低播量下杂交稻产量形成对种植均匀度的响应

2023-05-28李慧兰天明陈惠哲张玉屏武辉向镜张义凯王志刚王亚梁

作物研究 2023年2期

李慧，兰天明，陈惠哲，张玉屏，武辉，向镜，张义凯，王志刚，王亚梁∗

(1 中国水稻研究所，浙江杭州 310006；2 宜宾学院，四川宜宾 644000)

稻米是我国主要的口粮，我国杂交稻种植面积占水稻种植总面积的50%以上，杂交稻稳产增产对保障国家粮食安全起重要作用。杂交稻比常规稻产量能增加20%左右，主要产量优势特征是强分蘖能力和大穗，这就要求杂交稻稀播少本种植[1]。随着社会经济的发展，从事水稻生产的人口逐渐减少，水稻生产走向轻简化、规模化。水稻机插种植具有良好的丰产特性[2]，是以后水稻规模化种植的主流。

我国机插技术引自日本，一般采用撒播的方式，播种量高，无法满足杂交稻稀播少本种植的要求，由于种子排列紊乱，播种量低又导致漏秧率高[3]。目前，水稻机插播种以毯苗为主，部分农户为了降低实际大田用种量和漏秧率而提高了秧盘播种量，导致秧苗素质下降，机插取秧苗数不均匀[4]。前期，我们通过条播育秧与撒播相比显著降低了漏秧率，提高了机插均匀度进而增加了产量[5]。

然而，在低播量种植条件下，机插均匀度对产量造成的影响并不十分明确。谢小兵等[6]指出采用单粒印刷播种的同时，增加机插密度，能有效弥补漏秧率造成的产量损失。杨祥田等[7]指出，漏秧率在5%以下时，水稻的机插产量不会受影响。我们认为除了漏秧率外，产量和机插苗数均匀度显著相关，为此，我们在控制无漏秧的条件下开展不同种植苗数均匀度对产量影响的研究，以期为低播量下的育秧播种机插提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地点及供试品种

试验在中国水稻研究所进行。供试品种为籼粳杂交稻甬优1540 和籼型杂交稻中浙优8 号。2 个品种均为浙江等地的主导品种。

1.2 试验设计

试验采用裂区设计，品种为主区，面积为5.4 m×60 m，种植均匀度为副区，面积为5.4 m×20 m，每处理3 次重复。

种子浸种催芽后采用基质育秧。每盘播种干种子45 g，播种后叠盘出苗，待种子出苗0.5 cm 高后，将秧盘放置到泥浆秧板上。采用旱育秧，秧板上不建立水层，秧龄25 d，人工移栽种植，种植规格行距30 cm，株距18 cm，平均每穴2.4～2.5 苗。

种植均匀度即每穴插植苗数的均匀程度，设3个处理:高均匀度种植(每穴苗数均匀度70%～80%)，中均匀度种植(每穴苗数均匀度50%～60%)，低均匀度种植(每穴苗数均匀度30%～40%)。各处理每穴种植平均苗数为2.4～2.5，高均匀度种植每穴不同苗数的比例为:1 苗/穴占4%，2苗/穴占48%，3 苗/穴占48%，平均每穴苗数为2.44 苗，种植均匀度为76.3%；中均匀度种植每穴不同苗数的比例为:1 苗/穴占20%，2 苗/穴占32%，3 苗/穴占28%，4 苗/穴占20%，平均每穴苗数为2.40 苗，种植均匀度为58.2%；低均匀度种植每穴不同苗数的比例为:1 苗/穴占32%，2 苗/穴占32%，3 苗/穴占20%，4 苗/穴占4%，5 苗/穴占4%，6 苗/穴占4%，7 苗/穴占4%，平均每穴苗数为2.44苗，种植均匀度为34.7%。

