不同施肥方式和播種量對華南直播稻產量的影響

傅友強 梁開明 麥國勛 潘華榮 許浩奇 潘俊峰 胡香玉 鐘旭華* 黃農榮*

（1廣東省農業科學院 水稻研究所/廣東省水稻育種新技術重點實驗室，廣州510640；2廣東省湛江市廉江市營仔鎮農業技術推廣站，廣東 廉江524446；#共同第一作者：fyq040430＠163.com；*通訊作者：13533385913＠163.com；xzhong8＠163.com）

水稻直播是一種省工省力、節本增收的栽培方式。目前，直播稻已被廣泛應用于我國不同稻作系統中[1-2]。據調查，我國直播稻面積達266.67萬hm2，約占水稻總播種面積的8.7%，且呈逐年提升趨勢[3]。趙正洪等[4]對長江中游稻區（湖南、湖北、江西和湖南）開展調研，結果發現，由于地租和人工成本的增加，水稻直播已成為僅次于拋秧之后的另一輕簡栽培方式。廣東省為典型的雙季稻區，水稻耕作栽培研究追求資源節約型、環境友好型、機械化、輕簡化、標準化和高效化（即“兩型四化”），直播稻業已成為廣東水稻輕簡化的重要發展方向[5]，其面積約占廣東省水稻面積的25%左右。湛江是粵西直播稻主產區，具有悠久的直播稻作文化，但其栽培技術和種植品種陳舊，且播種量大，已成為制約當地直播稻產量增加的重要限制因素。因此，開展不同施肥方式和播種量對直播稻產量影響的研究，對提高粵西直播稻產量，打造“廣東糧倉”具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 土壤理化性質和種植氣候條件

不同施肥方式試驗于2018年晚季在廣東省湛江市廉江市營仔鎮示范基地（109°55′E，21°47′N，海拔2.0 m）開展。播種量試驗時間為2020年晚季。試驗地土壤理化性質：pH 5.28，有機質14.65 g/kg，全氮0.69 g/kg，全磷0.41 g/kg，全鉀10.33 g/kg，堿解氮72.49 mg/kg，有效磷35.30 mg/kg，速效鉀89.36 mg/kg。

通過中國氣象數據網（http://data.cma.cn）下載離示范基地最近氣象站（湛江，區站號：59658）的溫度、降雨量和太陽輻射量等數據。2018年水稻生長季平均氣溫、總降雨量和總太陽輻射量分別為26.22℃、795.2 mm和1 862.87 MJ/m2，2020年晚季分別為26.30℃、1 057.3 mm和1 791.41 MJ/m2。除了2020年晚季總降雨量比2018年晚季高32.96%外，平均氣溫和生長季總太陽輻射量都沒有明顯變化。

1.2 試驗設計

1.2.1 不同施肥方式對直播稻產量影響的試驗

采用裂區設計，以施肥法為主區，以品種為副區，于2018年晚季在廉江市營仔示范基地進行。供試品種為玉晶油占、廣晶油占、粵農絲苗、粵禾絲苗、黃華占和美香占2號。用種量均為5.0 kg/667 m2；施肥法為當地農民習慣方法（簡稱習慣法）和“三控”施肥技術法（簡稱“三控”法）。“三控”法總施氮量165 kg/hm2，基肥施50%，播種后25 d施20%作分蘗肥，播種后55 d施30%作穗肥；磷、鉀肥用量按N∶P2O5∶K2O=10∶3∶8施用，磷肥全部作基肥，鉀肥為基肥和穗肥各半。習慣法施氮量165 kg/hm2，基肥施20%，播種后15 d施50%，30%作分蘗肥施。磷、鉀肥用量同“三控”法。每個處理3次重復，小區面積60 m2（3 m×20 m）。8月1日播種，11月13日收割。

1.2.2 不同播種量對直播稻產量影響的試驗

于2020年晚季在廉江市營仔示范基地進行。供試水稻品種為百香139，設計6個播種量處理，分別為2.0、3.5、5.0、6.5、8.0和10.0 kg/667 m2，處理編號分別為S-4、S-7、S-10、S-13、S-16、S-20。每個處理3次重復，共18個小區，每個小區面積為45 m2（3 m×15 m）。7月31日播種，11月19日收割。按照水稻“三控”施肥技術進行田間管理[14]。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 土壤理化性質

