直播條件下行距對不同穗型粳稻產量及倒伏性狀的影響

董立強，王 術，高光杰，劉麗華，周嬋嬋，賈寶艷，黃元財，王 巖，馮 躍

(1.沈陽農業大學 農學院，農業部東北水稻生物學與遺傳育種重點實驗室，遼寧 沈陽 110866； 2.中國水稻研究所，浙江 杭州 310006)

直播條件下行距對不同穗型粳稻產量及倒伏性狀的影響

董立強1，王 術1，高光杰1，劉麗華1，周嬋嬋1，賈寶艷1，黃元財1，王 巖1，馮 躍2

(1.沈陽農業大學 農學院，農業部東北水稻生物學與遺傳育種重點實驗室，遼寧 沈陽 110866； 2.中國水稻研究所，浙江 杭州 310006)

為探索直播條件下行距對不同類型粳稻產量的影響，以3種穗型粳稻品種通禾833、鐵粳7號、沈稻506為試材，研究了直播粳稻在5個不同行距水平下的產量以及乳熟期(齊穗期后25 d)、蠟熟期(齊穗期后40 d)2個倒伏敏感時期水稻莖稈及穗部的物理性狀和形態特征。結果表明：行距通過影響直播稻生長發育過程中行內、行間競爭關系，從而影響植株的物理性狀和形態特征，改變群體結構，最終決定直播稻的產量和倒伏性狀。通禾833在22.5 cm行距下產量最高，但隨著行距減小，有效穗數、結實率降低，產量降低，且在低行距下彎穗型品種行間競爭激烈，造成群體郁閉、長勢差、節間抗折力降低，從而易發生倒伏；鐵粳7號17.5 cm行距下產量最高，且抗倒伏能力較強；沈稻506在行距20.0 cm時，協調了行內、行間的競爭，個體長勢優良，群體結構合理，使其高產、抗倒。總之，過寬、過窄的行距分別加大了行間、行內競爭，從而影響植株個體長勢及物理性狀、群體結構，進而影響直播稻的產量及抗倒伏能力。因此，彎穗型品種應選用稍大行距(22.5 cm)、直立穗型品種選用稍小行距(17.5 cm)、半直立穗型品種選用中等行距(20.0 cm)，通過協調行內和行間競爭，保證足夠的單位面積有效穗數和較高的結實率，提高植株抗折力和基部節間彎曲力矩，構建合理植株個體形態和群體結構，以達到高產、抗倒的目標。

直播；粳稻；行距；產量；抗倒伏

倒伏是水稻生產的主要限制因素之一，影響稻谷品質，增加收獲成本，降低水稻生產的綜合效益[1-3]。在水稻籽粒灌漿中后期，穗部物質積累，植株重心上移，易發生倒伏[4]。水稻倒伏是自身生理性狀、形態特征、栽培種植方式、自然環境綜合因素作用的結果[1，5-8]。

前人通過不同種植方式下雜交秈稻的物理性質和力學特征[1]、不同穗型品種倒伏性狀[9-10]、不同行距配置群體結構[11-12]、機械穴直播產量形成特點[13]及灌漿后期莖稈性狀[14]等方面對水稻倒伏性狀進行研究，表明水稻灌漿后穗部質量加重，乳熟期、蠟熟期節間抗折力和基部節間彎曲力矩發生變化，較易發生倒伏，但對于直播粳稻成熟后期的倒伏研究較為罕見。本研究參考國內外水稻直播行距配置[15-19]，以3種不同穗型粳稻品種為試材，研究了行距配置對不同穗型粳稻品種的倒伏性狀，探索不同穗型品種適宜的行距，為水稻直播栽培構建合理群體結構，進而為實現高產、抗倒伏目標提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料與設計

大田試驗于2015年在沈陽農業大學農學院教學試驗基地進行，以直立穗型品種鐵粳7號、半直立穗型品種沈稻506及彎穗型通禾833為材料，以成熟期穗頸角大小劃分穗型[9]：小于30°為直立穗型；30～60°為半直立穗型；大于60°為彎穗型。

