播种期、栽插密度、施钾量、施氮量对优质感光杂交稻金泰优明占产量和稻米品质的影响

雷伏贵，陈家银，陈建辉，饶鸣钿*，乐开富，周元伟，曾德燎，傅文婷

（1.福建六三种业有限责任公司，福建 三明 365050；2.三明市农业科学研究院，福建 三明 365050）

0 引言

水稻是我国最重要的粮食作物，种植面积分布广，从东南到西北，从平原到山区都有种植，全国常年水稻种植面积约占粮食作物种植总面积的27%，水稻总产约占粮食作物总产的37%。单位面积产量比小麦和玉米分别高48%和23%。因此，水稻是我国种植面积最大、单产最高、总产最多、食用人数最多的粮食作物，对保障我国粮食安全具有重要的作用［1］。

随着人们生活水平的提高，对稻米的需求由数量型向质量型转变［2］，选育和推广高产优质品种已成为发展水稻生产的必然选择。水稻的产量和品质除了受遗传因素影响外［3-4］，还受环境和栽培方式的影响［5-6］，因此良种与良法相配套，才能充分发挥出良种的增产潜力，并实现高产、稳产、优质、高效的目的［6］。已有研究认为，早播种产量高，适时播种可以改善米质，可提高整精米率［7-8］，降低垩白度［9-10］，提高胶稠度［9］；栽插密度会影响产量，栽插密度适宜则产量高［11-13］，栽插密度也会影响米质，提高栽插密度会提高垩白度［11-13］，降低整精米率［12-13］，降低胶稠度［12］；施氮量适宜则产量高，施氮量不足或过高都不利于高产［11-13］，施氮量也会影响米质，施氮量适宜可以提高整精米率［12］，随着施氮量的提高整精米率也提高［14-15］。有研究认为提高施氮量会增加垩白度［13,16］，也有研究认为施氮量适宜会降低垩白度［12］，增施氮肥可以降低垩白度［15］；增施氮肥降低胶稠度［12,15］，会降低直链淀粉含量［16］。增施钾肥，可提高稻米糙米率、精米率和整精米率［14-15,17-19］，降低垩白粒率、垩白度和直链淀粉含量，增加胶稠度［17-18］。也有的研究认为，增施钾肥会提高垩白粒率、垩白度［19-20］。同一试验因素对同一米质性状有不一致的结果，可能与品种、生态条件、试验设计等因素有关。

杂交稻金泰优明占是以金泰A为母本，以双抗明占为父本配组育成的籼型感光三系杂交稻品种。2019年由福建省审定（审定号为闽审稻20190021，福建省农业农村厅通告2019年7号）；2019年通过广西农作物品种委员会审定（审定号为桂审稻2019143，桂农厅公告〔2019〕26号）。该品种表现为产量高、米质优，福建省区试米质达部颁二等优质食用稻品种标准，广西壮族自治区试米质达部颁一等优质食用稻品种标准。福建省2年区试稻瘟病抗性鉴定综合评价为中感稻瘟病，广西2年区试稻瘟病抗性鉴定为中抗稻瘟病。该品种已在生产上大面积推广应用，但鲜见有关栽培措施对金泰优明占产量、品质影响的研究报道。

本研究以金泰优明占为材料，开展2个试验：（1）不同播种期对产量和稻米品质的影响试验；（2）应用最优回归设计，选用“311A”方案［21-24］，以栽插密度、施钾量、施氮量为试验因素，以产量和稻米品质为目标函数，进行3因素综合栽培试验，为该品种作为烟后稻高产保优栽培确定适宜的播种期、栽插密度、施钾量及施氮量。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2021年在三明市沙县区夏茂镇儒元村进行，试验地位于东经117.65°,北纬26.57°，海拔190 m。试验地前茬为烤烟，栽插密度、施钾量、施氮量3因素综合栽培试验田的土壤pH值为5.06，有机质39.3 g/kg，碱解氮 175 mg/kg ，有效磷10.9 mg/kg，速效钾162 mg/kg。

