（湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，長沙 410127）

水稻（Oryza sativa L.）是我國主要的糧食作物，種植面積和產(chǎn)量均居前列，在國民經(jīng)濟中具有舉足輕重的地位［1］。水稻生產(chǎn)易受不同區(qū)域的氣候條件、品種、田間耕作栽培措施等方面的影響，其中不同的育苗移栽方式是影響水稻產(chǎn)量重要的農(nóng)藝措施。隨著農(nóng)機具的快速發(fā)展和農(nóng)村勞動力的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移，水稻育苗移栽方式發(fā)生了明顯的變化，目前水稻生產(chǎn)過程中育苗移栽方式主要有手插、拋栽、機插和直播等，其中水稻輕簡、高效的栽培方式具有廣闊的應(yīng)用前景，應(yīng)用面積迅速擴大。近年來，前人就不同移栽方式對水稻生長發(fā)育、產(chǎn)量及經(jīng)濟效益等方面開展了相應(yīng)的研究。程建平等［2］對直播、撒播和人工移栽等3種移栽模式進行了分析比較，結(jié)果表明機械直播有利于加快水稻生長發(fā)育，縮短其生育期。唐海明等［3］研究表明，拋栽和手插處理早稻生育期均短于機插處理，拋栽處理有利于增加植株群體根系和地上部干重。而李杰等［4］認為，在水稻整個生育期，植株單莖干物重均為手栽處理最大，直播處理最小。張穩(wěn)成等［5］研究表明，機插和機直播早稻產(chǎn)量均低于手插處理。池忠志等［6］研究認為，機械移栽處理有利于提高水稻產(chǎn)量，其產(chǎn)量高于拋栽處理。馬殿榮等［7］對不同移栽方式研究結(jié)果表明，人工移栽有利于增加水稻產(chǎn)量。羅錫文等［8］試驗結(jié)果表明，機插和人工移栽方式間水稻產(chǎn)量無明顯的差異。前人主要是在種植一季稻的條件下開展相應(yīng)的研究，結(jié)果表明，不同育苗移栽方式條件下水稻生長發(fā)育和產(chǎn)量與當?shù)氐臍夂驐l件、水稻品種、土壤類型、土壤耕作等因素關(guān)系密切［9，10］。

湖南的水稻種植面積和產(chǎn)量均居全國前列，其水稻生產(chǎn)對于保障國家和全省的經(jīng)濟發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。目前，湖南省雙季稻生產(chǎn)過程中主要存在育苗拋栽、人工移栽、機械移栽和直播等多種形式。前人研究了拋栽、人工移栽和機械移栽水稻的干物質(zhì)積累與分配、水稻產(chǎn)量和經(jīng)濟效益等［3，11，12］，而對雙季稻（早稻和晚稻）影響的系統(tǒng)研究還有待進一步開展。本研究系統(tǒng)比較在雙季稻種植制度條件下拋栽、人工移栽和機械移栽3種栽培方式對水稻植株的生特學(xué)特性和產(chǎn)量的影響，以期為選擇水稻高產(chǎn)高效的移栽方式提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于湖南省醴陵市均楚鎮(zhèn)（113°14′47″E，27°34′15″N），所在區(qū)域為典型的雙季稻區(qū)。試驗地氣候條件、稻田土壤類型、試驗前0～20 cm土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)見文獻［13］。

1.2 試驗設(shè)計及田間管理

根據(jù)水稻的育苗移栽方式設(shè)3個處理：（1）雙季水稻拋栽（ST）；（2）雙季水稻手插（HT）；（3）雙季水稻機插（MT）。各處理在田間隨機區(qū)組排列，3次重復(fù)，小區(qū)面積為72 m2，小區(qū)之間起壟并覆蓋薄膜，防止肥水串灌。