參照土壤農化分析方法[6]測定。

1.3.2 水稻分蘗數

分別于水稻幼穗分化Ⅱ期、抽穗期和成熟期，按畫圈法取0.5 m2的稻株，調查水稻分蘗數和有效穗數。成穗率（%）=成熟期的有效穗數/幼穗分化Ⅰ期的穗數×100。

1.3.3 干物質積累量和產量

不同施肥方式試驗僅成熟期取樣，播種量試驗分別于抽穗期和成熟期取樣，每個小區取樣0.5 m2，計算莖蘗數，剪去根，抽穗期將莖、葉和穗分開，成熟期將稻草、實粒、空秕粒和枝梗分開，分別在105℃下殺青30 min，然后在75℃下烘干至恒質量，稱重。收獲指數=稻谷籽粒質量/總生物量。成熟期用畫圈法實收5 m2測產，將稻谷風干，取100 g左右于105℃下烘干48 h，測定含水量，然后將稻谷轉換成含水量為14%的稻谷產量。

1.3.4 產量構成因素

收獲時每個小區用畫圈法取0.5 m2稻株，記錄有效穗數，摘穗、脫粒，風干后進行室內考種。利用智能種子計數系統（TPZJ-A，麥科儀）對實粒和空秕粒進行記數，計算每穗實粒數、空秕粒數、結實率、千粒重等指標。總穎花數=有效穗數×每穗穎花數，庫容量=成熟期的有效穗數×每穗粒數×千粒重[7]。

1.3.5 有關物質養分指標的計算方法

抽穗期或成熟期單莖生物量=抽穗期或成熟期總生物量/抽穗期或成熟期的穗數；抽穗后干物質積累量（g/m2）=成熟期干物質量-抽穗期干物質量[8]；抽穗后干物質的貢獻率（%）=抽穗后干物質積累量/稻谷籽粒質量×100；穗部干物質積累量（g/m2）=成熟期穗部干物質量-抽穗期穗部干物質量[9]。

1.4 統計方法

數據用SPSS 13.0軟件進行處理和統計分析，根據所得數據平均值和標準誤，用OriginPro 9.0軟件作圖，并用不同字母表示不同處理間差異顯著水平。

2 結果與分析

2.1 施肥方式和播種量對直播稻產量及其構成因素的影響

從表1可見，與習慣法處理相比，“三控”法處理的水稻有效穗數和結實率分別降低了20.1%和5.1%，但每穗穎花數增加了31.6%，差異均達極顯著水平；稻谷產量增加11.3%，差異達顯著水平。這可能與“三控”施肥法氮肥后移有關。不同水稻品種的產量構成存在明顯差異，無論是習慣法還是“三控”法處理，玉晶油占均表現出有較大的有效穗數、每穗穎花數和總穎花數。廣晶油占表現為有較大的每穗穎花數和千粒重。“三控”法處理以玉晶油占產量最高，廣晶油占次之；而習慣法處理以廣晶油占產量最高。說明每穗粒數多和千粒重大的廣晶油占在不同栽培技術條件下都具有較大的產量潛力。

從表1可見，品種對有效穗數、每穗穎花數、總穎花數、結實率、千粒重和稻谷產量有極顯著影響；施肥方式對有效穗數、每穗穎花數、結實率和稻谷產量有極顯著影響，而品種與種植方式互作僅極顯著影響結實率、千粒重和稻谷產量。

從表2可見，隨著播種量的增加，水稻有效穗數逐漸增加，每穗穎花數逐漸下降，總穎花數和稻谷產量呈先增加后下降的趨勢，結實率和千粒重無明顯差異。S-7處理稻谷產量最大，達6.66 t/hm2，與S-4處理相比增加了5.8%，這可能與其水稻有效穗數適中，有利于通風透氣，增加了每穗穎花數和總穎花數有關。與S-4處理相比，S-20處理的水稻有效穗數最大，增幅為52.6%；每穗穎花數最少，降幅為26.9%。S-7處理和S-10處理總穎花數最大。

表2 不同播種量處理的產量及其構成因素分析

2.2 施肥方式和播種量對直播稻庫容量的影響

庫容量是指結實率為100%時的稻谷籽粒質量，能夠間接反應稻谷產量。從圖1可知，習慣法和“三控”法處理除了黃華占外，其他品種的庫容量變化趨勢類似于其稻谷產量，黃華占表現出庫容量高而產量低的原因與其結實率低有關（表1）。

