中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (17): 3350-3365.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.17.004
翁文安1(), 邢志鹏1, 胡群1, 魏海燕1, 史扬杰2, 奚小波2, 李秀丽3, 刘桂云3, 陈娟3, 袁风萍3, 孟轶1, 廖萍1(
), 高辉1, 张洪程1(
)
收稿日期:
2024-01-25
接受日期:
2024-07-17
出版日期:
2024-09-01
发布日期:
2024-09-04
通信作者:
联系方式:
翁文安,E-mail:dx120220122@stu.yzu.edu.cn。
基金资助:
WENG WenAn1(), XING ZhiPeng1, HU Qun1, WEI HaiYan1, SHI YangJie2, XI XiaoBo2, LI XiuLi3, LIU GuiYun3, CHEN Juan3, YUAN FengPing3, MENG Yi1, LIAO Ping1(
), GAO Hui1, ZHANG HongCheng1(
)
Received:
2024-01-25
Accepted:
2024-07-17
Published:
2024-09-01
Online:
2024-09-04
摘要:
【目的】为创新水稻绿色丰产优质高效的无人化旱直播栽培技术提供理论依据和技术支撑。【方法】于2020-2022年连续3年,以中熟中粳优质稻南粳5718为材料,以无人化毯苗机插和常规毯苗机插为对照,对3种栽培方式下水稻生育进程、产量形成、稻米品质特征和经济效益进行比较研究。【结果】(1)小麦收获后,较对照提前2—3 d进行无人化旱直播,水稻全生育期将缩短12—13 d,其中播种至拔节阶段生育期缩短是全生育期缩短的主要原因。(2)2020—2022年,无人化旱直播水稻年平均产量为10.5 t·hm-2,与常规毯苗机插相比增产3.0%,但二者差异不显著;与无人化毯苗机插相比,显著减产5.4%,减产的主要原因是每穗粒数减少导致总颖花量的减少,以及抽穗至成熟阶段干物质积累和转运能力下降。(3)与常规毯苗机插相比,无人化旱直播水稻加工品质、直链淀粉含量和蛋白质含量均降低但差异不显著;垩白粒率和垩白度显著降低;食味值增加但差异不显著。与无人化毯苗机插相比,无人化旱直播水稻整精米率、垩白粒率、垩白度和直链淀粉含量均显著降低;蛋白质含量降低但差异不显著;RVA峰值黏度增高,食味值显著增加。(4)无人化旱直播模式下水稻种植成本降低,净收益较无人化毯苗机插和常规毯苗机插分别增加了1.15×103和0.93×103 元/hm2。【结论】麦茬无人化旱直播可以实现水稻丰产与增收协同,同时改善了稻米外观品质和蒸煮食味品质,后续仍需进一步优化无人化旱直播栽培技术,以提高水稻群体颖花量,促进灌浆结实期干物质积累和各器官干物质向穗部转运,最终实现智慧化水稻丰产优质高效协同的目标。
翁文安, 邢志鹏, 胡群, 魏海燕, 史扬杰, 奚小波, 李秀丽, 刘桂云, 陈娟, 袁风萍, 孟轶, 廖萍, 高辉, 张洪程. 无人化旱直播模式对水稻产量、品质和经济效益的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(17): 3350-3365.
WENG WenAn, XING ZhiPeng, HU Qun, WEI HaiYan, SHI YangJie, XI XiaoBo, LI XiuLi, LIU GuiYun, CHEN Juan, YUAN FengPing, MENG Yi, LIAO Ping, GAO Hui, ZHANG HongCheng. Effects of Unmanned Dry Direct-Seeded Mode on Yield, Grain Quality of Rice and Its Economic Benefits[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(17): 3350-3365.
