不同株行距配置對鹽堿地水稻產量構成因素及干物質積累與分配的影響

劉曉亮 齊春艷 侯立剛 劉亮 馬巍

摘要：采用裂區設計，以吉粳809為試驗材料，研究不同株行距配置對鹽堿地水稻農藝性狀和干物質量轉移分配的影響。結果表明，行距25 cm、株距13 cm處理產量達到最高，為9 930.66 kg/hm2，比對照增產31.5%，每穗實粒數和總粒數最高，有效穗數與對照比減少24.6%。通過相關分析發現每穗實粒數、總粒數與產量呈正相關關系，有效穗數與產量呈負相關關系。不同處理干物質積累開始時期、干物質形成快增期持續天數、干物質積累量最大出現日和最大干物質形成速率不同。水稻在孕穗前，由于前期植株矮小，群體內個體的競爭較小，水稻干物質量積累較少，不同株行距配置在開花后對單株水稻干物質積累的影響較大。適宜的群體結構有利于拔節期和成熟期干物質積累。不同株行距配置對水稻植株轉運率和貢獻率的影響不相同，其中以行距25 cm、株距13 cm處理收獲指數較高。

關鍵詞：水稻;鹽堿地;農藝性狀;群體結構;產量;干物質量

中圖分類號： S511.2+20.4

文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2019）15-0122-04

吉林省是我國重要的粳稻生產基地之一[1]，目前全省水田面積約為306.7萬hm2，中低產水田面積占總面積的 78.3%，這部分水田主要集中在吉林西部地區，土壤類型主要以鹽堿耕地型為主，是造成當地水稻產量低且不穩定的主要因素，其高產地塊產量約為8 000 kg/hm2，低產地塊產量僅為3 000 kg/hm2。從目前吉林省西部地區水田生產狀況看，增加水田面積是提高產量的有效途徑之一，但需要建設配套的灌溉設施，生產成本投入偏高，所以有必要優化當地水稻栽培技術，降低生產成本，以尋求提高經濟效益。近幾年，通過不同株行距配置，構建鹽堿地水稻高產群體結構多有研究[2]，旨在通過建立良好的田間配置方式，協調作物群體與個體的發展[3]，有效改善作物群體內部的通風透光條件，使其利用不同層次的光資源，提高作物的光能利用率，提高作物干物質的積累、養分的吸收利用，以增加產量[4]。有研究提出降低插秧密度至20穴/m2、每穴3苗的觀點，但在生產上沒有大面積應用[5]。不同株行距配置不僅直接影響種植密度，也直接影響微氣候環境，對產量潛力的發揮起到重要的作用[6]。作物的產量來源于光合作用的產物，田間群體結構是影響植株光合作用的主要因素，一般情況下，行距對作物光能利用率影響較大[7-8]。蘇祖芳等研究認為過度的寬行窄株或寬窄行配比，雖然光照和通氣條件好，有利于高質量群體的培育，但一方面，勢必造成群體葉片配置重疊嚴重，相對光合面積小，影響群體的光合生產，使產量下降[9-11]。本研究擬在不同株行距配置下，研究不同株行距配置對鹽堿地水稻農藝性狀和干物質積累轉移分配的影響，旨在優化吉林省西部地區鹽堿水田耕作模式，為該栽培模式技術體系的改進和完善提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地選在吉林省松原市紅光國營農場。地點位于吉林省西北部，地理位置為44°97′N、124°72′E。pH值為7.3～7.5，試驗地土壤含總氮2 116.4 mg/kg、全磷387.14 mg/kg、全鉀22 195.42 mg/kg，含有機質5.06 mg/kg。

1.2 試驗材料

參試材料為吉林省農業科學院水稻研究所育成品種吉粳809，熟期145 d。

1.3 試驗設計及田間管理

試驗于2017年在吉林省松原市前郭灌區農場內進行。行距處理設4個水平，為15 cm、20 cm、25 cm、30 cm，株距處理設3個水平，為10 cm、13 cm，16 cm，插植3～4苗/穴，試驗采取裂區設計，以行距為主區，株距為副區，共計12個小區，土壤肥力為當地一般水平，純氮施入量為175 kg/hm2，磷肥施入量為75 kg/hm2，鉀肥施入量為100 kg/hm2。按照基肥 ∶ 補肥 ∶ 穗肥=4 ∶ 3 ∶ 3施入，補肥和穗肥均比傳統施肥延后 10～13 d。磷肥作為基肥移栽1次施入，鉀肥分2次施入，每次為50%。3次重復，每個小區約為20 m2。

