鄧亮　盧碧林　張運波　王浩宇　李鵬輝

摘要：以雜交中稻全兩優(yōu)1號和全兩優(yōu)681為供試品種，設置兩個施氮肥力水平和三個栽插密度的互作試驗，研究了肥力密度互作對雜交中稻產量和產量構成因子的影響。結果表明，全兩優(yōu)1號和全兩優(yōu)681均在高氮肥、低密度條件下更能有效地提高水稻產量，產量和成熟期莖葉的干物質積累量也在此條件下達到最大值；密度對水稻穗粒數(shù)影響明顯，減小栽插密度，施用適當?shù)?，可通過大幅度增加單位面積的有效穗和穗粒數(shù)來實現(xiàn)高產；全兩優(yōu)1號產量在肥力密度互作情況下主要受單位面積的有效穗和穗實粒數(shù)影響，而全兩優(yōu)681主要受結實率和有效穗的影響；在180 kg/hm2肥力下主要通過提高結實率和單位面積有效穗來提高水稻產量，而在250 kg/hm2肥力下則主要通過穗實粒數(shù)和穗粒數(shù)來提高水稻產量；施氮水平和栽插密度對水稻產量的回歸關系極顯著，即隨著施氮量的增加和栽插密度的減小，產量逐漸上升，但增幅逐漸下降。

關鍵詞：雜交中稻；氮肥施用量；密度；產量構成因子；產量；干物質積累量

中圖分類號：S511 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）24-6145-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.24.010

Abstract： Two hybrid rice varieties，Quanliangyou No.1 and Quanliangyou 681 were used to study the effect of nitrogen application rate and transplanting density on yield and yield components with two nitrogen application rates and three transplanting densities were applied. The result showed that the combination of a high nitrogen fertilization rate and a low density produced the highest yield （9 239.8 kg/hm2 for Quanliangyou No.1 and 8 720.8 kg/hm2 for Quanliangyou 681） and dry matter accumulation. The highest yield was achieved through the increase of the number of spikes per ha and the number of fertile grains per spike for Quanliangyou No.1 and the increase of the number of spikes per ha and the reduction of the rate of infertile grains for Quanliangyou 681. Under a lower nitrogen level，the seed setting rate and the number of spikes per ha were the two major contributors to the yield while under a higher nitrogen level，the number of spikes per ha was less important with the seed setting rate and the total number of grains per spike being the major contributors. As a result，high yield of the hybrid rice could be obtained by the nitrogen fertilization rate was used as 250 kg/hm2 with the transplanting density of 16.67 cm×26.67 cm.

Key words： hybrid rice； nitrogen use； plant density； yield components； yield； dry matter accumulation

肥力水平和種植密度是影響作物產量的關鍵栽培技術因素[1-5]。國內外研究表明，施氮水平和種植密度對水稻產量有顯著影響，且不同作物在肥力與密度互作效應方面的試驗結果存在差異[6]。如周江明等[7]通過在浙江省的研究表明，施氮水平和移植密度對水稻產量有顯著影響，但其互作效應不顯著；提高移植密度，同時減少氮肥用量，可通過大幅度增加有效穗來實現(xiàn)高產；艾治勇等[8]研究湖南省氮肥密度互作對雙季雜交稻干物質積累和產量的影響，結果表明，氮肥與密度互作對早晚稻產量均無顯著影響；劉文祥等[9]對陸兩優(yōu)996肥力密度的研究，結果表明，氮肥用量和密度對穗粒數(shù)、結實率的影響不大，但對有效穗和千粒重的影響較大，且氮肥和密度互作對有效穗影響達顯著水平；曹倩等[10]在山東省對小麥的研究結果表明，施氮量和密度均顯著影響了冬小麥產量，且二者之間存在互作效應；張喜峰等[11]在陜西對烤煙的研究結果表明，密度、氮用量及其互作均對烤煙的產量影響顯著。氮密互作效應的研究均在不同生態(tài)區(qū)表現(xiàn)出一定差異，肥力密度互作在江漢平原對作物產量及產量構成因子的影響需要試驗證實。

