全 文 ：文章编号 :100028551 (2006) 012079204
不同种植模式对水稻生长特性的影响
谢红梅1 　朱钟麟1 　郑家国2 　姜心绿2 　卿明福1 ,3
(四川省农科院土肥所Π农业部长江上游农业资源环境重点开放实验室 ,四川 成都　610066 ; 21 四川省农科院作物所 ,四川 成都　610066 ;
31 四川农业大学资源与环境学院 ,四川 雅安　625014)
摘 　要 :针对四川省传统的稻田种植模式存在的问题 ,研究探讨了水稻 - 秋菜 - 春马铃薯、水稻 - 秋马铃
薯Π油菜和水稻 - 秋菜 - 小麦 3 种稻田生态重建的种植模式。结果表明 :与传统的稻油、稻麦种植模式
相比 ,3 种植模式下水稻个体长势好 ,群体发育的结构合理 ,分蘖较多、穗大、着粒数亦高 ,千粒重、产量、
作物水分生产效率及叶片光合速率均有所提高。千粒重分别比对照高出 0173、0130 和 1151g ;水稻产量
分别比比对照高出 : 15817、9912 和 10910kgΠhm2 。作物水分生产效率分别提高 10199 %、5160 %和
12173 % ;在水稻生长后期 ,3 种新型的种植模式表现出较强的水肥耦合效应。
关键词 :水稻 ;产量 ;WUE ;叶面积 ;种植模式 ;稻田生态重建
EFFECTS OF DIFFERENT CULTIVATION SYSTEMS ON RICE GROWTH IN PADDY2FIELD
XIE Hong2mei1 　ZHU Zhong2lin1 　ZHENGJia2guo2 　J IANG Xin2lu2 　QIN Ming2fu1 ,3
(11Sichuan Soil and Fertilizer Institute of Agriculture , Key Lab of Land Resource Utilization and Protection on the Upper Reach
of Yangtze River of Ministry of Agriculture , Chengdu , Sichuan , 610066 ;
21 Crop Research Institute of Sichuan Academy of Agricultural Sciences , Chengdu , Sichuan , 610066 ;
31 College of Resources and Environment , Sichuan Agriculture University , Ya’an , Sichuan , 625014)
Abstract :Aimed at the problem of paddy2field under conventional planting mode , three kinds of paddy2field ecotypic
structures were established including rice2autumn vegetable2spring potato ,rice2autumn potatoΠrape and rice2autumn vegetable2
wheat were studied. The results indicated that under the condition of rice2autumn vegetable2spring potato、rice2autumn potatoΠ
rape and rice2autumn vegetable2wheat , the three cultivation systems mentioned were fine , and the structure of rice colony were
in reasonable. The quantity of rice ramification , panicle , grain , kilo2grain weight , products , WUE , leaf area of rice and
photosynthesis velocity during different growing period were enhanced to a certain extent . Compared with conventional
cultivation system , kilo2grain weight increased by 0173 ,0130 and 1151g , respectively. And the yields also increased by15817
kilogramΠhm2 、9912kilogramΠha and 10910 kilogramΠha. Besides , The WUE of rice increased by :10199 % ,5160 % ,12173 %
foe different treatment . The influencing of water2fertilizer coupling caused by new cultivation systems at the late period of rice
growth was behaved. Meanwhile , the cultivation systems , which paddy2field ecotypic structures were established , posse other
functions , such as production cost , protecting environment , reducing plant diseases and insect pests , and preventing weed ,
which would promote the reform of paddy2field cultivation system in Sichuan province.
