兩種新型機械移栽方式下不同肥密處理水稻生長及產量差異研究

石楠 陳崇怡 文雙雅 胡海燕 高志強* 舒暢 嚴玲玲 顏妙珺 王小鳳

（1 湖南農業大學 農學院，長沙 410128；2 益陽市農業科學研究所，湖南 益陽 413046；第一作者：297535633@qq.com；*通訊作者：100640117@qq.com）

水稻是我國的主要糧食作物，提高水稻生產全程機械化水平是保障國家糧食安全、增強我國農業綜合生產能力、增加農業收入和推進農業現代化的重要措施之一[1]。探索研究新型水稻機械化種植方式及其高產形成特征一直是生產上的研究熱點和重點[2-3]。近年來，我國水稻種植機械化水平提升較快，至2017 年底，我國水稻綜合機械化水平突破80%，其中，耕、種、收機械化水平分別為99.3%、44.5% 和87.1%，但相較于日本、韓國等發達國家，我國水稻種植機械化水平較低[4-5]。

隨著社會生產力的快速發展，現階段我國糧食產量與1980 年相比增長了近85%，但與此同時化肥施用量增加了4.5 倍[6]。過量施用化肥會引發土壤板結、酸化、土壤重金屬含量超標、肥料利用率降低、肥料損失嚴重、水體富營養化及作物品質和產量降低等問題，進而對生態環境造成污染[7-10]。

大量研究表明，水稻產量隨種植密度的增加呈先增加后降低趨勢[11-13]，同時機插密度對群體生長率、群體光合勢、葉面積指數等均會產生較大影響[14-15]。而前人的研究多集中于機插和手拋移栽方式的比較[16]，而對水稻有序機械插秧、機械拋秧方式對比研究較少。從移栽效果來看，機插秧是對秧苗的有序移栽，手拋秧是對秧苗的無序移栽，水稻生長后期田間通風效果差異明顯，影響水稻生長的溫光條件。

2020 年湖南省重點推廣了印刷播種無盤育秧大苗機插技術和機缽體育秧有序拋栽技術。水稻印刷播種無盤育秧大苗機插栽培技術主要是通過印刷播種技術，精準定位播種，保證插秧過程中每穴1 株基本苗，旱式育秧，低氮、密植、大苗機插，以培育由大穗和穗數相協調的高成穗率群體，發揮雜交稻的分蘗成穗優勢和大穗增產優勢，與傳統機插雜交稻相比，種子用量減少50%以上，秧齡期延長10~15 d，秧苗素質及耐機械栽插損傷能力得到大幅提高[17]。水稻有序拋栽技術主要是通過“置盤→灌土→播種→蓋土→淋水消毒”機械化播種流程，使每穴播量常規早稻6~8 粒、常規中晚稻4 粒、雜交早稻3~4 粒、雜交中晚稻2 粒，成苗后利用拋秧機拋于稻田，保證拋秧后秧苗排列有序，發揮水稻群體發育優勢，達到高產穩產的目的，既具有傳統拋秧技術返青期短、返青快優點，又具有機械化省時省工優點[18]。本研究以印刷播種無盤育秧大苗機插技術、機缽體育秧有序拋栽技術為技術背景，開展這兩種技術在不同施肥量與移栽密度條件下水稻生長發育、產量差異的研究，探明不同機械化移栽方式的適宜施肥量和移栽密度，為大面積機械化水稻生產提供理論與技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及試驗地概況

試驗于2020 年5—9 月在湖南農業大學瀏陽教學科研綜合基地（113°84′E，28°30′N）進行。該基地系丘陵小盆地，屬亞熱帶季風濕潤氣候，年平均氣溫17.3 ℃，年均降水量1 358.6~1 552.5 mm。土壤為潴育性水稻土，有機質、全氮、全磷和全鉀含量分別為23.41、1.73、0.64 和19.35 g/kg，pH 值5.51。供試品種為晶兩優華占，前茬作物為油菜。

1.2 試驗設計

采用大區三因素隨機區組試驗，試驗田面積10 000 m2，設12 個處理，具體見表1。每個處理3 次重復，共計36 個小區，小區面積260 m2。因素Ⅰ為移栽方式：有序拋栽（A）、大苗機插（B）。因素Ⅱ為施肥量：常量施肥（T）、減量施肥（L）。常量施肥：耕前每hm2施復合肥（15-15-15）450 kg 作基肥，返青后每hm2施復合肥（15-15-15）150 kg、尿素150 kg 作分蘗肥，孕穗期每hm2施尿素105 kg、鉀肥75 kg，N、P、K 有效成分的比例為13.82∶6.0∶9.0。減量施肥：耕前每hm2施復合肥（15-15-15）450 kg 作基肥，返青后每hm2施尿素75 kg作分蘗肥，孕穗期每hm2施尿素105 kg、鉀肥75 kg，N、P、K 有效成分的比例為10.02∶4.5∶7.5。因素Ⅲ為移栽密度，設3 種密度：25 cm×25 cm（S：常規密度）、21 cm×25 cm（M：中密度）、17 cm×25 cm（H：高密度）。