拋栽處理采用塑料軟盤育秧，拋栽密度為3.07×105蔸／hm2，拋栽后于田間人工撿勻；手插處理，采用塑料軟盤育秧，栽插行株距19.8 cm×16.5 cm；機插處理，采用機械專用盤育秧，移栽行株距29.7 cm×12.0 cm。各處理早稻和晚稻移栽后及時查漏補缺，確保插足基本苗數(shù)；3種栽插方式的基本苗數(shù)均為1.05×106株／hm2。早稻季各處理施用總N 150.0 kg／hm2、P2O575.0 kg／hm2和K2O 90.0 kg／hm2，晚稻季各處理施用總N 180.0 kg／hm2、P2O560.0 kg／hm2和K2O 120.0 kg／hm2；早稻和晚稻各處理的N和K2O作基肥和追肥2次施入，基肥在耕地時施入，追肥在移栽后7 d施用，基、追肥比例均按7∶3施用；P2O5均在耕地時作基肥一次性施入。各處理早稻和晚稻的農(nóng)事操作安排、田間管理、收獲等其他管理措施按文獻［3］的方法進行。

1.3 樣品采集與測定方法

（1）樣品采集。早稻和晚稻的苗期（移栽后10 d）、分蘗盛期、孕穗期、齊穗期和成熟期10個時期進行樣品采集。樣品采集時期和方法均按照文獻［14］進行。

（2）水稻分蘗動態(tài)。水稻移栽后，于每個處理定位選擇5穴水稻，每隔5～7 d進行水稻分蘗動態(tài)觀察記載。具體方法均按照文獻［14］進行。

（3）水稻植株葉面積指數(shù)和干物質(zhì)積累量。早稻和晚稻的各個主要生育時期，每個處理隨機選擇5穴水稻植株，用CI-203便攜式激光葉面積儀測定單株葉面積，然后計算葉面積指數(shù)（LAI）。

同時，每次取樣時于每一小區(qū)隨機選擇5穴植株，取長、寬和深均為20 cm的土塊，用清水將根系沖洗干凈，并保證根量的完整，然后分根、莖、葉和穗不同器官進行殺青、烘至恒重，對各器官干物質(zhì)重量進行測定［14］。

（4）水稻產(chǎn)量與產(chǎn)量性狀。早稻和晚稻成熟期，測定各小區(qū)水稻的實際產(chǎn)量。每小區(qū)選擇5穴植株測定產(chǎn)量經(jīng)濟性狀指標，每穗粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重等，測定單位面積內(nèi)有效穗數(shù)（面積1 m2），計算其平均值。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

本研究中所測定的數(shù)據(jù)分別用Microsoft Excel2003和SPSS統(tǒng)計軟件進行處理和方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 水稻分蘗動態(tài)變化

各處理早稻植株分蘗數(shù)隨生育時期的推進不斷增加，其大小順序均表現(xiàn)為拋栽（ST）＞手插（HT）＞機插（MT）。各處理植株的分蘗數(shù)于5月下旬達到最高值，然后呈下降的變化趨勢，MT處理下降幅度較大，HT處理次之，ST處理下降幅度較平緩（圖1）。

各處理晚稻植株的分蘗數(shù)于8月下旬達到最高值，然后呈下降的變化趨勢。分蘗始期至最高分蘗期，各處理的分蘗數(shù)大小順序均表現(xiàn)為ST＞MT＞HT；最高分蘗期后，各處理的分蘗數(shù)大小順序均表現(xiàn)為ST ＞HT＞MT（圖1）。早稻和晚稻生育期，ST處理分蘗高峰期早于HT和MT處理；MT處理分蘗數(shù)雖較高，但其成穗率低于其他處理。

圖1 不同栽培方式條件下水稻植株的分蘗動態(tài)變化Fig.1 Dynam ic change of tillering numbers of early and late rice under different cultivation methods

2.2 水稻植株葉面積指數(shù)

早稻各個主要生育時期，各處理植株葉面積指數(shù)（LAI）均呈拋物線變化趨勢（圖2）。苗期至齊穗期，ST和HT處理植株LAI均顯著高于MT處理（p＜0.05），且均在齊穗期達最高，分別比MT處理增加2.01和1.73。早稻各個主要生育時期，各處理植株LAI大小順序均表現(xiàn)為ST＞HT＞MT。