Key words :rice ; product ; WUE ; leaf area ; planting mode ; ecotypic structures reestablished in paddy2field
收稿日期 :2005201218
基金项目 :稻田保护性耕作关键技术研究与示范 (04NG0202015) ;国家 863 节水农业项目子课题节水农业效益评估方法研究与指体系构建
(2002AA2Z4266) ;四川省应用基础研究项目 (05J Y0292106) ;农业结构调整重大专项 (05212202B)
作者简介 :谢红梅 (19772) ,四川广安人 ,女 ,硕士 ,助研 ,从事农业生态、环境保护等研究。Email : glhm030701 @1631com
97　核 农 学 报　2006 ,20 (1) :79～82Journal of Nuclear Agricultural Sciences
　　所谓种植模式[1 ] ,是指一个地区或生产单位的作
物组成、配制、熟制与种植方式所组成的一套相互联
系 ,并和当地农业资源、生产条件及养殖业、加工业相
适应的技术体系。在农业生产系统中处于核心地位。
合理的种植模式 ,应有利于土地、阳光和空气、劳力、能
源、水等各种资源的最有效利用 ,取得当时条件下作物
生产的最佳社会、经济、环境效益 ,并能可持续的发展
生产。
四川省位处西南内陆地区 ,热量资源虽然丰富 ,但
地形和气候极其复杂 ,因此水稻生产两季有余、三熟不
足 ,限制了复种指数和全年粮食生产的提高。传统的
稻田种植模式主要为 :水稻2小麦和水稻2油菜两熟制。
在盆周山区 ,年均温较低 ,大小春季节矛盾突出 ,加以
劳动力不足而冬闲 ,一部分稻田 ,因无灌溉条件而蓄冬
水 ,年均一熟 ,种植模式比较单一 ,致使稻田产生一系
列问题 ,主要表现在 : ①土壤肥力下降 ,土壤物理性状
退化、土壤板结和土壤通透性降低 ; ②季节性干旱严
重 ,春、夏、伏旱频率分为 58 %、76 %、67 %[2 ] ; ③秸秆焚
烧污染空气 ,四川年产秸秆 4500 万吨 ,约占全国秸秆
总量的 1Π12。其中稻2麦 (油) 两季田的秸秆占农作物
秸秆总量的 50 %以上 ,多数被农户直接就地焚烧 ,不
仅对空气环境造成极大破坏 ,甚至使双流国际机场的
飞机不能正常起降 ; ④施肥不当造成地下水污染 ,化肥
氮利用率只有 20 %～35 %(国外为 50 %～60 %) ,较大的
一部分以淋溶、径流、挥发、反硝化等形式损失 ,其中随
降水径流和渗漏排除农田的氮素中有 20 %～25 %是当
季施用的氮素化肥 ,对生态环境构成严重威胁[3 ] 。
由此可见 ,四川省传统的稻麦、稻油种植模式的改
革迫在眉睫 ,本研究从建立不同种植模式研究入手 ,探
讨了稻田生态重建途径 ,以期为确保我省粮食和生态
环境安全提供了新思路。
1 　材料与方法
111 　试验区概况
试验选点国家”863”试验基地四川简阳县东溪镇
万古村七组 ,位于四川盆地中部偏西 ,该区属中亚热带
湿润气候 ,气候温和 ,热量丰富 ,雨量比较充沛 ,四季分
明 ;冬无严寒 ,夏无酷暑 ,无霜期长、霜雪少 ,平均风速
小。有冬干、春早、夏旱、伏旱、洪灾、秋多绵雨等特点。
据多年气候资料记载 ,年平均气温 1711 ℃ ,极端最低
温 - 514 ℃ ,大于 0 ℃积温为 627019 ℃ ,相对湿度
77 % ,无霜期 300d ;日照较少 ,全年的太阳日照总辐射
为 9019kCarΠcm2 ,全年日照时数为 1250319h ,日照百分
率为 28 % ;多年平均降雨量为 88219mm。出露岩层多
样 ,以侏罗纪蓬莱镇组母质为主 ,次为白晋纪城墙岩
群 ,侏罗纪遂宁组、沙溪庙组和新老冲积物。土质粘重
为黄壤。土壤基本理化性状见表 1[4 ] 。
表 1 　试验土壤基本理化性状
Table 1 　The soil physical and chemical characters
土壤质地
soil texture
酸度
pH
有机质
O. M(gΠkg) P2O5total P(gΠkg) K2Ototal K(gΠkg) 速效 Navailable N (mgΠkg) 速效 Pavailable P(mgΠkg) 速效 Kavailab K(mgΠkg)
黄壤 yellow soil 6145 16149 01288 111099 4617 20163 108115
112 　试验方案
11211 　试验设计 　试验以传统的种植模式水稻2油菜
为 CK1 ,以水稻2小麦为 CK2 共设 3 个处理 ,共 5 种种植
模式 ,即 T121 :水稻2油菜 (CK1 ) ; T122 :水稻2大白菜2春马
铃薯 ; T123 :水稻2秋马铃薯Π油菜 ; T124 :水稻2香菜2小麦 ;
T125 :水稻2小麦 ( CK2 ) 。小区面积 412m ×7198m =
331516m2 ,3 次重复 ,各处理采用随机排列 ,试验小区
用水泥墙体分隔。
