覆土厚度對(duì)直播早稻全苗的影響

余佳佳，劉俊安，朱保雨，陳雄飛，劉木華，石慶華，陳其濤

（江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 江西省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/工學(xué)院/教育部作物生理生態(tài)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330045）

【研究意義】隨著農(nóng)村勞動(dòng)力的轉(zhuǎn)移，勞動(dòng)力成本上升，農(nóng)業(yè)物資價(jià)格上漲等因素的影響，農(nóng)民對(duì)輕簡化水稻生產(chǎn)方式的需求越來越高[1-3]。水稻直播因省去育秧、拔秧、插秧等環(huán)節(jié)，已成為被農(nóng)民廣泛接受的一種輕簡化種植方式[4-8]。中國約有30%的水稻采用直播方式種植，且多以人工撒直播為主，人工撒直播稻種在田間無序分布，秧苗生長不均勻，通風(fēng)透光性能差，易感染病蟲害，抗倒伏能力差[9-11]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】機(jī)械化水稻直播技術(shù)近幾年發(fā)展迅速[12-16]，尤其是華南農(nóng)業(yè)大學(xué)羅錫文院士團(tuán)隊(duì)基于農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝相結(jié)合，首創(chuàng)提出了開溝起壟水稻精量穴直播技術(shù)，并配套研制了系列機(jī)具，實(shí)現(xiàn)了成行成穴壟上播種及有序生長，抗倒伏能力強(qiáng)，大幅提高了直播稻群體質(zhì)量[17-24]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】然而，南方水稻機(jī)械化水直播均是將稻種直接播在田間泥面上，稻種裸露在泥面上易受到鳥害、鼠害、雨水沖刷、陽光暴曬等的侵害，嚴(yán)重影響直播稻全苗及群體生長[25-29]。機(jī)械直播同步覆土則可以有效緩解上述問題，同步覆土技術(shù)已在北方水稻旱直播上得到較廣泛的應(yīng)用[30-32]，但在南方稻區(qū)水直播上暫未見相關(guān)研究報(bào)道。【擬解決的關(guān)鍵問題】針對(duì)南方稻區(qū)水稻直播稻種裸露在泥面影響直播全苗和群體生長的問題，本文以常規(guī)稻中嘉早17和雜交稻陵兩優(yōu)722為試驗(yàn)材料，研究覆土厚度對(duì)不同播期直播早稻出苗率、出苗響應(yīng)速率和秧苗素質(zhì)的影響，明確最佳覆土厚度，以期為南方稻區(qū)水稻機(jī)械直播同步覆土技術(shù)與裝置研制提供理論和試驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試品種為江西省早稻主推常規(guī)水稻品種中嘉早17 和雜交水稻品種陵兩優(yōu)722。為實(shí)現(xiàn)不同覆土厚度，設(shè)計(jì)了4種播種深度的開溝器，其截面為梯形，上寬30 mm，下寬20 mm，高度分別為5，10，15，20 mm，如圖1 所示。

圖1 播種機(jī)開溝器Fig.1 Furrow opener

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于2018 年3—4 月在江西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)科技園內(nèi)開展大田試驗(yàn)，試驗(yàn)田塊耕整處理與當(dāng)?shù)貦C(jī)械直播田塊習(xí)慣耕整處理相同。試驗(yàn)設(shè)置3 個(gè)播種期，分別為3 月26 日、3 月31 日和4 月6 日，且3 個(gè)播種期內(nèi)水稻直播均在同一塊田進(jìn)行。播種前均采用開溝器開設(shè)4種不同深度（5，10，15，20 mm）的播種溝，溝長為500 mm，將2個(gè)供試品種的破胸露白稻種分別在4種深度的播種溝內(nèi)每50 mm 放置10粒，每條播種溝累計(jì)放置100 粒；播種后覆土至開溝前一致，與泥面直播不覆土（即覆土厚度為0 mm）對(duì)照，每個(gè)處理6 次重復(fù)。

1.3 測(cè)定指標(biāo)

