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      低播量下雜交稻產(chǎn)量形成對(duì)種植均勻度的響應(yīng)

      2023-05-28 13:44:14李慧蘭天明陳惠哲張玉屏武輝向鏡張義凱王志剛王亞梁
      作物研究 2023年2期
      關(guān)鍵詞:苗數(shù)播量雜交稻

      李慧,蘭天明,陳惠哲,張玉屏,武輝,向鏡,張義凱,王志剛,王亞梁?

      (1 中國(guó)水稻研究所,浙江 杭州 310006;2 宜賓學(xué)院,四川 宜賓 644000)

      稻米是我國(guó)主要的口糧,我國(guó)雜交稻種植面積占水稻種植總面積的50%以上,雜交稻穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)對(duì)保障國(guó)家糧食安全起重要作用。雜交稻比常規(guī)稻產(chǎn)量能增加20%左右,主要產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)特征是強(qiáng)分蘗能力和大穗,這就要求雜交稻稀播少本種植[1]。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,從事水稻生產(chǎn)的人口逐漸減少,水稻生產(chǎn)走向輕簡(jiǎn)化、規(guī)模化。水稻機(jī)插種植具有良好的豐產(chǎn)特性[2],是以后水稻規(guī)模化種植的主流。

      我國(guó)機(jī)插技術(shù)引自日本,一般采用撒播的方式,播種量高,無(wú)法滿足雜交稻稀播少本種植的要求,由于種子排列紊亂,播種量低又導(dǎo)致漏秧率高[3]。目前,水稻機(jī)插播種以毯苗為主,部分農(nóng)戶為了降低實(shí)際大田用種量和漏秧率而提高了秧盤播種量,導(dǎo)致秧苗素質(zhì)下降,機(jī)插取秧苗數(shù)不均勻[4]。前期,我們通過條播育秧與撒播相比顯著降低了漏秧率,提高了機(jī)插均勻度進(jìn)而增加了產(chǎn)量[5]。

      然而,在低播量種植條件下,機(jī)插均勻度對(duì)產(chǎn)量造成的影響并不十分明確。謝小兵等[6]指出采用單粒印刷播種的同時(shí),增加機(jī)插密度,能有效彌補(bǔ)漏秧率造成的產(chǎn)量損失。楊祥田等[7]指出,漏秧率在5%以下時(shí),水稻的機(jī)插產(chǎn)量不會(huì)受影響。我們認(rèn)為除了漏秧率外,產(chǎn)量和機(jī)插苗數(shù)均勻度顯著相關(guān),為此,我們?cè)诳刂茻o(wú)漏秧的條件下開展不同種植苗數(shù)均勻度對(duì)產(chǎn)量影響的研究,以期為低播量下的育秧播種機(jī)插提供理論支撐。

      1 材料與方法

      1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及供試品種

      試驗(yàn)在中國(guó)水稻研究所進(jìn)行。供試品種為秈粳雜交稻甬優(yōu)1540 和秈型雜交稻中浙優(yōu)8 號(hào)。2 個(gè)品種均為浙江等地的主導(dǎo)品種。

      1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

      試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì),品種為主區(qū),面積為5.4 m×60 m,種植均勻度為副區(qū),面積為5.4 m×20 m,每處理3 次重復(fù)。

      種子浸種催芽后采用基質(zhì)育秧。每盤播種干種子45 g,播種后疊盤出苗,待種子出苗0.5 cm 高后,將秧盤放置到泥漿秧板上。采用旱育秧,秧板上不建立水層,秧齡25 d,人工移栽種植,種植規(guī)格行距30 cm,株距18 cm,平均每穴2.4~2.5 苗。