試驗采用旱直播，播種量280萬粒/hm2(根據千粒質量、干谷重計算)，于2015年5月9日機械條播。行長4 m，8行區，5個行距水平，分別為15.0，17.5，20.0，22.5，25.0 cm，3次重復，共計45個小區。采用二因素裂區設計，品種為主區，行距為副區。試驗地土質為壤土，肥力中等。施純氮150 kg/hm2，以尿素形式施入，其中基肥20%、分蘗肥50%、穗肥30%；磷肥以過磷酸鈣形式施入，70 kg/hm2，全部基施；鉀肥以硫酸鉀形式施入，150 kg/hm2，分別在耕翻前和拔節期等量施入。其他田間管理按高產要求實施[20]。

1.2 試驗方法

產量及其構成因素：成熟期，去除邊行、雜株，按實收計產，測定干谷水分含量，然后計算折合含水量為14.5%的稻谷產量；每個小區按照連續20 cm取樣，測定單位面積有效穗數、穗粒數、結實率和千粒質量。

齊穗期后25，40 d，每小區連續取20.0 cm，隨機選取4個單莖，保留葉鞘、葉片和穗子，保持不失水。用莖稈強度測定儀(型號YYD-1，托普儀器有限公司，杭州)測定抗折力。方法為：將待測植株(留鞘)置莖稈強度測定支架上，待測節間中點與莖稈強度測定儀中點對齊，兩支點間距為5.0 cm。然后向節間中點緩慢施加壓力至折斷，折斷植株瞬間的力為該節間的抗折力(g)。從基部向上第1，2，3，4用N1、N2、N3、N4分別表示各節間抗折力。

測定植株莖稈物理性狀和穗部性狀，物理性狀包括：株高、重心高(植株基部距離重心的高度)、各節間長度和節間基部至穗頂的長度(簡稱節間至頂長)、各節間鮮質量和節間至頂鮮質量(簡稱節間至頂鮮質量)，用游標卡尺測定節間直徑(分為長外徑和短外徑)。穗部性狀包括：穗頸角、穗長、穗重心、單穗鮮質量[9]。

1.3 數據計算與統計方法

按瀬古秀生等[21]的方法計算各節間的基部節間彎矩(Bending moment，BM)、抗折力(Breaking resistance，BR)和倒伏系數(Lodging index，LI)。

倒伏系數=基部節間彎矩/折斷彎矩×100%，代表易發生的倒伏程度。

基部節間彎曲力矩(g·cm)=SL×FW，代表加在節間的力的大小。式中SL(Sheaths length)為各節間基部至穗頂的距離(cm)，FW(Fresh weight)為各伸長節間基部至穗頂的鮮質量(g)。

折斷彎矩(g·cm)=F×L/4，代表抗折力的大小。式中F為使節間折斷時所加的重量(g)，L為兩支點間的距離。

用Microsoft Excel 2007和SPSS 19.0處理系統分析數據。

2 結果與分析

2.1 行距對產量及產量構成因素的影響

產量及產量構成因素比較分析結果表明(表1)，彎穗型品種通禾833隨著行距的增加產量先增加后降低，行距22.5 cm時產量最高，最低產量行距為15.0 cm，且各行距間差異顯著，說明較小的行距加大了行間的競爭，不利于對環境因子的利用，適當的增加行距有利于彎穗型品種產量的形成；直立穗品種鐵粳7號產量最高的行距為17.5 cm，當行距繼續增加，結實率急劇下降，下降幅度達6%，這也使得鐵粳7號在25.0 cm行距中產量最低，說明在相同播種量下隨著行距增加直立穗品種行內密度增大，植株間競爭激烈，影響最終產量；半直立穗型品種沈稻506在20.0 cm行距時產量最高，且顯著高于其他行距，但產量及產量構成因素在不同行距水平下增減較平穩，說明半直立穗在協調行間競爭基礎上協調了行內競爭。

