有序機拋技術下增密減肥對雜交稻肥料偏生產力的影響

盧建祥　胡文瑞　石楠　楊偉清　高志強

摘??? 要：為研究有序機拋增密減肥效果，采用湖南省大面積種植的雜交稻品種‘晶兩優華占設置3個密度水平，即低密M0（18 萬穴·hm-2）、中密M1（22 萬穴·hm-2）、高密M2（27 萬穴·hm-2）。3個施肥量水平，低肥F0（450 kg·hm-2）、中肥F1（525 kg·hm-2）、高肥F2（675 kg·hm-2）測定了干物質質量、分蘗數、產量，以及產量構成因素、肥料偏生產力。結果表明：產量最高的是M2F2，比M0F2高7.56%，M2F1處理主要生育期地上部干物質質量最優，比M0F0高59.19%；M1F0的各肥料偏生產力最高，密度增加，有效穗增加，每穗總粒數和產量先減后增，施肥量減少產量下降，增密減肥對于千粒質量和結實率影響不大；密度增加各時期干物質質量增加，施肥量增加各時期干物質質量先增后減；密度增加F0、F1施肥量下各肥料偏生產力先減后增，F2施肥量下先增后減；肥料減少各肥料偏生產力增加，一定的增密減肥可以提高雜交稻產量、地上部干物質質量、肥料偏生產力等，高密高肥條件下產量最高。綜上，有序機拋條件下的增密減肥對于水稻的產量、干物質質量、肥料偏生產力是有一定的促進作用。中密條件下的產量、干物質質量、分蘗數最高，肥料偏生產力最高為M1F0。

關鍵詞：雜交稻；密度；肥料；肥料偏生產力；產量；干物質質量

中圖分類號：S511???????? 文獻標識碼：A??????????? DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006－6500.2023.08.003

Effects of Increasing Density and Reducing Fertilizer on Fertilizer Partial Factor Productivity of Hybrid Rice under Ordered Tachine-throwing Technology

LU Jianxiang1， HU Wenrui1， SHI Nan1， YANG Weiqing2， GAO Zhiqiang1

（1.College of Agriculture， Hunan Agricultural University， Changsha， Hunan 410128， China; 2.Liuyang Agricultural and Rural Bureau， Liuyang， Hunan 430300， China）

Abstract： In order to study the effect of orderly machine throwing on increasing density and weight loss， three density levels， namely low-density M0 （180 000 holes·hm-2）， medium-density M1 （220 000 holes·hm-2） and high-density M2 （270 000 holes·hm-2）， were set using the hybrid rice variety 'Jingliangyouhuazhan'， which is planted in a large area in Hunan Province. Dry matter weight， tiller number， yield and yield components， and fertilizer bias productivity were determined at three fertilizer application levels， high F2 （675 kg·hm-2）， medium F1（525 kg·hm-2）， and low F0（450 kg·hm-2）.The results of the study showed that the highest yield was M2F2， which was 7.56% higher than M0F2. M2F1 treatment had the best above-ground dry matter mass at the main fertility stage of maturity， which was 59.19% higher than M0F0. M1F0 had the highest productivity of each fertilizer bias， the effective spike of hybrid rice increased with increasing density， the total number of grains per spike and yield decreased then increased， the yield decreased with decreasing fertilizer application， the effect of increasing density and weight loss on thousand grain weight and fruit set rate of hybrid rice was not significant; The dry matter weight increased in each period with increasing density， the dry matter weight increased then decreased with increasing fertilizer application; The productivity of each fertilizer bias decreased then increased with increasing density F0 and F1 fertilizer application， F2 was the first increase and then decrease under the fertilizer application. Fertilizer reduction increased the productivity of each fertilizer bias. Certain dense weight loss could improve hybrid rice yield， above-ground dry matter weight， and fertilizer bias productivity， with the highest yield under high dense and high fertilizer conditions. In conclusion， the dense weight loss under orderly machine tossing conditions is a certain boost to rice yield， dry matter weight， and fertilizer bias productivity. The highest yield， dry matter weight， tiller number and fertilizer bias productivity is M1F0 under medium-density condition.

