水稻機(jī)插秧株行間缺穴對農(nóng)藝性狀的影響

趙黎明，鄭殿峰，沈雪峰，馮乃杰，胡漢橋，周行

?作物水肥高效利用?

水稻機(jī)插秧株行間缺穴對農(nóng)藝性狀的影響

趙黎明1,2，鄭殿峰1,2*，沈雪峰1,2，馮乃杰1,2，胡漢橋1,2，周行1

（1.廣東海洋大學(xué) 濱海農(nóng)業(yè)學(xué)院，廣東 湛江 524088；2.廣東海洋大學(xué) 深圳研究院，廣東 深圳 518116）

【目的】探討機(jī)械化插秧條件下水稻常見缺穴類型和數(shù)量產(chǎn)生的品種、產(chǎn)量及其構(gòu)成差異，為推廣水稻機(jī)械化高效生產(chǎn)提供依據(jù)?！痉椒ā吭囼炘诖筇飾l件下，以空育131（KY131）和龍粳31（LJ31）為試驗材料，通過人為去穴處理，設(shè)置植株間（P）和行間（R）2種處理方式，其中植株間處理設(shè)置株間獨(dú)立型（PI）、株間間隔型（PS）和株間混合型（PM）；行間處理設(shè)置行間相對型（RR）、行間相互型（RP）、行間混合型（RM），分析不同品種和株行間缺穴對水稻產(chǎn)量的影響?！窘Y(jié)果】在每平方米范圍內(nèi)，品種和缺穴類型在有效穗數(shù)、結(jié)實率、收獲指數(shù)及籽粒產(chǎn)量上存在顯著性差異。與CK相比，缺穴能夠打破原有產(chǎn)量構(gòu)成因素間平衡，降低有效穗數(shù)、粒數(shù)和籽粒產(chǎn)量，其中株間和行間缺穴處理的有效穗數(shù)平均降幅分別為13.45%和15.44%，籽粒產(chǎn)量平均降幅分別為10.50%和12.82%；缺穴還可以改變主莖形態(tài)性狀的合理配置，并根據(jù)品種不同重新協(xié)同互補(bǔ)調(diào)節(jié)籽粒產(chǎn)量變化。不同缺穴數(shù)處理下，KY131結(jié)實率變幅大于LJ31，每平方米有效穗數(shù)、粒數(shù)、收獲指數(shù)及籽粒產(chǎn)量隨缺穴數(shù)增加而降低，產(chǎn)量降幅隨缺穴數(shù)量增加而增加；同等缺穴處理下，行間缺穴產(chǎn)量降幅高于株間，KY131產(chǎn)量降幅大于LJ31，兩品種平均降幅分別為13.01%和10.38%，導(dǎo)致產(chǎn)量降幅的主控因素分別是有效穗數(shù)和粒數(shù)。相關(guān)分析表明，缺穴數(shù)與籽粒產(chǎn)量呈極顯著負(fù)相關(guān)，缺穴對KY131有效穗數(shù)和千粒質(zhì)量的負(fù)向作用大于LJ31；每平方米有效穗數(shù)、粒數(shù)與籽粒產(chǎn)量極顯著正相關(guān)，品種間有效穗數(shù)表現(xiàn)為KY131（0.954 7**）>LJ31（0.890 4**），粒數(shù)表現(xiàn)為LJ31（0.981 2**）>KY131（0.912 5**），株行間相關(guān)系數(shù)大小在品種間呈反向變化?！窘Y(jié)論】通過人工模擬機(jī)插秧株行間缺穴對一定面積范圍內(nèi)水稻多個農(nóng)藝性狀產(chǎn)生負(fù)向作用，干擾農(nóng)藝性狀間協(xié)同互補(bǔ)，降低籽粒產(chǎn)量，不利于農(nóng)機(jī)農(nóng)藝的高效融合。