1.2 供试品种

供试品种为杂交稻金泰优明占，本田用种量为7.5 kg/hm2。

1.3 试验设计

1.3.1 不同播种期试验 试验设5个播种期，分别为5月12日、5月20日、5月28日、6月5日、6月13日。小区面积为13.34 m2（2 m×6.67 m），3次重复，共15个小区。随机区组排列。

1.3.2 栽插密度、施钾量、施氮量3因素综合栽培试验 采用二次回归最优设计，选用“311A”方案，3个因素的水平编码和实际值如表1所示。各处理组合的实际方案见表2，小区面积13.34 m2（2 m×6.67 m），2次重复，共个22小区。随机区组排列。

表1 栽插密度、施钾量、施氮量3因素水平编码

表2 试验设计与产量结果

1.4 田间管理

播种期试验依据试验方案分批播种，秧龄22~23 d移栽，每丛插1粒谷苗，每小区插植280丛，折21万丛/hm2。施复合肥（N∶P2O5∶K2O=18∶8 ∶15）750 kg/hm2，尿素75 kg/hm2，氯化钾75 kg/hm2，折纯氮169.5 kg/hm2，P2O560 kg/hm2，K2O 157.5 kg/hm2。基肥插秧前施，移栽后7 d施分蘖肥，幼穗分化2~3期施穗肥。

栽插密度、施钾量、施氮量3因素综合栽培试验的小区间筑小田埂，并覆盖地膜，防止小区间肥水串流。5月20日播种，湿润育秧，6月12日移栽，10月26日收割。

氮肥分基肥、分蘖肥、穗肥施用，施肥比例为40%、40%、20%，磷肥（统一施用过磷酸钙375㎏/hm2）与钾肥都分基肥、分蘖肥施用，各次施用比例均为50%、50%。基肥移栽前施用， 7月9日施分蘖肥， 8月17日施穗肥。及时防治二化螟、稻飞虱、稻纵卷叶螟、纹枯病、稻瘟病等病虫害。

1.5 测定项目与方法

1.5.1 产量 成熟时第2个重复每个小区各调查30丛有效穗，并取5丛考种。播种期试验全小区实割测产。栽插密度、施氮量、施钾量3因素综合栽培试验，密度为6.0万丛/hm2的处理全小区实割测产，其他栽插密度的小区为了减少边行效应的影响，每个小区割去四周边行后实割测产，各小区实割后称湿谷重，各取湿谷1.5 kg晒干，计算晒干率，折算各小区的干谷重。

1.5.2 稻米品质 每个处理取湿谷1 kg晾干后送至农业农村部稻米及制品质量监督检验测试中心（杭州）化验分析稻米的品质。检测标准为《食用稻品种品质》（NY/T 593—2021）。

1.6 统计分析方法

在方差分析的基础上采用新复极差测验（SSR测验）对播种期试验的产量差异进行多重比较，分析稻米品质6个主要指标的差异并综合判定等级。栽插密度、施钾量、施氮量3因素综合栽培试验的产量和稻米品质指标，采用宁夏回族自治区农业技术推广总站马自清的《农业试验统计分析shyfxExcel》计算程序进行回归分析，根据回归系数进行单因素分析与两因素互作效应分析。

2 结果与分析

2.1 播种期对产量的影响

根据实收产量结果可知（表3），随着播种期的推迟，产量不断降低，5月12日、5月20日、5月28日、6月5日播种的实收产量分别比6月13日最迟播种的增产了48.04%、40.52%、25.78%、11.81%。5月12日、5月20日、5月28日播种的实收产量增产均达到极显著水平，6月5日播种的实收产量增产未达到显著水平。播种期与实收产量呈极显著负相关，回归方式为：y=13186.074-136.956x，相关系数r=-0.996**。在试验的范围内，以5月12日播种产量最高。

