干濕交替對直播再生稻抗倒伏性和產量的影響

林義月，李 陽，張作林，汪本福，張枝盛，程建平

（1.長江大學農學院，湖北 荊州 434025；2.湖北省農業科學院糧食作物研究所/糧食作物種質創新與遺傳改良湖北省重點實驗室，武漢 430064）

再生稻（Oryza sativaL.）是指在頭季稻收割后，利用合理的栽培措施使稻樁上的休眠芽萌發成穗，重新收獲一季的水稻種植模式。再生稻不僅具有省工省時、節水節肥和增加經濟效益等特點［1］，還能提高稻田復種指數、充分利用全年溫光資源，從而增加稻谷周年產量。

目前再生稻主要的栽培模式是育苗移栽，但隨著農村勞動力向城鎮轉移，農村人口老齡化勞動力短缺，直播再生稻作為更加簡便的栽培模式，符合當代農業輕簡化發展的趨勢。選擇適合的品種和播種量并采用配套的栽培措施可以使直播再生稻的產量相近或者高出移栽水稻［2］。滕宏飛等［3］的研究發現，直播水稻分蘗旺盛，但穗型偏小，想要達到高產優質應具有出苗率高、扎根能力強且抗倒伏能力好等特性。在直播栽培中，水稻倒伏風險更高，倒伏會直接或間接造成產量損失。直播栽培水稻比移栽水稻更容易發生倒伏，水稻倒伏的因素眾多，如遺傳因素、自然條件、不恰當的栽培管理措施等。水稻倒伏分為根倒伏和莖倒伏［4］，莖倒伏容易發生在水稻基部的第2 節間和第3 節間［5，6］，而且水稻的倒伏與株高、莖稈節間長度、莖壁粗度密切相關［7］。有研究表明，直播栽培水稻在成熟期容易發生倒伏，導致植株之間相互遮擋，減少光合作用，進而降低產量和品質［8］。因倒伏是水稻產量的一個重要限制因素，在直播水稻生產中如何通過栽培措施和田間管理來降低倒伏風險仍是一個亟待解決的關鍵問題。

不合理的播種量、施肥量及水分管理都可能造成水稻莖稈細小，導致抗倒伏能力減弱。因此，通過優化栽培措施，篩選適合當地且能增強水稻抗倒伏性并提高其產量的直播栽培技術是十分必要的。本試驗以水稻品種豐兩優香1 號為供試材料，設置常規淹灌、輕度干濕交替和重度干濕交替3 種水分管理措施，分析干濕交替對直播再生稻抗倒伏性狀和產量的影響，以期為選擇適合直播再生稻的栽培技術提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地

試驗于2022 年在湖北省武穴市花橋鎮鄭公塔現代農業示范中心試驗基地（115°30′E，29°55′N）進行。該試驗點為亞熱帶季風性濕潤氣候，水熱資源豐富，降雨主要發生在4—9 月，年平均降雨量為1 408.7 mm，年均氣溫為16.8 ℃，海拔為20.0 m。試驗點土壤為潴育型水稻土，質地為沙質壤土。試驗田耕作層土壤（0～20 cm）pH 為5.90，有機質含量為13.3 g/kg，土壤總氮含量為2.6 g/kg，土壤總磷含量為0.60 g/kg。

1.2 試驗材料

供試水稻品種為豐兩優香1 號，田間用種量為30 kg/hm2。

1.3 試驗設計

田間試驗播種方式為人工撒播，小區面積60 m2（5 m×12 m），3 次重復，采用隨機區組設計，設置3 個水分處理方式：常規淹灌（CI），頭季稻除分蘗盛期排水曬田與完熟期前一周排干水分外，其他時期，播種至秧苗二葉期，保持土壤濕潤無明水，分蘗開始灌水2 cm 水層，齊穗后20 d 灌2 cm 左右水層，再生稻生育期保持2～5 cm 水層長期淹水；輕度干濕交替（AWMD），從頭季稻曬田開始進行輕度干濕交替處理，即一次灌水到2～3 cm 水層后，自然落干，待土壤水勢在-10 kPa 時再次灌水，落干，重復過程；重度干濕交替（AWSD），從頭季稻曬田開始進行重度干濕交替處理，即一次灌水2～3 cm 水層后自然落干，待土壤水勢達到 -20 kPa 再次灌水，落干，重復過程。小區內安裝真空表式負壓計（中國科學院南京土壤研究所生產）監測土壤水勢。

