王新其，施圣高，李國梁，奚 剛，曹偉召，陳小倩，左 軍，曹黎明*

(1上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物育種栽培研究所，上海201403；2上海上實(shí)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司，上海202183)

水稻機(jī)械化直播是一種高效、輕簡的栽培方式，對于節(jié)約農(nóng)田水資源、降低勞動生產(chǎn)強(qiáng)度、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和稻農(nóng)積極性具有十分重要的意義。水稻精量機(jī)械穴直播技術(shù)是利用機(jī)械穴播機(jī)按規(guī)定株行距及播量，在大田直接精量成穴直播，按配套技術(shù)要求進(jìn)行田間管理的水稻播種栽培技術(shù)[1]。因其一次作業(yè)能同步完成開溝、起壟、成行成穴精量直播，具有高效節(jié)本、簡便易行、增產(chǎn)增效等優(yōu)勢，能有效地提升水稻機(jī)械化作業(yè)水平，為水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化提供了可能，已成為上海直播稻作的主要生產(chǎn)模式，并在全國多地應(yīng)用示范推廣[2-7]。有關(guān)水稻精量機(jī)穴播配套高產(chǎn)栽培技術(shù)的研究已有眾多報(bào)道[2,8-10]，為水稻機(jī)穴播大面積示范推廣提供了技術(shù)參考。氮肥施用是提高水稻單產(chǎn)的一個(gè)重要因素，不同生育階段氮肥的施用比例直接影響水稻的生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)等性狀表現(xiàn)[11-13]。胡群等[13]研究認(rèn)為，氮素穗肥比例40%的運(yùn)籌方式能顯著提高水稻產(chǎn)量。賈東等[14]研究認(rèn)為，穗肥氮對產(chǎn)量形成的作用明顯高于基肥氮和分蘗肥氮。張慧[15]研究認(rèn)為，前氮后移能顯著改善水稻群體質(zhì)量，提高水稻抽穗后的光合速率和光合物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)能力，使水稻產(chǎn)量顯著提高。因此，如何科學(xué)地施用氮肥一直是農(nóng)業(yè)專家們關(guān)注的重點(diǎn)。氮素基蘗肥與穗肥的不同配比施用是水稻栽培調(diào)控的有效措施，本試驗(yàn)以雜交粳稻‘花優(yōu)14’為材料，在精量機(jī)械穴直播條件下，研究不同穗肥氮占比處理對其產(chǎn)量形成和產(chǎn)量的影響，以期為機(jī)穴播雜交粳稻高效配套栽培調(diào)控技術(shù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

試驗(yàn)于2016年在上海上實(shí)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)稻麥糧作種植區(qū)域6號區(qū)進(jìn)行，前茬為大麥，土壤系長江泥沙淤積而成的沙質(zhì)鹽堿土，地力中等偏下，耕層有機(jī)質(zhì)17.0 gkg，堿解氮42.3 mgkg，有效磷43.2 mgkg，有效鉀156.8 mgkg，含鹽量0.82 gkg，pH 8.1。供試水稻品種為高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)雜交晚粳‘花優(yōu)14’，為上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物育種栽培研究所培育。

1.2 穗肥氮占比試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以基蘗肥和穗肥氮素不同配比進(jìn)行穗肥氮占比試驗(yàn)，基蘗肥和穗肥氮素配比設(shè)置5∶5(T1)、6∶4(T2)、7∶3(T3)、8∶2(T4)和9∶1(T5)共5個(gè)處理，小區(qū)面積32 m2(8m×4m)，重復(fù)3次，共15個(gè)小區(qū)，隨機(jī)排列。小區(qū)田埂用薄膜封固后，在進(jìn)出水溝渠中埋設(shè)口徑為10 cm的“L”型PVC管連接每個(gè)小區(qū)，實(shí)現(xiàn)單排單灌，防止串肥。小區(qū)四周設(shè)置保護(hù)行。穗肥氮占比處理具體方案見表1。

表1 穗肥氮占比施用方案

注：BB肥總養(yǎng)分含量45%，N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15

1.3 種植管理

將小區(qū)試驗(yàn)田深耕滅茬、旋耕、耙地平整，沉降1—2 d；種子經(jīng)浸種、催芽、露白、晾干后(芽長≤2 mm，種子濕度以手抓松手易散不黏連為宜)，選用2BD-10型精量穴直播機(jī)(上海世達(dá)爾現(xiàn)代農(nóng)機(jī)有限公司改良)于5月28日播種。機(jī)穴播行株距20 cm×18 cm，每穴播種3—5粒。試驗(yàn)小區(qū)總純氮量為300 kghm2，基蘗肥與穗肥比例按試驗(yàn)方案，分蘗肥分2次等比例施用，第一次在苗期(2—3葉)，7 d后施第二次分蘗肥。穗肥分2次等比例施用(促花肥和?；ǚ?。苗期水漿管理以濕潤為主，適當(dāng)增加換水次數(shù)以防返鹽，種子藥劑處理、病蟲草防治及肥水管理同常規(guī)直播稻生產(chǎn)。

