鎂水耦合對寒地水稻產量構成因素及產量的影響

摘要：在黑龍江慶安水利試驗站，以水稻（Oryza sativa L.）龍慶稻3號為試驗材料，采用隨機區組法，以負壓式土壤濕度計監測土壤水勢，研究鎂水耦合對寒地水稻產量構成因素及產量的影響，以期為節水栽培提供理論依據和技術支持。結果表明，龍慶稻3號的鎂肥與水分處理間在穗數、穗粒數、結實率和產量上均存在互作關系；鎂肥施用后，龍慶稻3號的穗數增加、穗粒數增加、結實率降低、千粒重降低、理論產量增加；以-15～-20 kPa為控水下限的水分管理，龍慶稻3號的穗數減少、穗粒數增加、結實率降低、千粒重降低、理論產量增加；以-15～-20 kPa為控水下限同時施用鎂肥的處理，龍慶稻3號的理論產量最高。返青期至成熟期進行-15～-20 kPa的間歇控水處理，節水率為28.5%。

關鍵詞：水稻（Oryza sativa L.）；鎂水耦合；產量構成因素；產量

中圖分類號：S511；S365 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）22-5740-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.22.003

Effect of Magnesium Fertilizer and Water Coupling on Yield Components

and Yield of Rice in Cold Region

L？譈 Yan-dong1，MA Qing-hui1，2，LI Hong-yu1，ZHOU Jian1，PAN Shi-jü1，JIANG Yu-wei1，

WANG Long1，CHEN Jian-xin1，WEN Shao-pu1，ZHENG Gui-ping1

（1.College of Agronomy， Heilongjiang Bayi Agricultural University/Key Laboratory of Crop Germplasm Improvement and Cultivation in Cold Regions of Heilongjiang Provincial Education Department， Daqing 163319， Heilongjiang， China； 2.Qixing Farm of General Bureau of State Farms of Heilongjiang Province， Jiansanjiang 156300， Heilongjiang， China）

Abstract： In order to provide the theory base and technical support for water-saving cultivation technique， with Longqingdao 3 as material， the effects of magnesium fertilizer and water coupling on yield components and yield of rice in cold region were studied with the random area group experiment by examining soil water potential with a negative pressure soil moisture meter in Qin'an irrigation testing station. Results showed that there were interactions in the number of panicle， grain number per panicle，kernel setting rate and yield of Longqingdao 3 between magnesium fertilizer and water treatments. After application of magnesium fertilizer， the number of panicle， grain number per panicle and yield of Longqingdao 3 increased， and kernel setting rate and 1000-grain weight of Longqingdao 3 decreased. Intermittent controlling water treatments at-15～-20 kPa of soil water potential were carried out from re-green to mature， the number of panicle， kernel setting rate and 1000-grain weigh of Longqingdao 3 decreased， and grain number per panicle and yield of Longqingdao 3 increased. When carrying out intermittent controlling water treatments at-15～-20 kPa of soil water potential from re-green to mature with application of magnesium fertilizer， the yield of Longqingdao 3 was the highest. When carrying out intermittent controlling water treatments at-15～-20 kPa of soil water potential from re-green to mature， the water saving rate was 28.5%.

Key words： rice（Oryza sativa L.）； magnesium and water coupling； yield component； yield

在農業生態系統中，水分和養分是密不可分的，合理的水肥交互作用能促進作物生長，提高產量[1]。土壤水分和養分是影響水稻產量的重要因子，水是發展水稻生產的先決條件。研究表明[2-4]，適宜的水肥條件可以促進作物生長，提高產量，在土壤水分很少的情況下，通過協調土壤水分和養分的關系，可獲得較為理想的產量。多年來，國內外關于水分和養分對水稻（Oryza sativa L.）產量作用的研究已有豐富的報道[5-12]。然而水分和肥料對產量的交互作用報道很少[13-19]，尤其是有關水分和肥料對寒地水稻產量的交互作用報道更少[20]，而有關鎂肥和水分對寒地水稻產量交互作用的研究尚未見報道。本試驗以土壤水勢為指標嚴格監測土壤水勢，研究返青至成熟期控水及不同的鎂肥處理對寒地水稻產量的影響，以期為節水栽培提供理論基礎和技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗時間和地點