表2
不同栽培方式下水稻关键生育时期"
年份 Year | 处理 Treatment | 拔节期 Jointing (Month-Day) | 抽穗期 Heading (Month-Day) | 成熟期 Maturity (Month-Day) | 播种期—拔节期 Seeding-Jointing (d) | 拔节期—抽穗期 Jointing-Heading (d) | 抽穗期—成熟期 Heading-Maturity (d) | 全生育期 Total (d) | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
2020 | T1 | 08-05 | 09-03 | 10-28 | 55 | 29 | 55 | 139 | |||||
T2 | 08-03 | 08-27 | 10-23 | 70 | 24 | 57 | 151 | ||||||
T3 | 08-03 | 08-27 | 10-23 | 70 | 24 | 57 | 151 | ||||||
2021 | T1 | 08-04 | 09-02 | 10-27 | 57 | 29 | 55 | 141 | |||||
T2 | 08-01 | 08-25 | 10-20 | 74 | 24 | 56 | 154 | ||||||
T3 | 08-01 | 08-25 | 10-20 | 74 | 24 | 56 | 154 | ||||||
2022 | T1 | 08-04 | 09-04 | 10-29 | 55 | 31 | 55 | 141 | |||||
T2 | 07-31 | 08-27 | 10-23 | 69 | 27 | 57 | 153 | ||||||
T3 | 07-31 | 08-27 | 10-23 | 69 | 27 | 57 | 153 |
表3
不同栽培方式下水稻产量及其构成差异"
年份 Year | 处理 Treatment | 穗数 Panicle number (×104·hm-2) | 每穗粒数 Spikelet number per panicle | 总颖花数 Total spikelet number (×104·hm-2) | 结实率 Seed-setting rate (%) | 千粒重 1000-grain weight (g) | 产量 Yield (t·hm-2) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
2020 | T1 | 348.0a | 111.7b | 38889.3ab | 95.4b | 28.8a | 10.0b |
T2 | 302.5b | 129.8a | 39374.3a | 97.9a | 28.5a | 10.5a | |
T3 | 285.0c | 131.0a | 37856.0b | 95.0b | 28.4a | 9.7b | |
2021 | T1 | 360.2a | 112.2b | 40360.2b | 97.9a | 28.5a | 11.2b |
T2 | 338.0ab | 132.0a | 44595.2a | 94.7b | 28.1a | 11.8a | |
T3 | 302.5b | 133.9a | 40504.4b | 95.0b | 28.1a | 10.9b | |
2022 | T1 | 380.0a | 107.8b | 40911.9b | 95.2a | 27.6a | 10.2b |
T2 | 356.5b | 125.1a | 44547.9a | 93.3a | 27.2a | 10.9a | |
T3 | 309.0c | 128.2a | 39661.5b | 92.6a | 27.3a | 9.9b | |
年份Year(Y) | ** | NS | * | * | ** | ** | |
处理Treatment(T) | ** | ** | ** | ** | NS | ** | |
Y×T | NS | NS | NS | ** | NS | NS |
表4
不同方式对水稻抽穗期和成熟期各器官干物质积累的影响(t·hm-2)"
生育时期 Growth stage | 年份 Year | 处理 Treatment | 叶片 Leaf | 茎鞘 Stem-sheath | 穗 Panicle | 总量 Total |
---|---|---|---|---|---|---|
抽穗期 Heading | 2021 | T1 | 4.08a | 7.97a | 1.60a | 13.66a |
T2 | 4.32a | 7.76b | 1.66a | 13.73a | ||
T3 | 4.24a | 7.67b | 1.67a | 13.58a | ||
2022 | T1 | 3.67b | 7.62a | 1.47b | 12.76b | |
T2 | 4.05a | 7.62a | 1.66a | 13.33a | ||
T3 | 3.65b | 7.39b | 1.52b | 12.56b | ||
年份Year(Y) | * | NS | * | ** | ||
处理Treatment(T) | ** | ** | ** | ** | ||
Y×T | * | NS | * | ** | ||
成熟期 Maturity | 2021 | T1 | 3.06a | 7.73a | 11.09b | 21.88b |
T2 | 3.19a | 7.41b | 12.20a | 22.80a | ||
T3 | 3.12a | 7.42b | 11.02b | 21.57b | ||
2022 | T1 | 2.87b | 7.47a | 10.55b | 20.89b | |
T2 | 3.06a | 7.26b | 11.71a | 22.02a | ||
