不同種植制度下機插雙季稻產量、干物質生產及氮素利用比較

李志斌，高 偉，周雪峰，陳佳娜，單雙呂，黃 敏，鄒應斌

（湖南農業大學農學院，長沙410128）

不同種植制度下機插雙季稻產量、干物質生產及氮素利用比較

李志斌，高 偉，周雪峰，陳佳娜，單雙呂，黃 敏，鄒應斌*

（湖南農業大學農學院，長沙410128）

為明確種植制度對機插雙季稻產量、干物質生產及其氮素吸收利用的影響，以常規稻‘中早39’為材料進行多點聯合定位試驗。結果表明：各處理和地點間產量均存在差異。地點間產量表現為衡陽＞岳陽＞長沙；早稻處理間產量整體趨勢表現為稻—稻—油（RRO）＞稻—稻—紫云英（RRG）＞稻—稻—冬閑（RRF）；晚稻表現為RRG＞RRO＞RRF。與對照RRF相比，RRG和RRO均有不同程度的增產，全年增產量分別為0.85 t／hm2和0.99 t／hm2；同時，與RRF相比，RRG和RRO處理的總穎花數、干物質積累量以及氮吸收總量均有一定優勢。

種植制度；雙季稻；產量；干物質生產；氮素利用

水稻是我國的主要糧食作物，水稻產量事關幾十億人的糧食安全問題［1］。湖南作為水稻重要的種植大省［2，3］，面對人地矛盾突出的形勢［4］，穩定和提高水稻總產具有重要意義。湖南省雙季稻生產的優勢明顯，且種植面積比例較大［3，5］，與雙季稻多熟種植配套的冬季作物油菜、紫云英的種植能增加水稻產量，提高土壤肥力［6～8］，且能更充分利用冬季溫光資源。但水稻的多熟制種植與種植一季稻相比增加了全年的化肥用量，對環境不利。如今的水稻以機械化種植為主［3］。陳佳娜等［9］研究表明，在稻—稻—冬閑種植制度下，通過密植來減少氮肥用量并不會使水稻減產。那么在這種少氮機械化密植的雙季稻新生產方式下，與水稻多熟制配套的油菜、紫云英的種植能否在一定程度上提高水稻產量有待探索。本研究針對稻—稻—冬閑種植制度冬季溫光資源不能充分利用的問題，探討少氮機械化密植的新種植方式下種植制度對雙季稻產量及其構成、干物質生產和氮素利用的影響，為雙季稻區多熟種植提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點和材料

以常規水稻品種‘中早39’為材料，于2016年在岳陽（YY）、長沙（CS）和衡陽（HY）進行試驗。試驗前各地點土壤主要理化性狀見表1。

表1 試驗前土壤狀況

1.2 試驗設計

本試驗為長期定位試驗，設稻—稻—冬閑（RRF）、稻—稻—油（RRO）和稻—稻—紫云英（RRG）等3種種植制度，以RRF為對照，每處理3次重復，隨機區組設計，小區面積岳陽35.5 m2、長沙38.8m2、衡陽45.4 m2。于2014年冬在3個地點試驗田按方案規劃小區，小區間做田埂隔離（每季小區位置固定不變），單獨排灌，并播種油菜和紫云英。

試驗采用水稻季翻耕機插、冬季作物（油菜、紫云英）免耕直播的種植方式，早晚稻的用種量均為67.5 kg／hm2，硬盤育秧，移栽株行距11 cm×25 cm，每穴7～8苗。早稻播種期4月12日，秧齡23 d；晚稻播種期7月10日，秧齡19 d。

每季施肥量相同（RRG和RRF冬季不施肥）。早季和晚季均施N120 kg／hm2，分基肥（50%）、分蘗肥（20%）、穗肥（30%）3次施用；磷肥（P2O5）67.5 kg／hm2全作基肥一次施用；鉀肥（K2O）120 kg／hm2分基肥（50%）、穗肥（50%）2次施用。氮肥用尿素，磷肥用鈣鎂磷，鉀肥用氯化鉀。水稻、油菜秸稈和紫云英全部還田，其他按照當地高產栽培進行田間管理和病蟲害防治。

