兩種新型機(jī)械移栽方式下不同肥密處理水稻生長(zhǎng)及產(chǎn)量差異研究

石楠 陳崇怡 文雙雅 胡海燕 高志強(qiáng)* 舒暢 嚴(yán)玲玲 顏妙珺 王小鳳

（1 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128；2 益陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，湖南 益陽(yáng) 413046；第一作者：297535633@qq.com；*通訊作者：100640117@qq.com）

水稻是我國(guó)的主要糧食作物，提高水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化水平是保障國(guó)家糧食安全、增強(qiáng)我國(guó)農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力、增加農(nóng)業(yè)收入和推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要措施之一[1]。探索研究新型水稻機(jī)械化種植方式及其高產(chǎn)形成特征一直是生產(chǎn)上的研究熱點(diǎn)和重點(diǎn)[2-3]。近年來，我國(guó)水稻種植機(jī)械化水平提升較快，至2017 年底，我國(guó)水稻綜合機(jī)械化水平突破80%，其中，耕、種、收機(jī)械化水平分別為99.3%、44.5% 和87.1%，但相較于日本、韓國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)水稻種植機(jī)械化水平較低[4-5]。

隨著社會(huì)生產(chǎn)力的快速發(fā)展，現(xiàn)階段我國(guó)糧食產(chǎn)量與1980 年相比增長(zhǎng)了近85%，但與此同時(shí)化肥施用量增加了4.5 倍[6]。過量施用化肥會(huì)引發(fā)土壤板結(jié)、酸化、土壤重金屬含量超標(biāo)、肥料利用率降低、肥料損失嚴(yán)重、水體富營(yíng)養(yǎng)化及作物品質(zhì)和產(chǎn)量降低等問題，進(jìn)而對(duì)生態(tài)環(huán)境造成污染[7-10]。

大量研究表明，水稻產(chǎn)量隨種植密度的增加呈先增加后降低趨勢(shì)[11-13]，同時(shí)機(jī)插密度對(duì)群體生長(zhǎng)率、群體光合勢(shì)、葉面積指數(shù)等均會(huì)產(chǎn)生較大影響[14-15]。而前人的研究多集中于機(jī)插和手拋移栽方式的比較[16]，而對(duì)水稻有序機(jī)械插秧、機(jī)械拋秧方式對(duì)比研究較少。從移栽效果來看，機(jī)插秧是對(duì)秧苗的有序移栽，手拋秧是對(duì)秧苗的無序移栽，水稻生長(zhǎng)后期田間通風(fēng)效果差異明顯，影響水稻生長(zhǎng)的溫光條件。

2020 年湖南省重點(diǎn)推廣了印刷播種無盤育秧大苗機(jī)插技術(shù)和機(jī)缽體育秧有序拋栽技術(shù)。水稻印刷播種無盤育秧大苗機(jī)插栽培技術(shù)主要是通過印刷播種技術(shù)，精準(zhǔn)定位播種，保證插秧過程中每穴1 株基本苗，旱式育秧，低氮、密植、大苗機(jī)插，以培育由大穗和穗數(shù)相協(xié)調(diào)的高成穗率群體，發(fā)揮雜交稻的分蘗成穗優(yōu)勢(shì)和大穗增產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，與傳統(tǒng)機(jī)插雜交稻相比，種子用量減少50%以上，秧齡期延長(zhǎng)10~15 d，秧苗素質(zhì)及耐機(jī)械栽插損傷能力得到大幅提高[17]。水稻有序拋栽技術(shù)主要是通過“置盤→灌土→播種→蓋土→淋水消毒”機(jī)械化播種流程，使每穴播量常規(guī)早稻6~8 粒、常規(guī)中晚稻4 粒、雜交早稻3~4 粒、雜交中晚稻2 粒，成苗后利用拋秧機(jī)拋于稻田，保證拋秧后秧苗排列有序，發(fā)揮水稻群體發(fā)育優(yōu)勢(shì)，達(dá)到高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的目的，既具有傳統(tǒng)拋秧技術(shù)返青期短、返青快優(yōu)點(diǎn)，又具有機(jī)械化省時(shí)省工優(yōu)點(diǎn)[18]。本研究以印刷播種無盤育秧大苗機(jī)插技術(shù)、機(jī)缽體育秧有序拋栽技術(shù)為技術(shù)背景，開展這兩種技術(shù)在不同施肥量與移栽密度條件下水稻生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量差異的研究，探明不同機(jī)械化移栽方式的適宜施肥量和移栽密度，為大面積機(jī)械化水稻生產(chǎn)提供理論與技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2020 年5—9 月在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)瀏陽(yáng)教學(xué)科研綜合基地（113°84′E，28°30′N）進(jìn)行。該基地系丘陵小盆地，屬亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，年平均氣溫17.3 ℃，年均降水量1 358.6~1 552.5 mm。土壤為潴育性水稻土，有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和全鉀含量分別為23.41、1.73、0.64 和19.35 g/kg，pH 值5.51。供試品種為晶兩優(yōu)華占，前茬作物為油菜。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用大區(qū)三因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，試驗(yàn)田面積10 000 m2，設(shè)12 個(gè)處理，具體見表1。每個(gè)處理3 次重復(fù)，共計(jì)36 個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積260 m2。因素Ⅰ為移栽方式：有序拋栽（A）、大苗機(jī)插（B）。因素Ⅱ?yàn)槭┓柿浚撼Ａ渴┓剩═）、減量施肥（L）。常量施肥：耕前每hm2施復(fù)合肥（15-15-15）450 kg 作基肥，返青后每hm2施復(fù)合肥（15-15-15）150 kg、尿素150 kg 作分蘗肥，孕穗期每hm2施尿素105 kg、鉀肥75 kg，N、P、K 有效成分的比例為13.82∶6.0∶9.0。減量施肥：耕前每hm2施復(fù)合肥（15-15-15）450 kg 作基肥，返青后每hm2施尿素75 kg作分蘗肥，孕穗期每hm2施尿素105 kg、鉀肥75 kg，N、P、K 有效成分的比例為10.02∶4.5∶7.5。因素Ⅲ為移栽密度，設(shè)3 種密度：25 cm×25 cm（S：常規(guī)密度）、21 cm×25 cm（M：中密度）、17 cm×25 cm（H：高密度）。

