播種方式對直播雜交秈稻生長及產(chǎn)量形成的影響*

朱從樺 李偉 任丹華 歐陽裕元 李旭毅,3¤

1.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所，四川成都

2.四川省農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展推廣中心，四川成都

3.作物生理生態(tài)及栽培四川省重點實驗室，四川成都

水稻機械化直播省去了育秧、拔秧、移栽等繁瑣環(huán)節(jié)，具有輕簡、高效、省工等突出特點。近年來，隨著農(nóng)村適齡勞動力逐漸減少和水稻生產(chǎn)成本逐年增加，水稻機械化直播技術(shù)在全國各地大面積示范和應(yīng)用，并且邁入高速發(fā)展階段[1-2]。四川水稻機械化直播生產(chǎn)以雜交秈稻為主，研究基于農(nóng)用無人機的精量高效播種技術(shù)對進一步提高四川盆地雜交秈稻直播生產(chǎn)效率和種植效益具有重要意義[3-4]。前人主要從品種選育、播種量[5-6]、直播方式[7-8]、雜草防控[9-10]、肥水管理[11]等方面研究直播稻節(jié)本、高產(chǎn)、高效機理和技術(shù)途徑。與撒播相比，條播、穴播稻種落點分布均勻性更好，秧苗成行、成穴生長，群體通風(fēng)透光性能更好，成穗率較高，稻谷產(chǎn)量也更高[6,12-13]。相較于條播，穴播能夠進一步優(yōu)化群體配置，提高抗倒伏能力，提高成穗率，增加干物質(zhì)積累量，進而提高水稻產(chǎn)量[14-16]。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)羅錫文院士團隊研發(fā)的水稻精量穴直播機實現(xiàn)雜交稻精量穴播作業(yè)，配套“精播全苗”“基蘗肥一次深施”“播封同步雜草防除”等技術(shù)，顯著提高了直播稻規(guī)范化程度，提升了直播稻產(chǎn)量[1,17]。水稻精量直播機因其體積和重量較大，頻繁轉(zhuǎn)場作業(yè)效率低，難以滿足深泥腳田以及丘陵稻田高效、規(guī)范直播生產(chǎn)作業(yè)需求。然而，隨著水稻精量條播無人機以及配套農(nóng)藝技術(shù)的日趨成熟，使雜交秈稻無人機精量條直播生產(chǎn)得到快速發(fā)展[7,18]，上述難題迎刃而解。本研究通過分析比較雜交秈稻機械穴播、無人機條播、人工撒播方式下秈稻生長及產(chǎn)量形成的差異，旨為優(yōu)化雜交秈稻機械化精量直播技術(shù)提供支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗點土壤概況

試驗于2020年5~9月，在四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所試驗農(nóng)場進行。試驗田為沙壤土，排灌方便，前作為小麥，試驗前0～25 cm耕層土壤有機質(zhì)23.46 g/kg、速效氮65.44 mg/kg、速效磷7.58 mg/kg、速效鉀85.93 mg/kg、全氮1.55 g/kg、全磷0.68 g/kg、全鉀14.26 g/kg。

1.2 供試材料

川康優(yōu)絲苗，秈型三系雜交秈稻。

1.3 試驗設(shè)計

試驗采用單因素完全隨機設(shè)計，設(shè)置了3 種播種方式，即人工撒播、無人機條播、機械穴播。人工撒播由經(jīng)驗豐富的人員使用背負式電動播撒器完成；無人機條直播采用SCW20+OCT-6 精量條播無人機（如圖1 所示）完成；機械穴播采用上海世達爾2BDXZ-10CP（25）型精量穴播機完成，播種行距25 cm，穴距20 cm。水稻種子采用咪鮮胺3 000 倍液浸種48 h，種子用丁硫克百威包衣。2020年5月15日上午9時，按照試驗設(shè)計進行直播，播種量均為27 kg/hm2，每個處理播種面積為120 m2，各處理間隔0.5 m，重復(fù)3 次。播種時田塊平整，田面無明顯積水，稻田四周開好邊溝，確保排灌通暢。所有小區(qū)純氮（尿素，氮含量≥46.1%）用量為180 kg/hm2，按照基肥∶分蘗肥∶穗肥=6∶3∶1施用；P2O5（過磷酸鈣，P2O5（含量≥12.0%） 用量為 90 kg/hm2，全部作基肥；K2O（氯化鉀，K2O 含量≥60.0%）用量為150 kg/hm2，按照基肥∶穗肥=1∶1 施用?；试谄秸咎锴? d 施入，分蘗肥在直播后第35 d 施入，穗肥在主莖倒3 葉期施入。小區(qū)間筑高30 cm、寬30 cm的田埂，并覆塑料膜，獨立排灌。水肥管理和病蟲、雜草防控依據(jù)當?shù)刂辈サ靖弋a(chǎn)栽培技術(shù)進行管理和防控。

