宁夏稻作区水分胁迫对水稻分蘖动态及产量的影响

冯伟东马建平曾宝安王淑梅王晓萍刘立丰冒海军

（1宁夏农林科学院农作物研究所，宁夏永宁750105；2平罗县农技推广服务中心，宁夏平罗753400；3灵武市农技推广服务中心，宁夏灵武751400）

宁夏稻作区水分胁迫对水稻分蘖动态及产量的影响

冯伟东1马建平2曾宝安1王淑梅3王晓萍3刘立丰2冒海军2

（1宁夏农林科学院农作物研究所，宁夏永宁750105；2平罗县农技推广服务中心，宁夏平罗753400；3灵武市农技推广服务中心，宁夏灵武751400）

研究了不同灌溉方式对水稻分蘖能力及产量的影响。结果表明，灌溉条件越好，水稻分蘖能力越强，收获穗数越多，产量越高；全生育期间歇灌溉和胁迫灌溉对水稻分蘖能力以及产量均有较大影响。在宁夏水资源紧缺的条件下，应通过调整种植业结构、增加轮作面积、延长轮作周期等措施压减控制水稻种植面积，保证有限的水资源能够充分灌溉一定面积的水稻，并通过完善改进水利设施，达到减少渗漏浪费、提高水资源利用效率的目的。

水稻；水分胁迫；分蘖动态；产量

水稻全生育期的需水量由叶面蒸腾量、株间蒸发量和稻田渗漏量3部分组成，前两者又合称腾发量，一般占总需水量的60%~80%[1]。稻田渗漏可以输氧、排毒，有更新土壤环境的良好作用，但渗漏量过大会增加养分的流失。有资料显示，水稻植株全生育期需水量为154m3/667m2，占总用水量的11%，蒸发量为249m3/ 667 m2，占17%；而渗漏量则多达1 044 m3/667 m2，占72%[1]，其结论认为水稻大量的灌溉水是消耗在蒸发和渗漏上，合理运用灌溉技术调节水稻需水量是节水栽培的一项关键技术。近年来，有报道水稻滴灌技术在部分地区示范节水达50%，产量达500 kg/667 m2以上[1]。

在水稻节水的问题上，育种者从提高品种自身抗旱能力的角度进行亲本选择和定向筛选，研究证明，品种间抗旱能力存在差异，但产量与品质兼顾的抗旱新品种还鲜有报道。栽培人员从农艺技术方面提出节水栽培的措施，正如上述水稻控灌和滴灌，通过人为强制减少灌溉，或延长灌水间隔期，或过早停水，来达到节水的目的。但在北方稻作区既大幅节水又能增产或不减产的技术措施，笔者始终持怀疑态度。

宁夏引黄灌区水稻面积近年来稳定在7.3万hm2左右，但是受黄河来水量减少的影响和全流域统一调配的限制，水稻灌溉用水较为紧张，春夏季节性用水矛盾十分突出，部分稻田由于强制节水的要求，灌水间隔期有的长达10~15 d，对产量和品质造成十分不利的影响。为确保宁夏银北低洼地区水稻种植，自治区对水稻做出了“南压北扩”的布局。笔者进行过一些调查走访，反映小水勤灌的节水增产效果要好于因灌水间隔过长、每次灌水都大水漫灌的效果，缺水直接导致减产和肥料、除草、用工等成本投入增加。为了深入客观地掌握不同水分胁迫程度对水稻分蘖及产量的影响，并区别以往的相关研究多建立在盆栽条件下，通过测定盆栽小环境的土壤水势等指标进行水分胁迫研究[2-6]，特在大田实际生产条件下开展本试验。

