控制灌溉對寒地水稻產量及品質的影響

丁國華 曹良子 周勁松 白良明 王彤彤 洛育 楊光 李柱剛 陳磊 姜輝 劉凱 劉昊飛 王雪揚 孫艷玲 黃彥 殷大偉 孫世臣* 來永才*

（1黑龍江省農業科學院/國家耐鹽堿水稻技術創新中心東北分中心/農業農村部種養結合重點實驗室/黑龍江省農業科學院開放實驗室/黑龍江省水稻品質改良與遺傳育種工程技術研究中心/黑龍江省作物分子設計與種質創新重點實驗室，哈爾濱150028；2黑龍江省水利科學研究院，哈爾濱150080；3黑龍江八一農墾大學，黑龍江 大慶163000；第一作者：hucheng229＠163.com；*通訊作者：shichensun＠126.com；Yame0451＠163.com）

“民以食為天，食以稻為先”，水稻對于我國糧食安全，特別是口糧安全具有不可替代的作用。黑龍江被譽為我國糧食安全的“壓艙石”，水稻種植面積和產量均為全國第一。同時，這也意味著巨大的資源消耗，全省水稻生產年耗水量約300億m3，占全省農業用水量的96%，占社會總用水量的85%。黑龍江無論是水資源總量還是人均占比都比較低，水資源總量約810.3億m3，人均水資源量約2 160 m3，均低于全國平均水平，且空間分布不均勻。隨著社會經濟不斷發展，工業、城市用水量不斷增加，水分供需矛盾日益凸顯。在做好工程節水基礎上，結合農藝和生物節水，提高單位面積水分的生產效率，從而節約水資源，是黑龍江水稻生產走生態環保、可持續發展的重要出路。

前人針對水稻節水栽培已開展了廣泛、深入研究，并已成功應用于生產[1-4]。控制灌溉是一種非充分灌溉技術，指依據水稻不同生育階段對水分需求程度不同的特性，在滿足水稻生長發育所需水分的前提下調控土壤含水量，從而達到節約灌溉用水和提高產量的目的。實踐證明，控制灌溉是一種適合寒地水稻生產的節水栽培方式。研究表明，與淹水灌溉相比，控灌可節水46%～62%，提高灌溉水利用率52%～70%，使灌溉水利用效率達1.8～3.0 kg/m3[5-7]。但控制灌溉對水稻產量影響研究結果不一。有研究表明，控制灌溉能夠提高有效分蘗數、結實率及產量，增產幅度在7%～11%[3，8]。但也有研究表明，控灌條件下水稻產量只略高于常灌[5，9]。還有研究顯示，控灌相較于淹水灌溉并不具有增產優勢。因此，本研究以寒地節水抗旱水稻新品系為材料，研究控制灌溉對其產量和品質的影響，以為寒地水稻節水栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗于2020年在黑龍江省水利科學院科技試驗研究中心水田試驗區（45°43′09″N，126°36′35″E）進行，全年無霜期135 d左右，平均氣溫-4℃～5℃，年平均降水量約400～650 mm，7—9月降水量占全年總降水量的70%。試驗地為壤土，pH值7.28，N：153.5 mg/kg，P2O5：39.2 mg/kg，K2O：369.9 mg/kg。試驗站大田0～40cm土壤體積飽和含水率平均為42.94%。

1.2 試驗材料

試驗材料為龍稻18及龍稻17006、龍稻17009、龍稻17011、龍稻17016等新品系，各材料具體特性見表1。

表1 試驗材料特性

1.3 試驗設計

采用大田對比試驗，設置2個處理：T1，常規灌溉，下簡稱“常灌”；T2，控制灌溉，下簡稱“控灌”。每個品種種植10 m2，3次重復。插秧規格30.0 cm×13.3 cm，每叢4～5株，5月18日插秧，9月20日收獲。各水分處理見表2。

表2 水分處理方式

1.4 測定項目及方法

1.4.1 葉綠素含量

用SPAD-502葉綠素儀測定，選擇晴好天氣在上午10∶00至14∶00測定。測定前用SAPD儀校準卡進行儀器校準。每個處理隨機測定15片，每片葉測定上、中、下3個部位并取平均值。

