不同機插育秧方式對淮北地區麥秸還田下水稻產量的影響

趙軼鵬， 高金喜， 胡婷婷， 吳玉玲， 徐家安， 趙新勇， 王健康

(江蘇徐淮地區徐州農業科學研究所，江蘇徐州 221000)

水稻是世界上最重要的糧食作物之一，全世界超過半數的人口以稻米為主食。水稻也是江蘇省第一大糧食作物，2015年種植面積為229.13萬hm2，其中粳稻面積約占83%。單季水稻產量主要由栽培技術和品種等因子共同決定，合理的耕作栽培技術可最大程度發揮品種的優良特性，提高單位土地經濟收益。近年來，秸稈還田作為傳統的農田廢棄物利用措施，已成為解決秸稈焚燒問題最直接的手段，將來很長一段時間內仍然是最主要的處理方式。盡管秸稈還田后能增加土壤養分、提高土壤肥力、改善土壤結構，但秸稈還田也能產生諸多的不利因素，從而在一定程度上限制秸稈還田的應用。缽苗機插作為新型水稻栽培方式，可實現機械化無植傷精確栽植，具備一定的生產優勢，因此研究麥秸還田條件下毯苗機插與缽苗機插水稻的產量形成機理，對當地水稻機械化種植模式的推廣及應用有較為重要的參考意義。大量秸稈同時進入土壤不僅影響到耕作與農藝操作，增加農事活動難度，也使得土壤中積累較多的酚類、醇類、醚類、酯類等有害化感物質，大幅降低土壤有效氮、有效磷等養分含量，從而直接或間接地影響作物生長，對作物產量和品質均有一定影響[1-3]，此外，不適宜的還田方式還會使土壤成為溫室氣體排放的重要源，如小麥秸稈大量進入稻田會增加甲烷排放量。因此，如何改善麥稈還田后土壤理化性質，是稻作生產上面臨的重要問題，也成為農業環境領域的重要研究內容。缽盤培育的秧苗具備秧齡較長、秧苗素質較高、機插植傷較輕、返青較快等特點[4]。許軻等指出，毯苗機插稻和直播稻的各生育期均較缽苗機插稻有所延遲，生育后期群體生長率和凈同化率降低[5]。缽苗機插水稻栽后莖蘗增長數快于毯苗機插水稻，拔節后群體莖蘗數消減緩慢，最終成穗率較高，缽苗機插水稻葉基角和披垂度增加，基部節間縮短，節間及莖壁厚度增加，抗折力提高，產量明顯增加[6-7]。由此可見，缽苗機插水稻具備一定的增產優勢，但目前有關麥秸全量還田條件下缽苗機插水稻的生長及產量表現研究較少。本研究以淮北地區4個主栽水稻品種為材料，分析不同育秧方式對水稻生長動態及產量形成的影響，旨在為穩定淮北地區糧食產量、緩解該區域稻麥周年生產茬口緊張等生產問題提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗區基本情況

試驗于2015—2016年在江蘇徐淮地區徐州農業科學研究所現代農業科技試驗示范基地進行(34°28′N、117°30′E)，因2年水肥管理方式不同，品種產量表現并不完全一致，本研究采用2016年數據。試驗區域屬暖溫帶季風氣候區，年均降水量約832 mm，年均溫度14.8 ℃，年日照時間2 221 h，年均無霜期約210 d。土壤類型為潮土，土壤含全氮0.8 g/kg、全磷0.7 g/kg、全鉀17.7 g/kg、堿解氮115.3 mg/kg、速效磷16.2 mg/kg、速效鉀88.2 mg/kg、有機質23.4 g/kg。

1.2 材料培育

以生產上主栽的常規粳稻徐稻8號、徐稻9號、鎮稻99、連粳7號為供試材料。

缽苗、毯苗育秧分別于5月20日、5月26日播種；6月16日同時移栽(模擬機插)。試驗地位于基地25區，面積為 24 m×105 m，株行距為12 cm×30 cm，毯苗育秧處理2～3苗/穴，缽苗育秧處理平均約為2苗/穴。

1.2.3 試驗設計 試驗采用隨機區組設計，共8個處理，3次重復，小區面積12.4 m×7.2 m。

1.2.4 田間管理 整地要求田面平整，高度差小于5 cm。筆者對麥秸全量還田條件下的肥料運籌及水分管理作了相應調整，以此改善稻田水稻根系的生長環境。(1)肥料運籌方面。總施氮量為297～308 kg/hm2，其中基肥復合肥(N ∶P ∶K=15 ∶15 ∶15)施用量45 kg/hm2，尿素150 kg/hm2，分蘗肥追施150 kg/hm2尿素，穗前35 d補施尿素150 kg/hm2，穗前40～45 d追施復合肥150～225 kg/hm2，經實踐，配合麥秸還田，該肥料運籌模式可在本試驗區域內實現培育水稻合理株型，穩定二次枝梗數量的生產目標。(2)水分管理方面。瓜皮水栽插，秧苗栽插后5～7 d開好縱橫溝，栽后3 d內保持瓜皮水，之后排水保持2～3 d，再上淺水1 d，排出后晾干2～3 d再上淺水，確保栽后10 d左右土壤表層3～5 cm變硬；其后以倒2、3葉的葉尖差為指標，反復保水2～3 d、干2～3 d直至栽后20 d，抽穗至穗后30 d，保水2 d排干3～4 d，穗后 30 d 至收割前7 d灌跑馬水1次，適時進行病蟲草害防治。