表3 不同播种期的实收产量与农艺性状

因金泰优明占为感光型品种，播种越早，全生育期越长，主要是本田营养生长期延长（表3）。全生育期与实收产量的相关系数r=0.996**、本田营养生长期与实收产量的相关系数r=0.995**，均达到极显著水平。播种期早的本田营养生长期长、有效穗数多，但每穗粒数减少，最早（5月12日）播种的有效穗比最迟（6月13日）播种的高26.85%，每穗粒数减少8.08%。最迟播种的因齐穗期偏迟，结实率明显降低。这与当地气候条件有关，当地海拔300 m以下地区晚稻的安全齐穗期为9月22日，此日期后齐穗的将会遭遇低温，从而影响到结实率。可见，金泰优明占在海拔300 m以下地区作烟后稻种植，宜在5月28日前播种，根据前作收获期，尽早播种，可以充分延长生育期，进一步提高产量。

2.2 栽插密度、施钾量、施氮量对产量的影响

2.2.1 产量回归模型的建立与检验 根据栽插密度、施钾量、施氮量3因素综合试验的实收产量结果（表2），应用最优回归试验程序计算，产量的回归方程为：y=9444.28-402.87x1-36.54x2-166.92x3+ 134.55x1x2-234.95x1x3+31.61x2x3-76.23x12-68.83x22-144.26x32

表4 各偏回归系数显著性检验

2.2.2 因素主效应分析 当2个因素的编码值取零水平时，x1、x2、x3的偏回归方程分别为：y1= 9444.28-402.87x1-76.23x12、y2=9444.28-36.54x2-68.83x22、y3=9444.28-166.92x3-144.26x32。

根据二次函数的性质，偏回归方程的一次项系数表示编码值增加1个单位的平均产量变化量。可见，栽插密度、施钾量、施氮量可使产量分别平均减产402.87、36.54和166.92 kg/hm2。二次项系数表示抛物线开口的方向和大小，负值表示开口向下，正值表示开口向上，绝对值越大，则抛物线的开口越小，即不同水平上的产量差异越大。可见栽插密度、施钾量、施氮量3项措施与产量关系均为开口向下的抛物线，因而有极大值。按二次函数求极值的方法计算出极大值，最高产量栽插密度的取值水平为-2，施钾量的取值水平为-0.2654（K2O 117.09 kg/hm2），施氮量的取值水平为-0.0035（纯氮134.76 kg/hm2），说明栽插密度以-2水平时产量最高，提高栽插密度导致产量有所降低。根据栽插密度、施钾量、施氮量不同水平上的模拟产量（表5）可知，栽插密度虽以-2水平时最高，在-1水平以内产量都比较接近，-1.5水平时减产0.68%，-1水平时减产1.75%。产量较高的栽插密度取值范围为-2~-1，产量较高的施钾量取值范围为-1~0.5，施氮量取值范围为-1~0。

表5 栽插密度、施钾量、施氮量不同取值水平上的模拟产量

2.2.3 两因素互作效应分析 由回归方程可知，因素间存在不同程度的互作效应。互作项系数符号表示互作的方向，正号表示正互作效应，负号表示负互作效应，绝对值越大互作效应也越大。

栽插密度与施氮量呈负互作效应，达0.05显著水平，根据试验设计，编码水平由-2提高到2，栽插密度、施钾量、施氮量都是由低水平到高水平设置，负互作效应说明栽插密度较稀的，基本苗较少，通过多施用氮肥进而促进分蘖，尽量增加穗数，可获得较高产量；反之，栽插密度较高的，基本苗较多，就要适当减少氮肥的用量，防止群体过大，也可获得较高产量。

2.3 播种期对稻米品质的影响

不同播种期的米质检测结果如表6所示，根据农业行业《食用稻品种品质》（NY/T 593—2021）标准，各处理稻米的透明度、碱消值、直链淀粉含量、胶稠度4项不同播种期的指标值都相同，都达到部颁优质一等食用稻品质标准。但稻米的垩白度有一定差异，为优质一等至优质二等。整精米率为优质一等至优质三等。整精米率与播种期呈二次抛物曲线的关系，回归方程为：y=55.3114+0.4134x-0.0166x2，相关系数r=0.970**。米质最优的为5/28播种的，达到部颁优质一等食用稻品质标准。偏早播的整精米率偏低、垩白度偏高，米质等级为部颁优质二等食用稻品质标准，迟播的整精米率低，米质等级为部颁优质二、三等食用稻品质标准。