试验地氮肥施用量为204 kg/hm2，分基肥(40%)，侧深施追肥(30%)和穗肥(30%)3 次施入。基肥和侧深施追肥采用丰筑控释肥(N∶P2O∶K2O＝25∶10∶10)，穗肥采用尿素。水分和病虫害管理参照当地常规栽培进行。

1.3 测定项目

1.3.1 分蘖特性与群体均匀度

每处理小区定点1.5 m(横向)×1.6 m(纵向)面积。每隔7 d 调查一次茎蘖数。群体均匀度(Unst)计算公式如下:

式中:S 为观测值的标准差；xi为观测值；为观测值的平均数。

1.3.2 干物质积累

每小区取样面积为1.5 m(横向)×1.6 m(纵向)，抽穗期和成熟期取设定面积里的所有植株。将叶片、茎鞘、稻穗分开，在100 ℃下杀青15 min，后于80 ℃下烘干至恒重称量，计算群体干物质积累。

1.3.3 产量及产量结构

成熟期采用5 点法调查每小区3 m×3.2 m 面积产量及产量结构。计算有效穗数，并根据平均成穗数取5 穴调查每穗粒数、结实率，测定千粒质量，计算理论产量，并实收核产。

1.4 数据统计与分析

利用Excel2016 统计数据并作图，采用SAS9.4(SAS，Cary，NC，USA)进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 分蘖动态

如图1 所示，移栽后10 d 不同种植均匀度处理间群体分蘖数的差异不明显，而在移栽20 d 后，不同处理间分蘖数出现显著差异，两个品种的分蘖数均为高均匀度>中均匀度>低均匀度，且在分蘖高峰期、穗分化期、抽穗期表现出相同的趋势。分蘖高峰期甬优1540 高均匀度种植的群体分蘖数分别比中、低均匀度种植高10.6%和3.5%，中浙优8 号高均匀度种植的群体分蘖数分别比中、低均匀度种植高10.8%和4.1%。抽穗期甬优1540 高均匀度种植的群体分蘖数分别比中、低均匀度种植高14.3%和6.7%，中浙优8 号高均匀度种植的群体分蘖数分别比中、低均匀度种植高15.7%和3.5%。对群体成穗率进行分析(图2)，可以发现不同处理对群体成穗率并没有显著影响。由此可见，通过提高种植均匀度能促进分蘖进而增加群体有效穗数。

图1 不同种植均匀度下水稻群体分蘖动态比较Fig.1 Comparison of tillering dynamic in rice population under different planting uniformity treatments

图2 不同种植均匀度下水稻群体成穗率比较Fig.2 Comparison of productive tiller percentage in rice population under different planting uniformity treatments

2.2 群体均匀度变化

对不同种植均匀度处理下的群体均匀度变化进行分析(图3)，发现水稻生长时期的群体均匀度始终保持高均匀度>中均匀度>低均匀度的状态。随着水稻的生长，高种植均匀度下水稻群体均匀度呈现下降的趋势，甬优1540 和中浙优8 号抽穗期群体均匀度分别比移栽期降低3.9%和1.1%。而在中均匀度和低均匀度下，随着水稻的生长，群体均匀度有所提高，中均匀度种植下甬优1540 和中浙优8 号抽穗期均匀度分别比移栽期高16.1%和15.7%，低均匀度种植下甬优1540 和中浙优8 号抽穗期均匀度分别比移栽期高31.7%和43.5%。

图3 不同种植均匀度下水稻各生长时期群体均匀度比较Fig.3 Comparison of rice population uniformity at different growth period under different planting uniformity treatments

表1 不同种植均匀度下不同水稻生长时期干物质积累比较Table 1 Comparison of dry matter accumulation in rice population uniformity at different growth period under different planting uniformity treatments