對水稻來說，肥力和密度水平通過對水稻群體的綜合調控影響水稻干物質的形成、分配和積累[8]。針對當前雜交水稻生產普遍存在氮肥用量大、栽插密度低而增產不明顯的狀況，本試驗通過中等和高肥力的施氮量和不同栽插密度研究肥力密度互作對雜交中稻產量和產量構成因子的影響，旨在探明不同肥力水平和栽插密度在江漢平原生態(tài)區(qū)對雜交中稻產量以及產量構成因子的影響，以期尋找雜交中稻的適宜施氮量和栽插密度，明確雜交中稻營養(yǎng)生理與肥料高效利用特征，為江漢平原雜交中稻高產高效生產提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及供試材料

試驗于2014年在湖北省荊州市華中農高區(qū)太湖農場進行，試驗田塊前茬為小麥，肥力水平中等。試驗品種為湖北荃銀種業(yè)有限公司提供的雜交中稻全兩優(yōu)1號和全兩優(yōu)681，試驗肥料為湖北綠浪實業(yè)有限公司提供的綠浪牌水稻專用肥。

1.2 試驗設計

田間采用裂區(qū)試驗設計，隨機排列。以施肥水平（純氮量）為主區(qū)，設中肥（180 kg/hm2）、高肥（250 kg/hm2）兩種處理，分別用MN、HN表示，肥料按底肥∶分蘗肥∶穗肥為7∶2∶1的比例施肥；栽插密度為副區(qū)，采用三種密度：16.67 cm×20.00 cm、16.67 cm×23.33 cm、16.67 cm×26.67 cm，分別用D1、D2、D3表示。每小區(qū)面積為16 m2，每個處理3次重復，兩個品種共36個小區(qū)。

試驗于2014年5月4日播種，采用露地濕潤育秧，6月4日移栽。小區(qū)間起20 cm高、30 cm寬的埂隔離，埂上覆膜，膜埋入深度50 cm。小區(qū)實行單獨排灌，以防串水串肥。各處理基肥部分均于插秧前1 d施入，施入后立即用鐵齒耙耖入5 cm深的土層內。田間按常規(guī)栽培管理，及時控制和防治病蟲害。成熟后分別收獲并計產，取重復小區(qū)相同方位的第三縱行第三穴起連續(xù)調查5穴作為考種。

1.3 測定項目和方法

1.3.1 植株生長分析 在水稻成熟期取樣，每小區(qū)取2兜，剪去根，按葉、莖+鞘、穗分開，于105 ℃殺青20 min， 然后在80 ℃下烘48 h以上冷卻至恒溫，稱干物重。

1.3.2 產量與產量構成因素調查 收獲前1 d調查各處理的平均有效穗數(shù)，測定其株高，對取樣材料考種測定穗長、平均穗數(shù)、總粒數(shù)、實粒數(shù)、結實率、千粒重。收獲時各小區(qū)分開脫粒、揚凈、干燥并稱重，單獨計產。

相關分析、通徑分析等數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析采用Excel 2003和DPS 9.5統(tǒng)計軟件。

2 結果與分析

2.1 肥力與栽插密度互作對雜交中稻成熟期莖葉干物質積累量的影響

不同肥力與栽插密度條件下水稻成熟期莖葉干物質累積量見圖1。由圖1可知，同一栽插密度下，全兩優(yōu)1號和全兩優(yōu)681在HN處理下的干物質積累量明顯多于MN處理的干物質積累量。在D1、D2、D3栽插密度下，全兩優(yōu)1號HN處理比MN處理干物質積累量的增幅分別為50%、78%、55%；全兩優(yōu)681 HN處理比MN處理干物質積累量分別增加了69%、2%、8%。同一肥力水平下，栽插密度為D3的水稻干物質積累量均高于密度為D1、D2的水稻干物質積累量。因此，肥力水平為250 kg/hm2和密度為16.67 cm×26.67 cm處理下的雜交中稻干物質積累量達到最大值。

2.2 品種、肥力及栽插密度對產量的顯著性分析

不同肥力及栽插密度對全兩優(yōu)1號產量的影響結果見圖2。由圖2可知，全兩優(yōu)1號在高肥和D3栽插密度條件下達到最高產，為9 239.8 kg/hm2，且與中肥的產量差異達顯著水平。各肥力條件下，D2栽插密度條件下的產量與D1差異不顯著，而D3栽插密度和HN條件下的產量與D1栽插密度和MN條件下的產量差異達極顯著水平。

