唐志強 張麗穎 何 娜 馬作斌 趙明珠王昌華 鄭文靜 銀永安 王 輝

（1遼寧省水稻研究所，110101，遼寧沈陽；2新疆天業(yè)（集團）有限公司，832000，新疆石河子）

移栽和直播是目前東北地區(qū)水稻生產(chǎn)中應(yīng)用面積最廣的2種種植方式，近年來，隨著我國經(jīng)濟發(fā)展和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，水稻直播栽培技術(shù)因其用工少、效益高而受到重視[1-2]。目前，黑龍江省直播稻面積已達到全省水稻種植總面積的10%以上，吉林省和遼寧省也已逐步開展大面積示范推廣，直播稻面積逐年增加[3]。為確保直播稻高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，研究不同種植方式下水稻葉齡、株高、分蘗動態(tài)及光合速率等指標(biāo)的變化規(guī)律十分必要。我國對旱直播栽培模式下水稻的生育進程及光合特性已經(jīng)開展廣泛研究，取得了較好的效果[4-5]。研究[6]表明，氮肥的施入量與葉面積指數(shù)和葉綠素相對含量（SPAD值）的變化趨勢呈正相關(guān)，同時對葉面積指數(shù)和有效輻射截獲量有促進作用。葉綠素含量適當(dāng)降低，對水稻光合速率并不會造成影響，反而促使水稻產(chǎn)量及氮素吸收利用的提高[7]。濕潤直播有利于增加秧苗株高，提高秧苗素質(zhì)，促進植株莖蘗成穗及生育中后期植株干物質(zhì)量的積累[8]，水稻直播或移栽種植，抽穗后劍葉的光合速率變化趨勢基本一致，但移栽稻的光合速率一直比直播稻高，直播稻因其前期養(yǎng)分積累較少導(dǎo)致水稻功能葉的光合速率和干物質(zhì)積累較少，進而影響產(chǎn)量，光合速率只是影響產(chǎn)量的因素之一，其變化與產(chǎn)量關(guān)系不明顯[9-12]。本研究采用移栽和直播 2種種植方式，以中早熟水稻品種遼星21、旱稻品種旱403和旱9710為試驗材料，研究不同種植方式下水稻的生育進程、光合特性及產(chǎn)量等指標(biāo)的變化。探索不同種植方式下水稻生長發(fā)育規(guī)律，為水稻直播生產(chǎn)方式的合理應(yīng)用提供理論與實踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及供試品種

1.1.1 試驗地點 試驗于 2018-2019年在遼寧省沈陽市渾南區(qū)汪家鎮(zhèn)石廟子村遼寧省水稻研究所試驗基地（41°47′ N，123°34′ E）進行。土壤為黏壤土，0～20cm土層有機質(zhì)含量 19.2g/kg，全氮1.29g/kg，全磷 1.27g/kg，全鉀 23.7g/kg，速效氮109.0mg/kg，速效磷24.5mg/kg，速效鉀45.0mg/kg，pH 5.2。

1.1.2 供試品種 遼星21，生育期153d，屬遼寧省中早熟水稻品種，株高 115cm，分蘗力中等，主莖15片葉；旱403，生育期147d，屬遼寧省中熟旱稻品種，株高86cm，分蘗力強，主莖12片葉；旱9710，生育期150d，屬遼寧省中熟旱稻品種，株高90cm，分蘗力強，主莖12片葉。

1.2 試驗設(shè)計

1.2.1 育秧標(biāo)準(zhǔn)與栽插規(guī)格 移栽種植方式于2018年4月18日播種，5月23日移栽；2019年4月15日播種，5月22日移栽。移栽時秧苗葉齡為3.5～4.0片葉，栽插行株距為30cm×16.7cm，每穴3～4苗。

直播種植方式于2018年4月29日和2019年4月27日播種，均采用機械化旱條播模式，播種量550萬粒/hm2，行距30cm。

1.2.2 田間試驗設(shè)計 采取裂區(qū)設(shè)計，種植方式為主區(qū)，品種為裂區(qū)。不同種植方式田塊間用塑料薄膜包埂隔離。小區(qū)面積360m2，3次重復(fù)?？偸┑?25kg/hm2，其中基肥︰分蘗肥︰穗肥=3︰3︰4。移栽方式下分蘗肥于葉齡指數(shù)為 60% 時一次性施用，穗肥于葉齡指數(shù)為80%時一次性施用；直播方式下分蘗肥于3葉1心期施用，穗肥于葉齡指數(shù)為80%時一次性施用。N︰P2O5︰K2O=2︰1︰1，磷肥一次性基施，鉀肥分基肥和拔節(jié)期2次等量施入。