2.3 干物质积累的变化

对不同种植均匀度下干物质积累量进行分析，不同种植均匀度下两个品种不同水稻生长期的单茎干物质积累量没有显著差异，而群体干物质积累量变化显著，高种植均匀度下群体干物质积累量要高于中、低种植均匀度，但高种植均匀度下的干物质积累量和中种植均匀度下的干物质积累量不存在显著差异，两个品种趋势一致。甬优1540 高种植均匀度下穗分化期的干物质积累量比中、低种植均匀度分别高3.7% 和21.7%，抽穗期分别高5.9% 和16.7%，成熟期分别高5.3%和16.6%。中浙优8 号高种植均匀度下穗分化期的干物质积累量比中、低种植均匀度分别高8.5%和21.4%，抽穗期分别高6.9%和13.4%，成熟期分别高5.3%和15.3%。由此可知，通过提高种植均匀度可以增加水稻的群体干物质积累量。

2.4 产量及产量结构

由表2 可知，不同种植均匀度下穗粒数和结实率没有显著差异，改变种植均匀度主要是通过影响有效穗数进而影响水稻产量。甬优1540 高种植均匀度产量分别比中、低均匀度高8.9%和15.3%，中浙优8 号高种植均匀度产量比中、低均匀度高1.5%和11.5%。对种植苗单株的产量贡献进行分析(图4)，通过提高种植均匀度显著增加种植苗单株的产量贡献，甬优1540 高种植均匀度单株的产量贡献分别比中、低均匀度提高8.9%和14.7%，中浙优8 号分别提高1.5%和12.1%。

表2 不同种植均匀度下水稻产量及产量构成比较Table 2 Comparison of yield and yield component under different planting uniformity treatments

图4 不同种植均匀度下机插苗单株产量贡献比较Fig.4 Comparison of yield contribution per seedling transplanted under different planting uniformity treatments

3 讨论

对产量结构进行深入分析，结实率和千粒质量在不同种植均匀度间的差异不大，这是由于结实率和千粒质量主要受气候条件的影响[8]。种植均匀度的变化主要对有效穗数和每穗粒数造成影响。在杂交稻机插过程中，通过调整插秧机对秧盘的取秧次数，能实现高均匀度的种植，但高播量下秧苗素质弱，不利于机插返青[9]，杂交稻强分蘖优势发挥受到抑制，因此要解决低播量下的高质量机插问题。

在低播量机插过程中，传统撒播导致机插苗数分布不均匀，低播量下表现尤为明显，严重影响产量。本试验表明通过提高种植苗数均匀度能够提高水稻产量，因此在机插过程中，找到杂交稻低播量稀播少本均匀机插的方式能进一步提高产量，实现农机农艺融合，这也是条播机插显著增加杂交稻产量的主要原因[5]。

机插主要通过有效穗数进而对产量进行调控[10]。本试验中水稻群体成穗率和每穗粒数没有受到种植均匀度的影响，提高种植均匀度，增加了分蘖高峰苗数。前人研究发现机插苗数多的植株光温竞争强[11]，会降低成穗率和每穗粒数。而在本试验范围内种植穴的平均苗数虽无差异，但是低均匀性群体每穴种植苗数多，降低了群体的有效穗数和每穗粒数，这是低均匀度下种植苗单株产量贡献低的主要原因。王端飞等[12]研究发现，不同穗的穗粒数量均匀度也和产量呈现正相关性，不同种植均匀度下单丛间每穗粒数的差异需进一步研究。

试验发现，低均匀度种植下水稻群体均匀度随水稻生长逐渐提高，由于1～2 苗/穴种植发挥了杂交稻的强分蘖优势，分蘖数趋向于种植多苗数的植株促进低种植均匀度下的群体均匀度逐步提高，这也是中、高均匀度种植下群体干物质积累和产量没有显著差异的原因。对干物质积累进行分析，单茎干物质积累没有受到种植均匀度的影响，对群体来说，种植均匀度差的群体，干物质积累少，由于每丛机插苗数多时导致单茎个体间竞争力增加，进而降低了群体的干物质积累，这也与透光率降低有关，群体透光率高，干物质积累多[13]。