肥密處理對優(yōu)質(zhì)雜交粳稻粳優(yōu)653 產(chǎn)量及其性狀的影響

張城 張雪 陳亞君 丁芬 蘇玉安 李春凱 王彥榮 李躍東

（遼寧省水稻研究所，沈陽110101；第一作者：zhch024@163.com）

粳優(yōu)653 是遼寧省水稻研究所選育的優(yōu)質(zhì)雜交粳稻品種，2018 年通過遼寧省品種審定委員會審定（審定編號：遼審稻201800001）。其粒形偏長，食味品質(zhì)優(yōu)異，2015 年在全國優(yōu)良食味粳稻品評中獲得特等獎；2016 年在中日優(yōu)良食味粳稻品種品評中獲得最優(yōu)秀獎，適于作優(yōu)質(zhì)稻生產(chǎn)。粳優(yōu)653 產(chǎn)量水平較高，2015—2016 年區(qū)試平均產(chǎn)量9 357 kg/hm2，比對照沈農(nóng)315 增產(chǎn)9.1%。粳優(yōu)653 屬中早熟品種，適宜種植范圍包括遼寧省東部及北部中早熟稻區(qū)，以及吉林、內(nèi)蒙、寧夏等氣候相似稻區(qū)。粳優(yōu)653 適種稻區(qū)內(nèi)雜交粳稻品種稀少，其特征特性較常規(guī)品種差異較大，有必要分析肥密處理對粳優(yōu)653 產(chǎn)量及其性狀的影響，對肥密技術(shù)方案進(jìn)行優(yōu)化，發(fā)揮雜交水稻品種的產(chǎn)量潛力。

1 試驗(yàn)材料與方法

2019 年在遼寧省新賓滿族自治縣紅升鄉(xiāng)開展試驗(yàn)，供試水稻品種為粳優(yōu)653。供試肥料中，氮肥底肥用尿素（N 含量46%）、追肥用硫酸銨（N 含量21%），磷肥為過磷酸鈣（P2O5含量12%），鉀肥為氯化鉀（K2O 含量60%）。試驗(yàn)采用四因素二次正交旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)，安排插秧叢距（X1）、施氮量（X2）、施磷量（X3）、施鉀量（X4）4 個(gè)處理因子，每個(gè)因子分別設(shè)-2、-1、0、1、2 共5 個(gè)水平，0 水平重復(fù)12 次，建立36 個(gè)小區(qū)。各因子水平如表1，其中，氮肥0 水平為預(yù)試驗(yàn)獲得的適宜施氮量，其余因子0 水平為當(dāng)?shù)厣a(chǎn)習(xí)慣用量。

小區(qū)采用寬窄行種植，寬行間距40 cm、窄行間距20 cm，每小區(qū)8 行，小區(qū)寬2.4 m、長5 m、面積12 m2，每叢插2～3 株。氮肥分底肥、分蘗肥、穗肥3 次施，底肥在水耙地前施入，分蘗肥在插秧后1 周緩苗后施入，穗肥在拔節(jié)后葉齡12 葉以后施入。底肥、分蘗肥、穗肥比例為4∶3∶3。磷肥作底肥一次性施。鉀肥50%作底肥、50%作穗肥。采用工廠化育苗技術(shù)，4 月18 日播種，6月1 日插秧。其余田間管理與當(dāng)?shù)亓?xí)慣相同。生育前期調(diào)查分蘗動態(tài)，成熟期調(diào)查倒伏指數(shù)、產(chǎn)量構(gòu)成因子及小區(qū)產(chǎn)量。

植株完全直立的倒伏指數(shù)設(shè)為1，少量傾斜且傾斜角度不超過30°設(shè)為2，少量傾斜且傾斜角度30°～60°設(shè)為3，較多傾斜且傾斜角度大于60°設(shè)為4，大量倒伏且植株基本平鋪地面設(shè)為5，全部倒伏平鋪地面且葉片大量枯黃設(shè)為6。按照單株穗數(shù)平均數(shù)取3 株長勢均勻單株用于考種。收割小區(qū)中間行2 m2水稻，脫谷晾曬折算產(chǎn)量。

