巨型稻栽培密度與株行距配置試驗(yàn)

羅艷萍，韋 巧，侯 玲，羅冬玉，李洪菊，潘典進(jìn)，周家華，張新林，羅文清，吳吉平

（1.荊門（中國農(nóng)谷）農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，湖北 荊門 448000；2.荊門市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，湖北 荊門 448000）

巨型稻是中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所培育的具有高生物量、高株型、強(qiáng)分蘗能力的新型水稻品類。目前在湖南、廣西、重慶、四川等地有引種栽培，主要運(yùn)用于稻漁綜合種養(yǎng)［1-3］、適宜性栽培［4，5］、秸稈飼用［6］等方面。湖北省荊門市自2018 年開始引種栽培，適宜性表現(xiàn)良好，有利于蝦稻種養(yǎng)模式的優(yōu)化?；诖耍驹囼?yàn)研究分析不同栽培密度和行距下巨型稻田間溫度、光環(huán)境變化的影響，為其在當(dāng)?shù)氐耐茝V運(yùn)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2019 年5—10 月在荊門（中國農(nóng)谷）農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院屈家?guī)X基地進(jìn)行。以巨型稻豐超6 號(hào)為供試材料，種子由中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所提供，試驗(yàn)田為空閑田，土壤類型為壤土，檢測(cè)土壤養(yǎng)分狀況為堿解氮64.45 mg/kg、速效磷27.8 mg/kg、速效鉀145.85 mg/kg、全氮 0.71 g/kg、全磷 0.82 g/kg、全鉀 5.87 g/kg、有機(jī)質(zhì) 20.39 g/kg、pH 7.31。于 5 月20 播種，6 月 20 日移栽，9 月 29 日收獲，田間管理均勻一致，與當(dāng)?shù)卮竺娣e雜交水稻栽培的肥水、病蟲害防治措施相同。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以栽培密度和行距為試驗(yàn)因子，采用二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)（表1），水平間距為12 000 穴/hm2，水平行距為10 cm。試驗(yàn)共設(shè)13 個(gè)處理組合，不設(shè)重復(fù)，每個(gè)處理小區(qū)面積30 m2，具體處理組合見表2。

表1 試驗(yàn)因子和水平

表2 試驗(yàn)各處理組合

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

分蘗末期采用TES-1310 數(shù)顯溫度計(jì)（臺(tái)灣泰仕TES 電子工業(yè)股份有限公司）、Digital Lux Meter AS823 數(shù)字照度計(jì)（希瑪電子有限公司）測(cè)定早晨（8：00—9：00）、中午（11：00—12：00）、下午（16：00—17：00）水稻植株上層（離地200 cm）、下層（離地10 cm）的溫度、光照度，每層測(cè)定5 次。收獲時(shí)，每個(gè)處理小區(qū)測(cè)定實(shí)際產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2018 和Design Expert 10.0 軟件進(jìn)行整理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽培密度與株行距對(duì)巨型稻植株上下層光、溫的影響

由圖1、圖2 可知，大部分處理組合巨型稻植株在早晨 8：00—9：00 和下午 16：00—17：00 的上層溫度和下層溫度差異不大，分別在26.6～27.2 ℃、26.8～27 ℃和 26.0～26.6 ℃、26.0～26.4 ℃，僅處理 4 早晨8：00—9：00 上下層溫度較低，分別為 25.8、26.0 ℃，與同時(shí)段其他處理溫度相差近1 ℃。在中午11：00—12：00 各處理間上下層溫度各有不同，其中，處理9—13 上下層溫度較高，分別為33.0～33.2 ℃和 32.8～33.0 ℃；處理3、4、6、8 上下層溫度相對(duì)較高，分別為32.0～32.4 ℃和 31.6～32.6 ℃；處理 1、2、7 上下層溫度較低，分別為31.4～31.8 ℃和31.2～31.8 ℃。表明栽培密度和行距對(duì)豐超6 號(hào)上下層溫度的影響主要是在中午 11：00—12：00，且密度越小，行距越大，則通透性越好，上下層溫度越低。

由圖3、圖4 可知，各處理植株上層光照度在早晨和下午不同，而中午比較一致，光照度分別為30 294～39 059 lx、48 524～65 068 lx和83 552～85 866 lx。下層光照度在早晨、中午和下午都不一致，光照度分別為388～884 lx、1 577～4 832 lx 和178～613 lx。這可能是測(cè)定時(shí)云層的變化導(dǎo)致上層光照度的變化差異，而下層光照條件比較穩(wěn)定，所以光照度比較一致?？傮w而言，栽培密度越小，行距越大，則透光越多，下部光照度越大。