      種植均勻度即每穴插植苗數(shù)的均勻程度,設(shè)3個(gè)處理:高均勻度種植(每穴苗數(shù)均勻度70%~80%),中均勻度種植(每穴苗數(shù)均勻度50%~60%),低均勻度種植(每穴苗數(shù)均勻度30%~40%)。各處理每穴種植平均苗數(shù)為2.4~2.5,高均勻度種植每穴不同苗數(shù)的比例為:1 苗/穴占4%,2苗/穴占48%,3 苗/穴占48%,平均每穴苗數(shù)為2.44 苗,種植均勻度為76.3%;中均勻度種植每穴不同苗數(shù)的比例為:1 苗/穴占20%,2 苗/穴占32%,3 苗/穴占28%,4 苗/穴占20%,平均每穴苗數(shù)為2.40 苗,種植均勻度為58.2%;低均勻度種植每穴不同苗數(shù)的比例為: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%,平均每穴苗數(shù)為2.44苗,種植均勻度為34.7%。

      試驗(yàn)地氮肥施用量為204 kg/hm2,分基肥(40%),側(cè)深施追肥(30%)和穗肥(30%)3 次施入?;屎蛡?cè)深施追肥采用豐筑控釋肥(N∶P2O∶K2O=25∶10∶10),穗肥采用尿素。水分和病蟲害管理參照當(dāng)?shù)爻R?guī)栽培進(jìn)行。

      1.3 測(cè)定項(xiàng)目

      1.3.1 分蘗特性與群體均勻度

      每處理小區(qū)定點(diǎn)1.5 m(橫向)×1.6 m(縱向)面積。每隔7 d 調(diào)查一次莖蘗數(shù)。群體均勻度(Unst)計(jì)算公式如下:

      式中:S 為觀測(cè)值的標(biāo)準(zhǔn)差;xi為觀測(cè)值;為觀測(cè)值的平均數(shù)。

      1.3.2 干物質(zhì)積累

      每小區(qū)取樣面積為1.5 m(橫向)×1.6 m(縱向),抽穗期和成熟期取設(shè)定面積里的所有植株。將葉片、莖鞘、稻穗分開,在100 ℃下殺青15 min,后于80 ℃下烘干至恒重稱量,計(jì)算群體干物質(zhì)積累。

      1.3.3 產(chǎn)量及產(chǎn)量結(jié)構(gòu)

      成熟期采用5 點(diǎn)法調(diào)查每小區(qū)3 m×3.2 m 面積產(chǎn)量及產(chǎn)量結(jié)構(gòu)。計(jì)算有效穗數(shù),并根據(jù)平均成穗數(shù)取5 穴調(diào)查每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率,測(cè)定千粒質(zhì)量,計(jì)算理論產(chǎn)量,并實(shí)收核產(chǎn)。

      1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

      利用Excel2016 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)并作圖,采用SAS9.4(SAS,Cary,NC,USA)進(jìn)行方差分析。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 分蘗動(dòng)態(tài)

      如圖1 所示,移栽后10 d 不同種植均勻度處理間群體分蘗數(shù)的差異不明顯,而在移栽20 d 后,不同處理間分蘗數(shù)出現(xiàn)顯著差異,兩個(gè)品種的分蘗數(shù)均為高均勻度>中均勻度>低均勻度,且在分蘗高峰期、穗分化期、抽穗期表現(xiàn)出相同的趨勢(shì)。分蘗高峰期甬優(yōu)1540 高均勻度種植的群體分蘗數(shù)分別比中、低均勻度種植高10.6%和3.5%,中浙優(yōu)8 號(hào)高均勻度種植的群體分蘗數(shù)分別比中、低均勻度種植高10.8%和4.1%。抽穗期甬優(yōu)1540 高均勻度種植的群體分蘗數(shù)分別比中、低均勻度種植高14.3%和6.7%,中浙優(yōu)8 號(hào)高均勻度種植的群體分蘗數(shù)分別比中、低均勻度種植高15.7%和3.5%。對(duì)群體成穗率進(jìn)行分析(圖2),可以發(fā)現(xiàn)不同處理對(duì)群體成穗率并沒有顯著影響。由此可見,通過提高種植均勻度能促進(jìn)分蘗進(jìn)而增加群體有效穗數(shù)。

