不同機直播密度對水稻群體光合特征和產(chǎn)量的影響

秦亞平+張開惠

摘要：以廣兩優(yōu)476為供試小稻品種，設(shè)置D1、D2和D3等3個密度處理，研究機械旱直播不同密度對水稻群體光合特征和產(chǎn)量的影響，以期為確定機械旱直播適宜插種密度提供理論支撐。結(jié)果表明，D2和D3劍葉SPAD值在分蘗期顯著高于D1，孕穗后D1和D2顯著低于D3，但齊穗后處理間差異不顯著。劍葉凈光合速率在孕穗期至齊穗期達(dá)到最大值，齊穗期D2和D3劍葉凈光合速率分別較D1高5.5%和6.1%，灌漿成熟期三者凈光合速率都下降但差異不顯著，其中D1下降幅度最大，此時D2和D3處理劍葉凈光合速率較D1分別高36.3%和56.8%。各處理LAI均在孕穗期達(dá)到峰值， D1和D2均顯著高于D3，分別較D3高11.3%和5.9%，收獲時這一差距進一步擴大，分別達(dá)到186%和9.6%。D2實際產(chǎn)量和理論產(chǎn)量最高，主要通過影響有效穗數(shù)和穗粒數(shù)實現(xiàn)?？梢姡ㄟ^適宜的密度為水稻機械旱直播創(chuàng)造一個合理的群體結(jié)構(gòu)有利于改善群體光合特征并增加稻谷產(chǎn)量。

關(guān)鍵詞：旱直播；播種密度；光合特征；產(chǎn)量

中圖分類號： S511.04文獻標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2016）06-0152-02

收稿日期：2015-04-22

基金項目：湖北省水稻“秈改粳”工程項目；湖北省重點（優(yōu)勢）學(xué)科資助項目。

作者簡介：秦亞平（1958—），男，湖北荊州人，教授，主要從事作物栽培教學(xué)與研究。E-mail：qyp77021@163.com。

通信作者：張開惠，農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作。E-mail：674253580@qq.com。我國是世界最大水稻生產(chǎn)國，長期以來我國水稻種植仍以傳統(tǒng)的人工育秧、插秧為主，生產(chǎn)技術(shù)落后，勞動強度大，耗工多，作業(yè)效率低，這是制約我國水稻生產(chǎn)發(fā)展的主要原因[1]。水稻機械直播技術(shù)以其工藝簡單、工效高、成本低的特點成為水稻生產(chǎn)發(fā)展的主流。與機械插秧相比，水稻直播機將水稻種子直接播種到田地里，是一種相對簡化的種植模式，省去了育秧、起秧、移栽等環(huán)節(jié)，簡化了作業(yè)工序，省工、節(jié)本、省秧田，增產(chǎn)增收[2]。水稻機械旱直播以其省工、節(jié)本、錯農(nóng)時、爭季節(jié)、易操作、增效益等特點適合我國農(nóng)村勞動力缺乏的國情，也是我國農(nóng)業(yè)集約化經(jīng)營發(fā)展的需要。研究還表明，水稻機械直播比移栽略有增產(chǎn)，其原因在于直播稻生育期短、分蘗早、成穗率高；植株群體通透性好，光合產(chǎn)物累積速度快，干物質(zhì)積累多；植株養(yǎng)分吸收能力、根系活力增強[3]。我國目前水稻直播主要以手工撒播為主，存在種子分布不均勻、出苗差、草害重、后期易倒伏、早衰等問題，限制了直播稻的發(fā)展。水稻機械旱直播不須育秧，其節(jié)本、節(jié)水、省工優(yōu)勢明顯，有克服傳統(tǒng)手工撒直播存在的上述問題，有利于建立合理的群體結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。從我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際出發(fā)，我國水稻生產(chǎn)在今后相當(dāng)長一段時期內(nèi)仍以移栽為主，但隨著高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、抗倒伏稻種的育成與高效無公害除草劑的成功研制，水稻機械直播在我國逐年增加是必然趨勢，水稻機械旱直播成為我國水稻直播技術(shù)的發(fā)展方向。

