移栽密度对不同熟期杂交稻产量和光能利用率的影响

蒋鹏 ，罗晓莲 ，夜明登 ，肖洪 ，熊洪 ，张林 ，朱永川，刘茂，郭晓艺，徐富贤*

（1四川省农业科学院水稻高粱研究所/农业部西南水稻生物学与遗传育种重点实验室，德阳 618000；2汉源县农业农村局，四川汉源 625300；3四川省作物生理生态及栽培重点实验室，德阳 618000）

水稻是我国重要的粮食作物，全国超过60%的人口以稻米为主食，确保水稻持续增产对保障我国粮食安全具有重要意义。目前，粮食主产区耕地面积逐渐减少［1］，增加粮食总产必须依靠单产的提高［2］或增加收获次数［1］。作物生育期和移栽密度是影响水稻群体质量和产量的两个关键因素。根据种植区域生态特点及种植制度，播种适宜熟期的杂交稻品种，一方面可充分利用当季光热资源，促进杂交稻生长，最大限度地发挥品种产量潜力；另一方面又可确保多熟制地区下季作物的顺利衔接，实现周年高产。合理密植是提高水稻单产和稳定粮食总产的重要栽培措施。四川盆地是典型的“低光值、小温差、高湿度”气候，因而四川盆地水稻超高产育种重点是走亚种间重穗型杂交稻之路，即选育单位面积光合效率高、结实率高、千粒质量大、单穗质量4～5 g、收获指数50%以上的杂交稻组合；超高产栽培重点是适当稀植以协调个体与群体间的矛盾，进而充分发挥杂交稻产量潜力［3］。徐富贤等［4］认为，稀植足肥（移栽密度9.0万穴/hm2，施氮量225 kg/hm2）促进水稻扩“库”增“源”，是川东南杂交中稻高产的栽培策略。然而，稀植条件下，需要加大肥料施用量，尤其是增加氮肥施用量来促进水稻分蘖，增加有效穗，提高产量。有研究指出，中国稻田氮肥吸收利用率仅为30%～40%，在施氮较高的太湖地区甚至不足20%［5，6］。高施氮量下只有20%～30%氮素被水稻吸收，大部分损失到环境中，造成严重的农业面源污染［7］。有研究表明，合理密植下减少氮肥施用量不会造成四川盆地水稻产量显著下降［8］，而肥料利用率显著提高［9］。秦俭等［10］研究表明，合理密植可实现重穗型杂交稻产量和氮肥利用率的协同提高。为此，笔者采用3个熟期不同的杂交稻品种为材料，在两种生态环境下开展不同移栽密度对不同熟期杂交稻产量形成和光能利用率的影响研究，旨在明确四川盆地不同生态稻田的最佳移栽密度。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试材料：川作优8727、辐优838、内6优107，其中川作优8727为早熟中稻，辐优838为中熟中稻，内6优107为迟熟中稻。

1.2 试验设计

试验于2019年分别在德阳（成都平原多熟稻区）和泸州（川东南中稻—再生稻区）大田进行。设置5种移栽密度：12万穴/hm2（D1）、15万穴/hm2（D2）、18万穴/hm2（D3）、21万穴/hm2（D4）、24万穴/hm2（D5），随机区组排列，3次重复，小区面积20 m2。氮、磷、钾用量按1∶0.5∶1的比例施用，其中施氮量（纯氮）150 kg/hm2，分基肥、分蘖肥、穗肥分别为50%、30%、20% 3次施用，磷肥全部作基肥，钾肥分基肥、穗肥各50% 2次施用。其他按当地高产栽培进行。泸州点于3月10日播种，4月12日移栽，德阳点于4月1日播种，5月4日移栽。