表1 試驗(yàn)處理

考慮到兩種技術(shù)移栽后秧苗返青期長(zhǎng)短不同，故大苗機(jī)插技術(shù)5 月1 日播種育秧（干種子印刷播種），5月23 日移栽，9 月7 日左右收獲；有序拋栽技術(shù)5 月3日浸種，5 月5 日播種育秧，5 月23 日移栽，9 月7 日左右收獲?；试? 月20 日耕地時(shí)施入，均勻撒施，不同小區(qū)間于5 月26 日人工做土埂隔離，防止肥水竄漏，追肥在5 月30 日施用，孕穗肥在7 月5 日施用。水分管理、病蟲防治均按常規(guī)技術(shù)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成完熟期收獲前按五點(diǎn)取樣法取樣，每小區(qū)依據(jù)調(diào)查獲得的有效穗數(shù)選取長(zhǎng)勢(shì)平均的500 叢水稻，人工脫粒，用水選法分離實(shí)粒和空秕粒，80 ℃烘干至恒質(zhì)量后稱重，并計(jì)算每穗總粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)和千粒重，以及結(jié)實(shí)率。經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量采用實(shí)收計(jì)產(chǎn)。

1.3.2 莖蘗動(dòng)態(tài)

在每一個(gè)生育期按五點(diǎn)取樣法于每一小區(qū)選取50 叢水稻（每點(diǎn)10 叢），記錄分蘗數(shù)。

1.3.3 地上部干物質(zhì)量

每個(gè)生育期取3 叢水稻，將根、莖、葉、穗分別用牛皮紙袋裝好，放入烘箱于110 ℃殺青30 min，再于80 ℃烘干至恒質(zhì)量，然后稱重。

1.3.4 SPAD

于分蘗中期、孕穗期、齊穗期、灌漿中期，每個(gè)處理隨機(jī)選定5 叢植株，每株測(cè)1 片葉，取第1 完全葉上部、中部、下部測(cè)定，統(tǒng)計(jì)3 個(gè)數(shù)值的平均數(shù)，SPAD 值測(cè)定使用日本Minolta 生產(chǎn)的SPAD-502 PLUS 型葉綠素計(jì)。

1.3.5 葉面積指數(shù)

于分蘗中期、孕穗期、齊穗期、灌漿中期，使用LAI-2200C 測(cè)定葉面積指數(shù)，每小區(qū)按五點(diǎn)取樣法取樣。

1.4 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Excel 2010 錄入數(shù)據(jù)并計(jì)算，用SPSS 20.0 軟件進(jìn)行差異顯著性和方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理分蘗期水稻莖蘗數(shù)動(dòng)態(tài)變化