11212 　试验实施 　除传统的对照处理 CK1 、CK2 外 ,其
它处理的水稻前作作物秸杆直接全量就地还田 ,区内
均匀分布。水稻采取翻耕移栽 ,其余作物的种植全部
免耕。水稻品种为川香优 Ⅱ,施肥量 :纯 N 180kgΠhm2 ;
P2O5 75kgΠhm2 ; K2O 45kgΠhm2 ,2004 年 3 月 25 日播种 ,
旱育秧 ,培育多蘖壮秧。移栽期 5 月 14 日 ,宽窄行移
栽 ,移栽规格 (40 + 20) ×1313cm ,亩植 116667 万穴。
移栽后 7～10d 将前作秸秆均匀覆盖宽行间 ,田间保持
浅水湿润 ,加强田间管理 ,病虫害防治同大田生产。9
月 12 日按小区单打晒干后计产。
11213 　采样时期与方法 　各小区分别于幼穗分化期
(7 月 7 日) 、齐穗期 (8 月 1 日) 和成熟期 (9 月日) 按梅
花形 5 点采样 ,进行水稻生物性状的测定和田间调查 ,
并记录水稻全程用水情况。
2 　结果与分析
211 　不同种植模式对水稻经济性状和产量影响
表 2 列出了不同种植模式对水稻经济性状的影
响。由表 2 可知 ,T122 、T123和 T124处理下水稻的有效穗、
08 核　农　学　报 20 卷
株高、穗长、地上部分生物量等都表现出了这几种种植
模式的优势 ,其中 T122 、T124 种植模式最为显著。T122 、
T123和 T124种植模式下水稻的分蘖能力较强 ,有效穗增
加 ,株高及作物的地上部分干物质重都比对照处理高。
表明这几种种植模式下作物的个体长势好、分蘖较多、
穗大、着粒数亦高。三者的千粒重相对各自对照分别
高出 :0173、0130、1151g ,因而表现出产量有所增加。由
表 2 亦可知 ,传统的稻麦、稻油种植模式其稻草∶稻谷
重量比值较高 ,比值越大 ,表明水稻光合产物向籽实部
分转移率低于同期的同化量 ,对应的经济产量相对较
低[5 ] 。
表 2 　不同种植模式对水稻经济性状影响
Table 2 　Effect of different cultivation system on
rice economical characteristics
项目 item
处理 treatment
T121 T122 T123 T124 T125
基本苗数
basal seedling( ×104 plantΠhm2) 80185 79165 79195 79105 82180
根长 root length (cm) 19100 13150 16175 16150 16100
株高 plant height (cm) 131167 135150 135183 137183 133133
穗长 length of panicle (cm) 26164 27121 26120 26172 26176
地上重 ground weight per plant (g) 43104 45110 47197 46171 41150
地下重
underground weight per plant (g) 5191 4191 4165 4149 5134
有效穗Π株 effective panicle per plant 12 14 12 12 11
粒数Π穗 grain per panicle 178 180 200 214 182
千粒重 kilo2grain weight (g) 26116 26189 26146 26181 25130
稻草Π稻谷 strawΠpaddy(WΠW) 11108 11036 11115 11018 11191
注 :5 种种植模式 ,即 T121 :水稻2油菜 (CK1 ) ; T122 :水稻2大白菜2春马铃
薯 ;T123 :水稻2秋马铃薯Π油菜 ; T124 :水稻2香菜2小麦 ; T125 :水稻2小麦
(CK2) 。
Note : 5 cultivation systems , T121 : rice2autumn ( CK1 ) ; T122 : rice2autumn
vegetable2spring potato ; T123 : rice2autumn potatoΠrape ; T124 : rice2autumn
vegetable2wheat ;T125 :rice2wheat (CK2)
图 1 　不同种植模式对水稻产量影响
Fig. 1 　Effect of different cultivation system on rice yield
　　图 1 为不同种植模式对水稻产量的影响。由图 1
可见 ,增种秋菜的种植模式对水稻产量的影响较为显
著 ,其中水稻2秋菜2春马铃薯、水稻2秋马铃薯Π油菜以
及水稻2秋菜2小麦种植模式下水稻产量分别比两种传
统的稻油、稻麦种植模式增产 : 15817、9912、10910kgΠ
hm2 ,以水稻2秋菜2春马铃薯、水稻2秋菜2小麦种植模式
增产效果尤为明显。由此表明 ,通过对传统的种植模
式的调整 ,可充分挖掘种植模式的增产潜力。
212 　水稻叶面积与光合速率
叶片是作物进行光合作用、蒸腾作用等生理过程