1.3 项目测定及方法

1.3.1 杂交稻生育期调查

详细记载不同熟期杂交稻品种的播种期、移栽期、齐穗期和成熟期。

1.3.2 干物质测定

于成熟期每小区取5穴（边3行除外）生长均匀的植株，用水冲洗干净后，剪去根系。植株人工计数穗数后，手工脱粒，将样品分成稻草、实粒、秕粒3部分，置于70℃烘箱烘至恒重，然后用百分之一天平称重。计算成熟期总干物质量和收获指数，其中成熟期总干物质量=稻草干质量+实粒干质量+秕粒干质量，收获指数=实粒干质量/成熟期总干物质量×100%。

1.3.3 产量构成测定

于成熟期每小区调查20穴（边3行除外）有效穗，用于计算单位面积有效穗。同时结合干物质测定样品考察每穗粒数、结实率、千粒质量。

1.3.4 产量

于成熟期每小区收割中间5 m2植株进行测产，小区单打单晒，称重后，将稻谷含水量折算为13.5%，记为该小区的实际产量。

1.3.5 光能利用效率

不同熟期杂交稻生长期内对太阳总辐射量的利用效率，即光能利用效率（Radiation use efficiency，%）=（ε×Y/Q）×100。

式中：ε为物质能量转换系数（水稻籽粒的物质能量转换系数为15.5×106J/kg）；Y为水稻籽粒产量（kg）；Q为生育期内太阳总辐射量，即Q=∑（Ri）；R为每天太阳辐射量；i表示水稻播种至籽粒成熟的天数。太阳辐射是根据当地气象站提供的最高、最低温度结合已改进的Hargreaves-Samani模型［11，12］进行估算，且在不同的地区内估算值与实测值之间吻合较好，无需进一步修正［13］。

1.4 数据分析

Microsoft Excel 2003整理数据，Statistix 8.0软件进行方差分析，LSD0.05法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同熟期杂交稻生育期表现

由表1可知，德阳点不同熟期杂交稻播种至齐穗的天数较泸州点短1～3 d，但齐穗至成熟的天数较泸州点长3～6 d，其全生育期较泸州点长1～4 d。与早熟杂交稻川作优8727相比，中熟杂交稻辐优838、迟熟杂交稻内6优107全生育期分别长了14.5、26.0 d。

表1 不同生态条件下杂交稻生育期表现Table 1 Growth duration performance of hybrid rice under different ecological conditions

2.2 移栽密度对不同熟期杂交稻产量和光能利用率的影响

由表2可知，德阳点不同熟期杂交稻平均产量为10.33 t/hm2，较泸州点（平均产量为8.68 t/hm2）增加了19.0%。随移栽密度的增加，不同熟期杂交稻产量和光能利用率呈增加趋势。德阳点D5（高密度）的不同熟期杂交稻产量较D3、D2（常规密度）和D1（低密度）平均分别增加了8.7%、13.7%、22.4%，差异达显著水平。D5处理不同熟期杂交稻产量略高于D4处理。泸州点D5（高密度）不同熟期杂交稻产量较D2（常规密度）和D1（低密度）分别平均增加了8.4%、16.9%，差异达显著水平；高密度处理（D5）不同熟期杂交稻产量略高于D3、D4处理。与川作优8727、辐优838相比，德阳点内6优107产量分别增加了6.4%、3.4%，泸州点内6优107产量分别增加了43.8%、13.5%。此外，高密度（D5）条件下，德阳点早熟杂交稻产量与中熟杂交稻、迟熟杂交稻相比并未显著下降，但其光能利用率显著高于中熟、迟熟杂交稻；泸州点早熟杂交稻产量和光能利用率显著低于中熟、迟熟杂交稻。说明在德阳点增加移栽密度可弥补生育期缩短而造成的产量损失，而泸州点则不能。

由表2还可看出，移栽密度对不同熟期杂交稻光能利用率影响显著，随移栽密度的增加，不同熟期杂交稻光能利用率呈增加趋势。德阳点不同熟期杂交稻光能利用率表现为：川作优8727＞辐优838、内6优107；而泸州点则相反，不同熟期杂交稻光能利用率表现为：川作优8727＜辐优838＜内6优107。

表2 不同移栽密度下不同熟期杂交稻的产量和光能利用率比较Table 2 Comparison of yield and the light utilization efficiency of hybrid rice at different_maturity under different transplanting densities