由圖3可知，全兩優(yōu)681在高肥和D3栽插密度條件下達到最高產，為8 720.8 kg/hm2，且與其他肥力處理下的水稻產量差異均達顯著水平。D3栽插密度和HN條件下的產量與D1、D2栽插密度和MN條件下的產量差異達極顯著水平。由此可見，全兩優(yōu)1號和全兩優(yōu)681均在高肥和D3栽插密度條件下達到最高產，且不同肥力和栽插密度對水稻產量的影響會因品種的不同而不同。

2.3 肥力與栽插密度對雜交中稻產量構成因子的影響

不同肥力及栽插密度下水稻產量構成因子見表1。在全兩優(yōu)1號中，從栽插密度來看，密度對水稻穗粒數(shù)和穗實粒數(shù)影響明顯，隨著密度的增加，穗粒數(shù)和穗實粒數(shù)也在增加，且不同密度下的穗粒數(shù)差異達極顯著水平。從施氮量來看，高肥條件下的水稻株高、穗長、千粒重均高于中肥條件下的株高、穗長、千粒重，但差異不顯著；在高肥條件下全兩優(yōu)1號產量最高，達9 239.8 kg/hm2，與中肥條件下的水稻產量差異達顯著水平。在全兩優(yōu)681中，從栽插密度來看，在密度較大時，水稻有效穗高，但穗變小，穗實粒數(shù)減少，其中穗粒數(shù)和穗實粒數(shù)變化明顯，分別達201.8粒、155.3粒。平均穗數(shù)和有效穗均在D1栽插密度時達到最大值，與其他處理的差異達顯著水平。從施氮量來看，在高肥條件下的結實率普遍高于中肥條件下的結實率。而株高、穗長、千粒重在不同施氮量下差別不大。在高肥和D3栽插密度條件下的全兩優(yōu)681產量達最高，為8 720.8 kg/hm2。

2.4 產量構成因子對產量的相關系數(shù)和通徑分析

2.4.1 不同品種間產量構成因子與產量的相關系數(shù) 由表2可知，在全兩優(yōu)1號中，各產量構成因子與產量的相關程度為：有效穗（0.543 8）>穗實粒數(shù)（0.379 8）>千粒重（0.363 9）>穗粒數(shù)（0.280 6）>結實率（0.224 3）。構成因子均與產量呈正向趨勢，其中有效穗和穗實粒數(shù)與產量的關系最為密切。有效穗與穗粒數(shù)、穗實粒數(shù)均呈負相關，且與穗粒數(shù)負向趨勢較大（r=-0.301 2）。結實率與千粒重、穗粒數(shù)呈負相關，與其他構成因子呈正相關，且與穗實粒數(shù)的關系最為密切（r=0.479 5）。即不同肥力和栽插密度條件下主要影響全兩優(yōu)1號產量構成因子中的有效穗和穗實粒數(shù)。

由表3可知，在全兩優(yōu)681中，各產量構成因子均與產量呈正相關。結實率與水稻產量的關系最為密切，相關系數(shù)達最大，為0.820 1，其次是有效穗（r=0.319 5）。其中千粒重、有效穗均與穗粒數(shù)和穗實粒數(shù)呈負向趨勢，表明水稻在灌漿期物質的分配和積累受到了影響，從而可能影響了水稻的產量。因此，不同肥力和栽插密度條件下主要影響全兩優(yōu)681產量構成因子中的結實率和有效穗。

2.4.2 不同品種間產量構成因子與產量的通徑分析 不同品種間產量構成因子與產量的通徑分析結果（表4）表明，水稻品種為全兩優(yōu)681時，對水稻產量有直接貢獻作用的是千粒重和有效穗。其中千粒重和有效穗互為負效應，即千粒重的增加會導致有效穗的減少，有效穗的增加會導致千粒重的減小，從而對產量構成影響。水稻品種為全兩優(yōu)1號時，對水稻產量直接貢獻作用的大小順序依次為穗實粒數(shù)、有效數(shù)、穗粒數(shù)，但三者對產量的直接貢獻作用差別不明顯。有效穗通過穗粒數(shù)和穗實粒數(shù)對產量呈不同程度的負效應（P2→3→Y=-0.589 6，P2→4→Y= -0.635 2），使之對產量的貢獻減少，說明穗粒數(shù)和穗實粒數(shù)的增加會導致有效穗的減少，反之亦然。

