǎn)量與越冬期主莖總?cè)~數(shù)、綠葉數(shù)、最大葉寬、根頸粗、單株干重、葉綠素、根系活力等個(gè)體形態(tài)生理指標(biāo)呈顯著或及顯著正相關(guān),與最大葉長(zhǎng)顯著負(fù)相關(guān);產(chǎn)量與葉面積指數(shù)和群體干重等群體指標(biāo)呈正相關(guān),其中與葉面積指數(shù)顯著正相關(guān),與除最大葉片長(zhǎng)外其他個(gè)體指標(biāo)均呈負(fù)相關(guān)。單株產(chǎn)量與盛花期主莖總?cè)~數(shù)、綠葉數(shù)、最大葉寬、根頸粗、單株干重、葉綠素、根系活力等個(gè)體形態(tài)生理指標(biāo)呈正相關(guān),除與主莖總?cè)~數(shù)、綠葉數(shù)相關(guān)不顯著外,其他均達(dá)到顯著或極顯著正相關(guān),與最大葉長(zhǎng)顯著負(fù)相關(guān);產(chǎn)量與葉面積指數(shù)及群體干重等群體指標(biāo)也呈正相關(guān),其中與葉面積指數(shù)極顯著正相關(guān)。以上同樣說(shuō)明留茬高度對(duì)套播油菜產(chǎn)量的影響,是個(gè)體和密度協(xié)調(diào)所致。適宜的留茬高度可在保證較高群體密度的同時(shí),充分發(fā)揮個(gè)體的生產(chǎn)潛力,從而優(yōu)化群體質(zhì)量。
表8 套播油菜產(chǎn)量構(gòu)成與產(chǎn)量相關(guān)性分析Table 8 Correlative analysis on yield components and yield of interplanted rapeseed
表9 套播油菜形態(tài)生理指標(biāo)與產(chǎn)量相關(guān)性分析Table 9 Correlative analysis on the morphological and physiological characters and yield of interplanted rapeseed
有研究表明[15],前茬作物留茬高度增加,有利于后茬作物出苗。本研究發(fā)現(xiàn),留茬高度增加有利于提高套播油菜出苗期密度,且成苗率和成株率隨著留茬高度增加先增加后下降,以留茬40 cm處理最大,成熟期密度也相對(duì)較大。與留茬20 cm、30 cm處理相比,成苗率和成株率分別提高了13.73%、7.09%和13.18%、7.23%,與留茬50 cm處理差異不大。高留茬處理與低留茬處理相比,成苗率和成株率高主要原因是高留茬處理下地表秸稈覆蓋量相對(duì)較少,有利于提高套播油菜苗期群體質(zhì)量,而低留茬處理下地表秸稈覆蓋量相對(duì)較多,盡管蓄水保墑效果好,但對(duì)幼苗前期生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制,漚苗死苗現(xiàn)象嚴(yán)重。在本試驗(yàn)條件下,留茬40 cm處理可較好地協(xié)調(diào)稻草的蓄水保墑效應(yīng)與遮光效應(yīng),利于油菜出苗成株。
李俊等[20]研究表明,前茬水稻留茬高度對(duì)后茬油菜產(chǎn)量影響較小。本研究表明,套播油菜單株產(chǎn)量隨茬高增加呈下降趨勢(shì),但群體產(chǎn)量隨茬高的增加先增加后下降,留茬40 cm處理產(chǎn)量最高,與產(chǎn)量最低的20 cm留茬相比,兩年度平均增產(chǎn)18.92%,增產(chǎn)效果顯著。其主要原因是留茬40 cm處理下套播油菜的成株率較高,成熟期密度大,單位面積角果多,有利于優(yōu)質(zhì)群體的構(gòu)建,為最終高產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。密度在作物群體、個(gè)體質(zhì)量及最終產(chǎn)量的形成中起著極其重要的作用[21]。本研究不同留茬高度導(dǎo)致套播油菜密度及個(gè)體與群體協(xié)調(diào)性差異,最終造成了產(chǎn)量的差異。
