不同機直播密度對水稻群體光合特征和產量的影響

秦亞平+張開惠

摘要：以廣兩優(yōu)476為供試小稻品種，設置D1、D2和D3等3個密度處理，研究機械旱直播不同密度對水稻群體光合特征和產量的影響，以期為確定機械旱直播適宜插種密度提供理論支撐。結果表明，D2和D3劍葉SPAD值在分蘗期顯著高于D1，孕穗后D1和D2顯著低于D3，但齊穗后處理間差異不顯著。劍葉凈光合速率在孕穗期至齊穗期達到最大值，齊穗期D2和D3劍葉凈光合速率分別較D1高5.5%和6.1%，灌漿成熟期三者凈光合速率都下降但差異不顯著，其中D1下降幅度最大，此時D2和D3處理劍葉凈光合速率較D1分別高36.3%和56.8%。各處理LAI均在孕穗期達到峰值， D1和D2均顯著高于D3，分別較D3高11.3%和5.9%，收獲時這一差距進一步擴大，分別達到186%和9.6%。D2實際產量和理論產量最高，主要通過影響有效穗數和穗粒數實現。可見，通過適宜的密度為水稻機械旱直播創(chuàng)造一個合理的群體結構有利于改善群體光合特征并增加稻谷產量。

關鍵詞：旱直播；播種密度；光合特征；產量

中圖分類號： S511.04文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2016）06-0152-02

收稿日期：2015-04-22

基金項目：湖北省水稻“秈改粳”工程項目；湖北省重點（優(yōu)勢）學科資助項目。

作者簡介：秦亞平（1958—），男，湖北荊州人，教授，主要從事作物栽培教學與研究。E-mail：qyp77021@163.com。

通信作者：張開惠，農藝師，主要從事農業(yè)技術推廣工作。E-mail：674253580@qq.com。我國是世界最大水稻生產國，長期以來我國水稻種植仍以傳統的人工育秧、插秧為主，生產技術落后，勞動強度大，耗工多，作業(yè)效率低，這是制約我國水稻生產發(fā)展的主要原因[1]。水稻機械直播技術以其工藝簡單、工效高、成本低的特點成為水稻生產發(fā)展的主流。與機械插秧相比，水稻直播機將水稻種子直接播種到田地里，是一種相對簡化的種植模式，省去了育秧、起秧、移栽等環(huán)節(jié)，簡化了作業(yè)工序，省工、節(jié)本、省秧田，增產增收[2]。水稻機械旱直播以其省工、節(jié)本、錯農時、爭季節(jié)、易操作、增效益等特點適合我國農村勞動力缺乏的國情，也是我國農業(yè)集約化經營發(fā)展的需要。研究還表明，水稻機械直播比移栽略有增產，其原因在于直播稻生育期短、分蘗早、成穗率高；植株群體通透性好，光合產物累積速度快，干物質積累多；植株養(yǎng)分吸收能力、根系活力增強[3]。我國目前水稻直播主要以手工撒播為主，存在種子分布不均勻、出苗差、草害重、后期易倒伏、早衰等問題，限制了直播稻的發(fā)展。水稻機械旱直播不須育秧，其節(jié)本、節(jié)水、省工優(yōu)勢明顯，有克服傳統手工撒直播存在的上述問題，有利于建立合理的群體結構，實現水稻高產優(yōu)質。從我國農業(yè)生產實際出發(fā)，我國水稻生產在今后相當長一段時期內仍以移栽為主，但隨著高產優(yōu)質、抗倒伏稻種的育成與高效無公害除草劑的成功研制，水稻機械直播在我國逐年增加是必然趨勢，水稻機械旱直播成為我國水稻直播技術的發(fā)展方向。

2014年筆者采用碧浪2BD-10型水稻精量穴直播機進行水稻機械旱直播，試驗設置D1、D2、D3等3個機直播密度處理，行株距分別為25 cm×18 cm、25 cm×21 cm、25 cm×23 cm。以廣兩優(yōu)476為供試品種，探討水稻機械旱直播不同密度對水稻群體光合特征和產量形成的影響，以期為水稻機直播確定適宜播種密度提供技術支撐。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試材料為廣兩優(yōu)476，屬秈型兩系雜交水稻，全生育期平均135 d左右，由湖北省農業(yè)科學院糧食作物研究所利用分子標記輔助技術育成。

試驗采用2BD-10型水稻精量穴直播機。

試驗于2014年5月在湖北省荊州市荊州區(qū)八寶山鎮(zhèn)進行。試驗田土壤為潮土，含有機質26.2 g/kg，堿解氮 89.3 mg/kg，速效磷12.6 mg/kg，速效鉀132 mg/kg，pH值 6.8，土壤肥力中等偏上，前茬作物為冬季蔬菜。

1.2試驗方法

1.2.1試驗設計試驗設置D1、D2、D3等3個機直播密度處理，行株距分別為25 cm×18 cm、25 cm×21 cm、25 cm×23 cm。5月15日播種，試驗采取隨機區(qū)組設計，3次重復，小區(qū)面積280 m2。各處理施肥量相同，全生育期施肥量分別為230.25 kg/hm2 N、75.00 kg/hm2 P2O5、112.5 kg/hm2 K2O。其中磷肥以基肥形式一次施入，鉀肥以基肥和分蘗肥2次施入，氮肥按“基肥 ∶ 蘗肥 ∶ 穗肥=5 ∶ 3 ∶ 2”比例分別施入。田間采取旱播水管，即播后與水直播管理措施一致。

