覆土厚度对直播早稻全苗的影响

余佳佳，刘俊安，朱保雨，陈雄飞，刘木华，石庆华，陈其涛

（江西农业大学 江西省现代农业装备重点实验室/工学院/教育部作物生理生态与遗传育种重点实验室，江西 南昌 330045）

【研究意义】随着农村劳动力的转移，劳动力成本上升，农业物资价格上涨等因素的影响，农民对轻简化水稻生产方式的需求越来越高[1-3]。水稻直播因省去育秧、拔秧、插秧等环节，已成为被农民广泛接受的一种轻简化种植方式[4-8]。中国约有30%的水稻采用直播方式种植，且多以人工撒直播为主，人工撒直播稻种在田间无序分布，秧苗生长不均匀，通风透光性能差，易感染病虫害，抗倒伏能力差[9-11]。【前人研究进展】机械化水稻直播技术近几年发展迅速[12-16]，尤其是华南农业大学罗锡文院士团队基于农机与农艺相结合，首创提出了开沟起垄水稻精量穴直播技术，并配套研制了系列机具，实现了成行成穴垄上播种及有序生长，抗倒伏能力强，大幅提高了直播稻群体质量[17-24]。【本研究切入点】然而，南方水稻机械化水直播均是将稻种直接播在田间泥面上，稻种裸露在泥面上易受到鸟害、鼠害、雨水冲刷、阳光暴晒等的侵害，严重影响直播稻全苗及群体生长[25-29]。机械直播同步覆土则可以有效缓解上述问题，同步覆土技术已在北方水稻旱直播上得到较广泛的应用[30-32]，但在南方稻区水直播上暂未见相关研究报道。【拟解决的关键问题】针对南方稻区水稻直播稻种裸露在泥面影响直播全苗和群体生长的问题，本文以常规稻中嘉早17和杂交稻陵两优722为试验材料，研究覆土厚度对不同播期直播早稻出苗率、出苗响应速率和秧苗素质的影响，明确最佳覆土厚度，以期为南方稻区水稻机械直播同步覆土技术与装置研制提供理论和试验依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试品种为江西省早稻主推常规水稻品种中嘉早17 和杂交水稻品种陵两优722。为实现不同覆土厚度，设计了4种播种深度的开沟器，其截面为梯形，上宽30 mm，下宽20 mm，高度分别为5，10，15，20 mm，如图1 所示。

图1 播种机开沟器Fig.1 Furrow opener

1.2 试验设计

于2018 年3—4 月在江西农业大学农业科技园内开展大田试验，试验田块耕整处理与当地机械直播田块习惯耕整处理相同。试验设置3 个播种期，分别为3 月26 日、3 月31 日和4 月6 日，且3 个播种期内水稻直播均在同一块田进行。播种前均采用开沟器开设4种不同深度（5，10，15，20 mm）的播种沟，沟长为500 mm，将2个供试品种的破胸露白稻种分别在4种深度的播种沟内每50 mm 放置10粒，每条播种沟累计放置100 粒；播种后覆土至开沟前一致，与泥面直播不覆土（即覆土厚度为0 mm）对照，每个处理6 次重复。

1.3 测定指标

（1）出苗率。播种后每隔1 d 记录出苗数量至播种后16 d，泥面播种（即覆土厚度为0 mm）以稻种扎根芽长3 mm开始记录出苗，覆土处理以稻种破土露芽开始记录出苗。

