王海月，殷堯翥，孫永健，李應(yīng)洪，楊志遠(yuǎn)，嚴(yán)奉君，張紹文，郭長春，馬均

（四川農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所/農(nóng)業(yè)部西南作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都611130）

不同株距和緩釋氮肥配施量下機(jī)插雜交稻的產(chǎn)量及光合特性

王海月，殷堯翥，孫永健*，李應(yīng)洪，楊志遠(yuǎn)，嚴(yán)奉君，張紹文，郭長春，馬均*

（四川農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所/農(nóng)業(yè)部西南作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都611130）

【目的】溫江地區(qū)高產(chǎn)水稻的推薦施氮量為180kg/hm2，以此為基礎(chǔ)，機(jī)插稻緩釋氮肥與常規(guī)尿素適宜配比為7∶3基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究密度和緩釋氮肥配施量對機(jī)插稻分蘗特性、干物質(zhì)積累量、光合物質(zhì)生產(chǎn)特性、群體生長率及產(chǎn)量的影響?！痉椒ā坎捎枚蛩亓褏^(qū)設(shè)計進(jìn)行了機(jī)插雜交稻田間試驗(yàn)。在行距為30cm下，設(shè)3種株距處理為16cm、18cm、20cm；在尿素氮施用量54kg/hm2下，設(shè)4個緩釋氮用量為36、66、96和126 kg/hm2，總施氮量相應(yīng)為90、120、150和180kg/hm2。在插秧時緩釋肥與尿素混合，一次性追施。調(diào)查了主要生育期水稻生長和氮素吸收運(yùn)移量。【結(jié)果】緩釋氮肥配施量和株距對主要生育期的水稻干物質(zhì)積累量、光合特性及產(chǎn)量均存在顯著或極顯著的調(diào)控效應(yīng)，且互作效應(yīng)顯著；緩釋氮肥配施量的效應(yīng)明顯高于株距。在機(jī)插行距30cm下，株距為18cm，總施氮量為150和180kg/hm2時，可有效提高葉面積指數(shù)(LAI)、單莖莖鞘與葉片干物重，葉面積衰減慢，拔節(jié)至齊穗期光合勢大，群體生長率高，光合特性強(qiáng)，促進(jìn)干物質(zhì)累積，在足夠穗數(shù)的基礎(chǔ)上，顯著增加了穗粒數(shù)，提高了群體穎花量，保持了穩(wěn)定的結(jié)實(shí)率和千粒重，從而顯著提高機(jī)插稻產(chǎn)量。株距為16cm，施氮量為150kg/hm2時，水稻群體莖蘗數(shù)增長快，拔節(jié)后群體莖蘗數(shù)緩慢消減，有效穗數(shù)足，雖穗粒數(shù)顯著降低，但有較高的結(jié)實(shí)率和千粒重，從而協(xié)調(diào)出較高的產(chǎn)量。而株距為20cm，配施總氮量為180kg/hm2處理，在保證有效穗數(shù)的基礎(chǔ)上，促壯稈和攻大穗，增加了穗粒數(shù)，干物質(zhì)積累量多，灌漿充實(shí)量大，千粒重增加。相關(guān)性分析表明，株距與緩釋氮肥配施量耦合下，尤其以拔節(jié)至齊穗期光合勢、齊穗期高效LAI與產(chǎn)量相關(guān)性較高(r=0.87**～0.91**)，對促進(jìn)增產(chǎn)更為重要?！窘Y(jié)論】在機(jī)插行距30cm下，株距為18cm，緩釋氮肥(96kg/hm2)與常規(guī)尿素(54kg/hm2)配施總氮量為150kg/hm2時，能充分發(fā)揮本區(qū)域機(jī)插雜交秈稻高產(chǎn)的優(yōu)勢、提高光合物質(zhì)生產(chǎn)，產(chǎn)量最高可達(dá)11463.8kg/hm2，為本試驗(yàn)的最佳肥密運(yùn)籌處理。

機(jī)插稻；株距；緩釋氮肥用量；產(chǎn)量；光合物質(zhì)生產(chǎn)

