稻-麥輪作下播種量對(duì)不同熟期直播雜交稻產(chǎn)量和光能利用效率的影響

蔣鵬 徐富賢* 熊洪 張林 朱永川 周興兵 劉茂 郭曉藝

（1 四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻高粱研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西南水稻生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川德陽618000；2 四川省作物生理生態(tài)及栽培重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都611130；*通訊作者：xu6501@163.com）

成都平原是我國(guó)的糧食主產(chǎn)區(qū)之一，該區(qū)域的主要耕種制度為“稻-麥”水旱輪作制，并且因其“低光值、小溫差、高濕度”的氣候特點(diǎn)，導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)的水稻生產(chǎn)主要以育苗人工移栽為主，但育苗和移栽均需要消耗大量的人力[1]。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，農(nóng)村青壯年勞動(dòng)力大量向城市轉(zhuǎn)移，傳統(tǒng)的育苗人工移栽方式因其勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低已難以適應(yīng)當(dāng)前的水稻生產(chǎn)[2]。水稻直播生產(chǎn)技術(shù)因其良好的增產(chǎn)效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益受到了廣泛關(guān)注，在全國(guó)12 個(gè)省市得到了廣泛推廣應(yīng)用[3]。水稻直播技術(shù)在四川也得到了廣泛應(yīng)用，預(yù)計(jì)未來幾年面積將迅速擴(kuò)大[4]。目前，關(guān)于播種量、播期、氮肥管理技術(shù)對(duì)直播稻生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量形成的影響已有大量研究報(bào)道。劉茂等[2]研究表明，千粒重小的雜交稻品種適宜播種量為15.0～22.5 kg/hm2，千粒重大的雜交稻品種適宜播種量為22.5～30.0 kg/hm2。蔣明金等[5]研究發(fā)現(xiàn)，增加播種量可促進(jìn)各時(shí)期氮素積累、氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率和稻谷生產(chǎn)效率的提高，最佳播種量為22.5 kg/hm2，氮肥運(yùn)籌方式以基肥、蘗肥、穗肥比4∶1∶5 為佳。然而，前人的研究均是在未受前茬作物熟期影響的前提下進(jìn)行的，其研究結(jié)果難以用于指導(dǎo)成都平原麥后雜交稻直播生產(chǎn)。同時(shí)，就成都平原特殊的氣候條件及其兩熟種植制度而言，雜交稻直播播種期受前茬小麥生育期（5 月中旬左右收獲）影響較大，選擇熟期適宜的雜交稻品種是麥后直播稻獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵，一方面能充分發(fā)揮水稻產(chǎn)量潛力和提高光能利用效率，另一方面能保障茬口順利銜接。此外，中早熟雜交稻品種生育期相對(duì)較短（即分蘗期短），能否通過增加播種量來擴(kuò)大群體進(jìn)而促進(jìn)麥后直播雜交稻產(chǎn)量的提高目前尚不清楚；同時(shí)麥后直播遲熟雜交稻品種其齊穗期又可能受成都平原9 月份的低溫陰雨天氣影響，進(jìn)而導(dǎo)致直播稻產(chǎn)量下降。為此，本研究以早熟、中熟、遲熟3 個(gè)熟期雜交稻品種為試驗(yàn)材料，研究成都平原“稻-麥”水旱輪作下播種量和熟期對(duì)直播雜交稻產(chǎn)量形成、干物質(zhì)生產(chǎn)特性及光能利用效率的影響，旨在為成都平原稻麥兩熟區(qū)直播稻生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為早熟中秈稻川作優(yōu)8727、中熟中秈稻輻優(yōu)838、遲熟中秈稻內(nèi)6 優(yōu)107。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于2019 年在四川省德陽市進(jìn)行大田試驗(yàn)，前茬作物為小麥。試驗(yàn)設(shè)置5 個(gè)播種量處理：S1，15.0 kg/hm2；S2，22.5 kg/hm2；S3，30.0 kg/hm2；S4，37.5 kg/hm2；S5，45.0 kg/hm2。每個(gè)處理3 次重復(fù)，小區(qū)面積30 m2，氮、磷、鉀用量按1∶0.5∶1 的比例施用，其中，施氮量（純N）150 kg/hm2，按苗肥（2 葉1 心）、分蘗肥、穗肥3 次施用，占比分別為50%、30%、20%；磷肥全部作基肥；鉀肥分基肥和穗肥2 次等量施用。其他措施按當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)栽培進(jìn)行。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 干物質(zhì)量及產(chǎn)量構(gòu)成

于成熟期每小區(qū)取0.48 m2（2 個(gè)0.24 m2，邊行除外）的植株，用水沖洗干凈后，剪去根系。人工計(jì)數(shù)穗數(shù)后，手工脫粒，將樣品分成稻草、實(shí)粒、秕粒3 部分，置于70℃烘箱，烘至恒質(zhì)量，然后用百分之一天平稱重；并計(jì)成熟期總干物質(zhì)量和收獲指數(shù)，其中成熟期總干物質(zhì)量=稻草干質(zhì)量+實(shí)粒干質(zhì)量+秕粒干質(zhì)量，收獲指數(shù)=實(shí)粒干質(zhì)量÷成熟期總干物質(zhì)量×100%。另外秕粒全部計(jì)數(shù)，每份實(shí)粒數(shù)3 個(gè)1 000 粒，并稱重，用于計(jì)算千粒重、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率。