1.4 田間管理

采用常規人工施肥，頭季稻氮肥施用總量（純N用量）為180.0 kg/hm2，磷肥施用總量（P2O5用量）為75.0 kg/hm2，鉀肥施用總量（K2O用量）為105.0 kg/hm2；再生季稻氮肥施用總量（純N 用量）為96.6 kg/hm2，鉀肥施用總量（K2O 用量）為71.0 kg/hm2。頭季復合肥（N、P2O5、K2O 含量分別為25%、10%、16%）作基蘗肥施用；氮肥按照基蘗肥與幼穗分化肥6∶4 的比例施用，鉀肥按照基蘗肥與幼穗分化肥1∶1 的比例施用，磷肥全部用作基蘗肥。頭季稻齊穗后20 d 施促芽肥，收割后3 d 內施提苗肥，氮肥促芽肥與提苗肥施用比例為5.7∶4.3，鉀肥全部作促芽肥。兩季嚴格控制病蟲草害。

1.5 測定指標及方法

1.5.1 植株抗倒伏性 頭季稻齊穗后20 d 取樣，每個小區取8 穴，選擇有代表性的單莖，測定株高、重心高度及第一節間（N1）、第二節間（N2）和第三節間（N3）的節間長度、節間外徑、莖壁厚度和抗折力（圖1），并計算彎曲力矩和倒伏指數，具體計算公式如下。

圖1 水稻節間結構

1.5.2 產量及產量構成 水稻頭季和再生季成熟期每小區取0.5 m2測定有效穗數、每穗粒數、結實率和千粒重，同時收取5 m2進行測產，收割后晾干，用水分谷物分析儀測定稻谷含水量，然后稱重，按照14%含水量折算產量。

1.6 數據分析

數據運算使用Microsoft Excel 2016 軟件；數據的統計分析應用SPSS 19.0 軟件，采用單因素方差分析和最小顯著性差異法（LSD）比較不同處理間的差異；繪制圖形和制作表格分別使用Oringin 9.0 和Microsoft word 2016 軟件。

2 結果與分析

2.1 干濕交替對水稻產量及產量構成因子的影響

由表1 可知，頭季AWMD 水稻產量最高，達8.53 t/hm2，分 別 比CI 和AWSD 高18.31%、5.05%；AWMD 的每穗粒數比CI 和AWSD 分別增加了26.11% 和3.73%；結實率各處理表現為AWMD＞AWSD＞CI，AWMD 的結實率比CI 和AWSD 分別提高了11.20%、3.27%。雖然AWMD 的有效穗數有所降低但每穗粒數和結實率彌補了穗數的不足，因而產量增加。再生季AWMD 水稻產量為7.12 t/hm2，分別比CI 和AWSD 增產14.47%和9.54%，差異均達顯著水平（P＜0.05）；AWMD 的有效穗數最高，分別比CI 和AWSD 增加18.21%和23.51%，差異均達顯著水平（P＜0.05）；每穗粒數各處理表現為AWMD＞CI＞AWSD，但不存在顯著差異，可見影響再生季水稻產量的主要因素是有效穗數。從周年產量來看（圖2），輕度干濕交替比重度干濕交替和常規淹灌分別顯著增加7.05%和16.53%（P＜0.05）。

表1 干濕交替下頭季和再生季水稻產量及產量構成因子

圖2 干濕交替對水稻周年產量的影響

2.2 干濕交替對水稻基部各節位抗折力、彎曲力矩和倒伏指數的影響

由表2 可知，各水分處理下水稻莖稈基部節間的倒伏指數差異達顯著水平（P＜0.05），CI 的基部第二節間倒伏指數最大，AWMD 的最小，AWSD 介于二者之間且與AWMD 差異不顯著；AWMD 基部第二節間的抗折力比CI 和AWSD 分別提高了12.61%和4.13%；AWMD 下水稻基部第三節間的倒伏指數為77.40（cm·g）/g，分別比CI 和AWSD 降低了25.04%、22.49%，莖稈基部各節間的抗折力表現為AWMD＞AWSD＞CI，存在顯著差異（P＜0.05）。水稻莖稈的抗折力與倒伏指數和彎曲力矩呈負相關，抗折力越高，倒伏指數越低，水稻的抗倒伏能力越強。

表2 干濕交替下水稻基部各節位抗折力、彎曲力矩和倒伏指數

2.3 干濕交替對水稻各基部莖稈形態性狀的影響

由表3 可知，各水分處理下水稻植株的株高表現為CI＞AWSD＞AWMD，但差異不顯著；AWMD 的重心高度比CI 和AWSD 的重心高度分別下移10.56%、8.29%，且AWMD 的重心高度與CI和AWSD的重心高度存在顯著差異（P＜0.05）；N2 的節間長度表現為AWSD＞CI＞AWMD，N3 的節間長度表現為CI＞AWSD＞AWMD，AWMD 的N3 節間長度分別比CI和AWSD 降低11.10%、8.29%，且與CI 差異顯著（P＜0.05）；N2 和N3 的莖壁厚度表現為AWMD＞AWSD＞CI。由此可見，干濕交替對水稻植株的重心高度、節間長度存在影響。