CAPRIO等[22],CUTFORTH等[23]等研究指出,由前茬作物茬高引起的太陽(yáng)入射輻射和光照強(qiáng)度差異,及由此造成的遮光效應(yīng)差異與后茬作物生長(zhǎng)發(fā)育密切相關(guān)。本試驗(yàn)研究表明,留茬高度顯著影響套播油菜生長(zhǎng)發(fā)育。越冬期、盛花期油菜主莖總?cè)~數(shù)、綠葉數(shù)、最大葉寬、根頸粗及單株干重等個(gè)體指標(biāo)隨留茬高度增加而下降,最大葉長(zhǎng)隨留茬高度增加而增加,葉面積指數(shù)和群體干重等群體指標(biāo)隨著留茬高度增加先增加后下降。套播油菜各生育時(shí)期頂部3片全展葉葉綠素含量隨留茬高度增加而下降。苗期各處理葉綠素含量差異較大,主要原因可能是隨著茬高增加,太陽(yáng)入射輻射和光照強(qiáng)度減少,引起遮光效應(yīng),從而導(dǎo)致高茬處理葉綠素含量偏低。處理之間葉綠素含量差異隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)逐漸縮小,至盛花期,各留茬處理差異無(wú)明顯差異。主要原因可能是一方面隨著生育進(jìn)程推進(jìn),各留茬處理套播油菜株高逐漸增加,遮光效應(yīng)逐漸減?。涣硪环矫?,隨著茬高增加,套播油菜葉面積指數(shù)逐漸增大,增加了葉片對(duì)光合有效輻射的截獲,光合作用增強(qiáng)。鄒聰明等[24]研究表明,秸稈覆蓋促進(jìn)了套種玉米苗期根系生長(zhǎng)發(fā)育,根系活力顯著提高。本試驗(yàn)結(jié)果表明,套播油菜各生育時(shí)期根系活力隨留茬高度增加而下降,說(shuō)明隨茬高下降,覆蓋量增加,覆蓋保墑等正效應(yīng)增強(qiáng),促進(jìn)了套播油菜苗根系生長(zhǎng)發(fā)育。相關(guān)分析表明,根系活力與地上部個(gè)體形態(tài)和生理指標(biāo)相關(guān)顯著,說(shuō)明不同留茬高度導(dǎo)致的根系生長(zhǎng)差異也可能是引起地上部生長(zhǎng)差異的重要原因。套播油菜形態(tài)生理指標(biāo)與產(chǎn)量相關(guān)性分析表明,適宜的留茬高度可在保證較高群體密度的同時(shí),充分發(fā)揮個(gè)體的生產(chǎn)潛力,從而優(yōu)化群體質(zhì)量。
隨著水稻機(jī)械收獲技術(shù)的普及,稻草全量還田成為趨勢(shì)。本試驗(yàn)條件下,留茬高度40 cm處理一方面有利于套播油菜生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成,另一方面能保證較低的稻谷機(jī)收損失率[10],因此,本研究結(jié)果具有一定的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。此外,套播油菜機(jī)收留茬導(dǎo)致的稻草覆蓋量差異不僅與茬高有關(guān),還與水稻株高、群體繁茂性有關(guān),而且稻草的蓄水保墑效應(yīng)與遮光效應(yīng)還可能受水稻分布均勻度及株行距配置的影響,因此相關(guān)研究還有待于進(jìn)一步深化。
晚稻低留茬處理,油菜出苗密度小、成苗率和成株率低,盡管個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育較好,但成熟期密度不足不利于高產(chǎn)群體構(gòu)建;高留茬處理,出苗密度大,成苗率和成株率顯著提高,但個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育偏弱,未能充分發(fā)揮套播油菜群體生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì),最終影響高產(chǎn)。留茬過(guò)低或過(guò)高均不利于套播油菜優(yōu)質(zhì)群體的構(gòu)建,試驗(yàn)表明留茬高度以40 cm為宜,群體生長(zhǎng)和產(chǎn)量表現(xiàn)優(yōu)勢(shì)明顯。
[1] YANG S, HE H, LU S, CHEN D, ZHU J. Quantification of crop residue burning in the field and its influence on ambient air quality in Suqian, China.Atmospheric Environment, 2008, 42(9): 1961-1969.
[2] RASHAD F M, SALEH W D, MOSELHY M A. Bioconversion of rice straw and certain agro-industrial wastes to amendments for organic farming systems:1.Composting, quality, stability and maturity indices.Bioresource Technology,2010, 101(15): 5952-5960.
[3] 趙建寧, 張貴龍, 楊殿林. 中國(guó)糧食作物秸稈焚燒釋放碳量的估算.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2011, 30(4): 812-816.
