移栽密度对北方稻鸭种养模式不同类型粳稻产量及生理特性的影响

牟静怡 郭诗梦 翟文举 王术贾宝艳 黄元财 王岩 王韵 周婵婵

（沈阳农业大学 农学院/作物生理研究所，沈阳110866；第一作者：2019220219＠stu.syau.edu.cn；*通讯作者：swang123＠syau.edu.cn）

稻鸭种养结合是一种重要的有机水稻栽培方式[1]。研究表明，有机栽培条件下，除了品种、施肥外，移栽密度是影响水稻产量的另一个重要因素[2]。陈传华等[3]研究表明，有机栽培条件下，移栽密度对产量的影响主要表现在单位面积有效穗数上。王坚纲等[4]在江苏省研究了稻鸭共作条件下移栽密度对水稻产量的影响，结果表明，提高栽插密度虽然能显著增加单位面积穗数，但是对其他产量构成因素的影响则未达显著水平。罗强鑫等[5]研究表明，增加种植密度对有机栽培水稻叶面积指数、干物质积累量、生育前期的作物生长率有显著提升作用。由于稻鸭种养有机模式只施用有机肥，总施氮量较低，因此产量也较低[6]。提高水稻单产的有效途径是增加单位面积穗数，而提高栽插密度无疑是最简单、最有效的方法[4]。朱梦华[7]研究表明，稻鸭共作模式下，采用毯苗机插移栽时，随着栽插密度的增大，常规粳稻南粳9108的产量呈上升趋势，而籼粳杂交稻甬优2640的产量呈先上升后下降趋势。可见，品种不同，其获得高产的适宜栽插密度也不同。

因此，在前人研究的基础上，我们在沈阳地区开展了稻鸭种养有机栽培模式下移栽密度对不同类型粳稻品种产量影响的研究，以明确稻鸭种养有机栽培模式下不同类型粳稻品种的适宜栽插密度，为该地区及相似地区水稻生产提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以穗数型品种沈稻505和穂粒兼顾型品种沈稻47为试验材料。

1.2 试验设计

试验于2020年在沈阳农业大学水稻试验基地进行（E 123.4°，N 41.8°）。试验基地年平均气温7℃～8℃，无霜期160 d左右，土壤pH值6.19、有机质39 g/kg、全氮0.16%、全磷0.1%、全钾1.65%、速效氮110 mg/kg、速效磷16.7 mg/kg。

试验采用裂区设计，密度（D）为主区，品种（C）为副区。移栽密度设3个水平：D1，30.0 cm×23.3 cm（14.0万 丛/hm2）；D2，30.0 cm×16.7 cm（20.0万 丛/hm2）；D3，30.0 cm×9.9 cm（33.0万丛/hm2）。品种设2个水平：C1，沈稻505；C2，沈稻47。3次重复，共18个小区，小区面积21.7 m2。4月19日播种，5月25日插秧，每丛3～5苗。每hm2按150 kg纯氮标准分底肥和蘖肥施用豆粕，底肥∶蘖肥比例为7∶3。每hm2放养麻鸭225只，水稻返青后鸭子下田，灌浆始期离田。田间管理参考辽宁省地方标准DB21/T 3202-2019《稻鸭种养生产技术规程》进行，不使用任何农药、化肥以及除草剂。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 叶面积指数

在拔节期、齐穗期和成熟期，每小区选有代表性的点连续调查30丛茎蘖，并按平均值取3丛，根据比叶重法测定植株绿叶面积，计算叶面积指数。

1.3.2 个体空间结构

于灌浆期每小区选有代表性的点连续调查30丛茎蘖，并按平均值取3丛，在植株保持田间自然形态下，从地面由下向上每20 cm为一层，将各层植株叶片由上向下进行大田切片，采用比叶重法，计算各层叶面积指数。将每层的茎、叶分别放于牛皮纸袋中105℃杀青30 min，然后80℃烘干至恒质量称重。

