淮北地區麥茬缽苗機插水稻的增產優勢及其形成特征

周興根， 張洪程， 常 勇， 孫克新， 黃忠勤， 丁震乾， 王 波

(1.江蘇徐淮地區徐州農業科學研究所，江蘇 徐州 221131;2.揚州大學農業部長江流域稻作技術創新中心/江蘇省作物遺傳生理重點實驗室，江蘇 揚州 225009)

隨著農村經濟的發展和產業結構的調整，水稻種植方式已由單一的傳統手栽為主發展為手栽、拋秧、機插、直播等多種方式并存的新局面。特別是近幾年來，大量農村青壯年勞動人口進入城市，農村勞動力大幅度減少，且嚴重老齡化、婦女化，使得能夠減少勞動力用量與減輕勞動強度的簡化水稻種植成為現代稻作普遍關注的焦點和社會發展的迫切需求。國內外學者就水稻不同種植方式進行了大量的研究［1-12］，主要集中在手栽、拋秧、毯苗機插和直播。然而，手栽稻雖然產量高、穩定性好、抗逆防災優勢明顯，但這種種植方式費時費工，勞動生產率低［13-14］;毯苗機插稻雖然可以克服手栽稻的不足，具有省工、高效等優點［15-16］，但是其對秧齡控制嚴格，易形成超齡弱秧，且植傷重，全生育期短［17］;無序拋秧也存在群體質量差，進而無法充分利用溫光［18-19］;直播的風險性更大，生育期過度推遲、穗期低溫影響結實，穩產性差等［20-21］，尤其是江蘇淮北地區麥稻兩熟制全年熱量十分緊張，麥茬直播稻產量不高不穩定性較為突出，同時由于直播稻過度推遲成熟，嚴重阻礙了后作小麥的適期播種，增加了小麥優質高產的難度［22］。因此，尋找更加適應中國發展的新型機械化栽培方式與技術，成為中國稻麥等大宗作物生產上必須解決的重大問題。水稻缽苗機插，通過采用水稻缽苗插秧機將缽育壯秧按照一定的行距和株距均勻地、無植傷地移植于大田，是實現缽育壯秧機械化精確定量栽植的重要途徑之一。經日本及中國黑龍江墾區的實踐，已在局部地區初步證實了它的生產優勢。仙北谷康立足于日本北海道地區，研究得出缽苗機插秧苗素質好、產量高［23］;邴延忠等研究結果表明，缽苗機插可比普通機插稻增產5%［24］;孫德超等通過試驗得出缽苗機插植傷輕，可增產10%［25］。由于受設備條件及應用地域的限制，中國對水稻缽苗機插技術的研究應用還局限于黑龍江墾區等少數地區，而在全國大多數水稻主產區，還處于空白。本研究針對上述江蘇淮北地區存在的突出問題，探索麥茬水稻缽苗機插技術在該地區的生產力，并闡明其形成特點，為缽苗機插在該地區的推廣應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

1.1.1 試驗地點 試驗于2012年在連云港市東海縣平明鎮進行。前茬為小麥，土質為砂姜黑土，試驗移栽大田0～20 cm土層內土壤有機質17.86 g/kg，全氮0.92 g/kg，速效磷 31.6 mg/kg，速效鉀 43.8 mg/kg。

1.1.2 試驗品種 雜交粳稻:2640、1640;常規粳稻:連粳7號、徐稻3號。

1.1.3 試驗播栽期 缽苗機插稻于2012年5月23日播種;毯苗機插稻于2012年6月2日播種;直播稻于2012年6月17日播種。缽苗機插、毯苗機插秧同日栽插。

1.1.4 育秧標準與栽插規格 缽苗機插移栽葉齡為5.3，栽插行株距33 cm×12 cm，常規粳稻每穴3苗，雜交粳稻每穴2苗，基本苗分別為1 hm27.65×105株和5.10×105株;毯苗機插移栽葉齡為3.1，栽插行株距30.0 cm×13.3 cm，常規粳稻每穴3苗，雜交粳稻每穴2苗，基本苗分別為1 hm27.65×105株和5.10×105株;直播采用穴播，行株距30.0 cm×11.1 cm，出苗后通過勻苗定苗，常規粳稻每穴3苗，雜交粳稻每穴2本苗，基本苗分別為1 hm29.00×105株和6.00×105株。水稻栽培規格與密度均按最佳優化指標實施。

1.1.5 小區設置與田間管理 試驗采取裂區設計，種植方式為主區，品種為裂區。不同種植方式間用塑料薄膜包埂隔離，保證可以進行單獨肥水管理。小區面積25 m2，重復3次。

