機插秧水稻物質生產與養分積累特性研究

曾永躍 唐國榮 韋杰權 韋承坤 韋善清 黃敏 宋紅 阮春芳 江立庚

摘 要：為明確機插水稻的物質生產與養分積累特性，該研究以早季和晚季水稻常規品種（珍桂矮和新香粘）為材料進行大田試驗，設置機插秧（行距30 cm × 株距12 cm）、手插秧（行距30 cm × 株距12 cm）、手拋秧（27.75萬蔸·hm-2）三種栽培方式。在水稻抽穗期測定各處理葉面積指數，在分蘗期、拔節期、抽穗期和成熟期分別測定各處理干物質積累量，氮、磷、鉀養分積累量及成熟期稻谷產量。結果表明：在同一單位面積栽植密度條件下，早晚兩季、機插秧水稻在抽穗期的葉面積指數與手插秧水稻、手拋秧水稻間并無顯著差異，機插秧水稻成熟期干物質，氮、磷、鉀養分積累量等方面與手插秧、手拋秧水稻無顯著差異，但其前期積累的干物質及養分積累量較少，后期積累量較大。早晚兩季機插秧水稻、手插秧水稻和手拋秧水稻的產量分別是7.73、7.62、6.70 t·hm-2和5.91、5.97、5.90 t·hm-2，都未表現出顯著差異。這表明機插秧水稻的產量潛力、干物質和養分積累潛力與手插秧、手拋秧水稻的差異較小，但其物質積累過程與手插秧、手拋秧水稻存在明顯差異。

關鍵詞：水稻， 機插秧， 物質積累， 養分積累， 產量

中圖分類號：Q945， S511

文獻標識碼：A

文章編號：1000-3142（2018）04-0521-08

Abstract：Field experiments about conventional rice varieties （Zhenguiai and Xinxiangzhan） in Wuming District of Nanning City were conducted in early and late seasons of 2014 to find out the dry matter and nutrient accumulation characteristics of machine-transplanting rice. Three different cultivation modes， i.e. machine-transplanting and hand-planting rice with spacing 30 cm × 12 cm， and hand-throwing rice with 277 500 per hectare， three replicates. Each hole controls 3-4 seedlings. We measured leaf area index at heading stage， the dry matter， nutrient accumulation of tillering， elongation， heading， maturation stages and grain yield maturation stage. The results were as follows：Under the same unit area planting density condition， the leaf area index at heading stage and dry matter， N， P and K nutrient accumulations and grain yields at maturation stages of machine-transplanting rice in both two seasons had no significant differences with hand-planting rice and hand-throwing rice. However， machine-transplanting rice indicated less dry matter and nutrient accumulation during earlier period， but greater during later period. Yeild of machine-transplanting rice， hand-planting rice， hand-throwing rice were 7.73， 7.62， 6.70 t·hm-2 in early season and 5.91， 5.97， 5.90 t·hm-2 in late season， but all showed no significant difference. The conclusions showed that machine-transplanting rice indicated no obvious differences on dry matter， nutrient accumulation， and yield potential with hand-planting rice and hand-throwing rice， but obvious differences on dry matter and nutrient accumulation process.

Key words：rice， machine-transplanting， dry matter accumulation， nutrient accumulation， yield

世界上大約一半人口以稻米為主食（石左虎，2015；袁隆平，2014；張杰和沈丹波，2013）。水稻是我國最重要的糧食作物之一，穩定和發展我國水稻生產對國家糧食安全具有重要意義（焦玲玲等，2014；任戰英和楊正林，2013；張占勝，2012）。然而，隨著經濟社會的發展，農村勞動人口逐漸向大中城市及城鎮轉移，農村從事農業生產的勞動力逐漸減少（孫靜和戚研，2016），發展水稻機械化生產技術，是解決農村勞動力日益減少的情況下保證糧食種植面積和產量的重要方法。

前人對機插秧水稻的生產和產量形成進行較多的研究，胡雅杰等（2012）研究認為機插秧水稻生育中后期光合能力強，物質積累多，有利于高產。朱從海等（2008）研究認為機插秧水稻產量、總干物質積累量與抽穗至成熟期干物質積累量呈極顯著正相關。增施氮、磷、鉀肥都能提高水稻的分蘗能力，葉面積指數和干物質積累量，從而提高產量（俞巧鋼等，2012； 張奇春和王光火，2006）。氮、磷、鉀養分能夠直接或間接影響水稻的生長代謝及最終產量的形成（肖小軍等，2014），但是關于機插秧水稻的物質生產與養分積累與其他栽培方式水稻的差異及其對產量的影響研究還比較少。因此，本研究在南方雙季稻區生態條件下，以手拋秧和手插秧為對照，系統研究機插秧水稻的物質生產、養分積累特性及其與產量的關系，以明確其產量形成規律，為機插水稻高產栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 時間、地點與材料

于2014年在廣西武鳴縣雙橋鎮農戶責任田進行大田試驗，早季和晚季供試水稻品種分別為珍桂矮和新香粘，皆為武鳴當地常規栽培品種。試驗田的土壤試驗開始前基本理化性質是有機質41.59 g·kg-1，速效氮79.47 mg·kg-1，速效磷11.98 mg·kg-1，速效鉀49.49 mg·kg-1，pH為6.19。