1.4 考查項(xiàng)目及方法

1.4.1 莖蘗動態(tài)

播種出苗10 d后，每處理定點(diǎn)20穴調(diào)查水稻莖蘗動態(tài)，5—7 d調(diào)查1次，在臨近分蘗高峰期時(shí)每3 d調(diào)查1次。定點(diǎn)前先計(jì)數(shù)100穴，統(tǒng)計(jì)總株數(shù)和每穴平均株數(shù)，并按每穴苗數(shù)的頻數(shù)分布進(jìn)行定點(diǎn)觀察，記載莖蘗動態(tài)。

1.4.2 考種與測產(chǎn)

成熟后調(diào)查有效穗數(shù)，每處理取有代表性10穴進(jìn)行室內(nèi)穗粒結(jié)構(gòu)等考查，重復(fù)3次。成熟后進(jìn)行小區(qū)實(shí)測產(chǎn)，單獨(dú)脫粒曬干，風(fēng)選干凈后折合標(biāo)準(zhǔn)含水量(粳稻：14.5%)計(jì)算產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理匯總后運(yùn)用DPS v7.05軟件進(jìn)行方差分析和回歸分析，使用Excel 2007完成圖形繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 水稻群體莖蘗發(fā)生動態(tài)

水稻群體莖蘗消長動態(tài)表明(圖1)，穗肥氮占比低的處理(T4、T5)水稻群體前期分蘗發(fā)生快，且在分蘗高峰時(shí)群體莖蘗數(shù)較多，分別達(dá)到 579.2×104hm2和 610.9×104hm2。之后莖蘗數(shù)消亡較快，至孕穗期群體莖蘗數(shù)分別下降了 239.4×104hm2和 209.0×104hm2，之后緩慢下降。穗肥氮占比高的處理(T1、T2)分蘗發(fā)生慢，在分蘗高峰時(shí)群體莖蘗數(shù)相對較少，群體莖蘗數(shù)為T4和T5處理的80%左右，之后莖蘗數(shù)消亡比較平緩，至孕穗期群體莖蘗數(shù)分別下降了 128.5×104hm2和 144.0×104hm2，并隨生育進(jìn)程緩慢下降。因此，氮素基蘗肥與穗肥的配比是調(diào)節(jié)水稻高產(chǎn)群體莖蘗數(shù)發(fā)生和群體結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重要農(nóng)藝措施。

2.2 水稻群體成穗率和穎花量與產(chǎn)量的關(guān)系

在同等氮素條件下，水稻群體成穗率較高的處理為T1(65.6%)和T2(64.3%)，較低的處理為T4(57.7%)和T5(56.3%)。機(jī)穴播水稻穗肥氮占比與群體成穗率呈正向趨勢(r=0.9706**)，優(yōu)化方程為二次曲線(R2=0.9558*)。由此表明，在一定范圍內(nèi)，適當(dāng)增加穗肥氮的比例有利于提高水稻機(jī)穴播群體成穗率。穗肥氮占比高的處理，由于在分蘗高峰期的莖蘗數(shù)相對較低，加之后期的穗肥氮相應(yīng)增加，從而增加了單位面積上的群體有效莖蘗數(shù)，最終提高了群體成穗率；群體成穗率(x)與產(chǎn)量(Y)間優(yōu)化模擬方程表明：有效穗數(shù)在 314.9×104—384.5×104hm2，產(chǎn)量隨著成穗率提高而遞增，當(dāng)成穗率高于60%時(shí)，產(chǎn)量增加趨緩，超過63.0%時(shí)，產(chǎn)量呈現(xiàn)負(fù)向效應(yīng)(圖2)。

圖1 穗肥運(yùn)籌對水稻群體莖蘗發(fā)生的影響Fig.1 Effects of panicle fertilizer management on tillering of rice population

圖2 水稻群體成穗率與產(chǎn)量的關(guān)系Fig.2 Relationship between ear-bearing percentage and yield of rice population