總施純氮量300 kg/hm2，對于基肥∶分蘗肥∶穗肥之比，缽苗機插為3∶2∶5，分蘗肥于移栽后7 d一次性施用，穗肥于倒四葉期和倒二葉期分2次施用;毯苗機插為2∶4∶4，分蘗肥于栽后7 d和15 d分2次施用，穗肥于倒四葉期和倒三葉期分2次施用;直播為2∶4∶4，分蘗肥于3葉1心期施用，穗肥在葉齡余數3.5～3.0和1.5～1.0時分2次施用。氮∶磷∶鉀比例為1.0∶0.5∶0.5，磷肥一次性基施，鉀肥分別于耕翻前、拔節期等量施入。

水分管理及病蟲草害防治等相關的栽培措施均按照各自的高產栽培要求實施。

1.2 測定項目與方法

1.2.1 秧苗素質 在移栽前一天，即2012年6月16日，缽苗機插秧、毯苗機插秧各取秧苗30株，測定苗高、綠葉數、葉長、葉寬、百株干質量以及發根力。

1.2.2 關鍵生育時期 記錄關鍵生育時期的日期。

1.2.3 產量及其構成因子 每小區普查40穴計算有效穗數，取5穴測量每穗粒數、結實率、千粒質量。成熟期各小區實收，脫粒、曬干、揚凈、計實際產量。

1.2.4 干物質和葉面積 分別于拔節期、孕穗期、抽穗期、成熟期，按每小區莖蘗數的平均數取代表性植株5穴，分葉、莖、鞘、穗4部分(拔節期僅分為葉和莖鞘)，105℃下殺青30 min，80℃下烘干至恒質量，測定各部分干質量，并采用比重法測定葉面積。

1.2.5 氣象資料獲取 生育期間逐日氣溫和日照時數等當年氣象資料取自試驗點所在地市(縣)氣象站。

1.3 數據分析方法

使用Microsoft Excel 2003錄入和作圖，用DPS進行數據統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同栽培方式對水稻產量及其構成因素的影響

由表1可知，無論是雜交粳稻還是常規粳稻產量上均表現出缽苗機插＞毯苗機插＞直播，且處理間均達到極顯著差異。雜交粳稻缽苗機插實際產量比毯苗機插、直播分別高出10.2%和23.4%，常規粳稻缽苗機插產量比毯苗機插、直播分別高出5.6%和19.3%。在缽苗機插、毯苗機插和直播3種不同的栽培方式下，雜交粳稻的產量比常規粳稻分別高8.6%、4.1% 和3.7%。由此可以得出，無論是雜交粳稻還是常規粳稻缽苗機插比毯苗機插和直播的產量優勢均較為明顯。而在不同的栽培方式下，雜交粳稻在缽苗機插條件下的增產優勢更為明顯。

對產量構成因素分析可知(表1)，1 hm2穗數無論是雜交粳稻還是常規粳稻都表現出缽苗機插＜毯苗機插＜直播，且處理間均達到極顯著差異;在同一種栽培方式下，雜交粳稻1 hm2穗數均極顯著低于常規粳稻。每穗粒數表現出與單位面積穗數相反的趨勢。結實率和千粒質量在不同栽培方式之間表現出與每穗粒數同樣的趨勢，而在同一種栽培方式下雜交粳稻與常規粳稻表現出與每穗粒數相反的趨勢。

表1 不同栽培方式對水稻產量及其構成因素的影響Table 1 Effect of different cultivation modes on yield and yield components of rice

2.2 不同栽培方式對水稻秧苗素質的影響

毯苗機插秧苗是在標準化秧盤的密生生態條件下培育的小苗，秧齡短，不能培育帶蘗壯秧，控制了秧苗的正常生長，而缽苗機插秧秧齡長，可培育帶蘗壯秧。秧苗素質包括移栽葉齡、秧苗苗高和苗粗、秧苗單株綠葉數、發根力和百株秧苗干質量。

毯苗機插與缽苗機插的秧苗素質間差異很大(表2)。由表2可知，毯苗機插秧苗15 d秧齡，葉齡3.0～3.2，缽苗機插秧苗25 d秧齡，葉齡5.1～5.3，毯苗機插秧葉齡要極顯著小于缽苗機插秧葉齡，而同一育秧方式下常規粳稻和雜交粳稻間差異不顯著。缽苗機插秧苗的苗高極顯著高于毯苗機插秧苗高，且同一育秧方式下雜交粳稻的苗高也極顯著高于常規粳稻。毯苗機插秧苗的苗粗雜交粳稻和常規粳稻之間沒有表現出差異性，而缽苗機插秧苗的苗粗與苗高表現出相似的規律。單株帶蘗數和單株綠葉數表現出與葉齡同樣的規律。缽苗機插秧單株發根力極顯著多于毯苗機插秧，在同一育秧方式下雜交粳稻發根力顯著多于常規粳稻。100株干質量表現出與苗高同樣的規律。

