巨型稻栽培密度与株行距配置试验

罗艳萍，韦 巧，侯 玲，罗冬玉，李洪菊，潘典进，周家华，张新林，罗文清，吴吉平

（1.荆门（中国农谷）农业科学研究院，湖北 荆门 448000；2.荆门市农业技术推广中心，湖北 荆门 448000）

巨型稻是中国科学院亚热带农业生态研究所培育的具有高生物量、高株型、强分蘖能力的新型水稻品类。目前在湖南、广西、重庆、四川等地有引种栽培，主要运用于稻渔综合种养［1-3］、适宜性栽培［4，5］、秸秆饲用［6］等方面。湖北省荆门市自2018 年开始引种栽培，适宜性表现良好，有利于虾稻种养模式的优化。基于此，本试验研究分析不同栽培密度和行距下巨型稻田间温度、光环境变化的影响，为其在当地的推广运用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2019 年5—10 月在荆门（中国农谷）农业科学研究院屈家岭基地进行。以巨型稻丰超6 号为供试材料，种子由中国科学院亚热带农业生态研究所提供，试验田为空闲田，土壤类型为壤土，检测土壤养分状况为碱解氮64.45 mg/kg、速效磷27.8 mg/kg、速效钾145.85 mg/kg、全氮 0.71 g/kg、全磷 0.82 g/kg、全钾 5.87 g/kg、有机质 20.39 g/kg、pH 7.31。于 5 月20 播种，6 月 20 日移栽，9 月 29 日收获，田间管理均匀一致，与当地大面积杂交水稻栽培的肥水、病虫害防治措施相同。

1.2 试验设计

以栽培密度和行距为试验因子，采用二次正交旋转组合设计（表1），水平间距为12 000 穴/hm2，水平行距为10 cm。试验共设13 个处理组合，不设重复，每个处理小区面积30 m2，具体处理组合见表2。

表1 试验因子和水平

表2 试验各处理组合

1.3 测定项目与方法

分蘖末期采用TES-1310 数显温度计（台湾泰仕TES 电子工业股份有限公司）、Digital Lux Meter AS823 数字照度计（希玛电子有限公司）测定早晨（8：00—9：00）、中午（11：00—12：00）、下午（16：00—17：00）水稻植株上层（离地200 cm）、下层（离地10 cm）的温度、光照度，每层测定5 次。收获时，每个处理小区测定实际产量。

1.4 数据分析

数据采用Excel 2018 和Design Expert 10.0 软件进行整理和分析。

2 结果与分析

2.1 不同栽培密度与株行距对巨型稻植株上下层光、温的影响

由图1、图2 可知，大部分处理组合巨型稻植株在早晨 8：00—9：00 和下午 16：00—17：00 的上层温度和下层温度差异不大，分别在26.6～27.2 ℃、26.8～27 ℃和 26.0～26.6 ℃、26.0～26.4 ℃，仅处理 4 早晨8：00—9：00 上下层温度较低，分别为 25.8、26.0 ℃，与同时段其他处理温度相差近1 ℃。在中午11：00—12：00 各处理间上下层温度各有不同，其中，处理9—13 上下层温度较高，分别为33.0～33.2 ℃和 32.8～33.0 ℃；处理3、4、6、8 上下层温度相对较高，分别为32.0～32.4 ℃和 31.6～32.6 ℃；处理 1、2、7 上下层温度较低，分别为31.4～31.8 ℃和31.2～31.8 ℃。表明栽培密度和行距对丰超6 号上下层温度的影响主要是在中午 11：00—12：00，且密度越小，行距越大，则通透性越好，上下层温度越低。

由图3、图4 可知，各处理植株上层光照度在早晨和下午不同，而中午比较一致，光照度分别为30 294～39 059 lx、48 524～65 068 lx和83 552～85 866 lx。下层光照度在早晨、中午和下午都不一致，光照度分别为388～884 lx、1 577～4 832 lx 和178～613 lx。这可能是测定时云层的变化导致上层光照度的变化差异，而下层光照条件比较稳定，所以光照度比较一致。总体而言，栽培密度越小，行距越大，则透光越多，下部光照度越大。