圖1 SCW20+OCT-6精量條播無人機

1.4 測定項目及方法

1) 單位面積總播種數(shù)。播種結(jié)束后，每個小區(qū)選擇3個代表性區(qū)域（2 m × 2 m）統(tǒng)計稻種數(shù)量。

2) 發(fā)芽勢。播種后第5天，在每個小區(qū)選擇的3個代表性區(qū)域（2 m × 2 m）內(nèi)統(tǒng)計正常出芽的種子數(shù)，發(fā)芽勢= 第5天正常出芽的種子數(shù)/ 總播種數(shù)。

3) 發(fā)芽率。播種后第14 天，在每個小區(qū)選擇的3個代表性區(qū)域（2 m × 2 m）內(nèi)統(tǒng)計正常秧苗數(shù)，發(fā)芽率= 第14天長成的正常秧苗數(shù)/ 總播種數(shù)。

4) 單位面積苗數(shù)和成苗率。播種后第30 天，在每個小區(qū)選擇的3個代表性區(qū)域（2 m × 2 m）內(nèi)統(tǒng)計苗數(shù)，成苗率 = 第30天苗數(shù) / 總播種數(shù)。

5) 株高和出苗整齊度。播種后第30 天，每個小區(qū)選擇3個代表性區(qū)域（1 m × 1 m）內(nèi)測量秧苗株高，出苗整齊度= 1 m2內(nèi)秧苗的平均株高/ 1 m2內(nèi)秧苗株高的標準差。

6) 秧苗形態(tài)和干重。播種后第30 天，每個小區(qū)選擇3個代表性區(qū)域（1 m × 1 m）采集50 棵代表性秧苗，測定根數(shù)、根長，樣品分為根系和地上部，烘干至恒重，稱量根干重、地上部干重，并計算根冠比。

7) 分蘗動態(tài)。播種后第30 天、第40 天、第50 天、第60 天、第70 天、第80 天、第90 天，每個小區(qū)選擇3個代表性區(qū)域（1 m × 1 m），調(diào)查1 m2內(nèi)水稻分蘗數(shù)。

8) 籽粒產(chǎn)量。各小區(qū)選取40 m2收獲水稻人工脫粒，曬干后換算成標準含水量（13.50%）計產(chǎn)，重復(fù)3次。

1.5 數(shù)據(jù)處理

運用DPS7.05軟件進行試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，用最小顯著差法LSD 檢驗平均數(shù)（P<0.05），用OriginPro2017 軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 播種方式對水稻出苗質(zhì)量的影響

播種方式會顯著影響直播水稻發(fā)芽勢、發(fā)芽率、成苗率、株高及出苗整齊度（見表1）。人工撒播、無人機條播和機械穴播處理單位面積播種數(shù)和單位面積苗數(shù)無顯著差異。機械穴播處理發(fā)芽勢、發(fā)芽率、成苗率、播種后第30 天株高和出苗整齊度均明顯高于人工撒播和無人機條播，其中，成苗率分別較人工撒播和無人機條播高11.05%和14.01%，出苗整齊度分別較人工撒播和無人機條播高27.17%和24.93%。這表明，水稻機械穴播方式增加了蓄水溝，抬高了種子水平分布位置，更有利于種子萌發(fā)成壯苗。

表1 播種方式對水稻出苗質(zhì)量的影響

2.2 播種方式對秧苗形態(tài)和干重的影響

播種方式會顯著影響直播水稻苗期根數(shù)、根長、根重、地上部重和根冠比（見表2）。人工撒播根數(shù)、根長和根重與無人機條播處理無顯著差異；無人機條播處理根冠比明顯高于人工撒播。機械穴播處理的根數(shù)、根長、根重、地上部重和根冠比均明顯高于人工撒播和無人機條播，其中，根重分別較人工撒播和無人機條播增加27.03%和27.64%，地上部干重分別較人工撒播和無人機條播增重10.88%和17.61%。