表2 不同栽培方式對水稻秧苗素質的影響Table 2 Effect of different cultivation modes on rice seedling quality

2.3 不同栽培方式對水稻群體葉面積指數的影響

水稻籽粒灌漿物質來源于葉片的光合物質和抽穗前莖鞘貯存物質，其中葉片的光合物質是主要來源。可見，合理的葉面積動態是水稻高產獲得的重要保證。由表3可知，在各生育期葉面積指數均表現出缽苗機插＞毯苗機插＞直播的趨勢，而在水稻拔節期，不同栽培方式水稻的葉面積指數沒有明顯差異;拔節以后，葉面積指數缽苗機插稻顯著高于毯苗機插稻，毯苗機插稻又顯著高于直播稻，不同種植方式都在孕穗期達到最大值，之后開始下降，同一品種不同栽培方式間缽苗機插稻葉面積指數下降最慢，毯苗機插稻次之，直播稻下降最快，到成熟期葉面積指數缽苗機插稻＞機插稻＞直播稻，說明缽苗機插稻后期具有較高的葉面積指數，有利于提高結實率和千粒質量。同一栽培方式條件下，成熟期葉面積指數雜交粳稻＞常規粳稻，說明雜交粳稻比常規粳稻更容易高產。

2.4 不同栽培方式對水稻主要生育期單莖干質量和群體干質量的影響

由表4可知，不同種栽培方式水稻主要生育期單莖干質量和群體干質量存在明顯差異。從單莖干質量的變化看，拔節期、孕穗期、抽穗期和成熟期所有水稻品種都是缽苗機插稻＞毯苗機插稻＞直播稻，且不同栽培方式間的差異均達到極顯著水平。從群體干質量的變化看，拔節期不同栽培方式間差異均沒達到顯著水平;孕穗期以后，所有品種都是缽苗機插稻＞毯苗機插稻＞直播稻，不同栽培方式間的差異均達到極顯著水平。同一栽培方式條件下，成熟期單莖干質量和群體干質量雜交粳稻＞常規粳稻，說明雜交粳稻的高產優勢更加明顯。

表3 不同栽培方式對水稻葉面積指數的影響Table 3 Effect of different cultivation modes on rice leaf area index

表4 不同栽培方式對水稻主要生育期單莖干質量和群體干質量的影響Table 4 Effect of different cultivation modes on rice dry matter weight of individual stem and population at each growth stage

2.5 不同栽培方式對水稻主要生育階段群體干物質積累量及其比例的影響

不同栽培方式水稻群體干物質階段積累量存在明顯差異(表5)。播種期至拔節期，不同種植方式間群體干物質積累量基本相當，雜交粳稻和常規粳稻平均分別為 4.19 t/hm2、4.12 t/hm2、4.16 t/hm2和 3.86 t/hm2、3.81 t/hm2、3.82 t/hm2，但此階段的干物質積累量占成熟期總干物質積累量的比例均表現為缽苗機插稻＜機插稻＜直播稻;拔節期至抽穗期，不同栽培方式間群體干物質積累量存在極顯著差異，都表現為缽苗機插稻＞毯苗機插稻＞直播稻，雜交粳稻缽苗機插較毯苗機插和直播平均高5.44%和11.68%，常規粳稻缽苗機插較毯苗機插和直播平均高6.43%和14.29%，此階段的干物質積累量占總干物質積累量的比例不同種植方式間差異不大;抽穗期至成熟期，不同種植方式間干物質積累量亦存在極顯著差異，都表現為缽苗機插稻＞毯苗機插稻＞直播稻，且此階段是不同栽培方式間物質積累量差異最大的時期，雜交粳稻缽苗機插較毯苗機插和直播平均高9.60%和26.69%，常規粳稻缽苗機插較毯苗機插和直播平均高11.59%和30.56%;此階段的干物質積累量占總干物質積累量的比例均表現為手栽稻＞機插稻＞直播稻。

表5 不同栽培方式對水稻主要生育階段群體干物質積累量及其比例的影響Table 5 Effect of different cultivation modes on rice dry matter accumulation and its percentage at each growth stage