水稻；缺穴；機(jī)械插秧；產(chǎn)量

0 引言

【研究意義】水稻機(jī)械化生產(chǎn)是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要方向[1-2]。近年來，隨著水稻農(nóng)藝與機(jī)械化技術(shù)的顯著提升，水稻機(jī)械化插秧適應(yīng)率和普及率也有了顯著增長。機(jī)械化插秧作為水稻全程機(jī)械化中的一個重要技術(shù)環(huán)節(jié)之一，雖然普及度不如機(jī)械化收獲，但其發(fā)展和全面應(yīng)用必然會使水稻生產(chǎn)向現(xiàn)代化發(fā)展邁進(jìn)一步?！狙芯窟M(jìn)展】傳統(tǒng)的手工插秧消耗的人工勞作強(qiáng)度大、成本高且工作效率低，嚴(yán)重制約水稻的生產(chǎn)發(fā)展[2]。與人工移栽稻相比，機(jī)插稻有助于提高工作效率、節(jié)約種植成本、優(yōu)化秧苗均勻度、提高成穗率和增加產(chǎn)量[3-5]。然而，受耕地環(huán)境、農(nóng)藝技術(shù)、水田狀態(tài)以及機(jī)員素質(zhì)等方面的影響，導(dǎo)致機(jī)械插秧的生產(chǎn)效率受到影響，不能完全做到精量、定點(diǎn)、均勻插秧要求，易出現(xiàn)漏插、漂秧和傷秧等問題，進(jìn)而導(dǎo)致株行間產(chǎn)生缺穴現(xiàn)象，種植戶可以通過補(bǔ)苗處理，增加每平方米穴數(shù)和穴苗數(shù)來提高或穩(wěn)定產(chǎn)量，但是通過補(bǔ)苗而增加的籽粒產(chǎn)量并不一定能彌補(bǔ)因補(bǔ)苗而帶來的種植成本增加，只有莖蘗配置狀態(tài)和基本苗均勻度良好，才能保證形成豐產(chǎn)群體結(jié)構(gòu)和產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的協(xié)同互補(bǔ)[6-7]?！厩腥朦c(diǎn)】目前關(guān)于株行間缺穴對水稻莖蘗、農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及其構(gòu)成產(chǎn)生影響的研究未見報道。【擬解決的關(guān)鍵問題】為探明因不同缺穴類型和數(shù)量而導(dǎo)致的產(chǎn)量及其構(gòu)成差異，本研究在2018年基礎(chǔ)上，通過觀察田間常見缺穴類型和數(shù)量，2019年對龍粳31和空育131機(jī)插田進(jìn)行人工相應(yīng)去穴處理，以期為水稻機(jī)械化插秧技術(shù)體系的完善提供理論補(bǔ)充和實踐指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗方法

試驗于2018—2019年在黑龍江省佳木斯市佳南實驗農(nóng)場（130.40°E，46.80°N）進(jìn)行，該區(qū)域適于光溫鈍感型早熟品種生育的特殊生態(tài)區(qū)，所代表生態(tài)區(qū)域范圍廣，面積大。土壤為白漿土，0～20 cm耕層土壤基本農(nóng)化狀況表現(xiàn)為堿解氮量188.92 mg/kg、有效磷量 34.17 mg/kg、速效鉀量 159.03 mg/kg、有機(jī)質(zhì)量49.89 g/kg、pH值6.73。以空育131（KY131, 1990年由黑龍江省農(nóng)墾科學(xué)院水稻研究所從吉林農(nóng)科院引進(jìn)并選育而成，主莖葉11片葉）和龍粳31（LJ31, 2011年由黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所育成，主莖葉11片葉）為供試品種。水稻生長期降水量和平均溫度數(shù)據(jù)由試驗區(qū)美國Dynamax公司InteliMet Advantage小型氣象站提供，2018—2019年本田生長期內(nèi)總降水量分別為464.2 mm 和481.9 mm（圖1），2 a生育期內(nèi)活動積溫分別為2 723.9 ℃和2 641.2 ℃，2018年試驗僅在空育131上做初步探討且缺穴種類欠全面，2019年考慮到田間能夠出現(xiàn)的常見缺穴類型，整合后進(jìn)行較全面和系統(tǒng)的研究和分析。

試驗在大田機(jī)械插秧條件下，人工株間和行間進(jìn)行去穴操作，處理間采用裂-裂區(qū)設(shè)計，主區(qū)設(shè)置植株間（P）和行間（R）2種處理方式，植株間副處理為株間獨(dú)立型（PI）、株間間隔型（PS）和株間混合型（PM）；行間副處理為行間相對型（RR）、行間相互型（RP）、行間混合型（RM），副-副區(qū)是將副區(qū)中的每種缺穴類型進(jìn)行再分類處理，具體處理設(shè)計見表1，每種操作處理隨機(jī)選4個點(diǎn)，田間未缺穴處為對照（CK）。每個品種占地面積為880 m2，平均分成4部分作為4次重復(fù)（220 m2），每個重復(fù)區(qū)以裂-裂區(qū)排列方式按表1進(jìn)行人工去穴處理，同時為了更好地呈現(xiàn)各缺穴類型，防止重復(fù)研究，在去穴操作中應(yīng)保證處理間的行間距至少間隔5行，株間距至少間隔30穴。試驗于4月19日播種，每盤播芽谷100 g，5月21移栽，毯式旱育中苗，秧齡（3.5±0.1）葉，利用2ZS-6G型6行手扶式水稻插秧機(jī)進(jìn)行插秧，株行距12 cm×30 cm，每穴插3～5株。施純氮120 kg/hm2（磷酸二銨+尿素中的氮），按基肥∶蘗肥∶調(diào)節(jié)肥∶穗肥=4∶3∶1∶2施用；磷酸二銨（含18%N和46% P2O5）120 kg/hm2，全部基施；氯化鉀肥（含60% K2O）220 kg/hm2，按基肥∶穗肥=1∶1施用。移栽后5 d內(nèi)田間保持淺水層，返青后淺水層自然落干，有效分蘗末期曬田，控制無效分蘗發(fā)生；生育轉(zhuǎn)換期為3～0 cm淺濕間歇灌溉；孕穗期、抽穗期以及灌漿成熟期為‘淺濕干’間歇灌溉，收獲前1周斷水。預(yù)防病、蟲、草同大田常規(guī)。