適宜的機(jī)插密度能改善水稻群體和個體受光面積，提高光能利用率，增強(qiáng)群體光合物質(zhì)生產(chǎn)能力，優(yōu)化群體質(zhì)量，最大程度利用空間溫度、光照及土壤資源，同時能節(jié)約種質(zhì)資源、減少用工，降低病蟲危害，達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效的目的，是機(jī)插稻高產(chǎn)栽培最關(guān)鍵的調(diào)控技術(shù)之一[1–2]。而作物單產(chǎn)的持續(xù)增長，與肥料尤其是氮肥的施用量密切相關(guān)。眾多學(xué)者[3–5]研究認(rèn)為，緩釋氮肥作為一種新型肥料在提高氮素利用率、節(jié)約勞動力、減少環(huán)境污染等方面具有重要作用；但緩釋氮肥生產(chǎn)成本較高，因此，為了提高氮肥利用率和減少經(jīng)濟(jì)投入，緩控釋氮肥及其與常規(guī)尿素的配施在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。前人關(guān)于水稻機(jī)插密度、常規(guī)尿素運(yùn)籌的研究較多，主要從株型[6]、抗倒伏能力[7]，冠層微環(huán)境[8]、氮素吸收利用效率[9]、光合物質(zhì)生產(chǎn)特征[10]等方面研究了其對機(jī)插稻產(chǎn)量形成的影響，初步揭示了機(jī)插稻高產(chǎn)形成特點(diǎn)及其生理機(jī)制。我們前期通過研究已證實(shí)，優(yōu)質(zhì)的緩控釋氮肥能有效提升機(jī)插雜交稻氮素的吸收利用率，促進(jìn)高產(chǎn)形成[11]。但緩釋氮肥與常規(guī)尿素配施在機(jī)插稻上的研究較少，緩控釋氮肥能否減量并以適宜比例替代常規(guī)肥進(jìn)一步促進(jìn)機(jī)插稻產(chǎn)量的增加，提高肥料利用效率，適度增加機(jī)插密度和減少緩控釋氮肥用量優(yōu)化配施對機(jī)插稻的生長發(fā)育及產(chǎn)量形成的調(diào)控效應(yīng)，以及兩因素間是否存在互作效應(yīng)均尚未見報道。我們在前期研究的基礎(chǔ)上，通過對緩控釋肥篩選[11]及2015年緩控釋氮肥配施試驗(yàn)[12]進(jìn)一步研究表明，不同施氮水平和緩釋氮肥與常規(guī)尿素配施互作對機(jī)插稻氮素利用特征及產(chǎn)量存在顯著或極顯著的影響，且氮素的吸收及結(jié)實(shí)期莖鞘氮素的轉(zhuǎn)運(yùn)與干物質(zhì)量、每穗實(shí)粒數(shù)及產(chǎn)量間存在顯著或極顯著的正相關(guān)性。但確定高產(chǎn)施氮量下合理的緩釋氮肥與常規(guī)尿素配施比例后，如何結(jié)合不同的機(jī)插密度進(jìn)行適量緩釋氮肥與常規(guī)尿素配施，調(diào)控機(jī)插稻主要生育時期干物質(zhì)累積、光合生產(chǎn)、氮素吸收利用及產(chǎn)量間的關(guān)系，尚不明確。為此，本試驗(yàn)旨在通過機(jī)插密度的調(diào)控減氮效應(yīng)，結(jié)合緩控釋氮肥的優(yōu)勢，發(fā)揮肥密耦合效應(yīng)，在提高群體數(shù)量同時合理降低氮肥施用量，并進(jìn)一步闡明機(jī)插密度與緩釋氮肥配施量對水稻產(chǎn)量、光合物質(zhì)生產(chǎn)特征的影響，以達(dá)到增加水稻產(chǎn)量、提高氮肥利用率、節(jié)約勞動力、減少生產(chǎn)成本、改善稻田環(huán)境的目的，也為我國西南稻區(qū)中遲熟雜交稻機(jī)械化育插秧配套技術(shù)的應(yīng)用提供理論和實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試品種為適宜西南稻區(qū)栽植且具有代表性的品種，雜交秈稻川谷優(yōu)7329(生育期156～165d)；試驗(yàn)田耕層土壤(0—20cm)質(zhì)地為砂壤土，有機(jī)質(zhì)24.38g/kg、全氮1.76g/kg、堿解氮113.75mg/kg、有效磷65.34mg/kg、速效鉀109.58mg/kg。選用氮肥(金正大樹脂包膜緩釋氮肥含氮量44%，尿素含氮量46%)、磷肥(過磷酸鈣)、鉀肥(氯化鉀)作為試驗(yàn)用肥；并用缽體毯狀秧盤(中國水稻研究所)育秧、東洋PF455S插秧機(jī)進(jìn)行機(jī)插。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

在2015年不同施氮水平和緩釋氮肥與常規(guī)尿素配施試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)[12]上，試驗(yàn)于2016年在四川成都市溫江區(qū)四川農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻所試驗(yàn)農(nóng)場進(jìn)一步進(jìn)行了株距(D)和緩釋氮肥配施量(N)二因素裂區(qū)試驗(yàn)。主區(qū)為機(jī)插株距，在行距為30cm前提下，設(shè)3種株距：16、18和20cm，分別以D1、D2和D3表示。副區(qū)為緩釋氮肥與常規(guī)尿素配施量，在保持尿素施用量54kg/hm2不變的前提下，設(shè)4個緩釋氮施用量為36、66、96、126kg/hm2，相應(yīng)的氮肥施用總量為90、120、150和180kg/hm2，分別以N1、N2、N3和N4表示，以不施氮為對照(N0)。