采用Excel 2010、SPSS 對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并制作圖表，采用多元回歸分析各因子對產(chǎn)量性狀的影響，采用最佳模擬配合法對各產(chǎn)量因子進(jìn)行優(yōu)化[1]。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子變化情況

從表2 可以看出，在不同肥密處理?xiàng)l件下，粳優(yōu)653 產(chǎn)量變化范圍是3 250.0～10 000.1 kg/hm2，產(chǎn)量變異系數(shù)為19.1，受肥密處理影響較大。產(chǎn)量構(gòu)成因子中，最高分蘗數(shù)、有效穗數(shù)、成穗率、每穗粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、成粒率的變異系數(shù)較高，受肥密處理影響較大；千粒重變異系數(shù)為6.3，受肥密處理影響相對較小。

表1 肥密措施水平編碼

表2 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素表現(xiàn)

表3 產(chǎn)量性狀間相關(guān)性分析

表4 倒伏指數(shù)與產(chǎn)量性狀間的相關(guān)性

2.2 產(chǎn)量性狀間的相關(guān)性分析

相關(guān)分析（表3）顯示，產(chǎn)量與群體最高分蘗數(shù)和有效穗數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)，產(chǎn)量與每穗實(shí)粒數(shù)、成粒率呈極顯著和顯著正相關(guān)，產(chǎn)量與千粒重呈極顯著正相關(guān)。產(chǎn)量構(gòu)成因子中，群體最高分蘗數(shù)與每穗實(shí)粒數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)、與每穗粒數(shù)和成粒率呈顯著負(fù)相關(guān)；穗數(shù)與每穗實(shí)粒數(shù)和成粒率呈極顯著負(fù)相關(guān)；千粒重與每穗實(shí)粒數(shù)和成粒率呈極顯著正相關(guān)。表明在粳優(yōu)653生產(chǎn)中，應(yīng)控制群體最高分蘗數(shù)和有效穗數(shù)，提高成粒率和實(shí)粒數(shù)，增加千粒重，從而實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。

2.3 倒伏與產(chǎn)量性狀的相關(guān)性分析

倒伏指數(shù)與產(chǎn)量性狀相關(guān)性分析（表4）顯示，倒伏指數(shù)與產(chǎn)量呈極顯著負(fù)相關(guān)，倒伏對產(chǎn)量具有重要影響。倒伏指數(shù)與最高分蘗數(shù)和有效穗數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與每穗實(shí)粒數(shù)和成粒率呈極顯著負(fù)相關(guān)，與千粒重呈顯著負(fù)相關(guān)。表明分蘗數(shù)過多易造成倒伏，進(jìn)而導(dǎo)致成粒率和每穗實(shí)粒數(shù)降低、千粒重下降，最終導(dǎo)致減產(chǎn)。

2.4 產(chǎn)量性狀與肥密處理的回歸方程

利用四因素二次正交旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)的統(tǒng)計(jì)分析程序，獲得粳優(yōu)653 產(chǎn)量性狀與肥密處理間的數(shù)學(xué)模型（表5）。對產(chǎn)量回歸模型進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，回歸方差達(dá)到極顯著水平，失擬方差不顯著（F方程=6.04**，F(xiàn)失擬=1.40），回歸模型對產(chǎn)量的模擬效果較好（R=0.90），未知因素對產(chǎn)量的影響較小，下一步分析中將不剔除系數(shù)，直接利用回歸方程進(jìn)行優(yōu)化分析。

產(chǎn)量構(gòu)成因子中，最高分蘗數(shù)、有效穗數(shù)和單穗穎花數(shù)回歸模型的F 值分別為4.89、5.16 和3.23，均達(dá)到極顯著水平；千粒重回歸模型的F 值為2.33，達(dá)到顯著水平；每穗實(shí)粒數(shù)回歸模型的F 值為1.86，達(dá)到0.1 顯著水平。上述回歸模型的失擬F 值均未達(dá)到顯著水平，模型對上述產(chǎn)量構(gòu)成因子的模擬效果較好。