2.3 移栽密度对不同熟期杂交稻产量构成的影响

由表3可知，不同生态点间杂交稻产量构成差异较大。与泸州点相比，德阳点不同熟期杂交稻平均有效穗数、每穗粒数、颖花量（颖花量=有效穗数×每穗粒数）、结实率、千粒质量分别增加了23.1%、2.2%、24.9%、5.1%、0.4%。移栽密度对不同熟期杂交稻有效穗数、每穗粒数、颖花量影响显著。随移栽密度增加，不同熟期杂交稻有效穗数、颖花量显著增加，每穗粒数则显著下降，说明增加移栽密度会抑制每穗粒数的增加，而颖花量的提高主要依靠有效穗。移栽密度对不同熟期杂交稻结实率和千粒质量影响较小。德阳点早熟杂交稻川作优8727有效穗数、颖花量较中熟杂交稻辐优838分别提高了21.9%、11.2%，但其每穗粒数、千粒质量较辐优838分别降低了9.2%、8.4%。与早熟杂交稻川作优8727相比，迟熟杂交稻内6优107每穗粒数、颖花量、千粒质量分别增加了15.1%、3.8%、6.8%，有效穗数、结实率分别降低了8.0%、6.3%。在泸州点，与早熟杂交稻川作优8727相比，中熟杂交稻辐优838每穗粒数、结实率、千粒质量分别增加了4.7%、5.9%、8.9%，有效穗数、颖花量分别降低了9.1%、5.2%；迟熟杂交稻内6优107有效穗数、颖花量、结实率、千粒质量较川作优8727分别增加了3.8%、3.3%、8.2%、12.0%，且其每穗粒数与川作优8727相当。

表3 不同移栽密度下不同熟期杂交稻的产量构成比较Table 3 Comparison of yield components of hybrid rice with different maturity under different transplanting densities

续表3

2.4 移栽密度对不同熟期杂交稻干物质生产的影响

由表4可知，不同生态点间杂交稻干物质量、收获指数差异较大。与泸州点相比，德阳点不同熟期杂交稻干物质量、收获指数分别增加了24.2%、5.8%，说明德阳点杂交稻产量主要依靠干物质量、收获指数共同提高。移栽密度对不同熟期杂交稻干物质量、收获指数影响显著。随移栽密度增加，不同熟期杂交稻干物质量呈显著差异。与早熟杂交稻川作优8727相比，中熟杂交稻辐优838、迟熟杂交稻内6优107干物质量分别增加了12.1%～17.9%、21.2%～33.7%，收获指数则分别降低了6.8%～12.5%、6.1%～14.2%。

表4 不同移栽密度下不同熟期杂交稻干物质生产比较Table 4 Comparison of dry matter production of hybrid rice with different maturity under different transplanting densities