表1 不同施肥方式和品種稻谷產量及其構成因素

播種量的多少影響群體大小，進而影響群體的庫容量和稻谷產量。從圖1可知，隨著水稻播種量的增加，各品種庫容量呈現先增加后下降的變化趨勢。S-7處理的庫容量（801.66 g/m2）最大，比S-4處理增加21.46%。

圖1 不同施肥方式和播種量處理的直播稻庫容量

2.3 施肥方式和播種量對直播稻生物量積累和收獲指數的影響

由圖2可見，不同水稻品種的總生物量、收獲指數存在明顯差異，具體表現為，“三控法”處理的總生物量以玉晶油占最大，其次為粵農絲苗；收獲指數以黃華占最大，其次為玉晶油占；習慣法處理的總生物量和收獲指數均以廣晶油占最大，其次分別是玉晶油占和黃華占。

圖2 不同施肥方式和播種量處理的直播稻生物量積累和收獲指數

除了S-4和S-10處理外，隨著播種量的增加，水稻總生物量保持相對穩定。其中S-7處理的總生物量最大，與總生物量最小的S-4處理相比增加了22.7%。收獲指數隨著播種量的增加呈先增后降趨勢，S-10處理最大，S-20和S-4處理最小。表明播種量過多或過少都不利于水稻收獲指數的提高。

2.4 播種量對直播稻穗數和成穗率的影響

從表3可知，隨著播種量的增加，幼穗分化Ⅱ期（PI期）、抽穗期（HD期）莖蘗數和成熟期（MA期）有效穗數呈現逐漸增加的趨勢，最高的有效穗數（MA期）趨于430～470萬/hm2，表明水稻群體有效穗數有其最大的容量，其最大有效穗數不會隨播種量的增加而增加。成穗率表現為S-7處理最高，S-20處理最低，表明適宜的播種量才能提高群體質量，從而提高成穗率。

表3 播種量對直播稻莖蘗數、有效穗數和成穗率的影響

2.5 播種量對水稻群體單莖生物量的影響

單莖生物量多少能夠反映水稻個體的生長發育狀況。從圖3可知，隨著播種量的增加，抽穗期和成熟期水稻單莖生物量呈逐漸下降趨勢。抽穗期水稻單莖生物量以S-4處理最高，其次是S-7處理；成熟期水稻單莖生物量以S-7處理最高，S-4處理次之，與最低的單莖生物量相比，S-7處理增加了30.1%。這可能與S-4和S-7處理有最多的水稻每穗穎花數有關。

圖3 播種量對直播稻群體單莖生物量的影響

2.6 播種量對直播稻抽穗前后干物質積累的影響

從表4可知，隨著播種量的增加，抽穗前干物質積累量逐漸增加，可能與抽穗前以營養生長期為主有關。抽穗后干物質積累、抽穗后干物質的貢獻率和抽穗期至成熟期穗部干物質積累量隨著播種量的增加呈先增后降趨勢，其中，S-7處理最高，與最低的S-4處理相比，分別增加了156.1%、102.3%和30.5%。說明播種量過多或過少，都不利于群體后期生物量的積累和碳水化合物向穗部的轉運。

表4 播種量對直播稻抽穗前后干物質積累的影響

2.7 相關性分析

從圖4可知，稻谷產量與每穗穎花數、總穎花數、千粒重、總生物量、收獲指數和庫容量呈顯著或極顯著的正相關。從圖5可知，稻谷產量與總穎花數、庫容量、抽穗后干物質積累量和穗部干物質積累量呈顯著正相關。