ZHAO J N, ZHANG G L, YANG D L. Estimation of carbon emission from burning of grain crop residues in China.Journal of Agro-Environment Science,2011, 30(4): 812-816. (in Chinese)
[4] 鄭偉, 葉川, 肖國(guó)濱, 陳明, 李亞貞, 黃天寶, 肖小軍, 劉小三, 朱昌蘭. 油-稻共生期對(duì)谷林套播油菜苗期性狀及產(chǎn)量形成的影響.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2015, 48(21): 4254-4263.
ZHENG W, YE C, XIAO G B, CHEN M, LI Y .Z, HUANG T B, XIAO X J, LIU X S, ZHU C L. Effects of symbiotic period on seedling traits and yield components of interplanting rapeseed in rice.Scientia Agricultura Sinica,2015, 48(21): 4254-4263. (in Chinese)
[5] 雷海霞, 陳愛(ài)武, 張長(zhǎng)生, 羅凱世, 陳新國(guó), 夏起昕, 周廣生, 吳江生, 田新初. 共生期與播種量對(duì)水稻套播油菜生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響.作物學(xué)報(bào), 2011, 37(8): 1449-1456.
LEI H X, CHEN A W, ZHANG C S, LUO K S, CHEN X G, XIA Q X, ZHOU G S, WU J S, TIAN X C. Effect of symbiosis period and seeding amount on growth and yield of rapeseed under sowing rice.Acta Agronomica Sinica, 2011, 37(8): 1449-1456. (in Chinese)
[6] 劉翠蓮, 劉雪基, 蔡建華, 劉維紅. 播期、播量對(duì)稻田套播油菜產(chǎn)量及產(chǎn)量結(jié)構(gòu)的影響. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué), 2011, 39(4): 81-82.
LIU C L, LIU X J, CAI J H, LIU W H. Effects of seeding date and amount on yield and yield components of interplanting rapeseed in rice. Journal of Jiangsu Agricultural Sciences,2011, 39(4): 81-82. (in Chinese)
[7] 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所. 中國(guó)油菜栽培學(xué). 北京: 農(nóng)業(yè)出版社, 1990.
Oil Crops Research Institute of Chinese Academy of Agricultural Sciences.Chinese Rapeseed Cultivation Science. Beijing: Agricultural Publishing House, 1990. (in Chinese)
[8] 高旺盛. 論保護(hù)性耕作技術(shù)的基本原理與發(fā)展趨勢(shì). 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2007, 40(12): 2702-2708.
GAO W S. Development trends and basic principles of conservation tillage.Scientia Agricultura Sinica,2007, 40(12): 2702-2708. (in Chinese)
[9] 李媛媛, 陳源泉, 楊光立, 肖小平, 湯文光, 唐海明, 隋鵬, 高旺盛.南方稻田保護(hù)性耕作模式的技術(shù)特征值及其量化分析——以湖南雙季稻區(qū)為例. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2011, 44(7): 1346-1357.
LI Y Y, CHENG Y Q, YANG G L, XIAO X P, TANG W G, TANG H M, SUI P, GAO W S. Technological characteristics and quantitative analysis of conservation tillage in paddy field of southern China—A case study in double cropping rice regions of Hunan province.Scientia Agricultura Sinica,2011, 44(7): 1346-1357. (in Chinese)
[10] 曾勇軍, 呂偉生, 石慶華, 譚雪明, 潘曉華, 黃山, 商慶銀. 水稻機(jī)收減損技術(shù)研究. 作物雜志, 2014(6): 131-134.
ZENG Y J, Lü W S, SHI Q H, TAN X M, PAN X H, HUANG S, SHANG Q Y. Study on mechanical harvesting technique for loss reducing of rice.Crops,2014(6): 131-134. (in Chinese)
[11] CUTFORTH H W, MCCONKEY B G, ULRICH D. Yield and wateruse efficiency of pulses seeded directly into standing stubble in the semiarid Canadian Prairie.Canadian Journal of Plant Science,2002, 82(4): 681-686.
[12] CUTFORTH H W, ANGADI S V, MCCONKEY B G. Stubble management and microclimate, yield and water use efficiency of canola grown in the semiarid Canadian Prairie.Canadian Journal of Plant Science,2005, 86(1): 99-107.
[13] CUTFORTH H, MCCONKEY B, ANGADI S, JUDIESCH D. Extra-tall stubble can increase crop yield in the semi-arid Canadian Prairie.Canadian Journal of Plant Science,2011, 91(4): 783-785.
[14] 王啟現(xiàn), 王璞, 王秀玲, 魯來(lái)清. 麥茬管理對(duì)夏玉米幼苗生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響. 中國(guó)農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)報(bào), 2003, 11(2): 89-92.