（2）出苗响应速率。调查分析不同覆土厚度对出苗响应速率的影响，出苗响应速率为2 次的出苗数之差除以时间，公式如下：

式①中k为出苗响应速率，n2为后一次记录的出苗数，n1为前一次记录的出苗数，d为相邻两次间隔的时间。

（3）秧苗素质。播种后24 d，每个处理随机取10株代表性秧苗，重复6次，带回室内调查秧苗株高和叶龄，测定茎叶干物质和根干物质质量。

1.4 数据处理

试验数据采用Excel、GraphPad和SPSS软件进行试验数据处理与分析。

2 结果与分析

2.1 不同播期和覆土厚度对早稻出苗率的影响

由表1 可看出，就3 月26 日播期而言，供试品种中嘉早17 不同覆土厚度出苗率由高到低分别为15，5，20，0，10 mm，5 个覆土厚度之间出苗率差异不显著；供试品种陵两优722 不同覆土厚度出苗率由高到低分别为5，0，10，15，20 mm，覆土厚度5 mm 与0 mm 出苗率差异不显著，其他覆土厚度显著低于不覆土处理（即覆土厚度0 mm）；就2个供试品种的均值而言，不同覆土厚度出苗率由高至低分别为5，0，15，20，10 mm，与不覆土处理对比，覆土厚度5 mm 处理出苗率提高4.49%，覆土厚度10，15，20 mm 处理出苗率分别降低10.98%、4.94%、8.60%。

就3月31日播期而言，供试品种中嘉早17不同覆土厚度出苗率由高到低分别为5，10，0，15，20 mm，覆土厚度5，10 mm 出苗率显著高于0 mm，覆土厚度15 mm 出苗率与0 mm 差异不显著，覆土厚度20 mm出苗率显著低于0 mm；供试品种陵两优722不同覆土厚度出苗率由高到低分别为5，0，10，15，20 mm，覆土厚度5 mm 出苗率均显著高于其他覆土厚度，覆土厚度10 mm 出苗率与0 mm 差异不显著，覆土厚度15，20 mm 出苗率均显著低于0 mm；就2 个供试品种的均值而言，不同覆土厚度出苗率由高至低分别为5，10，0，15，20 mm，与不覆土处理对比，覆土厚度5，10 mm 处理出苗率分别提高30.15%、3.90%，覆土厚度15，20 mm出苗率分别降低19.78%、34.56%。

就4 月6 日播期而言，供试品种中嘉早17 不同覆土厚度出苗率由高到低分别为10，15，5，20，0 mm，覆土厚度0 mm 出苗率显著低于覆土厚度5，10，15，20 mm，且4种覆土厚度之间差异不显著；供试品种陵两优722 不同覆土厚度出苗率由高到低分别为10，5，15，20，0 mm，覆土厚度5，10，15 mm 出苗率显著高于0 mm，覆土厚度20 mm 出苗率与0 mm 差异不显著；就2个供试品种的均值而言，不同覆土厚度出苗率由高至低分别为10，5，15，20，0 mm，与不覆土处理对比，覆土厚度10，5，15，20 mm 处理出苗率分别提高27.36%、24.14%、22.37%、13.37%。

综上可知，就2个供试品种3个播期的均值而言，不同覆土厚度下直播出苗率由高至低分别为5，10，0，15，20 mm，与不覆土处理对比，覆土厚度5，10 mm 出苗率分别高18.82%、5.64%，覆土厚度15，20 mm出苗率分别低1.30%、10.19%。因此，适宜的覆土厚度有利于提高直播水稻的出苗率，且最佳覆土厚度以5 mm为宜，不超过10 mm。

表1 不同播期和覆土厚度条件下供试品种出苗率Tab.1 Seedling emergence rate of tested varieties under different sowing dates and covering soil thicknesses

2.2 不同播期和覆土厚度对早稻出苗响应速率的影响

由图2～4 可知，供试品种中嘉早17 和陵两优722 不同覆土厚度处理在同一播期内的出苗响应速率动态趋势基本一致。

由图2可看出，就3月26日播期而言，供试品种陵两优722覆土厚度5 mm 出现出苗响应速率峰值时间与不覆土处理基本一致，而供试品种中嘉早17 覆土厚度5 mm 出苗响应速率峰值滞后2 d，覆土厚度10 mm 均滞后2 d，覆土厚度15 mm 和20 mm 均滞后4 d；在播种后第10～12 天遇到低温，但因稻种出苗已基本完成，出苗响应速率基本未受影响。

图2 3月26日播期气温及不同覆土厚度下早稻出苗响应速率动态分布Fig.2 Dynamic distribution of emergence response rate of early rice seedling under temperature and different covering soil thickness on March 26th

图3 3月31日播期气温及不同覆土厚度下早稻出苗响应速率动态分布Fig.3 Dynamic distribution of emergence response rate of early rice seedling under temperature and different covering soil thickness on March 31st

