移栽密度對不同熟期雜交稻產(chǎn)量和光能利用率的影響

蔣鵬 ，羅曉蓮 ，夜明登 ，肖洪 ，熊洪 ，張林 ，朱永川，劉茂，郭曉藝，徐富賢*

（1四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻高粱研究所/農(nóng)業(yè)部西南水稻生物學(xué)與遺傳育種重點實驗室，德陽 618000；2漢源縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，四川漢源 625300；3四川省作物生理生態(tài)及栽培重點實驗室，德陽 618000）

水稻是我國重要的糧食作物，全國超過60%的人口以稻米為主食，確保水稻持續(xù)增產(chǎn)對保障我國糧食安全具有重要意義。目前，糧食主產(chǎn)區(qū)耕地面積逐漸減少［1］，增加糧食總產(chǎn)必須依靠單產(chǎn)的提高［2］或增加收獲次數(shù)［1］。作物生育期和移栽密度是影響水稻群體質(zhì)量和產(chǎn)量的兩個關(guān)鍵因素。根據(jù)種植區(qū)域生態(tài)特點及種植制度，播種適宜熟期的雜交稻品種，一方面可充分利用當(dāng)季光熱資源，促進雜交稻生長，最大限度地發(fā)揮品種產(chǎn)量潛力；另一方面又可確保多熟制地區(qū)下季作物的順利銜接，實現(xiàn)周年高產(chǎn)。合理密植是提高水稻單產(chǎn)和穩(wěn)定糧食總產(chǎn)的重要栽培措施。四川盆地是典型的“低光值、小溫差、高濕度”氣候，因而四川盆地水稻超高產(chǎn)育種重點是走亞種間重穗型雜交稻之路，即選育單位面積光合效率高、結(jié)實率高、千粒質(zhì)量大、單穗質(zhì)量4～5 g、收獲指數(shù)50%以上的雜交稻組合；超高產(chǎn)栽培重點是適當(dāng)稀植以協(xié)調(diào)個體與群體間的矛盾，進而充分發(fā)揮雜交稻產(chǎn)量潛力［3］。徐富賢等［4］認為，稀植足肥（移栽密度9.0萬穴/hm2，施氮量225 kg/hm2）促進水稻擴“庫”增“源”，是川東南雜交中稻高產(chǎn)的栽培策略。然而，稀植條件下，需要加大肥料施用量，尤其是增加氮肥施用量來促進水稻分蘗，增加有效穗，提高產(chǎn)量。有研究指出，中國稻田氮肥吸收利用率僅為30%～40%，在施氮較高的太湖地區(qū)甚至不足20%［5，6］。高施氮量下只有20%～30%氮素被水稻吸收，大部分損失到環(huán)境中，造成嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)面源污染［7］。有研究表明，合理密植下減少氮肥施用量不會造成四川盆地水稻產(chǎn)量顯著下降［8］，而肥料利用率顯著提高［9］。秦儉等［10］研究表明，合理密植可實現(xiàn)重穗型雜交稻產(chǎn)量和氮肥利用率的協(xié)同提高。為此，筆者采用3個熟期不同的雜交稻品種為材料，在兩種生態(tài)環(huán)境下開展不同移栽密度對不同熟期雜交稻產(chǎn)量形成和光能利用率的影響研究，旨在明確四川盆地不同生態(tài)稻田的最佳移栽密度。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料：川作優(yōu)8727、輻優(yōu)838、內(nèi)6優(yōu)107，其中川作優(yōu)8727為早熟中稻，輻優(yōu)838為中熟中稻，內(nèi)6優(yōu)107為遲熟中稻。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2019年分別在德陽（成都平原多熟稻區(qū)）和瀘州（川東南中稻—再生稻區(qū)）大田進行。設(shè)置5種移栽密度：12萬穴/hm2（D1）、15萬穴/hm2（D2）、18萬穴/hm2（D3）、21萬穴/hm2（D4）、24萬穴/hm2（D5），隨機區(qū)組排列，3次重復(fù)，小區(qū)面積20 m2。氮、磷、鉀用量按1∶0.5∶1的比例施用，其中施氮量（純氮）150 kg/hm2，分基肥、分蘗肥、穗肥分別為50%、30%、20% 3次施用，磷肥全部作基肥，鉀肥分基肥、穗肥各50% 2次施用。其他按當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)栽培進行。瀘州點于3月10日播種，4月12日移栽，德陽點于4月1日播種，5月4日移栽。

