不同施肥方式和播種量對華南直播稻產(chǎn)量的影響

傅友強(qiáng) 梁開明 麥國勛 潘華榮 許浩奇 潘俊峰 胡香玉 鐘旭華* 黃農(nóng)榮*

（1廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 水稻研究所/廣東省水稻育種新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州510640；2廣東省湛江市廉江市營仔鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，廣東 廉江524446；#共同第一作者：fyq040430＠163.com；*通訊作者：13533385913＠163.com；xzhong8＠163.com）

水稻直播是一種省工省力、節(jié)本增收的栽培方式。目前，直播稻已被廣泛應(yīng)用于我國不同稻作系統(tǒng)中[1-2]。據(jù)調(diào)查，我國直播稻面積達(dá)266.67萬hm2，約占水稻總播種面積的8.7%，且呈逐年提升趨勢[3]。趙正洪等[4]對長江中游稻區(qū)（湖南、湖北、江西和湖南）開展調(diào)研，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由于地租和人工成本的增加，水稻直播已成為僅次于拋秧之后的另一輕簡栽培方式。廣東省為典型的雙季稻區(qū)，水稻耕作栽培研究追求資源節(jié)約型、環(huán)境友好型、機(jī)械化、輕簡化、標(biāo)準(zhǔn)化和高效化（即“兩型四化”），直播稻業(yè)已成為廣東水稻輕簡化的重要發(fā)展方向[5]，其面積約占廣東省水稻面積的25%左右。湛江是粵西直播稻主產(chǎn)區(qū)，具有悠久的直播稻作文化，但其栽培技術(shù)和種植品種陳舊，且播種量大，已成為制約當(dāng)?shù)刂辈サ井a(chǎn)量增加的重要限制因素。因此，開展不同施肥方式和播種量對直播稻產(chǎn)量影響的研究，對提高粵西直播稻產(chǎn)量，打造“廣東糧倉”具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 土壤理化性質(zhì)和種植氣候條件

不同施肥方式試驗(yàn)于2018年晚季在廣東省湛江市廉江市營仔鎮(zhèn)示范基地（109°55′E，21°47′N，海拔2.0 m）開展。播種量試驗(yàn)時(shí)間為2020年晚季。試驗(yàn)地土壤理化性質(zhì)：pH 5.28，有機(jī)質(zhì)14.65 g/kg，全氮0.69 g/kg，全磷0.41 g/kg，全鉀10.33 g/kg，堿解氮72.49 mg/kg，有效磷35.30 mg/kg，速效鉀89.36 mg/kg。

通過中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)（http://data.cma.cn）下載離示范基地最近氣象站（湛江，區(qū)站號：59658）的溫度、降雨量和太陽輻射量等數(shù)據(jù)。2018年水稻生長季平均氣溫、總降雨量和總太陽輻射量分別為26.22℃、795.2 mm和1 862.87 MJ/m2，2020年晚季分別為26.30℃、1 057.3 mm和1 791.41 MJ/m2。除了2020年晚季總降雨量比2018年晚季高32.96%外，平均氣溫和生長季總太陽輻射量都沒有明顯變化。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 不同施肥方式對直播稻產(chǎn)量影響的試驗(yàn)

采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，以施肥法為主區(qū)，以品種為副區(qū)，于2018年晚季在廉江市營仔示范基地進(jìn)行。供試品種為玉晶油占、廣晶油占、粵農(nóng)絲苗、粵禾絲苗、黃華占和美香占2號。用種量均為5.0 kg/667 m2；施肥法為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣方法（簡稱習(xí)慣法）和“三控”施肥技術(shù)法（簡稱“三控”法）?！叭亍狈偸┑?65 kg/hm2，基肥施50%，播種后25 d施20%作分蘗肥，播種后55 d施30%作穗肥；磷、鉀肥用量按N∶P2O5∶K2O=10∶3∶8施用，磷肥全部作基肥，鉀肥為基肥和穗肥各半。習(xí)慣法施氮量165 kg/hm2，基肥施20%，播種后15 d施50%，30%作分蘗肥施。磷、鉀肥用量同“三控”法。每個(gè)處理3次重復(fù)，小區(qū)面積60 m2（3 m×20 m）。8月1日播種，11月13日收割。

1.2.2 不同播種量對直播稻產(chǎn)量影響的試驗(yàn)