晚稻各個主要生育時期，各處理植株LAI均在齊穗期達到高峰，ST和HT處理植株LAI分別比MT處理增加48.07%和41.50%。晚稻各個主要生育時期，各處理植株LAI大小順序均表現(xiàn)為ST＞HT＞MT。

圖2 不同栽培方式條件下水稻植株葉面積指數(shù)的動態(tài)變化Fig.2 Dynam ic change of leaf area index of early and late rice under different cultivation methods

2.3 水稻植株干物質(zhì)積累特性

2.3.1 植株群體干物質(zhì)量

各處理早稻植株群體根系干物質(zhì)量均表現(xiàn)為ST＞HT＞MT（表1）；于齊穗期達最大值，ST處理分別比HT、MT處理增加9.95%和23.46%，HT處理比MT處理增加12.29%。成熟期，各處理植株群體地上部干物質(zhì)量達峰值，ST處理分別比HT、MT處理增加1.70%和13.15%，HT處理比MT處理增加11.25%。

各處理晚稻植株群體根系干物質(zhì)量均表現(xiàn)為ST＞HT＞MT；于齊穗期達最大值，ST處理分別比HT、MT處理增加9.14%和22.24%，HT處理比MT處理增加12.00%。成熟期，各處理植株群體地上部干物質(zhì)量達峰值，ST處理分別比HT、MT處理增加1.61%和11.86%，HT處理比MT處理增加10.08%（表1）。

表1 不同栽培方式條件下水稻主要生育期群體干物質(zhì)量 kg／hm2Table 1 Dry matter weight of population in main grow th stage of early and late rice with different cultivation methods

早稻和晚稻各個主要生育時期，水稻植株地上部分的莖、葉、穗群體干物質(zhì)量均以ST處理為最高，HT處理次之，MT處理為最低（表2）。其中，ST處理水稻植株莖、葉、穗的群體干物質(zhì)量均顯著高于MT處理（p＜0.05）。

表2 不同栽培方式條件下水稻主要生育期群體地上部總干物質(zhì)量 kg／hm2Table 2 Total aboveground dry weight of population in main grow th stage of early and late rice with different cultivation methods

2.3.2 根、莖、葉、穗占植株總干物質(zhì)量比例及變化

各處理早稻植株根系干物質(zhì)量占總干物質(zhì)量比例高低順序為ST＞HT＞MT。苗期和分蘗期，莖的比例表現(xiàn)為MT＞HT＞ST；齊穗期和成熟期，則表現(xiàn)為HT＞MT＞ST。苗期至孕穗期，葉比例均以MT處理最大，ST處理次之，HT處理最??；齊穗期和成熟期，則表現(xiàn)為MT＞HT＞ST。穗干物質(zhì)量占植株總干物質(zhì)量比例高低順序為ST＞HT＞MT。根和莖干物質(zhì)量占總干物質(zhì)量的比例均在苗期為最大值，成熟期為最低值，根的比例從30.67%～32.60%降到3.87%～4.77%，葉的比例從44.50%～45.96%降到21.25%～21.63%。葉干物質(zhì)量占總干物質(zhì)量的比例在分蘗期達到峰值。穗的比例于成熟期達到最大值，表現(xiàn)為占總干物質(zhì)量的61.08%～61.87%（表3）。

晚稻各處理植株根系干物質(zhì)量占總干物質(zhì)量的比例大小順序均表現(xiàn)為ST＞HT＞MT。莖的比例表現(xiàn)為MT＞HT＞ST；孕穗期、齊穗期和成熟期，葉的比例大小順序均表現(xiàn)為MT＞HT＞ST；穗的比例以ST處理為最大，HT處理次之，MT處理最小。根和莖干物質(zhì)量占總干物質(zhì)量的比例均在苗期為最大值，成熟期為最低值，根的比例從30.65%～32.00%降到4.04%～4.93%，莖的比例從44.30%～45.77%降到20.15%～22.25%。葉干物質(zhì)量占總干物質(zhì)量的比例在分蘗期達到峰值。穗的比例于成熟期達到最大值，表現(xiàn)為占總干物質(zhì)量的61.17%～61.66%（表3）。

