石楠 陳崇怡 文雙雅 胡海燕 高志強* 舒暢 嚴(yán)玲玲 顏妙珺 王小鳳

（1 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，長沙 410128；2 益陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，湖南 益陽 413046；第一作者：297535633@qq.com；*通訊作者：100640117@qq.com）

水稻是我國的主要糧食作物，提高水稻生產(chǎn)全程機械化水平是保障國家糧食安全、增強我國農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力、增加農(nóng)業(yè)收入和推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要措施之一[1]。探索研究新型水稻機械化種植方式及其高產(chǎn)形成特征一直是生產(chǎn)上的研究熱點和重點[2-3]。近年來，我國水稻種植機械化水平提升較快，至2017 年底，我國水稻綜合機械化水平突破80%，其中，耕、種、收機械化水平分別為99.3%、44.5% 和87.1%，但相較于日本、韓國等發(fā)達(dá)國家，我國水稻種植機械化水平較低[4-5]。

隨著社會生產(chǎn)力的快速發(fā)展，現(xiàn)階段我國糧食產(chǎn)量與1980 年相比增長了近85%，但與此同時化肥施用量增加了4.5 倍[6]。過量施用化肥會引發(fā)土壤板結(jié)、酸化、土壤重金屬含量超標(biāo)、肥料利用率降低、肥料損失嚴(yán)重、水體富營養(yǎng)化及作物品質(zhì)和產(chǎn)量降低等問題，進(jìn)而對生態(tài)環(huán)境造成污染[7-10]。

大量研究表明，水稻產(chǎn)量隨種植密度的增加呈先增加后降低趨勢[11-13]，同時機插密度對群體生長率、群體光合勢、葉面積指數(shù)等均會產(chǎn)生較大影響[14-15]。而前人的研究多集中于機插和手拋移栽方式的比較[16]，而對水稻有序機械插秧、機械拋秧方式對比研究較少。從移栽效果來看，機插秧是對秧苗的有序移栽，手拋秧是對秧苗的無序移栽，水稻生長后期田間通風(fēng)效果差異明顯，影響水稻生長的溫光條件。

2020 年湖南省重點推廣了印刷播種無盤育秧大苗機插技術(shù)和機缽體育秧有序拋栽技術(shù)。水稻印刷播種無盤育秧大苗機插栽培技術(shù)主要是通過印刷播種技術(shù)，精準(zhǔn)定位播種，保證插秧過程中每穴1 株基本苗，旱式育秧，低氮、密植、大苗機插，以培育由大穗和穗數(shù)相協(xié)調(diào)的高成穗率群體，發(fā)揮雜交稻的分蘗成穗優(yōu)勢和大穗增產(chǎn)優(yōu)勢，與傳統(tǒng)機插雜交稻相比，種子用量減少50%以上，秧齡期延長10~15 d，秧苗素質(zhì)及耐機械栽插損傷能力得到大幅提高[17]。水稻有序拋栽技術(shù)主要是通過“置盤→灌土→播種→蓋土→淋水消毒”機械化播種流程，使每穴播量常規(guī)早稻6~8 粒、常規(guī)中晚稻4 粒、雜交早稻3~4 粒、雜交中晚稻2 粒，成苗后利用拋秧機拋于稻田，保證拋秧后秧苗排列有序，發(fā)揮水稻群體發(fā)育優(yōu)勢，達(dá)到高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的目的，既具有傳統(tǒng)拋秧技術(shù)返青期短、返青快優(yōu)點，又具有機械化省時省工優(yōu)點[18]。本研究以印刷播種無盤育秧大苗機插技術(shù)、機缽體育秧有序拋栽技術(shù)為技術(shù)背景，開展這兩種技術(shù)在不同施肥量與移栽密度條件下水稻生長發(fā)育、產(chǎn)量差異的研究，探明不同機械化移栽方式的適宜施肥量和移栽密度，為大面積機械化水稻生產(chǎn)提供理論與技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及試驗地概況

試驗于2020 年5—9 月在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)瀏陽教學(xué)科研綜合基地（113°84′E，28°30′N）進(jìn)行。該基地系丘陵小盆地，屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，年平均氣溫17.3 ℃，年均降水量1 358.6~1 552.5 mm。土壤為潴育性水稻土，有機質(zhì)、全氮、全磷和全鉀含量分別為23.41、1.73、0.64 和19.35 g/kg，pH 值5.51。供試品種為晶兩優(yōu)華占，前茬作物為油菜。