1.3 測定項目

1.3.1 葉齡動態(tài) 移栽田在插秧后2d開始調(diào)查標(biāo)定葉齡數(shù)，旱直播田于3葉1心后標(biāo)定葉齡數(shù)，從6月6日開始每隔6d調(diào)查葉齡，直至主莖葉片全部抽出。

1.3.2 株高動態(tài) 移栽田于插秧后開始調(diào)查標(biāo)定株高，旱直播田于3葉1心開始定點調(diào)查株高，從6月6日開始每隔6d調(diào)查株高，直至水稻穗全部抽出。

1.3.3 莖蘗動態(tài) 移栽田每小區(qū)選10穴，做好標(biāo)記，作為定點調(diào)查區(qū)域，于移栽后 2d開始記錄每穴莖蘗數(shù)至成熟期，計算成穗率；直播田中將同一行167cm區(qū)域內(nèi)的所有植株作為1個調(diào)查點，每個處理選3個觀察點作為重復(fù)，每隔6d普查全部植株，并記錄每穴莖蘗數(shù)消長動態(tài)，直至成熟期，計算成穗率。

1.3.4 葉片SPAD值及光合特征參數(shù) 于齊穗期后10d，每個小區(qū)選擇長勢均勻的10株單株，用SPAD-502型（托普公司）葉綠素儀測定劍葉和倒二葉上部1/3處的SPAD值；每個小區(qū)選擇長勢均勻的5株，選擇晴好的天氣于上午9︰00-10︰00用LI-6400便攜式光合儀（Lincoln，Nebraska，美國）分別測定劍葉和倒二葉的葉片凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）和蒸騰速率（Tr）。

1.3.5 考種及測產(chǎn) 于成熟期從各處理取 5穴或同一行內(nèi)連續(xù)83.3cm的植株（旱直播）用于考種，測定穗粒數(shù)、一級枝梗數(shù)、二級枝梗數(shù)、結(jié)實率和千粒重。各小區(qū)實收5m2測產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用Microsoft Excel 2003處理數(shù)據(jù)，采用SPSS 17.0軟件新復(fù)極差法進行比較分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植方式對產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表1可知，2年各種植方式間的水稻產(chǎn)量變化規(guī)律基本一致，且同一品種移栽方式產(chǎn)量高于直播。2018年，移栽方式遼星21穗長、一級枝梗數(shù)、二級枝梗數(shù)和實際產(chǎn)量最高，分別為17.6cm、11.8、27.3和8.37t/hm2，顯著大于其他處理，直播方式下遼星21有效穗數(shù)和千粒重最大，為381.9萬/hm2和25.1g，顯著大于其他處理。移栽方式下產(chǎn)量的形成來源于穗粒數(shù)，而直播方式下產(chǎn)量的形成主要來源于有效穗數(shù)；2種方式下結(jié)實率差異不顯著，直播較移栽的千粒重高；移栽方式下旱 403和旱 9710雖具有較高的有效穗數(shù)，但其一級枝梗數(shù)、二級枝梗數(shù)和穗粒數(shù)顯著低于遼星 21，最終造成產(chǎn)量差異；直播方式的二級枝梗數(shù)較移栽方式少，從而引起穗粒數(shù)的降低，遼星21、旱403和旱9710的穗粒數(shù)分別降低39.9、28.8和14.5，造成2種種植方式產(chǎn)量的差異。

表1 種植方式對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響Table 1 Effects of planting methods on rice yield and its components

2019年實際產(chǎn)量高于2018年。移栽方式下遼星 21的穗長、一級枝梗數(shù)、二級枝梗數(shù)、穗粒數(shù)和實際產(chǎn)量最大，分別為18.3cm、11.9、27.3、114.8和8.35t/hm2，顯著大于其他處理，直播方式下，遼星21的千粒重最大，為26.3g，顯著大于其他處理；旱403有效穗數(shù)最大，為389.8萬/hm2，顯著大于其他處理。與直播種植相比，移栽條件下遼星21、旱403和旱9710有效穗數(shù)分別減少22.2%、15.5%和1.1%，差異達顯著水平，二級枝梗數(shù)分別增加了60.6%、49.3%和24.1%，差異達到顯著水平，穗長和一級枝梗數(shù)顯著大于直播種植。說明直播稻可通過主莖成穗保證有效穗數(shù)，避免追求大穗、重穗，即提高千粒重來提高產(chǎn)量。