圖4 施肥方式試驗的直播稻產量與其構成因素（A）和物質生產（B）等指標的相關性分析

圖5 播種量試驗的直播稻產量與其構成因素（A）、物質生產（B）和物質轉運（C）等指標的相關性分析

3 討論與結論

3.1 施肥方式對直播稻產量的影響

眾所周知，好的施肥技術能顯著提高稻谷產量。施肥技術對直播稻生育期和養分吸收等的影響不同于傳統移栽稻。有研究表明，直播稻不施基肥，采用中后期測苗定氮綜合氮肥管理技術，可減少30%左右的氮肥投入，還可維持直播稻較高的稻谷產量[10]。LIU等[11]研究發現，在熱帶地區，氮肥后移能夠顯著提高直播稻產量和肥料利用率。周正權等[12]研究認為，在獲得適宜穗數的基礎上，優化肥水管理可增加直播稻的每穗總粒數和千粒重，比常規肥水管理增產7.74%，主要原因是優化肥水管理控制主莖低位分蘗發生和促進中位分蘗成穗，降低高峰苗數，提高成穗率，促進壯稈大穗和抽穗后干物質積累，從而提高了直播稻產量。本研究結果表明，與習慣法處理相比，“三控”法處理的水稻有效穗數和結實率明顯下降，但顯著增加了每穗穎花數，從而增加稻谷產量（表1）。這可能與“三控”法處理氮肥后移明顯緩解水稻前期群體密度過大、降低高峰苗數、增加每穗穎花數、擴庫攻大穗有關[13]。

3.2 品種特性對直播稻產量的影響

稻谷產量的構成因素包括有效穗數、每穗穎花數、結實率和千粒重，也可以用總生物量和收獲指數表示。對于移栽稻而言，往往基本苗數不夠，需要前期多施氮肥促進分蘗才能保證足夠的有效穗數，因此，有效穗數偏少成為影響移栽稻產量最重要的限制因素。而對于直播稻而言，播種量普遍偏高，不同施肥方式試驗的播種量為5.0 kg/667 m2，以千粒重25 g計，如果按出苗率50%計，每667 m2約10萬基本苗，相當于移栽稻的2～3倍，苗數的增加必然導致群體密度過大，通風透氣性差，養分和光照得不到充分利用，穗小，產量低。李祖軍等[14]研究發現，高產類品種一般表現為在一定穗數的基礎上穗大、總穎花量大、千粒重大、結實率和日產量高、各生育期葉綠素含量高、抽穗后干物質增速快、莖鞘和葉片物質輸出及轉化率高等特點。何汛鋒等[15]研究也發現，在直播條件下，高產品種具有生育期適宜、成穗率高、穗大、總穎花量大、結實率和日產量高、各生育期SPAD值高、抽穗至成熟期干物質積累量大、莖鞘和葉片物質輸出及轉化率高、抗倒伏能力較強等特性。彭碧琳等[16]研究證明，條播條件下稻谷產量與有效穗數無顯著相關性。本研究結果表明，稻谷產量僅與每穗穎花數、總穎花數、千粒重、總生物量、收獲指數和庫容量呈顯著或極顯著正相關，其中，廣晶油占具有較大的每穗穎花數、千粒重、庫容量和收獲指數，稻谷產量高。

3.3 播種量對直播稻產量的影響

播種量顯著影響直播稻的產量。吳培等[17]以優質食味粳稻南粳9108為試驗材料，研究了施氮量與直播密度互作對水稻產量形成特征的影響，結果發現，當氮用量小于225 kg/hm2時，機直播稻產量隨播種量的增加先增后降；在高氮（300 kg/hm2）條件下，水稻產量隨播種量的增加而降低。不同施氮量下采用適宜播種量可以提高水稻產量，其有效穗數適宜，穗型較大，生育中后期LAI較大、光合勢高，生育后期群體生長率、凈同化率和干物質積累量等指標均較優。黃年生等[18]研究發現，常規秈稻適宜播種量為3.0～4.0 kg/667 m2，雜交秈稻適宜播種量為1.5～2.0 kg/667 m2。鄧安鳳等[19]研究發現，水稻有效穗數會隨著播種量的增加而增加，但每穗穎花數逐漸降低，稻谷產量僅與總穎花數呈極顯著正相關，與水稻有效穗數、每穗穎花數和播種量無顯著相關性。這是由于總穎花數=單位面積有效穗數×每穗穎花數，因此，在形成適宜穗數的基礎上提高每穗穎花量、增加總穎花量是提高直播稻產量的主要途徑。XU等[20]研究發現，華中地區直播稻產量的提高主要是由于每穗粒數和生物量的增加，而非有效穗數。本研究結果表明，隨著播種量的增加，水稻有效穗數逐漸增加，每穗穎花數逐漸下降，其中，播種量為3.5 kg/667 m2時，稻谷產量最高，水稻庫容量、總生物量、成穗率、成熟期單莖生物量、抽穗后干物質積累量顯著增加；相關性分析結果表明，稻谷產量與總穎花數、庫容量、抽穗后干物質積累量和穗部干物質積累量呈顯著正相關。