于2020年晚季在廉江市營仔示范基地進(jìn)行。供試水稻品種為百香139，設(shè)計(jì)6個(gè)播種量處理，分別為2.0、3.5、5.0、6.5、8.0和10.0 kg/667 m2，處理編號分別為S-4、S-7、S-10、S-13、S-16、S-20。每個(gè)處理3次重復(fù)，共18個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積為45 m2（3 m×15 m）。7月31日播種，11月19日收割。按照水稻“三控”施肥技術(shù)進(jìn)行田間管理[14]。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

1.3.1 土壤理化性質(zhì)

參照土壤農(nóng)化分析方法[6]測定。

1.3.2 水稻分蘗數(shù)

分別于水稻幼穗分化Ⅱ期、抽穗期和成熟期，按畫圈法取0.5 m2的稻株，調(diào)查水稻分蘗數(shù)和有效穗數(shù)。成穗率（%）=成熟期的有效穗數(shù)/幼穗分化Ⅰ期的穗數(shù)×100。

1.3.3 干物質(zhì)積累量和產(chǎn)量

不同施肥方式試驗(yàn)僅成熟期取樣，播種量試驗(yàn)分別于抽穗期和成熟期取樣，每個(gè)小區(qū)取樣0.5 m2，計(jì)算莖蘗數(shù)，剪去根，抽穗期將莖、葉和穗分開，成熟期將稻草、實(shí)粒、空秕粒和枝梗分開，分別在105℃下殺青30 min，然后在75℃下烘干至恒質(zhì)量，稱重。收獲指數(shù)=稻谷籽粒質(zhì)量/總生物量。成熟期用畫圈法實(shí)收5 m2測產(chǎn)，將稻谷風(fēng)干，取100 g左右于105℃下烘干48 h，測定含水量，然后將稻谷轉(zhuǎn)換成含水量為14%的稻谷產(chǎn)量。

1.3.4 產(chǎn)量構(gòu)成因素

收獲時(shí)每個(gè)小區(qū)用畫圈法取0.5 m2稻株，記錄有效穗數(shù)，摘穗、脫粒，風(fēng)干后進(jìn)行室內(nèi)考種。利用智能種子計(jì)數(shù)系統(tǒng)（TPZJ-A，麥科儀）對實(shí)粒和空秕粒進(jìn)行記數(shù)，計(jì)算每穗實(shí)粒數(shù)、空秕粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重等指標(biāo)?？偡f花數(shù)=有效穗數(shù)×每穗穎花數(shù)，庫容量=成熟期的有效穗數(shù)×每穗粒數(shù)×千粒重[7]。

1.3.5 有關(guān)物質(zhì)養(yǎng)分指標(biāo)的計(jì)算方法

抽穗期或成熟期單莖生物量=抽穗期或成熟期總生物量/抽穗期或成熟期的穗數(shù)；抽穗后干物質(zhì)積累量（g/m2）=成熟期干物質(zhì)量-抽穗期干物質(zhì)量[8]；抽穗后干物質(zhì)的貢獻(xiàn)率（%）=抽穗后干物質(zhì)積累量/稻谷籽粒質(zhì)量×100；穗部干物質(zhì)積累量（g/m2）=成熟期穗部干物質(zhì)量-抽穗期穗部干物質(zhì)量[9]。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

數(shù)據(jù)用SPSS 13.0軟件進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析，根據(jù)所得數(shù)據(jù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤，用OriginPro 9.0軟件作圖，并用不同字母表示不同處理間差異顯著水平。

2 結(jié)果與分析

2.1 施肥方式和播種量對直播稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

從表1可見，與習(xí)慣法處理相比，“三控”法處理的水稻有效穗數(shù)和結(jié)實(shí)率分別降低了20.1%和5.1%，但每穗穎花數(shù)增加了31.6%，差異均達(dá)極顯著水平；稻谷產(chǎn)量增加11.3%，差異達(dá)顯著水平。這可能與“三控”施肥法氮肥后移有關(guān)。不同水稻品種的產(chǎn)量構(gòu)成存在明顯差異，無論是習(xí)慣法還是“三控”法處理，玉晶油占均表現(xiàn)出有較大的有效穗數(shù)、每穗穎花數(shù)和總穎花數(shù)。廣晶油占表現(xiàn)為有較大的每穗穎花數(shù)和千粒重。“三控”法處理以玉晶油占產(chǎn)量最高，廣晶油占次之；而習(xí)慣法處理以廣晶油占產(chǎn)量最高。說明每穗粒數(shù)多和千粒重大的廣晶油占在不同栽培技術(shù)條件下都具有較大的產(chǎn)量潛力。