1.3.3 地上部干物质量

在拔节期、齐穗期、成熟期，每小区选有代表性的点连续调查30丛茎蘖，按平均值取3丛，按照茎、叶、穗3部分分别放于牛皮纸袋中105℃杀青30 min，然后80℃烘干至恒质量称重。

1.3.4 产量及其构成因素

在成熟期每小区选择有代表性的点连续调查30丛茎蘖，按平均值取3丛进行室内考种，调查有效穗数、穗粒数、结实率、千粒重等。各小区采用对角线法，取1 m2测产，3次重复，以14.5%含水量折合实产。

1.4 数据处理

用Excel 2016和DPS 7.05软件进行数据统计分析，用Origin 2017软件作图。多重比较采用LSD法，5%显著水平。

2 结果与分析

2.1 对不同类型粳稻产量及其构成因素的影响

方差分析结果表明，品种、移栽密度以及品种与密度的互作对不同类型粳稻产量、单位面积有效穗数、每穗颖花数以及结实率有显著影响，对千粒重影响不显著（表1）。沈稻47的产量随移栽密度的增加而增加，在D3处理下达到最高，为9.50 t/hm2。沈稻505的产量随移栽密度增加表现出先增加后降低的趋势，在D2处理下达到最高，为9.39 t/hm2。2个品种的单位面积有效穗数均随着移栽密度的增加显著增加，并且同一品种各处理间差异均达显著水平，穗数型品种沈稻505分蘖成穗能力显著高于穗粒兼顾型品种沈稻47，各个密度处理下的单位面积有效穗数均高于沈稻47。2个品种的每穗颖花数随着移栽密度的增加呈下降趋势，其中沈稻47各处理间的每穗颖花数存在显著差异，沈稻505的每穗颖花数在D3处理下显著低于D1、D2处理，且D1与D2处理之间差异不显著。并且，沈稻47在各移栽密度处理下的每穗颖花数均大于沈稻505。沈稻47的结实率在D3处理下显著低于D1、D2处理，且D1与D2处理之间差异不显著。沈稻505的结实率在D2处理下最高，且各处理之间存在显著差异。

表1 不同处理间产量及其构成因素比较

2.2 对不同类型粳稻叶面积指数的影响

从图1可见，移栽密度对2个品种拔节期、齐穗期、成熟期的LAI都具有显著影响。拔节期至成熟期，沈稻47和沈稻505的叶面积指数先增加，并于齐穗期达到最大值，随后降低。随着移栽密度的增加，2个品种的LAI明显增加，且各个时期均在D3处理下为最高。沈稻47在拔节期不同移栽密度处理之间差异显著，而在齐穗期和成熟期仅D1处理与D2、D3处理呈显著差异，D2与D3处理之间无显著差异。沈稻505在成熟期各处理之间差异显著，而在拔节期和齐穗期仅D1处理与D2、D3处理呈显著差异，D2与D3处理之间差异不显著。

图1 不同移栽密度对各时期沈稻47、沈稻505叶面积指数的影响

2.3 对不同类型粳稻个体空间结构的影响

从图2和图3可见，移栽密度对2个品种的个体空间结构有明显影响。随着移栽密度的增加，沈稻47的株高增加，0～80 cm各层的茎叶干物质量减少，80～120 cm各层的茎叶干物质量增加，20～80 cm各层的叶面积减少，80～120 cm各层的叶面积增加。且D1和D2处理下叶面积主要集中在60～80 cm层之间，而D3处理下主要集中在80～100 cm层之间。

图2 不同移栽密度对沈稻47个体空间结构的影响

图3 不同移栽密度对沈稻505个体空间结构的影响

随着移栽密度的增加，沈稻505在0～80 cm各层的茎叶干物质量减少，在20～60 cm各层的叶面积减少。当移栽密度由D2增加到D3时，60～80 cm层的叶面积减少，80～100 cm层的叶面积增加。且D1处理下叶面积主要集中在40～60 cm层之间，而D2和D3处理下叶面积主要集中在60～80 cm层之间。