如圖1 所示，在水稻分蘗期內(nèi)，有序機(jī)拋處理（A）和大苗機(jī)插處理（B）水稻莖蘗數(shù)均隨生育日數(shù)推進(jìn)逐漸增加。有序機(jī)拋處理分蘗數(shù)在6 月29 日左右出現(xiàn)最大值；分蘗后期各處理分蘗數(shù)以ALS 處理最大，其次是ATS 處理。大苗機(jī)插處理分蘗數(shù)在6 月26 日左右達(dá)到最大；分蘗后期，各處理分蘗數(shù)以BLM 處理最大，其次是BTS 處理。

圖1 有序拋栽和大苗機(jī)插方式下不同肥密處理水稻分蘗規(guī)律

2.2 不同處理水稻干物質(zhì)積累量動(dòng)態(tài)變化

由表2 可知，在分蘗中期，有序機(jī)拋處理中以ATS處理干物質(zhì)積累量最小，為0.58 t/hm2，其余處理較ATS處理高8.62%~65.52%；在拔節(jié)孕穗期，以ATS 處理最小，為3.16 t/hm2，其余處理較ATS 處理高0.32%~37.03%；在齊穗期，以ATS 處理最大，達(dá)12.34 t/hm2，較其余處理高3.40%~29.50%；在灌漿中期，以ALH 處理最大，達(dá)16.47 t/hm2，較ATS 處理高5.65%，二者間差異未達(dá)到顯著水平；在成熟期，以ALH 處理最大，達(dá)到19.96 t/hm2，其次是ATH 處理，二者分別較ATS 處理高11.92%和5.89%。

表2 有序拋栽和大苗機(jī)插方式下不同肥密處理水稻地上部干物質(zhì)積累量 （單位：t/hm2）

由表2 可知，在分蘗中期，大苗機(jī)插處理中以BTH處理干物質(zhì)積累量最大，達(dá)0.67 t/hm2，其次是BLH 處理，二者分別較BTS 處理高38.81%和36.92%，各處理間差異未達(dá)到顯著水平；在拔節(jié)孕穗期，以BLH 處理最大，達(dá)3.31 t/hm2，較BTS 處理高25.98%，兩者間差異達(dá)顯著水平；在齊穗期、灌漿中期和成熟期，均以BLS 處理最大，分別較同時(shí)期的BTS 處理高10.86%、17.75%和14.38%。

2.3 不同處理水稻葉綠素含量動(dòng)態(tài)變化

由圖2 所示，有序機(jī)拋各處理水稻葉綠素含量隨著生育期的推進(jìn)呈先增加后降低趨勢(shì)。在分蘗中期，葉綠素含量以ALH 處理最大，其次是ALS 處理；在孕穗期，以ALS 處理最大，以ATH 處理最?。辉邶R穗期，以ATS 處理最大，以ALH 處理最??；在灌漿中期，以ATS處理最大，以ALH 處理最小。

如圖2 所示，大苗機(jī)插各處理水稻葉綠素含量隨著生育期的推進(jìn)呈先增加后降低趨勢(shì)。在分蘗中期，葉綠素含量以BLM 處理最大，以BLS 處理最??；在孕穗期，以BTS 處理最大，其次是BLM 處理；在齊穗期，以BTS 處理最大，其次是BTH 處理；在灌漿中期，以BTS處理最高，以BLH 處理最低。

圖2 有序拋栽和大苗機(jī)插方式下不同肥密處理水稻葉綠素含量變化

2.4 不同處理水稻葉面積指數(shù)動(dòng)態(tài)變化

如圖3 所示，有序機(jī)拋各處理水稻葉面積指數(shù)隨生育期推進(jìn)呈先增加后降低趨勢(shì)，在齊穗期達(dá)到最大值。在分蘗中期，葉面積指數(shù)以ATH 處理最大，以ALS處理最??；在孕穗期，以ATH 處理最大，以ALS 處理最??；在齊穗期，以ATM 處理最大，以ALS 處理最小；在灌漿中期，以ATS 處理最大，ALS 處理最小。

如圖3 所示，大苗機(jī)插各處理水稻葉面積指數(shù)隨著生育期推進(jìn)呈先增大后減小趨勢(shì)。在分蘗中期，葉面積指數(shù)以BTM 處理最大，以BTS、BLS 處理最小；在孕穗期，以BTH 處理最大，以BLS 處理最??；在齊穗期，以BTM 處理最大，以BLS 處理最小；在灌漿中期，以BTH 處理最大，以BLM 處理最小。