1.3 測定項目與方法

（1）產量及其構成。成熟期每小區中心收割5 m2測產，稱重后及時從中稱取100 g用于測定稻谷水分，最后折算為含水量14%的實收產量。每小區調查30穴，計數單位面積有效穗數。每小區取10穴考種，手工脫粒，水選法分開實粒和空秕粒。每小區實粒稱重后從中稱取3份30 g樣品，與癟粒單獨計數后70℃烘干至恒重，用于計算每穗粒數、結實率、千粒質量。

（2）干物質積累和氮素吸收利用。在齊穗期和成熟期每小區取10穴（成熟期結合考種一起）。齊穗期樣品將穗和稻草分開，成熟期實粒、空秕粒、稻草分開，70℃烘干至恒重，單獨稱重，用于計算干物質積累量。烘干后的樣品粉碎，經H2SO4—H2O2消化，用荷蘭Skalar公司的連續流動分析儀（SAN+ +）測定各樣品的氮元素含量。最后計算水稻地上部各器官氮元素含量和氮素吸收量。相關指標參照下列公式計算：

齊穗期運轉干物質對花后穗干物質生產貢獻率（%）＝（齊穗期莖葉干重-成熟期莖葉干重）／（成熟期穗干物質重-齊穗期穗干物質重）×100

花后干物質生產比例（%）＝（成熟期干物質積累量-齊穗期干物質積累量）／成熟期干物質積累量×100

運轉率（%）＝（齊穗期莖葉干重-成熟期莖葉干重／齊穗期莖葉干重×100

氮素偏生產力（kg／kg）＝成熟期籽粒產量／施肥量

氮籽粒生產效率（kg／kg）＝成熟期籽粒產量／成熟期植株氮總吸收量

氮收獲指數（%）＝籽粒氮積累量／植株氮積累量×100

1.4 數據分析

采用Microsoft Excel 2003錄入整理數據，用Statistix8.0軟件進行數據分析，在α＝0.05水平用LSD法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 種植制度對雙季稻產量及其構成的影響

2.1.1 產量

對2季不同處理的產量進行方差分析，結果表明處理間和地點間均差異顯著，交互作用不顯著。地點間產量表現為衡陽＞岳陽＞長沙。早稻處理間產量整體趨勢表現為RRO＞RRG＞RRF；晚稻處理間產量表現為RRG＞RRO＞RRF。與對照RRF相比，早稻RRG和RRO處理分別增產0.25、0.44 t／hm2，晚稻則分別增產0.60、0.55 t／hm2（表2）。

2.1.2 產量構成因子

對2季不同處理的產量構成因子進行方差分析，地點間只有結實率差異不顯著，處理間和交互作用均不顯著（表2）。地點間有效穗數比較，早稻衡陽要顯著高于岳陽和長沙。早稻有效穗數在岳陽和長沙均表現為RRG＞RRO＞RRF，衡陽則為RRF＞RRG＞RRO；晚稻有效穗數在衡陽和岳陽與前述規律一致。總體來看，RRG和RRO的有效穗數要比RRF高或相當。早晚稻的每穗粒數無一致規律，總體來看RRG和RRO早稻每穗粒數要比RRF高，而晚稻則相反。總穎花數在地點間呈現衡陽和岳陽比長沙略高，處理間RRG和RRO比RRF略高的趨勢。地點間早稻結實率岳陽＞衡陽＞長沙，而晚稻結實率則是長沙＞岳陽＞衡陽。早稻結實率呈現RRG＜RRO＜RRF的規律，衡陽晚稻結實率與前述規律一致，岳陽和長沙晚稻無此規律。地點間千粒質量比較，早稻衡陽＞長沙＞岳陽，晚稻長沙＞衡陽＞岳陽。早稻千粒質量表現出RRG＜RRO＜RRF的規律，晚稻則無此規律。

表2 不同種植制度的雙季稻產量及其構成因子（2016）Table 2 Effects of crop rotation systems on grain yield，and its components for machine-transplanted double cropping rice（2016）

