行株距配置對(duì)三江6 號(hào)產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

范名宇，趙海成，劉顯爽，鄭桂萍，李紅宇

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部東北平原農(nóng)業(yè)綠色低碳重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，大慶 163319；2.北大荒農(nóng)墾集團(tuán)有限公司建三江分公司創(chuàng)業(yè)農(nóng)場(chǎng)有限公司）

“民以食為天，食以稻為先”。水稻是中國(guó)第一大糧食作物，約2/3 的人口以稻米為主食。隨著國(guó)際貿(mào)易的增加和生活水平的提高，人們對(duì)主食的需求由“數(shù)量型”向“品質(zhì)型”轉(zhuǎn)變，迫切需要在穩(wěn)定產(chǎn)量的同時(shí)提高稻米品質(zhì)，以滿足供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的需求。黑龍江省是我國(guó)最大的優(yōu)質(zhì)粳稻主產(chǎn)區(qū)，享有“中華大糧倉(cāng)”的盛譽(yù)。目前增產(chǎn)增效空間日益變小，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，改良栽培措施，充分發(fā)揮不同品種的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)特性，是建三江地區(qū)水稻生產(chǎn)的一個(gè)重要研究方向。

栽培密度對(duì)稻米產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要的影響。相比于傳統(tǒng)的均行種植，水稻寬窄行栽培是指插秧行距實(shí)行一寬一窄的栽培方式，在適宜范圍內(nèi)，寬窄行處理具有顯著增產(chǎn)效果，歸因于群體穎花量的增大，水稻中、后期群體生長(zhǎng)率和凈同化率相對(duì)較高，抽穗后群體光合勢(shì)、干物質(zhì)積累量及積累比例也明顯提高[1-2]。研究發(fā)現(xiàn)，隨株行距的增加，水稻單株分蘗數(shù)增加，單位面積分蘗數(shù)、抽穗期最大葉面積指數(shù)及其衰減率呈下降趨勢(shì)[3]。適當(dāng)降低水稻栽插密度，能有效增加單株成穗數(shù)和穗粒數(shù)，使個(gè)體與群體協(xié)調(diào)發(fā)展而獲得高產(chǎn)[4]。但不同品種的最適種植密度不同[5]，常規(guī)粳稻產(chǎn)量以高密度處理最高，雜交秈稻、雜交粳稻以中密度處理產(chǎn)量最高[6]。趙海新等[7]利用不同穗型和分蘗力的品種研究發(fā)現(xiàn)，寬行距移栽有利于改善多蘗—彎穗型品種的群體生態(tài)環(huán)境，窄行距有利于提高少蘗—半直立穗型品種的空間利用。

學(xué)者針對(duì)不同插秧密度對(duì)水稻品質(zhì)的影響已開(kāi)展了大量研究。有研究指出，在鹽堿地條件下行距和株距的增加，可降低稻米的堊白度和堊白粒率，對(duì)蛋白質(zhì)和直鏈淀粉影響較小[8]，也有學(xué)者認(rèn)為不同行距處理對(duì)加工和食味品質(zhì)未產(chǎn)生顯著影響[9]。蔣鵬等[10]指出移栽密度對(duì)雜交稻糙米率、精米率和直鏈淀粉影響相對(duì)較小，對(duì)堊白粒率、堊白度、膠稠度影響較大。黃建鴻等[11]認(rèn)為提高栽插密度，有利于提高雜交稻品種的糙米率、整精米率，降低堊白度。程效義等[12]認(rèn)為栽培密度對(duì)外觀品質(zhì)未產(chǎn)生顯著影響，隨著栽插密度的增加，兩個(gè)品種食味值均顯著提高，蛋白質(zhì)含量顯著下降，不同品種的直鏈淀粉含量對(duì)栽插密度的響應(yīng)有所不同。由此可見(jiàn)，栽培密度對(duì)穗型、分蘗力、遺傳背景不同品種的影響存在差異。如何合理安排不同品種的株行距配置，進(jìn)而協(xié)調(diào)群體與個(gè)體、群體內(nèi)環(huán)境與外環(huán)境、地上部分與地下部分、根系行間與株間分布的關(guān)系，是值得探討的問(wèn)題[13]。