圖1 水稻移栽后降水量和平均氣溫

表1 水稻機(jī)械化插秧株行間缺穴類型

注 實心圓代表每穴水稻，空心圓代表缺穴；P：植株間；R：行間；PI：株間獨(dú)立型；PS：株間間隔型；PM：株間混合型；PIF：1穴獨(dú)位；PIS：

2穴獨(dú)位；PIT：3穴獨(dú)位；PSF：2穴間位；PSS：4穴間位；PST：6穴間位；PMF：1-2穴混位；PMS：1-3穴混位；PMT：2-3穴混位；RR：行間相對型；RP：行間相互型；RM：行間混合型；RRF：2穴對位；RRS：4穴對位；RRT：6穴對位；RPF：2穴互位；RPS：4穴互位；RPT：6穴互位；RMF：1-1穴間位；RMS：1-2穴間位；RMT：1-3穴間位。

1.2 測定指標(biāo)與方法

1.2.1 有效穗數(shù)

于成熟期對2個品種未缺穴處理采用對角線調(diào)查法，每點(diǎn)1 m2，每品種調(diào)查10點(diǎn)，調(diào)查并計算每平方米平均穴數(shù)和平均有效穗數(shù)。

1.2.2 農(nóng)藝性狀

成熟期對每個品種利用半徑為56.5 cm（1 m2）的模具（圖2）進(jìn)行取樣（每種缺穴處理4次重復(fù)×每個重復(fù)區(qū)取3點(diǎn)×每點(diǎn)1 m2），對照取樣設(shè)置在非缺穴處，而缺穴處取樣要確保缺穴處所有鄰近穴在取樣范圍內(nèi)，對照與處理均以穴為單位進(jìn)行取樣，去掉根部多余泥土，做好標(biāo)記后倒掛于網(wǎng)室中，同時集中每點(diǎn)模具取樣中遇到的非整穴樣品做好標(biāo)記麻繩捆綁倒掛于網(wǎng)室中。待樣品陰干后，敲掉每穴根部泥土，測定整穴株高（莖基部到集中穗頂部）后，并順勢掰開根部，根據(jù)每個主莖及其分蘗呈扇形分布特點(diǎn)，取中間莖基部最寬、株高最高的即為主莖，將每穴分出3個主莖，測定、記錄其穗長和節(jié)間長。

圖2 水稻產(chǎn)量性狀分析取樣工具

1.2.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成

根據(jù)農(nóng)藝性狀中的各取樣穴，調(diào)查相應(yīng)每穴有效穗數(shù)后進(jìn)行人工脫粒，用CFYⅡ種子風(fēng)選凈度儀將實粒與空秕粒分開，SLY-C微電腦自動數(shù)粒儀進(jìn)行實粒數(shù)考查，稱質(zhì)量后計算千粒質(zhì)量，空秕粒數(shù)則由人工考查，記錄并計算結(jié)實率。缺穴處理每平方米有效穗數(shù)用取樣穴穗數(shù)之和再加上非整穴的有效穗數(shù)來計算；籽粒產(chǎn)量為根據(jù)模具取樣的每平方米內(nèi)所有實粒數(shù)的粒重之和。人工去雜后利用LDS-1G型糧食谷物水分測定儀進(jìn)行含水率測定，根據(jù)所測水分折成14.5%標(biāo)準(zhǔn)（GB1350—2009）水分產(chǎn)量后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

1.3 數(shù)據(jù)分析

使用Microsoft Excel 2019進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和繪圖，以平均值為代表進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，用DPS7.05軟件進(jìn)行方差分析和回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 缺穴類型對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