1.2 試驗設(shè)計

采用大區(qū)三因素隨機區(qū)組試驗，試驗田面積10 000 m2，設(shè)12 個處理，具體見表1。每個處理3 次重復(fù)，共計36 個小區(qū)，小區(qū)面積260 m2。因素Ⅰ為移栽方式：有序拋栽（A）、大苗機插（B）。因素Ⅱ為施肥量：常量施肥（T）、減量施肥（L）。常量施肥：耕前每hm2施復(fù)合肥（15-15-15）450 kg 作基肥，返青后每hm2施復(fù)合肥（15-15-15）150 kg、尿素150 kg 作分蘗肥，孕穗期每hm2施尿素105 kg、鉀肥75 kg，N、P、K 有效成分的比例為13.82∶6.0∶9.0。減量施肥：耕前每hm2施復(fù)合肥（15-15-15）450 kg 作基肥，返青后每hm2施尿素75 kg作分蘗肥，孕穗期每hm2施尿素105 kg、鉀肥75 kg，N、P、K 有效成分的比例為10.02∶4.5∶7.5。因素Ⅲ為移栽密度，設(shè)3 種密度：25 cm×25 cm（S：常規(guī)密度）、21 cm×25 cm（M：中密度）、17 cm×25 cm（H：高密度）。

表1 試驗處理

考慮到兩種技術(shù)移栽后秧苗返青期長短不同，故大苗機插技術(shù)5 月1 日播種育秧（干種子印刷播種），5月23 日移栽，9 月7 日左右收獲；有序拋栽技術(shù)5 月3日浸種，5 月5 日播種育秧，5 月23 日移栽，9 月7 日左右收獲?；试? 月20 日耕地時施入，均勻撒施，不同小區(qū)間于5 月26 日人工做土埂隔離，防止肥水竄漏，追肥在5 月30 日施用，孕穗肥在7 月5 日施用。水分管理、病蟲防治均按常規(guī)技術(shù)。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成完熟期收獲前按五點取樣法取樣，每小區(qū)依據(jù)調(diào)查獲得的有效穗數(shù)選取長勢平均的500 叢水稻，人工脫粒，用水選法分離實粒和空秕粒，80 ℃烘干至恒質(zhì)量后稱重，并計算每穗總粒數(shù)、實粒數(shù)和千粒重，以及結(jié)實率。經(jīng)濟產(chǎn)量采用實收計產(chǎn)。

1.3.2 莖蘗動態(tài)

在每一個生育期按五點取樣法于每一小區(qū)選取50 叢水稻（每點10 叢），記錄分蘗數(shù)。

1.3.3 地上部干物質(zhì)量

每個生育期取3 叢水稻，將根、莖、葉、穗分別用牛皮紙袋裝好，放入烘箱于110 ℃殺青30 min，再于80 ℃烘干至恒質(zhì)量，然后稱重。

1.3.4 SPAD

于分蘗中期、孕穗期、齊穗期、灌漿中期，每個處理隨機選定5 叢植株，每株測1 片葉，取第1 完全葉上部、中部、下部測定，統(tǒng)計3 個數(shù)值的平均數(shù)，SPAD 值測定使用日本Minolta 生產(chǎn)的SPAD-502 PLUS 型葉綠素計。

1.3.5 葉面積指數(shù)

于分蘗中期、孕穗期、齊穗期、灌漿中期，使用LAI-2200C 測定葉面積指數(shù)，每小區(qū)按五點取樣法取樣。

1.4 數(shù)據(jù)處理

運用Excel 2010 錄入數(shù)據(jù)并計算，用SPSS 20.0 軟件進(jìn)行差異顯著性和方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理分蘗期水稻莖蘗數(shù)動態(tài)變化

如圖1 所示，在水稻分蘗期內(nèi)，有序機拋處理（A）和大苗機插處理（B）水稻莖蘗數(shù)均隨生育日數(shù)推進(jìn)逐漸增加。有序機拋處理分蘗數(shù)在6 月29 日左右出現(xiàn)最大值；分蘗后期各處理分蘗數(shù)以ALS 處理最大，其次是ATS 處理。大苗機插處理分蘗數(shù)在6 月26 日左右達(dá)到最大；分蘗后期，各處理分蘗數(shù)以BLM 處理最大，其次是BTS 處理。

圖1 有序拋栽和大苗機插方式下不同肥密處理水稻分蘗規(guī)律

2.2 不同處理水稻干物質(zhì)積累量動態(tài)變化

由表2 可知，在分蘗中期，有序機拋處理中以ATS處理干物質(zhì)積累量最小，為0.58 t/hm2，其余處理較ATS處理高8.62%~65.52%；在拔節(jié)孕穗期，以ATS 處理最小，為3.16 t/hm2，其余處理較ATS 處理高0.32%~37.03%；在齊穗期，以ATS 處理最大，達(dá)12.34 t/hm2，較其余處理高3.40%~29.50%；在灌漿中期，以ALH 處理最大，達(dá)16.47 t/hm2，較ATS 處理高5.65%，二者間差異未達(dá)到顯著水平；在成熟期，以ALH 處理最大，達(dá)到19.96 t/hm2，其次是ATH 處理，二者分別較ATS 處理高11.92%和5.89%。

