移栽密度對北方稻鴨種養(yǎng)模式不同類型粳稻產(chǎn)量及生理特性的影響

牟靜怡 郭詩夢 翟文舉 王術(shù)賈寶艷 黃元財 王巖 王韻 周嬋嬋

（沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院/作物生理研究所，沈陽110866；第一作者：2019220219＠stu.syau.edu.cn；*通訊作者：swang123＠syau.edu.cn）

稻鴨種養(yǎng)結(jié)合是一種重要的有機(jī)水稻栽培方式[1]。研究表明，有機(jī)栽培條件下，除了品種、施肥外，移栽密度是影響水稻產(chǎn)量的另一個重要因素[2]。陳傳華等[3]研究表明，有機(jī)栽培條件下，移栽密度對產(chǎn)量的影響主要表現(xiàn)在單位面積有效穗數(shù)上。王堅綱等[4]在江蘇省研究了稻鴨共作條件下移栽密度對水稻產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明，提高栽插密度雖然能顯著增加單位面積穗數(shù)，但是對其他產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響則未達(dá)顯著水平。羅強(qiáng)鑫等[5]研究表明，增加種植密度對有機(jī)栽培水稻葉面積指數(shù)、干物質(zhì)積累量、生育前期的作物生長率有顯著提升作用。由于稻鴨種養(yǎng)有機(jī)模式只施用有機(jī)肥，總施氮量較低，因此產(chǎn)量也較低[6]。提高水稻單產(chǎn)的有效途徑是增加單位面積穗數(shù)，而提高栽插密度無疑是最簡單、最有效的方法[4]。朱夢華[7]研究表明，稻鴨共作模式下，采用毯苗機(jī)插移栽時，隨著栽插密度的增大，常規(guī)粳稻南粳9108的產(chǎn)量呈上升趨勢，而秈粳雜交稻甬優(yōu)2640的產(chǎn)量呈先上升后下降趨勢。可見，品種不同，其獲得高產(chǎn)的適宜栽插密度也不同。

因此，在前人研究的基礎(chǔ)上，我們在沈陽地區(qū)開展了稻鴨種養(yǎng)有機(jī)栽培模式下移栽密度對不同類型粳稻品種產(chǎn)量影響的研究，以明確稻鴨種養(yǎng)有機(jī)栽培模式下不同類型粳稻品種的適宜栽插密度，為該地區(qū)及相似地區(qū)水稻生產(chǎn)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以穗數(shù)型品種沈稻505和穂粒兼顧型品種沈稻47為試驗(yàn)材料。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)于2020年在沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻試驗(yàn)基地進(jìn)行（E 123.4°，N 41.8°）。試驗(yàn)基地年平均氣溫7℃～8℃，無霜期160 d左右，土壤pH值6.19、有機(jī)質(zhì)39 g/kg、全氮0.16%、全磷0.1%、全鉀1.65%、速效氮110 mg/kg、速效磷16.7 mg/kg。

試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計，密度（D）為主區(qū)，品種（C）為副區(qū)。移栽密度設(shè)3個水平：D1，30.0 cm×23.3 cm（14.0萬 叢/hm2）；D2，30.0 cm×16.7 cm（20.0萬 叢/hm2）；D3，30.0 cm×9.9 cm（33.0萬叢/hm2）。品種設(shè)2個水平：C1，沈稻505；C2，沈稻47。3次重復(fù)，共18個小區(qū)，小區(qū)面積21.7 m2。4月19日播種，5月25日插秧，每叢3～5苗。每hm2按150 kg純氮標(biāo)準(zhǔn)分底肥和蘗肥施用豆粕，底肥∶蘗肥比例為7∶3。每hm2放養(yǎng)麻鴨225只，水稻返青后鴨子下田，灌漿始期離田。田間管理參考遼寧省地方標(biāo)準(zhǔn)DB21/T 3202-2019《稻鴨種養(yǎng)生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行，不使用任何農(nóng)藥、化肥以及除草劑。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 葉面積指數(shù)

在拔節(jié)期、齊穗期和成熟期，每小區(qū)選有代表性的點(diǎn)連續(xù)調(diào)查30叢莖蘗，并按平均值取3叢，根據(jù)比葉重法測定植株綠葉面積，計算葉面積指數(shù)。

1.3.2 個體空間結(jié)構(gòu)

于灌漿期每小區(qū)選有代表性的點(diǎn)連續(xù)調(diào)查30叢莖蘗，并按平均值取3叢，在植株保持田間自然形態(tài)下，從地面由下向上每20 cm為一層，將各層植株葉片由上向下進(jìn)行大田切片，采用比葉重法，計算各層葉面積指數(shù)。將每層的莖、葉分別放于牛皮紙袋中105℃殺青30 min，然后80℃烘干至恒質(zhì)量稱重。