2.4.3 不同肥力下產量構成因子與產量的相關系數(shù) 中肥（MN）條件下產量構成因子與產量的相關系數(shù)見表5。千粒重和有效穗與產量呈負相關，且千粒重對產量的負向趨勢較大（r=-0.405 6），表明千粒重對產量構成因子有較大的限制作用。結實率與產量的關系最為密切（r=0.294 6），其次是穗實粒數(shù)（r=0.277 8），說明在中肥條件下主要是通過提高結實率和有效穗來提高水稻的產量。

高肥（HN）條件下產量構成因子與產量的相關系數(shù)見表6。結實率、有效穗、千粒重均與產量呈負相關，且結實率對產量的負向趨勢最大（r=-0.526 0），在一定程度上限制產量的提高。穗粒數(shù)和穗實粒數(shù)與產量呈正相關，且兩者對產量的相關系數(shù)頗為接近，說明在高肥條件下主要是通過提高穗實粒數(shù)和穗粒數(shù)來提高水稻的產量。

2.4.4 不同肥力下產量構成因子與產量的通徑分析 由表7可知，不同肥力對產量構成影響的因子不同。在中肥條件下，穗實粒數(shù)和有效穗對水稻產量有正向直接貢獻，說明穗實粒數(shù)和有效穗對產量的提高起主要作用，通過穗實粒數(shù)和有效穗的選擇可達到提高產量的目的。而千粒重和結實率對水稻產量為負向直接作用，即直接限制水稻產量的提高。其中千粒重又可通過穗實粒數(shù)和結實率來提高水稻的產量。在高肥條件下，千粒重和穗粒數(shù)對水稻產量有明顯的正向直接貢獻（P1→Y=0.262 3，P3→Y=0.882 3），但千粒重與穗粒數(shù)之間呈負效應，即千粒重的增加會導致穗粒數(shù)的減少，同時穗粒數(shù)的增加也會導致千粒重的減少。

2.4.5 不同栽插密度下產量構成因子與產量的相關系數(shù) 由表8可知，在D1栽插密度條件下，穗實粒數(shù)、穗粒數(shù)、結實率均與產量呈正相關，且相關系數(shù)分別為0.921 2、0.832 2、0.700 3。千粒重、有效穗與產量呈負相關，表明二者對產量構成因子有較大的限制作用，導致在此密度下，千粒重（r=-0.542 4）和有效穗（r=-0.415 5）對產量無積極意義。

由表9可知，在D2栽插密度條件下，千粒重、穗實粒數(shù)、穗粒數(shù)與產量呈正相關，且相關系數(shù)分別為0.267 2、0.252 6、0.172 6。有效穗和結實率與產量呈負相關。

由表10可知，在D3栽插密度條件下，千粒重、結實率與產量呈負相關，但兩者之間呈正相關，且相關系數(shù)達到0.998 4。有效穗、穗實粒數(shù)、穗粒數(shù)均與產量呈正相關，其中有效穗與產量的相關系數(shù)達到最大值（r=0.899 3），說明在此栽插密度下，主要通過有效穗的提高來增加水稻的產量。

2.4.6 不同栽插密度下產量構成因子與產量的通徑分析 由表11可知，不同栽插密度對產量構成直接影響的因子不同。在D1栽插密度條件下，對水稻產量有直接貢獻的產量構成因子是千粒重和穗實粒數(shù)，且均為正向直接效應，但千粒重與穗實粒數(shù)又呈間接負效應，即千粒重的增加會導致穗實粒數(shù)的減少，從而使得千粒重和穗實粒數(shù)對產量的貢獻減少。在D2和D3栽插密度條件下，對水稻產量有直接貢獻的產量構成因子均為有效穗和穗粒數(shù)，但在D2栽插密度條件下，有效穗和穗粒數(shù)對產量是負向直接效應，二者通過雙方對產量又為正向間接效應；在D3栽插密度條件下，有效穗和穗粒數(shù)對產量是正向直接效應，二者通過雙方對產量又為負向間接效應。