群體單位面積穎花量與產(chǎn)量呈現(xiàn)二次曲線關(guān)系(R2=0.8632**)，表明在群體結(jié)實(shí)率差異較小的前提下，穎花量增加，產(chǎn)量也隨之增加(圖3)。群體成穗率與穎花量同樣呈現(xiàn)二次曲線關(guān)系，表明群體成穗率提高有利于穎花量增加，但成穗率過高，穎花量增加趨緩。因此，在本試驗(yàn)處理范圍內(nèi)，機(jī)穴播水稻群體成穗率在63.0%以上，群體單位面積的穎花總量在7.78×108hm2，有望獲得1.2 thm2產(chǎn)量水平，甚至更高。

2.3 水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

圖3 水稻群體穎花量與產(chǎn)量的關(guān)系Fig.3 Relationship between spikelet quantity and yield of rice population

圖4 穗肥氮占比與水稻產(chǎn)量關(guān)系Fig.4 Relationship between nitrogen ratio of panicle fertilizer and yield

處理 有效穗數(shù)∕(104·hm-2)穗粒數(shù)結(jié)實(shí)率∕%千粒重∕g產(chǎn)量∕(kg·hm-2)T1(5∶5) 314.85±13.05 cC 131.04±4.00 aA91.64±1.89 aA29.42±0.21 bB10 730.10±220.95 bcBT2(6∶4) 338.00±17.25 bcBC 135.98±3.36 aA90.51±1.24 abA30.13±0.16 aAB12 145.92±277.35 aAT3(7∶3) 359.40±25.80 abABC 112.03±13.50 bB87.75±1.78 bcAB30.37±0.24 aA11 044.80±281.25 bBT4(8∶2) 368.70±22.50 abAB 106.38±1.62 bBC85.18±1.43 cdBC30.09±0.35 aAB10 193.40±384.60 cBT5(9∶1) 384.45±12.15 aA92.71±2.14 cC82.66±1.10 dD30.46±0.36 aA9 123.00±284.10 dC

注：同列不同大小字母分別表示在1%和5%水平下差異顯著

穗肥氮占比處理對機(jī)穴播水稻群體產(chǎn)量構(gòu)成因素也有明顯的影響。隨著穗肥氮比例降低，單位面積的有效穗數(shù)增加，穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率逐漸下降，而千粒重變化較小，相對穩(wěn)定(表2)。T3、T4和T5處理的有效穗數(shù)顯著高于T1和T2處理，T3、T4和T5處理間及T1與T2處理間沒有差異；T1和T2處理的穗粒數(shù)極顯著高于T3、T4和T5處理，T3處理極顯著高于T5處理，T1、T2處理間和T3、T4處理間沒有顯著差異；T5處理的結(jié)實(shí)率極顯著低于其他處理，T4處理極顯著低于T1和T2處理，T3處理顯著低于T1處理；千粒重最低為T1處理，顯著低于其他處理，其他處理間沒有顯著差異。

2.4 水稻產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素的相關(guān)性分析

產(chǎn)量構(gòu)成因素特征值統(tǒng)計(jì)分析表明，在本試驗(yàn)總氮量和穗肥氮占比處理下，有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重對產(chǎn)量貢獻(xiàn)特征值分別為78.76%、13.82%、4.98%和2.42%，因而對產(chǎn)量形成貢獻(xiàn)最大為有效穗數(shù)，其次為穗粒數(shù)，結(jié)實(shí)率和千粒重則相對較小。產(chǎn)量構(gòu)成因素與產(chǎn)量間相關(guān)分析顯示(表3)，水稻產(chǎn)量(Y)與有效穗數(shù)(x1)、穗粒數(shù)(x2)和結(jié)實(shí)率(x3)呈現(xiàn)顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，與粒重(x4)呈顯著正相關(guān)。而產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素間的偏相關(guān)均呈顯著或極顯著正相關(guān)，因而在其他產(chǎn)量構(gòu)成因素固定的條件下，各產(chǎn)量構(gòu)成因素值增加對產(chǎn)量提高均有正向效應(yīng)。穗粒數(shù)與產(chǎn)量的偏相關(guān)系數(shù)(0.8370**)最高，故在有效穗數(shù)無極顯著差異范圍內(nèi)，增加穗粒數(shù)對產(chǎn)量增加明顯。本試驗(yàn)T2處理獲得了較高穗粒數(shù)，極顯著高于其他處理(T1處理除外)，故獲得產(chǎn)量為最高。

表3 水稻產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素的相關(guān)性

注：左下角為相關(guān)，右上角為偏相關(guān)；r0.05=0.5140和r0.01=0.6411分別為5%和1%水平相關(guān)系數(shù)臨界值