1.3 項目測定及方法

1.3.1 雜交稻生育期調(diào)查

詳細記載不同熟期雜交稻品種的播種期、移栽期、齊穗期和成熟期。

1.3.2 干物質(zhì)測定

于成熟期每小區(qū)取5穴（邊3行除外）生長均勻的植株，用水沖洗干凈后，剪去根系。植株人工計數(shù)穗數(shù)后，手工脫粒，將樣品分成稻草、實粒、秕粒3部分，置于70℃烘箱烘至恒重，然后用百分之一天平稱重。計算成熟期總干物質(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+實粒干質(zhì)量+秕粒干質(zhì)量，收獲指數(shù)=實粒干質(zhì)量/成熟期總干物質(zhì)量×100%。

1.3.3 產(chǎn)量構(gòu)成測定

于成熟期每小區(qū)調(diào)查20穴（邊3行除外）有效穗，用于計算單位面積有效穗。同時結(jié)合干物質(zhì)測定樣品考察每穗粒數(shù)、結(jié)實率、千粒質(zhì)量。

1.3.4 產(chǎn)量

于成熟期每小區(qū)收割中間5 m2植株進行測產(chǎn)，小區(qū)單打單曬，稱重后，將稻谷含水量折算為13.5%，記為該小區(qū)的實際產(chǎn)量。

1.3.5 光能利用效率

不同熟期雜交稻生長期內(nèi)對太陽總輻射量的利用效率，即光能利用效率（Radiation use efficiency，%）=（ε×Y/Q）×100。

式中：ε為物質(zhì)能量轉(zhuǎn)換系數(shù)（水稻籽粒的物質(zhì)能量轉(zhuǎn)換系數(shù)為15.5×106J/kg）；Y為水稻籽粒產(chǎn)量（kg）；Q為生育期內(nèi)太陽總輻射量，即Q=∑（Ri）；R為每天太陽輻射量；i表示水稻播種至籽粒成熟的天數(shù)。太陽輻射是根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀笳咎峁┑淖罡?、最低溫度結(jié)合已改進的Hargreaves-Samani模型［11，12］進行估算，且在不同的地區(qū)內(nèi)估算值與實測值之間吻合較好，無需進一步修正［13］。

1.4 數(shù)據(jù)分析

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

2 結(jié)果與分析

2.1 不同熟期雜交稻生育期表現(xiàn)

由表1可知，德陽點不同熟期雜交稻播種至齊穗的天數(shù)較瀘州點短1～3 d，但齊穗至成熟的天數(shù)較瀘州點長3～6 d，其全生育期較瀘州點長1～4 d。與早熟雜交稻川作優(yōu)8727相比，中熟雜交稻輻優(yōu)838、遲熟雜交稻內(nèi)6優(yōu)107全生育期分別長了14.5、26.0 d。

表1 不同生態(tài)條件下雜交稻生育期表現(xiàn)Table 1 Growth duration performance of hybrid rice under different ecological conditions

