低播量下雜交稻產(chǎn)量形成對(duì)種植均勻度的響應(yīng)

李慧，蘭天明，陳惠哲，張玉屏，武輝，向鏡，張義凱，王志剛，王亞梁?

(1 中國(guó)水稻研究所，浙江 杭州 310006；2 宜賓學(xué)院，四川 宜賓 644000)

稻米是我國(guó)主要的口糧，我國(guó)雜交稻種植面積占水稻種植總面積的50%以上，雜交稻穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)對(duì)保障國(guó)家糧食安全起重要作用。雜交稻比常規(guī)稻產(chǎn)量能增加20%左右，主要產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)特征是強(qiáng)分蘗能力和大穗，這就要求雜交稻稀播少本種植[1]。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，從事水稻生產(chǎn)的人口逐漸減少，水稻生產(chǎn)走向輕簡(jiǎn)化、規(guī)模化。水稻機(jī)插種植具有良好的豐產(chǎn)特性[2]，是以后水稻規(guī)模化種植的主流。

我國(guó)機(jī)插技術(shù)引自日本，一般采用撒播的方式，播種量高，無(wú)法滿足雜交稻稀播少本種植的要求，由于種子排列紊亂，播種量低又導(dǎo)致漏秧率高[3]。目前，水稻機(jī)插播種以毯苗為主，部分農(nóng)戶為了降低實(shí)際大田用種量和漏秧率而提高了秧盤播種量，導(dǎo)致秧苗素質(zhì)下降，機(jī)插取秧苗數(shù)不均勻[4]。前期，我們通過條播育秧與撒播相比顯著降低了漏秧率，提高了機(jī)插均勻度進(jìn)而增加了產(chǎn)量[5]。

然而，在低播量種植條件下，機(jī)插均勻度對(duì)產(chǎn)量造成的影響并不十分明確。謝小兵等[6]指出采用單粒印刷播種的同時(shí)，增加機(jī)插密度，能有效彌補(bǔ)漏秧率造成的產(chǎn)量損失。楊祥田等[7]指出，漏秧率在5%以下時(shí)，水稻的機(jī)插產(chǎn)量不會(huì)受影響。我們認(rèn)為除了漏秧率外，產(chǎn)量和機(jī)插苗數(shù)均勻度顯著相關(guān)，為此，我們?cè)诳刂茻o(wú)漏秧的條件下開展不同種植苗數(shù)均勻度對(duì)產(chǎn)量影響的研究，以期為低播量下的育秧播種機(jī)插提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及供試品種

試驗(yàn)在中國(guó)水稻研究所進(jìn)行。供試品種為秈粳雜交稻甬優(yōu)1540 和秈型雜交稻中浙優(yōu)8 號(hào)。2 個(gè)品種均為浙江等地的主導(dǎo)品種。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，品種為主區(qū)，面積為5.4 m×60 m，種植均勻度為副區(qū)，面積為5.4 m×20 m，每處理3 次重復(fù)。

種子浸種催芽后采用基質(zhì)育秧。每盤播種干種子45 g，播種后疊盤出苗，待種子出苗0.5 cm 高后，將秧盤放置到泥漿秧板上。采用旱育秧，秧板上不建立水層，秧齡25 d，人工移栽種植，種植規(guī)格行距30 cm，株距18 cm，平均每穴2.4～2.5 苗。

種植均勻度即每穴插植苗數(shù)的均勻程度，設(shè)3個(gè)處理:高均勻度種植(每穴苗數(shù)均勻度70%～80%)，中均勻度種植(每穴苗數(shù)均勻度50%～60%)，低均勻度種植(每穴苗數(shù)均勻度30%～40%)。各處理每穴種植平均苗數(shù)為2.4～2.5，高均勻度種植每穴不同苗數(shù)的比例為:1 苗/穴占4%，2苗/穴占48%，3 苗/穴占48%，平均每穴苗數(shù)為2.44 苗，種植均勻度為76.3%；中均勻度種植每穴不同苗數(shù)的比例為:1 苗/穴占20%，2 苗/穴占32%，3 苗/穴占28%，4 苗/穴占20%，平均每穴苗數(shù)為2.40 苗，種植均勻度為58.2%；低均勻度種植每穴不同苗數(shù)的比例為:1 苗/穴占32%，2 苗/穴占32%，3 苗/穴占20%，4 苗/穴占4%，5 苗/穴占4%，6 苗/穴占4%，7 苗/穴占4%，平均每穴苗數(shù)為2.44苗，種植均勻度為34.7%。

試驗(yàn)地氮肥施用量為204 kg/hm2，分基肥(40%)，側(cè)深施追肥(30%)和穗肥(30%)3 次施入?；屎蛡?cè)深施追肥采用豐筑控釋肥(N∶P2O∶K2O＝25∶10∶10)，穗肥采用尿素。水分和病蟲害管理參照當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)栽培進(jìn)行。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目

1.3.1 分蘗特性與群體均勻度

每處理小區(qū)定點(diǎn)1.5 m(橫向)×1.6 m(縱向)面積。每隔7 d 調(diào)查一次莖蘗數(shù)。群體均勻度(Unst)計(jì)算公式如下:

式中:S 為觀測(cè)值的標(biāo)準(zhǔn)差；xi為觀測(cè)值；為觀測(cè)值的平均數(shù)。

1.3.2 干物質(zhì)積累

每小區(qū)取樣面積為1.5 m(橫向)×1.6 m(縱向)，抽穗期和成熟期取設(shè)定面積里的所有植株。將葉片、莖鞘、稻穗分開，在100 ℃下殺青15 min，后于80 ℃下烘干至恒重稱量，計(jì)算群體干物質(zhì)積累。

1.3.3 產(chǎn)量及產(chǎn)量結(jié)構(gòu)

成熟期采用5 點(diǎn)法調(diào)查每小區(qū)3 m×3.2 m 面積產(chǎn)量及產(chǎn)量結(jié)構(gòu)。計(jì)算有效穗數(shù)，并根據(jù)平均成穗數(shù)取5 穴調(diào)查每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率，測(cè)定千粒質(zhì)量，計(jì)算理論產(chǎn)量，并實(shí)收核產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

利用Excel2016 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)并作圖，采用SAS9.4(SAS，Cary，NC，USA)進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 分蘗動(dòng)態(tài)

如圖1 所示，移栽后10 d 不同種植均勻度處理間群體分蘗數(shù)的差異不明顯，而在移栽20 d 后，不同處理間分蘗數(shù)出現(xiàn)顯著差異，兩個(gè)品種的分蘗數(shù)均為高均勻度>中均勻度>低均勻度，且在分蘗高峰期、穗分化期、抽穗期表現(xiàn)出相同的趨勢(shì)。分蘗高峰期甬優(yōu)1540 高均勻度種植的群體分蘗數(shù)分別比中、低均勻度種植高10.6%和3.5%，中浙優(yōu)8 號(hào)高均勻度種植的群體分蘗數(shù)分別比中、低均勻度種植高10.8%和4.1%。抽穗期甬優(yōu)1540 高均勻度種植的群體分蘗數(shù)分別比中、低均勻度種植高14.3%和6.7%，中浙優(yōu)8 號(hào)高均勻度種植的群體分蘗數(shù)分別比中、低均勻度種植高15.7%和3.5%。對(duì)群體成穗率進(jìn)行分析(圖2)，可以發(fā)現(xiàn)不同處理對(duì)群體成穗率并沒有顯著影響。由此可見，通過提高種植均勻度能促進(jìn)分蘗進(jìn)而增加群體有效穗數(shù)。

圖1 不同種植均勻度下水稻群體分蘗動(dòng)態(tài)比較Fig.1 Comparison of tillering dynamic in rice population under different planting uniformity treatments

圖2 不同種植均勻度下水稻群體成穗率比較Fig.2 Comparison of productive tiller percentage in rice population under different planting uniformity treatments

2.2 群體均勻度變化

對(duì)不同種植均勻度處理下的群體均勻度變化進(jìn)行分析(圖3)，發(fā)現(xiàn)水稻生長(zhǎng)時(shí)期的群體均勻度始終保持高均勻度>中均勻度>低均勻度的狀態(tài)。隨著水稻的生長(zhǎng)，高種植均勻度下水稻群體均勻度呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，甬優(yōu)1540 和中浙優(yōu)8 號(hào)抽穗期群體均勻度分別比移栽期降低3.9%和1.1%。而在中均勻度和低均勻度下，隨著水稻的生長(zhǎng)，群體均勻度有所提高，中均勻度種植下甬優(yōu)1540 和中浙優(yōu)8 號(hào)抽穗期均勻度分別比移栽期高16.1%和15.7%，低均勻度種植下甬優(yōu)1540 和中浙優(yōu)8 號(hào)抽穗期均勻度分別比移栽期高31.7%和43.5%。

圖3 不同種植均勻度下水稻各生長(zhǎng)時(shí)期群體均勻度比較Fig.3 Comparison of rice population uniformity at different growth period under different planting uniformity treatments

表1 不同種植均勻度下不同水稻生長(zhǎng)時(shí)期干物質(zhì)積累比較Table 1 Comparison of dry matter accumulation in rice population uniformity at different growth period under different planting uniformity treatments

2.3 干物質(zhì)積累的變化

對(duì)不同種植均勻度下干物質(zhì)積累量進(jìn)行分析，不同種植均勻度下兩個(gè)品種不同水稻生長(zhǎng)期的單莖干物質(zhì)積累量沒有顯著差異，而群體干物質(zhì)積累量變化顯著，高種植均勻度下群體干物質(zhì)積累量要高于中、低種植均勻度，但高種植均勻度下的干物質(zhì)積累量和中種植均勻度下的干物質(zhì)積累量不存在顯著差異，兩個(gè)品種趨勢(shì)一致。甬優(yōu)1540 高種植均勻度下穗分化期的干物質(zhì)積累量比中、低種植均勻度分別高3.7% 和21.7%，抽穗期分別高5.9% 和16.7%，成熟期分別高5.3%和16.6%。中浙優(yōu)8 號(hào)高種植均勻度下穗分化期的干物質(zhì)積累量比中、低種植均勻度分別高8.5%和21.4%，抽穗期分別高6.9%和13.4%，成熟期分別高5.3%和15.3%。由此可知，通過提高種植均勻度可以增加水稻的群體干物質(zhì)積累量。