1 材料与方法

1.1 材料

供试品种为小粒型优质晚熟水稻品种宁粳27号，全生育期150～155 d。

1.2 试验设计

试验设不同灌溉条件和不同插植丛苗数2个因素。不同灌溉条件设全生育期正常灌溉（CK）、间歇灌溉、胁迫灌溉3个处理。其中正常灌溉处理全生育期灌水20次，灌水量920 m3，平均灌水间隔期为6 d；间歇灌溉处理全生育期灌水15次，灌水量780 m3，灌水间隔期为7～8 d；胁迫灌溉处理全生育期灌水11次，灌水量620 m3，灌水间隔期10～11 d。不同插植丛苗数设每丛插1苗、2苗、3苗、4苗、5苗5个处理。

采用裂区设计，不同灌溉条件为主区，不同插植丛苗数为副区，重复3次，主区间打埂并做防渗处理，小区面积18 m2（6行×0.3 m×10 m），插植行株距30 cm× 13.3 cm。4月10日育秧，5月12日插秧，9月5日停水。田间管理按照水稻旱育稀植技术标准执行，每间隔7 d调查1次分蘖动态。

2 结果与分析

2.1 不同处理群体分蘖动态调查

图1、图2、图3显示，水稻分蘖能力随灌水条件变化明显，正常灌溉处理水稻分蘖能力最强，间歇灌溉处理次之，6月27日正常灌溉和间歇灌溉处理总茎数即达到最大值，胁迫灌溉处理直到7月25日才达到分蘖高峰期。不同灌溉条件下，收获穗数均随丛苗数的增加而增加。

图1 正常灌溉分蘖动态

图2 间歇灌溉分蘖动态

图3 胁迫灌溉分蘖动态

图4 正常灌溉单株分蘖动态

图5 间歇灌溉单株分蘖动态

图6 胁迫灌溉单株分蘖动态

2.2 不同处理单株分蘖动态比较

从图4、图5、图6和表1可以看出，不同灌溉条件下单株分蘖能力随缺水程度的加大而降低，最高总茎数、收获穗数随灌溉条件的不同而有显著变化。正常灌溉处理分蘖能力最强，最高总茎数和收获穗数最高，分别为52.0万/667 m2和33.7万/667 m2，而胁迫灌溉处理仅分别为32.0万/667 m2和24.3万/667 m2，分别较正常灌溉降低38.5%和27.9%。间歇灌溉和胁迫灌溉处理分蘖成穗率均高于正常灌溉，分别高20.4%和16.1%，主要原因可能是缺水导致分蘖减少，最高总茎数降低，群体密度小，有效分蘖终止期推迟所致。不同灌水条件下最高总茎数和收获穗数随丛苗数的增加而增加。正常灌溉插植1苗的处理最高总茎数和收获穗数分别为30.1万/667 m2和20.0万/667 m2，而插植5苗的处理分别为74.8万/667m2和48.4万/667 m2。胁迫灌溉插植1苗的处理最高总茎数和收获穗数分别为17.7万/667m2和14.0万/667 m2，而插植5苗的处理分别为43.8万/667m2和31.7万/667m2。邵玺文等[4]的研究结果也表明，分蘖期水分胁迫抑制了水稻的生长发育，影响了分蘖的发生与生长，最终导致单位面积的有效穗数不足、每穗粒数低而严重影响产量。

2.3 不同灌溉处理的分蘖期比较

对图4、图5、图6分别求其平均新增单株分蘖动态，相当于求一阶导数得到图7、图8、图9，其意义是：横轴上方曲线向上表示加速增加分蘖，向下表示减速增加分蘖；横轴下方曲线向下表示加速死亡无效分蘖，向上表示减速死亡无效分蘖；第1个与横轴相交点为不再发生分蘖的时间，第2个与横轴相交点为停止死亡无效分蘖的时间。

表1 不同处理水稻苗茎穗比较

图7 正常灌溉新增单株分蘖动态

图8 间歇灌溉新增单株分蘖动态

图9 胁迫灌溉新增单株分蘖动态

为了便于更深入的分析比较，根据上图曲线，将水稻分蘖期由原来的分蘖始期、有效分蘖终止期、分蘖盛期3个时期，再增加快速分蘖期和慢速分蘖期2个概念，快速分蘖期即新增分蘖每日较前日持续加速发生的时期；慢速分蘖期即新增分蘖每日较前日减慢发生，以至无效分蘖加速死亡，新增分蘖不再发生的时期。