2.2 移栽密度對不同熟期雜交稻產(chǎn)量和光能利用率的影響

由表2可知，德陽點不同熟期雜交稻平均產(chǎn)量為10.33 t/hm2，較瀘州點（平均產(chǎn)量為8.68 t/hm2）增加了19.0%。隨移栽密度的增加，不同熟期雜交稻產(chǎn)量和光能利用率呈增加趨勢。德陽點D5（高密度）的不同熟期雜交稻產(chǎn)量較D3、D2（常規(guī)密度）和D1（低密度）平均分別增加了8.7%、13.7%、22.4%，差異達顯著水平。D5處理不同熟期雜交稻產(chǎn)量略高于D4處理。瀘州點D5（高密度）不同熟期雜交稻產(chǎn)量較D2（常規(guī)密度）和D1（低密度）分別平均增加了8.4%、16.9%，差異達顯著水平；高密度處理（D5）不同熟期雜交稻產(chǎn)量略高于D3、D4處理。與川作優(yōu)8727、輻優(yōu)838相比，德陽點內(nèi)6優(yōu)107產(chǎn)量分別增加了6.4%、3.4%，瀘州點內(nèi)6優(yōu)107產(chǎn)量分別增加了43.8%、13.5%。此外，高密度（D5）條件下，德陽點早熟雜交稻產(chǎn)量與中熟雜交稻、遲熟雜交稻相比并未顯著下降，但其光能利用率顯著高于中熟、遲熟雜交稻；瀘州點早熟雜交稻產(chǎn)量和光能利用率顯著低于中熟、遲熟雜交稻。說明在德陽點增加移栽密度可彌補生育期縮短而造成的產(chǎn)量損失，而瀘州點則不能。

由表2還可看出，移栽密度對不同熟期雜交稻光能利用率影響顯著，隨移栽密度的增加，不同熟期雜交稻光能利用率呈增加趨勢。德陽點不同熟期雜交稻光能利用率表現(xiàn)為：川作優(yōu)8727＞輻優(yōu)838、內(nèi)6優(yōu)107；而瀘州點則相反，不同熟期雜交稻光能利用率表現(xiàn)為：川作優(yōu)8727＜輻優(yōu)838＜內(nèi)6優(yōu)107。

表2 不同移栽密度下不同熟期雜交稻的產(chǎn)量和光能利用率比較Table 2 Comparison of yield and the light utilization efficiency of hybrid rice at different_maturity under different transplanting densities

2.3 移栽密度對不同熟期雜交稻產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表3可知，不同生態(tài)點間雜交稻產(chǎn)量構(gòu)成差異較大。與瀘州點相比，德陽點不同熟期雜交稻平均有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、穎花量（穎花量=有效穗數(shù)×每穗粒數(shù)）、結(jié)實率、千粒質(zhì)量分別增加了23.1%、2.2%、24.9%、5.1%、0.4%。移栽密度對不同熟期雜交稻有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、穎花量影響顯著。隨移栽密度增加，不同熟期雜交稻有效穗數(shù)、穎花量顯著增加，每穗粒數(shù)則顯著下降，說明增加移栽密度會抑制每穗粒數(shù)的增加，而穎花量的提高主要依靠有效穗。移栽密度對不同熟期雜交稻結(jié)實率和千粒質(zhì)量影響較小。德陽點早熟雜交稻川作優(yōu)8727有效穗數(shù)、穎花量較中熟雜交稻輻優(yōu)838分別提高了21.9%、11.2%，但其每穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量較輻優(yōu)838分別降低了9.2%、8.4%。與早熟雜交稻川作優(yōu)8727相比，遲熟雜交稻內(nèi)6優(yōu)107每穗粒數(shù)、穎花量、千粒質(zhì)量分別增加了15.1%、3.8%、6.8%，有效穗數(shù)、結(jié)實率分別降低了8.0%、6.3%。在瀘州點，與早熟雜交稻川作優(yōu)8727相比，中熟雜交稻輻優(yōu)838每穗粒數(shù)、結(jié)實率、千粒質(zhì)量分別增加了4.7%、5.9%、8.9%，有效穗數(shù)、穎花量分別降低了9.1%、5.2%；遲熟雜交稻內(nèi)6優(yōu)107有效穗數(shù)、穎花量、結(jié)實率、千粒質(zhì)量較川作優(yōu)8727分別增加了3.8%、3.3%、8.2%、12.0%，且其每穗粒數(shù)與川作優(yōu)8727相當(dāng)。

表3 不同移栽密度下不同熟期雜交稻的產(chǎn)量構(gòu)成比較Table 3 Comparison of yield components of hybrid rice with different maturity under different transplanting densities