試驗于2014年在慶安水利試驗站進行。

1.2 供試品種

供試品種為龍慶稻3號。

1.3 試驗設計

采用二因素隨機區組試驗設計，3次重復。肥料種類為史丹利復合肥（N∶P2O5∶K2O=30∶5∶5）和99.5%七水硫酸鎂。施肥方法：史丹利復合肥312.5 kg/hm2、鎂肥60.0 kg/hm2作基肥在最后一次整地前施入，耙入土中8～10 cm；60.0 kg/hm2鎂肥用于中期追肥，追肥時期于9.0～9.3葉時進行，各種肥料施入量及比例見表1。分蘗肥早施，分2次進行，第一次施分蘗肥總量的70%～80%，于返青后（4葉期）立即施用；第二次施分蘗肥總量的20%～30%，于6.0葉齡施于植株色淡、生長差、分蘗少處。用負壓式真空表監測土壤水勢，當土壤水勢達-15～-20 kPa時灌水，即-15～-20 kPa為控水下限，自泡田起就要記錄灌水定額。具體操作為秧苗移栽本田后，5～6 cm水層深水護苗返青，在返青后的各個生育階段，除了除草和施肥期間外，灌水后田面不再保留水層，水分管理見表2。以常規栽培的水分管理為對照；蠟熟末期停止灌水。

1.4 栽培方式

育苗按常規旱育壯苗模式化進行，在同一條件下育苗。每個小區面積400 m2，每個小區單排單灌，行距30 cm，穴距14 cm，每穴4苗。本田按葉齡指標計劃管理。適期收割。

1.5 測試內容與方法

記錄每次灌水的時間及灌水量。水稻成熟時每個品種的處理和對照選取有代表性的植株6穴，帶回室內考察農藝性狀和產量性狀，測定項目主要有穗數/穴、實粒數/穴、空秕粒數/穴，并稱取相應粒重，計算結實率、千粒重和理論產量。

2 結果與分析

2.1 鎂肥與水耦合對水稻穗數的影響

鎂肥與水耦合對龍慶稻3號穗數（個/m2）影響的F測驗結果說明：水分間的差異不顯著，肥料間、肥料×水分間的差異顯著。肥料間的比較：龍慶稻3號的兩種肥料處理以F2處理的穗數較多，F1處理的穗數較少，且兩者差異達顯著水平，說明鎂肥的施用能夠增加龍慶稻3號的穗數。水分間的比較：龍慶稻3號的兩個水分處理間差異不顯著，其中S1的穗數較多，S2的穗數較少。上述結果說明，以-15～ -20 kPa為控水下限的水分管理不利于龍慶稻3號穗數的增加（圖1）。

由于鎂肥與水分間存在互作效應，說明各處理組合的效應不是各單因素效應的簡單相加，而是鎂肥效應隨水分而不同。龍慶稻3號以F2S2處理的穗數最多，以F1S2處理的穗數最少，且處理間的差異達極顯著水平。由表3可以看出，在施用鎂肥的情況下，龍慶稻3號以-15～-20 kPa為控水下限的水分管理時其穗數較多，而以常規的水分管理其穗數較少；即在施用鎂肥的情況下，以-15～-20 kPa為控水下限的水分管理有利于龍慶稻3號穗數的增加。

2.2 鎂肥與水耦合對水稻穗粒數的影響

鎂肥與水耦合對龍慶稻3號穗粒數影響的F測驗結果說明：肥料間的差異顯著，水分間的差異不顯著，肥料×水分間的差異顯著。肥料間的比較：龍慶稻3號以F2處理的穗粒數較多，F1處理的穗粒數較少，且兩者差異達顯著水平。上述結果說明，施用鎂肥能夠使龍慶稻3號的穗粒數增加。水分間的比較：龍慶稻3號的兩個水分處理間差異不顯著，其中S2的穗粒數較多，S1的穗粒數較少。上述結果說明，以-15～-20 kPa為控水下限的水分管理有利于龍慶稻3號穗粒數的增加（圖2）。

