秸秆还田下灌溉方式对水稻产量的影响

　　摘 要: 为明确水稻不同品种在秸秆还田和灌溉方式互作条件下的表现差异，以 9 个水稻品种为供试材料，在秸秆全量还田下设置 4 种灌溉方式，测定水稻不同品种的产量及其构成因素，进而进行相关分析和主成分分析。结果表明: 4 种灌溉方式下，9 个水稻品种的 8 个性状指标变异系数最大的为瘪粒数，其次是有效穗数、产 量、结实率和穗长; 产量及其构成因素间存在着显著或极显著的相关性。主成分分析表明: 8 个相关性状可简化为 3 个彼此不相关主成分因子，其所提供的信息量占全部信息量的 82. 81%。基于主成分的综合评价表明: 龙稻 14、龙稻 17、龙香稻 2 在传统灌溉方式下表现最好，其次是间歇灌溉和控制灌溉 I; 中龙粳 2、龙稻 27、中龙粳 3、龙稻 7、龙稻 26、龙稻 22 在间歇灌溉方式下表现最好，其次是传统灌溉和控制灌溉 I。

　　关键词: 水稻; 秸秆还田; 灌溉方式; 主成分分析

　　0 引言

　　水稻是世界三大粮食作物之一，也是我国的主要粮食作物[1]。秸秆是农业生产过程中重要的有机肥源[2]，随着秸秆还田技术的逐步发展与完善，对其在水稻生长发育、产量、品质等方面的影响开展了大量的科学研究[3-7]，但在生产过程中灌溉方法多以传统淹水灌溉方式为主，耗水量巨大，水资源利用率低[8]。近年来，众多学者在秸秆还田和节水灌溉方式互作的条件下对水稻生长发育、产量及品质、温室气体排放等方面开展了科学研究。张武益等研究了不同灌溉方式和秸秆还田对水稻生长的影响，发现灌溉方式和秸秆还田方式互作对水稻生长的影响效果显著[9]; 王春歌等在连续 3 年实施大田定位麦秸秆还田处理的基础上，对机插水稻实施不同灌溉模式处理，发现轻干湿交替灌溉( 土壤水势下限指标-15kPa) 是麦秸秆全量还田下机插稻的适宜灌溉模式[10]; 杨士红等研究了秸秆还田对节水灌溉水稻群体生长指标及产量的影响，发现控制灌溉和秸秆还田的结合能够有效促进水稻生长、大幅降低灌溉水量[11]; 成臣等开展了秸秆还田条件下灌溉方式对双季稻产量的影响研究，发现间歇灌溉可以实现水稻高产[12]; 周龙艳开展了秸秆还田方式和灌溉模式对水稻产量及品质的影响研究，发现秸秆全量还田下采用干湿交替灌溉方式，其产量和品质均显著提高[13]; 江峰研究了秸秆还田与灌溉模式对超级粳稻产量形成及温室气体排放的影响，发现秸秆还田条件下干湿灌溉在保证有较高产量的同时显著降低了温室气体的排放[14]。这些研究结果对在秸秆还田下水稻节水灌溉方式的发展与推广应用起到了积极作用。

　　1 材料与方法

　　1.1 供试材料供试材料为水稻品种 9 份，如表 1 所示。

　　1.2 试验设计试验分别于 2016 年和 2017 年在黑龙江省农业科学院民主园区水田区进行。供试土壤基本理化性质为: 有 机 质 29. 56g / kg，速 效 氮 79. 56mg / kg，速 效 磷 55.84mg / kg，速效钾 168.42mg / kg; 土壤类型为黑土。试验设 1 种常规灌溉方式，即传统灌溉( Traditional Irrigation，TI) ; 3 种节水灌溉方式，分别为间歇灌溉 ( Intermittent Irrigation，Ⅱ) ，控制灌溉 I( Control of Irrigation，CI-I) ，控灌 II( Control of Irrigation，CI-II) 。具体方法如下: ①插秧至返青期。4 种灌溉方式均采用浅水层灌溉，田间水层深度为 0 ～ 20 mm。②分蘖期。传统灌溉始终保持田间水层深度为 100 ～ 150mm; 间歇灌溉则每 7 ～ 9 天灌溉 1 次，每次灌溉后田间水层深度保持在 20 ～ 40 mm，自然落干，反复交替; 控制灌溉 I 和控制灌溉 II 实行定量灌溉，灌溉后田间水层深度分别保持在 30 mm 和 15mm 左右。③水稻生长发育中后期( 拔节孕穗、抽穗开花、乳熟期) 。控制灌溉 I 和控制灌溉 II 均采用间歇灌溉的方法，但定量灌溉，灌水量同上。④乳熟末期。4 种灌溉方式均进行排水晒田及遇降雨深蓄不排水的管理措施。