2.2 移栽方式下產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的相關(guān)性

相關(guān)性分析結(jié)果（表2）表明，移栽種植時穗長與有效穗數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)；一級枝梗數(shù)與有效穗數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，與穗長呈極顯著正相關(guān)；二級枝梗數(shù)與有效穗數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，與穗長和一級枝梗數(shù)呈極顯著正相關(guān)；穗粒數(shù)與有效穗數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，與穗長、一級枝梗數(shù)和二級枝梗數(shù)呈極顯著正相關(guān)，其他指標(biāo)與產(chǎn)量及其構(gòu)成因素相關(guān)性均未達到顯著水平。

表2 移栽方式下產(chǎn)量及其構(gòu)成因素相關(guān)性分析Table 2 Correlation analysis of transplanting method yield and its components

2.3 直播方式下產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的相關(guān)性

相關(guān)性分析結(jié)果（表3）表明，一級枝梗數(shù)與穗長呈顯著正相關(guān)，穗粒數(shù)與二級枝梗數(shù)呈顯著正相關(guān)，結(jié)實率與一級枝梗數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)，實際產(chǎn)量與結(jié)實率呈顯著負(fù)相關(guān)，與有效穗數(shù)、穗長、一級枝梗數(shù)、二級枝梗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重均為正相關(guān)，但未達到顯著水平。

表3 直播方式產(chǎn)量及其構(gòu)成因素相關(guān)性Table 3 Correlation of directing rice seeding method yield and its components

2.4 不同種植方式對水稻生育期的影響

由表4可見，2018年，2種種植方式下不同品種的平均生育期在播種期相差 11d，拔節(jié)期相差7～11d左右，從拔節(jié)期到齊穗期所需時間基本一致，且從齊穗期到成熟期2種種植方式用時相當(dāng)，與移栽相比，水稻品種遼星21在直播種植條件下，拔節(jié)期延長7d，孕穗期延長4d，齊穗期延長6d，收獲期延長 1d。與移栽相比，旱稻品種旱 403和旱9710在直播種植條件下，拔節(jié)期分別延長9和11d，孕穗期、齊穗期、收獲期均延長4d。

表4 不同種植方式水稻主要生育期Table 4 The main growth stages of rice under different planting methods 月-日 Month-day

2019年，2種種植方式下不同品種的平均生育期在播種期相差12d，拔節(jié)期到成熟期與2018年所需時間基本一致。不同品種間所需時間基本一致。與2018年移栽種植相比，2019年不同品種平均生育期在播種期提前 3d，齊穗期延遲 6d，說明水稻受溫光感應(yīng)影響，與移栽種植相比，直播稻種植溫、光到達一定條件，水稻由營養(yǎng)生長期進入生殖生長期時，基本營養(yǎng)生長期保持不變，壓縮可變營養(yǎng)生長期，使水稻快速進入生殖生長期，最終直播稻與移栽稻的成熟期相差1～6d左右。

2.5 不同種植方式對水稻株高和葉齡的影響

由表5可見，2018年2種種植方式下，拔節(jié)期至孕穗期不同品種株高增長速度為21.6%～31.6%，2種種植方式下同一品種株高增長速度差異達顯著水平；孕穗期至齊穗期，不同品種株高的增長速度為16.6%～36.3%，生長速度明顯加快，株高變化率增加，品種間差異達到顯著水平。拔節(jié)期―孕穗期―齊穗期，移栽種植的水稻株高大于直播種植，差異達到顯著水平。拔節(jié)期―孕穗期，同一品種間葉片的生長均為1～2片，2種種植方式下出葉速度及持續(xù)時間差異達到顯著水平；從孕穗期―齊穗期，同一品種間葉片的生長速度約為1片，2種種植方式下出葉速度及持續(xù)時間略有差異，但差異不顯著。2種種植條件下，從拔節(jié)期―孕穗期―齊穗期，移栽種植的水稻出葉速度及持續(xù)時間與直播種植一致，而移栽種植水稻的葉片比直播種植多2片葉左右，差異達到顯著。

表5 不同種植方式水稻主要生育期株高和葉齡變化Table 5 The plant height and leaf age of rice under different planting methods

2019年生育進程與2018年的規(guī)律一致，株高略低于 2018年。2種種植方式下直播種植水稻的葉片比移栽種植少2片葉左右，直播種植水稻株高也有所降低，表明種植方式改變了水稻的生育進程。