圖1 不同時(shí)段下各處理巨型稻植株的上層溫度

圖2 不同時(shí)段下各處理巨型稻植株的下層溫度

圖3 不同時(shí)段下各處理巨型稻植株的上層光照度

圖4 不同時(shí)段下各處理巨型稻植株的下層光照度

2.2 二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)結(jié)果

2.2.1 數(shù)學(xué)模型的建立與檢驗(yàn) 對(duì)各處理組合實(shí)際產(chǎn)量（表3）進(jìn)行回歸分析，得出豐超6號(hào)產(chǎn)量（y?）與密度（x1）、行距（x2）的二次方程為y?=8 563.23+939.20x1-828.52x2+109.50x1x2-445.16x12+ 46.05x22。經(jīng)失擬性檢驗(yàn)，F(xiàn)=46.35，P=0.001 5＜0.05，方程決定系數(shù)R2=0.773 9，F(xiàn)=4.79，P=0.031 9＜0.05，方程顯著，說明栽培密度（x1）、行距（x2）2 個(gè)因素對(duì)產(chǎn)量（y?）有顯著影響，該二次模型可作為巨型稻豐超6 號(hào)實(shí)際栽培中產(chǎn)量預(yù)測(cè)和制定栽培方案時(shí)參考使用。

表3 各處理組合巨型稻的實(shí)際產(chǎn)量

2.2.2 主因子效應(yīng)分析 方程回歸系數(shù)絕對(duì)值大小決定各因子權(quán)重，一次項(xiàng)系數(shù)表明栽培密度＞行距，試驗(yàn)設(shè)計(jì)的處理水平范圍內(nèi)，產(chǎn)量與密度呈正相關(guān)，與行距呈負(fù)相關(guān)；且二次項(xiàng)系數(shù)同樣為栽培密度＞行距，密度和行距是獲得高產(chǎn)量的重要影響因子。

2.2.3 單因子效應(yīng)分析 將其中一個(gè)因素固定在0水平對(duì)回歸方程進(jìn)行降維分析，得到以其中1個(gè)因素為決策變量的偏回歸模型，Y1=8 563.23+939.20x1-445.16x12，Y2=8 563.23-828.52x2+46.05x22。由 圖 5 可知，在-1.414≤xi≤ 1.414 的范圍內(nèi)，Y1是一條開口向下的拋物線，Y2是一條開口向上的拋物線，即產(chǎn)量隨栽培密度的增加而增加，隨行距的加寬而降低。當(dāng)栽培密度水平為1.0 時(shí)，產(chǎn)量最高，當(dāng)行距水平為1.414 時(shí)，產(chǎn)量最低。

圖5 單因子產(chǎn)量效應(yīng)曲線

2.2.4 交互效應(yīng)分析 回歸方程中x1x2的交互作用的方差分析結(jié)果為P=0.783 1，差異不顯著。表4 數(shù)據(jù)表明，同一栽培密度下，隨行距水平的增加，產(chǎn)量逐漸減少，而同一行距下，隨栽培密度水平的增加，產(chǎn)量逐漸增加，當(dāng)行距增加到0 及其以后水平，產(chǎn)量隨密度的增加呈先增加后減少的趨勢(shì)。說明栽培密度與行距的交互作用主要表現(xiàn)在較寬的行距與較大的密度影響產(chǎn)量，行距與密度的配合適宜范圍在行距水平-1.414 至-1，密度水平+1 至+1.414。

2.2.5 適宜栽培密度和行距配置 采用頻率分析法分析模型尋求最佳方案。由表5 可知，95%置信區(qū)間巨型稻豐超6 號(hào)產(chǎn)量可達(dá)到9 000 kg/hm2以上的栽培密度和行距的取值區(qū)間分別為0.922 至1.490 和-1.490至-0.922，即栽培密度為86 064～92 880株/hm2，行距為43.94～50.78 cm。

表4 栽培密度與行距的交互效應(yīng)

表5 產(chǎn)量超過9 000 kg/hm2的25 個(gè)方案中各變量取值的頻率分布

3 小結(jié)與討論

二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)法多數(shù)運(yùn)用于工業(yè)領(lǐng)域，不僅很好地完成了曲線模擬，試驗(yàn)精度高，而且減少了試驗(yàn)頻次數(shù)，得到的二次多元回歸模型可考察整個(gè)試驗(yàn)范圍的最優(yōu)點(diǎn)，不易忽略顯著因素，更符合專業(yè)結(jié)果［7-9］，現(xiàn)被農(nóng)業(yè)科研工作者應(yīng)用于水肥技術(shù)優(yōu)化［10，11］、栽培模式優(yōu)化［12，13］等方面，為這些研究減少了繁多的工作量，提供了可靠的試驗(yàn)結(jié)果。本試驗(yàn)結(jié)果表明，栽培密度、行距是影響豐超6 號(hào)產(chǎn)量高低的主要栽培因子，其中，中、高栽培密度下，寬行距有利于獲得高產(chǎn)，窄行距下，增加栽培密度有利于獲得高產(chǎn)。經(jīng)過方程模型分析得出，栽培密度和行距的優(yōu)化組合為栽培密度86 064～92 880 株/hm2，行距43.94～50.78 cm，該栽培配置下，豐產(chǎn)6 號(hào)產(chǎn)量可達(dá)到9 000 kg/hm2以上。不同栽培密度和行距的巨型稻溫度、光照度變化主要表現(xiàn)在中午下層溫度的變化和早晨、下午上層光照的變化，栽培密度越小，行距越寬，下層溫度越低，光照越強(qiáng)。測(cè)定時(shí)期為分蘗末期，遮光降溫效果在巨型稻中后期應(yīng)該更明顯，選擇遮光降溫效果最好的栽培密度和行距配置，將更有利于稻蝦綜合種養(yǎng)。