由于鎂肥與水分間存在互作效應，說明各處理組合的效應不是各單因素效應的簡單相加，而是鎂肥效應隨水分不同而不同。龍慶稻3號以F2S2處理的穗粒數最多，以F1S1處理的穗粒數最少，且兩者的差異達顯著水平。由表4可以看出無論在有或沒有施用鎂肥的情況下，龍慶稻3號均以-15～-20 kPa為控水下限的水分管理時其穗粒數較多，而常規的水分管理其穗粒數較少，即以-15～-20 kPa為控水下限的水分管理有利于龍慶稻3號穗粒數的增加。

2.3 鎂肥與水耦合對水稻結實率的影響

鎂肥與水耦合對龍慶稻3號結實率影響的F測驗結果說明：肥料間和水分間的差異均不顯著，肥料×水分間的差異顯著。肥料間的比較：龍慶稻3號以F1處理的結實率較多，F2處理的結實率較少，但兩者差異未達顯著水平。上述結果說明，鎂肥的施用不利于龍慶稻3號結實率的增加。水分間的比較：龍慶稻3號以S1處理的結實率較多，S2處理的結實率較少，但兩者差異未達顯著水平。上述結果說明，以-15～-20 kPa為控水下限的水分管理不利于龍慶稻3號結實率的增加（圖3）。

由于鎂肥與水分間存在互作效應，說明各處理組合的效應不是各單因素效應的簡單相加，而是鎂肥效應隨水分不同而不同。龍慶稻3號以F1S1處理的結實率最高，以F1S2處理的結實率最低。由表5可以看出，在施用鎂肥的情況下，龍慶稻3號以 -15～-20 kPa為控水下限的水分管理時其結實率較高，而常規水分管理的其結實率較低；即在施用鎂肥的情況下，以-15～-20 kPa為控水下限的水分管理有利于龍慶稻3號結實率的增加。

2.4 鎂肥與水耦合對水稻千粒重的影響

鎂肥與水耦合對龍慶稻3號千粒重影響的F測驗結果說明：肥料間、水分間、肥料×水分間的差異不顯著。肥料間的比較：龍慶稻3號以F1處理的千粒重較高，F2處理的千粒重較低，但兩者差異未達顯著水平。上述結果說明，鎂肥的施用不利于龍慶稻3號千粒重的增加。水分間的比較：龍慶稻3號以S2處理的千粒重較高，S1處理的千粒重較低，但兩者差異未達顯著水平。上述結果說明，以-15～ -20 kPa為控水下限的水分管理有利于龍慶稻3號千粒重的增加（圖4）。

由于鎂肥與水分間不存在互作效應，說明各處理組合的效應只是各單因素效應的簡單相加。龍慶稻3號以F1S2處理的千粒重最高，以F2S1處理的千粒重最低。由表6可以看出無論在施用或不施用鎂肥的情況下，龍慶稻3號均以-15～-20 kPa為控水下限的水分管理時其千粒重較高，而常規的水分管理其千粒重較低，即以-15～-20 kPa為控水下限的水分管理有利于龍慶稻3號千粒重的增加。

2.5 鎂肥與水耦合對水稻產量的影響

鎂肥與水耦合對龍慶稻3號產量影響的F測驗結果說明：肥料間、水分間、肥料×水分間的差異均顯著。肥料間的比較：龍慶稻3號兩種肥料處理以F2處理的產量較高，F1處理的產量較低，且兩者差異達極顯著水平。上述結果說明，鎂肥的施用能夠增加龍慶稻3號的理論產量。水分間的比較：龍慶稻3號以S2處理的產量較高，S1處理的產量較低。上述結果說明，以-15～-20 kPa為控水下限的水分管理有利于其產量的增加（圖5）。

由于鎂肥與水分間存在互作效應，說明各處理組合的效應不是各單因素效應的簡單相加，而是鎂肥效應隨水分不同而不同。龍慶稻3號以F2S2處理的理論產量最高，以F1S2處理的理論產量最低，且兩者差異達到極顯著水平，上述結果說明同樣以 -15～-20 kPa為控水下限的水分管理，施用鎂肥能夠極顯著地提高龍慶稻3號的產量。由表7可以看出在施用鎂肥的情況下，龍慶稻3號以-15～-20 kPa為控水下限的水分管理時其理論產量較高，而常規的水分管理其理論產量較低；即在施用鎂肥的情況下，以-15～-20 kPa為控水下限的水分管理有利于龍慶稻3號理論產量的增加。