株行間缺穴對水稻每平方米粒數(shù)、結(jié)實率、籽粒產(chǎn)量存在顯著或極顯著影響，對千粒質(zhì)量影響不顯著；二者互作對2個品種的結(jié)實率、有效穗數(shù)和籽粒產(chǎn)量存在極顯著影響。品種間和缺穴處理間的千粒質(zhì)量差異較大，其中PS處理對LJ31千粒質(zhì)量具有顯著影響，而其余株間各副處理均未達(dá)顯著；行間各副處理千粒質(zhì)量對品種的敏感性較大，表現(xiàn)為KY131中RR處理和RM處理千粒質(zhì)量差異達(dá)顯著，而LJ31中RP處理和RM處理千粒質(zhì)量差異達(dá)顯著（表2）。

表2 水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的顯著性分析

注 *、**、***分別表示在0.05、0.01、0.001水平上差異顯著；ns為不顯著。下同。

從整體作用效果上看，與CK相比，株行間缺穴降低了每平方米有效穗數(shù)、粒數(shù)和籽粒產(chǎn)量，其中有效穗數(shù)平均降幅分別為13.45%和15.44%，籽粒產(chǎn)量平均降幅分別為10.50%和12.82%；在有效穗數(shù)、千粒質(zhì)量、結(jié)實率和籽粒產(chǎn)量上，株間缺穴優(yōu)于行間。品種間比較，KY131結(jié)實率變幅大于LJ31，且除PSF處理和PMF處理外產(chǎn)量降幅均表現(xiàn)為KY131>LJ31（表3）。上述說明，株行間缺穴對KY131有效穗數(shù)、千粒質(zhì)量及KY131行間結(jié)實率的負(fù)向作用大于LJ31，且KY131結(jié)實率及其穩(wěn)定性均低于LJ31，導(dǎo)致產(chǎn)量降幅大于LJ31。

進(jìn)一步分析表明，主處理行間缺穴平均減產(chǎn)134.58 g/m2，產(chǎn)量降幅高于株間。在所有缺穴中，RPT處理降幅最大，KY131和LJ31降幅分別為21.22%和19.15%（圖3（a））。不同缺穴數(shù)條件下，籽粒產(chǎn)量隨缺穴數(shù)增加而減少，減產(chǎn)幅度隨缺穴數(shù)增加而增加（圖3（b））。通過每平方米減產(chǎn)損失可在一定程度上反映出任意減產(chǎn)幅度下各類缺穴處理的對應(yīng)面積值，該面積值隨缺穴數(shù)增加而增加，且相同缺穴數(shù)條件下該面積值KY131>LJ31。因此，在生產(chǎn)過程中可以通過該面積值反推相應(yīng)實際面積稻田減產(chǎn)條件下各缺穴處理的出現(xiàn)頻次，掌握田間產(chǎn)量損失及補(bǔ)苗必要性。

表3 缺穴類型對KY131和LJ31的產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

注 不同大小寫字母表示不同處理之間在5%和1%水平上差異顯著，下同。

注 MH：缺穴；1MH: 缺1穴(PIF)；2MH: 缺2穴（PIS、PSF、RRF、RPF和RMF平均）；3MHl: 缺3穴（PIT、PMF和RMS平均）；4MH: 缺4穴（PSS、PMS、RRS、RPS和RMT平均）；5MH: 缺5穴(PMT)；6MH: 缺6穴（PST、RRT和RPT平均）。

2.2 缺穴數(shù)量對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

品種和缺穴數(shù)對每平方米有效穗數(shù)、結(jié)實率、收獲指數(shù)和籽粒產(chǎn)量具有顯著影響。品種方面，KY131每平方米穗數(shù)、千粒質(zhì)量和收獲指數(shù)高于LJ31（<0.05），而每平方米粒數(shù)、結(jié)實率和籽粒產(chǎn)量卻低于LJ31（<0.05）。主處理缺穴類型每平方米籽粒產(chǎn)量、有效穗數(shù)、粒數(shù)和千粒質(zhì)量隨缺穴數(shù)增加而降低，收獲指數(shù)和結(jié)實率因缺穴數(shù)不同表現(xiàn)出較大差異。其中KY131有效穗數(shù)降幅高于粒數(shù)，收獲指數(shù)隨缺穴數(shù)增加而呈現(xiàn)先降低后增加變化趨勢；LJ31有效穗數(shù)降幅低于粒數(shù)，而每平方米有效穗數(shù)、粒數(shù)和籽粒產(chǎn)量隨缺穴數(shù)增加而降低（表4）。進(jìn)一步分析表明，與KY131相比，LJ31憑借高的每平方米粒數(shù)和結(jié)實率彌補(bǔ)了其有效穗數(shù)和千粒質(zhì)量的不足，實現(xiàn)了同等缺穴數(shù)條件下產(chǎn)量高于KY131，說明缺穴對KY131籽粒產(chǎn)量和有效穗數(shù)的負(fù)向作用效果大于LJ31，而對LJ31粒數(shù)的負(fù)向作用效果大于KY131。

