水稻直播栽培管理论文提纲

论文题目：双季稻双直播模式的高产生理机制与栽培调控研究

摘要：双季稻是提高中国作物复种指数、挖掘耕地集约化利用潜力的重要种植模式。近年来,由于劳动强度大、种植效益低,在长江中下游地区大面积的双季稻被改种为单季稻,严重威胁国家粮食安全。通过直播替代早、晚稻育秧移栽发展双季稻双直播种植模式,能够大幅度减少劳动力投入,扭转农民种植双季稻意愿降低的局面。由于该区域全年温光资源有限,发展双季稻双直播需要生育期为90-100天的高产水稻品种。然而,目前缺少短生育期高产品种限制了双季稻双直播技术的推广。此外,关于短生育期水稻品种的高产生理机制以及双季稻双直播的稻田温室气体排放特征仍不明确。为此,本研究于2015-2016年早、晚季在湖北省武穴市开展田间试验,在2015年以12个短生育期水稻品种为试验材料,旨在从生育期、产量、抗倒伏特性的角度初步筛选适宜于双季稻双直播生产的品种;在2016年早、晚季均使用经过初步筛选的6个短生育期品种为材料,并在晚季设置3个不同播种期处理（7月20日、7月25日和7月30日）,旨在确定适合双季稻双直播的品种及播期搭配,并综合2015-2016年数据探究短生育期品种的高产形成机理。另外,在2017-2018年开展田间试验,设置双季稻双直播（DDRA和DDRB）和传统移栽双季稻模式(TDRB和TDRHY)处理,其中DDRA和DDRB分别选择最短生育期品种和产量潜力相对较高的品种搭配,TDRB的品种搭配与DDRB相同,而TDRHY则选择当地主推的高产早稻品种,并用这些品种做晚稻种植;同时设置零氮（N0）、60 kg N ha-1（N1）和每周施用15 kg N ha-1（N2）三个氮肥处理。主要目的是评价双季稻双直播与传统移栽双季稻模式之间周年产量、氮肥利用效率、温室气体排放的差异;比较两种模式在农艺性状、光能拦截与利用、氮肥吸收与利用等生理特性方面的差异,并阐明双季稻双直播实现高产高效的生理机制,以期为短生育期水稻高产育种和栽培提供理论依据,为双季稻轻简化生产提供技术支撑。本研究主要结果如下:（1）从生育期、产量、抗倒伏能力等角度,筛选了湘早籼6号、早珍珠、早籼615、特早2961和杂株,共6个适宜于双季稻双直播的品种。为保证该模式安全生产,早稻适宜播种期在4月10日左右,晚稻播种期不能晚于7月25日。在双季稻双直播模式下,晚季播种期延后会在抽穗灌浆期遭遇低温胁迫,导致结实率降低16.8%-22.8%,减产9.1%-11.9%。湘早籼6号耐低温能力强,其在晚季所有播种期间的结实率和产量无明显差异,可用作早稻收获期延后的晚稻生产补救品种。总计有12种适宜的品种和播期搭配,这些品种和播期搭配的周年生育期为186-198天,周年总产达到13.3-14.7 t ha-1。（2）通过对2015-2016年试验中共同种植的5个短生育期品种的分析发现,不同水稻品种产量的变异范围为6.4-9.9 t ha-1,生育期为89-105天。短生育期水稻高产主要归因于每穗颖花数和成熟期生物量,而与生育期长短、其他产量构成因子和收获指数均无关。在超短的生育周期内,高产品种主要依赖于苗期分蘖和叶面积快速生长、生殖生长期光合净同化速率高以及灌浆期叶片衰老缓慢来提高成熟期的生物量。（3）在2017-2018年,双季稻双直播的周年生育期平均比移栽双季稻短28天。DDRB在所有氮肥水平下的产量都显著高于TDRB,说明在同一品种搭配下作物建成方式由移栽改为直播并不会导致水稻减产。在低氮条件下（N0和N1）,DDRA和DDRB的产量相比TDRHY平均降低11.7%。增加氮肥施用量显著提高了水稻产量,N1和N2的产量相比于N0分别增加了6.4%和7.4%。同时,增加氮肥施用量也缩小了双季稻双直播与传统移栽双季稻模式间的产量差异。在高氮条件下（N2）,DDRA和DDRB的平均产量达到7.5 t ha-1,仅比TDRHY降低4.3%。在高氮条件下（N2）,DDRA和DDRB的平均周年产量为15.0 t ha-1,要比TDRB高1.2 t ha-1,而仅比TDRHY低0.6 t ha-1。（4）不同种植模式以及不同氮肥管理之间的产量差异主要归因于单位面积颖花数和成熟期生物量。DDRA和DDRB得益于较高茎蘖数和叶面积指数使得齐穗前辐射拦截量要比TDRB和TDRHY高28%,促使其同期的作物生长速率和干物质积累显著高于移栽双季稻。然而,DDRA和DDRB在灌浆期的干物质积累则显著低于TDRB和TDRHY,这主要是因为该阶段前两者的光能利用效率平均比TDRB和TDRHY降低16.7%。（5）在N1和N2,所有种植模式的氮肥回收利用率均高于50%,且氮肥农学利用效率超过17 kg kg-1。DDRA和DDRB的氮肥回收利用率要比TDRB和TDRHY平均提高25.1%,然而其氮肥生理利用率却相比TDRB和TDRHY降低27.6%。总体而言,不同种植模式之间的氮肥农学利用效率无显著差异。（6）DDRA和DDRB的稻田周年甲烷排放量相比TDRB和TDRHY降低了39%。然而,不同模式之间的氧化亚氮和二氧化碳的排放量则无明显差异。综合三种气体的温室效应,双季稻双直播模式单位面积增温潜势相比传统移栽双季稻下降了29%,而单位水稻产量增温潜势也比移栽双季稻降低31%。综上所述,通过选择适宜的短生育期水稻品种并合理安排播种期,能够在长江中下游地区成功进行双季稻双直播生产。双季稻双直播的周年产量和氮肥利用效率可以达到甚至超过传统移栽双季稻的水平,同时还明显降低了稻田温室气体排放。因此,双季稻双直播可以作为一种轻简、绿色的种植方式替代传统移栽双季稻。