續(xù)表3

2.4 移栽密度對不同熟期雜交稻干物質(zhì)生產(chǎn)的影響

由表4可知，不同生態(tài)點間雜交稻干物質(zhì)量、收獲指數(shù)差異較大。與瀘州點相比，德陽點不同熟期雜交稻干物質(zhì)量、收獲指數(shù)分別增加了24.2%、5.8%，說明德陽點雜交稻產(chǎn)量主要依靠干物質(zhì)量、收獲指數(shù)共同提高。移栽密度對不同熟期雜交稻干物質(zhì)量、收獲指數(shù)影響顯著。隨移栽密度增加，不同熟期雜交稻干物質(zhì)量呈顯著差異。與早熟雜交稻川作優(yōu)8727相比，中熟雜交稻輻優(yōu)838、遲熟雜交稻內(nèi)6優(yōu)107干物質(zhì)量分別增加了12.1%～17.9%、21.2%～33.7%，收獲指數(shù)則分別降低了6.8%～12.5%、6.1%～14.2%。

表4 不同移栽密度下不同熟期雜交稻干物質(zhì)生產(chǎn)比較Table 4 Comparison of dry matter production of hybrid rice with different maturity under different transplanting densities

續(xù)表4

3 討論

合理密植既可協(xié)調(diào)水稻群體與個體的生長，建立高質(zhì)量作物群體，又可擴大光合面積，提高光合效率，實現(xiàn)水稻高產(chǎn)、超高產(chǎn)。李旭毅等［14］認為，“足日照、低濕度、大溫差”的稻區(qū)單位面積穗容量大，足穗大穗是實現(xiàn)高產(chǎn)、超高產(chǎn)的重要途徑，即密植促進多穗的形成，進而獲得高產(chǎn)。徐富賢等［4］則認為，光照條件較差的稻區(qū)宜采用稀植足肥來降低最高苗峰，改善群體光照，促進成穗率，合理降低有效穗數(shù)，大幅度提高每穗粒數(shù)，進而實現(xiàn)高產(chǎn)。秦儉等［10］發(fā)現(xiàn)，低氮密植可作為成都平原稻區(qū)重穗型雜交稻高產(chǎn)、氮高效栽培的關(guān)鍵技術(shù)。蔣鵬等［8］則認為，不同生態(tài)條件下雜交稻高產(chǎn)、超高產(chǎn)的實現(xiàn)途徑不同，溫光條件良好的稻區(qū)應(yīng)在保證較多有效穗的基礎(chǔ)上，促進大穗形成，提高每穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量和收獲指數(shù)；溫光條件相對較差的稻區(qū)則是依靠多穗來實現(xiàn)高產(chǎn)、超高產(chǎn)。本研究結(jié)果顯示，德陽點不同熟期雜交稻平均產(chǎn)量為10.33 t/hm2，較瀘州點（平均產(chǎn)量為8.68 t/hm2）增加了19.0%。其中早熟雜交稻川作優(yōu)8727產(chǎn)量和光能利用率對移栽密度的響應(yīng)隨生態(tài)條件的變化而改變。德陽點高密處理（D5）早熟雜交稻川作優(yōu)8727產(chǎn)量與D3、D4、D5處理中熟雜交稻輻優(yōu)838、遲熟雜交稻內(nèi)6優(yōu)107相當(dāng)；相對高的有效穗數(shù)、結(jié)實率和收獲指數(shù)是其高產(chǎn)的重要原因。此外，德陽點D5處理早熟雜交稻川作優(yōu)8727光能利用效率顯著高于D3、D4、D5處理中熟雜交稻輻優(yōu)838、遲熟雜交稻內(nèi)6優(yōu)107，較短的生育期和較高的籽粒產(chǎn)量是其光能利用率顯著提高的主要原因。說明在高產(chǎn)稻區(qū)密植可有效彌補因雜交稻生育期縮短而造成的損失，短生育期雜交稻品種適宜的移栽密度為24萬穴/hm2。因此，在溫光條件相對緊張的多熟制稻區(qū)，可選用短生育期雜交稻品種結(jié)合密植栽培確保水稻產(chǎn)量和下季作物的順利銜接，提高作物周年高產(chǎn)和提高光能利用率。瀘州點高密度處理（D5）早熟雜交稻川作優(yōu)8727產(chǎn)量均低于D1、D2、D3、D4、D5處理中熟雜交稻輻優(yōu)838、遲熟雜交稻內(nèi)6優(yōu)107，相對較低的結(jié)實率、千粒質(zhì)量、干物質(zhì)量是其減產(chǎn)的重要原因。與中熟雜交稻輻優(yōu)838、遲熟雜交稻內(nèi)6優(yōu)107相比，瀘州點早熟雜交稻川作優(yōu)8727光能利用率分別降低了9.4%、15.6%，產(chǎn)量低導(dǎo)致早熟雜交稻川作優(yōu)8727光能利用率減少，說明在瀘州點即使大幅度的增加移栽密度也不能彌補因雜交稻生育期縮短而造成的產(chǎn)量損失和光能利用率的下降。德陽點D5處理中熟雜交稻輻優(yōu)838、遲熟雜交稻內(nèi)6優(yōu)107產(chǎn)量顯著高于D1、D2處理，略高于D4處理，差異不顯著；因此，在德陽點中熟、遲熟雜交稻適宜的移栽密度為21萬～24萬穴/hm2（D4、D5）；瀘州點D5處理中熟雜交稻輻優(yōu)838、遲熟雜交稻內(nèi)6優(yōu)107產(chǎn)量高于D1、D2處理，略高于D3處理，但差異不顯著。可見，中熟雜交稻、遲熟雜交稻在瀘州點的適宜移栽密度為18萬～21萬穴/hm2（D3、D4）。較高的有效穗數(shù)和干物質(zhì)量是高密度雜交稻在德陽點和瀘州點獲得高產(chǎn)的重要原因，早熟雜交稻在瀘州點（典型的雜交中稻+再生稻種植區(qū)）種植產(chǎn)量顯著低于中熟、遲熟雜交稻。為此，在不影響再生稻安全齊穗的情況下，建議選擇中熟或遲熟雜交稻品種合理密植，實現(xiàn)頭季和再生季高產(chǎn)。

