有机栽培处理对水稻产量及其构成要素的影响
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摘要：研究不同处理条件下，不同水稻品种在产量及其构成要素方面的表现，为栽培方式和配套品种的科学选用提供理论依据。本试验以华北地区主栽的11个品种为材料，采用5种不同的处理方法，分别讨论不同品种不同处理条件下，产量及其构成要素的情况及其相互关系。结果表明，不同有机栽培处理方式对水稻的产量有较大影响，有机栽培处理的理论产量和实际产量皆低于常规处理，而无显著性差异。产量构成要素方面，单位面积穗数只有米糠处理显著低于常规处理；而结实率恰恰相反，米糠处理显著高于常规处理。
关键词：水稻；有机栽培；产量构成要素；产量
中图分类号：S511 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）10-2476-05
DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.10.008
Abstract： This study was conducted to investigate the effects of cultivation method on the yield and yield components of different rice varieties，which could provide a theoretical basis for the cultivation method and supporting the scientific selection of varieties. It was conducted with 11 varieties from north part of china with 5 different processing methods. The relationship was discussed respectively between yield and its components. The test results showed that organic cultivation method had great effects on yield of different varieties. Compared with conventional treatment， both practical production and theoretical yield were less in organic cultivation. The number of panicles per unit area was significantly lower in rice bran treatment. On the contrary， the grain percentage was significantly higher in rice bran treatment than in conventional treatment.
Key words： rice； organic cultivation； yield components； yield
近年来，由于高产品种和高产栽培技术的推广，中国水稻单产居世界先进行列，但伴随水稻产量的提高，物能投入迅速加大，特别是氮肥和农药的使用量过大，引起稻株对氮素和农药的富集，导致稻米品质和卫生质量下降，同时过剩的氮素和农药流入水体，污染环境[1，2]。优良的水稻品种不仅可以提高粮食产量、增加效益，而且还能节约能源、减少环境污染，在水稻生产中发挥着非常重要的作用。水稻科学研究与生产已把提高水稻产量、改进稻米品质、增加品种抗性等几个项目纳入重中之重。
本研究探索有机栽培条件下不同水稻品种产量及产量构成要素之间的差异及规律，对实现水稻高产有机栽培技术体系的健全发展起推进作用，对有机农业中粮食生产方面有重要意义。
1 材料与方法
1.1 试验材料与田间试验设计
选用的11个试验品种分别为津原45、津星1号、E28、津星2号、盐丰47、早花2号、津稻779、中作93、盐粳2号、津川1号、金珠1号，在天津市宝坻区黄庄农场进行试验。试验区分为5个处理，分别为常规处理、豆饼处理、空白处理、酒糟处理和米糠处理，对应的编号为C、D、K、J、M，插秧次日在水田表面撒施豆饼、酒糟、米糠，施用量分别为460、1 000、1 000 kg/hm2；常规处理撒施化肥N、P2O5、K2O 均为85 kg/hm2，设置2个重复，行距30 cm，株距15 cm，单株插秧。
1.2 调查方法