Key words： Hybrid rice; density; fertilizer; fertilizer bias productivity; yield; dry matter weight.

水稻作為種植歷史悠久的一種作物，全球近一半的人以水稻為食。雜交稻是中國主要的糧食作物之一，實現水稻高產對保證國家糧食安全很重要[1]。近年來我國農業機械化發展迅速[2-3]，雜交稻有序拋秧以產量高、病蟲害少等優點受到大面積推廣[4-5]。機械種植方式下，肥料和密度對提高水稻高產具有重要作用[6-7]。肥料的使用可以促進水稻產量增加。若施肥過多會惡化土壤健康并污染環境[8]，若施肥量過低，會導致產量、有效穗數、實粒數、穗質量下降[9]。密度對于水稻的影響也同樣重要。如果密度過大，可使水稻的糙米率、每穗粒數和結實率下降[10-11]；密度太低又會使水稻的有效穗數、基本苗等指標下降[12-13]；合適的密度可以提高水稻產量，達到節本增產的目的[14-15]，肥料偏生產力可以很好地反映土壤基礎養分水平和化肥施用量綜合效應的重要指標，可以很好地描述增密減肥對雜交稻氮、磷、鉀，以及總肥料偏生產力的影響[16]。常規有序機拋栽培中肥料與密度的組合較隨意，造成了肥料和耕地資源的浪費。因此，研究有序機拋條件下密度與施肥量組合是十分必要的。

本研究通過研究有序機拋條件下雜交稻‘晶兩優華占增密減肥對產量、干物質質量和肥料偏生產力的影響，以期為有序機拋條件水稻優化肥料與密度組合提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與試驗材料

1.1.1 試驗區概況 試驗在湖南農業大學瀏陽教學科研綜合基地開展（28°30′N， 113°84′E），土壤是潴育性土壤。地形為丘陵小盆地，屬亞熱帶季風濕潤氣候，年平均降水量1 551 mm，年平均氣溫 17.3 ℃ 。最高海拔1 607.9 m。

1.1.2 供試品種 供試品種‘晶兩優華占，該品種是由晶4155S×華占選育而成的雜交稻品種，全生育期138.5 d，結實率85.5%，千粒質量22.8 g。是湖南省水稻生產主推品種之一。

1.2 試驗設計

試驗設3個移栽機拋密度，分別為低密度（M0）18萬穴·hm-2、中密度（M1）22萬穴·hm-2、高密度（M2）27萬穴·hm-2。設3個施肥水平，分別為低肥（F0）、中肥（F1）、高肥（F2）。因本研究為大面積機拋試驗，為滿足試驗需求，對施肥措施進行改進?；剩焊餍^按300 kg·hm-2標準統一施用復合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）；分蘗肥：低肥處理（F0）施用尿素75 kg·hm-2，中肥處理（F1）施用復合肥150 kg·hm-2以及尿素150 kg·hm-2，高肥處理（F2）施用復合肥300 kg·hm-2以及尿素225 kg·hm-2（養分含量為46%）；孕穗肥：各小區統一按75 kg·hm-2標準施用復合肥以及45 kg·hm-2標準施用鉀肥（養分含量為60%）。

試驗采用裂區設計，移栽密度為主區，施肥量為副區。試驗區面積10 000 m2，試驗設置9個處理，3次重復，每個小區面積180 m2，隨機排列。試驗于2021年5月14日浸種，5月16日播種，6月4日通過高速有序拋秧機 2ZP-13進行拋秧。為防止串肥，在施用分蘗肥之前做田埂，高為20 cm，田埂上覆膜后追肥。于2021年9月30日左右機械收獲。旋耕前，施用300 kg·hm-2石灰調節土壤pH值以減少Cd吸收，田間水分管理及害蟲、病原體和雜草均采用常規化學處理進行防治。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 分蘗數 選擇田間不靠近田邊四周的具有代表性的2行連續10蔸，返青穩蔸開始每隔3 d進行1次田間調查，統計單穴莖蘗數，分蘗露尖時開始計數；孕穗開始后，由于分蘗數增長緩慢，所以每隔15 d左右進行田間調查，記錄有效穗數。