1.3.2 產(chǎn)量

于成熟期收獲整個(gè)小區(qū)，小區(qū)單打單曬，稱重后并將稻谷產(chǎn)量折算為含水量13.5%的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)量。

1.3.3 光能利用效率

光能利用效率是指水稻生長(zhǎng)期內(nèi)對(duì)太陽總輻射量的利用效率。其計(jì)算公式為：光能利用效率（RUE，%）=（ε×Y/Q）×100；其中ε 為物質(zhì)能量轉(zhuǎn)換系數(shù)，指生產(chǎn)1 kg 籽粒所需的能量（即燃燒熱），籽粒的物質(zhì)能量轉(zhuǎn)換系數(shù)為15.5×106J/kg；Y 為單位面積的稻谷籽粒產(chǎn)量（kg）；Q 為生育期內(nèi)單位面積太陽總輻射量[6]，即Q=∑（Ri），R 為每天太陽輻射量，太陽輻射主要是利用已改進(jìn)的Hargreaves-Samani 模型[7-8]進(jìn)行估算，且其在不同的地理區(qū)域內(nèi)估算值與實(shí)測(cè)值之間吻合較好，無需進(jìn)一步修正[9]。i 表示播種至成熟的天數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理及分析

采用Microsoft Excel 2003 整理數(shù)據(jù)，Statistix 8.0軟件進(jìn)行方差分析，LSD0.05法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 播種量對(duì)不同熟期直播雜交稻產(chǎn)量的影響

由表1 可知，隨著播種量的增加，直播雜交稻產(chǎn)量呈先增加后降低的趨勢(shì)。其中，早熟雜交稻川作優(yōu)8727 以S3 處理（30.0 kg/hm2）的產(chǎn)量最高，較S1、S2、S4、S5 處理分別增加6.5%、3.1%、1.9%、3.8%；中熟雜交稻輻優(yōu)838 以S2 處理（22.5 kg/hm2）的產(chǎn)量最高，較S1、S3、S4、S5 處理分別增加3.4%、1.6%、2.6%、3.0%；遲熟雜交稻內(nèi)6 優(yōu)107 也是以S2 處理（22.5 kg/hm2）的產(chǎn)量最高，較S1、S3、S4、S5 處理分別增加3.4%、1.0%、2.8%、4.1%。由此可知，稻麥輪作下早熟雜交稻品種的適宜播種量為30.0 kg/hm2，中熟、遲熟雜交稻品種的適宜播種量為22.5 kg/hm2。直播條件下不同熟期雜交稻品種間產(chǎn)量差異顯著。與輻優(yōu)838 和內(nèi)6 優(yōu)107 相比，川作優(yōu)8727 的產(chǎn)量分別增加了8.8%、3.7%。

表1 播種量對(duì)不同熟期直播雜交稻產(chǎn)量及光能利用率的影響

2.2 播種量對(duì)不同熟期直播雜交稻光能利用率的影響

由表1 還可以看出，直播雜交稻光能利用效率隨播種量的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)。其中，早熟雜交稻川作優(yōu)8727 以S3 處理的光能利用效率最高，較S1、S2、S4、S5 處理分別提高6.1%、2.9%、1.4%、2.9%；中熟雜交稻輻優(yōu)838 和遲熟雜交稻內(nèi)6 優(yōu)107 則是以S2處理的光能利用效率最高，較S1、S3、S4、S5 處理分別提高3.4%、1.7%、3.4%、3.4%和、3.3%、1.6%、3.3%、5.1%。不同直播雜交稻品種間的光能利用效率差異顯著，與輻優(yōu)838 和內(nèi)6 優(yōu)107 相比，川作優(yōu)8727 光能利用效率分別增加了15.3%、13.3%。

表2 播種量對(duì)不同熟期直播雜交稻產(chǎn)量構(gòu)成的影響

表3 播種量對(duì)不同熟期直播雜交稻干物質(zhì)生產(chǎn)的影響

2.3 播種量對(duì)不同熟期直播雜交稻產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表2 可知，不同熟期品種和播種量對(duì)直播雜交稻有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)影響顯著，但品種與播種量互作影響不顯著。相同品種，有效穗數(shù)隨播種量的增加呈顯著增加的趨勢(shì)，但每穗粒數(shù)則是隨播種量的增加呈顯著下降的趨勢(shì)。與S1 處理相比，S2、S3、S4、S5 處理的有效穗數(shù)分別增加了17.2%、41.5%、48.1%、55.4%，但每穗粒數(shù)分別降低了2.4%、19.1%、22.3%、25.4%。播種量對(duì)直播雜交稻結(jié)實(shí)率、千粒重影響不顯著，相同品種，一般以S2、S3 處理的結(jié)實(shí)率較高。與輻優(yōu)838 和內(nèi)6 優(yōu)107 相比，川作優(yōu)8727 有效穗數(shù)分別增加了23.7%、12.4%，每穗粒數(shù)分別降低了18.0%、14.8%。不同熟期品種結(jié)實(shí)率表現(xiàn)為川作優(yōu)8727＞輻優(yōu)838＞內(nèi)6優(yōu)107；千粒重表現(xiàn)為川作優(yōu)8727＜輻優(yōu)838＜內(nèi)6 優(yōu)107。