表3 不同栽培方式條件下水稻根、莖、葉、穗各部分占植株總干物質(zhì)量的比例及其變化 %Table 3 Dry weight ratio of root，stem，leaf，panicle to total plant and its variation in main grow th stages of early and late rice with different cultivation methods

2.4 水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

不同栽培方式下早稻和晚稻產(chǎn)量構(gòu)成因素和產(chǎn)量變化特征如表4所示。ST處理早稻的有效穗數(shù)顯著高于MT處理（p＜0.05）；ST和HT處理植株每穗總粒數(shù)與MT處理的差異達顯著水平（p＜0.05），分別比MT處理增加11.16和16.18粒／穗；ST和HT處理植株的結(jié)實率和千粒重均高于MT處理，但均無顯著性差異（p＞0.05）；ST和HT處理的早稻產(chǎn)量均明顯高于MT處理，分別比MT處理增加1506.7和1205.3 kg／hm2，其大小順序表現(xiàn)為ST＞HT＞MT。

ST處理晚稻的有效穗數(shù)顯著高于MT處理（p＜0.05）；ST、HT和MT處理植株的每穗總粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重均無顯著性差異（p＞0.05）；其中ST和HT處理植株的每穗總粒數(shù)分別比MT處理增加9.90和6.38粒／穗；ST和HT處理的晚稻產(chǎn)量均明顯高于MT處理，分別比MT處理增加1444.5和981.0 kg／hm2，其大小順序表現(xiàn)為ST＞HT＞MT。

表4 不同栽培方式條件下水稻產(chǎn)量及構(gòu)成因素的動態(tài)變化Table 4 Dynamic change of yield and yield components of early and late rice under different cultivation methods

不同栽培方式對周年雙季水稻產(chǎn)量有一定影響（表5）。各處理間周年雙季水稻產(chǎn)量以ST處理最高，達14852.5 kg／hm2，其次是HT處理，水稻產(chǎn)量14087.6 kg／hm2，MT處理水稻產(chǎn)量11901.3 kg／hm2；ST和HT處理周年水稻產(chǎn)量均顯著高于MT處理（p＜0.05）。

表5 不同栽培方式條件下周年水稻產(chǎn)量 kg／hm2Table 5 Dynamic change of grain yield of early rice and late rice under different cultivation methods

3 討論

3.1 栽培方式對水稻植株干物質(zhì)生產(chǎn)和分配的影響

水稻產(chǎn)量與田間個體與群體、植株生物學(xué)特性的關(guān)系密切。栽插方式不同，使水稻植株處于不同的生態(tài)環(huán)境，影響植株對土壤養(yǎng)分、溫光等資源的利用，進而影響植株的生長和物質(zhì)積累等。馬殿榮等［12］研究表明，水稻不同移栽方式對植株生物學(xué)特性和產(chǎn)量等均具有明顯的影響。水稻田間群體的好壞易受其個體與群體之間關(guān)系的影響，實際生產(chǎn)中，在一定程度上可通過協(xié)調(diào)個體與群體之間的關(guān)系，發(fā)揮個體的生長潛力，達到改善和提高群體的生產(chǎn)力。本研究結(jié)果表明，機插處理植株的成穗率低于其他處理，這是因為機插處理的秧苗素質(zhì)弱于人工移栽和拋栽處理［3］，在大田移栽時秧苗入土較深、移栽質(zhì)量較差，不利于水稻秧苗的返青，延長了植株的生育期，影響了田間水稻植株個體與群體之間的關(guān)系，增加了植株后期無效分蘗的數(shù)量，曬田后造成成穗率較低（圖1）。同時，本研究結(jié)果表明，各處理間植株地下和地上部分干重大小順序變化相似，均表現(xiàn)為拋栽＞手插＞機插，且各處理間的差異隨生育期的推進呈增加的變化趨勢。拋栽和手插處理水稻植株的根系和地上部干物質(zhì)積累量均顯著高于機插處理（表1），其原因可能是拋栽和手插處理的秧苗素質(zhì)好，大田移栽時移栽質(zhì)量高，有利于秧苗的返青和正常生長，增加了植株對外界營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，促進了植株的生長發(fā)育，增加了植株的葉面積指數(shù)（圖2），提高了植株進行光合作用的面積，有利于制造更多的光合產(chǎn)物，為植株干物質(zhì)積累量的提高提供了充足的物質(zhì)來源。因此，拋栽和手插處理水稻植株具有較高的物質(zhì)生產(chǎn)能力和干物質(zhì)積累量，這是水稻獲得高產(chǎn)的生物學(xué)特性。