1.2.2測定指標與方法（1）群體光合參數。在有效分蘗臨界期、孕穗期、齊穗期、灌漿期（抽穗后20 d）和收獲期，采用葉綠素快速測定儀SPAD-502測定劍葉葉綠素含量，測定部位為葉片中上部，連續(xù)測定15張，取平均值。

采用LC Pro+光合測定系統，測定水稻頂部完全展開的頂葉葉片（劍葉抽出后為劍葉）的凈光合速率（A，Photosynthetic rate）。測定時間在09：00—11：00之間。

利用LA-S全能型植物圖象分析儀測定葉面積指數（LAI）。

（2）考種與測產。水稻成熟時，每小區(qū)以5點取樣法測定水稻有效穗數、每穗籽粒數、結實率和千粒質量。同時，在田間去除保護行后進行機械收割，統計實際產量。

1.3數據收集與處理

運用Excel軟件進行數據的錄入；運用SPSS軟件進行統計分析。

2結果與分析

2.1不同處理對劍葉葉綠素含量的影響

從圖1可見，D2和D3劍葉SPAD值在分蘗期顯著高于D1；孕穗后， D1和D2顯著低于D3。但從齊穗后劍葉的SPAD值看，3種機直播密度的頂葉葉綠素值差異不顯著。可見，不同種植密度對水稻劍葉葉綠素值的影響主要在齊穗期前[4]。

2.2不同處理對劍葉光合速率的影響

不同機直播密度下，水稻劍葉凈光合速率顯著不同，且隨生育進程呈拋物線變化[5]（圖2）。在本試驗中水稻劍葉凈光合速率在孕穗期至齊穗期達到最大值，灌漿期凈光合速率均有不同程度的下降，其中下降幅度最大的為D1；齊穗期，D2和D3劍葉凈光合速率顯著高于D1，分別高5.5%和6.1%，說明機直播密度對劍葉凈光合速率影響顯著；到灌漿期三者差異不顯著；但到成熟期，D2和D3處理劍葉凈光合速率較D1處理分別高36.3%和56.8%，D2和D3之間差異不大。

2.3不同處理對葉面積指數LAI的影響

不同機直播密度下，水稻各個生育期葉面積指數存在顯著差異（圖3）。分蘗期和灌漿期播種密度對群體葉面積指數影響顯著，隨播種密度增大，群體LAI顯著增大[6]。本試驗中各處理LAI均在孕穗期達到峰值，D1和D2之間差異不顯著，但均顯著高于D3。齊穗期，D1和D2分別較D3高113%和5.9%，而收獲時這一差距進一步擴大，分別達到18.6%和9.6%。值得注意的是，D1處理的LAI在孕穗期至收獲期一直保持在7.0以上，田間透光率較差，且出現少量的倒伏現象，說明密度大時群體透光率差，影響莖稈機械組織發(fā)育，使植株倒伏率增加[7]。

2.4不同處理對產量及其構成因素的影響

由表1可知，在不同機直播密度下，水稻產量及其構成因素均有差異[8]。在本試驗3個機直播密度處理中，D2實際產量和理論產量較D3分別提高13.9%和16.2%；較D1分別提高4.7%和6.3%，且提高幅度都達到顯著水平，說明適當提高機直播密度，不但可以增加理論產量，同時也能提高實際產量。同時還表明機直播密度通過改變群體有效穗數和穗粒數對產量結構能產生較大影響，其中對有效穗影響較顯著，試驗結果顯示有效穗數D1>D2>D3，即密度與有效穗數呈正相關，D1有效穗分別較D2和D3提高5.3%和24.3%；穗粒數D3>D2>D1，即密度與穗粒數呈負相關；而處理間對千粒質量影響不大。

3結論與討論

3.1不同機直播密度水稻光合特性不同

合理的栽植密度是構建和優(yōu)化水稻群體質量的起點和基本措施。水稻籽粒產量的90%來自于花后葉片光合作用，尤以劍葉對產量的貢獻最大[9]。齊穗期前，機直播密度小的D1處理劍葉葉綠素SPAD值低，但齊穗后D1和D2間差異不顯著，但均顯著高于D3，劍葉凈光合速率也表現相似的規(guī)律。

葉綠素是水稻光合作用的生理基礎[10]。齊穗前，由于群體光照條件較好，植株間相互影響較小，機直播密度越大水稻個體光合能力越強。但到生育中后期，由于群體數量不同，光合物質積累量（生物量）差異明顯，試驗結果顯示，在3個不同機直播密度處理中，D2的理論產量和實際產量都最高。這可能因為D2孕穗期和齊穗期較D3保持相較高的LAI，同時D1的LAI過高，導致田間透光度較差，影響下層葉片的光合作用。

3.2不同機直播密度水稻產量及其構成不同

試驗證明，機直播密度越大，其有效穗數越多，而穗粒數越少。在本試驗中，D2處理的密度是較合理的機直播密度。因D1處理機直播密度較大，群體基本苗多，雖有效穗數較多，但由于密度過小，導致穗粒數明顯較少，最終影響了群體產量的增加；D3處理每穗總粒數雖較多，但由于其機直播密度較少，群體基本苗不足，導致群體有效穗數嚴重不足，從而產量也不高。因此，在采用機械精量旱直播時，獲取較多的有效穗數是獲取高產的基礎，同時也應該注意保證一定穗總粒數和結實率，這樣才能最終達到高產，也就是說實行水稻機械精量旱直播應該創(chuàng)造一個合理的群體結構，構建合理的群體結構必須保證有適宜的機播密度。

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