1.4 調查項目與方法

生育期內，測定的農藝指標主要有：（1）有效穗數，收獲時每個處理調查20穴分蘗數并記錄，取平均穴3穴進行考察。（2）每穗粒數，室內調查每穗實粒數和每穗總粒數。（3）千粒質量，待種子收獲風干后，隨機測定1 000粒種子的質量。（4）產量，種子成熟后，各小區分別收獲記產，測定種子產量，換算成kg/hm2。以上指標重復3次，取平均值。（5）結實率，結實率=每穗實粒數/每穗總粒數×100%。

水稻干物質、轉運指標計算方法如下：干物質轉運量=開花期干物質量-成熟期植株干物質量（不含籽粒）;干物質轉運率=干物質轉運量/開花期干物質量×100%;轉運干物質貢獻率=干物質量轉運量/籽粒產量×100%;收獲指數=籽粒產量/地上部生物量[12]

1.5 數據處理和統計分析

試驗所得數據用SPSS 22.0軟件和Excel 2013進行分析和作圖。

2 結果與分析

2.1 對產量及產量構成因素的影響

由表1可知，不同株行距配置對水稻產量影響不同。其中，25×13（指行距25 cm、株距13 cm，下同）處理產量達到最高，為9 930.66 kg/hm2，以25×10處理產量最低，為 7 105.33 kg/hm2，2個處理間差異達到顯著水平，分別比對照增產31.5%、減產5.9%。15×10處理產量為 9 709.16 kg/hm2，20×16處理產量為 9 213.29 kg/hm2，分別比對照產量增加28.6%、22.0%，15×10處理和25×13處理均與對照的產量差異顯著，20×16處理與對照的產量無顯著性差異。此外，15×13、15×16、20×10、20×13、25×16處理產量均比對照高，分別增產 0.9%、14.6%、10.1%、2.3%和6.5%，且相互之間差異未達到顯著水平。

其中，每穴有效穗數、每穗實粒數、每穗總粒數和千粒質量對產量均有影響。進一步分析不同處理對產量構成因素的影響發現，采用行距為25 cm、株距為13 cm株行距配置處理的每穗實粒數和總粒數均高于其他處理，每穗實粒數為10914粒，總粒數為114.57粒，有效穗數為14.33顆，有效穗數比對照處理低24.6%，2個處理間差異顯著。

由表2可以看出，有效穗數與產量呈負相關關系，有效穗數與每穗實粒數呈正相關關系，相關性不顯著。有效穗數、每穗實粒數均與總粒數、千粒質量呈顯著正相關，總粒數與千粒質量呈顯著正相關。

2.2 對干物質積累的影響

Logistic方程以時間為自變量，能較好地模擬作物群體的生長過程。由表3可知，不同行株距配置下，各處理的作物群體干物質積累量（y）隨移栽后天數（x）動態過程均被較好地擬合為Logistic方程y=K/（1+ae-bx），R2均達到0.99以上。在行距15 cm、株距10 cm處理下，干物質高峰開始期最早，為移栽后38～39 d，干物質高峰結束期為移栽后87～88 d，共計持續48～49 d，干物質形成速率最低，為0.42 g/d。在 15×16處理下，干物質高峰開始期最晚，為移栽后74～75 d，共計持續101～102 d，在移栽后約125 d干物質積累量最高。25×13 處理下干物質積累高峰開始期為第49～50 d、干物質形成快速增長期持續67～68 d，比15×10處理少18～19 d，比15×16處理少33～34 d，25×13處理干物質形成速率為1.00 g/d。

從表4可以看出，不同株行距處理隨著水稻生育期推進不斷增長，在成熟期均達到最大值。試驗結果表明，水稻在孕穗前，由于前期植株矮小，群體內個體的競爭較小，干物質量積累較少，不同株行距配置在開花后對單株水稻干物質積累的影響較大。在分蘗期，株距為10 cm條件下，隨著行距增加，干物質積累逐漸升高，行距為30 cm處理達到最高，為17.71 g，與其他處理差異顯著;在株距為13 cm條件下，隨著行距增加，干物質積累出現先升高后降低的趨勢，最高的處理為行距25 cm，為18.94 g，與行距30 cm處理差異不顯著，與其他處理差異顯著。在成熟期，干物質積累量最高的處理為對照處理，為78.16 g，其次為株距13 cm，行距為30 cm、25 cm 2個處理，與對照比，干物質積累量分別降低7.1%，11.1%，其中行距為25 cm處理與對照差異達到顯著水平，行距為30 cm處理與對照差異未達到顯著水平。