目前研究多集中在插秧密度對(duì)高產(chǎn)水稻品種的影響方面，而對(duì)優(yōu)質(zhì)稻品種的研究較少，隨著寬窄行插秧機(jī)的示范應(yīng)用，機(jī)插密度對(duì)優(yōu)質(zhì)稻品種產(chǎn)量和品質(zhì)的影響及適宜行株距配置還缺乏理論依據(jù)與技術(shù)指導(dǎo)。研究以建三江主栽優(yōu)質(zhì)粳稻品種三江6 號(hào)為材料，研究不同行株距對(duì)優(yōu)質(zhì)稻品種產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，探索三江6 號(hào)最適行株距配置，以期為優(yōu)質(zhì)稻品種機(jī)械化高產(chǎn)栽培提供理論與實(shí)踐參考，為實(shí)現(xiàn)“藏糧于地、藏糧于技”的戰(zhàn)略目標(biāo)提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試品種為三江6 號(hào)，香稻，主莖12 片葉，株高94 cm 左右，生育期136 d，需≥10 ℃活動(dòng)積溫2 500 ℃左右，分蘗力強(qiáng)，株型收斂，抗倒伏性強(qiáng)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2021 年在建三江創(chuàng)業(yè)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行，采用二因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，于4 月16 日播種，5 月18日插秧。A 因素為行距，B 因素為株距，共6 個(gè)處理組合，每穴6～8 苗，具體處理如表1 所示。A1 采用久保田等距側(cè)深施肥插秧機(jī)，A2 采用沃德寬窄行側(cè)深施肥插秧機(jī)，供試肥料均為中化（N∶P∶K=21∶15∶16）側(cè)深施肥專用肥，其他管理措施同當(dāng)?shù)厣a(chǎn)田。

表1 行株距配置Table 1 Row and hill spacing

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 生育動(dòng)態(tài)及SPAD 值測(cè)定

于分蘗盛期以及灌漿期在田間長(zhǎng)勢(shì)均勻處取兩點(diǎn)，每點(diǎn)調(diào)查20 穴，測(cè)定株高、莖數(shù)以及功能葉的SPAD 值。

1.3.2 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素調(diào)查

成熟期于田間長(zhǎng)勢(shì)均勻處進(jìn)行取樣，每個(gè)處理選兩點(diǎn)，每點(diǎn)連續(xù)調(diào)查20 穴穗數(shù)，按平均穗數(shù)取植株4 穴，帶回室內(nèi)進(jìn)行考種，測(cè)定穗數(shù)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率以及千粒重，計(jì)算理論產(chǎn)量。

理論產(chǎn)量=單位面積穗數(shù)×穗粒數(shù)×結(jié)實(shí)率×千粒重。

1.3.3 稻米品質(zhì)測(cè)定

成熟期每個(gè)處理選取長(zhǎng)勢(shì)均勻的兩點(diǎn)，每點(diǎn)收獲水稻1 m2，脫谷后自然風(fēng)干3 個(gè)月，待理化性質(zhì)穩(wěn)定后進(jìn)行品質(zhì)分析。

（1）加工品質(zhì)。采用普通小型脫粒機(jī)進(jìn)行脫粒，利用糙米機(jī)（FC2K，日本YAMAMOTO 公司）和精米機(jī)（VP-32，日本株式會(huì)社）將稻谷加工成糙米和精米，計(jì)算糙米率、精米率和整精米率。

（2）外觀品質(zhì)。采用大米外觀品質(zhì)辨別儀（EM-1000）測(cè)定外觀品質(zhì)，包括堊白粒率、堊白度。

（3）營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。利用近紅外分析儀（FOSS）分析糙米中的直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量。

（4）蒸煮食味品質(zhì)。利用米飯食味計(jì)（STA-1A）測(cè)定稻米的蒸煮食味品質(zhì)，包括香氣、光澤、完整性、味道、口感以及綜合評(píng)分。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2003 和DPS12.05 軟件進(jìn)行整理和分析，用Duncan 新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 水稻生育動(dòng)態(tài)及SPAD 值的比較