從模擬方程的偏回歸系數(shù)及其顯著性（表5、表6）可以看出，插秧叢距、施氮量對產(chǎn)量具有顯著影響，其中施氮量的影響大于插秧叢距，插秧叢距與施氮量的互作、施氮量與施鉀量的互作也對產(chǎn)量具有顯著影響；最高分蘗數(shù)與有效穗數(shù)主要受插秧叢距和施氮量影響，其中插秧叢距的影響大于施氮量；單穗穎花數(shù)受插秧叢距、施氮量和施鉀量的影響，影響效應(yīng)從大到小依次為插秧叢距、施鉀量和施氮量，插秧叢距與施氮量互作也對每穗粒數(shù)具有顯著影響；每穗實(shí)粒數(shù)主要受插秧叢距和施氮量影響，插秧叢距的影響大于施氮量；千粒重主要受施氮量影響，插秧叢距與施磷量互作也對千粒重有顯著影響。

表5 產(chǎn)量性狀回歸方程系數(shù)

表6 回歸方程系數(shù)顯著性檢驗(yàn)

2.5 肥密單因素對粳優(yōu)653 產(chǎn)量性狀的影響

固定4 個(gè)因子中的3 個(gè)于0 水平，可以導(dǎo)出顯著影響產(chǎn)量性狀因子的單因素效應(yīng)模型，將編碼值代入單因素效應(yīng)模型，可獲得各因子的產(chǎn)量性狀反應(yīng)曲線（圖1）。產(chǎn)量隨著施氮量增加而增加，施氮量為-1 水平時(shí)產(chǎn)量最高，隨著施氮量進(jìn)一步增加，產(chǎn)量降低；產(chǎn)量水平隨著插秧叢距的增加而增加，插秧叢距為2 水平時(shí)產(chǎn)量最高。

最高分蘗數(shù)和穗數(shù)對插秧叢距和施氮量的反應(yīng)曲線相似，均隨著插秧叢距增加而減少、隨著施氮量的增加而增加，穗數(shù)在施氮量為1 水平時(shí)最多，繼續(xù)增施氮肥穗數(shù)略有下降，成穗率有所下降。每穗粒數(shù)隨插秧叢距增加而增加，但增加幅度逐漸降低；隨施氮量增加先增加后降低，在施氮量為0 水平時(shí)每穗粒數(shù)最多；隨施鉀量增加先降低后增加，在施鉀量為0 水平時(shí)每穗粒數(shù)最少。每穗實(shí)粒數(shù)隨插秧叢距增加而增加，增加幅度逐漸增大；隨施氮量的增加逐漸降低，降低幅度逐漸增加。千粒重隨施氮量增加而降低，從施氮量為-1 水平開始，增加施氮會大幅度降低千粒重。

2.6 肥密雙因素對粳優(yōu)653 產(chǎn)量性狀的影響

固定4 個(gè)因子中的2 個(gè)于0 水平可以獲得產(chǎn)量性狀雙因子效應(yīng)模型，將編碼值代入模型，可獲得產(chǎn)量性狀雙因子反應(yīng)曲線。從施氮量與插秧叢距互作曲線（圖2）可以看出，在插秧叢距為2 水平、施氮量為0 水平時(shí)，產(chǎn)量具有一個(gè)高峰，可達(dá)9 000 kg/hm2，即稀植適量施氮有利于高產(chǎn)。從施氮量與施鉀量互作曲線（圖2）可以看出，施氮量在-2.0～-0.5 水平、施鉀量在1.8～2.0水平，產(chǎn)量有一個(gè)高峰，產(chǎn)量水平在10 000 kg/hm2以上，另外施氮量在-1.0～1.0 水平、施鉀量在-2～-1.6 水平，產(chǎn)量有另外一個(gè)小高峰，產(chǎn)量水平高于9 000 kg/hm2。

