机穴播模式对水稻群体生态特征及产量的影响

张 珍，顾春军，王治雄，李逸龙，王冬翼，王建冬，聂元元

（1.上海市浦东新区农业技术推广中心，上海 201201；2.上海市浦东新区老港农业农村服务中心，上海 201302；3.江西省超级水稻研究发展中心，江西 南昌 330200）

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，我国65%以上人口的粮食来源于水稻［1］。我国是水稻的主产大国，国内学者们一直把提高水稻的产量及品质作为一项重要研究任务。松早香1号（原名：松1013）于2014年通过上海市品种审定，是上海市松江区农业技术推广中心培育出来的早熟水稻品种［2］。该品种具有全生育期短，植株形态紧凑，叶色深绿，叶片挺拔，茎叶夹角小，分蘖能力适中偏弱，成穗率适中偏高，收割时枝干绿色健壮，谷粒细长，少芒，米粒外观好等特点，是上海地区早茬口品种的首选［3］。且其米质软糯，深受市民喜爱，开展松早香1号种植是沪郊农业增效、农民增收的重要途径［4-5］。

自20世纪90年代以来，氮肥的过量投入与利用效率低等问题在我国农作物生产中日益凸显［5］。据世界粮农组织统计，我国单季稻田氮肥施用量高达180 kg/hm2，高出世界水稻氮肥平均施用量的75%，而氮肥利用率为30%左右，因大量的氮素流失［6－8］，不仅造成地下水污染、土壤酸化和板结，还会带来种植成本增加和病虫害加剧等问题［9－10］，对农业生产和人类生存造成不利影响。

水稻机穴播具有机械化程度高、节省人工、机械成本及维护费用低、综合效益优等优势，能省去育秧和移栽环节［11］。上海市奉贤区自2013 年引进水稻穴直播机进行试验示范以来，推广面积逐年增加，目前水稻机穴直播面积约占全区水稻种植面积的25%。董洋阳等［12-13］对松江区秀水114 机穴播最适施氮量与穴距进行了比较试验。金山、崇明、青浦、浦东等上海郊区也开展了水稻机穴播不同密度试验［14-16］。机穴播这种种植方式是当下轻简化高效的种植模式，适合上海现代农业发展的需求，具有广阔的应用前景［17-20］。

为了探索上海地区早熟品种松早香1号的机穴播配套栽培技术，为推广机穴播栽培技术提供实践经验，对该品种进行了不同种植时间、不同种植密度、不同用肥总纯氮量、前后期施肥量配比与水稻群体特征及产量关系的研究。

1 材料与方法

1.1 试验概况

2020年在上海市浦东新区老港镇中港村开展了松早香1号机穴播密度试验，2021年分别在上海市浦东新区老港镇中港村和宣桥镇季桥村开展了松早香1号不同氮肥用量、氮肥前后期不同配比施用及不同播期试验。所有试验田平整前的土壤肥力均匀一致，前茬统一种植绿肥，后茬适时种植松早香1号。

1.2 试验设计

1.2.1 密度试验 密度试验共设5个处理，行距统一为20 cm，株距分别设为10、12、14、16、18 cm，每个处理设3次重复，共有15个小区，每个小区面积为60 m2，采用随机区组排列，各处理的用种量一致。全生育期施纯氮270 kg/hm2，基蘖肥∶穗肥为8∶2。试验播种方式及后期管理与大田生产模式统一。

1.2.2 播期试验 试验根据不同种植日期设置了5个处理，分别为5月1、5、10、15、20日，每个处理3次重复，每个小区的面积为60 m2。在试验田的四周设有保护行，随机区组排列。种植密度统一为行距20 cm、株距10 cm。试验播种方式及后期管理与大田生产模式统一。

1.2.3 肥料试验 在基蘖肥∶穗肥为8∶2的前提下，设总纯氮量分别为210、240、270、300、330 kg/hm2这5个处理；另在总纯氮量270 kg/hm2条件下，设置基蘖肥∶穗肥分别为7∶3、9∶1和10∶0这3个处理，每个处理3次重复，每个小区面积60 m2，采用随机区组排列。试验播种方式及后期管理与大田生产模式统一。

1.3 测定项目

1.3.1 苗情动态 2叶1心后调查基本苗情况，每个处理定10穴，考查水稻苗数。

1.3.2 产量及相关性状 水稻成熟后调查产量及相关农艺和经济性状，每处理取3穴，农艺和经济性状主要包括株高、穗长、每穗粒数、千粒重等指标；收获时，各小区单独收割测产。

1.4 数据分析

试验数据用Microsoft excel 2003和SPSS statistics 24版统计软件进行处理和分析。

2 结果与分析

2.1 机穴播密度试验结果与分析

2.1.1 不同机穴播密度对松早香1号苗情动态的影响 由表1可知，在松早香1号播种量一致的情况下，其基本苗、高峰苗数均随株距的增大而减少。行距20 cm、株距10 cm处理松早香1号的基本苗、高峰苗均最多，分别为183.2万、708.5万株/hm2；株距18 cm处理的高峰苗出现时间在小暑，而其他株距处理的高峰苗出现时间均在大暑。