由图3 可看出，就3 月31 日播期而言，2 个供试品种在播后第2 天覆土厚度5 mm 与不覆土处理均达到出苗响应速率峰值；相较于不覆土处理，2 个供试品种覆土厚度10 mm 和15 mm 出苗响应速率峰值均滞后2 d；2 个品种覆土厚度20 mm 出苗响应速率峰值不明显。在播种后4～8 d 遇到低温时，各试验处理的出苗响应速率均有迅速下降的趋势，不覆土处理的出苗响应速率下降最为明显，覆土处理的出苗响应速率下降随着覆土厚度的增加而减缓。

由图4可看出，受播后前2 d低温影响，覆土和不覆土处理的出苗响应速率均受到了影响。随着气温的升高，2 个供试品种覆土处理的出苗响应速率均迅速升高，响应速率先后顺序分别为覆土厚度5，10，15，20 mm，且均在播种后第6 天出苗响应速率达到峰值；但不覆土处理反而下降，前期的低温对不覆土处理出苗响应速率的产生持续影响，且影响有不可逆的趋势，最终导致出苗率偏低（表1）。

综上可知，就2个供试品种3个播期而言，水稻直播同步覆土处理影响早稻出苗起始响应速率，且随着覆土厚度增加出苗响应速率峰值产生滞后，覆土厚度5～15 mm 滞后0～4 d，但覆土处理抵抗低温的能力更强。结合不同覆土厚度出苗响应速率及出苗率的稳定性，水稻直播同步最佳覆土厚度仍然以5 mm为宜，不超过10 mm。

图4 4月6日播期气温及不同覆土厚度下早稻出苗响应速率动态分布Fig.4 Dynamic distribution of emergence response rate of early rice seedling under temperature and different covering soil thickness on April 6th

2.3 不同播期和覆土厚度对早稻秧苗素质的影响

由表2 可看出，就株高而言，3 个播期2 个供试品种不同覆土厚度处理下，株高整体出现先增大后降低的趋势；3个播期2个供试品种覆土厚度5 mm和10 mm与不覆土处理（即覆土厚度0 mm）差异不显著；供试品种中嘉早17覆土厚度15 mm和20 mm在3月26日和3月31日播期显著高于不覆土处理，在4月6日播期差异不显著；供试品种陵两优722 覆土厚度15 mm 和20 mm 在3 月26 日和3 月31 日播期差异不显著，在4月6日播期显著高于不覆土处理。

就叶龄而言，3 个播期2 个供试品种叶龄有随着覆土厚度的增加而减小的趋势；供试品种中嘉早17和陵两优722覆土厚度5 mm在3播期均与不覆土处理差异不显著；中嘉早17覆土厚度10 mm在3个播期也与不覆土处理差异不显著；陵两优722土厚度10 mm在3月26日和3月31日播期差异显著，在4月6日播期差异不显著。

就茎叶根干物质而言，3 个播期2 个供试品种不同覆土厚度处理下，茎叶根干物质积累呈现先增加后减小的趋势，尤其覆土厚度5 mm 和10 mm 均高于不覆土处理，且随着覆土厚度增加，茎叶根干物质逐渐减小。供试品种中嘉早17在播期为3月31日，覆土厚度5，10 mm和15 mm处理下，茎叶根干物质与不覆土处理没有显著性差异，当覆土厚度达到20 mm 时，茎叶根干物质与不覆土存在显著差异；供试品种陵两优722在播期3月26日时，覆土厚度5 mm与不覆土处理没有显著差异，覆土厚度10，15，20 mm均与不覆土处理有显著性差异。

综上可知，相较于不覆土处理，3 个播期2 个供试品种覆土处理更有利于促进水稻秧苗株高和茎叶根干物质积累，但随着覆土厚度增加，直播早稻秧苗整体素质呈现先增强后减弱的趋势。因此，适宜的覆土厚度有利于促进直播水稻秧苗素质的提升。

表2 不同覆土厚度处理对早稻秧苗素质的影响Tab.2 Effects of different covering soil thickness treatments on the early rice seedling quality