表2 播種方式對秧苗形態(tài)和干重的影響

2.3 播種方式對水稻分蘗的影響

播種方式會顯著影響水稻分蘗（如圖2）。播后第30天，人工撒播、無人機條播和機械穴播處理間分蘗無顯著差異。播后第40～70 天，機械穴播水稻處理分蘗數(shù)均明顯高于人工撒播和無人機條播，且人工撒播和無人機條播處理間分蘗無顯著差異。播后第80～90 天，水稻群體分蘗數(shù)均表現(xiàn)為機械化精量穴直播＞無人機條播＞人力撒播。

圖2 播種方式對水稻分蘗的影響

2.4 播種方式對水稻產(chǎn)量的影響

播種方式會顯著影響水稻籽粒產(chǎn)量（圖3）。水稻籽粒產(chǎn)量為機械穴播＞無人機條播＞人工撒播；相較于人工撒播，機械穴播增產(chǎn)15.01%，無人機條播增產(chǎn)7.39%。

圖3 播種方式對水稻籽粒產(chǎn)量的影響

3 討論

“精播全苗”是發(fā)揮雜交秈稻機械化直播產(chǎn)量潛力的關(guān)鍵，國內(nèi)外水稻直播一開始是采用撒播，再發(fā)展到條播，逐漸向著精量穴播發(fā)展[1,11,17]。通過優(yōu)化播量、精準播種、浸種包衣等手段提高田間種子發(fā)芽率，保夠基本苗，提高秧苗的整齊度，進而構(gòu)建直播稻高產(chǎn)群體[2,4,11,18]。本研究中，人工撒播、無人機條播和機械穴播3種播種方式間單位面積播種數(shù)、單位面積苗數(shù)均無顯著差異，既實現(xiàn)了均勻播種，也確保了足夠的基本苗（40.59×104～ 43.29×104苗/hm2）。機械穴播同步完成開溝、起壟、精量穴播，增加了直播田排、蓄水能力，抬高了種子水平分布位置，更有利于種子萌發(fā)成壯苗，最終發(fā)芽率、成苗率、出苗整齊度、播種后第30 天的株高、根數(shù)、地上部干重均顯著高于人工撒播和無人機條播，這與王在滿[8]等研究基本一致。此外，本研究中還發(fā)現(xiàn)播種量相同時，無人機條播作業(yè)效率最高，其次是機械穴播；相較于機械穴播，無人機條播實現(xiàn)了成行播種，后期秧苗分布規(guī)范性較好，群體通風(fēng)透光好，能夠滿足構(gòu)建高產(chǎn)群體的需求，能夠?qū)崿F(xiàn)高產(chǎn)。

直播稻高產(chǎn)與否取決于有效穗，有研究表明不同機械直播方式會顯著影響水稻分蘗和成穗，并且穴播產(chǎn)量明顯高于條播[16]。本研究結(jié)果表明，播后第30～40 天，人工撒播、無人機條播和機械穴播處理間分蘗無顯著差異；播后第40～70 天，機械穴播水稻處理分蘗數(shù)均明顯高于人工撒播和無人機條播，且人工撒播和無人機條播處理間分蘗無顯著差異；播栽后第80～90 天，水稻群體分蘗數(shù)均表現(xiàn)為機械穴播＞無人機條播＞人工撒播，其主要原因是3種播種方式間基本苗無顯著差異，機械穴播秧苗成穴、無人機條播秧苗成行生長，群體的通風(fēng)透光性更好，中前期形成更多的大分蘗，中后期無效分蘗退化也更少。因此，雜交秈稻直播生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)品種特性，結(jié)合穴播和條播水稻分蘗成穗規(guī)律，搭配更合理的栽培管控措施，以促進早發(fā)、快發(fā)，提高大分蘗增產(chǎn)潛力。綜上所述，機械穴播是充分發(fā)揮直播稻高產(chǎn)的有效途徑；而無人機條播卻能有效解決丘陵區(qū)易陷車、田塊小頻繁轉(zhuǎn)場作業(yè)效率低的問題，能實現(xiàn)雜交秈稻精準控制播種量，水稻成行有序生長，還能夠短時內(nèi)完成大規(guī)模、高效率、規(guī)范化直播生產(chǎn)。

4 結(jié)論

相比人工撒播和無人機條播，機械穴播成苗率分別提高11.05%和14.01%，出苗整齊度分別提高27.17%和24.93%，秧苗根重分別增加27.03%和27.64%，秧苗地上部干重分別增加10.88%和17.61%，籽粒產(chǎn)量明顯增加。機械穴播是充分發(fā)揮直播雜交秈稻高產(chǎn)的有效途徑；無人機條播能實現(xiàn)秧苗成行有序生長，兼顧高產(chǎn)高效，勞動強度更低，值得大面積推廣。