遼寧省主栽水稻品種高產(chǎn)群體形成規(guī)律研究

高虹 李躍東 馬秀芳 呂桂蘭 李睿 董立強(qiáng) 潘爭(zhēng)艷 張雪 李小婉 邱福林 隋國(guó)民

（1 遼寧省水稻研究所，沈陽(yáng)110101；2 遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，沈陽(yáng)110161；第一作者：rainbow_0932@163.com；*通訊作者：guomin666@126.com）

通過(guò)栽培管理措施改善水稻群體質(zhì)量，優(yōu)化高產(chǎn)群體指標(biāo)，對(duì)實(shí)現(xiàn)水稻穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)具有重要意義[1-3]。水稻高產(chǎn)群體必須有足夠的個(gè)體數(shù)量，同時(shí)提高群體內(nèi)個(gè)體的質(zhì)量，通常由有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重來(lái)表達(dá)。研究表明，改變株行距（密度）是調(diào)控群體最為快捷和有效的措施之一[4-5]。

關(guān)于高產(chǎn)品種高產(chǎn)形成規(guī)律、高產(chǎn)途徑與栽培技術(shù)等方面南方稻區(qū)進(jìn)行了大量研究，并取得了較多的成果，但關(guān)于東北平原南部高產(chǎn)群體構(gòu)建及高產(chǎn)形成規(guī)律研究少見(jiàn)報(bào)道[6-10]。本研究以遼寧省主栽高產(chǎn)水稻品種為試材，通過(guò)比較分析不同種植密度下水稻群體產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子等指標(biāo)，探討了株行距對(duì)水稻群體產(chǎn)量構(gòu)成的影響，及其高產(chǎn)群體形成規(guī)律，以期為遼寧水稻高產(chǎn)栽培提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及供試品種

試驗(yàn)于2017 年和2018 年在遼寧省水稻研究所試驗(yàn)基地進(jìn)行，供試品種為目前遼寧省生產(chǎn)上推廣面積較大的半緊穗型中晚熟粳稻遼粳401 和遼粳212。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，品種為主區(qū)，栽插密度為副區(qū)。密度設(shè)5 個(gè)處理：T1，行株距20.0 cm×13.3 cm（38.00 萬(wàn)叢/hm2）；T2，行株距 20.0 cm×20.0 cm（25.00萬(wàn)叢/hm2）；T3，行株距 30.0 cm ×13.3 cm（25.00 萬(wàn)叢/hm2）；T4，行株距 30.0 cm×16.5 cm（20.00 萬(wàn)叢/hm2）；T5，行株距 30.0 cm× 20.0 cm（16.67 萬(wàn)叢/hm2）。每叢 3~4 株苗。每個(gè)處理3 次重復(fù)，小區(qū)面積60 m2。氮肥用量及施用時(shí)間：氮肥為尿素，按照基肥∶返青肥∶分蘗肥= 2∶1∶1 進(jìn)行施用。其中，基肥 149.9 kg/hm2，返青肥 75.0 kg/hm2，分蘗肥75.0 kg/hm2。磷肥為磷酸二銨，用量為149.9 kg/hm2；鉀肥為氯化鉀，用量為112.5 kg/hm2。磷、鉀肥作底肥一次性施入。其他作業(yè)如水分管理及病蟲(chóng)草害防治方法同生產(chǎn)田。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

于成熟期每點(diǎn)割1.0 m2植株測(cè)產(chǎn)；以平均穗數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)取具有代表性的植株5 株，測(cè)定株高、穗數(shù)后，選取10 個(gè)中等單莖將穗、莖、葉分開(kāi)，于烘箱在 105℃下殺青30 min，80℃烘干至恒質(zhì)量后稱(chēng)重。最后調(diào)查有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、千粒重和結(jié)實(shí)率等。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 和SPSS 19.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理及差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同高產(chǎn)群體產(chǎn)量及產(chǎn)量相關(guān)農(nóng)藝性狀的差異

