播种方式对直播杂交籼稻生长及产量形成的影响*

朱从桦 李伟 任丹华 欧阳裕元 李旭毅,3¤

1.四川省农业科学院作物研究所，四川成都

2.四川省农业机械化发展推广中心，四川成都

3.作物生理生态及栽培四川省重点实验室，四川成都

水稻机械化直播省去了育秧、拔秧、移栽等繁琐环节，具有轻简、高效、省工等突出特点。近年来，随着农村适龄劳动力逐渐减少和水稻生产成本逐年增加，水稻机械化直播技术在全国各地大面积示范和应用，并且迈入高速发展阶段[1-2]。四川水稻机械化直播生产以杂交籼稻为主，研究基于农用无人机的精量高效播种技术对进一步提高四川盆地杂交籼稻直播生产效率和种植效益具有重要意义[3-4]。前人主要从品种选育、播种量[5-6]、直播方式[7-8]、杂草防控[9-10]、肥水管理[11]等方面研究直播稻节本、高产、高效机理和技术途径。与撒播相比，条播、穴播稻种落点分布均匀性更好，秧苗成行、成穴生长，群体通风透光性能更好，成穗率较高，稻谷产量也更高[6,12-13]。相较于条播，穴播能够进一步优化群体配置，提高抗倒伏能力，提高成穗率，增加干物质积累量，进而提高水稻产量[14-16]。华南农业大学罗锡文院士团队研发的水稻精量穴直播机实现杂交稻精量穴播作业，配套“精播全苗”“基蘖肥一次深施”“播封同步杂草防除”等技术，显著提高了直播稻规范化程度，提升了直播稻产量[1,17]。水稻精量直播机因其体积和重量较大，频繁转场作业效率低，难以满足深泥脚田以及丘陵稻田高效、规范直播生产作业需求。然而，随着水稻精量条播无人机以及配套农艺技术的日趋成熟，使杂交籼稻无人机精量条直播生产得到快速发展[7,18]，上述难题迎刃而解。本研究通过分析比较杂交籼稻机械穴播、无人机条播、人工撒播方式下籼稻生长及产量形成的差异，旨为优化杂交籼稻机械化精量直播技术提供支撑。

1 材料与方法

1.1 试验点土壤概况

试验于2020年5~9月，在四川省农业科学院作物研究所试验农场进行。试验田为沙壤土，排灌方便，前作为小麦，试验前0～25 cm耕层土壤有机质23.46 g/kg、速效氮65.44 mg/kg、速效磷7.58 mg/kg、速效钾85.93 mg/kg、全氮1.55 g/kg、全磷0.68 g/kg、全钾14.26 g/kg。

1.2 供试材料

川康优丝苗，籼型三系杂交籼稻。

1.3 试验设计

试验采用单因素完全随机设计，设置了3 种播种方式，即人工撒播、无人机条播、机械穴播。人工撒播由经验丰富的人员使用背负式电动播撒器完成；无人机条直播采用SCW20+OCT-6 精量条播无人机（如图1 所示）完成；机械穴播采用上海世达尔2BDXZ-10CP（25）型精量穴播机完成，播种行距25 cm，穴距20 cm。水稻种子采用咪鲜胺3 000 倍液浸种48 h，种子用丁硫克百威包衣。2020年5月15日上午9时，按照试验设计进行直播，播种量均为27 kg/hm2，每个处理播种面积为120 m2，各处理间隔0.5 m，重复3 次。播种时田块平整，田面无明显积水，稻田四周开好边沟，确保排灌通畅。所有小区纯氮（尿素，氮含量≥46.1%）用量为180 kg/hm2，按照基肥∶分蘖肥∶穗肥=6∶3∶1施用；P2O5（过磷酸钙，P2O5（含量≥12.0%） 用量为 90 kg/hm2，全部作基肥；K2O（氯化钾，K2O 含量≥60.0%）用量为150 kg/hm2，按照基肥∶穗肥=1∶1 施用。基肥在平整稻田前1 d 施入，分蘖肥在直播后第35 d 施入，穗肥在主茎倒3 叶期施入。小区间筑高30 cm、宽30 cm的田埂，并覆塑料膜，独立排灌。水肥管理和病虫、杂草防控依据当地直播稻高产栽培技术进行管理和防控。

图1 SCW20+OCT-6精量条播无人机

1.4 测定项目及方法

1) 单位面积总播种数。播种结束后，每个小区选择3个代表性区域（2 m × 2 m）统计稻种数量。

2) 发芽势。播种后第5天，在每个小区选择的3个代表性区域（2 m × 2 m）内统计正常出芽的种子数，发芽势= 第5天正常出芽的种子数/ 总播种数。

3) 发芽率。播种后第14 天，在每个小区选择的3个代表性区域（2 m × 2 m）内统计正常秧苗数，发芽率= 第14天长成的正常秧苗数/ 总播种数。

4) 单位面积苗数和成苗率。播种后第30 天，在每个小区选择的3个代表性区域（2 m × 2 m）内统计苗数，成苗率 = 第30天苗数 / 总播种数。

5) 株高和出苗整齐度。播种后第30 天，每个小区选择3个代表性区域（1 m × 1 m）内测量秧苗株高，出苗整齐度= 1 m2内秧苗的平均株高/ 1 m2内秧苗株高的标准差。

6) 秧苗形态和干重。播种后第30 天，每个小区选择3个代表性区域（1 m × 1 m）采集50 棵代表性秧苗，测定根数、根长，样品分为根系和地上部，烘干至恒重，称量根干重、地上部干重，并计算根冠比。