2.6 不同種植方式對水稻生育期莖蘗數(shù)的影響

由圖1可知，2018年不同品種全生育期群體莖蘗動態(tài)呈先增加再減少最后趨于穩(wěn)定的變化規(guī)律，莖蘗高峰期出現(xiàn)在6月30日，此后莖蘗平緩消減，至抽穗期莖蘗數(shù)基本可保持穩(wěn)定。在移栽種植方式下遼星21、旱403和旱9710分蘗高峰期的莖蘗數(shù)與直播相比分別減少31.9%、5.3%和3.9%，差異達顯著水平，旱403與旱9710的最終成穗率基本一致，而遼星21在移栽種植下分蘗高峰期的莖蘗數(shù)顯著小于直播種植，且最終成熟率小于直播種植，差異達到顯著水平。

圖1 不同種植方式下2018年水稻莖蘗數(shù)的動態(tài)變化Fig.1 Dynamic changes of rice tiller numbers under different planting methods in 2018

由圖2可知，2019年不同品種全生育期群體莖蘗動態(tài)變化規(guī)律與 2018年基本一致，在移栽種植模式下遼星21、旱403和旱9710分蘗高峰期的莖蘗數(shù)與直播種植相比分別減少了 35.6%、9.4%和16.3%，差異達顯著水平，遼星21在直播種植下成苗率顯著高于移栽，莖蘗數(shù)成拋物線型后趨于穩(wěn)定，最終成穗率高于移栽方式，差異達顯著水平。遼星21是少蘗型水稻品種，在直播方式下依靠主莖成穗形成產(chǎn)量，當(dāng)群體數(shù)量足夠時，可以停止分蘗，由營養(yǎng)生長進入生殖生長，充分利用溫光條件，且避免無效分蘗，達到穩(wěn)產(chǎn)的目的。

圖2 不同種植方式下2019年水稻莖蘗數(shù)的動態(tài)變化Fig.2 Dynamic changes of rice tiller numbers under different planting methods in 2019

2.7 不同種植方式對水稻抽穗期 SPAD值及光合特征參數(shù)的影響

由表6可知，同一水稻品種移栽種植的劍葉和倒二葉SPAD值高于直播種植的，差異達到顯著水平。移栽種植下遼星21、旱403和旱9710劍葉和倒二葉Pn大于直播種植，與直播相比，劍葉2年P(guān)n分別平均提高了11.2%、15.4%和4.1%，差異達到顯著水平，倒二葉2年P(guān)n分別平均提高了37.6%、15.2%和21.0%，差異達到顯著水平。

表6 種植方式對水稻抽穗期葉綠素含量及光合特征參數(shù)的影響Table 6 Effects of planting methods on SPAD value and photosynthetic characteristic parameters at heading stage of rice

3 討論

3.1 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的相關(guān)性

水稻產(chǎn)量由有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重共同決定。移栽種植方式下，產(chǎn)量與穗粒數(shù)和千粒重呈正相關(guān)，與有效穗數(shù)呈負(fù)相關(guān)。但在直播種植方式下，產(chǎn)量與有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重均呈正相關(guān)。在2種種植方式下導(dǎo)致產(chǎn)量差異的因素是有效穗數(shù)。合理提高直播種植有效穗數(shù)對最終產(chǎn)量的形成起到促進作用。

孔飛揚等[13]對直播水稻產(chǎn)量的研究表明，直播水稻產(chǎn)量與穗粒數(shù)呈顯著正相關(guān)，有效穗數(shù)與產(chǎn)量的相關(guān)性不顯著，而千粒重與產(chǎn)量沒有相關(guān)性。本研究結(jié)果表明，3個品種在移栽種植方式下實際產(chǎn)量大于直播種植方式，移栽種植方式的實際產(chǎn)量與有效穗數(shù)和千粒重呈負(fù)相關(guān)，但相關(guān)性不顯著，直播種植方式的實際產(chǎn)量與有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重均呈正相關(guān)，但相關(guān)性不顯著。邢志鵬等[14]研究表明，移栽種植能夠增加上三葉長和比葉重，提高葉面積率，使穗型變大、粒葉比提高，進而影響產(chǎn)量。劉紅江等[15]研究表明，直播稻特別是旱直播稻有效穗數(shù)增多的同時，穗粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重均有所下降，最終導(dǎo)致產(chǎn)量的降低。與本研究結(jié)果略有不同，本研究結(jié)果表明，與移栽種植方式相比，直播種植方式的有效穗數(shù)和千粒重增加，穗粒數(shù)下降，其中穗粒數(shù)下降的原因是一級枝梗數(shù)和二級枝梗數(shù)的顯著降低，在水稻直播條件下，有效穗數(shù)的增多可以提高群體產(chǎn)量，充分發(fā)揮小穗、多穗的產(chǎn)量構(gòu)成優(yōu)勢，有利于實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。