從表1 可見(jiàn)，T1 處理產(chǎn)量最高，其次為T(mén)5 處理。這2 個(gè)處理冠層空間結(jié)構(gòu)配置，在密度上相差2.0 倍以上，但產(chǎn)量水平卻未達(dá)到顯著差異，因此著重分析這兩種行株距配置的產(chǎn)量結(jié)構(gòu)及形成規(guī)律。T1 處理單位面積有效穗數(shù)顯著高于其他密度處理，每穗粒數(shù)顯著低于其他處理；T5 處理有效穗數(shù)最少，但每穗粒數(shù)顯著高于 T1、T2 和 T3 處理；T1 處理的收獲指數(shù)顯著低于T5 處理；不同密度處理的結(jié)實(shí)率和千粒重差異不顯著。

表1 不同高產(chǎn)群體產(chǎn)量構(gòu)成的多重比較

從表2 可見(jiàn)，T1 處理和T5 處理成熟期穗長(zhǎng)、莖稈干物質(zhì)量比率和總干物質(zhì)量差異顯著。相對(duì)于T1 處理，T5 處理的植株更高，穗長(zhǎng)顯著增加，總干物質(zhì)量由于群體規(guī)模小顯著降低，但莖稈干物質(zhì)量比率顯著降低，穗干物質(zhì)量比率增加，物質(zhì)從莖稈向穗部轉(zhuǎn)移能力強(qiáng)，導(dǎo)致收獲指數(shù)顯著增加而獲得較高產(chǎn)量水平。由此可見(jiàn)，T1 處理為依靠增加密度而獲得高產(chǎn)的多穗型群體，T5 處理為促進(jìn)物質(zhì)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化形成大穗大粒而獲得高產(chǎn)的大粒型群體。

表2 不同高產(chǎn)群體成熟期產(chǎn)量相關(guān)農(nóng)藝性狀的多重比較

2.2 各因素對(duì)產(chǎn)量和產(chǎn)量相關(guān)性狀的影響

從表3 可見(jiàn)，品種特性對(duì)穗粒數(shù)和莖稈干物質(zhì)量比率影響小。不同行株距配置對(duì)穗粒數(shù)、千粒重和葉干物質(zhì)量比率影響不顯著。品種和行株距配置互作對(duì)穗粒數(shù)影響顯著。品種和行株距配置分別對(duì)產(chǎn)量有極顯著影響，但品種和行株距互作對(duì)產(chǎn)量影響不顯著。

表3 各因素對(duì)成熟期產(chǎn)量和產(chǎn)量相關(guān)性狀的方差分析

進(jìn)一步分析產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素和主要生育指標(biāo)的關(guān)系，結(jié)果（表4）表明，實(shí)際產(chǎn)量與成熟期干物質(zhì)量極顯著正相關(guān)，正是T1 處理獲得高產(chǎn)的重要原因：依靠密植獲得較大群體物質(zhì)積累能力而獲得較高生物產(chǎn)量。

表4 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素與主要生育指標(biāo)的相關(guān)性

2.3 高產(chǎn)群體擬合模型構(gòu)建

根據(jù)以上研究結(jié)果，構(gòu)建了產(chǎn)量和穗數(shù)及穗粒數(shù)的擬合方程，結(jié)果（圖1）表明，隨著栽植密度的降低，有效穗數(shù)降低，而穗粒數(shù)增加。在稀植條件下，水稻群體每穗粒數(shù)表現(xiàn)出較大的優(yōu)勢(shì)，而在密植條件下，雖然每穗總粒數(shù)表現(xiàn)為劣勢(shì)，但是有效穗數(shù)增加，因此均表現(xiàn)出相對(duì)較高的產(chǎn)量水平。

