不同种植方式对水稻农艺性状的影响研究进展

项亚威+邓尧+邱颖波+刘浩+刘建丰

摘 要：由于水稻直播栽培具有省工、省力、低成本的技术特点，使其得以在我国迅速推广。本文综述了国内外直播水稻生产发展现状，以及不同种植方式对水稻农艺性状的影响研究进展，以期为直播稻研究工作者提供参考依据。

关键词：水稻；种植方式；直播；移栽；农艺性状

中图分类号：S511 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.07.024

Effects of Different Planting Methods on Agronomic Traits of Rice

XIANG Yawei1， DENG Yao1， QIU Yingbo2， LIU Hao2， LIU Jianfeng1

（1.College of Agriculture， Hunan Agricultural University， Changsha， Hunan 410128， China； 2.China Seed Group Company Limited， Hunan breeding station， Liuyang， Hunan 410323， China）

Abstract： Because the rice direct seeding cultivation has the characteristics of labor saving， labor saving and low cost， it can be popularized rapidly in our country. In this paper， the development status of direct seeding rice production at home and abroad was summarized， and the research progress on the effect of different planting methods on Rice Agronomic traits was summarized.

Key words： rice； planting mode； direct seeding； transplanting

1 國内外水稻栽培生产发展现状

水稻是世界主要粮食作物之一，截止到2014年，水稻栽种面积接近1.6亿hm2。目前，水稻所采用的栽培技术主要有育秧人工移栽、抛秧、机插秧和直播等几种，其中又以直播发展得最为迅速。水稻直播栽培是指在前一季作物让茬后或在空闲田地进行翻耕整地，不经育秧、移栽，将水稻种子直接播种于大田的种植方式。由于其省工、省力的技术特点，一直是欧美等农业发达国家所采用的主要水稻栽培方式。目前，水稻直播栽培技术已发展到机械直播和飞机直播水平[1]。

1.1 欧美地区直播水稻生产发展现状

欧美发达工业化国家水稻种植历程较短，且由于其工业化引起的人力资源成本过高，目前水稻种植普遍采用的是直播种植。机械化直播是北美地区普遍采取的直播技术，该种直播技术可以大大节省劳动力工时，从水稻种植到收获所用的全部工时与亚洲地区相比，效率提高了36倍[2]。在欧洲水稻主产地区，水稻播种面积可达60万hm2，其中占欧洲水稻总产量的40%的意大利，仅有2%为传统移栽种植，机械化直播覆盖率相当高。二战结束之后，大部分生产水稻的欧洲国家也普遍采取机械化直播，直播稻占水稻总量的比率正逐步上升。以美国、澳大利亚、意大利三国为例，机械化直播占比远远领先于其他国家，其中美国近100%、澳大利亚为81%、意大利为98%[3]。这些国家在采用水稻直播技术时，先进行浸种催芽过程后，再用飞机或者水稻直播机械进行播种，但也有少部分地区以包衣处理代替了浸种催芽过程，然后再用机械化设备进行播种[4]。

1.2 亚洲地区直播水稻生产发展现状

近年来，亚洲一些水稻主产国家也开始逐步引进水稻直播栽培技术，从而取代了传统的移栽技术。东北亚、东南亚、南亚作为亚洲水稻的主产地区，直播稻占水稻种植总面积的比率已上升到10%～50%[5]。例如在东南亚湄公河三角洲地区，20世纪末直播稻占比约为二战结束时的2.5倍。日本是亚洲地区直播稻技术研究较最早的国家，种植技术和机械化水平也远远领先于亚洲其他国家。二战结束之后，由于工业化带来的人力资源成本的上升和基于自身粮食战略安全的考虑，日本对直播稻高产技术进行了多领域的研究，针对直播稻的先进植保技术和农业机械的广泛推广，使得直播稻的产量、农艺性状和米质有了大幅的提高，因而直播稻的种植面积也不断增加。目前，机械湛水穴播是日本水稻直播种植的主要方式，大约占日本水稻直播种植总面积的67%以上。同时具有生态农业特色的旱直播稻鸭共作除草技术也在日本国内进行了大范围的推广，此项技术不仅解决了部分地区无法进行机械湛水穴播的问题，而且进一步增加了日本国内水稻的种植面积。现阶段日本采用机械直播技术后水稻的产量，比采用传统移栽技术增产了5%～10%，平均每公顷用工效率提升了10%～20%，节约总成本15%～20%[6-8]。韩国也是亚洲地区开展直播稻生产技术研究较为先进的国家。其开展直播稻生产技术研究的特点在于注重直播稻的植物保护、幼苗成长和抗倒伏以及农场化配套机械设备的整体研发，这些技术的广泛研究以及推广，一方面大大提高了水稻种植的用工效率，而且使韩国水稻的产量也有了明显的提高。进入21世纪以后，韩国农业部门在编制韩国水稻产业发展计划时就提出要在5年之内将直播稻种植面积增加到水稻种植总面积的50%以上，从而达到以最少的投入获得最高产量的整体目标，进而确保韩国的粮食安全和在国际大米交易中的优势地位[9-11]。韩国因其地理环境条件的差异，水稻直播方式也有所不同。在干旱少雨的地区主要推广旱直播条播技术，在雨量丰沛的地区则着重推广水直播条播和水直播撒播技术[12]。在亚洲其他地区直播稻种植面积较大的国家有印度、斯里兰卡和菲律宾，这些国家直播稻种植面积占该国水稻种植总面积的比例均超过了2/3[13-14]。尽管这些国家在水稻种植的地理环境方面占据优势，但由于这些国家农业技术总体发展水平较差，直播水稻种植效果不尽理想，尤其是在植保措施、机械化配置、稻米质量方面尚待提高。