关键词：双季稻;水稻直播;短生育期水稻;产量;氮肥利用效率;温室气体

学科专业：作物栽培学与耕作学

摘要

ABSTRACT

缩略语表

1 前言

1.1 我国水稻生产现状

1.1.1 水稻生产对我国粮食安全的重要性

1.1.2 当前水稻生产面临的主要问题

1.1.3 水稻总产增加的主要途径

1.1.4 轻简化双季稻种植模式的发展

1.2 水稻直播技术的发展

1.2.1 水稻直播的技术特点

1.2.2 我国直播稻的生产现状

1.2.3 直播稻高产的主要限制因素

1.3 双季稻双直播模式的发展现状及问题

1.4 完善双季稻双直播的栽培管理措施

1.4.1 符合双季稻双直播模式要求的品种特性

1.4.2 确定双季稻双直播合理的播种期

1.4.3 优化氮肥管理方式

1.4.4 降低稻田温室气体排放

1.5 本研究目的与意义

第二章 适合双季稻双直播模式的水稻品种筛选及播期搭配

2.1 材料与方法

2.1.1 田间试验条件

2.1.2 试验设计

2.1.3 田间管理

2.1.4 气象数据

2.1.5 生育进程及田间倒伏的观测

2.1.6 植物样本采集及测定

2.1.7 数据分析

2.2 结果与分析

2.2.1 2015和2016年气象条件

2.2.2 2015年供试品种的生育期表现

2.2.3 2015年供试品种的产量表现

2.2.4 供试品种在2016年早、晚季的生育期表现

2.2.5 供试品种在2016年早、晚季的产量及产量构成因子

2.2.6 双季稻双直播的品种及播种期推荐搭配

2.2.7 短生育期水稻品种的高产农艺特性

2.2.8 2015和2016年份间产量差异的原因

2.3 讨论

2.3.1 在早、晚季直播条件下短生育期水稻品种的生育期及产量表现

2.3.2 短生育期水稻高产的生理基础及农艺特性

2.3.3 从品种和播期角度分析长江中下游地区实行双季稻双直播模式的可行性

2.3.4 双季稻双直播配套的杂草及水分管理

2.4 结论

第三章 双季稻双直播与传统移栽双季稻在产量、资源利用效率及温室气体排放特征方面的差异

3.1 材料与方法

3.1.1 田间试验条件

3.1.2 试验设计

3.1.3 田间管理

3.1.4 气象数据

3.1.5 生育进程观测

3.1.6 植物样本采集及测定

3.1.7 冠层光能拦截及利用效率测定

3.1.8 稻田温室气体排放测定

3.1.9 数据分析

3.2 结果与分析

3.2.1 2017-2018年气象条件

3.2.2 不同氮肥管理和种植模式对水稻物候期的影响

3.2.3 不同氮肥管理和种植模式下水稻地上部生物量、收获指数和产量

3.2.4 不同氮肥管理和种植模式下双季稻的周年产量

3.2.5 不同氮肥管理和种植模式下水稻的产量构成因子

3.2.6 不同种植模式和氮肥管理间的干物质生产特性差异

3.2.7 不同种植模式和氮肥管理间的光照辐射拦截及利用特性差异

3.2.8 不同氮肥管理和种植模式下水稻的株高、最大茎蘖数和叶面积指数

3.2.9 不同氮肥管理和种植模式下水稻的氮素吸收和利用特性

3.2.10 不同种植模式的稻田温室气体排放特征

3.3 讨论

3.3.1 双季稻双直播与传统移栽双季稻的产量表现及干物质生产特性差异

3.3.2 双季稻双直播与传统移栽双季稻的氮肥吸收与利用特性差异

3.3.3 双季稻双直播与传统移栽双季稻的温室气体排放差异

3.4 结论

参考文献

致谢