4月15日播種，旱育秧，每盤播量75g，5月21日機(jī)插。氮肥運(yùn)籌均作底肥于機(jī)插后1d一次性施入P2O575kg/hm2，K2O150kg/hm2。田間小區(qū)計產(chǎn)面積20.0m2，3次重復(fù)，各小區(qū)間筑埂(寬40cm、高30cm)，并用塑料薄膜包埂，以防肥水互串，其他田間管理同當(dāng)?shù)卮竺娣e生產(chǎn)田，9月22日收獲。本試驗(yàn)延續(xù)2015年的研究，兩年試驗(yàn)未完全重復(fù)，但相同的氮肥配施處理下，產(chǎn)量及不同生育時期物質(zhì)累積年份間差異均不顯著，為此，本文就2016年試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。

1.3 測定項目和方法

1.3.1 分蘗動態(tài)各小區(qū)定點(diǎn)20穴稻株，機(jī)插7d后至分蘗盛期前每隔5d調(diào)查1次分蘗數(shù)，之后至齊穗期每隔7d調(diào)查1次分蘗數(shù)。

1.3.2 干物質(zhì)積累于分蘗盛期、拔節(jié)期、齊穗及成熟期各小區(qū)按平均莖蘗數(shù)取代表性植株5穴，分莖鞘、葉片和穗3部分，置于烘箱105℃殺青30min，80℃烘至恒重后，測定干物重。

1.3.3 葉面積在拔節(jié)及齊穗期，用美國生產(chǎn)的CID-203葉面積儀測定綠葉面積，計算葉面積指數(shù)，其中高效葉面積為有效莖蘗上3葉總?cè)~面積。

1.3.4 群體生長率及光合勢計算拔節(jié)至齊穗期群體生長率及光合勢。

1.3.5 光合特征參數(shù)于齊穗期0d、15d和30d，用美國Li-COR生產(chǎn)的Li-6400光合儀，測定劍葉凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)、蒸騰速率(Tr)；并根據(jù)前人研究方法[13–14]，計算表觀葉肉導(dǎo)度(AMC)和水分利用率(WUE)。測定條件為CO2濃度400μmol/mol，溫度30℃，光強(qiáng)1200μmol/(m2·s)。各小區(qū)測定5片具代表性的主莖劍葉的中部，每葉重復(fù)測定3次。

1.3.6 考種與計產(chǎn)收獲時各小區(qū)調(diào)查具代表性稻株60穴，計數(shù)有效穗數(shù)并計算平均值。分別取代表性稻株5穴，考查實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重等性狀，各小區(qū)按實(shí)收穴數(shù)計產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)計算和統(tǒng)計分析

結(jié)實(shí)率=實(shí)粒數(shù)/(實(shí)粒數(shù)+秕粒數(shù))×100%

氮肥農(nóng)學(xué)利用率(kg/kg)=(施氮區(qū)產(chǎn)量–空白區(qū)產(chǎn)量)/施氮量

式中：LAI1、LAI2分別為拔節(jié)及齊穗期測定的葉面積指數(shù)，t1、t2分別為拔節(jié)及齊穗期測定的時間。

單莖干物重(g)=單莖莖鞘干重+單莖葉片干重+單莖穗干重

式中：W1、W2分別為前后兩個生育時期測定的干物重；t1、t2分別為前后兩個生育時期測定的時間。

式中：L1、L2分別為拔節(jié)及齊穗期測定的葉面積；t1、t2分別為拔節(jié)及齊穗期測定的時間。

用Microsoft Excel、Origin9.0及DPS6.5處理系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)及繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 株距和緩釋氮肥配施量對機(jī)插稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

表1 不同處理機(jī)插稻產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素及氮肥農(nóng)學(xué)利用率Table 1 Yields, yield components of mechanical-transplanted rice and nitrogen fertilizer agronomic efficiency under different treatments