從施氮量與插秧叢數(shù)互作曲線（圖3）可以看出，施氮量在-2.0～0 水平、插秧叢距為1.0～2.0 水平時(shí)每穗粒數(shù)有一個(gè)高峰，每穗粒數(shù)可達(dá)160 粒以上。從施磷量與插秧叢數(shù)的互作曲線（圖4）可以看出，插秧叢距為2水平、施磷量為-2～-1 水平，插秧叢距為2 水平、施磷量為1.5～2.0 水平時(shí)，千粒重各有一個(gè)高峰，可達(dá)26.2 g 以上。

圖1 產(chǎn)量性狀單因子反應(yīng)曲線

圖2 產(chǎn)量水平雙因子反應(yīng)曲線

綜上分析結(jié)果，在生產(chǎn)中可以增加插秧叢距，適當(dāng)減施氮肥和磷肥，增施鉀肥，控制群體分蘗數(shù)和有效穗數(shù)，增加每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重，從而實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。

2.7 栽培措施優(yōu)化方案

在實(shí)際生產(chǎn)中，可采用“最佳模擬配合法”建立某一產(chǎn)量水平下的高產(chǎn)栽培農(nóng)藝組合方案。將各因素設(shè)置為-2、-1.5、-1、-0.5、0、0.5、1、1.5、2 共9 個(gè)水平，共獲得94=6 561 套組合方案，代入產(chǎn)量回歸方程后，可獲得不同產(chǎn)量水平下的肥密組合方案，進(jìn)而推算出不同目標(biāo)產(chǎn)量下的肥密優(yōu)化方案。本研究設(shè)7 500 kg/hm2、8 250 kg/hm2、9 000 kg/hm2、9 750 kg/hm2、10 500 kg/hm2和11 250 kg/hm2共6 個(gè)目標(biāo)產(chǎn)量對肥密優(yōu)化方案進(jìn)行優(yōu)化分析。6 個(gè)高產(chǎn)目標(biāo)的肥密方案分別有4 100、3 125、1 731、564、283 和58 套，占全部方案比例分別為62.49%、47.63%、26.38%、8.60%、4.31%和0.88%。依據(jù)高產(chǎn)方案推算出各目標(biāo)產(chǎn)量下的肥密優(yōu)化方案。

圖3 每穗粒數(shù)雙因子反應(yīng)曲線

圖4 千粒重雙因子反應(yīng)曲線

圖5 不同目標(biāo)產(chǎn)量下的肥密優(yōu)化方案

從優(yōu)化方案的變化趨勢（圖5）可以看出，隨著目標(biāo)產(chǎn)量增加，適宜的插秧叢距增加、施氮量和施磷量減少、施鉀量增加，即粳優(yōu)653 的高產(chǎn)栽培方案應(yīng)為稀植減氮、增鉀減磷。產(chǎn)量高于10 500 kg/hm2的肥密組合方案是模型推算出的理論值，高于小區(qū)實(shí)測產(chǎn)量的變化范圍（3 250.0～10 000.1 kg/hm2），且肥密組合方案數(shù)量少，優(yōu)化方案的變異區(qū)間較大，不具有指導(dǎo)意義，將高產(chǎn)目標(biāo)設(shè)為9 750 kg/hm2更具指導(dǎo)意義。因此，本研究將9 750 kg/hm2設(shè)為粳優(yōu)653 的高產(chǎn)目標(biāo)，肥密措施的適宜值分別為插秧叢距17.23～18.14 cm，施氮量109.62～117.48 kg/hm2、施磷量30.29～32.74 kg/hm2、施鉀量162.94～172.92 kg/hm2。