T3 | 2.82b | 7.11b | 10.44b | 20.37b | ||
年份Year(Y) | ** | NS | * | ** | ||
处理Treatment(T) | * | ** | ** | ** | ||
Y×T | NS | NS | NS | NS |
表5
不同栽培方式对水稻各器官干物质转运的影响"
年份Year | 处理Treatment | 叶片Leaf | 茎鞘Stem-sheath | 穗部干物质增加量 Increase of dry matter in panicle (t·hm-2) | 干物质转运对穗部 的贡献率 Contribution of dry matter translocation to panicle (%) | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|
转运量 Translocation amount (t·hm-2) | 转运率Translocation rate (%) | 转运量 Translocation amount (t·hm-2) | 转运率Translocation rate (%) | ||||
2021 | T1 | 1.01a | 24.88a | 0.24a | 3.03b | 9.49b | 13.26a |
T2 | 1.13a | 26.01a | 0.35a | 4.50ab | 10.54a | 14.00a | |
T3 | 1.11a | 26.27a | 0.39a | 5.11a | 9.34b | 14.28a | |
2022 | T1 | 0.80a | 21.79a | 0.15b | 2.00a | 9.08b | 10.48b |
T2 | 0.99a | 24.53a | 0.36a | 4.72a | 10.02a | 13.56a | |
T3 | 0.73a | 22.23a | 0.28ab | 3.74a | 8.92b | 11.65ab | |
年份Year(Y) | * | NS | NS | NS | * | * | |
处理Treatment(T) | NS | NS | * | * | ** | * | |
Y×T | NS | NS | NS | NS | NS | NS |
表6
不同栽培方式对水稻加工品质和外观品质的影响"
年份 Year | 处理 Treatment | 加工品质Processing quality | 外观品质Appearance quality | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
糙米率 Brown rice rate (%) | 精米率 Milled rice rate (%) | 整精米率 Head milled rice rate (%) | 长宽比 Length-width ratio | 垩白粒率 Chalkiness percentage (%) | 垩白度 Chalkiness degree (%) | ||
2020 | T1 | 84.3a | 71.9a | 67.5b | 1.7a | 16.1b | 4.6b |
T2 | 83.9a | 73.6a | 69.8a | 1.7a | 31.2a | 9.1a | |
T3 | 84.6a | 72.7a | 68.4ab | 1.7a | 30.0a | 7.8ab | |
2021 | T1 | 85.3a | 74.3a | 69.7a | 1.7a | 21.5b | 6.7b |
T2 | 86.3a | 75.4a | 71.6a | 1.7a | 34.5a | 12.5a | |
T3 | 85.5a | 75.1a | 71.0a | 1.7a | 32.4a | 10.9a | |
2022 | T1 | 84.1a | 73.8a | 68.1b | 1.7a | 8.6b | 3.0b |
T2 | 84.5a | 74.4a | 70.1a | 1.7a | 27.6a | 6.7a | |
T3 | 84.4a | 74.2a | 69.5ab | 1.7a | 26.5a | 6.6a | |
年份Year (Y) | NS | NS | * | NS | * | ** | |
处理Treatment (T) | NS | NS | * | NS | ** | ** | |
Y×T | NS | NS | NS | NS | NS | NS |
表7
不同栽培方式对水稻蛋白质含量和蒸煮食味品质的影响"
年份 Year | 处理 Treatment | 蛋白质含量 Protein content (%) | 直链淀粉含量 Amylose content (%) | 食味值 Taste value | 食味特征值Taste value parameter | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
外观 Appearance | 硬度 Hardness | 黏度 Viscosity | 平衡度 Balance degree | |||||
2020 | T1 | 7.6a | 10.3ab | 71.7a | 6.6a | 6.7a | 7.5a | 6.8a |
T2 | 8.0a | 11.0a | 68.0a | 6.2a | 6.8a | 6.6b | 6.3a | |
T3 | 7.8a | 9.6b | 70.7a | 6.5a | 6.7a | 7.0ab | 6.7a | |
2021 | T1 | 7.7a | 10.4ab | 71.3a | 6.8a | 6.6b | 6.9a | 6.8a |
T2 | 8.3a | 11.6a | 67.3b | 5.7b | 7.1a | 5.7b | 6.8a | |