3個品種產量最高的處理，其有效穗數、結實率也最高，且顯著地高于其他處理水平，每穗穎花數、每穗成粒數及千粒質量變化不大。說明播種量相同情況下，不同穗型品種應選擇不同行距，保障有效穗數、結實率，以構建合理群體結構，從而達到高產的目標。

表1 直播條件下粳稻品種不同行距產量及產量構成因素Tab.1 Grain yield and yield components of japonica rice cultivars at different row distances

注：同列中同一品種數據，帶相同的小寫字母者表示該處理間差異未達顯著水平(P<0.05)。表2-3同。

Note：Values followed by different letters within a column in the same variety are significantly different at 5% probability levels．The same as Tab.2-3.

2.2 行距對不同生育時期直播粳稻植株、穗部物理性狀的影響

3個品種在乳熟期(齊穗期后25 d)和蠟熟期(齊穗期后40 d)植株和穗部物理性狀都發生了變化。由表2可知，在乳熟期，通禾833株高、穗長最大，植株重心高、穗重心也相對較大且最大值均出現在22.5 cm行距；鐵粳7號株高最小，植株鮮質量、穗鮮質量最大且最大值均出現在17.5 cm行距；沈稻506株高、穗長中等，穗鮮質量3個品種中最低且顯著低于其他品種。

在蠟熟期，通禾833株高、穗長、重心高、穗重心均高于其他2個品種，但穗鮮質量卻最低，且穗部彎曲程度增加明顯，除穗頸角外各性狀指標最高值均出現在22.5 cm行距，說明隨著成熟進程的推進，彎穗加劇了行間的競爭；鐵粳7號除穗頸角外一直保持了乳熟期的表現，其他性狀指標最大值均出現在17.5 cm行距，且行距增加表現下降趨勢，表明直立穗品種雖受生長進程的影響較小，但過大的行距加大了行內競爭不利于環境因子的利用，影響穗部物質積累；沈稻506則在2個時期內，穗鮮質量明顯增高，最高出現在20.0 cm行距，說明半直立穗品種沈稻506在協調了行間、行內競爭有利于后期灌漿，穗部物質積累。

表2 乳熟期、蠟熟期不同行距下植株及穗部的物理性狀Tab.2 Plant and panicle physical characters at different row distances at milk and dough stage

2.3 行距對直播粳稻各節間抗折力、節間彎矩和倒伏系數的影響

3個品種均隨著成熟進程的推進，抗折力減小、基部節間彎曲力矩減小，從而導致倒伏系數增加。倒伏系數總體上表現為彎穗型>半直立穗型>直立穗型的趨勢，這一趨勢保持到成熟。

由表3可知，在2個時期3個品種抗折力、基部節間彎曲力矩均表現為N1>N2>N3；2個時期通禾833倒伏系數表現為N3>N2>N1，鐵粳7號蠟熟期表現為N2>N3>N1；除蠟熟期15.0 cm行距，沈稻506在2個時期表現為N2>N1>N3，除乳熟期22.5 cm第一節間外，通禾833 的2個時期各節間抗折力最高均出現在22.5 cm行距，基部節間彎曲力矩亦如此，倒伏系數最大在15.0 cm行距，除N3在25.0 cm行距外，蠟熟期倒伏系數表現為行距增加減小的趨勢。這與品種本身的穗部彎曲程度有關，過低的行距使得行與行之間的競爭加劇，長勢較弱，增加了倒伏發生幾率；直立穗型品種鐵粳7號2個時期各節間抗折力、基部節間彎曲力矩最高值在17.5 cm行距，在最大行距倒伏系數最高，且部分達到顯著水平，在同一播種量下過大的行距勢必增加行內植株緊密程度，從而影響長勢，進而加大了倒伏風險；沈稻506在2個時期各節間的節間抗折力、基部節間彎曲力矩最高在20.0 cm行距，除第2節間外倒伏系數最大值乳熟期出現在15.0 cm行距，蠟熟期出現在25.0 cm行距，這與穗部成熟程度有關，由行間競爭轉換為行內競爭，行內過密加大倒伏的可能。