1.2 方法

根據栽插方式設3個處理，即機插秧（行距30 cm × 株距12 cm）、手插秧（行距30 cm × 株距12 cm）、手拋秧（27.61 萬蔸·hm-2）。機插秧和手插秧每穴控制3～4苗，手拋秧在播種密度相同條件下，按單位面積穴數相同確定小區的拋栽數量。小區隨機排列，設3次重復。小區面積36 m2，長為15 m，寬為2.4 m，小區之間留35 cm的空間作為過道，四周設1.5 m保護行。

各處理的施肥數量和施肥方法相同，其他大田管理按當地高產習慣進行。

1.3 測定項目

于分蘗期、拔節期、抽穗期和成熟期在每個小區取代表性水稻植株8穴，然后分為莖、葉、穗（抽穗期和成熟期）三部分，于105 ℃下殺青30 min后，于80 ℃下烘干至恒重。樣品稱重后用植物樣品粉碎機（FZ102，天津市泰斯特儀器有限公司生產）粉碎，過60目篩，密封干燥保存。水稻葉面積用激光葉面積測定儀測定。樣品中全氮、全磷、全鉀含量的測定方法參照鮑士旦2000年編的《土壤農化分析》。全氮采用連續流動化學分析儀SEAL-AA3比色測定，全磷采用鉬銻抗吸光光度法測定，全鉀采用火焰光度法測定。成熟期先調查30蔸水稻的平均穗數，然后取代表性植株10蔸進行考種，測定每穗粒數、單穗重、千粒重等。

1.4 統計分析

采用Excel進行數據整理，采用SPSS18.0軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 干物質積累特性

由表1可知，早晚兩季機插秧水稻在分蘗前干物質積累量顯著低于手插秧和手拋秧，在抽穗期、成熟期超過了手插秧和手拋秧的干物質積累量，但處理間差異不顯著。進一步比較三種移栽方式水稻在生育前期、中后期的干物質積累量（表2），發現機插秧水稻干物質積累與手拋秧表現出相反的趨勢，即機插秧水稻在生育前期的干物質積累少，占總干物質積累量的比率較低，在晚季生育后期反之。由表3可知，早季機插秧、手插秧、手拋秧水稻在中后期的干物質積累量分別是1 220、970、1 090 g·m-2，晚季機插秧、手插秧、手拋秧水稻在中后期的干物質積累量分別是1 560、1 770、1 360 g·m-2。

表1還表明不同移栽方式水稻收獲指數的差異在早晚兩季均不顯著。這表明，機插秧水稻物質分配與手插秧、手拋秧水稻并沒有明顯的不同。

綜合分析，機插秧水稻的干物質生產能力及物質分配與手插秧、手拋秧水稻沒有明顯的差異，但干物質積累過程與手插秧、手拋秧水稻存在一定的差異，主要表現在其前期的干物質積累能力較弱、后期的干物質積累能力較強。

2.2 氮、磷、鉀養分的吸收積累特點

2.2.1 氮素吸收與積累 由表3可知，機插水稻在分蘗期和拔節期地上部的氮素積累量在三種移栽方式中均是最小的，表明機插秧水稻緩苗期長影響了其生育前期對氮素的吸收。其中，機插秧水稻在早季分蘗期其氮素積累比手插秧和手拋秧的氮素積累量分別少了27%和30%，機插秧水稻與手插秧、手拋秧水稻之間氮素積累的差異達到了顯著性水平；晚季，機插秧水稻地上部氮素積累量在分蘗期分別比手插秧水稻和手拋秧水稻低26%和31%，顯著低于手插稻和手拋秧水稻氮素積累。

機插秧水稻拔節后，其氮素積累量迅速增加。早季，機插秧水稻在抽穗期和成熟期和氮素積累量超過了手插秧水稻和手拋秧水稻。晚季，機插水稻在抽穗期和成熟期的氮素積累量也超過了手拋秧水稻，但在成熟期的氮素積累量仍低于手插秧水稻。

計算各生育階段水稻氮素積累量及占總氮素積累量的比率，表4結果表明，機插水稻各生育階段氮素的積累特點與手拋秧水稻的特點相反，即機插水稻在生育前期的氮素積累量小，前期積累氮素占總氮素積累量的比率低，生育后期的氮素積累較大，后期積累氮素占總氮素積累量的比率較大，而手拋秧水稻在生育前期的氮素積累量大，前期積累氮素占總氮素積累量的比率高，生育后期的氮素積累量較小，后期氮素積累量占總氮素積累量的比率較低。

2.2.2 磷素吸收與積累 由表5可知：早晚兩季，機插秧水稻在分蘗期，其地上部磷素的積累量都顯著小于手插秧水稻和手拋秧水稻；早晚兩季，從拔節期到成熟期，機插秧水稻與手插秧水稻、手拋秧水稻對磷素的積累都逐漸增加，但相互間無顯著差異。