1.3.2 干物質質量 于分蘗期到成熟期共取樣7次稱取干物質質量，每個小區齊泥面割取6穴（單穴莖蘗數按平均水平取樣），按葉、莖、鞘、穗分開（始穗期、齊穗期、灌漿期、成熟期，按葉、莖鞘、穗分開），將烘箱調至105 ℃殺青0.5 h，再在80 ℃下烘干至恒質量，冷卻至室溫后稱質量，計算各部位干物質質量。

1.3.3 產量及產量構成因素 在完熟期按5 點取樣法取樣，每個處理的小區取10 蔸統計供試材料的實粒數、千粒質量、有效穗數和結實率等。各小區于收獲期全部采用機械收獲，統計小區產量。

1.3.4 肥料偏生產力 肥料偏生產力（kg·kg-1）=施肥后所獲得的作物產量/化肥純養分的投入量。

1.3.5 統計分析 采用DPS和Microsoft Office Excel 進行數據處理，繪制圖表。

2 結果與分析

2.1 不同處理對雜交稻產量和產量構成因素的影響

由表1 可知，減少施肥量和增加密度以及兩者的互作效應對雜交稻產量影響極顯著，產量最高為M2F2處理，其次是M2F1處理，分別較常規處理M0F2增產7.56%和4.69%，從施肥量角度來看以F2處理產量最高，F1處理次之；在高肥、中肥施肥量條件下，與常規處理相比，中密條件下減產15.81%和7.69%，高密條件下增產7.03%和4.53%；在F0施肥量條件下，與常規處理相比，中密增產，高密減產；在不同密度下，M2處理的產量最高，M0處理次之，M1處理產量最低。在高密、低密度條件下，減肥會減產12.18%和7.91%，在中密條件下，產量最高。

減少施肥量和增加密度以及兩者的互作效應對雜交稻產量構成因子的影響是不同的。對千粒質量影響差異未達到顯著水平，各處理中以 M1F0 的千粒質量最高，較M0F2處理高4.43%；中密條件下，雜交稻千粒質量與常規處理相比增加0.79%，但高密和低密條件下的雜交稻千粒質量是隨著施肥量減少而減產0.04%、3.20%；3個水平的施肥量中，F2處理下的雜交稻千粒質量隨密度增加而減少4.11%， F0、F1處理下的雜交稻千粒質量在中密條件下最高。

各處理有效穗數均高于M0F2 處理，分別較常規處理高8.04%～33.22%，在M2條件下，隨著施肥量減少，雜交稻有效穗數減少18.90%，M0條件下增加，M1條件下中肥最高，較常規處理高4.82%； F1、 F2施肥量下，隨著密度的增加，雜交稻有效穗數增加了33.06%，但是F0處理下的雜交稻有效穗數隨密度增加減少了7.80%。

各處理穗粒數以M2F1 最高，其次是 M2F0 處理，在相同移栽密度條件下，減肥可以提高雜交稻穗粒數，在相同施肥量條件下，雜交稻穗粒數在中密條件下降低，而在高密條件下增加；各處理的結實率以M1F1最高，達到了87%，其次是M1F2處理，達到了86.33%，相同移栽密度條件下，減肥會導致雜交稻結實率下降，與高肥處理相比，分別降低了20.48%、5.70%、14.93%。在相同施肥量條件下，雜交稻結實率在中密條件下最高。結果表明，增密減肥后，適宜的施肥量配合一定的密度可以達到增產節本的目的。