如表2 所示，分蘗盛期和灌漿期A2 處理的株高較A1 分別顯著提高了14.86%和1.12%，A1 處理的SPAD 值在分蘗盛期和灌期分別顯著高于和低于A2處理。不同株距處理下株高在分蘗盛期表現(xiàn)為B1＞B3＞B2，在灌漿期表現(xiàn)為B3＞B1＞B2；兩個(gè)時(shí)期B3 處理的SPAD 值和莖數(shù)均高于其他處理。二因素互作表明（圖1），兩個(gè)時(shí)期A1 處理下，B3 的株高和SPAD值均顯著高于其他處理，B1 的莖數(shù)最少；A2 處理下，B1 的株高和莖數(shù)均顯著高于其他處理，B2 處理的SPAD 值最低。綜合分析表明，兩個(gè)時(shí)期A2B1 的株高最高，分蘗盛期A1B3 的莖數(shù)最多、SPAD 值最大，灌漿期A1B2 的莖數(shù)最多，A2B1 的SPAD 值最大。

圖1 行距和株距互作對(duì)生育動(dòng)態(tài)及功能葉片SPAD 值的影響Fig.1 Effects of row and hill spacing interaction on dynamics treads and SPAD values of functional leaves

表2 不同處理間生育動(dòng)態(tài)及功能葉片SPAD 值的比較Table 2 Comparison of dynamics treads and SPAD values of functional leaves among different treatments

2.2 水稻產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素的比較

如表3 所示，A2 處理單位面積穗數(shù)顯著提高了11.59%，穗粒數(shù)和千粒重分別顯著降低了5.07%和4.41%，對(duì)結(jié)實(shí)率和理論產(chǎn)量影響不顯著。不同株距下單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)和理論產(chǎn)量均表現(xiàn)為B1＞B2＞B3，株距處理對(duì)結(jié)實(shí)率和千粒重未產(chǎn)生顯著影響。株、行距互作對(duì)穗數(shù)、穗粒數(shù)以及理論產(chǎn)量的影響均達(dá)到了顯著水平（圖2），A1 處理下B2 的穗數(shù)和理論產(chǎn)量、B1 的穗粒數(shù)顯著高于其他處理；A2 處理下B1 處理的穗數(shù)、穗粒數(shù)和理論產(chǎn)量最高。綜合分析表明：A2B1 的單位面積穗數(shù)和理論產(chǎn)量、A1B1 的穗粒數(shù)在處理組合中表現(xiàn)最優(yōu)。

圖2 行距和株距互作對(duì)產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響Fig.2 Effects of row and hill spacing interaction on yield and components

表3 不同處理間產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素的比較Table 3 Comparison of yield and components among different treatments

2.3 稻米品質(zhì)的比較

2.3.1 加工和外觀品質(zhì)分析

如表4 所示，不同行距處理對(duì)加工品質(zhì)未產(chǎn)生顯著影響，A2 處理的堊白粒率和堊白度顯著提高了7.99%和8.78%，說(shuō)明均行種植的外觀品質(zhì)優(yōu)于寬窄行種植。不同株距處理對(duì)加工和外觀品質(zhì)的影響均達(dá)到顯著水平，隨著株距的增加，糙米率、精米率和整精米率呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)；堊白粒率和堊白度呈相反趨勢(shì)，表明隨著株距的增加，加工和外觀品質(zhì)先提升后降低。株、行距互作對(duì)精米率和整精米率的影響均達(dá)顯著水平（圖3），兩種行距下B2 處理的精米率和整精米率高于其他處理。綜合分析表明：A1B2 處理的加工和外觀品質(zhì)表現(xiàn)最優(yōu)。

圖3 行距和株距互作對(duì)精米率和整精米率的影響Fig.3 Effects of row and hill spacing interaction on rate of milled and head rice

表4 不同處理間加工和外觀品質(zhì)的比較Table 4 Comparison of processing and appearance quality among different treatments

表5 不同處理間直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量的比較Table 5 Comparison of amylose and protein content among different treatments