表2显示，随缺水程度的加重，分蘖始期、分蘖盛期、有效分蘖终止期均有所推迟。胁迫灌溉处理分蘖始期、分蘖盛期、有效分蘖终止期分别较正常灌溉推迟5 d、30 d和25 d，快速分蘖期延长17 d，慢速分蘖期缩短19 d。由图7可以看出，正常灌溉单株分蘖起点早、增速快、总茎数高，无效分蘖也多（6月20日以前曲线向上）；之后很快减慢速度（6月20日至7月4日曲线向下），使大量无效分蘖死亡（7月4日以后的时间曲线在横轴下方），这一过程实际上造成大量养分消耗浪费，使分蘖成穗率降低（表2）。间歇灌溉的分蘖相对适宜，无效分蘖死亡的幅度较小。胁迫灌溉只是在8月1日以后有少量无效分蘖死亡。其中6月26日至7月4日胁迫灌溉处理持续9 d田面干裂，对分蘖速度影响

表2 不同灌溉处理分蘖期对比

表3 不同灌溉条件植株性状及产量构成因素对比

表4 正常灌溉条件不同丛苗数水稻植株性状及产量构成因素对比

同列数据后不同小写字母表示在0.05水平差异显著。“*”和“**”表示差异达显著和极显著水平。下同。显著，使分蘖速率减慢，从分蘖动态（图3）、单株分蘖（图6）及平均新增单株分蘖（图9）均明显反映。

表5 间歇灌溉条件不同丛苗数处理水稻植株性状及产量构成因素对比

表6 胁迫灌溉条件不同丛苗数处理水稻植株性状及产量构成因素对比

2.4 不同灌溉处理对水稻植株性状及产量的影响

从表3～表6可见，随缺水程度的加重，水稻株高、穗长、实粒数、收获穗数及产量均有不同程度的降低，其中，间歇灌溉产量较正常灌溉减18.2%，胁迫灌溉产量较正常灌溉减29.1%。由此说明，缺水直接导致水稻植株总体生长量不足，影响分蘖，降低收获穗数，最终造成产量降低。随丛苗数的增加，各灌水条件水稻株高、穗长、实粒数、收获穗数均有不同程度的降低。主要是由于随丛苗数的增加，最高总茎数也增加，植株群体加大，不利于个体生长发育所致。正常灌溉处理，产量与丛苗数关系不明显，间歇灌溉和胁迫灌溉处理产量随丛苗数的增加有增加趋势；从产量构成来看，正常灌溉处理随丛苗数的增加，收获穗数的增加效应与每穗粒数的减少效应相抵消，与以往的研究结论一致[7]；间歇灌溉和胁迫灌溉处理收获穗数的增加效应大于每穗粒数的减少效应。由此证明，在缺水条件下适当增加种植密度有利于保证产量。

图10 不同灌溉处理根系分布比较

2.5 不同灌溉处理根系分布

在行间对离植株基部5 cm和10 cm处的地面竖直切成剖面，调查20 cm2（横4 cm×竖5 cm）面积上的根系分布数量发现（图10），水稻根系分布密度明显受到灌水的影响，灌水条件好，土壤环境更适宜根系生长，根系密度大，根量多；胁迫灌溉，土壤缺水，土壤紧密度高，硬度变大，容重提高，根系密度小，植株吸收养分必将受到一定程度的影响，这可能也是导致减产的一个因素。朱德峰等[8]的研究也表明，耕层以下土壤容重提高，根系生长量下降，同时深层根系比例下降。