表4 缺穴數(shù)對KY131和LJ31每平方米內(nèi)產(chǎn)量及構(gòu)成的影響

注 V：品種；T：處理；V×T：品種×處理;1MH: 缺1穴(PIF)；2MH: 缺2穴（PIS、PSF、RRF、RPF和RMF平均）； 3MHl: 缺3穴（PIT、PMF和RMS平均）；4MH: 缺4穴（PSS、PMS、RRS、RPS和RMT平均）；5MH: 缺5穴(PMT)；6MH: 缺6穴（PST、RRT和RPT平均）；0MH: 不缺穴。

2.3 缺穴對水稻主莖與穗性狀的影響

株行間缺穴及其互作對水稻株高和倒3節(jié)間長具有顯著影響（表5）。與株間缺穴相比，行間缺穴能夠增加水稻株高（<0.05）和倒3、倒4節(jié)間長度（>0.05），提高KY131穗長和倒1節(jié)間長度（>0.05）（表6）。在所有缺穴處理中，KY131和LJ31株高最高的處理分別是RPS處理（88.53 cm）和RMF處理（94.40 cm），均為行間缺穴處理，且較CK分別增幅2.79%和2.42%；倒3節(jié)間長最短的處理是PSS-KY131處理和RRS-LJ31處理，較CK分別降幅32.26%和26.98%（表6）。上述結(jié)果說明，缺穴對每平方米水稻主莖形態(tài)性狀的影響因品種和缺穴類型而異，適宜面積范圍內(nèi)主莖節(jié)間的長短有可能是導(dǎo)致株高增加或降低的主要原因。

表5 缺穴處理下KY131和LJ31主莖與穗性狀間顯著性分析

2.4 缺穴處理下水稻產(chǎn)量與產(chǎn)量性狀之間的關(guān)系

回歸分析表明，KY131每平方米有效穗數(shù)模擬效果優(yōu)于LJ31（圖4（a）、圖4（d）），且行間模擬效果優(yōu)于株間（圖4（b）—圖4（f）），說明行間缺穴因降低每平方米有效穗數(shù)而導(dǎo)致對水稻籽粒產(chǎn)量的負(fù)向間接作用要大于株間，尤其是KY131（圖4（b）、圖4（c））；在粒數(shù)方面，LJ31模擬效果優(yōu)于KY131（圖4（g）、圖4（j）），其中KY131行間模擬效果低于株間（圖4（h）、圖4（i）），而LJ31行間模擬效果則優(yōu)于株間（圖4（k）、圖4（l）），這很可能是導(dǎo)致兩品種株間與行間籽粒減產(chǎn)途徑不同的主要原因。

千粒質(zhì)量對KY131和LJ31籽粒產(chǎn)量均有顯著作用效果（圖5（a）、5（d）），但對應(yīng)起主要作用的分別為行間（2=0.559 8**）和株間（2=0.381 6*）缺穴處理（圖5（c）、5（e））。結(jié)實率與籽粒產(chǎn)量呈正相關(guān)（圖5（g）、5（j）），其中LJ31結(jié)實率對籽粒產(chǎn)量有顯著作用效果的主要是行間缺穴所致（圖5（h）、5（i））。研究還表明，KY131和LJ31籽粒產(chǎn)量與缺穴數(shù)均呈極顯著負(fù)相關(guān)，分別可用方程KY131=-33.85缺穴數(shù)+1 026.13（2=0.956 9**，F(xiàn)=110.97）和LJ31=-29.48缺穴數(shù)+1 055.19（2=0.995 3**，=1 050.89）進(jìn)行擬合（圖6），從曲線陡峭程度（斜率值）得知，缺穴數(shù)增加對KY131產(chǎn)量的負(fù)作用大于LJ31。