2.3 對干物質轉移分配的影響

由表5可知，分蘗期葉片干物質積累量較高的處理為 25×16、25×13、30×10，分別為4.16、3.79、3.75 g/穴，葉片干物質積累量分別比對照高65.1%、 50.4%、48.8%，3個處處理[行距（cm）×株距（cm）] 干物質積累量（g/穴）分蘗期 孕穗期 灌漿期 成熟期理與對照均差異顯著。分蘗期鞘干物質積累量最高處理為 25×13，為4.25 g/穴;30×10處理為4.23 g/穴，2個處理間差異顯著性未達到顯著水平，與對照比差異顯著，且比對照干物質量高50.2%、49.5%。孕穗期與對照比，葉片干物質積累比對照高的處理有25×10、25×16、30×10、30×13、15×13、15×16、20×16，分別比對照高13.8%、84.8%、15.0%、27.8%、1.9%、26.0%和16.8%，其中，15×10、20×10這2個處理葉片干物質積累低于對照，說明降低行距和株距可以增加葉片干物質的積累，但群體過密不利于葉片干物質的形成。灌漿期穗部干物質積累最高的處理為15×13，比對照高 20.2%，2個處理間差異達到顯著水平，其中25×13處理干物質積累低于對照29.0%，2個處理間差異達到顯著水平。成熟期，隨著株行距的增加，穗部干物質積累逐漸升高，其中干物質積累量較高的處理有30×10、30×13、30×16，3個處理間差異達到顯著水平，說明增加群體株行距有利于成熟期干物質積累。

從表6可以看出，在株距10 cm條件下，隨著行距增加，葉片干物質轉運率和貢獻率先增加后降低，鞘干物質轉運率和貢獻率逐漸增加，莖稈干物質轉運率和貢獻率出現先增加后降低再增加的趨勢，花后干物質同化量出現先降低，后增加趨勢，其中收獲指數以15×10處理較高，但其花后干物質同化量偏低。在株距13 cm條件下，隨著行距增加，葉片干物質轉運率和貢獻率出現先降低后增加的趨勢，鞘干物質轉運率和貢獻率出現先降低后增加，再降低的趨勢，莖稈轉運率和貢獻率出現先降低后增加趨勢，花后干物質同化量隨著株行距增加，逐漸升高。在株距16 cm條件下，隨著株行距升高，葉片、鞘和莖干物質轉運率和貢獻率均出現先增加后降低趨勢，其中均以行距25 cm配置下干物質轉運率和貢獻率最高，花后干物質同化量偏低。從收獲指數看，不同株行距配置條件下，25×13處理收獲指數較高，其次為15×10處理，但干物質同化量較低。

3 結論與討論

栽插密度是調節水稻群體的重要因素，栽插密度的差異會給水稻干物質量、產量及其構成因素帶來不同影響[13-14]。合理的田間配置方式可以有效提高水稻葉片的光截獲量，有利于葉面積的增加，提高光合物質生產能力，進而提高光合系數[15-16]。本試驗中，不同株行距配置條件下水稻在孕穗前，由于前期植株矮小，群體內個體的競爭較小，干物質積累量較少[17]，不同株行距配置在開花后對水稻干物質積累影響較大，合理的群體結構有利于拔節期和成熟期干物質積累[18]，說明生殖生長受環境影響較大，器官的形成對環境更加敏感[19]。本研究表明，不同株行距配置對干物質積累高峰開始期和干物質形成快增期持續天數對干物質積累有影響，合理的田間配置有利于在分蘗末期，拔節初期的干物質高峰期出現，生育期內高效地完成物質的轉移分配，且光資源的利用率較高。同時發現，干物質形成快速增長期持續天數較長或較短均不利于干物質的形成，進而影響產量。研究表明不同的株行距配置在協調水稻個體與群體的關系作用不一[20]，結合外界自然條件并考慮品種的差異情況下，制定出合理的株行距配置[21]，可以起到充分利用光資源和土地資源的作用，從而獲得高產[22]。

合理的株行距配置方式可以提高每穗穎花數、結實穎花數、結實率，進而提高經濟系數[21]。本研究中行距25 cm、株距13 cm處理產量達到最高，為9 930.66 kg/hm2，比對照增產31.5%，每穗實粒數和總粒數最高，有效穗數與對照比減少24.6%。相關分析發現每穗實粒數、總粒數和產量呈正相關，有效穗數和產量呈負相關。

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