由表1可見，機(jī)插株距和緩釋氮肥與常規(guī)尿素配施量除對千粒重影響不顯著外，對稻谷產(chǎn)量及其他產(chǎn)量構(gòu)成因素、氮肥農(nóng)學(xué)利用率的影響均達(dá)極顯著水平，且對產(chǎn)量、每穗粒數(shù)及氮肥農(nóng)學(xué)利用率均存在極顯著互作效應(yīng)。整體來看，不同機(jī)插株距下，每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重、產(chǎn)量及氮肥農(nóng)學(xué)利用率均隨機(jī)插株距的增加先升高后降低，株距為D2的產(chǎn)量較D3、D1分別高7.2%和6.5%；有效穗則隨機(jī)插株距的增加而減小，每穗粒數(shù)表現(xiàn)為D2>D3> D1。株距D1下，產(chǎn)量隨緩釋氮肥配施量的增加而增加，N3與N4處理差異不顯著，但N3處理可節(jié)省氮肥從而提高氮肥利用效率，達(dá)到高產(chǎn)節(jié)本增效的效果，其高產(chǎn)高效的獲得主要是由于有效穗數(shù)和結(jié)實(shí)率的優(yōu)勢顯著，而在每穗粒數(shù)及千粒重方面緩釋氮肥與常規(guī)尿素配施處理間差異不明顯。株距D2下，產(chǎn)量及氮肥農(nóng)學(xué)利用效率表現(xiàn)為N3>N4>N2>N1> N0，且各處理對產(chǎn)量和氮肥農(nóng)學(xué)利用效率的影響均達(dá)顯著水平，N3處理為本試驗(yàn)氮肥減量增產(chǎn)增效最佳的肥密耦合處理，其高產(chǎn)高效的獲得主要由于在有效穗數(shù)優(yōu)勢顯著的基礎(chǔ)上，保證了較高的每穗粒數(shù)及千粒重。株距D3下，為緩解群體不足，以N4處理為宜，其產(chǎn)量及氮肥農(nóng)學(xué)利用效率均顯著高于同密度下其他的氮肥處理，其高產(chǎn)高效的獲得與其他機(jī)插株距處理略有不同，主要由于每穗粒數(shù)的優(yōu)勢顯著和保持較高的千粒重。

2.2 株距和緩釋氮肥配施量對機(jī)插稻分蘗動態(tài)的影響

由圖1可見，隨水稻生育進(jìn)程的推進(jìn)，株距對同時期水稻群體莖蘗數(shù)的影響趨勢基本一致，均表現(xiàn)為D1>D2>D3；機(jī)插后14d，株距和緩釋氮肥與常規(guī)尿素配施量處理間莖蘗數(shù)差異最小，且隨緩釋氮肥與常規(guī)尿素配施量的增加呈增加趨勢。3種機(jī)插株距下，分蘗盛期均出現(xiàn)在機(jī)插后30d，且D1N4的莖蘗數(shù)較D2N4、D3N4分別高5.79%和9.81%。D1處理下，各氮肥處理的莖蘗數(shù)均在返青后43d達(dá)到最大，且N4顯著高于其他緩釋氮肥與常規(guī)尿素配施處理；株距為D2時，各緩釋氮肥與常規(guī)尿素配施量的莖蘗數(shù)在機(jī)插后43d達(dá)到最大，N4、N3、N2的莖蘗數(shù)顯著高于N1，較N1分別增加了32.85%、28.82%、25.36%；株距增加至D3時，N4、N3、N2的莖蘗數(shù)在機(jī)插后36d達(dá)到最大，且N4與N3、N2莖蘗數(shù)差異不顯著。機(jī)插65d后莖蘗數(shù)減小趨勢趨于平緩。

圖1 株距和緩釋氮肥配施量對機(jī)插稻分蘗動態(tài)的影響Fig. 1 Effects of the slow-release N fertilizer and its combination with conventional urea on the dynamic changes of tiller No. of mechanical-transplanted rice under different plant spaces

2.3 株距和緩釋氮肥配施量對機(jī)插稻光合生產(chǎn)特性的影響

2.3.1 株距和緩釋氮肥配施量對機(jī)插稻光合生產(chǎn)的影響由表2可見，株距對拔節(jié)與齊穗期LAI、齊穗期高效LAI、拔節(jié)至齊穗光合勢的影響均達(dá)顯著水平，緩釋氮肥與常規(guī)尿素配施量對機(jī)插稻光合物質(zhì)生產(chǎn)的影響均達(dá)極顯著水平，且兩因素對齊穗期高效LAI的互作效應(yīng)顯著。從機(jī)插株距來看，拔節(jié)與齊穗期LAI、齊穗期高效LAI及拔節(jié)至齊穗光合勢均表現(xiàn)為D2>D1>D3；拔節(jié)至齊穗期葉面積衰減率表現(xiàn)為D1、D2顯著高于D3，而齊穗期高效葉面積率在D3時最佳。從相同株距下緩釋氮肥配施量來看，當(dāng)株距為D1和D3時，拔節(jié)與齊穗期LAI、齊穗期高效LAI、拔節(jié)至齊穗期葉面積衰減率，以及拔節(jié)至齊穗期光合勢均隨緩釋氮肥與常規(guī)尿素配施量的增加呈不同程度的增加，當(dāng)株距為D2時，則表現(xiàn)為N3>N4>N2> N1>N0，且N3與N4處理的差異不顯著；而齊穗期高效葉面積率在3種株距下均以N1處理表現(xiàn)最優(yōu)。2.3.2株距和緩釋氮肥配施量對機(jī)插稻光合特征參數(shù)的影響除齊穗期水分利用率外，緩釋氮肥與常規(guī)尿素配施量對機(jī)插稻劍葉光合特性的影響均達(dá)顯著或極顯著水平(表3)。齊穗后，劍葉凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、表觀葉肉導(dǎo)度(AMC)和水分利用率(WUE)隨生育進(jìn)程的推進(jìn)呈降低的趨勢，胞間CO2濃度(Ci)與蒸騰速率(Tr)則表現(xiàn)相反。從相同株距下緩釋氮肥與常規(guī)尿素配施量來看，當(dāng)株距為D1和D3時，劍葉Pn、Gs、AMC、Tr均隨緩釋氮肥與常規(guī)尿素配施量的減少呈減小的趨勢，而Ci及齊穗期與齊穗15d的WUE均表現(xiàn)相反；當(dāng)株距為D2時，劍葉Pn、Gs、AMC、Tr均表現(xiàn)為N3>N4>N2>N1>N0，且N3與N4整體上差異均未達(dá)顯著水平；而齊穗期30d劍葉WUE均表現(xiàn)為N0>N4> N3>N2>N1。