3.2 不同種植方式下農(nóng)藝性狀的比較分析

相關(guān)研究[16-17]表明，直播條件下相同品種株高均比移栽條件下低，株高降幅在3.2～17.4cm之間。本試驗研究結(jié)果表明，與移栽種植方式相比，同一品種直播種植方式的株高降低，原因在于水稻屬于溫光敏感型作物，當(dāng)溫光適宜，直播水稻由營養(yǎng)生長階段進入生殖生長階段，直播稻播期晚，水稻通過自身調(diào)節(jié)出穗結(jié)實，營養(yǎng)生長期縮短，因此株高降低。

水稻品種、種植方式和田間管理措施等會對水稻生育期及生育期各階段特性產(chǎn)生影響。水稻直播種植全生育期要比移栽種植縮短23d，且集中在營養(yǎng)生長階段，灌漿結(jié)實期與移栽相比也縮短了1周左右[18]。與本試驗研究結(jié)果不一致，本試驗研究結(jié)果表明，與移栽種植模式相比，同一品種直播種植的葉齡減少1.5～2.0片葉。與移栽相比，旱稻品種旱403、旱9710在直播種植方式下，從播種期至收獲期延長4d。生育期在153d左右的水稻品種，屬于營養(yǎng)生長期與生殖生長期銜接型或重疊型，當(dāng)溫光條件成熟后，水稻通過自身的調(diào)節(jié)由拔節(jié)期進入孕穗期，進而出穗結(jié)實，而直播條件下生育期變短，同一品種干物質(zhì)積累量小于移栽種植，水稻源的量減小導(dǎo)致進入庫的量減少，最終產(chǎn)量降低。

對水稻生育進程研究[19-22]表明，直播種植方式影響水稻生育進程，與移栽稻相比，直播稻分蘗發(fā)生總數(shù)量大，但成穗率偏低，水稻直播是通過其自身優(yōu)化群體莖蘗數(shù)，結(jié)合品種特性、栽培技術(shù)提升水稻產(chǎn)量。本研究結(jié)果表明，遼星 21是少蘗型水稻品種，直播條件下主要依靠主莖成穗形成產(chǎn)量，當(dāng)水稻群體適宜時，可停止分蘗，直接由營養(yǎng)生長過渡到生殖生長，既可以充分利用溫光條件，也可以避免無效分蘗的發(fā)生。

3.3 不同種植方式下光合物質(zhì)生產(chǎn)特性的比較分析

構(gòu)建優(yōu)質(zhì)高效的高產(chǎn)群體，是直播稻生產(chǎn)推廣中首先應(yīng)確立的基本策略[23]。劉紅江等[15]研究發(fā)現(xiàn)，水稻抽穗期后移栽種植葉片葉綠素含量高于直播種植，直播條件下影響水稻功能葉光合速率下降，進而產(chǎn)量降低。李杰等[21]研究認(rèn)為，直播顯著提高了生長中后期的葉片光合速率，可以通過改進栽培措施提高葉片光合性能，增加產(chǎn)量。張向前等[24]研究認(rèn)為，水播機直播有利于提高水稻的葉綠素含量，改善群體光合效率，使產(chǎn)量得到提升。本試驗中，直播下抽穗期水稻葉片Pn低于移栽，3個品種規(guī)律一致。這主要是因為，直播種植的水稻小分蘗發(fā)生較多，導(dǎo)致無效分蘗較多，影響了水稻出穗期后的群體質(zhì)量，葉片衰老加快，光合能力下降。3個品種在不同種植方式下水稻抽穗期葉片Gs、Ci、Tr的變化與Pn的變化規(guī)律相反。說明水稻葉片光合生理指標(biāo)之間存在相互協(xié)同的關(guān)系，形成合理群體結(jié)構(gòu)，因此協(xié)調(diào)個體與群體之間的關(guān)系，有利于干物質(zhì)的積累并獲得高產(chǎn)。

4 結(jié)論

與移栽種植相比，直播種植水稻的株高降低，葉齡減少 1.5～2.0片葉，水稻抽穗期后葉片 SPAD值、Gs、Ci和Tr增加，Pn降低，有效穗數(shù)、千粒重增加，穗粒數(shù)下降，一級枝梗數(shù)和二級枝梗數(shù)顯著降低。因此，水稻直播種植可通過提高水稻葉片SPAD值和Pn，減少分蘗，利用主莖成穗，充分發(fā)揮小穗、多穗的產(chǎn)量構(gòu)成優(yōu)勢，優(yōu)化群體結(jié)構(gòu)，合理安排播種密度，提高溫光利用效率，方可實現(xiàn)水稻產(chǎn)量的增加，進而成為被大面積推廣應(yīng)用的水稻種植方式。