1.3 我国直播水稻生产发展现状

水稻作为我国的主要粮食作物之一，截至“十一五”末，种植面积已达0.3亿hm2，占我国粮食作物种植总面积的34%。我国种植水稻历史悠久，有着近2 000年的种植历史，但直播技术的发展历程却较为曲折。自6世纪之后，汉晋南北朝时期较为普遍的直播技术逐渐被育秧移栽方式所取代，直播方式仅在边远的西北和东北地区存在[15]。新中国成立以来，特别是改革开放之后，水稻直播技术重新被重视起来。加之经济转型和工业化进程的加快导致的人力资源成本上升等社会环境因素，使得具有省工、省力、低成本的直播技术得以迅速推广[16]。北方水稻种植省份普遍进行了旱直播技术的研究，南方稻区为进一步增加水稻种植面积，也掀起了旱直播技术研究热潮。在东部沿海发达地区，由于一些具有抗倒伏能力强、水稻生命周期适宜、抗逆性水平较高的新型水稻品种的试验成功，使直播稻种植技术得到大范围推广[17]。例如浙江省2002—2007年的5年之间，直播稻种植面积增加了近乎一倍。西南和中南部分内陆省份也纷纷将扩大直播稻种植面积列入水稻产业发展规划当中。目前，我国直播稻技术研究的热点在于适用于直播栽培的水稻新品种培育、直播机研发与改进、抗倒伏抗逆研究、相应的植保技术研究等[18]。

2 种植方式对水稻农藝性状的影响

2.1 种植方式对水稻产量的影响

水稻在高产栽培过程中，品种遗传基因等自身因素以及栽培措施、环境条件等外在因素对水稻产量起着双重作用的影响。不同的水稻品种在相同的外在因素条件下，同一品种在不同的外在因素条件下，产量以及水稻个体性状存在很大的不同[19]。

徐金兰等[20]在研究直播与移栽两种种植方式对水稻产量影响的过程中发现，不同的直播与移栽种植方式对水稻产量影响显著，移栽种植方式中采用手插秧方式的水稻产量最高，直播种植方式中采用水直播方式的水稻产量最低。丁涛等[21]在研究不同种植方式对水稻产量影响时发现，手栽移植产量最高，直播种植产量最低。程建平等[22]在对比机械精量穴直播、人工撒播、手插处理3种种植方式对产量影响时发现，机械精量穴直播稻产量分别是人工撒播和手插处理产量的1.15倍和1.04倍。池忠志等[23]在对比机械直播、机械移栽、传统人工移栽3种种植方式对水稻产量影响时发现，机械直播方式水稻产量>机械移栽方式水稻产量>传统人工移栽方式水稻产量。高波等[24]在辽宁省开展不同纬度地区不同种植方式对水稻产量影响时发现，在辽宁省北部产量最高的种植方式为手工移栽，产量最低的种植方式为水直播；在辽宁省南部产量最高的种植方式为大垄双行，产量最低的种植方式为水直播。杨波等[25]研究表明，直播稻、机插稻与手栽稻3种种植方式的水稻产量依次为手工移栽稻>机插稻>直播稻。