表2 株距和緩釋氮肥配施量對機(jī)插稻光合物質(zhì)生產(chǎn)的影響Table 2 Effects of the slow-release N fertilizer and combined with conventional urea on photosynthetic production in mechanical- transplanted rice under different plant spacing

2.4 株距和緩釋氮肥配施量對機(jī)插稻干物質(zhì)積累特征的影響

2.4.1 株距和緩釋氮肥配施量對水稻單莖葉片、莖鞘和單莖干物質(zhì)積累的影響由表4可知，株距對齊穗期與成熟期單莖葉片干重、分蘗盛期與拔節(jié)期單莖莖鞘干重，以及各生育時期單莖干物重的影響達(dá)顯著水平，緩釋氮肥配施量對各生育時期單莖葉片、莖鞘和單莖干重的影響均達(dá)極顯著水平。不同株距下，除拔節(jié)期單莖葉片與分蘗盛期單莖莖鞘干重外，各生育時期單莖葉片和莖鞘干重均值均表現(xiàn)為D2>D1>D3；而分蘗盛期、拔節(jié)及成熟期的單莖干物重均表現(xiàn)為D2>D3>D1。在同一株距(D1、D3)下，隨緩釋氮肥與常規(guī)尿素配施量的增加，各生育

時期的單莖葉片、莖鞘干重和單莖干重均呈增加的趨勢，且分蘗盛期、成熟期單莖葉片干重和分蘗盛期、齊穗期、成熟期單莖莖鞘干重,各緩釋氮肥與常規(guī)尿素配施處理整體上顯著高于N0處理。

2.4.2 株距和緩釋氮肥配施量對水稻群體干物質(zhì)積累特性的影響株距對拔節(jié)及成熟期群體干物重、分蘗盛期至拔節(jié)期干物質(zhì)積累量和群體生長率的影響達(dá)極顯著水平，緩釋氮肥配施量對機(jī)插稻各生育時期群體干物重、階段干物質(zhì)累積量和群體生長率均存在極顯著影響；兩因素對機(jī)插稻拔節(jié)期群體干物重、分蘗盛期至拔節(jié)期物質(zhì)積累量和群體生長率的影響均存在顯著互作效應(yīng)(表5)。群體干物重、階段干物質(zhì)積累量和群體生長率均隨機(jī)插株距的增大呈先增后降的趨勢。株距為D1和D3時，各生育時期群體干物重、階段干物質(zhì)積累量和群體生長率整體上與緩釋氮肥與常規(guī)尿素的配施量呈正相關(guān)，且拔節(jié)至齊穗期、齊穗至成熟期各緩釋氮肥配施處理間群體生長率的差異均未達(dá)顯著水平；株距為D2時，各生育時期群體干物重、階段干物質(zhì)積累量及群體生長率均表現(xiàn)為N3>N4>N2>N1>N0。

表4 不同處理機(jī)插稻單莖葉片、莖鞘和單莖干物重 (g/stem)Table 4 Dry matter weights of leaf, culm and sheath of single stem in mechanical- transplanted rice under different treatments

表5 不同株距和緩釋氮肥配施量下水稻群體干物質(zhì)積累特性Table 5 Dry matter accumulation of population in mechanical- transplanted rice under different treatments

2.5 光合物質(zhì)生產(chǎn)特性與干物質(zhì)積累、產(chǎn)量的關(guān)系

由表6可見，除拔節(jié)期至齊穗期群體生長率與氮肥農(nóng)學(xué)利用率相關(guān)性不顯著外，齊穗期高效葉面積指數(shù)、拔節(jié)至齊穗期光合勢及群體生長率和結(jié)實(shí)期凈光合速率與總干物質(zhì)量、氮肥農(nóng)學(xué)利用率、有效穗、產(chǎn)量整體上呈極顯著正相關(guān)，拔節(jié)至齊穗期光合勢及齊穗30d的凈光合速率與穗粒數(shù)呈顯著正相關(guān)。表明機(jī)插株距和緩釋氮肥配施量有利于提高結(jié)實(shí)期的光合生產(chǎn)性能，促進(jìn)物質(zhì)向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)，增加每穗粒數(shù)及干物質(zhì)積累量，進(jìn)而提高機(jī)插稻的產(chǎn)量及氮肥農(nóng)學(xué)利用率。