1.4.2 產量及產量構成因素

于成熟期采樣，每個處理按平均分蘗取5叢考種并測產，測定項目包括有效穗數、穗長、穗總粒數、實粒數、千粒重等。

1.4.3 品質性狀

于水稻成熟期分小區收獲，并測定稻谷產量和水分，按標準水含量計算各品種產量。每個重復取2 kg稻谷，常溫保存3個月，待其理化特性穩定后，按《中國農業標準匯編 糧油作物卷》的標準測定品質。利用FC-2K型實驗礱谷機（YAMAMATO，日本）和VP-32型實驗碾米機（YAMAMATO，日本）將樣品加工成精米；利用1241型（FOSS公司）近紅外谷物分析儀測定直鏈淀粉含量、蛋白質含量及食味值，各樣品均重復3次。

1.5 數據分析

用Excel錄入和整理數據并作圖，用SPSS系統軟件分析數據。各性狀相對值=控灌處理值÷常灌處理值。

2 結果與分析

2.1 灌溉方式對各材料產量及產量構成因素的影響

與常灌相比，控灌條件下龍稻18、龍稻17009產量增高，其他材料產量下降，其中，龍稻17009產量增幅最大，產量達到570 kg/667 m2，高于常灌的539 kg/667 m2，并顯著高于其他材料。產量構成因子在不同灌溉條件下各材料有升有降，具體見表3。

表3 產量及產量構成因素

除龍稻17011外，各材料有效穗數控灌與常灌比值均大于1，各材料間差異不顯著；穗長、癟粒數控灌與常灌比值各材料間無顯著差異；穗總粒數控灌與常灌比值龍稻17006最大，顯著大于龍稻17011，其余材料無顯著差異；穗實粒數控灌與常灌比值龍稻17006、龍稻17009為1.13、1.08，顯著大于龍稻17011（0.84），說明控制灌溉下龍稻17006、龍稻17009穗實粒數有上升趨勢。龍稻17006、龍稻17009著粒密度控灌與常灌比值為1.11、1.09，顯著大于龍稻18、龍稻17011。千粒重控灌與常灌比值龍稻17011最大，為1.065，龍稻17009最小為0.995，兩者差異顯著，其他材料無顯著差異。可見，有效分蘗和穗實粒數增加是龍稻17009在控制灌溉下增產的主要原因

2.2 灌溉方式對各材料葉片SPAD值的影響

從表4可見，與常灌相比，控灌下，分蘗期龍稻17006、龍稻17009葉片SPAD值呈增大趨勢，其他材料SPAD值呈下降趨勢。灌漿期，龍稻17006、龍稻17016葉片SPAD值增大，其他材料SPAD值變化較小。

表4 不同灌溉處理各材料不同時期SPAD值

分蘗期控灌與常灌SPAD比值龍稻17009最大，為1.07，龍稻17006次之，為1.06，二者均顯著高于龍稻18、龍稻17011、龍稻17016；灌漿期控灌與常灌SPAD比值龍稻17006最高，為1.10，顯著高于其他材料，龍稻17016次之，均顯著高于龍稻17009、龍稻17011、龍稻18。

2.3 不同灌溉方式對各材料品質的影響

由表5可知，與常灌相比，控灌條件下龍稻17006、龍稻17011、龍稻18蛋白質含量呈下降趨勢，龍稻17009和龍稻17016則呈升高趨勢；除龍稻17006外，其他材料常灌和控灌條件下的直鏈淀粉含量變化幅度較小；控灌條件下，龍稻17006食味值提高，龍稻17009、龍稻17011和龍稻18食味值下降，龍稻17016無變化；糙米率各材料常灌和控灌條件下變化不大，除龍稻17011外，其余材料精米率在控灌條件下與常灌相比呈上升趨勢。

表5 不同灌溉處理各材料品質性狀

3 結論與討論

節水抗旱水稻品種和普通水稻品種比可節水50%以上。上海市農業科學院培育的旱優73已在我國多省應用，并取得了良好的經濟效益和社會效益[10-14]。黑龍江特定的稻作生態環境，需培育適應當地生態條件的節水抗旱稻品種，并配合節水栽培方式，達到輕簡、節水、節本、增效及可持續發展的目的。本團隊以黑龍江本地優良水稻品種與典型陸稻品種雜交，經多環境、多壓力選擇，創制了適應寒地稻作環境的節水抗旱水稻新品系[15]。在本試驗條件下，不同水稻材料在控灌條件下產量表現趨勢不一，較常灌有升高也有降低，新創制的材料龍稻17009增產原因與前人研究結果一致，其無論在常規灌溉還是在控制灌溉下產量都較其親本龍稻18具有較大優勢，且能維持優良的品質。龍稻17009是適應寒地節水栽培的優良材料，節水栽培模式下其維持高產、優質機理有待下一步研究。