（1）出苗率。播種后每隔1 d 記錄出苗數(shù)量至播種后16 d，泥面播種（即覆土厚度為0 mm）以稻種扎根芽長3 mm開始記錄出苗，覆土處理以稻種破土露芽開始記錄出苗。

（2）出苗響應(yīng)速率。調(diào)查分析不同覆土厚度對(duì)出苗響應(yīng)速率的影響，出苗響應(yīng)速率為2 次的出苗數(shù)之差除以時(shí)間，公式如下：

式①中k為出苗響應(yīng)速率，n2為后一次記錄的出苗數(shù)，n1為前一次記錄的出苗數(shù)，d為相鄰兩次間隔的時(shí)間。

（3）秧苗素質(zhì)。播種后24 d，每個(gè)處理隨機(jī)取10株代表性秧苗，重復(fù)6次，帶回室內(nèi)調(diào)查秧苗株高和葉齡，測(cè)定莖葉干物質(zhì)和根干物質(zhì)質(zhì)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel、GraphPad和SPSS軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同播期和覆土厚度對(duì)早稻出苗率的影響

由表1 可看出，就3 月26 日播期而言，供試品種中嘉早17 不同覆土厚度出苗率由高到低分別為15，5，20，0，10 mm，5 個(gè)覆土厚度之間出苗率差異不顯著；供試品種陵兩優(yōu)722 不同覆土厚度出苗率由高到低分別為5，0，10，15，20 mm，覆土厚度5 mm 與0 mm 出苗率差異不顯著，其他覆土厚度顯著低于不覆土處理（即覆土厚度0 mm）；就2個(gè)供試品種的均值而言，不同覆土厚度出苗率由高至低分別為5，0，15，20，10 mm，與不覆土處理對(duì)比，覆土厚度5 mm 處理出苗率提高4.49%，覆土厚度10，15，20 mm 處理出苗率分別降低10.98%、4.94%、8.60%。

就3月31日播期而言，供試品種中嘉早17不同覆土厚度出苗率由高到低分別為5，10，0，15，20 mm，覆土厚度5，10 mm 出苗率顯著高于0 mm，覆土厚度15 mm 出苗率與0 mm 差異不顯著，覆土厚度20 mm出苗率顯著低于0 mm；供試品種陵兩優(yōu)722不同覆土厚度出苗率由高到低分別為5，0，10，15，20 mm，覆土厚度5 mm 出苗率均顯著高于其他覆土厚度，覆土厚度10 mm 出苗率與0 mm 差異不顯著，覆土厚度15，20 mm 出苗率均顯著低于0 mm；就2 個(gè)供試品種的均值而言，不同覆土厚度出苗率由高至低分別為5，10，0，15，20 mm，與不覆土處理對(duì)比，覆土厚度5，10 mm 處理出苗率分別提高30.15%、3.90%，覆土厚度15，20 mm出苗率分別降低19.78%、34.56%。

就4 月6 日播期而言，供試品種中嘉早17 不同覆土厚度出苗率由高到低分別為10，15，5，20，0 mm，覆土厚度0 mm 出苗率顯著低于覆土厚度5，10，15，20 mm，且4種覆土厚度之間差異不顯著；供試品種陵兩優(yōu)722 不同覆土厚度出苗率由高到低分別為10，5，15，20，0 mm，覆土厚度5，10，15 mm 出苗率顯著高于0 mm，覆土厚度20 mm 出苗率與0 mm 差異不顯著；就2個(gè)供試品種的均值而言，不同覆土厚度出苗率由高至低分別為10，5，15，20，0 mm，與不覆土處理對(duì)比，覆土厚度10，5，15，20 mm 處理出苗率分別提高27.36%、24.14%、22.37%、13.37%。

綜上可知，就2個(gè)供試品種3個(gè)播期的均值而言，不同覆土厚度下直播出苗率由高至低分別為5，10，0，15，20 mm，與不覆土處理對(duì)比，覆土厚度5，10 mm 出苗率分別高18.82%、5.64%，覆土厚度15，20 mm出苗率分別低1.30%、10.19%。因此，適宜的覆土厚度有利于提高直播水稻的出苗率，且最佳覆土厚度以5 mm為宜，不超過10 mm。