圖3 有序拋栽和大苗機(jī)插方式下不同肥密處理水稻葉面積指數(shù)變化

2.5 不同處理產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素比較

由表3 可知，有序機(jī)拋各處理千粒重以ATM 處理最大，為23.86 g，較ATS 處理高3.73%，各處理間差異均未達(dá)顯著水平；單位面積有效穗數(shù)以ATS 處理最大，達(dá)334.93 個(gè)/m2，較其余各處理高4.93%~19.90%；穗粒數(shù)以ALS 處理最大，達(dá)205.44 粒，較ATS 處理高22.21%，差異達(dá)顯著水平；結(jié)實(shí)率以ATM 處理最大，達(dá)86.54%，而ALH 處理結(jié)實(shí)率最低，為78.54%，二者差異達(dá)顯著水平；經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量以ALH 處理最大，達(dá)8.75 t/hm2，以ALM 處理最小，為7.57 t/hm2，ALH 處理較ALM 處理高15.59%，二者差異達(dá)顯著水平；另ALH 處理產(chǎn)量較ATS 處理高4.54%，差異不顯著。

表3 有序拋栽和大苗機(jī)插方式下不同肥密處理水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

由表3 可知，大苗機(jī)插各處理中千粒重以BTM 處理最大，為23.76 g，較BTS 處理高1.89%；單位面積有效穗數(shù)以BLH 處理最大，為337.25 個(gè)/m2，較BTS 處理高8.28%，二者差異未達(dá)顯著水平；穗粒數(shù)以BLM 處理最大，達(dá)171.71 粒，較BTS 處理高3.80%，各處理間差異均未達(dá)到顯著水平；結(jié)實(shí)率以BTS 處理最大，為86.33%，其次是BTM 處理為84.00%；經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量以BLH處理最大，為7.71 t/hm2，較BTS 處理高6.23%，差異不顯著。

3 結(jié)論與討論

以往針對(duì)水稻不同移栽方式的比較研究多集中于手工移栽與機(jī)械移栽、缽苗機(jī)插與毯苗機(jī)插等移栽種植方式，且結(jié)果存在差異，針對(duì)有序機(jī)拋秧和大苗機(jī)插秧的比較研究較少。邢志鵬等[19]研究發(fā)現(xiàn)，缽苗機(jī)插水稻產(chǎn)量最高，毯苗機(jī)插水稻產(chǎn)量其次，機(jī)械直播水稻產(chǎn)量最低。厲波等[20]對(duì)機(jī)播、手栽、直播3 種種植方式對(duì)水稻產(chǎn)量的影響進(jìn)行研究，結(jié)果表明，產(chǎn)量表現(xiàn)為直播>手栽>機(jī)插。李杰等[21]研究表明，不同種植方式間水稻產(chǎn)量存在極顯著差異，具體表現(xiàn)為手插＞機(jī)插＞直播。羅友誼等[22]研究表明，有序機(jī)拋處理產(chǎn)量顯著高于機(jī)插秧、有序機(jī)穴直播，增產(chǎn)幅度超過7.0%。盧一葉等[23]研究表明，人工拋秧存在秧苗無序分布、基本苗控制難等缺點(diǎn)，造成水稻生長(zhǎng)后期田間通風(fēng)透光性差，成穗率低，因此產(chǎn)量較低。本研究采用的機(jī)械有序拋栽種植技術(shù)具有人工拋栽的優(yōu)點(diǎn)，其在移栽過程中根系帶的基質(zhì)多，根系植傷小，返青快，返青期短[24]，且該技術(shù)使秧苗成行有序分布，株行距可控，克服了拋栽水稻生長(zhǎng)后期個(gè)體間無序競(jìng)爭(zhēng)缺點(diǎn)，為高產(chǎn)提供了基礎(chǔ)。本研究結(jié)果表明，同密度同施肥量條件下大苗機(jī)插方式水稻產(chǎn)量低于有序機(jī)拋方式，造成這一結(jié)果可能是由于大苗機(jī)插技術(shù)采用印刷播種技術(shù)，移栽株行距較大，單株秧苗后期分蘗能力有限，導(dǎo)致整體產(chǎn)量低。多數(shù)研究表明，水稻產(chǎn)量隨種植密度和施肥量的增加呈先增加后下降的趨勢(shì)，且施肥量與移栽密度對(duì)水稻產(chǎn)量有明顯的互作作用[25-27]。本研究表明，兩種機(jī)械種植方式在常規(guī)施肥水平下減施24%肥料施用量，同時(shí)增加32%的種植密度可以達(dá)到減肥增產(chǎn)的效果，增幅達(dá)4.54%~6.23%。