表6 不同播种期的稻米品质检测结果

2.4 栽插密度、施钾量、施氮量对稻米品质的影响

根据整精米率、垩白度、透明度、碱消值、胶稠度、直链淀粉含量6项稻米品质指标的检测结果（表7），因各处理的透明度都是1级，碱消值都是7.0级，说明金泰优明占这2个指标主要受遗传因子控制，栽培措施影响小，因而这2项指标不进行统计分析。仅对整精米率、垩白度、胶稠度、直链淀粉含量4项指标进行统计分析，其回归方程的偏回归系数如表8所示。

表7 栽插密度、施钾量、施氮量各处理稻米品质检测结果

由偏回归方程的一次项系数和二次项系数可知（表8）：影响整精米率的主要因素是栽插密度（bx1为-0.368）和施氮量（bx3为-0.287），提高栽插密度，整精米率呈先降后有所提升的趋势，整体上降低了整精米率；提高施氮量则会不断降低整精米率。同时，施钾量与施氮量存在较高的正互作效应（bx2x3为0.544），根据试验设计，说明施钾量较高时，施氮量也要提高，反之，施钾量较低时，施氮量也要降低，有利于提高整精米率；栽插密度与施氮量也存在较高的正互作效应（bx1x3为0.332），说明栽插密度较高时，施氮量也要提高，栽插密度较低时，施氮量要降低，有利于提高整精米率。即栽插密度高、基本苗多的，施钾量、施氮量要提高；栽插密度低的，施钾量、施氮量也要降低，有利于提高整精米率。

表8 各稻米品质指标回归方程的偏回归系数

施钾量对垩白度有较高的影响（bx2为0.119），提高施钾量，垩白度呈先增后降的趋势，整体上提高了垩白度。

影响直链淀粉含量的主要因素是施氮量（bx3为-0.319），提高施氮量，直链淀粉含量呈现出先升后降的趋势，整体上降低了直链淀粉含量。同时施钾量与施氮量存在较高的正互作效应（bx2x3为0.331），施钾量较高时，施氮量也要提高，施钾量较低时，施氮量也要降低，进而提高了直链淀粉含量。

影响胶稠度的主要因素是栽插密度（bx1为-0.567）和施氮量（bx3为-0.500），提高栽插密度，胶稠度会不断降低，提高施氮量，胶稠度则呈先降后升的趋势，整体上降低了胶稠度。同时栽插密度与施钾量（bx1x2为0.875）、施钾量与施氮量（bx2x3为0.765）存在较高的正互作效应，说明栽插密度较高时，施钾量、施氮量都要提高，栽插密度较低时，施钾量、施氮量都要降低，有利于提高胶稠度。

2.5 高产优质方案的确定

因金泰优明占胶稠度值较长，不同处理的胶稠度都在优质一等食用稻品质标准内，不进行模拟选优，仅以产量、垩白度、整精米率和直链淀粉含量进行模拟选优。在约束条件下(-2≤xi≤2)，取步长为1，3个因素各有5个水平，组成125个全因子技术组合。经模拟，产量≥9375 kg/hm2的技术组合有56个，占总组合数的44.8%，垩白度≤1.0%的技术组合有83个，占66.4%，整精米率≥58.0%的技术组合有93个，占74.4%，直链淀粉含量≤18%的技术组合有107个，占85.6%，计算出其各因素取值水平的加权平均值和95%置信区域（表9）。

表9 产量≥9375 kg/hm2、垩白度≤1%、整精米率≥58%、直链淀粉含量≤18%的技术方案及预测值

可见，产量达到预定指标时，其预测米质为部颁优质二等食用稻品质标准。垩白度、整精米率、直链淀粉含量达预定指标时，预测米质达部颁优质一等食用稻品质标准。可见米质达部颁优质一等食用稻品质标准的取值方案为垩白度、整精米率、直链淀粉含量在95%置信区间，x1为-0.435~0.433（栽插密度20.09万~27.90万丛/hm2），x2为-0.566~0.308（K2O 96.80~155.79 kg/hm2），x3为-0.416~0.307（纯氮106.92~155.72 kg/hm2），预测产量9180.30~9600.13 kg/hm2，米质达部颁优质一等食用稻品质标准。