1.3 測定項目和方法

1.3.1 水稻齊穗期和成熟期記錄 對試驗區域稻株普查，抽穗達85%以上為齊穗期；每穗穎殼95%以上變黃，同時谷粒小穗軸以及護穎變黃，米粒定型變硬界定為成熟(完熟)期。

1.3.2 株高和莖蘗動態 移栽后每個重復選取10穴，每 14 d 調查1次株高和莖蘗，直尺測量株高并記錄，調查莖蘗數直至抽穗。

1.3.3 水稻籽粒產量和產量構成因素 在田間普查的基礎上，每個重復取代表性植株5株，用自來水洗凈根系泥土，之后沖洗整個植株，吸干表面水分，計算、測量莖蘗數、株高、穗高、有效穗數及小穗、穗長等參數后，分成根、莖、葉、穗粒等部分，稻谷用水漂法分出實粒和空秕粒后分裝、烘干。稻谷烘干后，用培養皿將稻穗放在搪瓷托盤中刮下籽粒，并剔除枝梗和其他雜質。按重復分別將各品種所有籽粒倒入清水中，攪拌1 min后靜止5 min即可區分飽粒(沉入水底)與癟粒(漂浮在水面)，將飽粒空粒和空秕粒都烘72 h。其后在堊白儀上用肉眼區分空粒和秕粒，之后用真空數粒儀數出飽粒數，人工數出空粒數和秕粒數，稱質量，之后按公式計算各參數。

實際產量采用小區全區機收測產方式，機收，風選，自然曬干后測產。

1.3.4 數據分析 使用Excel軟件進行基礎統計，應用SPSS 20.0軟件進行數據標準化處理、通徑分析和差異顯著性分析；采用Excel、OriginPro V8.5軟件制圖。

2 結果與分析

2.1 不同機插育秧方式對麥秸還田下水稻生育進程的影響

不同機插育秧方式對各水稻品種生育進程的影響見表1。結果表明，從供試品種看，徐稻8號、徐稻9號、連粳7號、鎮稻99移栽期至齊穗期平均分別為68、67、70、66 d，齊穗期至成熟期平均分別為50、50、51、47 d；從育秧方式看，缽苗、毯苗育秧水稻移栽期至齊穗期平均分別約67、69 d，齊穗期至成熟期平均分別為47、50 d。因此，與毯苗育秧處理比較，缽苗處理栽插期至齊穗期、栽插期至成熟期分別提前約2、3 d。

表1 不同機插育秧方式對水稻生育進程影響

2.2 不同機插育秧方式對麥秸還田下水稻植株伸長動態的影響

機插育秧方式對麥秸還田下水稻株高的影響見表2。結果表明，隨著生育進程推移，水稻株高逐漸增加，不同水稻品種各處理下變化趨勢基本一致。除最后一期外，缽苗育秧處理水稻的株高均大于或接近毯苗育秧水稻。缽苗育秧水稻移栽后31、45、60、75 d株高較毯苗育秧平均分別增加 4.9%、0.6%、1.6%、1.5%，其中移栽31 d的差異達顯著水平。徐稻8號、徐稻9號缽苗育秧處理下株高均增加，最大增幅分別為6.1%(P<0.05)、6.6%(P<0.01)；與此不同的是，另2個品種不同機插育秧方式的株高無明顯差異。方差分析表明，除移栽后45 d外，育秧方式對水稻株高的影響均達顯著水平；品種和育秧方式的互作對各期株高的影響達顯著或極顯著水平。

表2 不同機插育秧方式對供試水稻品種各生育期株高的影響

2.3 不同機插育秧方式對麥秸還田下水稻籽粒產量構成因素的影響

2.3.1 單位面積穗數 不同育秧方式對水稻單位面積穗數的影響見表3、圖1。結果表明，不同水稻品種單位面積穗數為308～333穗/m2，品種間差異極顯著。與毯苗育秧方式比較，缽苗育秧水稻單位面積穗數平均增加2.2%，差異顯著。供試品種中以鎮稻99單位面積穗數增幅最大，缽苗育秧方式較毯苗育秧方式單位面積穗數增加8.3%，但其他3個品種無明顯變化。方差分析表明，品種×育秧方式之間的互作對單位面積穗數的影響達極顯著水平。

2.3.2 每穗穎花數 不同機插育秧方式對不同水稻品種每穗穎花數的影響見表3、圖2。結果表明，徐稻8號、徐稻9號、連粳7號、鎮稻99每穗穎花數平均分別為151、158、141、115朵，多重比較表明品種間差異極顯著。與毯苗育秧方式相比，所有品種缽苗育秧處理下植株的每穗穎花數平均增加1.9%，其中徐稻9號、連粳7號、鎮稻99分別增加2.3%、4.4%、13.5%，徐稻8號呈減少趨勢(減少8.5%)。方差分析表明，育秧方式及品種和育秧方式的互作對水稻每穗穎花數的影響均未達顯著水平。