機插秧水稻在早季前期對磷的積累占總生育期積累的比率小于手插秧水稻，但大于手拋秧水稻，中期積累的速度小于手插秧水稻和手拋秧水稻，在后期又超過手插秧水稻，表明早造機插秧水稻對磷的積累主要在前期和后期。進一步研究發現，機插秧水稻在晚季前期對磷的積累速度小于手插秧水稻和手拋秧水稻，但在中期，機插秧水稻對磷的積累速度增加，超過了手插秧水稻和手拋秧水稻，并在生育后期，超過了手拋秧水稻對磷素的積累速度（表6）。

2.2.3 鉀素吸收與積累 由表7可知，早晚兩季，機插秧水稻在分蘗期積累的鉀素只占總生育期鉀積累總量的27%和11%，而手插秧水稻在分蘗期積累的氮素占總生育期鉀積累總量的43%和16%，手拋秧水稻分蘗期積累的氮素只占總生育期鉀積累總量的42%和23%，機插秧水稻在分蘗期對鉀素的積累都顯著小于手插秧水稻和手拋秧水稻。早季拔節期機插秧、手插秧和手拋秧水稻對鉀的積累已分別達到了53%、63%和66%。抽穗期后，三種移栽方式對鉀素的積累總量雖有差異但不顯著。數據表明， 晚季機插秧、手插秧和手拋秧等栽插方式水稻在拔節期對鉀素的積累分別達到了40%、37%和50%，抽穗期，鉀素的積累都已達到了鉀素積累總量的70%以上，抽穗期到成熟期，機插秧水稻對鉀素總的的積累與手插稻和手拋稻都沒有顯著差異，表明機插秧水稻對鉀素的積累能力跟手插稻和手拋稻基本一致。

由表8可知，早晚兩造機插秧水稻在生育前期對鉀素的積累量少于手插秧水稻和手拋秧水稻，中期對鉀素的積累量及占總生育期的比率均大于手插秧水稻和手拋秧水稻。生育后期則表現為對鉀素的積累基本達到了頂峰，占生育期總積累量比率較少，早成熟期。對三種栽培方式對鉀素的積累量進行分析，結果表明，機插秧水稻對鉀素積累能力相對手插秧水稻和手拋秧水稻，只是過程有差異，但不影響最終積累總量。

2.3 機插秧抽穗期葉面積指數

抽穗期作為水稻高產的關鍵時期，其葉面積指數是在一定程度上反映了物質生產能力。由表9可知，早晚兩季，機插秧水稻的葉面積指數與手插秧水稻、手拋秧水稻間并無顯著差異，這可能是三種栽插方式水稻成熟期物質積累量差異不顯著的主要原因。

2.4 機插秧水稻產量及穗粒結構特點

由表10可知，在早季，機插秧水稻雖然在各個時期的干物質、氮、磷、鉀養分等積累過程不同，但最終積累總量無顯著差異，從早晚兩季的成熟期的考種數據來看，機插秧水稻單位面積穗數、單穗重、每穗粒數、千粒重及單位面積產量與手插秧水稻、手拋秧水稻對比沒有表現出顯著的差異，說明，機插秧水稻具有手插秧水稻和手拋秧水稻一樣的生產潛力。

3 討論與結論

研究結果表明，三種移栽方式水稻的產量差異不顯著，與劉紅江等（2013）研究結果相似。其原因有多方面，但三種移栽方式水稻總的物質生產與養分積累能力差異水平不顯著，可能是導致產量無顯著差異的主要原因。從葉面積指數測定數據來看，三種移栽方式水稻抽穗期的葉面積指數也沒有表現顯著差異。由此推測，三種栽插方式水稻群體的光合能力也不存在顯著差異，并導致其干物質積累能力也未表現出顯著差異。這也表明，與手插秧水稻、手拋秧水稻比較，機插秧水稻的優勢并不表現在產量上，而是表現在省工、省力優勢。

然而，機插秧水稻的物質生產與養分積累過程與手插秧、手拋秧水稻間存在顯著的差異，即機插秧水稻前期生產的干物質和積累的養分數量較少、占全生育期干物質生產量和養分積累量的比率較小。為進一步探究其原因，本人在本試驗進行過程中同步對機插秧緩苗期進行調查，發現機插秧水稻栽插較深、栽插時秧苗斷根率比手插秧和手拋秧高、返青較慢、緩苗期較長、前期生長勢頭較弱（曾永躍等，2016）。根據機插秧水稻的上述物質生產與養分積累特點，生產上應采取相應的栽培措施，以充分發揮機插秧水稻的產量潛力。首先，應加強前期的田間管理，促進前期的干物質生產與養分積累。前期生長緩慢，物質生產能力和養分積累能力較弱，是制約機插秧水稻高產的重要限制因子。因此，返青后，濕潤灌溉，早施并適當重施分蘗肥，以促進機插秧水稻分蘗早發。其次，充分發揮水稻的自我調節功能，即前期生長的弱勢可以通過后期的強勢生長進行彌補。如通過科學施用穗肥，促進機插秧水稻中后期的物質生產與養分積累，為形成大穗，提高產量奠定基礎。

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