在水稻生育后期，充實籽粒的物質(zhì)主要來自于劍葉的光合產(chǎn)物，及莖、葉所貯藏物質(zhì)的運轉(zhuǎn)。有研究認為，在水稻生育前期莖葉貯藏干物質(zhì)量較高、后期轉(zhuǎn)運到穗部較高的轉(zhuǎn)運率的條件下，有利于水稻獲得高產(chǎn)［15］。本研究結(jié)果顯示，不同栽培方式條件下，莖干物質(zhì)占總干物質(zhì)量的比例均以拋栽處理水稻最低，葉的比例均以機插處理水稻為最大，穗的比例均以拋栽處理水稻為最大（表3）。這表明在不同處理間，成熟期拋栽和手插處理水稻植株葉、莖鞘貯藏的物質(zhì)積累量高，且在植株各部位分配合理，葉、莖鞘所貯藏的物質(zhì)能較多地轉(zhuǎn)運到穗部，降低了植株莖和葉的干物質(zhì)比例、增加了穗部干物質(zhì)比例，這是拋栽和手插處理獲得高產(chǎn)的干物質(zhì)分配規(guī)律。

3.2 栽培方式對水稻產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

不同的栽培方式，影響水稻植株所處的生態(tài)環(huán)境、生長發(fā)育和物質(zhì)積累與分配，從而最終影響產(chǎn)量的高低［16～19］。在雙季稻主產(chǎn)區(qū)，需綜合考慮周年早、晚稻的茬口銜接，采取合理的農(nóng)事操作，保證早、晚稻的正常生育期和產(chǎn)量［20］。本研究結(jié)果表明，與拋栽處理水稻相比，手插和機插處理水稻的分蘗進程均延遲，主要原因為機插水稻秧苗的素質(zhì)較差，移栽質(zhì)量一般，影響秧苗返青、提高了分蘗節(jié)位，推遲了分蘗的發(fā)生和生育進程；而拋栽處理秧苗素質(zhì)高，且移栽質(zhì)量高，移栽大田后的生育進程沒有受到影響，有利于秧苗返青和早生快發(fā)，保證了正常的生長和分蘗，有利于促進植株的生長發(fā)育、干物質(zhì)的積累，為水稻高產(chǎn)奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。