3 讨论与结论

3.1 播种期对产量和稻米品质的影响

试验表明，播种期越早，全生育期越长，产量也越高。因金泰优明占是感光型品种，每早播1 d，与迟播种的相比较，全生育期的延长量和稻谷增产量都比基本营养型品种的高。金泰优明占每早播种1 d，全生育期延长0.78 d，稻谷增产131.71 kg/(hm2·d)，而基本营养型两优616［7］，全生育期延长0.34 d，稻谷增产94.97 kg/(hm2·d)，宜优673［8］全生育期延长0.35 d，增产27.03 kg/(hm2·d)。

不同播种期使灌浆结实期所处的温度不同，从而影响稻米的品质［5,25］。金泰优明占播种期试验表明，偏早播种，整精米率降低，垩白度偏高；较迟播种，整精米率更加降低，这2种情况都会影响米质的等级。在安全齐穗期内适当迟播，整精米率仍然表现为高，但垩白度低，稻米品质等级达优质一等食用稻品质标准。本研究得出的播种期对产量、整精米率影响的结论与相关研究结果一致［7-8］。有研究认为适时播种会降低垩白度［9-10］，提高胶稠度［9］。播种期对稻米品质各指标的影响有所不同，这可能与稻米品种以及生态区域有关。

金泰优明占作为中稻审定，适宜在福建作中稻种植。作烟后稻种植宜根据前作的收获期尽早播种，早播种本田营养生长期延长，产量高；在当地海拔300 m以下地区最迟安全播种期为5月28日，在该日期前播种，有80%的保证率能在9月22日前安全齐穗，从而获得高产优质稻米。

3.2 栽插密度、施钾量、施氮量对产量和稻米品质的影响

栽插密度（基本苗）、施钾量、施氮量与产量一般呈先增后减的抛物线关系［5-6,26-27］。本试验结果也表明，栽插密度、施钾量、施氮量与产量都呈弯曲度不同的二次曲线关系，要保证稻米高产必须有适宜的栽插密度、施钾量、施氮量取值水平，取值偏低或过高都不利于高产。

本试验表明，影响整精米率的主要因素为栽插密度和施氮量，提高栽插密度和施氮量会降低整精米率。栽插密度对整精米率的影响与周培南［13］、邓则勤［23］等的研究结果一致。而徐春梅等［12］研究认为，适宜的施氮量可以提高整精米率，王子臣等［14-15］研究认为，随着施用氮肥量的增加可以提高整精米率。学者们的研究存在一些差异的原因可能与试验地的土壤肥力、试验施肥水平和品种特性等有关。整精米率是稻米的加工品质，整精米率高，稻米的商品价值高，可见提高栽插密度和施氮量，会降低稻米的商品价值。因此，在生产上为了尽量提高整精米率，栽插密度应适当稀植，施氮量要适宜。

本试验表明，对垩白度影响较大的是施钾量，提高施钾量会提高垩白度。本试验结果与王伟妮等［19-20］的研究结论一致。也有研究结果认为，增施钾肥会降低垩白粒率和垩白度［17-18］。存在这种差异的原因可能与品种、土壤肥力水平、施肥水平有关。稻米的实际生产中一般需要施用一定量的钾肥，因此也会提高金泰优明占的垩白度，降低其外观品质。

本试验表明，影响直链淀粉含量的主要因素是施氮量，提高施氮量会降低直链淀粉含量，整体上呈现先增后减的趋势。说明适量增施氮肥能够提高直链淀粉含量，与倪日群［16］、邓则勤［23］、 黄乾龙［28］等的研究结果一致。直链淀粉含量属于蒸煮和食味品质指标，与米饭的黏性、柔软性、透明度及光泽度有关，从而影响稻米的蒸煮特性及食用品质。一般中、低等直链淀粉含量稻米的米粒吸水性弱，米饭的膨性小，饭粒湿黏，有光泽，米饭柔软又不失蓬松，适口性较好；而高直链淀粉的稻米的米粒吸水性强，米饭膨胀性大，饭粒干燥，蓬松，光泽差，冷后变硬，结团，食味较差［31］。本试验直链淀粉含量范围为16.0%~18.3%，属于低含量中（8%~20%）［32］的较高者。可见适量施用氮肥能够提高直链淀粉含量，对食味品质有一定影响。