2.4 播種量對(duì)不同熟期直播雜交稻干物質(zhì)生產(chǎn)特性的影響

由表3 可知，不同基因型品種和播種量對(duì)直播稻干物質(zhì)量、收獲指數(shù)、單株質(zhì)量影響顯著，但互作影響不顯著。相同品種，直播雜交稻干物質(zhì)量隨播種量的增加呈顯著增加的趨勢(shì)，單株質(zhì)量則是隨播種量的增加呈顯著下降的趨勢(shì)，收獲指數(shù)隨播種量的增加呈先增加后下降的趨勢(shì)。與S1 處理相比，S2、S3、S4、S5 處理干物質(zhì)量分別增加了11.4%、18.5%、16.3%、21.0%，但其單株質(zhì)量則平均分別降低了4.4%、17.6%、22.0%、22.9%。與輻優(yōu)838 和內(nèi)6 優(yōu)107 相比，川作優(yōu)8727 干物質(zhì)量分別降低了12.3%、17.4%，單株質(zhì)量分別降低了28.8%、26.6%，收獲指數(shù)則分別增加了12.1%、2 2.0%。

3 討論

適宜的播種量是直播雜交稻構(gòu)建合理高產(chǎn)群體、提高群體光能利用效率、促進(jìn)高產(chǎn)形成的重要栽培管理措施。本研究結(jié)果表明，隨播種量的增加，直播雜交稻產(chǎn)量呈先增加后降低的趨勢(shì)，即存在適宜的播種量。其中，川作優(yōu)8727（早熟）的適宜播種量為30.0 kg/hm2，輻優(yōu)838（中熟）、內(nèi)6 優(yōu)107（遲熟）的適宜播種量為22.5kg/hm2。該播種量下直播雜交稻產(chǎn)量結(jié)構(gòu)較為協(xié)調(diào)，可較好的緩解多穗與大穗的矛盾。直播雜交稻個(gè)體發(fā)育與其單株?duì)I養(yǎng)面積密切相關(guān)。播種量過小，有利于增加直播稻單株?duì)I養(yǎng)面積，促進(jìn)雜交稻個(gè)體的發(fā)育，但會(huì)造成基本苗不足而導(dǎo)致有效穗數(shù)下降，難以實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。同時(shí)播種量過小還會(huì)增加雜草控制的難度，不利于栽培管理和溫光資源利用效率的提高。播種量過大，直接造成直播雜交稻單株?duì)I養(yǎng)面積下降，個(gè)體間對(duì)溫、光、水等資源的競(jìng)爭(zhēng)加劇，導(dǎo)致莖稈細(xì)弱、群體惡化，加劇倒伏和病蟲害的發(fā)生[10-11]。本研究中，隨播種量的增加，直播雜交稻有效穗數(shù)呈顯著增加的趨勢(shì)，每穗粒數(shù)呈顯著下降的趨勢(shì)。說明增加播種量有利于增加有效穗數(shù)，但過量增加播種量會(huì)抑制直播雜交稻大穗的形成，從而導(dǎo)致產(chǎn)量下降。此外，隨播種量的增加，直播雜交稻成熟期干物質(zhì)量呈顯著增加的趨勢(shì)，但直播雜交稻單株干質(zhì)量則呈顯著下降的趨勢(shì)，說明播種量過大會(huì)造成直播稻群體內(nèi)相互遮陰變重，導(dǎo)致呼吸損耗加劇，不利于高產(chǎn)的形成。

成都平原“稻-麥”水旱輪作下，直播早熟雜交稻品種川作優(yōu)8727 產(chǎn)量可達(dá)9.40 t/hm2，較輻優(yōu)838（中熟雜交稻）和內(nèi)6 優(yōu)107（遲熟雜交稻）分別增產(chǎn)8.8%、3.7%，從產(chǎn)量構(gòu)成來看，其增產(chǎn)優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在有效穗數(shù)和結(jié)實(shí)率上；從干物質(zhì)生產(chǎn)來看，其增產(chǎn)優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在收獲指數(shù)上。與輻優(yōu)838 和內(nèi)6 優(yōu)107 相比，川作優(yōu)8727 光能利用效率分別增加了15.3%、13.3%。綜上所述，成都平原稻-麥兩熟區(qū)，水稻麥后直播種植宜采用早熟雜交稻品種，其適宜播種量為30.0 kg/hm2。