圖5 水稻產(chǎn)量與千粒質(zhì)量和結(jié)實率之間關(guān)系

圖6 籽粒產(chǎn)量與缺穴數(shù)之間關(guān)系

3 討論

水稻產(chǎn)量形成取決于單位面積有效穗數(shù)、粒數(shù)、結(jié)實率和千粒質(zhì)量，如何協(xié)調(diào)產(chǎn)量構(gòu)成因素來提高水稻產(chǎn)量，前人已經(jīng)做了大量的研究。劉偉明等[8]認(rèn)為水稻產(chǎn)量構(gòu)成要素對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)大小順序依次為每穗實粒數(shù)、有效穗數(shù)、千粒質(zhì)量和結(jié)實率。有學(xué)者[9-10]認(rèn)為單位面積上有效穗數(shù)、每穗實粒數(shù)和結(jié)實率對產(chǎn)量影響較大，產(chǎn)量與穗數(shù)和結(jié)實率顯著相關(guān)。王潔等[11]認(rèn)為水稻獲得高產(chǎn)的前提是在一定數(shù)量有效穗數(shù)基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)好穗粒數(shù)、結(jié)實率和千粒質(zhì)量的關(guān)系。本研究表明，品種、缺穴及互作處理對每平方米面積下的有效穗數(shù)、結(jié)實率、收獲指數(shù)及籽粒產(chǎn)量產(chǎn)生顯著影響，缺穴能夠打破產(chǎn)量構(gòu)成因子間平衡，降低有效穗數(shù)、粒數(shù)和籽粒產(chǎn)量，且行間缺穴的負(fù)向作用強(qiáng)于株間（圖4，圖5），產(chǎn)量降幅大（表3）。水稻產(chǎn)量受控于群體數(shù)量和個體生產(chǎn)力2個方面，單位面積穗數(shù)和粒數(shù)是影響產(chǎn)量的主要因素[12-14]，且二者之間存在很強(qiáng)的補(bǔ)償關(guān)系，但很難同時實現(xiàn)二者增加[15-17]。本研究中，在所有缺穴中，RPT處理因其缺穴數(shù)較多，產(chǎn)量降幅最大，其中KY131和LJ31降幅分別為21.22%和19.15%。在品種方面，缺穴條件下，KY131和LJ31的有效穗數(shù)和粒數(shù)降幅最大，其中LJ31憑借較高的粒數(shù)和結(jié)實率優(yōu)勢彌補(bǔ)了其有效穗數(shù)和千粒質(zhì)量低于KY131的劣勢，減緩了同等缺穴條件下的產(chǎn)量下降幅度，產(chǎn)量損失小于KY131，說明缺穴條件下LJ31產(chǎn)量構(gòu)成因素之間的補(bǔ)償作用強(qiáng)于KY131，這在回歸分析中也已得到印證。此外，本研究還觀察到，主處理缺穴類型的每平方米籽粒產(chǎn)量、有效穗數(shù)、粒數(shù)和千粒質(zhì)量隨缺穴數(shù)增加而降低，收獲指數(shù)和結(jié)實率因缺穴數(shù)不同表現(xiàn)出較大差異。其中在千粒質(zhì)量研究上，PS處理對LJ31千粒質(zhì)量具有顯著影響，而其余株間各副處理均未達(dá)顯著；而在結(jié)實率研究上，受遺傳特性影響，KY131結(jié)實率低于LJ31（表4），結(jié)實率與籽粒產(chǎn)量均呈正相關(guān)關(guān)系（圖5），其中KY131結(jié)實率在不同缺穴數(shù)影響下穩(wěn)定性較低，結(jié)合其籽粒產(chǎn)量表現(xiàn)，說明結(jié)實率較低且不穩(wěn)定影響產(chǎn)量潛力的發(fā)揮，這與前人的研究[18-19]相一致。

株高是影響水稻產(chǎn)量的重要農(nóng)藝性狀[20]，合理的農(nóng)藝性狀配置有助于提高群體光能利用率和發(fā)揮產(chǎn)量潛力[21]。相關(guān)研究表明，在一定范圍內(nèi)水稻產(chǎn)量隨著株高增加而增加[22]，不同生態(tài)區(qū)應(yīng)該有與其相適應(yīng)的植株高度[23]，且適當(dāng)增加植株高度可以提高產(chǎn)量[24]。主莖作為插秧時本田基本苗，是由種子萌發(fā)生成的，代表其品種特性，研究主莖農(nóng)藝性狀更具品種針對性及其對缺穴的敏感性，且主莖節(jié)間伸長時間、節(jié)數(shù)是與品種葉齡及穗的生長存在同伸關(guān)系的，而分蘗因其產(chǎn)生葉位不同，其葉片數(shù)和節(jié)間數(shù)不同，不易呈現(xiàn)其品種特性。通過對主莖農(nóng)藝性狀的研究表明，缺穴可以改變農(nóng)藝性狀間的原有搭配，但重新配置的主莖農(nóng)藝性狀并不利于產(chǎn)量的增加。此外，在水稻生長發(fā)育過程中，環(huán)境、栽培技術(shù)及其機(jī)械化程度均會導(dǎo)致其農(nóng)藝性狀的改變和重新配置[24-25]，其中增加植株高度與穗長是提高生物產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量的重要措施[26-28]。在本研究中，受限于缺穴類型、缺穴數(shù)和取樣面積限制，缺穴導(dǎo)致株高和穗長變化差異較大，產(chǎn)量均降低，說明水稻的農(nóng)藝性狀受多因素控制。

