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本文通过3个气候区6个不同类型的品种,氮、磷、钾肥料用量,栽培密度和土壤干旱胁迫等试验手段,研究了寒地稻区栽培环境与措施对水稻产量和品质的影响,主要研究结果如下:
1.温度是寒地稻区影响水稻产量与品质的主要气候因子,水稻出穗期随温度增高而提前,产量与品质随温度增高显著提高。日照对产量影响很小,籽粒形成阶段日照长,有利于改善稻米品质。灌浆到成熟期(出穗后21~50d)的积温高,可以显著提高产量和产量性状值,出穗后积温与日照(尤其是出穗后21~50d)对产量和品质的影响大于出穗前,高温有利于提高产量与品质,日照量增加可以改善品质。
2.土壤干旱胁迫对产量的影响为:出穗前10~20d>分蘖中期>出穗前20~30d>乳熟期>分蘖后期>灌浆期>开花期>蜡熟期;对品质的影响为:出穗前10~20d>乳熟期>灌浆期>出穗前20~30d>蜡熟期>分蘖后期>分蘖中期>出穗期。孕穗期干旱胁迫是水稻最敏感的时期,此时期干旱可以导致产量和品质显著下降。所有生育阶段干旱都会导致从干旱期开始,生物产量、叶面积指数、叶绿素含量、光合速率、气孔导度、蒸腾速率下降,产量与品质降低。
3.氮肥具有明显的提高产量和改善品质的作用。在一定范围内,氮肥用量增加,产量增加。碾米品质、外观品质提高,胶稠度变长,蛋白质含量上升,直链淀粉含量下降。氮肥能提高单穴有效穗数、生物产量、光合速率。磷肥可以降低垩白率与垩白度,钾肥能延长最大光合速率时间。氮、磷、钾合理配比有利于提高光合速率,磷肥对产量、钾肥对产量与品质没有明显的影响。
4.水稻在一定的密度范围内(11.2~22.5穴·m-2),产量随栽培密度的上升而增加,达到一定限度(≥22.5穴·m-2)而下降。本试验条件下,适宜的栽培密度为15.0~22.5穴·m-2,栽培形式为26.7~33.3cm×20.0cm。栽培密度小(≤11.2穴·m-2)或栽培密度过大(≥28.1穴·m-2)会导致直链淀粉含量和青米率提高,垩白率和垩白度上升,胶稠度变短,食味下降。适宜的栽培密度(15.0~22.5穴·m-2)不仅可以提高产量与品质,而且生育前期叶面积指数上升快,籽粒形成期稳定时间长,成熟期下降缓慢。灌浆期光合速率、气孔导度、蒸腾速率较高,细胞间隙CO2浓度降低。出穗后产量积累量大,干物质和产量增长率高。
5.籽粒形成期植株氮、磷、钾含量对产量的影响是氮>钾>磷,各器官的氮、磷、钾含量对产量的影响是叶鞘>叶片>茎秆>籽粒,灌浆期>蜡熟期>出穗期>成熟期。而对品质性状的影响:氮>磷>钾,出穗到蜡熟期>成熟期,籽粒形成期各种器官含氮量高,糙米率、青米率、蛋白质含量提高;垩白率、垩白度、直链淀粉含量下降;磷含量高会使垩白率、垩白度、直链淀粉含量下降,糙米率提高;钾含量对稻米品质没有明显的影响。
6.出穗期到成熟期茎秆、叶鞘、叶片和籽粒中营养元素含量为:Fe>Mn>Zn>Cu,Fe、Mn含量较高,Cu、Zn含量较低。成熟期籽粒中Cu、Fe含量与产量呈负相关,Mn、Zn与产量呈正相关,4种元素均与食味呈正相关。氮、磷肥料增加,成熟期籽粒中Cu、Fe含量下降,Mn、Zn含量增加,尤其Mn含量明显高于Cu、Fe、Zn含量,钾肥用量增加均有利于4种元素含量提高,尤其是Cu、Zn含量的提高。
7.籽粒形成期植物内源激素含量:ZR和IAA出穗后7~21d的含量高于28~49d,高峰期出现在优势粒和弱势粒的最大灌浆速率期之前,基本上与优势粒和弱势粒的最大灌浆速率同步。GA3含量:籽粒形成前期含量较低,后期含量较高,最高含量期出现在出穗后42~49d,氮肥处理出现在42d。ABA含量出穗后7~21d较高,成熟期(出穗后49d)略有上升。单一激素占4种激素总量的比例与含量趋势一致。氮、磷肥料对4种激素的影响相近,钾肥对4种激素的后期含量影响较大。ZR、IAA和ABA含量高,产量提高。不同类型的激素影响不同的品质性状,影响较大的品质性状有糙米率、整精米率、青米率、长宽比、垩白率、垩白度、直链淀粉和蛋白质含量。