表3 干濕交替下水稻莖稈形態性狀

2.4 抗倒伏與產量性狀的相關分析

由圖3 可知，抗倒伏性狀之間，倒伏指數與重心高度、彎曲力矩之間呈顯著正相關（P＜0.05），抗折力與彎曲力矩呈顯著負相關（P＜0.05）；產量與重心高度、彎曲力矩和倒伏指數呈顯著負相關（P＜0.05），與抗折力呈顯著正相關（P＜0.05）。這表明水稻產量與倒伏性狀之間關系密切，水稻倒伏指數的降低，使抗倒伏能力增強，進而促進水稻高產。

圖3 水稻抗倒伏與產量性狀的相關分析

3 討論

有研究發現，干濕交替對水稻產量與土壤落干程度密切相關［10］，輕度干濕交替可以促進同化物向子粒轉運，加速子粒灌漿，從而提高每穗粒數和結實率，最終提高產量，重度干濕交替則會影響植株的生理活性而造成減產［11］。本試驗研究發現，頭季輕度干濕交替下水稻產量最高，比常規灌溉下產量增加18.31%，且存在顯著差異（P＜0.05），比重度干濕交替下產量高5.05%，但差異不顯著，這可能是由于重度干濕交替設計的落干程度沒達到損害水稻生理活性的高值。每穗粒數和結實率是構成產量的重要因素［12］，本試驗研究發現，輕度干濕交替下的每穗粒數和結實率比常規灌溉高26.11%和11.20%，且存在顯著差異（P＜0.05）。干濕交替能顯著影響再生稻再生季產量，本試驗研究發現再生季水稻產量在干濕交替處理下表現為AWMD＞AWSD＞CI，且存在顯著差異（P＜0.05）。這可能與以下兩點密切相關：一方面輕度干濕交替增強水稻莖稈強度提高水稻抗倒伏能力，避免頭季水稻發生倒伏，使再生季稻樁上休眠芽萌發成穗，提高再生季水稻產量；另一方面輕度干濕交替能提高土壤的通透性，具有優良群體透光性可延緩根系衰老從而保證了再生季稻的產量［13］。

水稻植株可以通過倒伏指數來衡量植株莖稈的抗倒伏能力。楊惠杰等［14］的研究結果表明，倒伏指數與彎曲力矩呈正相關，與抗折力呈負相關，倒伏指數越高說明水稻植株莖稈越容易倒伏，反之莖稈抗折力越強水稻抗倒伏能力越高。本試驗研究結果表明，輕度干濕交替的倒伏指數最低，抗折力最高，表明水稻植株在土壤輕度干旱條件下可以提高莖稈的強度來增強莖稈的抗倒伏能力。

有研究表明，水稻的抗倒伏能力與莖稈形態性狀密切相關［15，16］。株高、重心高度、節間長度顯著影響倒伏指數［17］。趙建明等［18］的研究發現株高、重心高度、基部節間長度與倒伏指數呈正相關。本研究表明，在輕度干濕交替下水稻株高降低，重心高度下移，節間長度縮短。本研究還發現，節間越粗、莖壁越厚，水稻莖稈的抗倒伏能力越強，這與申廣勒等［19］發現水稻節間粗度和莖壁厚度與倒數指數呈負相關的研究結果一致。因此，優化基部節間長度和壁厚可以提高水稻的抗倒伏能力。

氮肥管理對水稻的產量和抗倒伏能力也有一定的影響［20］，氮肥的不合理使用也會造成水稻產量降低及水稻植株倒伏嚴重。因此，水分管理和氮肥管理交互作用對水稻產量和抗倒伏能力的影響還需要進一步探究。

4 小結

本研究表明，輕度干濕交替水分處理方式能顯著增加水稻產量，輕度干濕交替的周年產量比重度干濕交替和常規淹灌分別顯著增加7.05% 和16.53%（P＜0.05），且能增強水稻莖稈強度，提高水稻莖稈抗折力，降低倒伏指數。綜上所述，輕度干濕交替能夠顯著增加水稻產量及提升水稻抗倒伏能力，能夠為后期直播再生稻高產優質高效栽培提供科學依據。