2.3.2 直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量分析

各處理糙米中直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量間變異較小，A2 處理蛋白質(zhì)含量較A1 相比顯著提高了0.55%，B2 處理的蛋白含量顯著低于其他處理，行距和株距處理對(duì)直鏈淀粉含量均未產(chǎn)生顯著影響。圖4所示，行、株距互作對(duì)直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量的影響達(dá)顯著水平，A1 處理下B3 的直鏈淀粉含量以及B1的蛋白質(zhì)含量顯著高于其他處理，A2 處理下B2 的蛋白質(zhì)含量顯著低于其他處理。綜合分析表明：A1B1的直鏈淀粉含量、A2B2 的蛋白含量表現(xiàn)最低。

圖4 行距和株距互作對(duì)直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量的影響Fig.4 Effects of row and hill spacing interaction on content of amylose and protein

2.3.3 蒸煮食味品質(zhì)分析

利用香氣、光澤、完整性、味道、口感以及綜合評(píng)分來(lái)評(píng)價(jià)稻米的蒸煮食味品質(zhì)（表6）。A2 處理的口感較A1 顯著降低了3.15%，其他性狀處理間差異較小。不同株距處理對(duì)完整性影響較小，B2 處理的香氣、光澤、味道，口感以及綜合評(píng)分均高于其他處理，即不同行距處理對(duì)食味品質(zhì)影響相對(duì)較小，株距12 cm 的食味品質(zhì)表現(xiàn)最優(yōu)。

3 討論

提高行株距、增加穴苗數(shù)使水稻抽穗期提前，群體分蘗數(shù)增加[14]。但種植密度高時(shí)，植物周圍通風(fēng)少、冠層密集為病蟲害創(chuàng)造了良好的條件，使植物更容易倒伏[15]，同時(shí)導(dǎo)致分蘗數(shù)過(guò)多、無(wú)效分蘗率增加、小穗不育性高和穗粒數(shù)減少，從而導(dǎo)致產(chǎn)量下降[16]。水稻寬窄行種植形成合理有效的通風(fēng)道，利用邊際效應(yīng)使通風(fēng)、透光性增強(qiáng)，減輕病害，減少倒伏[17]。研究表明水寬窄行種植的株高顯著高于均行種植，株距12 cm 的株高最矮，14 cm 的SPAD 值和莖數(shù)最高。合理密植既能充分發(fā)揮水稻較強(qiáng)的分蘗與群體自身調(diào)節(jié)能力的特性，減少水稻群體內(nèi)行間、株間生長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)，避免前期生長(zhǎng)過(guò)于繁茂，達(dá)到單位面積理想穗數(shù)，同時(shí)又保證稻田能充分利用光能，進(jìn)行光合作用，積累較多的有機(jī)物質(zhì)，從而提高水稻產(chǎn)量[13]。研究表明行距17～33 cm 顯著提高了單位面積穗數(shù)，但穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率顯著降低，對(duì)理論產(chǎn)量未產(chǎn)生顯著影響，這與余貴龍等[18]研究結(jié)果一致。說(shuō)明相比于均行距30～30 cm，寬窄行17～33 cm 種植密度增加，單位面積穗數(shù)的提高未能消除穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率對(duì)產(chǎn)量的負(fù)面影響，進(jìn)而未能顯著提高產(chǎn)量。研究結(jié)果還有待于用更多的品種加以驗(yàn)證。

通過(guò)選擇適宜株距，調(diào)整合理機(jī)插密度可改善產(chǎn)量構(gòu)成因素間的關(guān)系進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水稻增產(chǎn)[19]。研究表明株距10 cm 的單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)最高，進(jìn)而理論產(chǎn)量顯著高于其他處理。前人研究認(rèn)為隨著行株距減小，單位面積穗數(shù)增加，穗粒數(shù)減少，對(duì)結(jié)實(shí)率和千粒重影響不大[20-21]。研究中株距10 cm 產(chǎn)量最高，主要由于密度增加，提高了單位面積穗數(shù)，這與其他學(xué)者研究較一致[22-23]，但是密度增加，穗粒數(shù)未減小，原因在于三江6 號(hào)為優(yōu)質(zhì)長(zhǎng)粒香稻品種，穗型彎曲，不屬于大穗型品種，群體的穗數(shù)和穗粒數(shù)間未產(chǎn)生顯著的矛盾。正如胡雅杰等[24]指出不同品種高產(chǎn)最適密度不同，機(jī)插大穗型品種宜適當(dāng)降低密度，充分發(fā)揮大穗優(yōu)勢(shì)，提高群體穎花量而高產(chǎn)；小穗型品種宜采用高密度栽插，增加穗數(shù)以獲得高產(chǎn)。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)結(jié)實(shí)率和千粒重受行株距影響相對(duì)較小，證實(shí)了前人的研究[9，24-25]。