從表1可見，品種對有效穗數(shù)、每穗穎花數(shù)、總穎花數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重和稻谷產(chǎn)量有極顯著影響；施肥方式對有效穗數(shù)、每穗穎花數(shù)、結(jié)實(shí)率和稻谷產(chǎn)量有極顯著影響，而品種與種植方式互作僅極顯著影響結(jié)實(shí)率、千粒重和稻谷產(chǎn)量。

從表2可見，隨著播種量的增加，水稻有效穗數(shù)逐漸增加，每穗穎花數(shù)逐漸下降，總穎花數(shù)和稻谷產(chǎn)量呈先增加后下降的趨勢，結(jié)實(shí)率和千粒重?zé)o明顯差異。S-7處理稻谷產(chǎn)量最大，達(dá)6.66 t/hm2，與S-4處理相比增加了5.8%，這可能與其水稻有效穗數(shù)適中，有利于通風(fēng)透氣，增加了每穗穎花數(shù)和總穎花數(shù)有關(guān)。與S-4處理相比，S-20處理的水稻有效穗數(shù)最大，增幅為52.6%；每穗穎花數(shù)最少，降幅為26.9%。S-7處理和S-10處理總穎花數(shù)最大。

表2 不同播種量處理的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素分析

2.2 施肥方式和播種量對直播稻庫容量的影響

庫容量是指結(jié)實(shí)率為100%時(shí)的稻谷籽粒質(zhì)量，能夠間接反應(yīng)稻谷產(chǎn)量。從圖1可知，習(xí)慣法和“三控”法處理除了黃華占外，其他品種的庫容量變化趨勢類似于其稻谷產(chǎn)量，黃華占表現(xiàn)出庫容量高而產(chǎn)量低的原因與其結(jié)實(shí)率低有關(guān)（表1）。

表1 不同施肥方式和品種稻谷產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

播種量的多少影響群體大小，進(jìn)而影響群體的庫容量和稻谷產(chǎn)量。從圖1可知，隨著水稻播種量的增加，各品種庫容量呈現(xiàn)先增加后下降的變化趨勢。S-7處理的庫容量（801.66 g/m2）最大，比S-4處理增加21.46%。

圖1 不同施肥方式和播種量處理的直播稻庫容量

2.3 施肥方式和播種量對直播稻生物量積累和收獲指數(shù)的影響

由圖2可見，不同水稻品種的總生物量、收獲指數(shù)存在明顯差異，具體表現(xiàn)為，“三控法”處理的總生物量以玉晶油占最大，其次為粵農(nóng)絲苗；收獲指數(shù)以黃華占最大，其次為玉晶油占；習(xí)慣法處理的總生物量和收獲指數(shù)均以廣晶油占最大，其次分別是玉晶油占和黃華占。

圖2 不同施肥方式和播種量處理的直播稻生物量積累和收獲指數(shù)

除了S-4和S-10處理外，隨著播種量的增加，水稻總生物量保持相對穩(wěn)定。其中S-7處理的總生物量最大，與總生物量最小的S-4處理相比增加了22.7%。收獲指數(shù)隨著播種量的增加呈先增后降趨勢，S-10處理最大，S-20和S-4處理最小。表明播種量過多或過少都不利于水稻收獲指數(shù)的提高。

2.4 播種量對直播稻穗數(shù)和成穗率的影響

從表3可知，隨著播種量的增加，幼穗分化Ⅱ期（PI期）、抽穗期（HD期）莖蘗數(shù)和成熟期（MA期）有效穗數(shù)呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢，最高的有效穗數(shù)（MA期）趨于430～470萬/hm2，表明水稻群體有效穗數(shù)有其最大的容量，其最大有效穗數(shù)不會隨播種量的增加而增加。成穗率表現(xiàn)為S-7處理最高，S-20處理最低，表明適宜的播種量才能提高群體質(zhì)量，從而提高成穗率。