3 討論

3.1 株距和緩釋氮肥配施量對機(jī)插雜交秈稻產(chǎn)量形成的影響

水稻產(chǎn)量的形成除與其本身的品種遺傳特性緊密相關(guān)外，還與氣候環(huán)境和栽培措施等密切相聯(lián)，氮肥管理和種植密度是水稻栽培措施中影響產(chǎn)量形成的兩個重要因素[15–19]。前人關(guān)于密度和施氮量對水稻產(chǎn)量形成的影響研究報道較多，但結(jié)果不盡一致。眾多學(xué)者研究[16,20–21]顯示，適宜的施氮量和中密度處理可顯著提高機(jī)插稻的有效穗和穗粒數(shù)，進(jìn)而提高群體穎花量，促進(jìn)“庫”容量，最終提高產(chǎn)量；而另有研究[22–23]表明，中密度處理在高施氮條件下較易獲得高產(chǎn)。本研究從機(jī)插株距和氮肥配施量耦合來看，中密度(18cm)時，緩釋氮肥(96kg/hm2)與常規(guī)尿素(54kg/hm2)配施量為150kg/hm2可顯著提高機(jī)插稻產(chǎn)量，為本研究區(qū)域機(jī)插稻適宜的施氮量與中密度處理配合的最佳肥密運(yùn)籌處理，這與前人[16]研究結(jié)果基本一致，但與許夢秋等[22]研究結(jié)果有所不同，主要原因是手插稻相比機(jī)插稻每穴栽插苗數(shù)少，莖蘗數(shù)少，冠層透光率強(qiáng)，養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)多，對氮肥的需求量大。但前人[19–21]在大量的研究中尚未明確緩釋氮肥配施作用及其與株距對機(jī)插稻產(chǎn)量形成的影響。本研究表明，機(jī)插株距和緩釋氮肥配施量及其互作效應(yīng)對雜交秈稻穗粒數(shù)和產(chǎn)量的影響均達(dá)極顯著水平，且緩釋氮肥與常規(guī)尿素配施量對產(chǎn)量形成的調(diào)控作用顯著高于機(jī)插株距，在行距為30cm下，株距為16cm時隨著緩釋氮肥與常規(guī)尿素配施量的增加產(chǎn)量呈增加的趨勢，主要是因?yàn)榫忈尩是捌陴B(yǎng)分釋放較為緩慢而常規(guī)尿素能夠迅速釋放，在較高的密度下隨著緩釋氮肥與常規(guī)尿素配施量的增加，植株吸收的養(yǎng)分增多群體莖蘗數(shù)增大，形成的有效穗多，后期緩釋氮肥養(yǎng)分釋放增強(qiáng)，而光合特性及養(yǎng)分的競爭性強(qiáng)，未能形成足夠的大穗導(dǎo)致穗粒數(shù)較少，群體穎花量較小，從節(jié)本增效的角度考慮，緩釋氮肥(96kg/hm2)與常規(guī)尿素(54kg/hm2)的配施量為150kg/hm2有利于機(jī)插稻的生產(chǎn)；當(dāng)株距增加到20cm時，群體莖蘗數(shù)普遍降低，但由于通風(fēng)透光條件好，隨著緩釋氮肥與常規(guī)尿素配施量的增加，水稻對養(yǎng)分的吸收增強(qiáng)，LAI增大、光合速率顯著增強(qiáng)，單莖干物質(zhì)積累多，促進(jìn)養(yǎng)分向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)，后期灌漿充實(shí)，形成了穗大、粒多及飽滿型的稻谷，因此當(dāng)機(jī)插株距增加較大時為了獲得高產(chǎn)應(yīng)適當(dāng)增加緩釋氮肥配施量；在機(jī)插株距為18cm時，在足夠群體莖蘗數(shù)的基礎(chǔ)上常規(guī)尿素養(yǎng)分的釋放保證了較高的有效穗，形成了高效高質(zhì)量的群體，隨著緩釋氮肥與常規(guī)尿素配施量及養(yǎng)分釋放的增加有效穗呈先增加后減少的趨勢，主要原因是較高的緩釋氮肥配施量促使無效分蘗增多，成穗率降低，但后期緩釋氮肥養(yǎng)分的釋放保證了較高的穗粒數(shù)，因此群體穎花量大，且保持了較高的結(jié)實(shí)率和千粒重，從而顯著提高機(jī)插稻產(chǎn)量。綜上表明，中密度(株距18cm)下，適量(150kg/hm2)的緩釋氮肥(96kg/hm2)與常規(guī)尿素(54kg/hm2)配施，其養(yǎng)分供應(yīng)能提高雜交稻中、后期植株生長，尤其能增加拔節(jié)至齊穗期光合勢、齊穗期高效LAI，對促進(jìn)增產(chǎn)更為重要，這也進(jìn)一步補(bǔ)充和完善了前人的研究結(jié)果[20,24–25]。此外，本研究氮肥運(yùn)籌均為基肥一次性施入，而對于緩釋氮肥與常規(guī)尿素配施在水稻關(guān)鍵生