T3 | 8.1a | 10.2b | 69.3a | 6.5a | 6.7b | 6.9a | 6.5a | |
2022 | T1 | 7.5a | 10.1b | 71.0a | 6.6a | 6.8b | 6.7a | 6.5a |
T2 | 7.9a | 12.0a | 64.5b | 5.5b | 7.2a | 5.3b | 6.7a | |
T3 | 7.8a | 9.8b | 70.3a | 6.5a | 6.7b | 7.0a | 6.7a | |
年份Year (Y) | NS | NS | NS | NS | NS | ** | NS | |
处理Treatment (T) | NS | ** | ** | ** | ** | ** | NS | |
Y×T | NS | NS | NS | NS | ** | * | NS |
表8
不同栽培方式对水稻 RVA谱特征值的影响 (cP)"
年份 Year | 处理 Treatment | 峰值黏度 Peak viscosity | 热浆黏度 Trough viscosity | 最终黏度 Final viscosity | 崩解值 Breakdown | 消减值 Setback | 回复值 Consistence |
---|---|---|---|---|---|---|---|
2020 | T1 | 2922b | 1751a | 2296a | 1172a | -688a | 546a |
T2 | 2712c | 1664a | 2212a | 1048a | -500a | 548a | |
T3 | 3066a | 1577a | 2558a | 1039a | -508a | 531a | |
2021 | T1 | 3160b | 1866a | 2457a | 1294a | -708a | 591a |
T2 | 2972c | 1689a | 2322a | 1302a | -650a | 634a | |
T3 | 3236a | 1975a | 2536a | 1261a | -700a | 561a | |
2022 | T1 | 3695a | 2003a | 2719a | 1693a | -976a | 717a |
T2 | 3601a | 2040a | 2799a | 1561a | -802a | 759a | |
T3 | 3701a | 2007a | 2699a | 1636a | -943a | 693a | |
年份Year (Y) | ** | NS | * | ** | * | ** | |
处理Treatment (T) | ** | NS | NS | NS | NS | NS | |
Y×T | NS | NS | NS | NS | NS | NS |
图2
产量及其构成因素和有效积温及干物质的相关性分析 EAT:灌浆期有效积温 Effective accumulated temperature during filling stage;Yield:产量;PN:穗数 Panicle number;SP:每穗粒数 Spikelet number per panicle;TSN:总颖花数Total spikelet number;SSR:结实率 Seeding-setting rate;TGW:千粒重 1000-grain weight;LDM:叶片干物质积累量 Leaf dry matter accumulation;SDM:茎鞘干物质积累量 Stem-sheath dry matter accumulation;PDM:穗干物质积累量 Panicle dry matter accumulation;TDM:干物质积累总量 Total dry matter accumulation;HE:抽穗期 Heading;MA:成熟期 Maturity;LTA:叶片干物质转运量 Leaf dry matter translocation amount;LTR:叶片干物质转运率 Leaf dry matter translocation rate;STA:茎鞘干物质转运量 Stem-sheath dry matter translocation amount;STR:茎鞘干物质转运率 Stem-sheath dry matter translocation rate;CDMT:干物质转运对穗部贡献率 Contribution of dry matter translocation to panicle"
表9
不同栽培方式对水稻经济效益的影响(×103 元/hm2)"
处理Treatment | 投入成本Cost | 收益Income | ||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
种子 Seed | 肥料 Fertilizer | 植保 Plant protection | 耕整地 Tillage | 种植 Planting | 收割 Harvest | 人工 Labor | 其他 Others | 总计 Total | 产量收益 Yield income | 净收益 Net income | ||
T1 | 0.60 | 4.50 | 2.18 | 0.00 | 0.45 | 1.13 | 2.48 | 4.25 | 15.57 | 28.35 | 12.78 | |
T2 | 0.27 | 4.50 | 1.95 | 1.13 | 0.98 | 1.13 | 3.15 | 5.25 | 18.35 | 29.97 | 11.63 | |
T3 | 0.27 | 1.73 | 1.95 | 1.13 | 1.10 | 1.13 | 3.15 | 5.25 | 15.69 | 27.54 | 11.85 |
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