3 結(jié)論與討論

粳優(yōu)653 產(chǎn)量水平受肥密處理影響較大，產(chǎn)量構(gòu)成因子中，最高分蘗數(shù)、有效穗數(shù)、成穗率、每穗粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)受肥密處理影響較大，千粒重受肥密處理影響相對較小。產(chǎn)量水平隨分蘗數(shù)、有效穗數(shù)增加而降低，隨每穗實(shí)粒數(shù)、成粒率、千粒重增加而升高。相關(guān)分析顯示，粳優(yōu)653 前期生長過旺、群體分蘗數(shù)過多易發(fā)生倒伏，而倒伏可導(dǎo)致穎花成粒率下降、每穗實(shí)粒數(shù)減少、千粒重下降，最終影響產(chǎn)量，粳優(yōu)653 在生產(chǎn)中應(yīng)注意控制群體分蘗數(shù)，防止灌漿期倒伏，提高成粒率和千粒重，從而實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。

本研究利用二次正交旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)，建立了四因素回歸方程，模擬了叢距、施肥量對粳優(yōu)653 產(chǎn)量性狀的影響。解析產(chǎn)量模型可確定施氮量對產(chǎn)量影響最大，其次為插秧叢距。適當(dāng)減少施氮量、增加插秧叢距有利于實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。適當(dāng)減氮、稀植有利于控制分蘗，防止倒伏，有利于增加每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重，從而實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。除了單因素效應(yīng)外，施氮量與插秧叢距互作結(jié)果也表明適當(dāng)減氮、稀植有利于實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。減氮、稀植有利于增加每穗粒數(shù)，但未能顯著增加每穗實(shí)粒數(shù)，表明采取適當(dāng)栽培措施提高成粒率后，粳優(yōu)653 仍有增產(chǎn)潛力。施氮量與施鉀量之間的互作效應(yīng)對產(chǎn)量具有顯著影響，在本研究處理范圍內(nèi)，低氮高鉀或中氮低鉀有利于增產(chǎn)，這可能與施鉀量對每穗粒數(shù)的影響有關(guān)，高鉀和低鉀都有利于增加每穗粒數(shù)。施磷量與插秧叢距的互作對千粒重具有顯著影響，密植高磷和稀植低磷都有助于增加千粒重，綜合考慮肥密處理對產(chǎn)量性狀的影響，粳優(yōu)653 適宜采用稀植、低磷的策略來提高千粒重。

綜上，粳優(yōu)653 高產(chǎn)栽培應(yīng)注意控制群體分蘗，防止倒伏，提高成粒率，增加每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重，在栽培技術(shù)上首先要適當(dāng)減少施氮量，在減氮基礎(chǔ)上增加插秧密度、增施鉀肥、減施磷肥。在本試驗(yàn)區(qū)生態(tài)條件和本研究的栽培模式下，將粳優(yōu)653 的高產(chǎn)目標(biāo)設(shè)為9 750 kg/hm2比較適宜，相應(yīng)的肥密優(yōu)化方案為：插秧叢距17.23～18.14 cm，施氮量109.62～117.48 kg/hm2、施磷量30.29～32.74 kg/hm2、施鉀量162.94～172.92 kg/hm2。當(dāng)?shù)厮旧a(chǎn)中，推薦的施氮量為165 kg/hm2左右[2-3]，農(nóng)民實(shí)際施氮量高達(dá)190 kg/hm2，采用肥密優(yōu)化方案種植粳優(yōu)653，一方面有利于提高水稻單產(chǎn)，另一方面可減氮28.5%～43.8%，有利于減少生產(chǎn)投入、保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

本研究為保證小區(qū)水分管理統(tǒng)一，灌漿期之前一直采用淺水灌溉，對分蘗后期群體長勢控制不足，易造成倒伏。在生產(chǎn)中引入節(jié)水灌溉模式，可有效控制群體分蘗數(shù)量，促進(jìn)根系發(fā)育，減輕群體倒伏程度，有利于進(jìn)一步提高產(chǎn)量水平[4]。有研究表明，在保證基本苗數(shù)的前提下，稀植可以增加單產(chǎn)[5]。本研究中，稀植后基本苗數(shù)下降，需增施氮肥提高群體長勢。稀植后如增加每叢苗數(shù)，保證群體基本苗，有可能會進(jìn)一步減少氮肥施用量。上述預(yù)測還需進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)證。