2.4 產(chǎn)量及產(chǎn)量結(jié)構(gòu)

由表2 可知，不同種植均勻度下穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率沒有顯著差異，改變種植均勻度主要是通過影響有效穗數(shù)進(jìn)而影響水稻產(chǎn)量。甬優(yōu)1540 高種植均勻度產(chǎn)量分別比中、低均勻度高8.9%和15.3%，中浙優(yōu)8 號(hào)高種植均勻度產(chǎn)量比中、低均勻度高1.5%和11.5%。對(duì)種植苗單株的產(chǎn)量貢獻(xiàn)進(jìn)行分析(圖4)，通過提高種植均勻度顯著增加種植苗單株的產(chǎn)量貢獻(xiàn)，甬優(yōu)1540 高種植均勻度單株的產(chǎn)量貢獻(xiàn)分別比中、低均勻度提高8.9%和14.7%，中浙優(yōu)8 號(hào)分別提高1.5%和12.1%。

表2 不同種植均勻度下水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成比較Table 2 Comparison of yield and yield component under different planting uniformity treatments

圖4 不同種植均勻度下機(jī)插苗單株產(chǎn)量貢獻(xiàn)比較Fig.4 Comparison of yield contribution per seedling transplanted under different planting uniformity treatments

3 討論

對(duì)產(chǎn)量結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入分析，結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量在不同種植均勻度間的差異不大，這是由于結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量主要受氣候條件的影響[8]。種植均勻度的變化主要對(duì)有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)造成影響。在雜交稻機(jī)插過程中，通過調(diào)整插秧機(jī)對(duì)秧盤的取秧次數(shù)，能實(shí)現(xiàn)高均勻度的種植，但高播量下秧苗素質(zhì)弱，不利于機(jī)插返青[9]，雜交稻強(qiáng)分蘗優(yōu)勢(shì)發(fā)揮受到抑制，因此要解決低播量下的高質(zhì)量機(jī)插問題。

在低播量機(jī)插過程中，傳統(tǒng)撒播導(dǎo)致機(jī)插苗數(shù)分布不均勻，低播量下表現(xiàn)尤為明顯，嚴(yán)重影響產(chǎn)量。本試驗(yàn)表明通過提高種植苗數(shù)均勻度能夠提高水稻產(chǎn)量，因此在機(jī)插過程中，找到雜交稻低播量稀播少本均勻機(jī)插的方式能進(jìn)一步提高產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合，這也是條播機(jī)插顯著增加雜交稻產(chǎn)量的主要原因[5]。

機(jī)插主要通過有效穗數(shù)進(jìn)而對(duì)產(chǎn)量進(jìn)行調(diào)控[10]。本試驗(yàn)中水稻群體成穗率和每穗粒數(shù)沒有受到種植均勻度的影響，提高種植均勻度，增加了分蘗高峰苗數(shù)。前人研究發(fā)現(xiàn)機(jī)插苗數(shù)多的植株光溫競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)[11]，會(huì)降低成穗率和每穗粒數(shù)。而在本試驗(yàn)范圍內(nèi)種植穴的平均苗數(shù)雖無(wú)差異，但是低均勻性群體每穴種植苗數(shù)多，降低了群體的有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)，這是低均勻度下種植苗單株產(chǎn)量貢獻(xiàn)低的主要原因。王端飛等[12]研究發(fā)現(xiàn)，不同穗的穗粒數(shù)量均勻度也和產(chǎn)量呈現(xiàn)正相關(guān)性，不同種植均勻度下單叢間每穗粒數(shù)的差異需進(jìn)一步研究。

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，低均勻度種植下水稻群體均勻度隨水稻生長(zhǎng)逐漸提高，由于1～2 苗/穴種植發(fā)揮了雜交稻的強(qiáng)分蘗優(yōu)勢(shì)，分蘗數(shù)趨向于種植多苗數(shù)的植株促進(jìn)低種植均勻度下的群體均勻度逐步提高，這也是中、高均勻度種植下群體干物質(zhì)積累和產(chǎn)量沒有顯著差異的原因。對(duì)干物質(zhì)積累進(jìn)行分析，單莖干物質(zhì)積累沒有受到種植均勻度的影響，對(duì)群體來(lái)說，種植均勻度差的群體，干物質(zhì)積累少，由于每叢機(jī)插苗數(shù)多時(shí)導(dǎo)致單莖個(gè)體間競(jìng)爭(zhēng)力增加，進(jìn)而降低了群體的干物質(zhì)積累，這也與透光率降低有關(guān)，群體透光率高，干物質(zhì)積累多[13]。

4 結(jié)論

試驗(yàn)表明，在雜交稻低播量種植條件下，提高種植均勻度能提高群體高峰苗數(shù)和群體有效穗數(shù)，同時(shí)增加群體干物質(zhì)積累，提高雜交稻低播量種植的產(chǎn)量。