不同机直播密度对水稻群体光合特征和产量的影响

秦亚平+张开惠

摘要：以广两优476为供试小稻品种，设置D1、D2和D3等3个密度处理，研究机械旱直播不同密度对水稻群体光合特征和产量的影响，以期为确定机械旱直播适宜插种密度提供理论支撑。结果表明，D2和D3剑叶SPAD值在分蘖期显著高于D1，孕穗后D1和D2显著低于D3，但齐穗后处理间差异不显著。剑叶净光合速率在孕穗期至齐穗期达到最大值，齐穗期D2和D3剑叶净光合速率分别较D1高5.5%和6.1%，灌浆成熟期三者净光合速率都下降但差异不显著，其中D1下降幅度最大，此时D2和D3处理剑叶净光合速率较D1分别高36.3%和56.8%。各处理LAI均在孕穗期达到峰值， D1和D2均显著高于D3，分别较D3高11.3%和5.9%，收获时这一差距进一步扩大，分别达到186%和9.6%。D2实际产量和理论产量最高，主要通过影响有效穗数和穗粒数实现。可见，通过适宜的密度为水稻机械旱直播创造一个合理的群体结构有利于改善群体光合特征并增加稻谷产量。

关键词：旱直播；播种密度；光合特征；产量

中图分类号： S511.04文献标志码： A文章编号：1002-1302（2016）06-0152-02

收稿日期：2015-04-22

基金项目：湖北省水稻“籼改粳”工程项目；湖北省重点（优势）学科资助项目。

作者简介：秦亚平（1958—），男，湖北荆州人，教授，主要从事作物栽培教学与研究。E-mail：qyp77021@163.com。

通信作者：张开惠，农艺师，主要从事农业技术推广工作。E-mail：674253580@qq.com。我国是世界最大水稻生产国，长期以来我国水稻种植仍以传统的人工育秧、插秧为主，生产技术落后，劳动强度大，耗工多，作业效率低，这是制约我国水稻生产发展的主要原因[1]。水稻机械直播技术以其工艺简单、工效高、成本低的特点成为水稻生产发展的主流。与机械插秧相比，水稻直播机将水稻种子直接播种到田地里，是一种相对简化的种植模式，省去了育秧、起秧、移栽等环节，简化了作业工序，省工、节本、省秧田，增产增收[2]。水稻机械旱直播以其省工、节本、错农时、争季节、易操作、增效益等特点适合我国农村劳动力缺乏的国情，也是我国农业集约化经营发展的需要。研究还表明，水稻机械直播比移栽略有增产，其原因在于直播稻生育期短、分蘖早、成穗率高；植株群体通透性好，光合产物累积速度快，干物质积累多；植株养分吸收能力、根系活力增强[3]。我国目前水稻直播主要以手工撒播为主，存在种子分布不均匀、出苗差、草害重、后期易倒伏、早衰等问题，限制了直播稻的发展。水稻机械旱直播不须育秧，其节本、节水、省工优势明显，有克服传统手工撒直播存在的上述问题，有利于建立合理的群体结构，实现水稻高产优质。从我国农业生产实际出发，我国水稻生产在今后相当长一段时期内仍以移栽为主，但随着高产优质、抗倒伏稻种的育成与高效无公害除草剂的成功研制，水稻机械直播在我国逐年增加是必然趋势，水稻机械旱直播成为我国水稻直播技术的发展方向。

2014年笔者采用碧浪2BD-10型水稻精量穴直播机进行水稻机械旱直播，试验设置D1、D2、D3等3个机直播密度处理，行株距分别为25 cm×18 cm、25 cm×21 cm、25 cm×23 cm。以广两优476为供试品种，探讨水稻机械旱直播不同密度对水稻群体光合特征和产量形成的影响，以期为水稻机直播确定适宜播种密度提供技术支撑。

1材料与方法

1.1试验材料

供试材料为广两优476，属籼型两系杂交水稻，全生育期平均135 d左右，由湖北省农业科学院粮食作物研究所利用分子标记辅助技术育成。

试验采用2BD-10型水稻精量穴直播机。

试验于2014年5月在湖北省荆州市荆州区八宝山镇进行。试验田土壤为潮土，含有机质26.2 g/kg，碱解氮 89.3 mg/kg，速效磷12.6 mg/kg，速效钾132 mg/kg，pH值 6.8，土壤肥力中等偏上，前茬作物为冬季蔬菜。

1.2试验方法

1.2.1试验设计试验设置D1、D2、D3等3个机直播密度处理，行株距分别为25 cm×18 cm、25 cm×21 cm、25 cm×23 cm。5月15日播种，试验采取随机区组设计，3次重复，小区面积280 m2。各处理施肥量相同，全生育期施肥量分别为230.25 kg/hm2 N、75.00 kg/hm2 P2O5、112.5 kg/hm2 K2O。其中磷肥以基肥形式一次施入，钾肥以基肥和分蘖肥2次施入，氮肥按“基肥 ∶ 蘖肥 ∶ 穗肥=5 ∶ 3 ∶ 2”比例分别施入。田间采取旱播水管，即播后与水直播管理措施一致。