2.6 不同栽培方式對水稻生育期的影響

根據前茬小麥的收獲時間與生產上的常規秧齡確定播期，以保證同時期移栽。缽苗機插秧于2012年5月23日播種，毯苗機插秧于2012年6月2日播種，不同栽培方式2012年6月17日同日移栽。由表6可知，毯苗機插秧苗期比缽苗機插秧縮短10 d，直播不存在苗期。與缽苗機插相比，毯苗機插和直播各關鍵生育期均有所推遲，但成熟期僅分別推遲1～2 d和3～5 d，全生育期分別縮短8～10 d和20～22 d，不同品種間無論是常規粳稻還是雜交粳稻均表現出同樣的規律。

進一步分析表7可知，毯苗機插與直播相比于缽苗機插全生育期的縮短，主要表現在營養生長期(播種期-拔節期)，雜交粳稻毯苗機插比缽苗機插少5.0 d，直播比缽苗機插少12.0 d，分別占總縮短天數的62.5%和58.5%，常規粳稻毯苗機插比缽苗機插少6.0 d，直播比缽苗機插少16 d，分別占總縮短天數的63.2%和74.4%;拔節期-抽穗期，雜交粳稻毯苗機插比缽苗機插少2.0 d，直播比缽苗機插少4.0 d，分別占總縮短天數的25.0%和19.5%，常規粳稻毯苗機插比缽苗機插少1.5 d，直播比缽苗機插少2.5 d，分別占總縮短天數的15.8%和11.6%;抽穗至成熟，雜交粳稻毯苗機插比缽苗機插少1.0 d，直播比缽苗機插少4.5 d，分別占總縮短天數的12.5%和22.0%，常規粳稻毯苗機插比缽苗機插少2.0 d，直播比缽苗機插少3.0 d，分別占總縮短天數的21.1%和14.0%。所以，毯苗機插和直播全生育期的縮短主要是因為播種至拔節這個階段天數大大減少。

表6 不同栽培方式對水稻生育期的影響Table 6 Effect of different cultivation modes on rice growth periods

表7 不同栽培方式對水稻主要生育階段天數的影響Table 7 Effect of different cultivation modes on the duration of growth stages of rice

2.7 不同栽培方式對水稻生育期間積溫和光照時數的影響

由表8分析可知，缽苗機插、毯苗機插與直播由于生育進程不同，對溫光資源的利用表現出較大的差異。無論是雜交粳稻還是常規粳稻全生育期積溫和光照時數均表現出直播＜毯苗機插＜缽苗機插，且不同栽培方式之間的差異都達到極顯著水平。相比較于缽苗機插，雜交粳稻毯苗機插全生育期積溫和光照時數平均分別低5.1%和8.3%，常規粳稻分別低5.5%和9.9%;雜交粳稻直播較缽苗機插平均分別低14.3%和20.9%，常規粳稻平均分別低14.4%和21.4%。全生育期積溫和光照時數的差異主要源于水稻拔節之前營養生長期和抽穗到成熟生殖生長期對溫光資源利用效率的高低明顯不同，不同栽培方式間差異都達到極顯著水平，而拔節至抽穗期不同栽培方式水稻對溫光資源的利用基本相當，并無明顯的差異。

以缽苗機插對各生育階段積溫和光照時數的利用率為100%計算，對不同栽培方式水稻生育期間積溫和光照時數的利用率進行了分析。由表9可知，與缽苗機插相比，毯苗機插和直播都未能充分利用當地水稻生長季的有效溫光資源，毯苗機插對全生育期積溫和光照時數的利用率分別為94.4%～94.9%和90.1%～91.8%，直播只有85.4%～85.9%和78.0% ～79.3%。

表8 不同栽培方式對水稻生育期間積溫和光照時數的影響Table 8 Effect of different cultivation modes on accumulated temperature and illumination hours of rice during growth

表9 不同栽培方式對水稻生育期間積溫和光照時數的利用率Table 9 Utilization efficiency of accumulated temperature and illumination hours of rice affected by cultivation modes during growth