3 讨论

水稻直播作为一种省工省时的轻简化种植方式，日益受到农民的欢迎，但水稻直播全苗已成为制约水稻直播技术广泛推广应用的瓶颈。前人研究结果表明[33-34]，寒地直播水稻覆土处理有利于促进直播水稻全苗，覆土厚度在0～30 mm 内出苗率随着覆土厚度的增加而降低，覆土厚度为5 mm 和10 mm 的出苗率可超过85%和75%。本文研究结果表明，就供试品种常规稻中嘉早17和杂交稻陵两优722而言，不覆土处理出苗率均值为64.7%～73.2%；覆土厚度5 mm出苗率均值在80%以上，10 mm出苗率均值在70%以上，且随着覆土厚度增加出苗率呈下降的趋势，与前人研究结果具有一脉相承性。因此，适宜的覆土厚度有利于提高南方水直播早稻的出苗率。

由文中图2～4 可知，3 个播期内均出现了1 次低温气候，分别位于播期的后期、前期和中期。试验结果表明：低温气候直接影响早稻直播的出苗响应速率，这与其他研究结果一致[26,29]。后期低温（图2）对出苗率影响不大，因稻种出苗已基本完成，出苗响应速率基本未受影响。因此，水稻直播同步覆土处理可增强直播早稻抵抗低温的能力，促进水稻直播全苗。中期低温（图3）对直播早稻出苗响应速率均有下降的趋势，但不覆土处理的直播早稻出苗响应速率对温度变化更为敏感，出苗响应速率出现明显的负增长，造成整体出苗率下降；覆土处理出苗响应速率未出现负增长，整体出苗率未受影响。前期低温气候（图4）直接影响整体出苗速率，出苗响应速率有先减缓后上升的趋势，不覆土处理的出苗响应速率则急剧降低，且产生持续影响导致整体出苗率偏低；覆土处理的出苗响应速率呈现出随气温升高逐渐增加的趋势，但出苗响应速率峰值时间滞后。主要原因在于前期低温气候对不覆土处理的出苗响应速率产生直接影响，且持续时间与低温持续保持一致，当气温升高后，出苗响应速率出现下降趋势，表明低温直接影响不覆土处理的早稻出苗率；而前期低温对于覆土处理的出苗响应速率没有明显影响，当气温升高后，出苗响应速率也迅速升高，表明出苗率未受显著影响。因此，覆土处理对直播早稻出苗具有较强的抵抗低温能力。

本文研究结果还表明适宜的覆土厚度具有促进直播水稻秧苗素质提升的趋势。相较于不覆土处理，覆土厚度5 mm 对直播水稻秧苗株高、叶龄、茎叶根干物质积累的影响不显著，但秧苗株高和茎、叶、根干物质均高于不覆土处理（表2）。主要原因是覆土处理对直播稻种进行二次筛选，从而提高了秧苗整体素质，但随着覆土厚度增加，延长了稻种破土出苗的时间，导致秧苗叶龄减小及茎、叶、根干物质积累减少，与前人研究结果具有一致[35-36]。

4 结论

（1）就2 个供试品种3 个播期的均值而言，适宜的覆土处理有利于提高南方直播水稻出苗率。与不覆土处理对比，覆土厚度5 mm 和10 mm 处理的直播早稻整体出苗率分别提高了18.82%、5.64%，而覆土厚度15 mm和20 mm处理的出苗率分别降低1.30%、10.19%。

（2）相较于不覆土处理，覆土厚度5，10，15，20 mm 处理的早稻出苗响应速率的峰值随着覆土厚度的增加而出现滞后现象，且整体滞后0～4 d，其中覆土厚度5 mm 滞后0～2 d，覆土厚度10 mm 滞后2 d，覆土厚度15 mm 和20 mm 均滞后4 d。早稻直播出苗期间遇到外界低温气候，覆土处理则具有更强的抵抗低温能力。

（3）适宜的覆土厚度具有促进直播水稻秧苗素质提升的趋势，相较于不覆土处理，覆土厚度5 mm 对直播水稻秧苗株高、叶龄、茎叶根干物质积累的影响不显著，但秧苗株高和茎叶根干物质均高于不覆土处理。

（4）综合考虑覆土厚度对出苗率稳定性、出苗响应速率及秧苗素质的影响，南方水直播早稻同步最佳覆土厚度以5 mm为宜，不超过10 mm。