2.2 种植方式对水稻产量性状的影响

产量构成要素包含诸多方面，例如单位面积穗数、有效穗数量、穗粒总数和千粒质量。各个产量构成因素相互之间或能够相得益彰，或存在相互拮抗，如何使产量构成要素之间相互协调，将直接决定水稻的总体产量。

丁涛等[21]在研究不同种植方式对有效穗这一产量构成因素的影响时发现，机械精量穴直播稻每公顷有效穗分别是人工撒播和手插处理的1.15和1.25倍。徐大勇等[25]研究直播稻、机插稻、手栽稻三种不同的种植方式下产量构成因素时发现：穗数与每穗粒数的表现结果为直播稻最多、机插稻次之、手栽稻最少，直播方式的千粒质量和结实率显著低于手插方式。金军等[26]在研究手栽稻、机插稻、直播稻、抛秧稻4种种植方式下产量构成因素时发现，总粒数的表现结果为手栽稻>机插稻>直播稻>抛秧稻；单位面积有效穗数表现结果为直播稻>机插稻和抛秧稻>手栽稻；结实率和千粒质量4种种植方式下的表现结果差异比较小。徐存才[27]在对比抛秧稻、旱育稀植、水育密植、直播4种种植方式水稻的稳产性时发现，抛秧的稳产性远超过其他种植方式的稳产性，直播的稳产性最差。高波等[24]在研究辽宁省丹东地区不同种植方式水稻产量构成因素的差异时发现：单位面积穗数、结实率、千粒质量表现结果均为手栽稻>抛秧稻>乳抛稻>水直播稻；每穗颖花数表现结果为抛秧稻>手插秧稻>乳抛稻>水直播稻。

2.3 种植方式对水稻其他农艺性状的影响

2.3.1 分蘖 胡蓉[28]经过研究发现，杂交稻品种在直播和移栽两种种植方式下分蘖发生率顺序基本相同：分蘖发生率顺序依次为二次低位分蘖>一次高位分蘖>一次低位分蘖>二次高位分蘖。罗锡文等[29]研究表明机械直播比人工移栽分蘖数要高，早期长势良好，茎秆粗壮，分蘖强。顾掌根等[30]的研究表明直播分蘖早生快发，分蘖势强，分蘖芽的分化与环境条件和秧苗素质无关。而分蘖芽进一步发育则与环境和秧苗素质密切相关。在直播条件下，由于有适宜的温、光、水、气环境，加上又没有移栽植伤缓苗的过程。因而分蘖发生早而快，分蘖节位低，分蘖势强。

2.3.2 干物质 王国忠等[31]通过研究发现，抽穗后干物质积累量是对于直播和移栽两种种植方式来说，均为决定水稻产量的极为重要的因素。陈翻身等[32]通过分析发现，直播水稻与移栽水稻相比，其营养阶段较短，从而导致幼穗发育进程加快，进而决定了该种种植方式前中期物质积累量相对偏低，但抽穗后物质生产量与产量并不低于移栽水稻。因此，提高水稻单产的一个重要方向在于如何去筛选干物质积累适宜的种植方式。

2.3.3 抗倒伏 倒伏现象自古至今，一直是困扰水稻种植的一个严重问题。对于当今的水稻种植而言，倒伏现象在很大程度上会使无法机械化收割，进而增大劳动强度，增加人工成本并限制水稻品种的最大产量。限制产量的原因在于，水稻一旦出现倒伏，将会导致植株郁闭，叶片光合作用效率大大降低，同时水稻茎秆中输导组织因倒伏而受到机械损伤，从根系输送至顶端的水分和矿质物质无法正常供应，叶片经光合产生的有机物质向下运输受阻，从而使水稻结实率明显下降，产量也大幅降低，米质也随之受到影响[33]。从田间整体角度考虑，水稻倒伏后，离地面较近的空间通风透光条件恶化，加之种植水稻的田间湿度较大，从而导致水稻位于植株低端的叶片迅速枯黄腐烂，功能叶面积指数急剧下降，进一步加剧了植株地下部与地上部之间的营养物质交换，根系在田间的生长也受到严重影响。直播稻由于地下部分变短、地上株高较高的特点，极易发生倒伏现象，因此研究具有抗倒伏能力的直播稻品种显得极具意义。李荣田等[34]在对直播稻的倒伏问题进行详细研究的基础上，得出以下结论：直播稻分蘖节在地面以下位置较浅、田间根系向下发展有限、直播稻整体植株地上部分过大、植株整体发育期短、根系活力不足等原因是导致直播稻产生倒伏现象的主要原因。他提出应从培育具有抗倒能力的直播稻品种、创造良好的田间生态环境、改进直播栽培措施三个方面共同入手，从而降低直播稻发生倒伏现象的概率。目前，通过改进的具有精量定穴功能的直播机在种植水稻时，能够做到有序种植，从而大大降低了直播稻发生倒伏现象的概率，同时也提高了直播稻的产量。杨惠杰等[35]指出，在选择抗倒伏的直播水稻品种时应综合考虑植株茎秆的粗细程度，底部节间间距，根系发育能力、分蘖能力以及株高等相关因素。株高过高以及底部节间间距较长的品种不宜采用直播种植的方式。