表1 不同处理下各时期松早香1号茎蘖数动态变化情况 万株/hm2

2.1.2 不同机穴播密度对松早香1号穗粒结构的影响 由表2可知，在不同处理下，松早香1号的有效穗数随株距的增大而减少，而总粒数、实粒数均随株距的增大而增加，但结实率、千粒重、成穗率跟机穴播密度之间没有明显的变化规律。株距10 cm处理下，松早香1号的有效穗数最多，群体较大，但穗型较小；株距18 cm处理的总粒数、实粒数最多，结实率也最高，但有效穗数最少，因此该处理增产潜力相对较低。综合来看，松早香1号由于生育期、营养积累时间和分蘖时间均较短，种植行距20 cm、株距10 cm处理的有 效穗数最多，千粒重最大，成穗率最高。

表2 不同机穴播密度对松早香1号穗粒结构的影响

2.1.3 不同机穴播密度对松早香1号产量的影响 由表3可知，随着机穴播株距的增大，松早香1号的产量呈逐渐降低的趋势，即种植行距20 cm、株距10 cm处理的折 合 产量最高，达8351.4 kg/hm2，较株距18 cm处理的产量提高了10.74%。由折合产量方差分析结果可知，株距10、12 cm处理的产量显著高于株距18 cm处理的，但与株距14、16 cm处理的差异不显著。

表3 不同机穴播密度处理松早香1号产量的方差分析

2.1.4 机穴播密度和穗粒结构的相关性分析 由表4可知，松早香1号的株距与其有效穗数呈极显著负相关,与总粒数、实粒数呈极显著正相关，与千粒重的相关性较弱。

表4 不同机穴播密度（株距）与穗粒结构间的相关性分析

2.2 播期试验结果与分析

2.2.1 不同播期对松早香1号生育期的影响 由表5可知，随着松早香1号的播种期的推迟，其成熟期并没有表现出相应天数的延长。本试验中，当播期推迟20 d至5月20日时，成熟期仅推后7 d，全生育期缩短了6 d。因此，播种越早，营养生长期越长，更利于水稻的生长。

表5 播期试验中各处理松早香1号的生育期

2.2.2 不同播期对松早香1号穗粒结构的影响 表6结果显示，松早香1号的有效穗数随播种期的推迟而逐渐减少，每穗总粒数随播种期的推迟逐渐增加，千粒重呈现出逐渐减轻趋势，结实率没有明显的变化趋势。综合生产实际考虑，5月5日播种的松早香1号群体与个体生长最协调，穗数、粒数适宜，产量潜力最高。

表6 不同播期对松早香1号穗粒结构的影响

2.2.3 不同播期对产量的影响 由表7可知，松早香1号产量随着播期的推迟呈现先增加后减少的变化趋势，以5月5日播种的产量最高，达7315.8 kg/hm2，较其他处理增产1.17%~20.33%，且与5月15、20日播期处理的产量差异均达显著水平，但未达到极显著水平。而5月15日播种处理的产量最低，为6079.7 kg/hm2。因此，5月5日为松早香1号最适播种期。

表7 播期试验各处理松早香1号产量的方差分析

2.3 肥料试验结果与分析

2.3.1 不同氮肥用量及肥料运筹对松早香1号生长群体的影响 根据苗情考查结果可知，不同处理松早香1号的高峰苗均出现在7月30日，且随着施氮量的增加高峰苗逐渐增多。由表8可知，施用总氮量210 kg/hm2处理的高峰苗达471.75万株/hm2，而施用总氮量330 kg/hm2处理的高达563.40万株/hm2，两者相差91.65万株/hm2。另在施用总纯氮量270 kg/hm2条件下，基蘖肥、穗肥配比越大其基本苗及高峰苗的数量也越多，即前期氮肥投入量越多，越能促进分蘖的发生。

表8 不同氮肥用量及运筹对松早香1号生长群体的影响 万株/hm2

2.3.2 不同氮肥用量及运筹对松早香1号生育期的影响 由表9可知，在播种期和基蘖肥:穗肥比例相同的前提下，松早香1号不同发育阶段出现的时间随着施氮量的增加推迟了1~2 d，全生育期也延长了1~2 d；在施用总纯氮量270 kg/hm2的条件下，随着穗肥施用比例提高，全生育期有所延长。