1.3.3 地上部干物質(zhì)量

在拔節(jié)期、齊穗期、成熟期，每小區(qū)選有代表性的點(diǎn)連續(xù)調(diào)查30叢莖蘗，按平均值取3叢，按照莖、葉、穗3部分分別放于牛皮紙袋中105℃殺青30 min，然后80℃烘干至恒質(zhì)量稱重。

1.3.4 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

在成熟期每小區(qū)選擇有代表性的點(diǎn)連續(xù)調(diào)查30叢莖蘗，按平均值取3叢進(jìn)行室內(nèi)考種，調(diào)查有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重等。各小區(qū)采用對角線法，取1 m2測產(chǎn)，3次重復(fù)，以14.5%含水量折合實(shí)產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2016和DPS 7.05軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，用Origin 2017軟件作圖。多重比較采用LSD法，5%顯著水平。

2 結(jié)果與分析

2.1 對不同類型粳稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

方差分析結(jié)果表明，品種、移栽密度以及品種與密度的互作對不同類型粳稻產(chǎn)量、單位面積有效穗數(shù)、每穗穎花數(shù)以及結(jié)實(shí)率有顯著影響，對千粒重影響不顯著（表1）。沈稻47的產(chǎn)量隨移栽密度的增加而增加，在D3處理下達(dá)到最高，為9.50 t/hm2。沈稻505的產(chǎn)量隨移栽密度增加表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，在D2處理下達(dá)到最高，為9.39 t/hm2。2個品種的單位面積有效穗數(shù)均隨著移栽密度的增加顯著增加，并且同一品種各處理間差異均達(dá)顯著水平，穗數(shù)型品種沈稻505分蘗成穗能力顯著高于穗粒兼顧型品種沈稻47，各個密度處理下的單位面積有效穗數(shù)均高于沈稻47。2個品種的每穗穎花數(shù)隨著移栽密度的增加呈下降趨勢，其中沈稻47各處理間的每穗穎花數(shù)存在顯著差異，沈稻505的每穗穎花數(shù)在D3處理下顯著低于D1、D2處理，且D1與D2處理之間差異不顯著。并且，沈稻47在各移栽密度處理下的每穗穎花數(shù)均大于沈稻505。沈稻47的結(jié)實(shí)率在D3處理下顯著低于D1、D2處理，且D1與D2處理之間差異不顯著。沈稻505的結(jié)實(shí)率在D2處理下最高，且各處理之間存在顯著差異。

表1 不同處理間產(chǎn)量及其構(gòu)成因素比較

2.2 對不同類型粳稻葉面積指數(shù)的影響

從圖1可見，移栽密度對2個品種拔節(jié)期、齊穗期、成熟期的LAI都具有顯著影響。拔節(jié)期至成熟期，沈稻47和沈稻505的葉面積指數(shù)先增加，并于齊穗期達(dá)到最大值，隨后降低。隨著移栽密度的增加，2個品種的LAI明顯增加，且各個時期均在D3處理下為最高。沈稻47在拔節(jié)期不同移栽密度處理之間差異顯著，而在齊穗期和成熟期僅D1處理與D2、D3處理呈顯著差異，D2與D3處理之間無顯著差異。沈稻505在成熟期各處理之間差異顯著，而在拔節(jié)期和齊穗期僅D1處理與D2、D3處理呈顯著差異，D2與D3處理之間差異不顯著。

圖1 不同移栽密度對各時期沈稻47、沈稻505葉面積指數(shù)的影響

2.3 對不同類型粳稻個體空間結(jié)構(gòu)的影響

從圖2和圖3可見，移栽密度對2個品種的個體空間結(jié)構(gòu)有明顯影響。隨著移栽密度的增加，沈稻47的株高增加，0～80 cm各層的莖葉干物質(zhì)量減少，80～120 cm各層的莖葉干物質(zhì)量增加，20～80 cm各層的葉面積減少，80～120 cm各層的葉面積增加。且D1和D2處理下葉面積主要集中在60～80 cm層之間，而D3處理下主要集中在80～100 cm層之間。

圖2 不同移栽密度對沈稻47個體空間結(jié)構(gòu)的影響

圖3 不同移栽密度對沈稻505個體空間結(jié)構(gòu)的影響

隨著移栽密度的增加，沈稻505在0～80 cm各層的莖葉干物質(zhì)量減少，在20～60 cm各層的葉面積減少。當(dāng)移栽密度由D2增加到D3時，60～80 cm層的葉面積減少，80～100 cm層的葉面積增加。且D1處理下葉面積主要集中在40～60 cm層之間，而D2和D3處理下葉面積主要集中在60～80 cm層之間。