2.2 種植制度對水稻干物質積累和轉運的影響

齊穗期和成熟期的干物質積累地點間呈衡陽＞岳陽＞長沙的趨勢（表3）。收獲指數地點間在早晚稻間規律不一致，早稻3個處理收獲指數均是長沙點最低，而晚稻收獲指數則表現為衡陽＜岳陽＜長沙。處理間齊穗期干物質積累無一致規律，整體表現為RRG＞RRO＞RRF，成熟期干物質積累早晚兩季均表現為RRG＞RRO＞RRF，但早稻處理間差異不明顯。處理間收獲指數早稻岳陽和長沙呈RRG＜RRO＜RRF的規律，衡陽早稻則是RRO處理最高；晚稻處理間收獲指數呈RRG＜RRF＜RRO的趨勢。

地點間貢獻率規律不一致，早稻衡陽最高，晚稻長沙最高。處理間貢獻率無一致規律，早稻整體趨勢為RRG＜RRO＜RRF，晚稻則與之相反。地點間花后干物質生產比例無一致規律；早稻岳陽RRG處理和晚稻長沙RRG處理比較低，低于30%，早稻長沙RRG處理偏高，為42.2%；其他處理的花后干物質生產比例都在30%～36%之間。運轉率地點間無一致規律，早稻3個處理都是衡陽最高，而晚稻則是長沙最高。早稻衡陽和長沙各處理的運轉率有相似規律，表現為RRG＜RRO＜RRF，晚稻則是RRO處理的運轉率最高。

表3 不同種植制度的水稻干物質積累和轉運率比較Table 3 Effects of crop rotation systems on dry matter production and transportion

2.3 種植制度對水稻氮素吸收及利用的影響

對2016年早晚稻氮素吸收利用各指標進行方差分析發現，各指標地點間差異均極顯著，處理間只有氮吸收量達到顯著水平，其他不顯著，地點和處理交互作用不顯著（表4）。

表4 不同種植制度的水稻氮素吸收及利用效率Table 4 Effects of crop rotation systems on nitrogen utilization

氮素偏生產力，早稻衡陽點顯著高于岳陽和長沙，晚稻衡陽和岳陽顯著高于長沙，地點間氮素偏生產力表現為衡陽＞岳陽＞長沙。處理間早稻衡陽和長沙的氮素偏生產力表現出RRO＞RRG＞RRF的規律，而各地點晚稻則是呈RRG＞RRO＞RRF的大致規律。氮吸收量在地點間規律比較一致，大致趨勢為衡陽＞岳陽＞長沙。處理間氮吸收量早稻在衡陽和岳陽為RRO＞RRG＞RRF，在長沙規律不一致；晚稻季3個地點大致表現為RRG＞RRO＞RRF。氮素籽粒生產效率地點間差異顯著，早晚稻均表現為衡陽＜岳陽＜長沙。處理間比較早稻規律明顯，為RRG＜RRO＜RRF，晚稻無明顯規律，但RRF的氮素籽粒生產效率仍為最高。氮收獲指數地點間比較，表現出岳陽＞長沙＞衡陽的大致趨勢；處理間則表現出RRO＞RRF＞RRG的大致趨勢（表4）。

3 討論

本研究中，3個地點間產量差異顯著，從產量構成的角度分析，早稻產量衡陽和岳陽比長沙高是因為前兩個地點在總穎花數略高的基礎上結實率也比長沙高，晚稻雖然長沙結實率最高，但總穎花數遠遠不及衡陽和岳陽。從干物質積累角度看，早稻產量衡陽和岳陽比長沙高是因為前兩個地點在齊穗期和成熟期都有較高的干物質積累以及略高的收獲指數；晚稻長沙雖然收獲指數顯著高于衡陽和岳陽，但干物質積累比衡陽和岳陽低。從氮素吸收利用角度看，地點間的氮素偏生產力和氮吸收量均與產量存在正相關關系，而氮素籽粒生產效率與產量存在明顯的負相關關系。至于地點間和季節間的產量差異，可能與當地的氣候條件、管理水平及土壤狀況有關［10］，后續研究應結合試驗地點氣象數據及試驗田土壤養分變化動態來分析導致差異的原因。