2014年筆者采用碧浪2BD-10型水稻精量穴直播機進行水稻機械旱直播，試驗設(shè)置D1、D2、D3等3個機直播密度處理，行株距分別為25 cm×18 cm、25 cm×21 cm、25 cm×23 cm。以廣兩優(yōu)476為供試品種，探討水稻機械旱直播不同密度對水稻群體光合特征和產(chǎn)量形成的影響，以期為水稻機直播確定適宜播種密度提供技術(shù)支撐。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試材料為廣兩優(yōu)476，屬秈型兩系雜交水稻，全生育期平均135 d左右，由湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所利用分子標(biāo)記輔助技術(shù)育成。

試驗采用2BD-10型水稻精量穴直播機。

試驗于2014年5月在湖北省荊州市荊州區(qū)八寶山鎮(zhèn)進行。試驗田土壤為潮土，含有機質(zhì)26.2 g/kg，堿解氮 89.3 mg/kg，速效磷12.6 mg/kg，速效鉀132 mg/kg，pH值 6.8，土壤肥力中等偏上，前茬作物為冬季蔬菜。

1.2試驗方法

1.2.1試驗設(shè)計試驗設(shè)置D1、D2、D3等3個機直播密度處理，行株距分別為25 cm×18 cm、25 cm×21 cm、25 cm×23 cm。5月15日播種，試驗采取隨機區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)，小區(qū)面積280 m2。各處理施肥量相同，全生育期施肥量分別為230.25 kg/hm2 N、75.00 kg/hm2 P2O5、112.5 kg/hm2 K2O。其中磷肥以基肥形式一次施入，鉀肥以基肥和分蘗肥2次施入，氮肥按“基肥 ∶ 蘗肥 ∶ 穗肥=5 ∶ 3 ∶ 2”比例分別施入。田間采取旱播水管，即播后與水直播管理措施一致。

1.2.2測定指標(biāo)與方法（1）群體光合參數(shù)。在有效分蘗臨界期、孕穗期、齊穗期、灌漿期（抽穗后20 d）和收獲期，采用葉綠素快速測定儀SPAD-502測定劍葉葉綠素含量，測定部位為葉片中上部，連續(xù)測定15張，取平均值。

采用LC Pro+光合測定系統(tǒng)，測定水稻頂部完全展開的頂葉葉片（劍葉抽出后為劍葉）的凈光合速率（A，Photosynthetic rate）。測定時間在09：00—11：00之間。

利用LA-S全能型植物圖象分析儀測定葉面積指數(shù)（LAI）。

（2）考種與測產(chǎn)。水稻成熟時，每小區(qū)以5點取樣法測定水稻有效穗數(shù)、每穗籽粒數(shù)、結(jié)實率和千粒質(zhì)量。同時，在田間去除保護行后進行機械收割，統(tǒng)計實際產(chǎn)量。

1.3數(shù)據(jù)收集與處理

運用Excel軟件進行數(shù)據(jù)的錄入；運用SPSS軟件進行統(tǒng)計分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同處理對劍葉葉綠素含量的影響

從圖1可見，D2和D3劍葉SPAD值在分蘗期顯著高于D1；孕穗后， D1和D2顯著低于D3。但從齊穗后劍葉的SPAD值看，3種機直播密度的頂葉葉綠素值差異不顯著?？梢?，不同種植密度對水稻劍葉葉綠素值的影響主要在齊穗期前[4]。

2.2不同處理對劍葉光合速率的影響

不同機直播密度下，水稻劍葉凈光合速率顯著不同，且隨生育進程呈拋物線變化[5]（圖2）。在本試驗中水稻劍葉凈光合速率在孕穗期至齊穗期達(dá)到最大值，灌漿期凈光合速率均有不同程度的下降，其中下降幅度最大的為D1；齊穗期，D2和D3劍葉凈光合速率顯著高于D1，分別高5.5%和6.1%，說明機直播密度對劍葉凈光合速率影響顯著；到灌漿期三者差異不顯著；但到成熟期，D2和D3處理劍葉凈光合速率較D1處理分別高36.3%和56.8%，D2和D3之間差異不大。

