大苗插秧機對雜交晚稻群體質量構建及產(chǎn)量的影響

陳立才，祁 兵，黃俊寶，歐陽淑珍，紀 要，張文毅*

（1.江西省農(nóng)業(yè)科學院 農(nóng)業(yè)工程研究所，江西 南昌 330200；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所，江蘇 南京 210014）

【研究意義】雜交稻大面積種植為提高我國水稻單產(chǎn)和總產(chǎn)做出了重要貢獻，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，水稻的種植方式向輕簡化和機械化的轉變，嚴重制約了雜交稻高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)及推廣應用[1]。在水稻機械化生產(chǎn)過程中，種植環(huán)節(jié)是實現(xiàn)水稻全程機械化的最薄弱環(huán)節(jié)，也是水稻機械化生產(chǎn)的難點和關鍵[2-3]?，F(xiàn)有插秧機技術要求密播培育短秧齡的中小苗，苗期管理和插秧要求較高[4-5]。在我國南方雙季稻區(qū)，農(nóng)民為增加水稻產(chǎn)量，常選擇易高產(chǎn)的雜交稻品種，雜交稻適宜稀播培育大中苗為主的技術，利用普通插秧機移栽大苗容易造成“搭橋、推秧、傷秧”等問題，不利于秧苗栽后正常發(fā)育生長[6-8]。由于缺少大苗插秧機及配套技術，農(nóng)戶需合理計算晚稻育秧時間，同時要選用生育期較短的雜交稻品種，這些品種因為有效分蘗期短，造成有效分蘗少，不利于充分發(fā)揮雜交稻的高產(chǎn)優(yōu)勢[9]。同時因為秧苗秧齡短，秧苗素質差，為培育健壯秧苗，往往需要延長本田生長期，更容易加劇前后作的季節(jié)矛盾。這不僅嚴重制約了雜交稻產(chǎn)量的提高，也限制了雜交稻機插技術的推廣?！厩叭搜芯窟M展】國內許多研究發(fā)現(xiàn)，采用長秧齡的大中苗，可以延長秧齡，增加葉齡，苗質健壯，移栽后活稞返青快，利于構建高產(chǎn)、超高產(chǎn)群體[10-13]。這種大苗插秧技術在我國一些單季稻地區(qū)開展了研究，并取得了較好效果[14-17]，【本研究切入點】當前，在農(nóng)村勞動力緊缺的背景下，水稻機械化生產(chǎn)是穩(wěn)定雙季稻種植的有效途徑[18]。機插秧環(huán)節(jié)仍然是制約水稻全程機械化生產(chǎn)的重要瓶頸，機插水稻高產(chǎn)栽培技術一直為水稻栽培研究的熱點。由于缺少適宜雜交晚稻的大苗插秧機具，在亟需大苗栽插的南方雙季雜交稻區(qū)，不同大苗機插對群體構建及產(chǎn)量的影響還鮮有研究?！緮M解決的關鍵問題】本研究針對我國南方雙季稻區(qū)水稻機插秧存在的問題，開展不同大苗插秧機機插對雜交晚稻的適應性研究，其結果不僅可以創(chuàng)新南方雙季稻區(qū)雜交稻插秧方式，同時對解決“雙搶”矛盾和實現(xiàn)機插雜交稻高產(chǎn)栽培提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料為雜交晚稻品種天優(yōu)華9，由江西金山種業(yè)有限公司和廣東省農(nóng)業(yè)科學院水稻研究所選育。