育時期運(yùn)籌方式和機(jī)插密度耦合，能否進(jìn)一步促進(jìn)機(jī)插雜交稻產(chǎn)量形成及提高氮肥利用效率尚有待于進(jìn)一步研究。

表6 葉面積指數(shù)、光合物質(zhì)生產(chǎn)與干物質(zhì)量、氮肥農(nóng)學(xué)利用率 (NAE) 及產(chǎn)量的相關(guān)性Table 6 Correlation coefficients between LAI and photosynthetic production and N agronomy efficiency, dry matter and yield

3.2 機(jī)插雜交秈稻光合物質(zhì)生產(chǎn)特征與產(chǎn)量形成的關(guān)系

群體光合速率能準(zhǔn)確描述每單位土地面積上作物的光合能力，提高群體光合速率制造更多的光合產(chǎn)物，降低呼吸消耗使更多的光合產(chǎn)物用于干物質(zhì)積累。因此，提高光能利用率是作物高產(chǎn)的基本要求。水稻的光合作用與LAI、劍葉的凈光合速率及群體光合速率等因素密切相關(guān)，是表征群體光合生產(chǎn)能力的重要指標(biāo)及能量和物質(zhì)積累的基礎(chǔ)。有研究[26]認(rèn)為，水稻抽穗期干物質(zhì)積累量與產(chǎn)量形成沒有明顯關(guān)系，而抽穗后光合物質(zhì)的積累、轉(zhuǎn)運(yùn)是影響產(chǎn)量形成的重要因素，水稻產(chǎn)量的高低取決于抽穗至成熟期光合物質(zhì)的生產(chǎn)及轉(zhuǎn)運(yùn)能力。而另有研究[27–28]認(rèn)為，大幅度的增加產(chǎn)量庫容是實(shí)現(xiàn)水稻超高產(chǎn)的前提，水稻產(chǎn)量庫容的擴(kuò)大主要在于有效穗數(shù)的增加，擴(kuò)大庫容的前提是必須要有較高的群體生長率及光合物質(zhì)的積累。李敏等[29]研究發(fā)現(xiàn)與施用普通尿素相比，施用控釋尿素的水稻生育中后期劍葉凈光合速率得到了顯著提高，延長了水稻后期功能葉的光合性能，延緩了葉片的衰老，增加了水稻產(chǎn)量。本試驗(yàn)研究表明，機(jī)插株距和緩釋氮肥與常規(guī)尿素配施下雜交秈稻的LAI、劍葉凈光合速率及生育后期群體生長率與干物質(zhì)積累量、有效穗及產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)(表6)，說明機(jī)插密度和緩釋氮肥與常規(guī)尿素配施，有效改善了水稻生育后期田間的通風(fēng)透光條件，個體生長潛力得到充分發(fā)揮，劍葉光合特性、單莖莖葉干重等個體性狀指標(biāo)表現(xiàn)出較大的優(yōu)越性，機(jī)插稻的群體生長顯著增強(qiáng)，光合產(chǎn)物和干物質(zhì)積累增多，促使籽粒灌漿充實(shí)，形成高光效高質(zhì)量的群體；促進(jìn)了齊穗后LAI和光合物質(zhì)生產(chǎn)，顯著提高了結(jié)實(shí)期光合勢和劍葉凈光合速率，有利于后期干物質(zhì)的累積和莖鞘、葉片中養(yǎng)分向穗部的轉(zhuǎn)運(yùn)，穩(wěn)定了結(jié)實(shí)率和千粒重，最終形成了水稻高產(chǎn)所具備的“穗數(shù)足、穗型大、穗粒多”等基本條件，從而獲得高產(chǎn)。

4 結(jié)論

株距和緩釋氮肥與常規(guī)尿素配施對機(jī)插雜交秈稻成熟期群體干物重、葉面積指數(shù)、拔節(jié)至齊穗期光合勢及產(chǎn)量的影響均達(dá)顯著或極顯著水平，且緩