2.4 對不同類型粳稻干物質(zhì)積累的影響

從表2可見，隨著移栽密度的增加，沈稻47齊穗前干物質(zhì)積累量占總積累量的比值增加，而齊穗后的比值下降，沈稻505齊穗前干物質(zhì)積累所占比例呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。隨著移栽密度的增加，沈稻47的干物質(zhì)總積累量增加，D3處理最高，并且各密度處理之間差異顯著；而沈稻505的干物質(zhì)總積累量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，D2處理最高，D1處理與D2、D3處理差異顯著，D2與D3處理之間差異不顯著。

表2 移栽密度對不同水稻品種干物質(zhì)積累的影響

3 結(jié)論與討論

幾十年來，學(xué)者們對移栽密度影響產(chǎn)量的研究結(jié)果不盡相同，但多數(shù)研究表明，水稻產(chǎn)量隨移栽密度的增加呈先升后降趨勢[8-10]。合理密植可以促進(jìn)產(chǎn)量構(gòu)成因素協(xié)調(diào)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)[11]。水稻單產(chǎn)與有效穗數(shù)和穗粒數(shù)息息相關(guān)，而密植和疏植是影響單位面積穗數(shù)和穗粒數(shù)的主要變量[12]。朱克明等[13]研究表明，移栽密度22.5～27.0萬叢/hm2有利于有機(jī)栽培水稻獲得高產(chǎn)。陳傳華等[3]研究表明，有機(jī)栽培條件下在移栽密度為30.0～37.5萬叢/hm2之間，產(chǎn)量隨移栽密度增加而增加。稻鴨種養(yǎng)有機(jī)栽培條件下，由于水稻生長后期一般不追肥，探究適宜移栽密度對提高產(chǎn)量尤為重要。王堅綱等[4]認(rèn)為，對于稻鴨共作方式來說，提高移栽密度，鴨子在稻田的活動對水稻分蘗、生長、成穗影響不大。因此，稻鴨種養(yǎng)模式下可以通過適當(dāng)增密達(dá)到增產(chǎn)目的，并且針對不同類型品種進(jìn)行不同密度配置。

本研究結(jié)果表明，稻鴨種養(yǎng)有機(jī)栽培模式下，移栽密度對不同類型粳稻LAI、干物質(zhì)積累量、個體空間結(jié)構(gòu)、產(chǎn)量、有效穗數(shù)、每穗穎花數(shù)、結(jié)實(shí)率均具有顯著影響。隨著密度的增加，沈稻47的LAI、有效穗數(shù)、齊穗前干物質(zhì)積累所占比例、干物質(zhì)總積累量和產(chǎn)量明顯增加，而每穗穎花數(shù)、結(jié)實(shí)率明顯減少?？梢?，增加移栽密度會促進(jìn)齊穗前群體干物質(zhì)的積累，雖然最終導(dǎo)致個體籽粒發(fā)育欠佳，但由于大大增加了群體穗數(shù)以及群體干物質(zhì)積累量，最終實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。因此可以得出，穗數(shù)優(yōu)勢是高密度群體高產(chǎn)優(yōu)勢形成的主要原因，這與朱聰聰?shù)萚14-15]的觀點(diǎn)一致。而隨著移栽密度的增加，沈稻505的LAI和有效穗數(shù)明顯增加，每穗穎花數(shù)明顯降低，結(jié)實(shí)率、群體干物質(zhì)積累量和產(chǎn)量先增后降?？梢娒芏鹊脑黾与m然增加了群體的有效穗數(shù)，但移栽密度過大也會對其他產(chǎn)量構(gòu)成因素產(chǎn)生負(fù)面影響，如穗子變小、每穗粒數(shù)變少、結(jié)實(shí)率降低等，從而造成產(chǎn)量損失，這與DOU等[16-18]的研究結(jié)果一致。另外，葉片是主要的光合器官，其發(fā)育好壞決定了水稻的產(chǎn)量水平[19]。沈稻505在較高的移栽密度D3處理下齊穗期及拔節(jié)期的LAI與D2無顯著差異，結(jié)合個體空間結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)分析，可能是由于本身分蘗力較強(qiáng)，移栽密度過大導(dǎo)致個體植株生長擁擠、田間郁蔽，冠層中下部的枯葉多，從而影響了群體葉面積指數(shù)以及干物質(zhì)積累量，進(jìn)而影響產(chǎn)量。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，在稻鴨種養(yǎng)有機(jī)栽培模式下，穗粒兼顧型品種沈稻47取得高產(chǎn)的適宜移栽密度為30.0 cm×9.9 cm（33.0萬叢/hm2），穗數(shù)型品種沈稻505的適宜移栽密度為30.0 cm×16.7 cm（20.0萬叢/hm2）。但由于產(chǎn)量還受土壤肥力和生態(tài)環(huán)境等條件的影響，稻鴨種養(yǎng)最適移栽密度有待于針對具體的推廣區(qū)域開展研究，建立適合不同地區(qū)的高產(chǎn)高效栽培技術(shù)模式。