前人就不同移栽方式對一季稻的產(chǎn)量開展了相應(yīng)的研究，但研究結(jié)果不一致。馬殿榮等［7］研究認為，人工移栽處理水稻產(chǎn)量為最高，均顯著高于拋秧和直播處理。程建平等［10］研究表明，機械直播處理水稻產(chǎn)量顯著高于人工撒播和手插處理。池忠志等［6］研究認為，直播處理提高了水稻產(chǎn)量，其產(chǎn)量均高于機械移栽和人工移栽處理。本研究結(jié)果表明，不同栽培方式下雙季水稻產(chǎn)量均以拋栽處理最高，手插處理次之，機插處理最低；拋栽和手插處理周年雙季水稻總產(chǎn)量分別比機插處理增產(chǎn)24.80%和18.37%，與前人的研究結(jié)果不同。在本研究中拋栽處理能獲得最高的水稻產(chǎn)量，其原因為拋栽處理的秧苗素質(zhì)和移栽質(zhì)量高，有利于秧苗返青和早生快發(fā)，提高植株的分蘗率和成穗率，協(xié)調(diào)個體與群體的關(guān)系，改善和提高產(chǎn)量構(gòu)成因素（有效穗數(shù)）。而機插處理秧苗素質(zhì)和移栽質(zhì)量一般，移栽后秧苗返青慢，分蘗推遲，造成分蘗數(shù)高、但成穗率低，不利于產(chǎn)量構(gòu)成因素的提高，進而影響水稻產(chǎn)量。本研究結(jié)果表明拋栽處理有利于提高水稻產(chǎn)量，這與前人研究認為機插水稻增產(chǎn)或無明顯變化的結(jié)果不一致，其可能是試驗區(qū)所在地的周年種植制度差異造成，前人主要是在一季稻種植制度條件下開展的研究，能保證水稻與其他作物周年的茬口銜接，保證水稻正常生長的生育期，能利用生育后期的溫光資源，為產(chǎn)量奠定基礎(chǔ)［2，9，10］；而本研究的條件為周年雙季稻種植制度，一方面機械移栽由于早稻生育期的延長，為了保證不影響晚稻生長，需及早收獲，沒有利用后期的外界條件，降低了結(jié)實率和千粒重，影響了水稻產(chǎn)量，這與前人的研究結(jié)果相一致［8］；另一方面，晚稻由于生育期的推遲，影響了水稻的安全齊穗和灌漿，降低了水稻的有效穗數(shù)和結(jié)實率（表3），進而影響了產(chǎn)量。

籽粒產(chǎn)量一部分來源于植株生育后期葉片光合作用所制造的光合產(chǎn)物，因此較大的葉面積是水稻高產(chǎn)的前提條件［21］。李杰等［4］研究認為，人工移栽處理水稻植株的葉面積極顯著高于機械移栽和直播處理。吳文革等［22］研究表明，產(chǎn)量較高的超級雜交中秈稻植株的葉面積均明顯高于對照品種（汕優(yōu)63）。本研究結(jié)果表明，采用拋栽和手插處理水稻植株具有更大的葉面積指數(shù)，均明顯高于機插處理水稻（圖2），這是因為拋栽和手插處理秧苗移栽至大田后，能保證秧苗的及時返青和植株的正常生長發(fā)育，增加了植株的葉面積；拋栽和手插處理水稻植株的葉面積指數(shù)大且衰減速度慢，為植株具有較高的物質(zhì)生產(chǎn)能力提供了有利條件，為植株的干物質(zhì)積累提供了充足的光合產(chǎn)物來源。水稻生產(chǎn)是個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在實施過程中會遇到許多具體問題，關(guān)鍵在于農(nóng)機與農(nóng)藝融合，以提高水稻移栽質(zhì)量，保證水稻周年的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

本文初步分析比較了拋栽、手插和機插3種栽培方式下雙季稻植株的干物質(zhì)積累與分配及產(chǎn)量變化，但是不同栽培方式條件下水稻產(chǎn)量形成的生理機制還有待進一步探討。

4 結(jié)論

在本研究中，采用拋栽和手插處理植株的葉面積指數(shù)大且降低速度慢，有利于保證生育后期較高的物質(zhì)生產(chǎn)能力；拋栽和手插處理植株的物質(zhì)生產(chǎn)能力和干物質(zhì)積累量均明顯高于機插處理，且在植株各部位分配合理。水稻各個主要生育時期，拋栽處理根系的比例均明顯高于其他處理。齊穗期和成熟期，葉和穗的比例分別表現(xiàn)為機插＞手插＞拋栽和拋栽＞手插＞機插。不同栽培方式水稻產(chǎn)量大小順序表現(xiàn)為拋栽＞手插＞機插?？偟膩碚f，在雙季稻主產(chǎn)區(qū)，采取拋栽處理有利于改善植株的生物學(xué)特性及分配，獲得較高的產(chǎn)量。但在實際生產(chǎn)中，需根據(jù)各地的實際情況，因地制宜的選擇機械移栽和人工移栽等栽插方式。