釋氮肥配施量對機(jī)插雜交秈稻產(chǎn)量及光合物質(zhì)生產(chǎn)特性的調(diào)控作用更為顯著。本試驗(yàn)在機(jī)插行距為30 cm下，株距18cm和緩釋氮肥(96kg/hm2)與常規(guī)尿素(54kg/hm2)配施量為150kg/hm2耦合為氮肥減量增效最佳的肥密運(yùn)籌處理，可有效提高機(jī)插稻有效分蘗數(shù)，增強(qiáng)拔節(jié)及齊穗期群體光合勢和生長率，促進(jìn)結(jié)實(shí)期葉片、莖鞘將物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)至籽粒，顯著提高了稻谷產(chǎn)量。機(jī)插雜交稻主要生育時期的葉面積指數(shù)、光合特性及群體生長率與干物質(zhì)積累量、氮肥農(nóng)學(xué)利用率、有效穗、穗粒數(shù)及最終產(chǎn)量均呈顯著或極顯著的正相關(guān)，拔節(jié)至齊穗期光合勢及齊穗期葉面積指數(shù)可顯著提高氮肥農(nóng)學(xué)利用率及穗粒數(shù)，適宜的株距和緩釋氮肥與常規(guī)尿素配施量耦合是進(jìn)一步提高機(jī)插雜交稻產(chǎn)量的重要途徑。

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Yield and photosynthetic characteristics of mechanical-transplanted rice under different slow-release nitrogen fertilizer rates and plant population

WANG Hai-yue,YIN Yao-zhu,SUN Yong-jian*,LI Ying-hong,YANG Zhi-yuan,YAN Feng-jun,
ZHANG Shao-wen,GUO Chang-chun,MA Jun*(Rice Research Institute of Sichuan Agricultural University/Key Laboratory of Crop Physiology, Ecology, and Cultivation in Southwest, Ministry of Agriculture, Chengdu, Sichuan 611130, China)

【Objectives】The recommended nitrogen(N)application rate for high rice yield in Wenjiang area of Sichuan Province of China is180kg/hm2，in which70%of Nis from controlled release fertilizer and30%from commercial urea.The plant population,slow-release Nfertilizer addition rate and the total Ninput were optimized for mechanical transplanted rice production in this paper.【Methods】A split plot field experiment was conducted using mechanical transplanted hybrid rice as material in Wenjiang area,Sichuan Province.Keeping the row space of30cm,three plant spaces of16cm,18cm and20cm were set up.Under the urea Napplication rateof54kg/hm2,four slow-release fertilizer Nrates of36,66,96and126kg/hm2were added and the corresponding total Ninput were90,120,150and180kg/hm2.All the nitrogen fertilizer was side top-dressed in once at the same time of transplanting.The photosynthetic indices and growing index of rice were measured at the main growing stages.【Results】The total Ninput and the plant spacing showed significant or extreme significant regulating effect on the biomass accumulation,photosynthetic characteristics and grain yield of mechanical transplanted rice in the main growing stages,and their interaction effect was significant as well.The regulating effect of controlled release fertilizer was more significant than that of plant population.In the planting space of18cm and the total N input of150and180kg/hm2,the LAI,the culm and sheath weight per shoot and the leaf weight were increased significantly,and the decrease rate of leaf area was slowed down,and the high photosynthetic potential and high growth rate were kept longer,and the dry matter accumulation during jointing-full heading stage was enhanced as a result.The above two treatments significantly increased the spikelet number,helped maintaining astable seed setting rate and1000-grain weight,brought significant improvement of grain yield.When the plant space was16 cm and the total Ninput was150kg/hm2,the number of tiller was increased fast and decreased slowly after jointing,formed adequate effective panicles,although spikelets were decreased significantly.There were higher seed setting rate and1000-grain weight,which might lead to higher yield.When the plant space was20cm and the total Ninput was180kg/hm2,adequate effective panicles were ensured,the formation of strong stalk and big panicles was promoted,grains per panicle and dry matter accumulation were increased.Furthermore,high grain filling was benefitial to the1000-grain weight.The correlation analysis revealed that on the basis of the combination in mechanical-transplanted spacing with the slow-release Nfertilizer,the photosynthetic potential at the jointing-full heading stage,high valid LAI at the full heading stage would benefitial to the increment of yield.【Conclusions】The setting of the row space in30cm,plant spacing in18cm,the Nfor150kg/hm2added by the slow-release Nfertilizer(96kg/hm2)and conventional urea(54kg/hm2)could maximize the hybrid rice yield in the local research area,and improve photosynthetic production and yield.

mechanical-transplanted rice;plant spacing;slow-release Nfertilizer rate;yield; photosynthetic characteristic

2016–12–30接受日期：2017–03–17

國家重點(diǎn)研發(fā)計劃“糧食豐產(chǎn)增效科技創(chuàng)新”重點(diǎn)專項（2016YFD0300506）；國家科技支撐計劃項目（2013BAD07B13）；四川省教育廳重點(diǎn)項目（16ZA0044）資助。

王海月（1991—），女，甘肅會寧人，碩士研究生，主要從事水稻栽培與生理研究。E-mail：hywang2015zh@163.com

*通信作者E-mail：yongjians1980@163.com；E-mail：majunp2002@163.com