表1 不同播期和覆土厚度條件下供試品種出苗率Tab.1 Seedling emergence rate of tested varieties under different sowing dates and covering soil thicknesses

2.2 不同播期和覆土厚度對(duì)早稻出苗響應(yīng)速率的影響

由圖2～4 可知，供試品種中嘉早17 和陵兩優(yōu)722 不同覆土厚度處理在同一播期內(nèi)的出苗響應(yīng)速率動(dòng)態(tài)趨勢(shì)基本一致。

由圖2可看出，就3月26日播期而言，供試品種陵兩優(yōu)722覆土厚度5 mm 出現(xiàn)出苗響應(yīng)速率峰值時(shí)間與不覆土處理基本一致，而供試品種中嘉早17 覆土厚度5 mm 出苗響應(yīng)速率峰值滯后2 d，覆土厚度10 mm 均滯后2 d，覆土厚度15 mm 和20 mm 均滯后4 d；在播種后第10～12 天遇到低溫，但因稻種出苗已基本完成，出苗響應(yīng)速率基本未受影響。

圖2 3月26日播期氣溫及不同覆土厚度下早稻出苗響應(yīng)速率動(dòng)態(tài)分布Fig.2 Dynamic distribution of emergence response rate of early rice seedling under temperature and different covering soil thickness on March 26th

圖3 3月31日播期氣溫及不同覆土厚度下早稻出苗響應(yīng)速率動(dòng)態(tài)分布Fig.3 Dynamic distribution of emergence response rate of early rice seedling under temperature and different covering soil thickness on March 31st

由圖3 可看出，就3 月31 日播期而言，2 個(gè)供試品種在播后第2 天覆土厚度5 mm 與不覆土處理均達(dá)到出苗響應(yīng)速率峰值；相較于不覆土處理，2 個(gè)供試品種覆土厚度10 mm 和15 mm 出苗響應(yīng)速率峰值均滯后2 d；2 個(gè)品種覆土厚度20 mm 出苗響應(yīng)速率峰值不明顯。在播種后4～8 d 遇到低溫時(shí)，各試驗(yàn)處理的出苗響應(yīng)速率均有迅速下降的趨勢(shì)，不覆土處理的出苗響應(yīng)速率下降最為明顯，覆土處理的出苗響應(yīng)速率下降隨著覆土厚度的增加而減緩。

由圖4可看出，受播后前2 d低溫影響，覆土和不覆土處理的出苗響應(yīng)速率均受到了影響。隨著氣溫的升高，2 個(gè)供試品種覆土處理的出苗響應(yīng)速率均迅速升高，響應(yīng)速率先后順序分別為覆土厚度5，10，15，20 mm，且均在播種后第6 天出苗響應(yīng)速率達(dá)到峰值；但不覆土處理反而下降，前期的低溫對(duì)不覆土處理出苗響應(yīng)速率的產(chǎn)生持續(xù)影響，且影響有不可逆的趨勢(shì)，最終導(dǎo)致出苗率偏低（表1）。

綜上可知，就2個(gè)供試品種3個(gè)播期而言，水稻直播同步覆土處理影響早稻出苗起始響應(yīng)速率，且隨著覆土厚度增加出苗響應(yīng)速率峰值產(chǎn)生滯后，覆土厚度5～15 mm 滯后0～4 d，但覆土處理抵抗低溫的能力更強(qiáng)。結(jié)合不同覆土厚度出苗響應(yīng)速率及出苗率的穩(wěn)定性，水稻直播同步最佳覆土厚度仍然以5 mm為宜，不超過10 mm。

圖4 4月6日播期氣溫及不同覆土厚度下早稻出苗響應(yīng)速率動(dòng)態(tài)分布Fig.4 Dynamic distribution of emergence response rate of early rice seedling under temperature and different covering soil thickness on April 6th