1.2.1 产量及其构成要素调查 成熟期，各品种各处理除去边行分别取10株进行穗数调查，取平均穗数接近的2株，进行自然风干。对这2株所有穗数进行调查，求得每穗粒数。再以这些穗为调查对象，脱粒后进行盐水选种，上浮和下沉稻谷分开，下沉稻谷，也就是比重大于1.06的稻谷作为实粒。然后用实粒数除以全部粒数求得结实率，实粒重除以实粒数计算出千粒重。另外，以这些产量构成要素计算出每公顷的实粒重，作为稻谷产量（理论产量）。各品种的各处理的每个重复分别取25株，自然风干后进行脱粒，称取稻谷重量，再根据种植密度，计算出每公顷的产量（实际产量）。此项调查进行2次重复。
1.2.2 数据分析方法 试验采用JMP6.0数据统计软件对试验数据进行方差分析。
2 结果与分析
2.1 不同有机栽培处理间产量差异显著性分析
从表1可以看出，不同有机栽培处理间的理论产量差异均未达到显著水平。常规处理的实际产量最高，与豆粕处理、酒糟处理间的实际产量差异均未达到显著水平，与空白处理、米糠处理间的实际产量差异均达到显著水平；豆粕处理、酒糟处理的实际产量居中，与空白处理、米糠处理间的实际产量差异均达到显著水平。
因此，常规处理下水稻产量最高，豆粕处理和酒糟处理下水稻产量较高，米糠处理水稻产量较低。
2.2 不同有机栽培处理间产量构成要素差异显著性分析
不同有机栽培处理对水稻产量构成要素的影响见表2。从表2可以看出，5种处理下单位面积穗数存在差异，常规处理单位面积穗数最多，其次是豆粕处理，米糠处理最少，米糠处理和空白处理显著低于常规处理和豆粕处理；米糠处理下结实率最高，其次是酒糟处理，常规处理最低，与米糠处理和酒糟处理存在显著性差异。其他产量构成要素均差异不显著，其中，常规处理下总粒数最多，空白处理最少；米糠处理下每穗粒数最多，豆粕处理最少；米糠处理下千粒重最大，豆粕处理最小。
2.3 不同品种间产量差异显著性分析
由表3可知，津原45的实际产量最高，除津星1号和津星2号外，与其他品种实际产量间的差异均达到显著水平；津星1号的实际产量居第二位，与盐丰47、早花2号、津川1号、金珠1号实际产量间的差异达到显著水平，与其他品种实际产量间的差异均未达到显著水平；津星2号的实际产量居第三位，与早花2号、津川1号实际产量间的差异达到显著水平，与其他品种实际产量间的差异均未达到显著水平；早花2号产量最低，与津原45、津星1号、E28、津星2号、中作93号、盐粳2号实际产量间的差异达到显著水平，与其他品种实际产量间的差异均未达到显著水平。综上所述，津原45的产量最高，津星1号、津星2号的产量较高，盐粳2号、中作93、E28、津稻779的产量居中，早花2号、津川1号、金珠1号、盐丰47的产量较低。理论产量方面与实际产量结果相同。
2.4 不同品种间产量构成要素差异显著性分析
不同品种间产量构成要素差异显著性分析如表4所示。从表4可以看出，总粒数方面，津原45最多，与E28、早花2号、津稻779、盐粳2号、津川1号、金珠1号存在显著性差异，津川1号最少。单位面积穗数方面，盐粳2号最多，显著高于其他所有品种，其次是津原45，津星1号最少，显著低于津原45、中作93号、盐粳2号、金珠1号。每穗粒数方面，津星2号最多，显著高于E28、早花2号、中作93号、盐粳2号、津川1号、金珠1号，盐粳2号最少。结实率方面，E28最大，其次是津稻779，津星2号结实率最低，显著低于津原45、E28、早花2号、津稻779、中作93号、盐粳2号、津川1号。千粒重方面，E28最重，显著高于其他所有品种，津原45最轻，显著低于其他所有品种。
2.5 不同有机栽培处理产量与产量构成要素间的相关关系分析
不同有机栽培处理产量及其构成要素间的相关关系如表5所示。由表5可知，产量方面，从整体上看，单位面积产量与总粒数、单位面积穗数、每穗粒数、结实率在1%水平上呈正相关关系，与千粒重在5%水平上呈正相关关系；实际产量与总粒数、单位面积穗数呈显著性正相关关系。常规处理条件下，单位面积产量与总粒数、每穗粒数、结实率呈显著性正相关关系；实际产量与产量构成要素间不存在显著性相关关系。豆粕处理条件下，单位面积产量与总粒数、单位面积穗数、每穗粒数、结实率呈显著性正相关关系；实际产量与总粒数、单位面积穗数呈显著性正相关关系。空白处理条件下，单位面积产量与总粒数、单位面积穗数、每穗粒数、结实率呈显著性正相关关系；实际产量与总粒数、每穗粒数呈显著性正相关关系。酒糟处理条件下，单位面积产量与总粒数、每穗粒数、千粒重呈显著性正相关关系；实际产量与总粒数呈显著性正相关关系。米糠处理条件下，单位面积产量与总粒数、单位面积穗数呈显著性正相关关系；实际产量与单位面积穗数呈显著性正相关关系。
3 小结与讨论
3.1 不同有机栽培处理间产量的差异
张三元等[3]研究结果表明，有机栽培条件下产量比自然栽培减少约10%～15%，主要是因为后期结实率偏低，千粒重下降。许燕芳[4]研究认为，有机栽培水稻产量比高产栽培减少约10%～20%，主要是因为后期结实率偏低，千粒重下降，还有后期病虫危害使成穗数减少。由此可知，有机肥处理的水稻比空白对照的产量增加，而对于平时用化肥栽培的高产栽培水稻，其产量会有一定比例的下降。
