不同種植方式對雙季稻生育期及產量的影響

匡 煒，魏 征，戴 力，趙 楊，梁玉剛，羅先富，張玉燭，方寶華

(湖南省水稻研究所，湖南 長沙 410125)

民以食為天，食以稻為先。水稻是世界主要的糧食作物之一，世界上超過60%的人口以水稻為主食[1]。我國是世界上最早培育和種植水稻的國家，也是水稻種植、生產和消費的大國，其種植面積約占全球的18%，僅次于印度，位居世界第二，水稻總產約占全球27%，位居全球榜首，其單產高于全球平均單產50%，消費約占世界的29%[2-4]。實現水稻的穩定高產對解決糧食安全問題非常有現實意義。

近年來，隨著人口的老齡化以及農村勞動力的不斷遷移減少，以及化肥農藥等成本不斷提高，傳統的糧食作物生產方式變得越來越困難；隨著現代科技的發展，通過機械代替人工勞動力成為可能，因此發展現代機械化農業將成必然[5-8]。目前水稻機械化種植方式主要有機械插秧、機械直播等[9-10]。機插能增強植株抗倒伏性、提高產量、增加經濟效益，但育苗需要花費人力物力，移栽時會出現傷苗的可能[10-12]；機直播不會有機插時的傷苗過程，更加省時省力節約成本、節約秧苗，還能提高穗數和產量、增強適應性和提高生產效率[13-15]。

本研究通過多年的定點試驗，探究了不同品種在人工模擬機插和機直播的大田試驗表現，并篩選出表現更加優秀的種植方式和品種進行搭配，進而在極大地減少人工、物力和成本的情況下保證產量，旨在為今后構建出更加簡單合理的機械栽培體系提供理論支持。

1 材料和方法

1.1 試驗品種

供試品種如表1：早稻共14個品種(A1～A14)，晚稻共12個品種(A15～A26)，品種均由湖南省水稻研究所提供。

1.2 試驗設計

試驗于2017—2019年在湖南省郴州市安仁縣農科院基地進行(N26.68°，E113.26°)，屬亞熱帶季風濕潤氣候。試驗土壤有機質含量20.6 g/kg、全氮含量1.7 g/kg、全磷含量0.6 g/kg、全鉀含量26.4 g/kg、堿解氮含量156.2 mg/kg、有效磷含量21.7 mg/kg、速效鉀含量128.6 mg/kg，pH值6.2。

表1 試驗品種名稱及編號Tab.1 Coding and name of tested cultivars

采用二因素裂區設計(種植方式為主區，品種為裂區)，裂區面積20 m2(4 m×5 m)，重復3次，早稻、晚稻均設計模擬機直播(DS；標準化機直播浸種處理后人工直播)和模擬機插秧(TP；標準化機插秧育苗后人工移栽于大田)2種方式。直播方式，通過浸種消毒催芽后直接播種大田，密度為25 cm×12 cm，播種量為3～5粒/穴；移栽方式，密度為25 cm×14 cm，每穴2～4根苗。尿素(總氮≥46%)用量325 kg/hm2，m基肥：m蘗肥：m穗肥=5∶3∶2；磷肥(P2O5)用量75 kg/hm2，全部用作基肥；鉀肥(K2O)總用量150 kg/hm2，m基肥：m穗肥=1∶1，根據當地習慣管理水分和病蟲草害防治。

1.3 指標測定與方法

生育期記載：記載播種期、分蘗盛期、齊穗期和成熟期。干物質測定：在成熟期時測定干物質積累量。實際產量測定：各小區分收分曬測定實際產量。

1.4 數據處理

采用Microsoft excel 2016和SPSS 24.0統計軟件進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 不同種植方式對水稻生育期的影響

不同品種的生育期天數在不同年度均表現為直播小于或等于移栽(圖1)，直播種植方式能夠縮短水稻的生育期。同一品種在不同年度，直播方式比移栽方式縮短的生育期天數表現不同，其中早稻品種直播平均生育期較移栽縮短7 d ，晚稻品種平均縮短8 d(全部品種縮短天數為0～20 d)。在不同年限下，直播種植方式的生育期波動比移栽方式更為穩定(直播方式為1～11 d，其中僅2個品種在3 a試驗中波動天數超過10 d；移栽方式為1～15 d，其中僅5個品種在3 a試驗中波動天數低于10 d)。