WANG Q X, WANG P, WANG X L, LU L Q. Influences of different managements of winter wheat residues on seedling growth and yield of summer corn.Chinese Journal of Eco-Agriculture,2003, 11(2): 89-92. (in Chinese)
[15] 高英波, 陶洪斌, 朱金城, 黃收兵, 徐彩龍, 盛耀輝, 王璞. 麥茬高度對(duì)機(jī)播夏玉米苗期生長(zhǎng)及水分利用的影響. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2015, 48(19): 3803-3810.
GAO Y B, TAO H B, ZHU J C, HUANG S B, XU C L, SHENG Y H, WANG P. Effects of wheat stubble height on growth and water use efficiency of mechanized sowing summer maize.Scientia Agricultura Sinica,2015, 48(19): 3803-3810. (in Chinese)
[16] 江保壽. 機(jī)收稻田紫云英高產(chǎn)高效栽培技術(shù). 福建農(nóng)業(yè)科技, 2014(7): 50-51.
JIANG B S. High yield and high efficient cultivation techniques of machine-harvesting milk vetch in rice field.Fujian Agricultural Science and Technology, 2014(7): 50-51. (in Chinese)
[17] 吳建富, 曾研華, 周春火, 譚雪明, 潘曉華, 石慶華. 機(jī)收稻田皮帶輾壓區(qū)紫云英生長(zhǎng)恢復(fù)技術(shù)研究. 作物雜志, 2016(10): 82-85.
WU J F, ZENG Y H, ZHOU C H, TAN X M, PAN X H, SHI Q H. Study on growth recovery techniques of rolling belt area in milk vetch after rice machine-harvesting.Crops,2016(10): 82-85.(in Chinese)
[18] 高婕, 李倩, 劉景輝, 崔鳳娟, 李立軍, 劉兵, 王健康. 免耕留茬對(duì)內(nèi)蒙古后山地區(qū)油菜田土壤呼吸和水熱變化的影響. 作物雜志, 2012(3): 81-85.
GAO J, LI Q, LIU J H, CUI F J, LI L J, LIU B, WANG J K. Effect of no-tillages with stubble on soil respiration, moisture and temperature on canola farmland at houshan area of Inner Mongolia.Crops,2012(3): 81-85. (in Chinese)
[19] 鄒琦. 植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo). 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社, 2000, 62-63.
ZHOU Q.Plant Physiology Experiment Instruction.Beijing: China Agriculture Press, 2000, 62-63. (in Chinese)
[20] 李俊, 張春雷, 馬霓, 李鋒, 李光明. 栽培措施對(duì)冬油菜抗凍性和產(chǎn)量的影響. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué), 2010(1): 95-97.
LI J, ZHANG C L, MA N, LI F, LI G M. Effect of cultivation measures on frost resistance and yield of winter rapeseed.Journal of Jiangsu Agricultural Sciences,2010(1): 95-97. (in Chinese)
[21] 韓自行, 張長(zhǎng)生, 王積軍, 張冬曉, 湯松, 陳愛(ài)武, 周廣生, 胡立勇,吳江生, 傅廷棟. 氮肥運(yùn)籌對(duì)稻茬免耕油菜農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響. 作物學(xué)報(bào), 2011, 37(12): 2261-2268.
HAN Z H, ZHANG C S, WANG J J, ZHANG D X, TANG S, CHEN A W, ZHOU G S, HU L Y, WU J S, FU T D. Effects of nitrogen application on agronomic traits and yield of rapeseed in no-tillage rice stubble field.Acta Agronomica Sinica, 2011, 37(12): 2261-2268. (in Chinese)
[22] CAPRIO J M, GRUNWALD G K, SNYDER R D. Effect of standing stubble on soil water loss by evaporation.Agricultural and Forest Meteorology,1985, 34(2): 129-144.
[23] CUTFORTH H W, MCONKEY B G.. Stubble height effects on microclimate, yield and water use efficiency of spring wheat grown in a semiarid climate on the Canadian prairies.Canadian Journal of Plant Science,1997, 77(3): 359-366.
[24] 鄒聰明, 王國(guó)鑫, 胡小東, 張?jiān)铺m, 薛蘭蘭, Shakeel Ahmad Anjum,王龍昌. 秸稈覆蓋對(duì)套作玉米苗期根系發(fā)育與生理特征的影響.中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2010, 18(3): 496-500.