7) 分蘖动态。播种后第30 天、第40 天、第50 天、第60 天、第70 天、第80 天、第90 天，每个小区选择3个代表性区域（1 m × 1 m），调查1 m2内水稻分蘖数。

8) 籽粒产量。各小区选取40 m2收获水稻人工脱粒，晒干后换算成标准含水量（13.50%）计产，重复3次。

1.5 数据处理

运用DPS7.05软件进行试验数据统计分析，用最小显著差法LSD 检验平均数（P<0.05），用OriginPro2017 软件制图。

2 结果与分析

2.1 播种方式对水稻出苗质量的影响

播种方式会显著影响直播水稻发芽势、发芽率、成苗率、株高及出苗整齐度（见表1）。人工撒播、无人机条播和机械穴播处理单位面积播种数和单位面积苗数无显著差异。机械穴播处理发芽势、发芽率、成苗率、播种后第30 天株高和出苗整齐度均明显高于人工撒播和无人机条播，其中，成苗率分别较人工撒播和无人机条播高11.05%和14.01%，出苗整齐度分别较人工撒播和无人机条播高27.17%和24.93%。这表明，水稻机械穴播方式增加了蓄水沟，抬高了种子水平分布位置，更有利于种子萌发成壮苗。

表1 播种方式对水稻出苗质量的影响

2.2 播种方式对秧苗形态和干重的影响

播种方式会显著影响直播水稻苗期根数、根长、根重、地上部重和根冠比（见表2）。人工撒播根数、根长和根重与无人机条播处理无显著差异；无人机条播处理根冠比明显高于人工撒播。机械穴播处理的根数、根长、根重、地上部重和根冠比均明显高于人工撒播和无人机条播，其中，根重分别较人工撒播和无人机条播增加27.03%和27.64%，地上部干重分别较人工撒播和无人机条播增重10.88%和17.61%。

表2 播种方式对秧苗形态和干重的影响

2.3 播种方式对水稻分蘖的影响

播种方式会显著影响水稻分蘖（如图2）。播后第30天，人工撒播、无人机条播和机械穴播处理间分蘖无显著差异。播后第40～70 天，机械穴播水稻处理分蘖数均明显高于人工撒播和无人机条播，且人工撒播和无人机条播处理间分蘖无显著差异。播后第80～90 天，水稻群体分蘖数均表现为机械化精量穴直播＞无人机条播＞人力撒播。

图2 播种方式对水稻分蘖的影响

2.4 播种方式对水稻产量的影响

播种方式会显著影响水稻籽粒产量（图3）。水稻籽粒产量为机械穴播＞无人机条播＞人工撒播；相较于人工撒播，机械穴播增产15.01%，无人机条播增产7.39%。

图3 播种方式对水稻籽粒产量的影响

3 讨论

“精播全苗”是发挥杂交籼稻机械化直播产量潜力的关键，国内外水稻直播一开始是采用撒播，再发展到条播，逐渐向着精量穴播发展[1,11,17]。通过优化播量、精准播种、浸种包衣等手段提高田间种子发芽率，保够基本苗，提高秧苗的整齐度，进而构建直播稻高产群体[2,4,11,18]。本研究中，人工撒播、无人机条播和机械穴播3种播种方式间单位面积播种数、单位面积苗数均无显著差异，既实现了均匀播种，也确保了足够的基本苗（40.59×104～ 43.29×104苗/hm2）。机械穴播同步完成开沟、起垄、精量穴播，增加了直播田排、蓄水能力，抬高了种子水平分布位置，更有利于种子萌发成壮苗，最终发芽率、成苗率、出苗整齐度、播种后第30 天的株高、根数、地上部干重均显著高于人工撒播和无人机条播，这与王在满[8]等研究基本一致。此外，本研究中还发现播种量相同时，无人机条播作业效率最高，其次是机械穴播；相较于机械穴播，无人机条播实现了成行播种，后期秧苗分布规范性较好，群体通风透光好，能够满足构建高产群体的需求，能够实现高产。

直播稻高产与否取决于有效穗，有研究表明不同机械直播方式会显著影响水稻分蘖和成穗，并且穴播产量明显高于条播[16]。本研究结果表明，播后第30～40 天，人工撒播、无人机条播和机械穴播处理间分蘖无显著差异；播后第40～70 天，机械穴播水稻处理分蘖数均明显高于人工撒播和无人机条播，且人工撒播和无人机条播处理间分蘖无显著差异；播栽后第80～90 天，水稻群体分蘖数均表现为机械穴播＞无人机条播＞人工撒播，其主要原因是3种播种方式间基本苗无显著差异，机械穴播秧苗成穴、无人机条播秧苗成行生长，群体的通风透光性更好，中前期形成更多的大分蘖，中后期无效分蘖退化也更少。因此，杂交籼稻直播生产中应根据品种特性，结合穴播和条播水稻分蘖成穗规律，搭配更合理的栽培管控措施，以促进早发、快发，提高大分蘖增产潜力。综上所述，机械穴播是充分发挥直播稻高产的有效途径；而无人机条播却能有效解决丘陵区易陷车、田块小频繁转场作业效率低的问题，能实现杂交籼稻精准控制播种量，水稻成行有序生长，还能够短时内完成大规模、高效率、规范化直播生产。

4 结论

相比人工撒播和无人机条播，机械穴播成苗率分别提高11.05%和14.01%，出苗整齐度分别提高27.17%和24.93%，秧苗根重分别增加27.03%和27.64%，秧苗地上部干重分别增加10.88%和17.61%，籽粒产量明显增加。机械穴播是充分发挥直播杂交籼稻高产的有效途径；无人机条播能实现秧苗成行有序生长，兼顾高产高效，劳动强度更低，值得大面积推广。