1.2 試驗設置

試驗于2018 年在江西省南昌縣涇口鄉(xiāng)（28°16'N、116°14'E）進行，屬亞熱帶濕潤氣候，氣候溫和，四季分明，雨水充沛，日照充足，年平均氣溫17.8 ℃，年平均日照1 603.4 h，年平均降水量為1 662.5 mm，年平均霜期89 d。育秧采用普通硬盤淤泥育秧，秧盤規(guī)格長580 mm，寬280 mm，高25 mm。試驗田前茬為早稻，播種日期為6月25日，試驗統(tǒng)一采用自動播種流水線播種，播種量為60 g/盤（干種），其中育秧規(guī)格分2種，一種為常規(guī)秧苗，一種為大苗秧苗，常規(guī)秧苗通過噴灑烯效唑進行控苗，保證秧苗高度適宜普通插秧機栽插，大苗秧苗不控苗。插秧日期為7月23日，插秧設4個試驗處理，①普通插秧機機插常規(guī)秧苗（CK）；②普通插秧機機插大苗（CD）；③手扶式大苗插秧機機插大苗（SD）；④高速大苗插秧機機插大苗（GD）。③和④處理的插秧機為“久保田”高速乘坐式插秧機，①和②處理的插秧機分別為農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所研制的手扶步進式大苗插秧機（樣機）和高速乘坐式2ZDM-6型大苗插秧機，該機通過改進設計了非圓齒輪行星輪系毯狀大苗分插機構和星輪式精確移送秧機構，創(chuàng)新研制了非圓齒輪大苗分插機構，可滿足40 cm水稻大苗的移栽要求，苗高適應性有顯著提高[8]。機插秧規(guī)格為30 cm×14 cm，栽插深度為中等，取秧量中等，采用隨機區(qū)組排列，3次重復，小區(qū)面積為200 m2（25 m×8 m），本田施肥純氮用量150 kg/hm2、P2O5用量90 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2，氮肥按m（基）∶m（蘗）∶m（穗）=5∶3∶2進行，磷肥全部做底肥1次施用，鉀肥分基肥和穗肥2次施用，按m（基）∶m（穗）=50%∶50%施用，其他農(nóng)藝措施同當?shù)卮筇锕芾?，收獲日期為11月6日。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 秧苗素質 于移栽當天，取2 個不同育秧規(guī)格具有代表性植株秧苗20 株，測定株高、葉齡、根數(shù)、倒二葉SPAD 和10 株苗莖基寬，并取代表性植株300 株，分成3 份，于105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干至恒重，稱百苗干質量。

1.3.2 機插質量 插秧后當天，測量插深、每穴株數(shù)、漏插率、漂秧率、傷秧率和翻倒率等作業(yè)性能指標，測定方法按照國家標準GB/T 6243—2017《水稻插秧機試驗方法》進行。

1.3.3 莖蘗動態(tài)和成穗率 于移栽后7 d開始，每隔7 d每小區(qū)選定連續(xù)20穴非邊行秧苗進行調查，取平均值。測定成熟期的有效穗數(shù)，計算成穗率。

1.3.4 葉面積指數(shù)和干物質積累量 于拔節(jié)期（ES）、抽穗期（HS）和乳熟期（MS），根據(jù)莖蘗動態(tài)的平均數(shù)值進行取樣，每個處理取3穴，計算葉面積指數(shù)（LAI），分離地上和地下部分，將地上部分于105 ℃殺青30 min，80 ℃烘至恒重后稱量，計算干物質積累量。

1.3.5 最長根長變化 從拔節(jié)期到乳熟期，每小區(qū)選取與莖蘗動態(tài)調查平均數(shù)相同植株3 株，測量其最長根長，以后每隔7天進行最長根長調查。

1.3.6 產(chǎn)量和產(chǎn)量構成 于成熟期選取與莖蘗動態(tài)調查平均數(shù)相同的植株3株進行拷種，測定每株的穗粒數(shù)、結實率和千粒質量等指標；采用五點取樣法對每個處理分別收割5 個點，每個點4 m2進行測產(chǎn)，單獨脫粒曬干并風選后，稱干谷質量，然后計算折合含水量為13.5%的稻谷產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和作圖，采用SPSS 22.0進行顯著性和相關性分析。