2.6 不同控水處理的節水效果

通過計量不同處理的全生育期用水量，最后計算出不同控水處理的節水率（表8），返青至成熟期進行-15～-20 kPa的間歇控水處理，節水率為28.5%。

3 討論

鎂對作物正常生長發育、生理代謝、提高產量、改善產品品質具有重要作用。李曉鳴[21]的研究認為，施用礦質鎂肥水稻產量提高40.7%。孫蘭英等[22]的研究認為，缺鎂稻田施用鎂肥，緩解了土壤中鎂的不足，使稻苗返青快，分蘗早，從而使有效穗、穗粒數、結實率和千粒重等經濟性狀有明顯改善，有利于產量的提高。溫海英等[23]的研究認為，水稻施用鎂肥能增加水稻有效穗，促成大穗，提高每穗實粒數，提高成穗率和結實率，明顯改善水稻農藝性狀，對水稻有明顯增產效果。曾志等[24]的研究表明，水稻施用鎂肥能增加每穗實粒，提高結實率，增加千粒重，農藝性狀較好，對水稻有明顯的增產效果。王安東等[25]的研究表明，合適鎂鉀比通過提高穗數和結實率，進而提高水稻產量。趙潔等[26]的研究認為，水稻施用硫酸鉀鎂肥后，產量較不施肥提高。本研究結果表明，鎂肥施用后，龍慶稻3號的穗數增加、穗粒數增加、結實率降低、千粒重降低、理論產量增加；說明穗數和穗粒數的增加能夠彌補結實率和千粒重降低所帶來的產量損失，從而使龍慶稻3號的產量增加。關于施用鎂肥能夠提高水稻的產量，本研究結果與前人的研究結果一致；而鎂肥對水稻產量構成因素的影響，本研究結果與前人的研究結果有所不同，這可能與試驗所用的品種和土壤不同有關。

呂艷東等[27]在寒地稻作區進行水稻全生育期 -8～-10 kPa間歇控水盆栽試驗，認為間歇控水引起品種有效穗數降低，穗粒數增多，結實率提高，千粒重增加，最終引起墾鑒稻5號產量增加、墾稻12號產量降低。程建平等[28]的研究表明，間歇灌溉有利于增加單株有效穗數、每穗實粒數和每穗穎花數，提高結實率和千粒重，從而提高了產量。鄧環等[29]的研究表明，間歇灌溉是一種可節約用水、提高水稻產量的有效灌溉模式。彭世彰等[30]的研究認為控灌與常灌相比，成穗數增多，穗粒數、實粒數、結實率、千粒重增加，理論產量和實際產量均增加，實現了高產基礎上的再增產。張慎鳳[31]的研究認為，與水層灌溉相比，輕干濕交替灌溉（灌溉的低限土壤水勢指標為-15 kPa～-25 kPa）顯著增加了產量；從產量構成因素分析，輕干濕交替灌溉的單位面積穗數與對照無顯著差異，但輕干濕交替灌溉的每穗粒數、結實率和粒重均顯著高于對照。本研究結果表明，以-15～-20 kPa為控水下限的水分管理，龍慶稻3號的穗數減少、穗粒數增加、結實率降低、千粒重降低、理論產量增加。說明穗粒數的增加能夠彌補穗數、結實率和千粒重降低所帶來的產量損失，從而使龍慶稻3號的產量增加。本試驗的研究結果與前人的研究結果有異同，出現結果的不一致可能與土壤和氣候條件、水稻品種特性以及灌溉方法等有關，也可能與間歇灌溉控水下限的土壤水勢指標有密切關系。

4 結論

鎂肥與水耦合對龍慶稻3號穗數、穗粒數、結實率和產量影響的F測驗結果說明：鎂肥與水分間存在互作效應。以-15～-20 kPa為控水下限同時施用鎂肥的處理龍慶稻3號的理論產量最高，以-15～ -20 kPa為控水下限不施用鎂肥的處理龍慶稻3號的理論產量最低。返青期至成熟期進行-15～-20 kPa的間歇控水處理，節水率為28.5%。

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