      圖1 不同種植均勻度下水稻群體分蘗動(dòng)態(tài)比較Fig.1 Comparison of tillering dynamic in rice population under different planting uniformity treatments

      圖2 不同種植均勻度下水稻群體成穗率比較Fig.2 Comparison of productive tiller percentage in rice population under different planting uniformity treatments

      2.2 群體均勻度變化

      對(duì)不同種植均勻度處理下的群體均勻度變化進(jìn)行分析(圖3),發(fā)現(xiàn)水稻生長(zhǎng)時(shí)期的群體均勻度始終保持高均勻度>中均勻度>低均勻度的狀態(tài)。隨著水稻的生長(zhǎng),高種植均勻度下水稻群體均勻度呈現(xiàn)下降的趨勢(shì),甬優(yōu)1540 和中浙優(yōu)8 號(hào)抽穗期群體均勻度分別比移栽期降低3.9%和1.1%。而在中均勻度和低均勻度下,隨著水稻的生長(zhǎng),群體均勻度有所提高,中均勻度種植下甬優(yōu)1540 和中浙優(yōu)8 號(hào)抽穗期均勻度分別比移栽期高16.1%和15.7%,低均勻度種植下甬優(yōu)1540 和中浙優(yōu)8 號(hào)抽穗期均勻度分別比移栽期高31.7%和43.5%。

      圖3 不同種植均勻度下水稻各生長(zhǎng)時(shí)期群體均勻度比較Fig.3 Comparison of rice population uniformity at different growth period under different planting uniformity treatments

      表1 不同種植均勻度下不同水稻生長(zhǎng)時(shí)期干物質(zhì)積累比較Table 1 Comparison of dry matter accumulation in rice population uniformity at different growth period under different planting uniformity treatments

      2.3 干物質(zhì)積累的變化

      對(duì)不同種植均勻度下干物質(zhì)積累量進(jìn)行分析,不同種植均勻度下兩個(gè)品種不同水稻生長(zhǎng)期的單莖干物質(zhì)積累量沒有顯著差異,而群體干物質(zhì)積累量變化顯著,高種植均勻度下群體干物質(zhì)積累量要高于中、低種植均勻度,但高種植均勻度下的干物質(zhì)積累量和中種植均勻度下的干物質(zhì)積累量不存在顯著差異,兩個(gè)品種趨勢(shì)一致。甬優(yōu)1540 高種植均勻度下穗分化期的干物質(zhì)積累量比中、低種植均勻度分別高3.7% 和21.7%,抽穗期分別高5.9% 和16.7%,成熟期分別高5.3%和16.6%。中浙優(yōu)8 號(hào)高種植均勻度下穗分化期的干物質(zhì)積累量比中、低種植均勻度分別高8.5%和21.4%,抽穗期分別高6.9%和13.4%,成熟期分別高5.3%和15.3%。由此可知,通過提高種植均勻度可以增加水稻的群體干物質(zhì)積累量。

      2.4 產(chǎn)量及產(chǎn)量結(jié)構(gòu)

      由表2 可知,不同種植均勻度下穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率沒有顯著差異,改變種植均勻度主要是通過影響有效穗數(shù)進(jìn)而影響水稻產(chǎn)量。甬優(yōu)1540 高種植均勻度產(chǎn)量分別比中、低均勻度高8.9%和15.3%,中浙優(yōu)8 號(hào)高種植均勻度產(chǎn)量比中、低均勻度高1.5%和11.5%。對(duì)種植苗單株的產(chǎn)量貢獻(xiàn)進(jìn)行分析(圖4),通過提高種植均勻度顯著增加種植苗單株的產(chǎn)量貢獻(xiàn),甬優(yōu)1540 高種植均勻度單株的產(chǎn)量貢獻(xiàn)分別比中、低均勻度提高8.9%和14.7%,中浙優(yōu)8 號(hào)分別提高1.5%和12.1%。