2 結果與分析

2.1 秧苗素質

表1為供試雜交晚稻品種的秧苗素質。由表1可以看出，供試晚稻品種的大苗株高超過了30 cm，葉齡、根數(shù)、倒二葉SPAD、10株苗莖基寬和苗干質量均較大，明顯比常規(guī)育秧的秧苗健壯，符合機插大苗的標準。常規(guī)秧苗符合國家標準GB/T 20864—2007《水稻插秧機技術條件》對秧苗的要求。

表1 供試水稻的秧苗素質Tab.1 The seedling quality of experimental rice

2.2 機插質量

表2 為不同插秧機插秧后的機插質量。由表2 可以看出，各處理間除插深和每穴株數(shù)外，CK、SD 和GD 3 個處理的機插質量顯著優(yōu)于CD，但3 個處理間差異不顯著，各指標均符合國家標準GB/T 20864—2007《水稻插秧機技術條件》要求，說明2種大苗插秧機性能穩(wěn)定，可滿足雜交晚稻大苗機插的要求。由CD 可以看出，漂秧率、傷秧率和翻倒率均超過了水稻插秧機技術條件的性能指標標準，說明普通插秧機不適宜雜交晚稻大苗機插。從機插整體質量看，SD處理機插質量最佳。

表2 不同插秧機插秧的機插質量Tab.2 The machine-transplanting quality of different treatments

2.3 不同處理對莖蘗動態(tài)和成穗的影響

圖1 為供試水稻不同插秧機插秧的莖蘗動態(tài)。由圖1 可以看出，各處理的莖蘗動態(tài)差異顯著。經(jīng)SD 處理的分蘗力強，分蘗速度快于2種高速式插秧機，在栽插7 d后，SD 和GD 處理的秧苗莖蘗動態(tài)增長迅速，于移栽后36 d 左右達到峰值，整個生長過程中的莖蘗數(shù)顯著多于CK，收獲期二者差異不顯著，且CK 的分蘗效果顯著優(yōu)于CD。不同處理的高峰苗數(shù)存在差異，以SD 處理的高峰苗數(shù)最多，達到了593.05×104穗/hm2，較GD、CD 和CK 分別增長4.33%、16.79%和12.31%，高峰苗期以后，各處理莖蘗數(shù)開始下降，但不同處理下降速率不同，SD 和GD 減少速度顯著慢于CD 和CK。大苗插秧機處理使高峰苗數(shù)及有效穗數(shù)增加，但成穗率逐漸降低（圖2），由高到低依次為CK、GD、SD和CD，且差異顯著。

圖1 不同處理的水稻莖蘗動態(tài)Fig.1 Effects on dynamics of the stem and tiller of different treatments

圖2 不同處理對成穗率的影響Fig.2 Effects on earbearing rates of different treatments

2.4 不同處理對群體葉面積的影響

葉片是植物重要的光合器官，葉面積指數(shù)的大小是反映植物的群體生產(chǎn)率及物質積累能力強弱的重要指標[19-20]。由圖3可知，不同插秧機插秧對群體的LAI影響較大。從拔節(jié)期到抽穗期再到乳熟期，各處理間差異達顯著水平，群體的LAI由大到小依次為SD、GD、CK 和CD，其中抽穗期SD、GD、CK、CD 處理的LAI分別為6.71、6.39、6.0和5.80。說明雜交晚稻采用大苗插秧機進行大苗機插，在生育前期有利于植株群體生產(chǎn)及物質積累，在生育后期仍能保持良好群體結構，維持較高的LAI，易于構建高產(chǎn)群體。

圖3 不同處理對群體葉面積的影響Fig.3 Effects on population LAI of different treatments

2.5 不同處理對根長變化的影響

根是水稻重要的營養(yǎng)吸收器官，發(fā)達健康的根系，是取得水稻高產(chǎn)的重要條件，特別是中、后期根系功能對產(chǎn)量形成具有重要影響[21-22]。根長是根系健康與否的一個重要指標。圖4為不同插秧機插秧后供試水稻的根長變化規(guī)律。由圖4可以看出，在整個生育期，根長變化成單峰曲線，各處理間差異達顯著水平，經(jīng)SD處理的根系強，根長大于2種高速式插秧機，根長由長到短依次為SD、GD、CK 和CD，SD 和GD 處理的根長增長迅速，其中在移栽45 d左右，SD處理的高峰根長最長，達到了31.64 cm，較GD、CD 和CK 分別增長8.54%、16.33%和35.93%，高峰根長后，各處理的根長開始下降，不同處理下降速率不同，SD和GD 減少速度顯著慢于CD 和CK，為后期高產(chǎn)的形成打下了良好基礎。