3 结论与讨论

研究证明，灌水的状况直接影响水稻的分蘖能力，进而影响产量。单株分蘖虽然随丛苗数的增加而降低，但是苗数过低影响到总茎数，从而导致因收获穗数不足影响最终产量。水稻全生育期正常灌溉虽然耗水量较大，但能够保证产量，间歇灌溉和胁迫灌溉耗水量减少，对产量均影响较大。王成瑷等[7]开展了水分胁迫对水稻品质的研究，结果表明，分蘖期、孕穗期、灌浆期土壤水分胁迫导致单丛有效穗数降低，每穗粒数减少，生物产量与经济产量降低，功能叶变短，糙米率、米粒长宽比、千粒重、整精米率、食味值下降，垩白粒率和垩白度明显增高，胶稠度、蛋白质含量降低。

笔者认为，在水资源紧张的情况下，要保证水稻产量和品质，应通过调整种植结构、增加水旱轮作面积、延长水旱轮作周期等综合措施控制水稻种植面积。同时，通过农艺和工程措施提高田间保水能力，保证有限的水资源在一定面积上的充分灌溉。宁夏稻作区应从水资源高效利用、避免浪费方面进行考虑，主要解决上下游协调配水、水资源渗漏流失等问题，如灌溉系统的衬砌，有条件的可改渠灌为管灌，缩短行水时间，提高灌水效率，灌溉期间田埂包膜减少渗漏，排毛打坝或修筑节制闸抬高农田地下水位，提高整地质量保证浅水层时田间均匀保水，改良土壤和完善耕作技术以提升田间持水能力等。

[1]彭世彰，徐俊增.水稻控制灌溉理论与技术[M].南京：河海大学出版社，2011：6.

[2]张玉屏，朱德峰，林贤青，等.不同时期水分胁迫对水稻生产特性和产量形成的影响[J].干旱地区农业研究，2005，23（2）：48-53.

[3]杨建昌，王维，王志琴，等.水稻旱秧大田期需水特性与节水灌溉指标研究[J].中国农业科学，2000，33（2）：34-42.

[4]邵玺文，阮长春，赵兰坡，等.分蘖期水分胁迫对水稻生长发育及产量的影响[J].吉林农业大学学报，2005，27（1）：6-10.

[5]陆建飞，丁艳峰，黄丕生.持续土壤水分胁迫对水稻生育与产量构成的影响[J].江苏农业研究，1998，19（2）：43-48.

[6]王成瑷，王伯伦，张文香，等.土壤水分胁迫对水稻产量和品质的影响[J].作物学报，2006，32（1）：131-137.

[7]冯伟东，王兴盛，王晓娟，等.水稻插秧栽培丛苗数精确定量研究[J].中国稻米，2013，19（6）：75-76.

[8]朱德峰，林贤青，曹卫星.水稻根系生长及其对土壤紧密度的反应[J].应用生态学报，2002，13（1）：60-62.

EffectsofW ater Stresson Tillering Dynam icsand Yield of Paddy Rice in Ningxia

FENGWeidong1,MA Jianping2,ZENGBaoan1,WANGShumei3,WANGXiaoping3,LUILifeng2,MAOHaijun2
（1Crop Research Institute of Ningxia Academy of Agricultureand Forestry Sciences,Yongning,Ningxia750105,China;2Pingluo County Agricultural Extension and Service Center,Pingluo,Ningxia 753400,Chian;3Lingwu City Agricultural Technology Extension and Service Center,Lingwu,Ningxia 751400,China）

A field experimentwas carried out to explore the effects of different irrigationmethod on tillering ability and yield of rice.The results showed that the better irrigation conditionswould gainmore tillerings and effective panicles and higher yields of rice.During the whole growth period,intermittent irrigation and stress irrigation had greateffectson tillering ability and yield of rice.Under the condition of the shortage ofwater resources in Ningxia,the rice planting area should be controlled to ensure the limited water resources could be fully used by adjusting the planting structure,increasing the rotation area and prolonging the rotation cycle.In addition,improving thewater conservancy facilities isalsoa betterway to reduce the leakage and improve the utilization efficiency ofwater resources.

rice;waterstress;tilleringdynamics;yield

S511.07

：A

：1006-8082（2017）03-0048-05

2017－01－18