3 討論

3.1 缽苗機插水稻增產機理

缽苗機插秧齡25 d，5葉1心移栽，毯苗機插秧齡15 d，3葉1心移栽。與毯苗機插相比，缽苗機插播種量少［26］，所以在密生生態條件下培育的毯苗機插秧苗與在缽盤條件下培育的中苗壯秧的秧苗素質差異很大。缽苗機插秧苗的苗粗、綠葉數、發根力、100株干質量均顯著優于毯苗機插秧苗。毯苗機插秧齡較小，容易形成超齡弱秧，且機械移栽時植傷較重，全生育期縮短，導致水稻不能夠充分利用溫光資源，直接影響了水稻的群體生產潛力。而缽苗機插秧齡彈性大，可比毯苗機插秧齡長10 d左右，能夠很好的克服由于超秧齡造成的秧苗素質下降的問題，同時充分利用了溫光資源為將來高產奠定了良好的基礎。缽苗機插秧苗為中苗壯秧，移栽時具有傷秧和傷根少、漏插率低、插植均勻等特點，且具有返青快、低節位有效分蘗多、成熟時穗型整齊、成熟度好(生長期相對延長)等生物學優勢，增產效果明顯［27］。

研究結果表明，在正常抽穗成熟的條件下，水稻品種產量水平一般隨生育期的延長呈增加的趨勢［28］。生育期作為水稻品種的遺傳屬性，主要由自身的感溫性、感光性、基本營養生長性決定［29］，也受播栽期［30-31］、種植方式［6，8］及生態環境條件［32-35］等因素的影響。不同種植方式水稻，播栽期不同，所處的溫光等環境條件各異，且各種植方式水稻又有自身的生長發育特征，因此其生育期長短及生育進程呈規律性變化。本研究結果表明，與缽苗機插相比，毯苗機插和直播各生育進程均有延遲，全生育期縮短。所以，從產量隨生育期延長增加來看，不同種植方式水稻由于生育期長短不同，其產量水平是存在差異的。雜交粳稻缽苗機插產量比毯苗機插、直播分別高出10.2%和23.4%，常規粳稻缽苗機插產量比毯苗機插、直播分別高出5.6%和19.3%。在缽苗機插、毯苗機插和直播3種不同的栽培方式下，雜交粳稻的產量比常規粳稻分別高8.6%、4.1% 和3.7%。

毯苗機插水稻和直播稻由于根系分布淺，生產中存在著如果灌漿結實期遭遇臺風暴雨等不利氣象狀況，植株倒伏風險大，穩產性差的問題;特別是直播稻，還存在著秧苗全苗勻苗技術難度大、雜草雜稻為害嚴重等諸多弊端，而且在蘇北還可能因品種生育期長或播種太遲，抽穗期偏遲，導致開花授精及灌漿結實溫度偏低，不能正常成熟或雖能成熟但結實率和千粒質量明顯下降，產量較缽苗機插水稻大大降低，嚴重制約水稻品種產量潛力的發揮，并對下茬作物產生不利影響。而缽苗機插水稻就可以較好的規避上述風險。

3.2 缽苗機插水稻栽培的適應性及高產技術途徑

水稻缽苗機插是采用塑盤育成缽苗、機械缽栽的新型栽培方式，是水稻生產實現機械化的重要途徑，更是水稻輕簡栽培的重要選擇。水稻缽苗機插具有以下優勢:①秧齡長，有利于培育壯苗。缽苗秧齡長達30 d左右，有利于培育帶蘗壯秧。解決了毯式育秧秧齡短 (15～20)d、彈性小 (2～3)d、苗齡難掌控的矛盾。②干質量大，充實度高。在寒地表現出抗逆能力強。③減輕讓茬壓力。缽盤育苗適宜秧齡達30 d以上，可減輕小麥遲熟讓茬的壓力。④缽苗機插無植傷，有利于活棵早發，有利于成熟度的提高。⑤大幅度降低用種量，培育了壯苗，為水稻高產優質群體的建立打好了基礎。⑥大大減少了田間機插漏苗率，擺脫了繁重的補苗勞動和高額的補苗費用，不會因為補苗而延誤農時，造成減產。

缽苗機插高產栽培技術的關鍵在于培育標準化壯秧，壯秧是育秧的核心，是早發、足穗、壯稈大穗的基礎，高產栽培的第一個環節。缽育秧苗與毯狀秧苗相比，雖然有上述優點，但是缽育秧苗在操作技術上要求比較嚴格。由于秧盤隔斷秧苗大部分根系，根系不能扎入苗床土中，由此增加了育苗過程中的水分管理難度。特別是育苗后期，若遇到高溫干燥天氣，很容易造成秧苗缺水干旱，甚至曬死秧苗。另外，相比之下，播種操作難度較大。在移栽階段也要注意秧缽入土深度，把好移栽關。水稻插秧過深會影響水稻分蘗;插秧過淺，特別是秧苗根扎不進土中也會增加浮根影響水稻正常生育，甚至導致倒伏。因此，大田的平整度就決定了移栽質量的好壞，所以缽苗機插對整地的要求也較高。

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