綜上所述，在每平方米范圍內(nèi)，受遺傳特性影響，KY131分蘗高于LJ31，對KY131而言，其缺穴處的鄰近穴分蘗會大量增加，橫向生長態(tài)勢強(qiáng)于縱向生長；而對分蘗相對較少的LJ31而言，其缺穴處的鄰近穴分蘗有限，加之其自身株高、穗長和節(jié)間長又高于KY131，勢必會導(dǎo)致縱向態(tài)勢生長強(qiáng)于橫向生長，最終導(dǎo)致各缺穴類型在不同品種之間表現(xiàn)出較大的農(nóng)藝性狀差異。從品種自我適應(yīng)和調(diào)控能力上看，KY131會通過調(diào)節(jié)有效穗數(shù)、粒數(shù)和千粒質(zhì)量之間平衡盡可能降低缺穴造成的產(chǎn)量損失，而LJ31則是在粒數(shù)、有效穗數(shù)、千粒質(zhì)量和結(jié)實率相互調(diào)節(jié)和適應(yīng)下彌補(bǔ)其有效穗數(shù)和千粒質(zhì)量的不足。結(jié)合產(chǎn)量表現(xiàn)，LJ31產(chǎn)量性狀間的相互調(diào)節(jié)和自我適應(yīng)能力優(yōu)于KY131，同樣是當(dāng)?shù)刂髟耘嗥贩N，這與目前北方單季機(jī)插粳稻研究得出的穗數(shù)是影響產(chǎn)量主要因素的結(jié)論不完全相同，說明調(diào)控籽粒產(chǎn)量高低的因素不僅受基因型影響，而且是由多個性狀協(xié)同互補(bǔ)控制的。

目前本地區(qū)水稻生產(chǎn)中為實現(xiàn)增產(chǎn)多采用增加基本苗數(shù)來提高單位面積成穗數(shù)，但相應(yīng)的會導(dǎo)致用種量、種植成本和人工投入的增加。為了更好地促進(jìn)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝默契融合，本研究中在最少缺穴數(shù)情況下，即可打破性狀間平衡，即便性狀間有所調(diào)節(jié)，也會導(dǎo)致減產(chǎn)，間接說明一定面積下田間基本苗數(shù)量不足很難實現(xiàn)高產(chǎn)。試驗對缺穴類型進(jìn)行了對比分析，每種缺穴類型控制在每平方米范圍內(nèi)出現(xiàn)1次，優(yōu)點(diǎn)是便于比較分析和避免處理間混雜重疊，缺點(diǎn)是在分析缺穴類型間差異時可能會受到缺穴數(shù)量上的干擾，基于此對試驗中所有缺穴類型按照缺穴數(shù)量多少進(jìn)行了比較分析，同時也可以根據(jù)每種類型缺穴的實際減產(chǎn)值折算出種植戶所能承受的目標(biāo)減產(chǎn)面積值，通過該值和田間缺穴點(diǎn)次可用來預(yù)知、預(yù)防因機(jī)械化插秧而帶來的缺穴風(fēng)險，但考慮到品種基因型、機(jī)械移栽種類、缺穴類型、缺穴數(shù)量及其參照面積的局限性，研究還有待于進(jìn)一步完善和深入。

4 結(jié) 論

缺穴能夠改變每平方米范圍內(nèi)農(nóng)藝性狀的原有合理配置，打破產(chǎn)量構(gòu)成因素之間的平衡，有效穗數(shù)和粒數(shù)顯著降低，導(dǎo)致產(chǎn)量下降。KY131因缺穴而導(dǎo)致減產(chǎn)的主要原因是每平方米有效穗數(shù)、粒數(shù)和千粒質(zhì)量的降低，LJ31則是每平方米粒數(shù)、有效穗數(shù)、千粒質(zhì)量和結(jié)實率的降低所致。行間缺穴導(dǎo)致的減產(chǎn)大于株間缺穴。缺穴對KY131產(chǎn)量性狀與農(nóng)藝性狀的負(fù)向作用大于LJ31，且KY131結(jié)實率及其穩(wěn)定性均低于LJ31，導(dǎo)致KY131產(chǎn)量降幅大于LJ31。因此，缺穴不利于產(chǎn)量性狀間的協(xié)同互補(bǔ)，而由此產(chǎn)生的互補(bǔ)差異又導(dǎo)致了減產(chǎn)途徑的不同。