2.3不同處理對葉面積指數(shù)LAI的影響

不同機直播密度下，水稻各個生育期葉面積指數(shù)存在顯著差異（圖3）。分蘗期和灌漿期播種密度對群體葉面積指數(shù)影響顯著，隨播種密度增大，群體LAI顯著增大[6]。本試驗中各處理LAI均在孕穗期達(dá)到峰值，D1和D2之間差異不顯著，但均顯著高于D3。齊穗期，D1和D2分別較D3高113%和5.9%，而收獲時這一差距進一步擴大，分別達(dá)到18.6%和9.6%。值得注意的是，D1處理的LAI在孕穗期至收獲期一直保持在7.0以上，田間透光率較差，且出現(xiàn)少量的倒伏現(xiàn)象，說明密度大時群體透光率差，影響莖稈機械組織發(fā)育，使植株倒伏率增加[7]。

2.4不同處理對產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表1可知，在不同機直播密度下，水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素均有差異[8]。在本試驗3個機直播密度處理中，D2實際產(chǎn)量和理論產(chǎn)量較D3分別提高13.9%和16.2%；較D1分別提高4.7%和6.3%，且提高幅度都達(dá)到顯著水平，說明適當(dāng)提高機直播密度，不但可以增加理論產(chǎn)量，同時也能提高實際產(chǎn)量。同時還表明機直播密度通過改變?nèi)后w有效穗數(shù)和穗粒數(shù)對產(chǎn)量結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生較大影響，其中對有效穗影響較顯著，試驗結(jié)果顯示有效穗數(shù)D1>D2>D3，即密度與有效穗數(shù)呈正相關(guān)，D1有效穗分別較D2和D3提高5.3%和24.3%；穗粒數(shù)D3>D2>D1，即密度與穗粒數(shù)呈負(fù)相關(guān)；而處理間對千粒質(zhì)量影響不大。

3結(jié)論與討論

3.1不同機直播密度水稻光合特性不同

合理的栽植密度是構(gòu)建和優(yōu)化水稻群體質(zhì)量的起點和基本措施。水稻籽粒產(chǎn)量的90%來自于花后葉片光合作用，尤以劍葉對產(chǎn)量的貢獻最大[9]。齊穗期前，機直播密度小的D1處理劍葉葉綠素SPAD值低，但齊穗后D1和D2間差異不顯著，但均顯著高于D3，劍葉凈光合速率也表現(xiàn)相似的規(guī)律。

葉綠素是水稻光合作用的生理基礎(chǔ)[10]。齊穗前，由于群體光照條件較好，植株間相互影響較小，機直播密度越大水稻個體光合能力越強。但到生育中后期，由于群體數(shù)量不同，光合物質(zhì)積累量（生物量）差異明顯，試驗結(jié)果顯示，在3個不同機直播密度處理中，D2的理論產(chǎn)量和實際產(chǎn)量都最高。這可能因為D2孕穗期和齊穗期較D3保持相較高的LAI，同時D1的LAI過高，導(dǎo)致田間透光度較差，影響下層葉片的光合作用。

3.2不同機直播密度水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成不同

試驗證明，機直播密度越大，其有效穗數(shù)越多，而穗粒數(shù)越少。在本試驗中，D2處理的密度是較合理的機直播密度。因D1處理機直播密度較大，群體基本苗多，雖有效穗數(shù)較多，但由于密度過小，導(dǎo)致穗粒數(shù)明顯較少，最終影響了群體產(chǎn)量的增加；D3處理每穗總粒數(shù)雖較多，但由于其機直播密度較少，群體基本苗不足，導(dǎo)致群體有效穗數(shù)嚴(yán)重不足，從而產(chǎn)量也不高。因此，在采用機械精量旱直播時，獲取較多的有效穗數(shù)是獲取高產(chǎn)的基礎(chǔ)，同時也應(yīng)該注意保證一定穗總粒數(shù)和結(jié)實率，這樣才能最終達(dá)到高產(chǎn)，也就是說實行水稻機械精量旱直播應(yīng)該創(chuàng)造一個合理的群體結(jié)構(gòu)，構(gòu)建合理的群體結(jié)構(gòu)必須保證有適宜的機播密度。

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