2.3 不同播期和覆土厚度對(duì)早稻秧苗素質(zhì)的影響

由表2 可看出，就株高而言，3 個(gè)播期2 個(gè)供試品種不同覆土厚度處理下，株高整體出現(xiàn)先增大后降低的趨勢(shì)；3個(gè)播期2個(gè)供試品種覆土厚度5 mm和10 mm與不覆土處理（即覆土厚度0 mm）差異不顯著；供試品種中嘉早17覆土厚度15 mm和20 mm在3月26日和3月31日播期顯著高于不覆土處理，在4月6日播期差異不顯著；供試品種陵兩優(yōu)722 覆土厚度15 mm 和20 mm 在3 月26 日和3 月31 日播期差異不顯著，在4月6日播期顯著高于不覆土處理。

就葉齡而言，3 個(gè)播期2 個(gè)供試品種葉齡有隨著覆土厚度的增加而減小的趨勢(shì)；供試品種中嘉早17和陵兩優(yōu)722覆土厚度5 mm在3播期均與不覆土處理差異不顯著；中嘉早17覆土厚度10 mm在3個(gè)播期也與不覆土處理差異不顯著；陵兩優(yōu)722土厚度10 mm在3月26日和3月31日播期差異顯著，在4月6日播期差異不顯著。

就莖葉根干物質(zhì)而言，3 個(gè)播期2 個(gè)供試品種不同覆土厚度處理下，莖葉根干物質(zhì)積累呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，尤其覆土厚度5 mm 和10 mm 均高于不覆土處理，且隨著覆土厚度增加，莖葉根干物質(zhì)逐漸減小。供試品種中嘉早17在播期為3月31日，覆土厚度5，10 mm和15 mm處理下，莖葉根干物質(zhì)與不覆土處理沒有顯著性差異，當(dāng)覆土厚度達(dá)到20 mm 時(shí)，莖葉根干物質(zhì)與不覆土存在顯著差異；供試品種陵兩優(yōu)722在播期3月26日時(shí)，覆土厚度5 mm與不覆土處理沒有顯著差異，覆土厚度10，15，20 mm均與不覆土處理有顯著性差異。

綜上可知，相較于不覆土處理，3 個(gè)播期2 個(gè)供試品種覆土處理更有利于促進(jìn)水稻秧苗株高和莖葉根干物質(zhì)積累，但隨著覆土厚度增加，直播早稻秧苗整體素質(zhì)呈現(xiàn)先增強(qiáng)后減弱的趨勢(shì)。因此，適宜的覆土厚度有利于促進(jìn)直播水稻秧苗素質(zhì)的提升。

表2 不同覆土厚度處理對(duì)早稻秧苗素質(zhì)的影響Tab.2 Effects of different covering soil thickness treatments on the early rice seedling quality

3 討論

水稻直播作為一種省工省時(shí)的輕簡化種植方式，日益受到農(nóng)民的歡迎，但水稻直播全苗已成為制約水稻直播技術(shù)廣泛推廣應(yīng)用的瓶頸。前人研究結(jié)果表明[33-34]，寒地直播水稻覆土處理有利于促進(jìn)直播水稻全苗，覆土厚度在0～30 mm 內(nèi)出苗率隨著覆土厚度的增加而降低，覆土厚度為5 mm 和10 mm 的出苗率可超過85%和75%。本文研究結(jié)果表明，就供試品種常規(guī)稻中嘉早17和雜交稻陵兩優(yōu)722而言，不覆土處理出苗率均值為64.7%～73.2%；覆土厚度5 mm出苗率均值在80%以上，10 mm出苗率均值在70%以上，且隨著覆土厚度增加出苗率呈下降的趨勢(shì)，與前人研究結(jié)果具有一脈相承性。因此，適宜的覆土厚度有利于提高南方水直播早稻的出苗率。