表1 試驗處理

考慮到兩種技術移栽后秧苗返青期長短不同，故大苗機插技術5 月1 日播種育秧（干種子印刷播種），5月23 日移栽，9 月7 日左右收獲；有序拋栽技術5 月3日浸種，5 月5 日播種育秧，5 月23 日移栽，9 月7 日左右收獲。基肥在5 月20 日耕地時施入，均勻撒施，不同小區間于5 月26 日人工做土埂隔離，防止肥水竄漏，追肥在5 月30 日施用，孕穗肥在7 月5 日施用。水分管理、病蟲防治均按常規技術。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 產量及產量構成完熟期收獲前按五點取樣法取樣，每小區依據調查獲得的有效穗數選取長勢平均的500 叢水稻，人工脫粒，用水選法分離實粒和空秕粒，80 ℃烘干至恒質量后稱重，并計算每穗總粒數、實粒數和千粒重，以及結實率。經濟產量采用實收計產。

1.3.2 莖蘗動態

在每一個生育期按五點取樣法于每一小區選取50 叢水稻（每點10 叢），記錄分蘗數。

1.3.3 地上部干物質量

每個生育期取3 叢水稻，將根、莖、葉、穗分別用牛皮紙袋裝好，放入烘箱于110 ℃殺青30 min，再于80 ℃烘干至恒質量，然后稱重。

1.3.4 SPAD

于分蘗中期、孕穗期、齊穗期、灌漿中期，每個處理隨機選定5 叢植株，每株測1 片葉，取第1 完全葉上部、中部、下部測定，統計3 個數值的平均數，SPAD 值測定使用日本Minolta 生產的SPAD-502 PLUS 型葉綠素計。

1.3.5 葉面積指數

于分蘗中期、孕穗期、齊穗期、灌漿中期，使用LAI-2200C 測定葉面積指數，每小區按五點取樣法取樣。

1.4 數據處理

運用Excel 2010 錄入數據并計算，用SPSS 20.0 軟件進行差異顯著性和方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理分蘗期水稻莖蘗數動態變化

如圖1 所示，在水稻分蘗期內，有序機拋處理（A）和大苗機插處理（B）水稻莖蘗數均隨生育日數推進逐漸增加。有序機拋處理分蘗數在6 月29 日左右出現最大值；分蘗后期各處理分蘗數以ALS 處理最大，其次是ATS 處理。大苗機插處理分蘗數在6 月26 日左右達到最大；分蘗后期，各處理分蘗數以BLM 處理最大，其次是BTS 處理。

圖1 有序拋栽和大苗機插方式下不同肥密處理水稻分蘗規律

2.2 不同處理水稻干物質積累量動態變化

由表2 可知，在分蘗中期，有序機拋處理中以ATS處理干物質積累量最小，為0.58 t/hm2，其余處理較ATS處理高8.62%~65.52%；在拔節孕穗期，以ATS 處理最小，為3.16 t/hm2，其余處理較ATS 處理高0.32%~37.03%；在齊穗期，以ATS 處理最大，達12.34 t/hm2，較其余處理高3.40%~29.50%；在灌漿中期，以ALH 處理最大，達16.47 t/hm2，較ATS 處理高5.65%，二者間差異未達到顯著水平；在成熟期，以ALH 處理最大，達到19.96 t/hm2，其次是ATH 處理，二者分別較ATS 處理高11.92%和5.89%。

表2 有序拋栽和大苗機插方式下不同肥密處理水稻地上部干物質積累量 （單位：t/hm2）

由表2 可知，在分蘗中期，大苗機插處理中以BTH處理干物質積累量最大，達0.67 t/hm2，其次是BLH 處理，二者分別較BTS 處理高38.81%和36.92%，各處理間差異未達到顯著水平；在拔節孕穗期，以BLH 處理最大，達3.31 t/hm2，較BTS 處理高25.98%，兩者間差異達顯著水平；在齊穗期、灌漿中期和成熟期，均以BLS 處理最大，分別較同時期的BTS 處理高10.86%、17.75%和14.38%。

2.3 不同處理水稻葉綠素含量動態變化

由圖2 所示，有序機拋各處理水稻葉綠素含量隨著生育期的推進呈先增加后降低趨勢。在分蘗中期，葉綠素含量以ALH 處理最大，其次是ALS 處理；在孕穗期，以ALS 處理最大，以ATH 處理最小；在齊穗期，以ATS 處理最大，以ALH 處理最小；在灌漿中期，以ATS處理最大，以ALH 處理最小。