圖1 不同種植方式下不同品種全生育期Fig.1 The whole growth period of different varieties under different planting methods

2.2 不同種植方式對水稻產量的影響

不同水稻品種在不同種植方式下產量的表現如表2所示，2017，2018年有超過92.80%的早稻品種產量表現為直播方式高于移栽方式，而2019年的多數早稻品種產量表現與前2 a相反；2017，2019年全部晚稻品種產量表現均為直播方式高于移栽方式，2018年也有超過91.60%的晚稻品種表現為直播方式高于移栽方式。僅通過不同種植方式的比較發現，直播方式早稻平均產量在2017，2018年均顯著高于移栽(P<0.05)，2019年直播平均產量顯著低于移栽(P<0.05)；直播晚稻產量在3 a均顯著高于移栽(P<0.05)。綜合比較水稻年產量發現，直播方式產量3 a均顯著高于移栽，其中2017年高出29.71%，2018年高出12.37%，2019年高出7.15%。

早稻直播產量最高的是品種株兩優829(A3，2017,2018年)、煜兩優4156(A5，2019年)；早稻移栽產量最高的品種是株兩優829(A3，2017年)、陵兩優942(A11，2018年)和煜兩優4156(A5，2019年)。晚稻直播產量最高的品種為野香優2號(A23，2017年)、桃優香占(A18，2018年)、玫兩優黃華占(A15，2019年)；晚稻移栽產量最高的品種為兩優黃華占(A15，2017年)、野香優2號(A23，2018，2019年)。綜合3 a大田試驗產量表現，直播方式穩定高產的早稻品種有株兩優829(A3，產量為6.02～10.90 t/hm2)和煜兩優4156(A5，6.49～10.22 t/hm2)、晚稻品種有五優308(A21，10.43～12.65 t/hm2)；移栽方式穩定高產的早稻品種有陵兩優942(A11，6.60～9.42 t/hm2)和中早35(A13，6.82～8.80 t/hm2)、晚稻品種有玫兩優黃華占(A15，8.74～11.07 t/hm2)。

早晚稻產量在品種、種植方式、年度均存在極顯著差異(表3)。早稻產量的品種×種植方式和品種×種植方式×年度的交互不顯著，其他交互均極顯著(P<0.01)；晚稻產量所有交互效應均極顯著(P<0.01)。

表2 不同種植方式下各品種產量的表現Tab.2 Yield performance of various cultivars in different years and planting patterns t/hm2

2.3 不同種植方式對地上部干物質積累量的影響

干物質積累量隨著植株的生長而逐漸增加，在成熟期時達到最大值，通過比較發現，早稻直播分蘗盛期的干物質積累量均低于移栽方式，其他時期同品種在不同年限和不同種植方式存在一定的波動變化(圖2)。

早晚水稻3個時期的干物質積累量在品種、年度、種植方式間均存在極顯著差異(表4)。早稻任何時期的品種×種植方式、品種×年度、種植方式×年度、品種×種植方式×年度的互作效應均極顯著(P<0.01)；晚稻除分蘗盛期的年度×種植方式互作效應不顯著，其他互作效應均極顯著(P<0.01)。品種、年度和種植方式改變均可能引起水稻干物質積累量變化。

表3 早晚稻產量在品種、年度和種植方式間的方差分析Tab.3 Variance analysis of early and late rice yield among varieties，years and planting methods

Mt.分蘗盛期;Fh.齊穗期;Ms.成熟期;Ds.直播;TP.移栽。Mt.Maximum tillering stage；Fh.Full heading stage；Ms.Maturing stage；DS.Diret seeding；TP .Transplanting.