1.2.2测定指标与方法（1）群体光合参数。在有效分蘖临界期、孕穗期、齐穗期、灌浆期（抽穗后20 d）和收获期，采用叶绿素快速测定仪SPAD-502测定剑叶叶绿素含量，测定部位为叶片中上部，连续测定15张，取平均值。

采用LC Pro+光合测定系统，测定水稻顶部完全展开的顶叶叶片（剑叶抽出后为剑叶）的净光合速率（A，Photosynthetic rate）。测定时间在09：00—11：00之间。

利用LA-S全能型植物图象分析仪测定叶面积指数（LAI）。

（2）考种与测产。水稻成熟时，每小区以5点取样法测定水稻有效穗数、每穗籽粒数、结实率和千粒质量。同时，在田间去除保护行后进行机械收割，统计实际产量。

1.3数据收集与处理

运用Excel软件进行数据的录入；运用SPSS软件进行统计分析。

2结果与分析

2.1不同处理对剑叶叶绿素含量的影响

从图1可见，D2和D3剑叶SPAD值在分蘖期显著高于D1；孕穗后， D1和D2显著低于D3。但从齐穗后剑叶的SPAD值看，3种机直播密度的顶叶叶绿素值差异不显著。可见，不同种植密度对水稻剑叶叶绿素值的影响主要在齐穗期前[4]。

2.2不同处理对剑叶光合速率的影响

不同机直播密度下，水稻剑叶净光合速率显著不同，且随生育进程呈抛物线变化[5]（图2）。在本试验中水稻剑叶净光合速率在孕穗期至齐穗期达到最大值，灌浆期净光合速率均有不同程度的下降，其中下降幅度最大的为D1；齐穗期，D2和D3剑叶净光合速率显著高于D1，分别高5.5%和6.1%，说明机直播密度对剑叶净光合速率影响显著；到灌浆期三者差异不显著；但到成熟期，D2和D3处理剑叶净光合速率较D1处理分别高36.3%和56.8%，D2和D3之间差异不大。

2.3不同处理对叶面积指数LAI的影响

不同机直播密度下，水稻各个生育期叶面积指数存在显著差异（图3）。分蘖期和灌浆期播种密度对群体叶面积指数影响显著，随播种密度增大，群体LAI显著增大[6]。本试验中各处理LAI均在孕穗期达到峰值，D1和D2之间差异不显著，但均显著高于D3。齐穗期，D1和D2分别较D3高113%和5.9%，而收获时这一差距进一步扩大，分别达到18.6%和9.6%。值得注意的是，D1处理的LAI在孕穗期至收获期一直保持在7.0以上，田间透光率较差，且出现少量的倒伏现象，说明密度大时群体透光率差，影响茎秆机械组织发育，使植株倒伏率增加[7]。

2.4不同处理对产量及其构成因素的影响

由表1可知，在不同机直播密度下，水稻产量及其构成因素均有差异[8]。在本试验3个机直播密度处理中，D2实际产量和理论产量较D3分别提高13.9%和16.2%；较D1分别提高4.7%和6.3%，且提高幅度都达到显著水平，说明适当提高机直播密度，不但可以增加理论产量，同时也能提高实际产量。同时还表明机直播密度通过改变群体有效穗数和穗粒数对产量结构能产生较大影响，其中对有效穗影响较显著，试验结果显示有效穗数D1>D2>D3，即密度与有效穗数呈正相关，D1有效穗分别较D2和D3提高5.3%和24.3%；穗粒数D3>D2>D1，即密度与穗粒数呈负相关；而处理间对千粒质量影响不大。

3结论与讨论

3.1不同机直播密度水稻光合特性不同

合理的栽植密度是构建和优化水稻群体质量的起点和基本措施。水稻籽粒产量的90%来自于花后叶片光合作用，尤以剑叶对产量的贡献最大[9]。齐穗期前，机直播密度小的D1处理剑叶叶绿素SPAD值低，但齐穗后D1和D2间差异不显著，但均显著高于D3，剑叶净光合速率也表现相似的规律。

叶绿素是水稻光合作用的生理基础[10]。齐穗前，由于群体光照条件较好，植株间相互影响较小，机直播密度越大水稻个体光合能力越强。但到生育中后期，由于群体数量不同，光合物质积累量（生物量）差异明显，试验结果显示，在3个不同机直播密度处理中，D2的理论产量和实际产量都最高。这可能因为D2孕穗期和齐穗期较D3保持相较高的LAI，同时D1的LAI过高，导致田间透光度较差，影响下层叶片的光合作用。

3.2不同机直播密度水稻产量及其构成不同

试验证明，机直播密度越大，其有效穗数越多，而穗粒数越少。在本试验中，D2处理的密度是较合理的机直播密度。因D1处理机直播密度较大，群体基本苗多，虽有效穗数较多，但由于密度过小，导致穗粒数明显较少，最终影响了群体产量的增加；D3处理每穗总粒数虽较多，但由于其机直播密度较少，群体基本苗不足，导致群体有效穗数严重不足，从而产量也不高。因此，在采用机械精量旱直播时，获取较多的有效穗数是获取高产的基础，同时也应该注意保证一定穗总粒数和结实率，这样才能最终达到高产，也就是说实行水稻机械精量旱直播应该创造一个合理的群体结构，构建合理的群体结构必须保证有适宜的机播密度。

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