的主要器官 ,叶面积的消长是衡量作物个体和群体生
长发育好坏的重要标志。叶面积的大小直接影响作物
的光合面积的大小 ,影响籽粒的饱满度 ,最终影响到产
量的高低。本研究采用了长宽系数法测定叶面积。
表 3 列出了不同种植模式下水稻幼穗分化期和齐
穗期的叶面积及对应的光合速率数据。图 2 则反映了
各处理水稻幼穗分化期、齐穗期的叶片面积及对应时
期光合速率的相对大小。
表 3 　水稻各生育期叶面积及对应光合速率
Table 3 　Leaf area and photosynthesis velocity in
different growing period of rice
处理
treatment
叶片面积 leaf area
(cm2Πplant) 光合速率 photosynthesisvelocity(μmolΠm2·s)
幼穗分化
panicle pregnancy
齐穗期
full heading
幼穗分化期
panicle pregnancy
齐穗期
full heading
T121 104914 381915 24154 17127
T122 127418 400619 21132 27170
T123 122915 424910 24161 33123
T124 106418 399715 29141 33185
T125 80819 355419 18178 16196
　　由表 3 可见 ,水稻2秋菜2春马铃薯、水稻2秋马铃薯Π油菜以及水稻2秋菜2小麦种植模式下 ,水稻在幼穗分
化期和齐穗期的叶面积均比两对照处理高 ,其中 T122 、
T123处理在幼穗分化期、齐穗期作物的叶面积分别高
达 :127418、122915cm2Π株和 400619、424910cm2Π株 ,齐穗
期为水稻生长叶面积最大阶段 ,十分具有代表性。与
此同时 ,T122与 T123处理下对应生育期的光合速率值亦
较大。各处理的水稻不同生育期的光合速率与对应的
叶面积大小变化趋势十分接近 ,表明 T122 、T123及 T124种
植模式下水稻的生长能够得到合理的调解和控制 ,叶
面积的增加 ,促进了光合产物及时地向产量器官输送 ,
减少脱落 ,最终提高产量。
由此可知 ,这三种生态重建的种植模式下作物的
群体结构合理 ,长势较好。通过田间试验调查亦发现 ,
T122 、T123及 T124种植模式 ,该阶段水稻生长旺盛 ,着粒数
高 ,这与秸秆还田后期的养分分解释放 ,后劲大密切相
关[6 ] 。
18　1 期 不同种植模式对水稻生长特性的影响
213 　水稻作物水分生产效率
通过水稻生长季降雨量、灌溉水量的用水全程测
定 ,计算出了几种种植模式下水稻实际耗水量 ,并根据
产量求解出作物水分生产效率 ,以单位水田实际灌溉
的单位水量所生产的干物质 (稻谷)数作为灌溉水的生
产效率[7 ,8 ] ,结果见表 4。
表 4 　水稻季各生育期用水及作物水分生产效率
Table 4 　Use circs of water and WUE of rice in different growth period (m3Πhm2 )
处理
treatment
整田
land preparing
移栽2晒田
transplanting to
sunning paddy field
晒田2孕穗
sunning paddy field
to panicle pregnancy
孕穗2齐穗
panicle pregnancy
to full heading
齐穗后
after full
heading
合计
total
产量
products
(kgΠm2) 作物水分生产效率water usingefficiency(kgΠm3)
T121 165010 80119 112312 165818 86610 878215 799219 01910
T122 165010 101416 111310 125314 35718 807114 815116 11010
T123 165010 922105 108619 131914 75919 842019 809211 01961
T124 165010 103116 114919 100915 30111 782416 803215 11027
T125 165010 79816 111813 164214 80514 869712 792315 01911
注 :降雨利用 258511 m3Πhm2 ,旱育秧用水 9715 m3Πhm2 ;作物水分生产效率 (WUE) = 作物产量 (kg)Π作物实际耗水量 (m3) 。
Note: Rainfall using efficiency is 258511 m3Πhm2 , water consuming in cultivating seedling is 9715 m3Πhm2 ; water using efficiency ( WUE) = product ( kg)Πplant
consuming water (m3) in fact .