表3 播種量對直播稻莖蘗數(shù)、有效穗數(shù)和成穗率的影響

2.5 播種量對水稻群體單莖生物量的影響

單莖生物量多少能夠反映水稻個(gè)體的生長發(fā)育狀況。從圖3可知，隨著播種量的增加，抽穗期和成熟期水稻單莖生物量呈逐漸下降趨勢。抽穗期水稻單莖生物量以S-4處理最高，其次是S-7處理；成熟期水稻單莖生物量以S-7處理最高，S-4處理次之，與最低的單莖生物量相比，S-7處理增加了30.1%。這可能與S-4和S-7處理有最多的水稻每穗穎花數(shù)有關(guān)。

圖3 播種量對直播稻群體單莖生物量的影響

2.6 播種量對直播稻抽穗前后干物質(zhì)積累的影響

從表4可知，隨著播種量的增加，抽穗前干物質(zhì)積累量逐漸增加，可能與抽穗前以營養(yǎng)生長期為主有關(guān)。抽穗后干物質(zhì)積累、抽穗后干物質(zhì)的貢獻(xiàn)率和抽穗期至成熟期穗部干物質(zhì)積累量隨著播種量的增加呈先增后降趨勢，其中，S-7處理最高，與最低的S-4處理相比，分別增加了156.1%、102.3%和30.5%。說明播種量過多或過少，都不利于群體后期生物量的積累和碳水化合物向穗部的轉(zhuǎn)運(yùn)。

表4 播種量對直播稻抽穗前后干物質(zhì)積累的影響

2.7 相關(guān)性分析

從圖4可知，稻谷產(chǎn)量與每穗穎花數(shù)、總穎花數(shù)、千粒重、總生物量、收獲指數(shù)和庫容量呈顯著或極顯著的正相關(guān)。從圖5可知，稻谷產(chǎn)量與總穎花數(shù)、庫容量、抽穗后干物質(zhì)積累量和穗部干物質(zhì)積累量呈顯著正相關(guān)。

圖4 施肥方式試驗(yàn)的直播稻產(chǎn)量與其構(gòu)成因素（A）和物質(zhì)生產(chǎn)（B）等指標(biāo)的相關(guān)性分析

圖5 播種量試驗(yàn)的直播稻產(chǎn)量與其構(gòu)成因素（A）、物質(zhì)生產(chǎn)（B）和物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)（C）等指標(biāo)的相關(guān)性分析

3 討論與結(jié)論

3.1 施肥方式對直播稻產(chǎn)量的影響

眾所周知，好的施肥技術(shù)能顯著提高稻谷產(chǎn)量。施肥技術(shù)對直播稻生育期和養(yǎng)分吸收等的影響不同于傳統(tǒng)移栽稻。有研究表明，直播稻不施基肥，采用中后期測苗定氮綜合氮肥管理技術(shù)，可減少30%左右的氮肥投入，還可維持直播稻較高的稻谷產(chǎn)量[10]。LIU等[11]研究發(fā)現(xiàn)，在熱帶地區(qū)，氮肥后移能夠顯著提高直播稻產(chǎn)量和肥料利用率。周正權(quán)等[12]研究認(rèn)為，在獲得適宜穗數(shù)的基礎(chǔ)上，優(yōu)化肥水管理可增加直播稻的每穗總粒數(shù)和千粒重，比常規(guī)肥水管理增產(chǎn)7.74%，主要原因是優(yōu)化肥水管理控制主莖低位分蘗發(fā)生和促進(jìn)中位分蘗成穗，降低高峰苗數(shù)，提高成穗率，促進(jìn)壯稈大穗和抽穗后干物質(zhì)積累，從而提高了直播稻產(chǎn)量。本研究結(jié)果表明，與習(xí)慣法處理相比，“三控”法處理的水稻有效穗數(shù)和結(jié)實(shí)率明顯下降，但顯著增加了每穗穎花數(shù)，從而增加稻谷產(chǎn)量（表1）。這可能與“三控”法處理氮肥后移明顯緩解水稻前期群體密度過大、降低高峰苗數(shù)、增加每穗穎花數(shù)、擴(kuò)庫攻大穗有關(guān)[13]。