图1 不同时段下各处理巨型稻植株的上层温度

图2 不同时段下各处理巨型稻植株的下层温度

图3 不同时段下各处理巨型稻植株的上层光照度

图4 不同时段下各处理巨型稻植株的下层光照度

2.2 二次回归正交旋转组合设计结果

2.2.1 数学模型的建立与检验 对各处理组合实际产量（表3）进行回归分析，得出丰超6号产量（ŷ）与密度（x1）、行距（x2）的二次方程为ŷ=8 563.23+939.20x1-828.52x2+109.50x1x2-445.16x12+ 46.05x22。经失拟性检验，F=46.35，P=0.001 5＜0.05，方程决定系数R2=0.773 9，F=4.79，P=0.031 9＜0.05，方程显著，说明栽培密度（x1）、行距（x2）2 个因素对产量（ŷ）有显著影响，该二次模型可作为巨型稻丰超6 号实际栽培中产量预测和制定栽培方案时参考使用。

表3 各处理组合巨型稻的实际产量

2.2.2 主因子效应分析 方程回归系数绝对值大小决定各因子权重，一次项系数表明栽培密度＞行距，试验设计的处理水平范围内，产量与密度呈正相关，与行距呈负相关；且二次项系数同样为栽培密度＞行距，密度和行距是获得高产量的重要影响因子。

2.2.3 单因子效应分析 将其中一个因素固定在0水平对回归方程进行降维分析，得到以其中1个因素为决策变量的偏回归模型，Y1=8 563.23+939.20x1-445.16x12，Y2=8 563.23-828.52x2+46.05x22。由 图 5 可知，在-1.414≤xi≤ 1.414 的范围内，Y1是一条开口向下的抛物线，Y2是一条开口向上的抛物线，即产量随栽培密度的增加而增加，随行距的加宽而降低。当栽培密度水平为1.0 时，产量最高，当行距水平为1.414 时，产量最低。

图5 单因子产量效应曲线

2.2.4 交互效应分析 回归方程中x1x2的交互作用的方差分析结果为P=0.783 1，差异不显著。表4 数据表明，同一栽培密度下，随行距水平的增加，产量逐渐减少，而同一行距下，随栽培密度水平的增加，产量逐渐增加，当行距增加到0 及其以后水平，产量随密度的增加呈先增加后减少的趋势。说明栽培密度与行距的交互作用主要表现在较宽的行距与较大的密度影响产量，行距与密度的配合适宜范围在行距水平-1.414 至-1，密度水平+1 至+1.414。

2.2.5 适宜栽培密度和行距配置 采用频率分析法分析模型寻求最佳方案。由表5 可知，95%置信区间巨型稻丰超6 号产量可达到9 000 kg/hm2以上的栽培密度和行距的取值区间分别为0.922 至1.490 和-1.490至-0.922，即栽培密度为86 064～92 880株/hm2，行距为43.94～50.78 cm。

表4 栽培密度与行距的交互效应

表5 产量超过9 000 kg/hm2的25 个方案中各变量取值的频率分布

3 小结与讨论

二次正交旋转组合设计法多数运用于工业领域，不仅很好地完成了曲线模拟，试验精度高，而且减少了试验频次数，得到的二次多元回归模型可考察整个试验范围的最优点，不易忽略显著因素，更符合专业结果［7-9］，现被农业科研工作者应用于水肥技术优化［10，11］、栽培模式优化［12，13］等方面，为这些研究减少了繁多的工作量，提供了可靠的试验结果。本试验结果表明，栽培密度、行距是影响丰超6 号产量高低的主要栽培因子，其中，中、高栽培密度下，宽行距有利于获得高产，窄行距下，增加栽培密度有利于获得高产。经过方程模型分析得出，栽培密度和行距的优化组合为栽培密度86 064～92 880 株/hm2，行距43.94～50.78 cm，该栽培配置下，丰产6 号产量可达到9 000 kg/hm2以上。不同栽培密度和行距的巨型稻温度、光照度变化主要表现在中午下层温度的变化和早晨、下午上层光照的变化，栽培密度越小，行距越宽，下层温度越低，光照越强。测定时期为分蘖末期，遮光降温效果在巨型稻中后期应该更明显，选择遮光降温效果最好的栽培密度和行距配置，将更有利于稻虾综合种养。