2.2 不同處理對雜交稻干物質質量的影響

由表2可知，減少施肥量和增加密度對雜交稻各關鍵生育時期干物質積累量影響達顯著或極顯著水平，而兩者的互作效應只對拔節期、灌漿期、成熟期干物質質量有影響。在相同移栽密度條件下，隨著施肥量的減少，干物質質量先增加后減少，但是M2處理下的雜交稻齊穗期、M1處理下的雜交稻分蘗期和孕穗期分別減少15.06%、8.20%、18.15%，而在M2處理下的雜交稻灌漿期、M0處理下的雜交稻始穗期的干物質質量比高肥處理要高7.17%、16.03%。相同施肥量條件下，雜交稻各時期干物質質量表現為隨密度增加而增大，但是各處理的始穗期干物質質量隨密度增加而降低；在相同移栽施肥量條件下，3個水平的施肥量處理中，F2施肥效果最好。F0、F1和F2水平下的最高值從高到低依次為：M2F1>M0F2>M0F2。結果表明，增加一定的密度配合減少一定肥料能夠增加雜交稻的地上部干物質質量，移栽密度過低導致群體生物量不足從而使地上部干物質質量不足，密度過高群體中個體數量多但一定個體所得養分較少，從而使干物質質量下降。

2.3 不同處理對雜交稻肥料偏生產力的影響

由表3可知，施肥量對4種肥料偏生產力的影響達到極顯著水平，密度對雜交稻肥料偏生產力影響未達到顯著水平，兩者的互作效應對氮肥偏生產力無顯著影響。氮肥、磷肥、鉀肥偏生產力，以及總肥料偏生產力均以M1F0處理最高，分別較常規處理M0F2高94.01%、15.25%、44.98%、58.97%。在相同施肥量條件下，4種肥料偏生產力中， F0中密最高，比低密處理高4.95%，F1、F2高密處理最高，比低密處理高4.74%、7.57%。在移栽密度相同的條件下，隨著施肥量減少，4種偏生產力均高于不減肥處理。結果表明，減肥增密處理可以提高雜交稻氮、磷、鉀的肥料偏生產力，以及總肥料偏生產力，但是要適宜的密度和施肥量組合。增密后水稻產量、地上部干物質增加幅度較少；減肥后水稻產量減少，地上部干物質在高密、低密條件下先增后減，中密下持續減少。

2.4 不同處理對雜交稻分蘗的影響

由圖1可知，在有序機拋條件下，不同增密減肥處理下的雜交稻整體分蘗數趨勢均呈先上升后下降，整體分蘗數大致在移栽后12 d（6月16日）達到了快速分蘗盛期，在移栽后27 d（7月1日）達到分蘗高峰，之后分蘗數呈下降趨勢，于移栽后48 d（7月22日）后增長趨勢大幅度減少。各處理中，最高分蘗數是M1F1為43個·穴-1，其他8個施肥處理高峰苗為35.6～ 41.1個·穴-1；在分蘗盛期前，同一密度條件下，減少施肥量可以增加雜交稻分蘗數，但是在同一施肥量下變化規律不明顯。結果表明，不同增密減肥處理對雜交稻分蘗有一定的影響，密度與施肥量的最佳組合可以增加雜交稻的基礎分蘗數，并以此提高其分蘗數。

2.5 增密減肥互作效應下施肥量、移栽密度、產量、肥料偏生產力的相關性分析

由表4可知，水稻產量與移栽密度顯著相關（r=0.385*），但與施肥量相關性未達到顯著水平，說明在施肥量減少時增加適合密度可以提高產量，肥料偏生產力與施肥量呈極顯著負相關關系（r=