表3 乳熟期、蠟熟期不同行距下倒伏性狀Tab.3 Lodging traits in different distances on milk and dough stage

2.4 倒伏性狀與植株物理性狀相關性分析

相關性分析結果表明，3個節間抗折力與株高、植株重心高、穗頸角、穗長呈顯著負相關，其中植株重心高、穗頸角、穗長達到極顯著水平；倒伏系數與株高、植株重心高、穗頸角、穗長呈顯著正相關，其中株高、植株重心高、穗頸角達到極顯著水平；基部節間彎曲力矩與穗頸角、穗重心呈極顯著負相關，與植株鮮質量、穗鮮質量呈極顯著正相關。植株鮮質量雖與抗折力呈正相關，但也增加了基部節間彎曲力矩，從而加大了倒伏系數，說明單純地追求植株生物量并不能達到抗倒伏的效果(表4)。

3 討論

3.1 直播粳稻植株物理性狀及產量

水稻產量由多個因素同時決定，自身調節能力較強。但同一播種量水平下，行內、行間競爭不同，品種植株物理性狀及產量受行距水平影響較大。選用適宜的行距有利于最終產量的形成。

表4 抗折力、節間彎矩、倒伏系數與植株物理性狀的相關系數Tab.4 Correlation coefficients of breaking resistance，bending moment，lodging index and plant properties

注：*、**.表示相關達0.05和0.01顯著水平。

Note：*，**. Significantly different at the 0.05 and 0.01 probability levels，respectively.

趙海新等[22]對不同穗型粳稻研究表明不同行距配置水稻調節能力不同，依據不同品種改變行距有利于空間利用。閆川等[11]研究表明株行距不同，植株個體物理性狀、群體結構產生差異，進而影響產量。本研究表明，3個品種產量最高出現在鐵粳7號的17.5 cm行距，這與植株鮮質量及穗鮮質量變化表現一致，說明直立穗型品種隨著行距的增大行內競爭激烈，行間的環境因子利用低，導致群體長勢差、最終產量低；通禾833在22.5 cm行距產量最高，在15.0 cm行距產量最低，并與植株鮮質量、穗鮮質量表現一致，說明對于彎穗型品種，行距減小勢必加劇行間競爭，隨著成熟進程的推進通禾833穗長達到21.0 cm、穗頸角達到70°，以至于小行距水平下行與行之間郁閉，最終影響產量；沈稻506最高產量在20.0 cm行距，過高過低行距均表現不好，這與品種本身協調行內、行間競爭有關。

3.2 行距對不同穗型直播粳稻倒伏能力的比較

乳熟期、蠟熟期為水稻倒伏發生的2個敏感時期，莖稈中物質轉移，穗部物質積累，使得植株重心上移，加大了倒伏的風險。不同穗型品種莖稈物理性狀和力學特征、生理特性及灌漿特點不同，以致倒伏性狀不一致。

前人對水稻成熟期的倒伏性狀做了大量研究，雷小龍等[1]、許軻等[5]認為水稻莖稈基部性狀與倒伏密切相關，李小朋等[12]研究表明，應根據不同穗型選用基部節間彎矩適宜的品種可降低倒伏，李國輝等[23]研究表明，水稻倒伏的發生由植株物理性狀、形態及不同受力機理共同導致。前人對水稻倒伏性狀研究表明，第4節間對倒伏影響較小[24-26]，本研究只對第1，2，3節間進行了分析。就本研究的3個品種而言，倒伏系數表現為彎穗型>半直立穗型>直立穗型、蠟熟期>乳熟期的趨勢。這與蠟熟期的穗長也較乳熟期略有增加，同時水稻穗部成熟規律由中上部及下成熟，使得穗部重心下降有關。由于物質的轉化蠟熟期的穗鮮質量明顯增加，穗重增加的同時也加大了穗部的彎曲程度，穗頸角增大，植株重心增高，增加了倒伏風險。彎穗型適當增加行距，直立穗型適當降低行距，協調好行距間及行內競爭，保證穗重的基礎上降低植株高度、重量，以降低重心、提高抗折力，形成合理群體結構，減小倒伏發生幾率。