2.4 对不同类型粳稻干物质积累的影响

从表2可见，随着移栽密度的增加，沈稻47齐穗前干物质积累量占总积累量的比值增加，而齐穗后的比值下降，沈稻505齐穗前干物质积累所占比例呈现先上升后下降的趋势。随着移栽密度的增加，沈稻47的干物质总积累量增加，D3处理最高，并且各密度处理之间差异显著；而沈稻505的干物质总积累量呈现先增加后降低的趋势，D2处理最高，D1处理与D2、D3处理差异显著，D2与D3处理之间差异不显著。

表2 移栽密度对不同水稻品种干物质积累的影响

3 结论与讨论

几十年来，学者们对移栽密度影响产量的研究结果不尽相同，但多数研究表明，水稻产量随移栽密度的增加呈先升后降趋势[8-10]。合理密植可以促进产量构成因素协调发展，实现增产[11]。水稻单产与有效穗数和穗粒数息息相关，而密植和疏植是影响单位面积穗数和穗粒数的主要变量[12]。朱克明等[13]研究表明，移栽密度22.5～27.0万丛/hm2有利于有机栽培水稻获得高产。陈传华等[3]研究表明，有机栽培条件下在移栽密度为30.0～37.5万丛/hm2之间，产量随移栽密度增加而增加。稻鸭种养有机栽培条件下，由于水稻生长后期一般不追肥，探究适宜移栽密度对提高产量尤为重要。王坚纲等[4]认为，对于稻鸭共作方式来说，提高移栽密度，鸭子在稻田的活动对水稻分蘖、生长、成穗影响不大。因此，稻鸭种养模式下可以通过适当增密达到增产目的，并且针对不同类型品种进行不同密度配置。

本研究结果表明，稻鸭种养有机栽培模式下，移栽密度对不同类型粳稻LAI、干物质积累量、个体空间结构、产量、有效穗数、每穗颖花数、结实率均具有显著影响。随着密度的增加，沈稻47的LAI、有效穗数、齐穗前干物质积累所占比例、干物质总积累量和产量明显增加，而每穗颖花数、结实率明显减少。可见，增加移栽密度会促进齐穗前群体干物质的积累，虽然最终导致个体籽粒发育欠佳，但由于大大增加了群体穗数以及群体干物质积累量，最终实现高产。因此可以得出，穗数优势是高密度群体高产优势形成的主要原因，这与朱聪聪等[14-15]的观点一致。而随着移栽密度的增加，沈稻505的LAI和有效穗数明显增加，每穗颖花数明显降低，结实率、群体干物质积累量和产量先增后降。可见密度的增加虽然增加了群体的有效穗数，但移栽密度过大也会对其他产量构成因素产生负面影响，如穗子变小、每穗粒数变少、结实率降低等，从而造成产量损失，这与DOU等[16-18]的研究结果一致。另外，叶片是主要的光合器官，其发育好坏决定了水稻的产量水平[19]。沈稻505在较高的移栽密度D3处理下齐穗期及拔节期的LAI与D2无显著差异，结合个体空间结构的表现分析，可能是由于本身分蘖力较强，移栽密度过大导致个体植株生长拥挤、田间郁蔽，冠层中下部的枯叶多，从而影响了群体叶面积指数以及干物质积累量，进而影响产量。

4 结论

本研究结果表明，在稻鸭种养有机栽培模式下，穗粒兼顾型品种沈稻47取得高产的适宜移栽密度为30.0 cm×9.9 cm（33.0万丛/hm2），穗数型品种沈稻505的适宜移栽密度为30.0 cm×16.7 cm（20.0万丛/hm2）。但由于产量还受土壤肥力和生态环境等条件的影响，稻鸭种养最适移栽密度有待于针对具体的推广区域开展研究，建立适合不同地区的高产高效栽培技术模式。