　　由表 4 可知 ,T122 、T123 和 T124 处理在水稻生长前期
耗水量相对较大 ,自孕穗期后耗水量相对对照处理降
低 ,这可能与前作还田秸秆在水稻生长初期的固持作
用有关。从水稻生长的全程用水量看 ,无论是油菜还
是小麦重构生态的稻田种植模式下 ,水稻耗水量相对
对照处理都较低 ,其中水稻2秋菜2春马铃薯、水稻2秋菜2小麦种植模式下作物耗水量明显降低 ,分别比对照少
耗水 71111、87216m3Πhm2 ,表明通过种植模式的调整可
达到生物节水的目的。而作物水分生产效率均比传统
的对照处理高 ,其中水稻2秋菜2春马铃薯和水稻2秋马
铃薯Π油菜种植模式相对传统的稻油轮作其作物水分
生产效率分别增加了 10199 %、5160 %。水稻2秋菜2小
麦种植模式则相对传统的稻麦轮作增加了 12173 % ,
表明少免耕秸秆还田条件下增种秋菜种植模式提高了
水分利用率 ,具有节水作用 ,在水稻生长后期表现出
了”以水促肥 ,以肥调水”的水肥耦合效应[9 ,10 ] 。
214 　应用前景
本项目以稻田保护性耕作制度为大前提 ,通过种
植模式结构的调整 ,打破了四川省传统的稻麦、稻油一
年二熟制为主的局面。根据一季中稻收后到小麦、油
菜播栽前尚有 2 个月左右的休闲期实际情况 ,增种开
发晚秋蔬菜 ,有效的利用了占全年 20 %左右光热资
源 ,提高了稻田综合效益 ;收获后的农作物秸秆直接就
地还田 ,具有操作简捷、应用范围广和劳动强度低农民
易于接受等特点 ,能够有效地遏制了秸秆野外焚烧 ,农
业有机废弃物的合理利用 ,具有保护农村生态环境的
作用 ;项目研究亦表明 ,通过对稻田种植模式的调整 ,
不但具有节水增效、培肥地力的功能 ,还具有减少病虫
害和防止杂草的作用。适当施用秸秆等有机肥能提高
植物的抗病性 ,原因在于腐殖质中富含维生素 (B1 、B2 )
和抗生素 (青霉素、链酶素) 被植物吸收利用后有防治
病虫害的作用[11 ] 。
3 　讨论与小结
水稻2秋菜2春马铃薯、水稻2秋马铃薯Π油菜和水稻2秋菜2小麦稻田种植模式 ,是针对我省农业结构存在
的基本问题而探索出的几种稻田生态重建的种植模
式 ,是我省传统稻田种植模式的一项创举。以水稻2秋
菜2春马铃薯、水稻2秋菜2小麦种植模式综合效益尤为
显著。研究表明这几种种植模式下作物的个体生长长
势好 ,群体发育的结构合理 ,分蘖较多 ,穗大 ,着粒数亦
高 ,三者的千粒重相对对照分别高出 : 0173、0130、
1151g。水稻2秋菜2春马铃薯、水稻2秋马铃薯Π油菜以
及水稻2秋菜2小麦种植模式下 ,水稻产量分别比传统
的稻油、稻麦种植模式增产 :15817、9912、10910kgΠhm2 ,
作物水分生产效率则分别增加了 10199 %、5160 %、
12173 %。少免耕秸秆还田条件下增种秋菜种植模式
提高了水分利用率 ,具有节水作用 ,在水稻生长后期表
现出了较强的水肥耦合效应。与此同时 ,还具有节本
增效、保护生态、减少病虫害和防止杂草的作用。因
而 ,这几种重建稻田生态的新型种植模式必将推动我
省稻田种植模式的改革。
参考文献 :
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(下转第 31 页)
28 Journal of Nuclear Agricultural Sciences
2006 ,20 (1) :79～82
过程中动力学方面的影响。这种特殊的环境可能引起
植物体内遗传物质的结构改变发生变异 ,使细胞分裂
紊乱 ,从而影响植物的生长发育和信号传递等生理生
化过程 ,使幼苗生长受到抑制 ;也有人提出太空环境使
潜伏的转座子激活 ,活化的转座子通过移位、插入和丢
失 ,可以导致基因的变异和染色体畸变[19 ] 。白桦航天
搭载当代苗木矮化现象及一些生理指标的变异可能是
由于在空间环境下引起染色体结构变异的结果 ,这一
变异可能影响了 SOD 或其它生理代谢过程中关键酶
的活性。究竟空间环境影响了哪些基因 ,还有待于进
一步在分子水平上研究 ,探讨苗木矮化与其相关性。
由于林木生长周期长 ,我们将继续对航天搭载的
4 个家系的白桦生长性状、材质材性和主要生理指标
等进行测定。进一步探讨航天诱变后白桦不同家系的
变异方向 ,诱变幅度和变异的稳定性 ,为揭示白桦种子
在空间飞行发生变异的机理提供资料 ,开辟通过航天
诱变育种创造具有材质好、抗逆性强、高产等优良性状
为一体的白桦良种新途径。
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