本试验表明，影响胶稠度的主要因素是栽插密度和施氮量，提高栽插密度和施氮量会降低胶稠度。随着栽插密度的提高胶稠度会不断降低，随着施氮量的提高呈现先减后升的趋势，说明适当施用氮肥会降低胶稠度。栽插密度、施氮量对胶稠度影响结果与徐春梅［12］、黄建鸿［25］等的研究结论一致。但也有的研究结果认为，栽插密度与胶稠度、直链淀粉含量及垩白粒率等稻米品质无明显影响［29］或无显著相关［30］。存在这些差异的原因可能与稻米品种、土壤肥力水平、施肥水平有关。胶稠度属于蒸煮和食味指标，是稻米淀粉的一种胶体特性，指稻米淀粉经糊化、冷却后米糊胶延展的长度，表示淀粉糊化和冷却的回生趋势。胶稠度是影响稻米蒸煮品质、米饭软硬、口感的重要因素，胶稠度大的米饭，口感湿润软滑，冷却不回生；胶稠度小的米饭，口感粗糙，难以下咽。一般来说，稻米的胶稠度越大，则米饭越柔软，品质越好［31］。为了有较大的胶稠度，金泰优明占的栽插密度应适当稀植，施氮量要适宜。

3.3 栽插密度、施钾量、施氮量两因素间的互作对产量和稻米品质的影响

因素间并不是孤立的，而是互相促进、相互抑制的。本试验表明，栽插密度与施氮量对产量的影响存在显著水平的负互作效应。采用相同试验设计的邓则勤等［23-24］研究也认为，栽插密度与施氮量对产量的影响存在一定程度的负互作效应。

因素间对米质也存在互作效应，本试验表明，栽插密度与施氮量、施钾量与施氮量对整精米率存在较高的正互作效应；栽插密度与施钾量、施钾量与施氮量对胶稠度存在较高的正互作效应，即栽插密度的高低，基本苗的多少，合理增加或减少氮、钾肥的用量，均会提高整精米率和胶稠度，栽插密度与氮、钾肥搭配不合理，氮、钾肥不足或偏多，都会降低整精米率和胶稠度。施钾量与施氮量对直链淀粉含量存在较高的正互作效应，说明施钾量的高低，增加或减少施氮量，会提高直链淀粉含量。施钾量与施氮量间具有正互作效应，可能是由于水稻是按一定比例吸收氮、磷、钾的，吸钾量的增加必然会引起吸氮量的增加。

栽插密度与施氮量对稻米产量存在负互作效应，而对整精米率存在正互作效应，显示栽插密度与施氮量的互作，对产量与对整精米率的影响不一致，但可以通过有效协调进行改进。在栽插密度较低以肥促蘖时，氮肥不要偏多，施用量能满足生长的需要即可，这与按栽插密度的高低合理搭配氮肥用量的含义相近，即栽插密度与施氮量呈正互作效应，也有利于整精米率的提高。

本研究经模拟选优，栽插密度在20.09万~ 27.90万丛/hm2范围内，通过穗粒结构调节，密度较低时，穗数较少，每穗粒数较多；栽插密度较高时穗数较多而每穗粒数较少，都可获得较高的产量和优质品质，米质达部颁一等优质稻品质标准，施K2O量在96.80~155.79 kg/hm2、施纯氮在106.92~ 155.72 kg/hm2范围内，产量较高，米质优。因金泰优明占全生育期长，试验地碱解氮、速效钾含量水平较高，以栽插密度、施钾量、施氮量水平较低的产量更高。因施钾量对垩白度具有较高的正效应，提高施钾量会提高垩白度，施钾量以较低水平更佳，米质可以达部颁优质一等食用稻品质标准。金泰优明占在海拔300 m以下地区作烟后稻种植，根据前作的收获期尽早播种可以获得高产，在最迟安全齐穗播种期（5月28日）的5 d内播种，稻米品质最优，米质可达部颁优质一等食用稻品质标准。