      表2 不同種植均勻度下水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成比較Table 2 Comparison of yield and yield component under different planting uniformity treatments

      圖4 不同種植均勻度下機(jī)插苗單株產(chǎn)量貢獻(xiàn)比較Fig.4 Comparison of yield contribution per seedling transplanted under different planting uniformity treatments

      3 討論

      對(duì)產(chǎn)量結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入分析,結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量在不同種植均勻度間的差異不大,這是由于結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量主要受氣候條件的影響[8]。種植均勻度的變化主要對(duì)有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)造成影響。在雜交稻機(jī)插過程中,通過調(diào)整插秧機(jī)對(duì)秧盤的取秧次數(shù),能實(shí)現(xiàn)高均勻度的種植,但高播量下秧苗素質(zhì)弱,不利于機(jī)插返青[9],雜交稻強(qiáng)分蘗優(yōu)勢(shì)發(fā)揮受到抑制,因此要解決低播量下的高質(zhì)量機(jī)插問題。

      在低播量機(jī)插過程中,傳統(tǒng)撒播導(dǎo)致機(jī)插苗數(shù)分布不均勻,低播量下表現(xiàn)尤為明顯,嚴(yán)重影響產(chǎn)量。本試驗(yàn)表明通過提高種植苗數(shù)均勻度能夠提高水稻產(chǎn)量,因此在機(jī)插過程中,找到雜交稻低播量稀播少本均勻機(jī)插的方式能進(jìn)一步提高產(chǎn)量,實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合,這也是條播機(jī)插顯著增加雜交稻產(chǎn)量的主要原因[5]。

      機(jī)插主要通過有效穗數(shù)進(jìn)而對(duì)產(chǎn)量進(jìn)行調(diào)控[10]。本試驗(yàn)中水稻群體成穗率和每穗粒數(shù)沒有受到種植均勻度的影響,提高種植均勻度,增加了分蘗高峰苗數(shù)。前人研究發(fā)現(xiàn)機(jī)插苗數(shù)多的植株光溫競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)[11],會(huì)降低成穗率和每穗粒數(shù)。而在本試驗(yàn)范圍內(nèi)種植穴的平均苗數(shù)雖無(wú)差異,但是低均勻性群體每穴種植苗數(shù)多,降低了群體的有效穗數(shù)和每穗粒數(shù),這是低均勻度下種植苗單株產(chǎn)量貢獻(xiàn)低的主要原因。王端飛等[12]研究發(fā)現(xiàn),不同穗的穗粒數(shù)量均勻度也和產(chǎn)量呈現(xiàn)正相關(guān)性,不同種植均勻度下單叢間每穗粒數(shù)的差異需進(jìn)一步研究。

      試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),低均勻度種植下水稻群體均勻度隨水稻生長(zhǎng)逐漸提高,由于1~2 苗/穴種植發(fā)揮了雜交稻的強(qiáng)分蘗優(yōu)勢(shì),分蘗數(shù)趨向于種植多苗數(shù)的植株促進(jìn)低種植均勻度下的群體均勻度逐步提高,這也是中、高均勻度種植下群體干物質(zhì)積累和產(chǎn)量沒有顯著差異的原因。對(duì)干物質(zhì)積累進(jìn)行分析,單莖干物質(zhì)積累沒有受到種植均勻度的影響,對(duì)群體來(lái)說,種植均勻度差的群體,干物質(zhì)積累少,由于每叢機(jī)插苗數(shù)多時(shí)導(dǎo)致單莖個(gè)體間競(jìng)爭(zhēng)力增加,進(jìn)而降低了群體的干物質(zhì)積累,這也與透光率降低有關(guān),群體透光率高,干物質(zhì)積累多[13]。

      4 結(jié)論

      試驗(yàn)表明,在雜交稻低播量種植條件下,提高種植均勻度能提高群體高峰苗數(shù)和群體有效穗數(shù),同時(shí)增加群體干物質(zhì)積累,提高雜交稻低播量種植的產(chǎn)量。

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