在本试验中，常规处理的实际产量最高，与豆粕处理、酒糟处理间的实际产量差异均未达到显著水平，与空白处理、米糠处理间的实际产量差异均达到显著水平；豆粕处理、酒糟处理的实际产量居中，与空白处理、米糠处理间的实际产量差异均达到显著水平。说明常规处理下水稻产量最高，豆粕处理和酒糟处理下水稻产量较高。因此，从有机栽培角度出发豆粕处理和酒糟处理是较好的有机栽培处理。此结果与张三元等[3]、许燕芳[4]的研究结果部分一致，有待进一步研究。
3.2 不同有机栽培处理间产量构成要素的差异
艾天成等[5]研究认为，施用有机肥后水稻的千粒重、穗实粒数及穗粒重等比对照都有明显提高。李先等[6]认为，有机肥能够有效提高水稻的每穗实粒数和有效穗率。李杰[7]研究认为，施用有机肥的处理与常规施肥的处理相比叶色加深，株高、穗数、穗粒数、千粒重增加，秕粒数减少。
在本试验中，常规处理和豆粕处理下水稻单位面积穗数较高，与米糠处理、空白处理间的差异达到显著水平。酒糟处理和米糠处理的结实率较高，与常规处理的差异达到显著水平；其他产量构成要素在处理间不存在显著性差异。各处理产量构成要素间主要是由于每穗粒数和结实率处理间的差异，造成了不同处理产量间的差异。单位面积穗数的多少取决于生育时期有效分蘖数，有效分蘖数越多，成熟期单位面积穗数也就越多。分蘖数的多少主要取决于植株对氮素的吸收量。常规处理，由于施用的是化学肥料，属于速效性肥料，肥效释放快，水稻营养生长阶段氮素很快被植株吸收，水稻分蘖数多，由于氮素的不断供应，最终抽穗前期形成有效分蘖数多。而有机肥料属于缓效性肥料，肥效释放慢，造成水稻营养生长阶段氮素供应不足，分蘖数少，最终形成的有效分蘖数也少。因此，常规处理的单位面积穗数显著高于有机栽培处理。水稻生殖生长阶段，植株吸收的大量氮素均供应子粒的充实，常规处理施用的化学肥料，由于肥效释放快，到此时氮素等营养不能充足供应子粒的生长；而有机肥料肥效释放慢，此时氮素供应量能满足子粒不断充实生长的需要。因而，造成有机栽培处理的结实率显著高于常规处理。
不同的有机栽培处理之间也存在差异。本研究结果表明，结实率在有机栽培处理之间不存在显著性差异，而单位面积穗数之间存在显著性差异。这可能是由于各有机肥料氮素等含量不同，肥效释放的速率不同造成的。这将在今后的研究中进行更加详细的调查分析。
3.3 不同品种间产量及构成要素的差异
本试验的11个品种均是华北地区最近时期的主栽品种，从产量方面都是比较高的，不同品种之间存在一定的差异显著性。津原45的产量最高，津星1号、津星2号的产量较高，盐粳2号、中作93、E28、津稻779的产量居中，早花2号、津川1号、金珠1号、盐丰47的产量最低。产量构成要素方面，不同品种之间也存在着一定的显著性差异。本研究着眼于11个试验品种的产量差异，从中选择具有代表性的品种进行分析，从产量构成要素方面分析其产量差异的原因，为筛选出适宜有机栽培的品种提供理论参考。津原45产量最高，单位面积穗数、每穗粒数、结实率也均较高，是典型的高产性品种，可以作为今后有机栽培的试验品种。E28的产量在所有品种中居中，结实率和千粒重较高，在产量方面存在一定的提升空间，也可作为有机栽培试验品种。津川1号是产量较低的品种，产量构成要素方面每穗粒数低，其他方面都居中，也可作为有机栽培的品种。另外，从品质和食味角度考虑，以上3个品种也是深受当地消费者喜爱的品种，普遍反映这3个品种的稻米品质好。考虑到天气状况，3个品种的抽穗期均不一样，津川1号是在8月上旬，津原45是8月中旬，E28是8月下旬。从不同的抽穗期考察不同品种在有机栽培条件下的生长状况，以及对产量、品质和食味的影响，有利于更为全面地研究不同温度气候条件下有机栽培对处于不同生育时期的水稻品种的影响。综合以上因素，在今后的研究中，可选择这3个品种进行有机栽培更为详细的生理指标方面的研究。
3.4 产量及产量构成要素间的相关关系
对作物产量的贡献中，栽培占50%，优良品种只有配上良法才能获得较高产量，不同品种产量构成要素的贡献随采取的不同良法而不同[8]。水稻产量由单位面积穗数、每穗粒数、结实率、千粒重四要素构成，各要素对产量贡献主次不同，栽培主攻方向就不同，在不同的气候条件和地理环境下，产量构成要素与产量的相关性有一定差异，对产量的贡献大小顺序也有一定的区别[9]。研究产量与产量构成要素之间的关系，有利于今后提高产量选择具体的研究方向。本研究无论是整体还是不同处理条件下，单位面积产量与总粒数均呈显著性正相关关系；实际产量，除了常规处理以外，与总粒数呈显著性正相关关系。总粒数与其他产量构成要素之间，所有处理都是与每穗粒数呈显著性正相关关系。因此，若要提高产量，需要提高总粒数，而提高总粒数的关键在于提高每穗粒数。每穗粒数的多少又取决于一次枝梗粒数和二次枝梗粒数的多少，二次枝梗数与一次枝梗数相比相差较大[10，11]，如果对比增加一次枝梗数，增加二次枝梗数，结实率会显著下降[12]。在今后的研究中还要从这些方面进行更为详细的讨论。
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