圖4 不同插秧機插秧水稻根長變化Fig.4 Effects on root length of different treatments

2.6 不同處理對群體干物質積累的影響

作物的干物質積累能力對提高產(chǎn)量有著極其重要的作用[23]。由表3可知，不同的插秧機插秧對水稻的干物質積累量存在顯著影響。從拔節(jié)期到抽穗期再到乳熟期，經(jīng)SD 處理的群體干物質積累量顯著高于其它處理，由多到少依次為SD、GD、CK 和CD，其中在乳熟期，以SD 處理的干物質積累量最多，達到了17 973.18 kg/hm2，較GD、CK、CD 分別增加了5.89%、26.71%和45.56%，各處理間差異顯著。從拔節(jié)期到抽穗期，群體干物質積累量增長率由高到低依次為GD、CK、SD 和CD，從抽穗期到乳熟期，群體干物質積累量增長率由高到低依次為SD、GD、CK 和CD。收獲指數(shù)反應了水稻同化產(chǎn)物籽粒和營養(yǎng)器官上的分配比例，收獲期的器官干物質量和收獲指數(shù)見表4，由大到小依次為SD、GD、CK 和CD，各處理間差異達顯著水平。

表3 不同處理的干物質積累特征Tab.3 The dry matter accumulation characteristics of different treatments

表4 不同處理對收獲期器官干物質量及收獲指數(shù)的影響Tab.4 Effects on organ dry weight and harvest index in harvest period of different treatments

2.7 產(chǎn)量和產(chǎn)量結構

從表5可以看出，不同插秧機插秧對產(chǎn)量構成因素影響很大。經(jīng)SD和GD處理的有效穗數(shù)顯著多于CK和CD，SD和GD處理的有效穗和穗粒數(shù)差異不顯著，但SD顯著優(yōu)于CK和CD，SD、GD和CK處理的千粒質量和結實率顯著高于CD，3個處理間差異不顯著；理論產(chǎn)量由高到低依次為SD、GD、CK和CD，且差異顯著，實際產(chǎn)量以SD和GD處理顯著優(yōu)于CK和CD，但2種大苗插秧機機插大苗處理間差異不顯著。SD和GD處理比CK增產(chǎn)明顯，且SD優(yōu)于GD。較CK，SD處理平均增產(chǎn)514.17 kg/hm2，平均增產(chǎn)率6.63%，GD處理平均增產(chǎn)381.74 kg/hm2，平均增產(chǎn)4.92%，CD 處理平均減產(chǎn)331.94 kg/hm2，平均減產(chǎn)率4.27%。說明大苗插秧機機插雜交晚稻大苗，可以提高水稻產(chǎn)量，普通插秧機機插大苗會造成水稻減產(chǎn)。

表5 不同處理的產(chǎn)量和產(chǎn)量結構Tab.5 The grain yield and its components of different treatments