　　2 结果分析

　　2.1 水稻产量及其构成因素的表现

　　变异系数是衡量性状指标中各观测值差异程度和变异范围的统计量[15]。4 种灌溉方式下，9 个水稻品种的 8 个性状指标的变异系数存在着明显差异( 见表 2) ，变异系数最大为瘪粒数。其中，中龙粳 2、龙稻 22、龙稻 17 变异系数较大，分别达 30. 54%、29. 21%、 27.67%; 龙稻 27 变异系数最小，为 9. 32%; 其次是有效穗数和产量，变异系数较小为结实率和穗长。由此说明，灌溉方式对不同水稻品种的产量及其构成因素均产生影响，为进一步分析奠定良好基础。

　　2.2 水稻产量及其构成因素的相关分析

　　对水稻产量及其构成因素进行相关性分析，如表 3 所示。由表 3 可以看出: 有效穗数与每穗实粒数、每穗瘪粒数、每穗总粒数呈极显著或显著负相关，与千粒质量呈极显著正相关; 穗长与结实率呈显著正相关; 每穗实粒数与每穗瘪粒数、每穗总粒数、产量呈极显著正相关，与千粒质量呈极显著负相关; 每穗瘪粒数与每穗总粒数、产量呈极显著正相关，与结实率呈极显著负相关; 每穗总粒数与结实率、千粒质量呈极显著负相关，与产量呈极显著正相关; 结实率与产量呈显著负相关。由此可知，水稻产量及其构成因素间存在着一定的相关性，存在着相互交叉或叠加效应; 同时，各单项指标对灌溉方式的反应也不尽相同，不能准确反应灌溉方式对水稻品种产量及其构成因素的影响，可进一步做主成分分析。

　　3 结论与讨论

　　相关分析表明，秸秆还田条件下 4 种灌溉方式 9 个水稻品种的产量及其构成因素间存在着显著或极显著的相关性，即各因素间传递的信息有一定的重叠性，利用单个因素不能对其进行准确的分析。主成分分析是利用降维的思想，从原始指标中提取出更少的几个不相关的新指标，可用于解释原始指标里所包含的信息[16-17]，使结果更客观、可靠[18]，目前已在水稻农艺性状、产 量、品质等方面分析中得到了广泛应用[19-23]。本研究通过主成分分析，将 9 份水稻品种的 8 个性状简化为 3 个彼此不相关的综合指标，且其累计方差贡献率达 82. 81%，并依据这 3 个主成分的特征值及其载荷矩阵建立了各主成分的得分表达式，获得了 9 个水稻品种在 4 种灌溉方式下的综合得分及排名。由主成分分析结果可知: 龙稻 14、龙稻 17、龙香稻 2 在传统灌溉方式下的表现最好，其次是间歇灌溉和控制灌溉 I; 中龙粳 2、龙稻 27、中龙粳 3、龙稻 7、龙稻 26、龙稻 22 在间歇灌溉方式下表现最好，其次是传统灌溉和控制灌溉 I。实际生产中，应选择穗粒数多( 第 1 主成分) 、结实率高( 第 2 主成分) 、千粒质量大( 第 2 主成分) 、有效穗数多( 第 3 主成分) 的品种，以保证在秸秆还田下采用节水灌溉方式获得高产。

　　参考文献:

　　[1] 王秋菊，李明贤，迟力勇，等.控水灌溉对水稻产量及品质的影响[J].东北农业大学学报，2009，40( 10) : 5-8.

　　[2] 王麒.秸秆还田和施氮量对寒地水稻生长及土壤养分的影响[D].沈阳: 沈阳农业大学，2015.

　　[3] 隋阳辉，高继平，刘彩虹，等.东北冷凉地区秸秆还田方式对水稻光合、干物质积累及氮素吸收的影响[J].作物杂志，2018( 5) : 137-145.

　　[4] 王晓航，耿艳秋，金峰，等.秸秆还田和地膜覆盖对土壤环境和水稻生长的影响[J]. 华南农业大学学报，2018，39 ( 5) : 1-7.

　　[5] 胡诚，刘东海，乔艳，等.不同的秸秆还田对土壤理化性质及水稻产量的影响[J].湖北农业科学，2017，56( 10) : 1854 -1856.

　　赵宏亮1 a，王 麒1 a，曾宪楠1 a，宋秋来1 a，孙 羽1 a，张小明2 ，王 萍1b，

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