3個處理間，RRG和RRO比對照RRF產量高，從產量構成的角度看，主要是由總穎花數引起的；從干物質積累角度看，RRG和RRO處理在整個生育期能積累更多的干物質；從氮素吸收利用角度看，是由于RRG和RRO的氮總吸收量比較高。高菊生等對稻—稻—紫云英輪作制度對水稻產量的影響做了28年的研究，表明輪作制度對早稻和晚稻產量的影響總體趨勢為稻稻紫云英＞稻稻油＞稻稻閑［6］。本試驗晚稻結果與其基本一致，而早稻產量略有不同，為RRO處理產量最高，可能是本試驗油菜季施肥的緣故。在秸稈還田條件下，此試驗一個輪作周期內，與對照RRF相比，RRO系統多獲得了施在油菜季的一季肥料，而RRG系統多獲得了紫云英固氮作用固定的氮肥，這是兩個處理產量比對照高的主要原因。賴濤等［11］利用15N示蹤技術進行了紫云英有機氮形成特征研究，結果表明，紫云英干基含氮量為29.91～36.37 g／kg，固氮量占植株總氮的42.40%。所以RRG輪作系統氮素的來源和去向方面的研究，需在每年翻埋紫云英前調查紫云英的生物量及測定其氮素含量進行更詳細的研究。陳佳娜等［9］研究表明，在早晚皆用高密度（36.4穴／m2）機插條件下，水稻產量隨施氮量增加而增加，低氮與不施氮處理差異顯著而與高氮處理不顯著。本試驗移栽密度（株行距11 cm×25 cm）與其高密度處理（36.4穴／m2）相當，每季施氮量120 kg N／hm2略高于其早稻低氮（N2，110 kg N／hm2），略低于其晚稻低氮（N2，140 kg N／hm2）施肥水平，依其總結的規律，在冬季為冬閑的雙季機插晚稻，建議在實際生產中晚稻季施氮量要比本試驗稍高一點，以降低晚稻減產的風險。

［1］ 張洪程，郭保衛，龔金龍.加快發展水稻豐產栽培機械化穩步提升我國稻作現代化水平［J］.中國稻米，2013，19（1）：3-6.

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Comparison of Yield，Dry Matter Production and Nitrogen Utilization of Machine-transp lanted Double Cropping Rice under Different Cropping System s

LIZhibin，GAO Wei，ZHOU Xuefeng，CHEN Jiana，SHAN Shuanglv，HUANG Min，ZOU Yingbin*
（College of Agronomy，Hunan Agricultural University，Changsha，Hunan 410128，China）

In order to explore the effect of crop rotation system on yield，dry matter production and nitrogen utilization of machine-transplanted double cropping rice，a field experimentwith three cropping systems（rice-rice-fallow，rice-rice -oilseed rape and rice-rice-greenmanure）was conducted with conventional indica rice variety‘Zhongzao 39’in both early and late seasons at three sites in 2016.The results showed that there were significant differences of the yields among different treatments and sites.The rank for yield among different siteswas Hengyang＞Yueyang＞Changsha，and among different treatments，the rank was rice-rice-oilseed（RRO）＞rice-rice-green（RRG）＞rice-rice-fallow（RRF）in early season，RRG＞RRO＞RRF in late season.The annual yields of RRG and RRO were 0.85 t／hm2and 0.99 t／hm2higher than those of RRF.Meanwhile，the spikelets per m2，total dry matter production and nitrogen assimilation of RRG and RRO were higher than those of RRF.

cropping system；double cropping rice；yield；drymatter production；nitrogen utilization

S511.04

A

1001-5280（2017）04-0349-06

：10.16848／j.cnki.issn.1001-5280.2017.04.03

2017- 03- 13

李志斌，Email：ndlzb＠qq.com。*通信作者：鄒應斌，Email：ybzou123＠126.com。基金項目：南方糧油作物協同創新中心項目。