2.8 機插質量與各生長指標的相關性

表6為不同處理的機插質量與水稻生長生育指標的相關性。相關性分析表明，不同處理的機插質量的部分指標與水稻生育期呈顯著或者極顯著相關性關系，其中：插深與各生長發(fā)育指標相關性均不顯著；每穴株數(shù)與成穗率呈極顯著相關性關系，相關系數(shù)達0.835，但與其他生長指標相關性均不顯著；漏插率、漂秧率、傷秧率、翻倒率與各生長指標相關程度都很強，均達到了顯著或極顯著負相關性關系，漏插率、漂秧率、翻倒率與收獲指數(shù)的相關程度最高，傷秧率與最長根長相關程度最高，收獲指數(shù)次之，說明在機插秧時，減少對水稻秧苗的漏插、漂秧、傷秧和翻倒率，對促進秧苗生長具有重要作用，會直接影響機插稻的收獲指數(shù)，最終影響水稻產(chǎn)量；相對均勻度合格率與各生長指標均呈極顯著正相關性關系，相關系數(shù)均達0.80以上，說明在水稻插秧時，提高水稻育秧和栽插的均勻性，利于機插稻的生長發(fā)育。

表6 不同處理的機插質量與生長指標的相關性Tab.6 The correlation between the machine-transplanting quality and the growth indexs

3 結論與討論

健壯秧苗是機插水稻優(yōu)質高產(chǎn)的基礎。秧苗素質好、發(fā)根力強、返青良好并快速達到所需莖蘗數(shù)，有利于改善水稻機插作業(yè)質量，是水稻增產(chǎn)的關鍵[24]。沈建輝等[25]研究認為，對機插稻秧苗素質和產(chǎn)量的影響由大到小表現(xiàn)為秧齡、施肥量和落谷密度；蔣彭炎等[26]研究認為，秧苗素質是影響水稻生長發(fā)育及其產(chǎn)量的重要因素，秧苗素質可以調控大田群體的發(fā)展，從而直接或間接地影響水稻產(chǎn)量及其構成因子；陳惠哲等[27]研究發(fā)現(xiàn)，播期相同而移栽期不同的秧苗，隨著秧齡的增加，株高、干物質量和植株充實度呈增加趨勢；王斌等[28]研究表明，隨著秧齡的增加，秧苗干質量、株高、莖基寬和總根數(shù)增加，單株綠葉數(shù)和葉片丙二醛含量也呈相同趨勢。這些研究與本研究結果一致，適當稀播培育大苗，能夠提升水稻秧苗素質，使機插水稻始蘗期較早，群體質量較高，物質積累及其轉運利用效率高，從而達到壯稈大穗，有較好的群體質量，實現(xiàn)機插水稻高產(chǎn)高效。這些研究通過在適宜秧齡范圍內通過水肥等調控獲得健壯秧苗，利用傳統(tǒng)的插秧機栽插，從而獲得了高產(chǎn)，本研究秧苗的處理和栽插方式與前人研究有所不同。

吳一梅等[29-30]研究認為，隨著機插秧苗秧齡的延長，水稻株高增加、黃葉數(shù)增加、發(fā)根力減弱，并會影響機插作業(yè)質量；張祖建等[31-32]研究發(fā)現(xiàn)，隨著秧齡的增加，根冠比、秧苗根系活力和發(fā)根力下降，株高容易超出機插水稻適宜株高，不適宜機插作業(yè)，產(chǎn)量會降低。以上研究表明，按照傳統(tǒng)的機插水稻育秧方式，由于育秧用種量大，長秧齡秧苗往往會造成秧苗素質下降，造成群體素質差，由于缺少適宜長秧齡秧苗的插秧機具，采用常規(guī)插秧機栽插時，導致了機插質量降低，直接影響了雜交稻的產(chǎn)量。這與本研究采用高速乘坐式普通插秧機機插大苗處理的結果一致。