表9 总纯氮量及肥料运筹试验各处理松早香1号的生育期

2.3.3 不同氮肥用量及肥料运筹对松早香1号穗粒结构的影响 由表10可知，在播种期相同和基蘖肥∶穗肥=8∶2的前提下，松早香1号的有效穗数、千粒重随着施氮量增加呈上升趋势，每穗实粒数和总粒数随着施氮量的增加而减少。在施用总纯氮量270 kg/hm2的条件下，基蘖肥∶穗肥=10∶0下的有效穗最多，结实率最高，千粒重最重。

表10 不同氮肥用量及运筹对松早香1号产量构成的影响

2.3.4 不同氮肥用量及运筹对松早香1号产量的影响 由表11可知，在基蘖肥∶穗肥=8∶2的前提下，松早香1号的产量随着施用总氮量的增加呈现先增加后减少的变化趋势，以施用总氮量300 kg/hm2时的产量最高，达6385.05 kg/hm2，显著高于施用总氮量210、240 kg/hm2时的，增幅分别达16.55%、13.73%。在施用总纯氮量270 kg/hm2的条件下，产量随着基蘖肥、穗肥配比的增大而增高，以基蘖肥∶穗肥=10∶0时的产量最高，达6307.20 kg/hm2，以基蘖肥∶穗肥=7∶3时的最低，为6018.75 kg/hm2，但此两处理间差异不显著。

表11 肥料运筹试验各处理小区松早香1号产量的方差分析

3 结论与讨论

不同播期、总纯氮施用量和基蘖肥、穗肥配比对水稻生育期有影响。种植日期推迟导致营养生长期变短，不利于营养物质的积累，进而影响产量形成。本研究表明，随着松早香1号的播种期的推迟，其成熟期并没有表现出相应天数的延长。播期推迟20 d至5月20日播种时，松早香1号的成熟期仅推后7 d，全生育期缩短了6 d。随着施用总纯氮量的增加，水稻全生育期会相应延长。本试验中，松早香1号不同发育阶段出现的时间随着施氮量的增加推迟了1~2 d，全生育期也延长了1~2 d；在施用总纯氮量270 kg/hm2的水平下，随着穗肥施用比例提高，全生育期有所延长，该结论与江健等［21］在花优14上的研究结论基本一致。

不同播期、机穴播密度、总纯氮施用量和基蘖肥穗肥配比对水稻产量有一定影响。产量随着播期的推迟呈现先增加后减少的变化趋势，播种日期在5月1~10日之间，松早香1号的产量比较接近，且此3个播期处理间产量无显著差异，但5月10日以后，随着播期推迟水稻产量明显下降。以5月5日播种的产量最高，达7315.8 kg/hm2，较其他处理增产1.17%~20.33%，且与5月15、20日播期处理的产量差异均达显著水平，说明播种过早或太迟均不利于松早香1号产量的形成，即5月5日为松早香1号的最适播种期。

随着机穴播株距的增大，松早香1号的产量呈逐渐降低的趋势，即种植行距20 cm、株距10 cm处理的折 合 产量最高，达8351.4 kg/hm2。松早香1号的机穴播株距与其有效穗数呈极显著负相关、与总粒数、实粒数呈极显著正相关。由于松早香1号全生育期较短，低株距导致密度增加，有效穗明显增多，虽然个体穗型明显偏小，但总体上有助于提高产量。

本研究中，在基蘖肥∶穗肥=8∶2的前提下，松早香1号的产量随着施用总氮量的增加呈现先增加后减少的变化趋势，以施用总氮量300 kg/hm2时的产量最高，达6385.05 kg/hm2，显著高于施用总氮量210、240 kg/hm2时的；在施用总纯氮量270 kg/hm2的水平下，产量随着基蘖肥、穗肥配比的增大而增高，以基蘖肥∶穗肥=10∶0时的产量最高，达6307.20 kg/hm2。在播种期相同和基蘖肥∶穗肥=8∶2的前提下，松早香1号的有效穗数、千粒重随着施氮量增加呈上升趋势，每穗粒数随着施氮量的增加而减少。在施用总纯氮量270 kg/hm2的水平下，基蘖肥∶穗肥=10∶0下的有效穗最多，结实率最高，千粒重最重。若施氮量过少，则水稻正常营养生长受到限制，导致株高不高，分蘖发生较少，进而造成有效穗减少、产量较低；若施氮量过多，则容易造成植株贪青晚熟、增加倒伏风险以及增加成本等不利情况，从而抑制产量形成。结合生产实际，在施用总氮量300 kg/hm2水平下，前期施用基蘖肥有利于分蘖的发生，穗数的增加，更易获得高产，这与顾盈等［22］在松早香1号机插栽培试验中得出的最佳施用总氮量270~300 kg/hm2的结果相似。

综上所述，松早香1号作机穴播栽培，适宜播期为5月初，适宜播种行株距为20 cm×10 cm，适宜施用总氮量为300 kg/hm2，基蘖肥、穗肥配比以9∶1~10∶0为宜。在此条件下，松早香1号的有效穗多，易获得较高产量。