ZOU C M, WANG G X, HU X D, ZHANG Y L, XUE L L, SHAKEEL A A, WANG L C. Effect of straw mulching on root development and physiological characteristics of intercropped maize at seedling stage.Chinese Journal of Eco-Agriculture,2010, 18(3): 496-500. (in Chinese)
(責(zé)任編輯 楊鑫浩)
Effects of Rice Stubble Height on Growth, Development, and Yield Components of Interplanted Rapeseed in Rice
ZHENG Wei1,2, XIAO GuoBin1, XIAO XiaoJun1, LI YaZhen1, CHEN Ming1, LIU XiaoSan1, HUANG TianBao1, WU Yan1, YE Chuan1, ZHU ChangLan2
(1Jiangxi Institute of Red Soil/National Engineering and Technology Research Center for Red Soil Improvement /Scientific Observational and Experimental Station of Arable Land Conservation in Jiangxi, Ministry of Agriculture, Jinxian 331717, Jiangxi;2College of Agronomy, Jiangxi Agricultural University/Key Laboratory of Crop Physiology, Ecology and Genetic Breeding, Ministry of Education/Southern Regional Collaborative Innovation Center for Grain and Oil Crops in China, Nanchang 330045)
【Objective】Under the pattern of interplanting rapeseed in late rice, standing stubble height affected soil water storage and preservation, interplanting rapeseed emergence rate, growth and development. This study aimed at finding out a properstanding stubble height to promote emergence rate, growth and development, and finally to improve yield of interplanting rapeseed. These results provide practical references for reaching efficiency and organic combination of agronomy with agricultural machinery.【Method】Fengyou 730, a elite rapeseed cultivar, was employed in a field experiment with four stubble height treatments during the 2014-2016 growing seasons at Jiangxi Institute of Red Soil, Jiangxi province. Four stubble height treatments were compared: 20, 30, 40 and 50 cm. The seedling rate, mature plant rate, agronomic traits at two growth stages (wintering stage and full bloom stage), chlorophyll content of leaves, root activity, yield were measured in this study.【Result】In the range of 20-50 cm, an increased stubble height could thoroughly promote the seedling density, the seedling rate and mature plant rate were increased at the initial stage but deteriorated under a further increased stubble height, the optimal seedling rate and mature plant rate were the treatment with stubble height of 40 cm, the mature density was relatively larger. The seedling rate and mature plant rate of 40 cm stubble height were 13.73%, 7.09% and 13.18%, 7.23% higher than that of 20 cm and 30 cm, respectively, but the differences were not significant between 40 cm and 50 cm. Stubble height significantly affected growth and development of interplanted rapeseed. The number of total leaves, number of green leaves, width of maximum leaf, crown diameter, the dry weight of individual plants and the chlorophyll content of the top 3 leaves, root activity were gradually fell, the length of maximum leaf was gradually increased, the leaf area index and dry matter of population plants were primitively increased and then subsequently fell with increasing of the stubble height. The yield per plant of interplanted rapeseed in rice was diminished, whereas the yield per area was heightened initially and diminished later with increasing of the stubble height, and the optimal rapeseed yield could be approached with stubble height of 40 cm. Compared with the stubble height of 20 cm, the yield increasing rate of the stubble height of 40 cm was 18.92%, the yield increased obviously. Stubble height was highly related to yield components of interplanted rapeseed in rice including primary branches, siliques per plant, siliques on main inflorescence, 1000-grain weight, dry matter weight per plant, and yield per plant with a substantial negative correlation or significant negative correlation.【Conclusion】A lower seedling rate, mature plant rate and mature density, but strong individuals under a lower stubble height as well as a higher mature density and weak individuals under a higher stubble height could result in yield reduction. Results of the study indicated that late rice stubble height of 40 cm was helpful to population growth and strongly improved the yield of interplanted rapeseed.
late rice; rice stubble height; interplanting rapeseed in rice; growth and development; yield
10.3864/j.issn.0578-1752.2017.04.005
2016-06-27;接受日期:2016-07-29
國(guó)家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201503123)、江西省重大科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(20143ACF60009)、江西省科研院所基礎(chǔ)設(shè)施配套項(xiàng)目(20142BBA13036)
聯(lián)系方式:鄭偉,E-mail:zw07917043299@163.com。通信作者葉川,E-mail:yechuan555@sohu.com。通信作者朱昌蘭,E-mail:zhuchanglan@163.com