實際大田試驗中，通禾833最低行距、鐵粳7號2個較高行距、沈稻506最高行距在完熟期發生了倒伏，這與倒伏試驗測定結果一致。本研究對不同行距水平下2個倒伏發生敏感時期的植株物理性狀和力學機理進行了分析，由于一些品種(沈稻506)灌漿速度快，這也使得乳熟期-蠟熟期倒伏系數迅速增加，相同條件下直播粳稻的化學物質轉化、灌漿特點等對倒伏的影響還有待進一步研究。

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Effect of Row Distances on Yields and Lodging Resistance of Japonica Rice Cultivars with Different Panicle Types under Drill Seeding

DONG Liqiang1，WANG Shu1，GAO Guangjie1，LIU Lihua1，ZHOU Chanchan1，JIA Baoyan1，HUANG Yuancai1，WANG Yan1，FENG Yue2

(1.College of Agronomy，Shenyang Agricultural University，Key Laboratory of Northeastern Rice Biology and Genetic Breeding，Ministry of Agriculture，Shenyang 110866，China； 2.China National Rice Reasearch Institute，Hangzhou 310006，China)

To explore the effects of row distances on yield of different japonica rice cultivars with different types under drill seeding，with three different panicle types of japonica rice cultivars Tonghe 833，Tiejing 7，Shendao 506 as entries，the effect of five row distances on yield as well as physical properties and morphological characteristics of rice clum and panicle at milk (after heading stage 25 d)and dough stages(after heading stage 40 d)，the two lodging sensitive stages，were studied under drill seeding condition. The results showed that with row distances changing the competition between the rows and in row was affected in the rice growth and development，which affecting the physical properties and morphological characteristics of plant，changing population structure，and eventually determining yield and lodging. As to Tonghe 833，the curved panicle cultivar，the highest yield appeared at 22.5 cm row distance，but with row distance decreasing，the productive panicle，seed setting rate and yield decreased meanwhile，in low row distance the between-row competition occurred fiercely，resulting in shading population，poor growing，decreasing breaking resistance between nodes and easy lodging； Tiejing 7 obtained the highest yield and stronger lodging resistance when the row distance was 17.5 cm； when at 20.0 cm row distance，Shendao 506 coordinated the competition in the row and between row，the individual plant grew well and the reasonable population structure was formed and the high yield and lodging resistance were realized. Briefly，too wide or too narrow row distance increased the competition between row and in the row，thereby affecting the physical properties of individual of plants，growth population structure，grain yield and lodging resistance. Above knowable，the seeds of curved panicle cultivars should be sown at larger row distance (22.5 cm)，erect panicle cultivars at smaller row distance (17.5 cm)，and semi-erect panicle cultivars at medium row distance (20.0 cm)，and the high yield and lodging resistance could be easily reached through coordinating the competition between rows and in the row to ensure more productive panicles per unit area and higher seed setting rate，to improve breaking resistance and bending moment，and to build a reasonable individual plant morphology and population structure.

Drill seeding；Japonica rice； Row distance； Yield； Lodging resistance

2017-03-09

國家重點研發計劃課題糧食豐產增效科技創新項目(2016YFD0300104)；國家農業科技成果轉化基金項目(2011GB2B000006)；遼寧省百千萬人才工程基金項目(2012921026)；遼寧省高校優秀人才支持計劃(A類)項目(LR2013031)

董立強(1990-)，男，內蒙古赤峰人，在讀碩士，主要從事水稻高產優質高效栽培及生理研究。

王 術(1968-)，男，內蒙古赤峰人，教授，博士，博士生導師，主要從事水稻高產優質高效栽培及生理研究。

S314；S511.01

A

1000-7091(2017)04-0169-07

10.7668/hbnxb.2017.04.027