2.3.4 株高 张岳平等[36]通过对比直播和移栽条件下不同杂交水稻品种的株高时发现，相同品种在直播条件下，株高均比移栽条件下的株高要低，株高降低降幅在1.6～2.6 cm之间。潘典进等[37]的研究也表明直播条件下各品种株高相比移栽条件均有显著性的降低，降幅在3.2～17.4 cm之间。其中除了个别品种差异性不显著外，其他品种均达到显著性差异。同时，他还对原因进行了分析：这可能是由于在移栽条件下，水稻单株占据田间空间大，根系活性较高，有助于水分和矿质元素的吸收和输送，从而使单株有效叶面积增大，叶片光合作用强，有机物质积累充分，进而表现为植株个体发育迅速。辛明金等[38]在研究旱直播对水稻生长影响规律时发现，采用旱直播方式种植的水稻在收获时平均株高为1.05 m，经过方差分析结果表明，旱直播种植方式相比传统的手工移栽种植方式，株高差异性并不显著。

2.3.5 生育期 不同的水稻品种、种植方式、种植时间、田间栽培措施等人工因素会对水稻生育期的长短和生育期各个阶段的特性产生重要影响。毛永兴[39]在比较不同品种在不同播种方式和不同耕作方法条件下，水稻生长发育的差异性时发现，在相同的品种和相同的耕作方式条件下，直播水稻全生育期要比移栽水稻缩短近4周，且主要集中在营养生长期阶段，这一阶段的缩短时间为17 d，灌装结实期与移栽水稻相比也缩短了6 d。比较不同位置的分蘖以及成穗状况时发现，直播水稻的分蘖节位远远多于移栽水稻，同一位置的分蘖次数也大大增加；强势分蘖的位置也与移栽水稻很不相同，成穗率也大大优于移栽水稻，结穗的外形也比移栽水稻的大。

近年来，具有能够加快直播稻生长发育进程、缩短直播稻生育期增加单位有效穗数的精量穴直播技术研究取得了一定的成果，使得直播稻产量有所增加，并在南方部分地区进行了推广。唐湘如等[40]在对比机械精量穴直播、人工撒播和人工手插3种种植方式对水稻生育期影响时发现，机械精量穴直播的齐穗期最早，生育期也大大少于其他两种种植方式。张洪熙等[41]以秸秆还田技术不同方式与播种量的不同水平的组合为实验设计基础，对直播稻的生育特性进行分析时发现，采用秸秆还田后直播稻分蘗进行时间早，分蘖迅速，成穗率较高，后期生育期得到缩短，产量也有所增加，但同时也存在着生育期前期叶面积指数及干物质积累不够充分的缺点。总体而言，优化直播稻的田间管理技术可以弥补直播稻前期发育不够充分的缺点，从而降低这些缺陷对总体产量的影响。

3 展 望

目前，我国水稻栽培依然是以移栽栽培为主。但由于随着我国经济水平的发展，农村人口的不断减少，且我国南方水稻产区多为山地丘陵地貌，不适宜大规模机械化生产，水稻移栽栽培这种劳动密集型栽培方式难以持续发展。直播栽培具有大幅度降低劳动强度、节约用工成本的特点，同时采用水稻直播技术也有利于水稻集约化生产，符合现代农业发展趋势。但是，我们也要清醒地认识到水稻直播栽培的缺点，如倒伏现象严重、纹枯病等病虫害比较严重、田间除草困难、稳产性不好等。因此，为了水稻直播栽培的健康发展，在未来的研究中，广大农业科技工作者应该选育抗倒伏和高抗性的品种（组合）作为直播稻推广栽培，加速高效除草剂的推广，加快直播机械设备的研发。

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