根據(jù)擬合方程，構(gòu)建了高產(chǎn)群體的穗粒結(jié)構(gòu)（表5）：以稀植為起點(diǎn)，有效穗數(shù) 18.1 萬(wàn)/667 m2，每穗粒數(shù)185 粒左右，可獲得700 kg/667 m2以上產(chǎn)量水平；以密植為起點(diǎn)，有效穗數(shù)22.0~24.0 萬(wàn)/667 m2，每穗粒數(shù)150 粒左右，亦可獲得700 kg/667 m2以上；通過(guò)方程推斷在20.0 cm×13.3 cm 行株距配置的基礎(chǔ)上設(shè)置更高密度，即行株距為20.0 cm×10.0 cm，有效穗數(shù)達(dá)到24.65 萬(wàn)/667 m2時(shí)，計(jì)算得到產(chǎn)量為 866.56 kg/667 m2；在30.0 cm×20.0 cm 行株距配置密度基礎(chǔ)上設(shè)置更稀植密度，即行株距為30.0 cm×23.0 cm，有效穗數(shù)16.64萬(wàn)/667 m2，穗粒數(shù)達(dá)到194.64 粒時(shí)，得到產(chǎn)量847.71 kg/667 m2，均可達(dá)到不同類(lèi)型群體更高產(chǎn)目標(biāo)。因此，我們下一步將調(diào)整密度，通過(guò)肥水調(diào)控、田間管理等措施來(lái)調(diào)節(jié)有效穗數(shù)和穗粒數(shù)之間的關(guān)系，進(jìn)一步驗(yàn)證方程指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐的可行性。

表5 不同高產(chǎn)群體穗粒結(jié)構(gòu)

3 結(jié)論與討論

栽培密度是影響水稻群體結(jié)構(gòu)的重要因子之一，通過(guò)調(diào)整基本苗數(shù)、單位面積叢數(shù)或者行株距配置方式來(lái)實(shí)現(xiàn)[5，8]。己有許多研究揭示了栽培密度對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響：栽插密度顯著影響單位面積有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)，其中有效穗數(shù)對(duì)產(chǎn)量的影響最大，即高產(chǎn)群體構(gòu)建因素主要通過(guò)影響有效穗數(shù)而影響產(chǎn)量，尤其是中高密度與低密度之間差異比較明顯，而中高密度之間差異不顯著[10-13]。本研究與前人研究結(jié)果不盡一致：高密度行株距配置（20.0 cm×13.3 cm）由于單位面積有效穗數(shù)顯著增加而獲得高產(chǎn)量水平，但與低密度行株距配置（30.0 cm×20.0 cm）產(chǎn)量差異不顯著。在較稀植行株距配置下，雖然有效穗數(shù)表現(xiàn)為劣勢(shì)，但每穗粒數(shù)增加，因此亦表現(xiàn)出相對(duì)較高的產(chǎn)量水平。如果說(shuō)高密度行株距配置為依靠增加群體分蘗數(shù)量和較多物質(zhì)積累而獲得高產(chǎn)的多穗型群體，那么低密度行株距配置則為促進(jìn)物質(zhì)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化、提高收獲指數(shù)形成大穗大粒而獲得高產(chǎn)的大粒型群體。可見(jiàn)，通過(guò)協(xié)調(diào)有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)二者之間的關(guān)系均可獲得穩(wěn)定高產(chǎn)群體。此外，值得注意的是，20.0 cm×20.0 cm 與30.0 cm×13.3 cm 行株距配置密度相同，20.0 cm×20.0 cm 行株距配置的產(chǎn)量、穗粒結(jié)構(gòu)、結(jié)實(shí)率、千粒重和收獲指數(shù)均優(yōu)于30.0 cm×13.3 cm 行株距配置，但差異不顯著。有待于進(jìn)一步開(kāi)展相同密度下，不同空間配置對(duì)群體冠層結(jié)構(gòu)和產(chǎn)量的影響研究。

其次，栽插密度對(duì)結(jié)實(shí)率及千粒重沒(méi)有顯著的影響，但栽插密度的增加會(huì)導(dǎo)致結(jié)實(shí)率降低、千粒重下降。隨著移栽密度的變小，有效穗數(shù)下降，但每穗粒數(shù)、千粒重及結(jié)實(shí)率均有不同程度的提高，其中，每穗粒數(shù)的増加幅度最為顯著[14-18]。本研究結(jié)果與前人研究結(jié)論較為一致。由此構(gòu)建了產(chǎn)量和穗數(shù)及穗粒數(shù)的擬合方程，以期為獲得適宜的高產(chǎn)群體產(chǎn)量結(jié)構(gòu)提供依據(jù)：首先協(xié)調(diào)穗粒關(guān)系，保證群體穎花數(shù)量，同時(shí)結(jié)實(shí)率和千粒重在較高水平下得到統(tǒng)一，從而獲得高產(chǎn)[13]。