-0.974**），與移栽密度之間相關性未達到顯著水平，肥料偏生產力與產量負相關（r=-0.130）。以上結果表明，在增加密度時減少施肥量可以提高肥料偏生產力。

3 結論與討論

3.1 施肥量、移栽密度對雜交稻產量和產量構成因子的影響

本研究表明，施肥量和移栽密度對于雜交稻產量和雜交稻產量構成因子都有影響。董士琦等[17]研究發現，隨著施肥量的增加雜交稻產量呈現先增后減的趨勢。本研究中，產量的變化規律隨密度和肥料條件不同而改變，原因可能是施肥量和密度不同。而武浩等[18]研究發現，增密減肥對于雜交稻產量的提高效果不明顯，與本研究結果相反，原因可能是品種不同。劉江紅等[19]研究發現，當移栽密度較低時，產量與氮肥量正相關，但移栽密度過高時兩者負相關。本研究中，移栽密度不同導致隨施肥量減少產量變化一致，在中密條件下隨施肥量減少產量先增后減，但在低密和高密條件下產量與施肥量是正相關。有研究發現[20-21]，增肥后雜交稻的結實率和千粒質量有所下降，每穗粒數先增后減，但本研究中只有M1條件下增加施肥量結實率和千粒質量減少，M0和M2密度下是增加的，原因可能是密度不同，本研究中每穗粒數是先增后減。郭保衛等[22]研究表明，增肥后雜交稻的穗數增加，但在本研究中增肥后只有M2條件下雜交稻穗數增加，M0和M1是減少的。有研究發現，隨著密度增加，雜交稻產量及其產量構成因子先增后降，千粒質量變化較小，但結實率下降[23-24]。本研究中，筆者不同施肥量下隨著密度增加，產量及產量構成因子變化不同，F1、F2施肥水平的雜交稻產量先減后增，F0施肥量下則是先增后減。本研究中，筆者發現隨著密度的增加，促進了有效穗數增加，但在F0條件下隨密度增加，有效穗數減少。隨著密度增加，千粒質量減少，每穗總粒數先增后減，結實率下降，產量最高的是M2F2。

本研究中，適當增大植株密度，減少施肥施用量對水稻的產量構成因子和產量是具有一定的促進作用。千粒質量最高的為M1F0，每穗總粒數最高為M2F1，結實率最高的為M2F1，有效穗數、產量最高為M2F2，但是M2F2條件下肥料投入量是較高的。在M2密度條件下，F1比F0產量高10.83%，每公頃化肥使用量高16%， F2產量比F0高13.87%，每公頃化肥使用量高50%。因此，M2F1更加適合達到節本增產的目的。

3.2 施肥量、移栽密度對雜交稻肥料偏生產力的影響

本研究計算了氮、磷、鉀偏生產力，以及3種肥料總肥料偏生產力，與張福鎖等[25]所提出的我國雜交稻氮、磷、鉀肥的肥料偏生產力大致在 54.2、98.9、98.5 kg·kg-1相比，本研究中氮肥和鉀肥的偏生產力大多高于全國平均水平，但是磷肥偏生產力有5個處理未超過全國磷肥偏生產力平均水平。原因可能是施肥量和密度不同。本研究中在移栽密度相同的條件下，隨著施肥量減少，4種偏生產力均高于不減肥處理，與馮洋等[26]研究相同。但是，在相同施肥量條件下，4種肥料偏生產力 F0中密最高，比低密處理高4.95%， F1、F2高密最高，但F1的氮肥偏生產力是M0條件下最高，造成這種差異的原因可能是肥料種類、品種等差異。陳海飛等[24]研究發現，同一施肥水平下，隨著密度提高，肥料偏生產力提高，F1和F2施肥量下，4種肥料偏生產力先減后增，F0施肥量下，4種肥料偏生產力先增后減，說明不同的施肥量配合適當的密度才能提高雜交稻肥料偏生產力。本研究中，M1F0條件下氮、磷、鉀和總的肥料偏生產力都是最高的，但是產量相比其他處理較低，原因可能是中密條件下，每穗總粒數減少。在相同施肥量條件下，M1F2條件下4種肥料偏生產力低于常規處理M0F2。

施氮量與移栽密度對產量有顯著影響，且存在交互作用。產量、有效穗數最高的是M2F2，每穗總粒數最高的為M2F1，M1F1條件下結實率最高，M2F1的成熟期干物質質量最高，增密減肥使千粒質量減少，M1F0的肥料偏生產力最高。本研究對雜交稻進行增密減肥處理可以通過提高有效穗數來增加產量，也可增加雜交稻各個時期的地上部干物質質量、肥料偏生產力。在不考慮支出情況下，以高產為目標，有序機拋推薦采用675 kg·hm-2，施肥量配合27 萬穴·hm-2密度比低密高肥處理（M0F2）增產7.56%。

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收稿日期：2023-01-14

基金項目：國家重點研發計劃（2017YFD0301506）

作者簡介：盧建祥（1999—），男，甘肅卓尼人，在讀碩士生，主要從事作物信息科學研究。

通訊作者簡介：高志強（1964—），男，湖南桃江人，教授，博士生導師，主要從事作物信息與智慧農業工程、農業發展理論研究。