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Effects of Missing Hole-seedling Between Plants and Rows in Mechanical Transplanting of Rice Seedlings on Agronomic Traits

ZHAO Liming1,2, ZHENG Dianfeng1,2*, SHEN Xuefeng1,2, FENG Naijie1,2, HU Hanqiao1,2, ZHOU Hang1

(1. College of Coastal Agronomy, Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524088, China;2. Shenzhen Institute of Guangdong Ocean University, Shenzhen 518116, China)

【Objective】Mechanical transplanting of rice seedlings often results in some holes being missed for the transplantation. Understanding their ultimate consequence for yield and yield components is important to help improve design and implementation of mechanical transplanting. The purpose of this paper is to experimentally study the effect of the types and number of such missing holes on yield and yield components of rice of different varieties. 【Method】 Rice varieties of Kongyu 131 (KY131) and Longjing 31 (LJ31) were used as the model plants in the experiment. For each variety, there were two missing hole-seedling treatments: inter-plant (P) and inter-row (R). For the inter-plant missing, there were further three types of missing: independent type (PI), spaced type (PS) and mixed type (PM), while for the inter-row missing, there were relative type (RR), reciprocal type (RP), and mixed type (RM). For each treatment, we measured yield and yield traits of rice.【Result】There were significant differences in effective panicle numbers, seed setting rate, harvest index and grain yield between the two varieties and treatments. Compared with CK (without missing), the treatments reduced the effective panicles, grain numbers and yield, with the average effective panicles reduced by 13.45% and 15.44% and the average grain yield by 10.50% and 12.82%, respectively, for the inter-plant and inter-row missing holes treatments. The missing holes also changed the allocation of morphological characters of the main stem and the grain yield, though the change varies with varieties. When the number of missing holes was the same, the variation in seed setting rate of KY131 was greater than that of LJ31, and the effective panicles, grain numbers, harvest index and grain yield all decrease with the increase in the missing holes. The yield falling range of inter-row was higher than that of inter-plant, and the yield of KY131 decreases more than that of LJ31, with the average yield reduction in the former and latter being 13.01% and 10.38%, respectively, compared to CK. The main determinant of yield reduction was effective panicles and grain numbers. Correlation analysis showed a significant negative correlation between the missing holes and grain yield, with the effective panicles and 1 000-grain weight reduced being greater for KY131 than for LJ31. The number of effective panicles and grains per square meter was positively correlated with the grain yield at significant level, with the correlation coefficient for the effective panicles number being 0.954 7**and 0.890 4**, respectively, for KY131 and LJ31, the correlation coefficient for the grains number being 0.981 2**and 0.912 5**, respectively, for LJ31 and KY131. 【Conclusion】The missing holes between plants and rows had a negative effect on many characters of rice, reduced the yield, and was not conducive to the effective combination of agricultural machinery and agronomy.

rice; missed hole-seedling; mechanized-transplanting; yield

1672 - 3317（2022）09 - 0006 - 10

S233.2

A

10.13522/j.cnki.ggps.2021386

趙黎明,鄭殿峰, 沈雪峰, 等. 水稻機(jī)插秧株行間缺穴對農(nóng)藝性狀的影響[J]. 灌溉排水學(xué)報, 2022, 41(9): 6-15.

ZHAO Liming, ZHENG Dianfeng, SHEN Xuefeng, et al. Effects of Missing Hole-seedling Between Plants and Rows in Mechanical Transplanting of Rice Seedlings on Agronomic Traits[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2022, 41(9): 6-15.

2021-08-20

廣東海洋大學(xué)科研啟動經(jīng)費(fèi)資助項目（060302052010）；湛江市創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊引育領(lǐng)航計劃項目（2020LHJH01）；國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目（2019YFD1002205）

趙黎明，副研究員，研究方向為水稻高產(chǎn)高效與智控抗逆研究。E-mail: nkzlm@126.com

鄭殿峰，教授，博士生導(dǎo)師，博士，主要從事作物化學(xué)調(diào)控與抗逆研究。E-mail: gdouzdffnj@163.com

責(zé)任編輯：趙宇龍