表4 水稻不同時期干物質積累量在品種、年度及種植方式間的方差分析Tab.4 Variance analysis of dry matter weight of rice in different periods in varieties，years and planting methods

2.4 產量與干物質積累量的關系

水稻產量與干物質積累量的線性關系如圖3所示，通過線性回歸協方差檢驗產量與干物質積累量均存在相關性，產量隨著干物質積累量增加而增加的正相關。直播模式的線性回歸的決定系數(R2)均高于移栽模式。其中除2017年(圖3-A)移栽模式產量與干物質積累量不顯著外，其他的均存在極顯著線性關系(P<0.01)。

圖3 不同種植方式下產量與干物質積累量的關系Fig.3 The relationship between yield and dry matter accumulation under different planting methods

3 結論與討論

3.1 種植方式對水稻生育期的影響

水稻直播方式與移栽方式相比能夠縮短生育期，不同品種縮短天數也存在差異，本試驗中縮短最長的天數為20 d，與前人的研究結論一致[16-17]。移栽方式是將育好的秧苗從育苗的地方轉移到新的大田環境，這過程可能會導致對秧苗造成一定損傷，進而造成秧苗生長變慢，在進入新環境后重新扎根生長也需要一定的返青時間，而直播直接播種于大田無此過程，直播的營養生長期相對縮短，生殖期不變，最終導致全生育期縮短[17-18]。本研究是人工模擬機插，如果是真實的機插移栽，其機械傷苗過程可能更為明顯，生育期縮短可能會更為明顯。

本試驗還發現，同一品種在不同年度直播生育期縮短天數也存在較大的差異，在2017，2018年大多數品種的生育期縮短天數在10 d以內，而在2019年大多數品種縮短的天數超過了10 d。分析發現，2019年直播的生育期較前2 a沒有什么改變，主要是移栽方式的生育期變長了。引起生育期發生改變重要的原因就是2 a氣象條件，本試驗發現，直播方式下的水稻生育期天數波動較小，而移栽方式下波動明顯，這其中原理值得探究。

3.2 種植方式對水稻產量和干物質的影響

水稻的種植方式不同會對引起產量和干物質的改變，與前人研究結論一致[19-23]。探究合適的種植方式能夠簡單有效地發揮水稻的增產潛力[24-26]。周紅英等[21]研究發現，不同種植方式的產量和干物質積累有較明顯的差異，其產量的差異主要來源于每穗總粒數。李杰等[22]研究發現，造成不同種植方式產量差異顯著的主要原因是千粒質量和結實率存在顯著差異。任萬軍等[27]研究發現，免耕高留茬拋秧可以明顯提高土壤機質含量、全氮含量、全鉀和速效氮含量。種植方式發生改變，種植密度以及所經歷的環境也會存在差異，水稻能利用的溫、光、水和肥都會發生改變，最終導致水稻的干物質積累量和產量受到影響，探究一個地區適宜的種植方式，不僅能夠提高水稻產量還能更加有效地利用土壤肥力和自然資源。

在本試驗中，直播方式全年平均產量均高于移栽方式，除了直播種植密度稍密一些外，還可能是直播從播種開始就生存在殘酷的自然環境下，在大自然的優勝劣汰下，能夠存活下來的都是能夠適應環境的壯苗，相比移栽方式的秧苗應對自然環境改變的抵抗能力可能更強。

機械化種植與傳統種植方式相比可以有效地降低水稻的生產成本，其中機械直播降低成本最佳[28-29]。隨著勞動力變得稀缺和珍貴，傳統的農業種植成本將變得越來越高，加之我國機械種植技術不斷的發展和機械種植面積不斷擴大，現代機械化農業將成必然[30]。

通過模擬機插秧和機直播比較發現，直播方式的水稻全生育期更短，以及全年的雙季稻平均產量也高于移栽方式(2017，2018年達到顯著水平)。并發掘出3 a產量均表現更佳且穩定的水稻品種，其中在早稻直播中為品種株兩優829(A3)、煜兩優4156(A5)，在早稻移栽中為品種陵兩優942(A11)；在晚稻直播中表現更好的品種為五優308(A21)；晚稻移栽中表現更好的品種為兩優黃華占(A15)。3 a平均年產量以早晚稻直播方式產量更高，以及與之相應搭配的早晚稻穩定高產的品種生育期3 a試驗均低于105 d，能夠有效地銜接早晚稻種植，適宜當地推廣實踐。