2.5 氮肥、栽插密度和水稻產量的回歸模型分析

以水稻產量為因變量（Y），施氮量（X1）、栽插密度（X2）為自變量，通過二項回歸分析建立肥力和栽插密度對產量的回歸方程：

C1（全兩優(yōu)1號）：產量Y=8 880.302-29.643X1-0.026X22+0.117X1X2，R2=0.971 8

對上述方程進行F檢驗，F(xiàn)=118.980 7，P=0.008 3，達極顯著水平，理論產量與方程預測值的相關性顯著，R=0.997 2。表明氮肥、栽插密度和產量之間的回歸關系極顯著；同時對各項回歸系數(shù)進行顯著性檢驗，各t值結果：X1為3.793，X22為4.696，X1X2為5.841。從回歸方程可得出，氮肥和密度因子對產量的影響呈單峰曲線關系，即隨著施氮量和栽插密度的增加，產量逐漸上升，但增幅逐漸下降；當施氮量和栽插密度達到一定值時，繼續(xù)增加氮肥或密度反而導致產量下降。施氮量和栽插密度的互作為正效應，表明它們對產量的影響有相互促進作用；增施氮肥宜適當提高栽插密度，提高栽插密度時氮肥用量則應適宜的增加。在本試驗條件下，通過回歸方程模擬試驗，全兩優(yōu)1號最高產量為9 239.8 kg/hm2，最高產時的施氮量和栽插密度分別為250 kg/hm2和16.67 cm×26.67 cm。

C2（全兩優(yōu)681）：產量Y=6 576.272+0.017X1X2，R2=0.746 4

對上述方程進行F檢驗，F(xiàn)=9.806 9，P=0.035 1，達顯著水平。對回歸系數(shù)進行顯著性檢驗，t值結果：X1X2為3.131 6。從回歸方程可得出，施氮量和栽插密度的互作為正效應，表明它們對產量的影響也是相互促進作用。在本試驗條件下，通過回歸方程模擬試驗，全兩優(yōu)681最高產量為8 720.8 kg/hm2，最高產時的施氮量和栽插密度分別為250 kg/hm2和16.67 cm×26.67 cm。

3 小結與討論

從不同肥力和密度對產量的影響來看，本研究結果表明，D3栽插密度的產量明顯高于其他兩個密度處理的產量，施氮量為250 kg/hm2的產量也高于施氮量為180 kg/hm2的產量。即在高氮肥、低密度下更能有效地提高水稻產量。

從不同水稻品種對產量構成因子的影響來看，本試驗結果表明，氮密互作對產量構成因子的影響會因品種的不同而不同。氮密互作對全兩優(yōu)1號產量的影響主要是單位面積的有效穗和實粒數(shù)，對全兩優(yōu)681的影響則是單位面積的有效穗和結實率。而林洪鑫等[12]的研究結果表明，氮密互作對產量和千粒重的互作效應不顯著，對有效穗數(shù)的互作效應極顯著。

從不同肥力水平對產量構成因子的影響來看，在中肥條件下主要通過提高結實率和單位面積的有效穗來提高水稻產量，而在高肥條件下主要通過提高實粒數(shù)和總粒數(shù)來提高水稻產量。這與汪秀志等[13]通過氮密互作對寒地水稻的研究結果不一致，后者認為氮密互作主要是影響有效穗，在前期增大施氮量就可提高有效穗，從而獲得高產。

從不同密度對產量構成因子的影響來看，在D1栽插密度條件下，主要通過影響實粒數(shù)來提高水稻產量；而在D2和D3栽插密度條件下，主要分別通過提高千粒重和單位面積有效穗來提高水稻產量。

從氮肥密度互作對水稻產量的影響來看，隨著施氮量的增加和栽插密度的減少，水稻產量會相應地提高，但增產效果逐漸下降。這與李木英等[14]的研究結果不一致，即在相同氮肥水平下，密度處理對產量的影響為產量隨密度的增加而增加。因此，作物生產上可以通過氮密互作的方式，在適宜的栽插密度和施氮量下，有效地利用氮肥和密度的互作效應來提高產量。不同水稻品種存在耐肥能力和光合作用的差異性，所以氮肥最佳施用量和適宜的栽插密度對于不同品種產量的影響也并不相同。

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