收獲指數(shù)反映了水稻同化產(chǎn)物在籽粒和營養(yǎng)器官上的分配比例，指數(shù)越大，增產(chǎn)潛力越大[33]。本研究發(fā)現(xiàn)，良好的機插質量是獲得高產(chǎn)的關鍵，漏插率、漂秧率、傷秧率、翻倒率、相對均勻度合格率等插秧機機插質量指標與水稻生長發(fā)育的各指標均呈顯著或極顯著的關系，與各生長指標的相關性由大到小依次為相對均勻度合格率、漂秧率、翻倒率和傷秧率＞漏插率，漏插率、漂秧率、翻倒率與收獲指數(shù)的相關程度最高，漂秧率與收獲指數(shù)的相關系數(shù)達到了0.937，傷秧率與最長根長相關程度最高，收獲指數(shù)次之，而相對均勻度合格率與各生長指標均呈極顯著正相關性關系，且相關系數(shù)均達0.80以上。說明在機插大苗時，不同的秧苗應采用適宜的機具進行栽插，盡量減少機插秧苗的漏插、漂秧、傷秧和翻倒率，提高相對均勻度合格率，健壯的大苗搭配良好的機插質量，可利于水稻秧苗的生長發(fā)育，易于獲得水稻高產(chǎn)。本研究通過稀播和延長秧齡，培育出健壯大苗，采用配套的大苗插秧機栽插，提高了水稻產(chǎn)量，解決了傳統(tǒng)插秧機不能移栽大苗的問題，創(chuàng)新了南方雙季稻區(qū)雜交晚稻的機插方式，這是本研究與前人研究的不同。

本研究以雜交稻為試驗對象，分析了不同大苗插秧機對雜交晚稻秧苗栽插的機插質量、群體質量構建及產(chǎn)量和產(chǎn)量構成等指標的影響。結果表明：2種大苗插秧機作業(yè)性能穩(wěn)定，與進口插秧機相比，其作業(yè)性能無顯著差異；大苗機插對雜交稻群體質量構建及產(chǎn)量形成具有顯著影響，在適宜的大苗機插條件下，通過創(chuàng)建良好的機插質量，搭配栽插健壯的大苗，有利于機插雜交稻構建良好群體以及獲得高產(chǎn)。較對照組，雜交晚稻采用大苗插秧機機插大苗，在整個生育期中都顯著的體現(xiàn)出分蘗力強，分蘗速度快，高峰苗期下降速率慢的特點，根長變化規(guī)律與分蘗動態(tài)一致；由于大苗機插處理使高峰苗數(shù)及有效穗數(shù)增加，使成穗率相對降低。同時，大苗插秧機機插大苗在生育前期利于植株群體生產(chǎn)及物質積累，后期仍能保持良好群體結構，維持較高的LAI和干物質積累量，成熟期的穗積累量和收獲指數(shù)大。在產(chǎn)量和產(chǎn)量結構方面，不同處理對水稻千粒質量和結實率的影響差異不顯著，但利用大苗插秧機機插大苗，在穩(wěn)定千粒質量和保持較高結實率的前提下，能夠充分發(fā)揮超級稻的優(yōu)勢，顯著地增加了群體有效穗數(shù)，從而提高了產(chǎn)量，較對照組，手扶步進式大苗插秧機機插大苗處理平均增產(chǎn)514.17 kg/hm2，平均增產(chǎn)率為6.63%，高速式大苗插秧機機插大苗處理平均增產(chǎn)381.74 kg/hm2，平均增產(chǎn)率為4.92%，二者間差異不顯著，采用高速乘坐式普通插秧機機插大苗處理平均減產(chǎn)331.94 kg/hm2，平均減產(chǎn)率為4.27%。2種大苗插秧機間產(chǎn)量差異不顯著，但手扶式對群體構建的影響效果顯著優(yōu)于高速式。

在我國南方雙季稻區(qū)，要緊緊圍繞提升水稻秧苗素質、培育壯秧這個重點，通過適期早播種、適當降低播種量，延長秧齡，培育健壯的適合機插的毯狀大苗，再采用配套的水稻大苗插秧機栽插，不但可以充分發(fā)揮以分蘗力強和穗大粒多見長的雜交稻的個體生長潛力，能高效地利用南方雙季稻區(qū)的溫、光、肥、水等資源，從而促進機插雜交稻產(chǎn)量的提高，還可以降低播種量，減少生產(chǎn)成本，同時有效地解決南方雙季稻區(qū)早晚稻的茬口問題，拓展水稻育插秧模式，在南方雙季稻區(qū)具有廣闊的應用前景。