稻米品質(zhì)主要受遺傳基因控制，但是栽培技術(shù)、環(huán)境條件對(duì)米質(zhì)的形成也有十分重要的影響[26-27]。適宜的密度能平衡水稻群體和個(gè)體生長(zhǎng)之間的關(guān)系，協(xié)同提高群體數(shù)量和質(zhì)量。目前，關(guān)于插秧密度對(duì)水稻品質(zhì)的影響研究較多，多數(shù)研究認(rèn)為隨著栽植密度的增加，稻米堊白顯著提高[10，28-30]，糙米率呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)[31-33]，但是龍文飛等[31]認(rèn)為堊白粒率、膠稠度及直鏈淀粉含量有減少的趨勢(shì)，蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)先增加后降低；吳子帥等[32]認(rèn)為整精米率呈下降趨勢(shì)，對(duì)粒型和蛋白質(zhì)含量影響不顯著；也有學(xué)者表明密度增加提高了整精米率和蛋白質(zhì)含量[33]。利用雜交稻作為試材研究發(fā)現(xiàn)種植密度對(duì)稻米加工、外觀、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)均未產(chǎn)生顯著影響[34]。造成試驗(yàn)結(jié)果不同的原因主要是水稻品種、氣候條件、試驗(yàn)密度設(shè)計(jì)的差異，同時(shí)栽培密度與水肥等因素存在互作。試驗(yàn)表明不同種植密度對(duì)直鏈淀粉含量未產(chǎn)生顯著影響，這與多數(shù)人的研究結(jié)果一致[10，30，35]。不同行距處理對(duì)加工和食味品質(zhì)影響較小，行距30～30 cm 的堊白度、堊白粒率以及蛋白質(zhì)含量顯著低于17～33 cm；隨著株距的增加（密度的降低），加工、外觀、食味品質(zhì)呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)，即密度過(guò)大或者過(guò)小均對(duì)品質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面影響。所以在生產(chǎn)實(shí)踐中，要根據(jù)品種的穗型大小、分蘗能力、遺傳背景等特點(diǎn)，科學(xué)合理地制定與品種相匹配的最佳株行配置，協(xié)調(diào)好水肥等因素，構(gòu)建高光效群體，充分發(fā)揮機(jī)插技術(shù)的增產(chǎn)增效優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)論

行距和株距互作對(duì)株高、莖數(shù)、SPAD 值、單位面積穗粒、穗粒數(shù)、理論產(chǎn)量、精米率、整精米率、直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量影響達(dá)顯著水平。水稻行距17～33 cm 的株高顯著高于行距30～30 cm，株距12 cm的株高最矮，14 cm 的SPAD 值和莖數(shù)最高。行距17～33 cm 種植模式顯著提高了單位面積穗數(shù)，顯著降低了穗粒數(shù)和千粒重；株距10 cm 的單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)和理論產(chǎn)量顯著高于其他處理，結(jié)實(shí)率受株、行距影響較小。行距17～33 cm 的外觀品質(zhì)和蛋白含量分別顯著低于和高于30～30 cm；株距12 cm的加工、外觀和蒸煮食味品質(zhì)表現(xiàn)最優(yōu)，蛋白含量最低。綜合分析認(rèn)為三江6 號(hào)在建三江地區(qū)采用（17～33）×10 cm 組合可以獲得高產(chǎn)，（30～30）×12 cm 組合品質(zhì)最優(yōu)。