產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素的優(yōu)化方程擬合顯示，產(chǎn)量與各產(chǎn)量構(gòu)成因素間呈現(xiàn)曲線關(guān)系(表4)。由方程解析可知，在本試驗(yàn)氮素穗肥運(yùn)籌范圍內(nèi)，有效穗數(shù)和結(jié)實(shí)率最適值分別為 332.25×104hm2和91.85%，超過該值對產(chǎn)量均呈負(fù)向效應(yīng)。因此，各產(chǎn)量構(gòu)成因素并非越高，產(chǎn)量就高。在合理的有效穗數(shù)基礎(chǔ)上應(yīng)以穗粒數(shù)為主攻目標(biāo)，提高結(jié)實(shí)率和穩(wěn)定粒重，才能獲得高產(chǎn)。

表4 水稻產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素的關(guān)系

注：擬合方程的P值小于0.05 或0.01為達(dá)到顯著或極顯著水平

3 討論

3.1 施氮量是直接影響水稻產(chǎn)量的重要因素，選擇合理的基蘗肥與穗肥氮比例施用對水稻產(chǎn)量提高具有重要作用[16-18]。以往研究表明，在合理的施氮量下，適宜的穗肥氮比例有利于改善水稻群體質(zhì)量，促進(jìn)群體光合生產(chǎn)力，協(xié)調(diào)大穗和穗數(shù)，獲得高產(chǎn)[15,18-19]。目前，有關(guān)水稻穗肥氮合理施用比例的報(bào)道結(jié)論不一[12-21]，這主要是由于試驗(yàn)的土壤肥力、品種類型等差異所致。本研究在總氮量300 kghm2條件下，機(jī)穴播水稻穗肥運(yùn)籌以基蘗肥與穗肥氮比例為6∶4處理的產(chǎn)量最高，其次為7∶3處理。本試驗(yàn)結(jié)果與前人研究較為一致[12-13,20]。但雜交粳稻在肥力水平和產(chǎn)量水平較低的情形下，尤其是未達(dá)到有效穗數(shù)最適宜值(332.25×104hm2)時(shí)，其基蘗肥與穗肥的最佳比例尚待進(jìn)一步研究。

3.2 單位面積的有效穗數(shù)是產(chǎn)量構(gòu)成最重要的因素，對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率接近80%。適宜的有效穗數(shù)是雜交粳稻‘花優(yōu)14’機(jī)穴播獲得高產(chǎn)的基礎(chǔ)，但當(dāng)有效穗數(shù)超過閾值時(shí)，產(chǎn)量呈現(xiàn)下降趨勢，這與付林東等[22]研究基本一致。在本研究總氮水平下，基蘗肥與穗肥配比除5∶5處理外，其余處理的有效穗數(shù)均超過了獲得高產(chǎn)有效穗數(shù)的閾值。故對于雜交粳稻‘花優(yōu)14’機(jī)穴播而言，調(diào)控單位面積的有效穗數(shù)，使得氮肥降低施用和后移成為可能。本試驗(yàn)在增加穗肥氮處理即前氮后移后[15,23]，水稻群體成穗率、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率以及產(chǎn)量有明顯提高，表明在總氮適宜條件下，前氮后移有利于提高水稻群體源庫質(zhì)量，從而提高群體莖蘗成穗率和減少退化穎花數(shù)。這與以往研究結(jié)果基本一致[15，24 ]。

3.3 水稻群體成穗率雖然不是產(chǎn)量構(gòu)成的直接因素，但與水稻群體產(chǎn)量形成關(guān)系密切。本試驗(yàn)中，水稻群體的成穗率與產(chǎn)量擬合的方程呈二次曲線，表明在一定范圍內(nèi)，群體成穗率與產(chǎn)量呈正向效應(yīng)，但并非越高，產(chǎn)量就越高。分析本試驗(yàn)的結(jié)果，雜交粳稻‘花優(yōu)14’機(jī)穴播高產(chǎn)群體成穗率僅為65%左右，明顯低于同品種移栽種植的85.6%[24]。這主要是由于機(jī)穴播水稻群體具有分蘗發(fā)生早、分蘗高峰分蘗數(shù)偏高的特點(diǎn)，故常導(dǎo)致群體成穗率相對偏低。因此，要實(shí)現(xiàn)水稻群體成穗率這一綜合農(nóng)藝指標(biāo)提高，需控制高產(chǎn)所需有效穗數(shù)，降低前期氮肥量，控制無效分蘗，增加穗肥氮用量，減少退化穎花量，提高結(jié)實(shí)率和穩(wěn)定千粒重，才有望進(jìn)一步挖掘機(jī)穴播雜交稻‘花優(yōu)14’的增產(chǎn)潛力。