水稻產(chǎn)量可分解成有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實率和千粒質(zhì)量。有研究表明，移栽密度對水稻產(chǎn)量有顯著影響，移栽密度過低或過高，因單位面積總穗數(shù)和穗粒數(shù)之間矛盾加劇而不能高產(chǎn)［15］。本研究中，隨移栽密度的增加，雜交稻有效穗數(shù)、穎花量顯著增加，而每穗粒數(shù)則顯著下降，說明增加移栽密度會抑制每穗粒數(shù)的增加，而穎花量的提高則依靠有效穗數(shù)。德陽點高密度處理（D5）早熟雜交稻川作優(yōu)8727產(chǎn)量與D4處理中熟雜交稻輻優(yōu)838、遲熟雜交稻內(nèi)6優(yōu)107相當(dāng)或更高，主要與其較高的有效穗數(shù)、穎花量、結(jié)實率、收獲指數(shù)有關(guān)；而瀘州點高密度處理（D5）早熟雜交稻川作優(yōu)8727產(chǎn)量顯著低于中熟雜交稻輻優(yōu)838、遲熟雜交稻內(nèi)6優(yōu)107，主要與結(jié)實率、干物質(zhì)量較低有關(guān)。

4 結(jié)論

德陽點早熟雜交稻川作優(yōu)8727適宜的移栽密度為24萬穴/hm2，此密度下其產(chǎn)量與中熟、遲熟雜交稻相當(dāng)或更高，較高的有效穗數(shù)、穎花量、結(jié)實率、收獲指數(shù)是增產(chǎn)的主要原因。在德陽，中熟、遲熟雜交稻適宜的移栽密度為21萬～24萬穴/hm2，在瀘州則為18萬～24萬穴/hm2，較高的有效穗數(shù)、穎花量和干物質(zhì)量是其獲得高產(chǎn)的重要原因。