续表4

3 讨论

合理密植既可协调水稻群体与个体的生长，建立高质量作物群体，又可扩大光合面积，提高光合效率，实现水稻高产、超高产。李旭毅等［14］认为，“足日照、低湿度、大温差”的稻区单位面积穗容量大，足穗大穗是实现高产、超高产的重要途径，即密植促进多穗的形成，进而获得高产。徐富贤等［4］则认为，光照条件较差的稻区宜采用稀植足肥来降低最高苗峰，改善群体光照，促进成穗率，合理降低有效穗数，大幅度提高每穗粒数，进而实现高产。秦俭等［10］发现，低氮密植可作为成都平原稻区重穗型杂交稻高产、氮高效栽培的关键技术。蒋鹏等［8］则认为，不同生态条件下杂交稻高产、超高产的实现途径不同，温光条件良好的稻区应在保证较多有效穗的基础上，促进大穗形成，提高每穗粒数、千粒质量和收获指数；温光条件相对较差的稻区则是依靠多穗来实现高产、超高产。本研究结果显示，德阳点不同熟期杂交稻平均产量为10.33 t/hm2，较泸州点（平均产量为8.68 t/hm2）增加了19.0%。其中早熟杂交稻川作优8727产量和光能利用率对移栽密度的响应随生态条件的变化而改变。德阳点高密处理（D5）早熟杂交稻川作优8727产量与D3、D4、D5处理中熟杂交稻辐优838、迟熟杂交稻内6优107相当；相对高的有效穗数、结实率和收获指数是其高产的重要原因。此外，德阳点D5处理早熟杂交稻川作优8727光能利用效率显著高于D3、D4、D5处理中熟杂交稻辐优838、迟熟杂交稻内6优107，较短的生育期和较高的籽粒产量是其光能利用率显著提高的主要原因。说明在高产稻区密植可有效弥补因杂交稻生育期缩短而造成的损失，短生育期杂交稻品种适宜的移栽密度为24万穴/hm2。因此，在温光条件相对紧张的多熟制稻区，可选用短生育期杂交稻品种结合密植栽培确保水稻产量和下季作物的顺利衔接，提高作物周年高产和提高光能利用率。泸州点高密度处理（D5）早熟杂交稻川作优8727产量均低于D1、D2、D3、D4、D5处理中熟杂交稻辐优838、迟熟杂交稻内6优107，相对较低的结实率、千粒质量、干物质量是其减产的重要原因。与中熟杂交稻辐优838、迟熟杂交稻内6优107相比，泸州点早熟杂交稻川作优8727光能利用率分别降低了9.4%、15.6%，产量低导致早熟杂交稻川作优8727光能利用率减少，说明在泸州点即使大幅度的增加移栽密度也不能弥补因杂交稻生育期缩短而造成的产量损失和光能利用率的下降。德阳点D5处理中熟杂交稻辐优838、迟熟杂交稻内6优107产量显著高于D1、D2处理，略高于D4处理，差异不显著；因此，在德阳点中熟、迟熟杂交稻适宜的移栽密度为21万～24万穴/hm2（D4、D5）；泸州点D5处理中熟杂交稻辐优838、迟熟杂交稻内6优107产量高于D1、D2处理，略高于D3处理，但差异不显著。可见，中熟杂交稻、迟熟杂交稻在泸州点的适宜移栽密度为18万～21万穴/hm2（D3、D4）。较高的有效穗数和干物质量是高密度杂交稻在德阳点和泸州点获得高产的重要原因，早熟杂交稻在泸州点（典型的杂交中稻+再生稻种植区）种植产量显著低于中熟、迟熟杂交稻。为此，在不影响再生稻安全齐穗的情况下，建议选择中熟或迟熟杂交稻品种合理密植，实现头季和再生季高产。

水稻产量可分解成有效穗数、每穗粒数、结实率和千粒质量。有研究表明，移栽密度对水稻产量有显著影响，移栽密度过低或过高，因单位面积总穗数和穗粒数之间矛盾加剧而不能高产［15］。本研究中，随移栽密度的增加，杂交稻有效穗数、颖花量显著增加，而每穗粒数则显著下降，说明增加移栽密度会抑制每穗粒数的增加，而颖花量的提高则依靠有效穗数。德阳点高密度处理（D5）早熟杂交稻川作优8727产量与D4处理中熟杂交稻辐优838、迟熟杂交稻内6优107相当或更高，主要与其较高的有效穗数、颖花量、结实率、收获指数有关；而泸州点高密度处理（D5）早熟杂交稻川作优8727产量显著低于中熟杂交稻辐优838、迟熟杂交稻内6优107，主要与结实率、干物质量较低有关。

4 结论

德阳点早熟杂交稻川作优8727适宜的移栽密度为24万穴/hm2，此密度下其产量与中熟、迟熟杂交稻相当或更高，较高的有效穗数、颖花量、结实率、收获指数是增产的主要原因。在德阳，中熟、迟熟杂交稻适宜的移栽密度为21万～24万穴/hm2，在泸州则为18万～24万穴/hm2，较高的有效穗数、颖花量和干物质量是其获得高产的重要原因。