由文中圖2～4 可知，3 個(gè)播期內(nèi)均出現(xiàn)了1 次低溫氣候，分別位于播期的后期、前期和中期。試驗(yàn)結(jié)果表明：低溫氣候直接影響早稻直播的出苗響應(yīng)速率，這與其他研究結(jié)果一致[26,29]。后期低溫（圖2）對(duì)出苗率影響不大，因稻種出苗已基本完成，出苗響應(yīng)速率基本未受影響。因此，水稻直播同步覆土處理可增強(qiáng)直播早稻抵抗低溫的能力，促進(jìn)水稻直播全苗。中期低溫（圖3）對(duì)直播早稻出苗響應(yīng)速率均有下降的趨勢(shì)，但不覆土處理的直播早稻出苗響應(yīng)速率對(duì)溫度變化更為敏感，出苗響應(yīng)速率出現(xiàn)明顯的負(fù)增長，造成整體出苗率下降；覆土處理出苗響應(yīng)速率未出現(xiàn)負(fù)增長，整體出苗率未受影響。前期低溫氣候（圖4）直接影響整體出苗速率，出苗響應(yīng)速率有先減緩后上升的趨勢(shì)，不覆土處理的出苗響應(yīng)速率則急劇降低，且產(chǎn)生持續(xù)影響導(dǎo)致整體出苗率偏低；覆土處理的出苗響應(yīng)速率呈現(xiàn)出隨氣溫升高逐漸增加的趨勢(shì)，但出苗響應(yīng)速率峰值時(shí)間滯后。主要原因在于前期低溫氣候?qū)Σ桓餐撂幚淼某雒珥憫?yīng)速率產(chǎn)生直接影響，且持續(xù)時(shí)間與低溫持續(xù)保持一致，當(dāng)氣溫升高后，出苗響應(yīng)速率出現(xiàn)下降趨勢(shì)，表明低溫直接影響不覆土處理的早稻出苗率；而前期低溫對(duì)于覆土處理的出苗響應(yīng)速率沒有明顯影響，當(dāng)氣溫升高后，出苗響應(yīng)速率也迅速升高，表明出苗率未受顯著影響。因此，覆土處理對(duì)直播早稻出苗具有較強(qiáng)的抵抗低溫能力。

本文研究結(jié)果還表明適宜的覆土厚度具有促進(jìn)直播水稻秧苗素質(zhì)提升的趨勢(shì)。相較于不覆土處理，覆土厚度5 mm 對(duì)直播水稻秧苗株高、葉齡、莖葉根干物質(zhì)積累的影響不顯著，但秧苗株高和莖、葉、根干物質(zhì)均高于不覆土處理（表2）。主要原因是覆土處理對(duì)直播稻種進(jìn)行二次篩選，從而提高了秧苗整體素質(zhì)，但隨著覆土厚度增加，延長了稻種破土出苗的時(shí)間，導(dǎo)致秧苗葉齡減小及莖、葉、根干物質(zhì)積累減少，與前人研究結(jié)果具有一致[35-36]。

4 結(jié)論

（1）就2 個(gè)供試品種3 個(gè)播期的均值而言，適宜的覆土處理有利于提高南方直播水稻出苗率。與不覆土處理對(duì)比，覆土厚度5 mm 和10 mm 處理的直播早稻整體出苗率分別提高了18.82%、5.64%，而覆土厚度15 mm和20 mm處理的出苗率分別降低1.30%、10.19%。

（2）相較于不覆土處理，覆土厚度5，10，15，20 mm 處理的早稻出苗響應(yīng)速率的峰值隨著覆土厚度的增加而出現(xiàn)滯后現(xiàn)象，且整體滯后0～4 d，其中覆土厚度5 mm 滯后0～2 d，覆土厚度10 mm 滯后2 d，覆土厚度15 mm 和20 mm 均滯后4 d。早稻直播出苗期間遇到外界低溫氣候，覆土處理則具有更強(qiáng)的抵抗低溫能力。

（3）適宜的覆土厚度具有促進(jìn)直播水稻秧苗素質(zhì)提升的趨勢(shì)，相較于不覆土處理，覆土厚度5 mm 對(duì)直播水稻秧苗株高、葉齡、莖葉根干物質(zhì)積累的影響不顯著，但秧苗株高和莖葉根干物質(zhì)均高于不覆土處理。

（4）綜合考慮覆土厚度對(duì)出苗率穩(wěn)定性、出苗響應(yīng)速率及秧苗素質(zhì)的影響，南方水直播早稻同步最佳覆土厚度以5 mm為宜，不超過10 mm。