3.2 品種特性對直播稻產(chǎn)量的影響

稻谷產(chǎn)量的構(gòu)成因素包括有效穗數(shù)、每穗穎花數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重，也可以用總生物量和收獲指數(shù)表示。對于移栽稻而言，往往基本苗數(shù)不夠，需要前期多施氮肥促進(jìn)分蘗才能保證足夠的有效穗數(shù)，因此，有效穗數(shù)偏少成為影響移栽稻產(chǎn)量最重要的限制因素。而對于直播稻而言，播種量普遍偏高，不同施肥方式試驗(yàn)的播種量為5.0 kg/667 m2，以千粒重25 g計(jì)，如果按出苗率50%計(jì)，每667 m2約10萬基本苗，相當(dāng)于移栽稻的2～3倍，苗數(shù)的增加必然導(dǎo)致群體密度過大，通風(fēng)透氣性差，養(yǎng)分和光照得不到充分利用，穗小，產(chǎn)量低。李祖軍等[14]研究發(fā)現(xiàn)，高產(chǎn)類品種一般表現(xiàn)為在一定穗數(shù)的基礎(chǔ)上穗大、總穎花量大、千粒重大、結(jié)實(shí)率和日產(chǎn)量高、各生育期葉綠素含量高、抽穗后干物質(zhì)增速快、莖鞘和葉片物質(zhì)輸出及轉(zhuǎn)化率高等特點(diǎn)。何汛鋒等[15]研究也發(fā)現(xiàn)，在直播條件下，高產(chǎn)品種具有生育期適宜、成穗率高、穗大、總穎花量大、結(jié)實(shí)率和日產(chǎn)量高、各生育期SPAD值高、抽穗至成熟期干物質(zhì)積累量大、莖鞘和葉片物質(zhì)輸出及轉(zhuǎn)化率高、抗倒伏能力較強(qiáng)等特性。彭碧琳等[16]研究證明，條播條件下稻谷產(chǎn)量與有效穗數(shù)無顯著相關(guān)性。本研究結(jié)果表明，稻谷產(chǎn)量僅與每穗穎花數(shù)、總穎花數(shù)、千粒重、總生物量、收獲指數(shù)和庫容量呈顯著或極顯著正相關(guān)，其中，廣晶油占具有較大的每穗穎花數(shù)、千粒重、庫容量和收獲指數(shù)，稻谷產(chǎn)量高。

3.3 播種量對直播稻產(chǎn)量的影響

播種量顯著影響直播稻的產(chǎn)量。吳培等[17]以優(yōu)質(zhì)食味粳稻南粳9108為試驗(yàn)材料，研究了施氮量與直播密度互作對水稻產(chǎn)量形成特征的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)昧啃∮?25 kg/hm2時(shí)，機(jī)直播稻產(chǎn)量隨播種量的增加先增后降；在高氮（300 kg/hm2）條件下，水稻產(chǎn)量隨播種量的增加而降低。不同施氮量下采用適宜播種量可以提高水稻產(chǎn)量，其有效穗數(shù)適宜，穗型較大，生育中后期LAI較大、光合勢高，生育后期群體生長率、凈同化率和干物質(zhì)積累量等指標(biāo)均較優(yōu)。黃年生等[18]研究發(fā)現(xiàn)，常規(guī)秈稻適宜播種量為3.0～4.0 kg/667 m2，雜交秈稻適宜播種量為1.5～2.0 kg/667 m2。鄧安鳳等[19]研究發(fā)現(xiàn)，水稻有效穗數(shù)會隨著播種量的增加而增加，但每穗穎花數(shù)逐漸降低，稻谷產(chǎn)量僅與總穎花數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與水稻有效穗數(shù)、每穗穎花數(shù)和播種量無顯著相關(guān)性。這是由于總穎花數(shù)=單位面積有效穗數(shù)×每穗穎花數(shù)，因此，在形成適宜穗數(shù)的基礎(chǔ)上提高每穗穎花量、增加總穎花量是提高直播稻產(chǎn)量的主要途徑。XU等[20]研究發(fā)現(xiàn)，華中地區(qū)直播稻產(chǎn)量的提高主要是由于每穗粒數(shù)和生物量的增加，而非有效穗數(shù)。本研究結(jié)果表明，隨著播種量的增加，水稻有效穗數(shù)逐漸增加，每穗穎花數(shù)逐漸下降，其中，播種量為3.5 kg/667 m2時(shí)，稻谷產(chǎn)量最高，水稻庫容量、總生物量、成穗率、成熟期單莖生物量、抽穗后干物質(zhì)積累量顯著增加；相關(guān)性分析結(jié)果表明，稻谷產(chǎn)量與總穎花數(shù)、庫容量、抽穗后干物質(zhì)積累量和穗部干物質(zhì)積累量呈顯著正相關(guān)。