表3 不同育秧方式對水稻產量和產量構成因素影響的顯著性檢驗

2.3.3 結實率 不同機插育秧方式對供試水稻品種結實率的影響見表3、圖3。結果表明，4個水稻品種平均結實率均為86%左右，不同品種間無顯著差異。與毯苗育秧方式比較，缽苗處理結實率平均提高4.2%， 差異極顯著。從不同品種的結實率看，鎮稻99的2類育秧方式之間差異不顯著，但徐稻8號、徐稻9號、連粳7號缽苗育秧方式較毯苗育秧方式平均分別增加5.9%、10.0%、1.5%，其中徐稻8號、徐稻9號處理間差異極顯著。方差分析表明， 品種與育秧方式的互作對結實率的影響未達顯著水平。

2.3.4 千粒質量 不同機插育秧方式對供試水稻千粒質量的影響見表3、圖4。結果表明，徐稻8號、徐稻9號、連粳7號、鎮稻99的千粒質量平均分別為27.2、25.8、28.5、29.4 g，品種間差異達極顯著水平。2種育秧方式的千粒質量差異不顯著，不同供試品種表現一致。方差分析表明，育秧方式及其與品種的互作對千粒質量沒有影響。

2.4 不同機插育秧方式對麥秸還田下水稻籽粒產量的影響

水稻理論產量和實際產量加權對不同育秧方式的響應見圖5。結果表明，徐稻8號、徐稻9號、連粳7號、鎮稻99的加權產量平均分別為11 366、11 346、10 654、9 435 kg/hm2，品種間差異達極顯著水平。與毯苗育秧比較，缽苗育秧處理水稻理論產量平均增加5.9%，兩者間差異未達顯著水平(P=0.203)。從不同品種看，徐稻9號、連粳7號、鎮稻99的加權產量分別增加11.6%、7.0%、10.3%，徐稻8號缽苗育秧處理下水稻產量下降3.7%，但處理間均未達顯著水平。方差分析表明，育秧方式及品種與育秧方式的互作對水稻加權產量均無顯著影響。

3 結論與討論

3.1 結論

與毯苗育秧方式比較，缽苗育秧水稻能更為合理地利用溫光資源，生育前期具備一定生長優勢，結實率較高，雖然稻米產量并無明顯提升，但能夠在一定程度上緩解淮北地區稻麥輪作生產方式茬口季節性緊張的矛盾。

3.2 討論

當前機插水稻大面積生產上主要存在栽插后成活率較低、遲遲不發生分蘗和分蘗成穗率較低等問題，這與整地質量、秸稈全量還田和水分管理等栽培耕作措施有關。針對以上情況，筆者對機插稻水肥管理方式作了相應的調整，以減輕麥秸還田形成的小分子有機物對秧苗的毒害效應。

3.2.1 不同機插育秧方式對水稻生育進程的影響 有研究指出，水稻生育期受播栽期、種植方式以及溫、光和降水量等環境因素的共同影響[8-10]，在全生育期為150 d情況下，水稻產量隨生育期的延長而增加。本研究表明，從全生育期看(含秧苗期)，缽苗及毯苗育秧處理下水稻全生育期平均分別為142、137 d，總體而言，由于缽苗育秧水稻生育前期相對擴張，從而具備了一定生長優勢，這與前人的研究結論[11]基本一致。對于本田期生育階段，毯苗育秧處理各品種主要生育期均有所延遲，這與多數研究結果[12-13]相同。比較而言，缽苗育秧處理移栽后水稻生育期相對較短，可有效緩解本研究地區稻麥周年生產茬口季節性緊張問題。

3.2.2 缽苗育秧對水稻產量的影響 水稻籽粒產量是由單位面積穗數、每穗穎花數、千粒質量和結實率等因素共同決定的，胡雅杰等認為，缽苗機插水稻每穗粒數的增加對水稻產量提高貢獻最大[6]。本研究結果表明，與株高相反，多數供試品種缽苗育秧處理生育前期分蘗數量并無優勢，鎮稻99甚至明顯低于毯苗育秧處理，這可能與本試驗水分及肥料調整措施有關，麥秸全量還田并未對毯苗育秧處理的分蘗產生較大影響，由于毯苗每穴栽插數較多，分蘗發生也相應較多，因此作物吸收的養分多用于分蘗發生，致使生育前期株高低于缽苗育秧處理，但對單位面積穗數沒有明顯影響，這表明缽苗機插水稻拔節后莖蘗消減平穩，成穗率較高。缽苗育秧方式使徐稻8號、徐稻9號的結實率明顯提高，說明缽苗育秧方式使水稻穗部性狀得到了一定改善。各處理生育后期均無倒伏現象發生，說明改進的肥料運籌和水分管理方式可能增強了根系活力，增加了試驗區域土壤的緊實度，但還須通過試驗進一步驗證，此外，不同育秧方式對稻米品質影響的相關報道較少，還須加強研究。

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