如圖2 所示，大苗機插各處理水稻葉綠素含量隨著生育期的推進呈先增加后降低趨勢。在分蘗中期，葉綠素含量以BLM 處理最大，以BLS 處理最小；在孕穗期，以BTS 處理最大，其次是BLM 處理；在齊穗期，以BTS 處理最大，其次是BTH 處理；在灌漿中期，以BTS處理最高，以BLH 處理最低。

圖2 有序拋栽和大苗機插方式下不同肥密處理水稻葉綠素含量變化

2.4 不同處理水稻葉面積指數動態變化

如圖3 所示，有序機拋各處理水稻葉面積指數隨生育期推進呈先增加后降低趨勢，在齊穗期達到最大值。在分蘗中期，葉面積指數以ATH 處理最大，以ALS處理最小；在孕穗期，以ATH 處理最大，以ALS 處理最小；在齊穗期，以ATM 處理最大，以ALS 處理最小；在灌漿中期，以ATS 處理最大，ALS 處理最小。

如圖3 所示，大苗機插各處理水稻葉面積指數隨著生育期推進呈先增大后減小趨勢。在分蘗中期，葉面積指數以BTM 處理最大，以BTS、BLS 處理最小；在孕穗期，以BTH 處理最大，以BLS 處理最小；在齊穗期，以BTM 處理最大，以BLS 處理最小；在灌漿中期，以BTH 處理最大，以BLM 處理最小。

圖3 有序拋栽和大苗機插方式下不同肥密處理水稻葉面積指數變化

2.5 不同處理產量及產量構成因素比較

由表3 可知，有序機拋各處理千粒重以ATM 處理最大，為23.86 g，較ATS 處理高3.73%，各處理間差異均未達顯著水平；單位面積有效穗數以ATS 處理最大，達334.93 個/m2，較其余各處理高4.93%~19.90%；穗粒數以ALS 處理最大，達205.44 粒，較ATS 處理高22.21%，差異達顯著水平；結實率以ATM 處理最大，達86.54%，而ALH 處理結實率最低，為78.54%，二者差異達顯著水平；經濟產量以ALH 處理最大，達8.75 t/hm2，以ALM 處理最小，為7.57 t/hm2，ALH 處理較ALM 處理高15.59%，二者差異達顯著水平；另ALH 處理產量較ATS 處理高4.54%，差異不顯著。

表3 有序拋栽和大苗機插方式下不同肥密處理水稻產量及其構成因素

由表3 可知，大苗機插各處理中千粒重以BTM 處理最大，為23.76 g，較BTS 處理高1.89%；單位面積有效穗數以BLH 處理最大，為337.25 個/m2，較BTS 處理高8.28%，二者差異未達顯著水平；穗粒數以BLM 處理最大，達171.71 粒，較BTS 處理高3.80%，各處理間差異均未達到顯著水平；結實率以BTS 處理最大，為86.33%，其次是BTM 處理為84.00%；經濟產量以BLH處理最大，為7.71 t/hm2，較BTS 處理高6.23%，差異不顯著。

3 結論與討論

以往針對水稻不同移栽方式的比較研究多集中于手工移栽與機械移栽、缽苗機插與毯苗機插等移栽種植方式，且結果存在差異，針對有序機拋秧和大苗機插秧的比較研究較少。邢志鵬等[19]研究發現，缽苗機插水稻產量最高，毯苗機插水稻產量其次，機械直播水稻產量最低。厲波等[20]對機播、手栽、直播3 種種植方式對水稻產量的影響進行研究，結果表明，產量表現為直播>手栽>機插。李杰等[21]研究表明，不同種植方式間水稻產量存在極顯著差異，具體表現為手插＞機插＞直播。羅友誼等[22]研究表明，有序機拋處理產量顯著高于機插秧、有序機穴直播，增產幅度超過7.0%。盧一葉等[23]研究表明，人工拋秧存在秧苗無序分布、基本苗控制難等缺點，造成水稻生長后期田間通風透光性差，成穗率低，因此產量較低。本研究采用的機械有序拋栽種植技術具有人工拋栽的優點，其在移栽過程中根系帶的基質多，根系植傷小，返青快，返青期短[24]，且該技術使秧苗成行有序分布，株行距可控，克服了拋栽水稻生長后期個體間無序競爭缺點，為高產提供了基礎。本研究結果表明，同密度同施肥量條件下大苗機插方式水稻產量低于有序機拋方式，造成這一結果可能是由于大苗機插技術采用印刷播種技術，移栽株行距較大，單株秧苗后期分蘗能力有限，導致整體產量低。多數研究表明，水稻產量隨種植密度和施肥量的增加呈先增加后下降的趨勢，且施肥量與移栽密度對水稻產量有明顯的互作作用[25-27]。本研究表明，兩種機械種植方式在常規施肥水平下減施24%肥料施用量，同時增加32%的種植密度可以達到減肥增產的效果，增幅達4.54%~6.23%。