表2 有序拋栽和大苗機插方式下不同肥密處理水稻地上部干物質(zhì)積累量 （單位：t/hm2）

由表2 可知，在分蘗中期，大苗機插處理中以BTH處理干物質(zhì)積累量最大，達(dá)0.67 t/hm2，其次是BLH 處理，二者分別較BTS 處理高38.81%和36.92%，各處理間差異未達(dá)到顯著水平；在拔節(jié)孕穗期，以BLH 處理最大，達(dá)3.31 t/hm2，較BTS 處理高25.98%，兩者間差異達(dá)顯著水平；在齊穗期、灌漿中期和成熟期，均以BLS 處理最大，分別較同時期的BTS 處理高10.86%、17.75%和14.38%。

2.3 不同處理水稻葉綠素含量動態(tài)變化

由圖2 所示，有序機拋各處理水稻葉綠素含量隨著生育期的推進(jìn)呈先增加后降低趨勢。在分蘗中期，葉綠素含量以ALH 處理最大，其次是ALS 處理；在孕穗期，以ALS 處理最大，以ATH 處理最?。辉邶R穗期，以ATS 處理最大，以ALH 處理最小；在灌漿中期，以ATS處理最大，以ALH 處理最小。

如圖2 所示，大苗機插各處理水稻葉綠素含量隨著生育期的推進(jìn)呈先增加后降低趨勢。在分蘗中期，葉綠素含量以BLM 處理最大，以BLS 處理最小；在孕穗期，以BTS 處理最大，其次是BLM 處理；在齊穗期，以BTS 處理最大，其次是BTH 處理；在灌漿中期，以BTS處理最高，以BLH 處理最低。

圖2 有序拋栽和大苗機插方式下不同肥密處理水稻葉綠素含量變化

2.4 不同處理水稻葉面積指數(shù)動態(tài)變化

如圖3 所示，有序機拋各處理水稻葉面積指數(shù)隨生育期推進(jìn)呈先增加后降低趨勢，在齊穗期達(dá)到最大值。在分蘗中期，葉面積指數(shù)以ATH 處理最大，以ALS處理最??；在孕穗期，以ATH 處理最大，以ALS 處理最小；在齊穗期，以ATM 處理最大，以ALS 處理最??；在灌漿中期，以ATS 處理最大，ALS 處理最小。

如圖3 所示，大苗機插各處理水稻葉面積指數(shù)隨著生育期推進(jìn)呈先增大后減小趨勢。在分蘗中期，葉面積指數(shù)以BTM 處理最大，以BTS、BLS 處理最?。辉谠兴肫?，以BTH 處理最大，以BLS 處理最??；在齊穗期，以BTM 處理最大，以BLS 處理最?。辉诠酀{中期，以BTH 處理最大，以BLM 處理最小。

圖3 有序拋栽和大苗機插方式下不同肥密處理水稻葉面積指數(shù)變化

2.5 不同處理產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素比較

由表3 可知，有序機拋各處理千粒重以ATM 處理最大，為23.86 g，較ATS 處理高3.73%，各處理間差異均未達(dá)顯著水平；單位面積有效穗數(shù)以ATS 處理最大，達(dá)334.93 個/m2，較其余各處理高4.93%~19.90%；穗粒數(shù)以ALS 處理最大，達(dá)205.44 粒，較ATS 處理高22.21%，差異達(dá)顯著水平；結(jié)實率以ATM 處理最大，達(dá)86.54%，而ALH 處理結(jié)實率最低，為78.54%，二者差異達(dá)顯著水平；經(jīng)濟產(chǎn)量以ALH 處理最大，達(dá)8.75 t/hm2，以ALM 處理最小，為7.57 t/hm2，ALH 處理較ALM 處理高15.59%，二者差異達(dá)顯著水平；另ALH 處理產(chǎn)量較ATS 處理高4.54%，差異不顯著。

表3 有序拋栽和大苗機插方式下不同肥密處理水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

由表3 可知，大苗機插各處理中千粒重以BTM 處理最大，為23.76 g，較BTS 處理高1.89%；單位面積有效穗數(shù)以BLH 處理最大，為337.25 個/m2，較BTS 處理高8.28%，二者差異未達(dá)顯著水平；穗粒數(shù)以BLM 處理最大，達(dá)171.71 粒，較BTS 處理高3.80%，各處理間差異均未達(dá)到顯著水平；結(jié)實率以BTS 處理最大，為86.33%，其次是BTM 處理為84.00%；經(jīng)濟產(chǎn)量以BLH處理最大，為7.71 t/hm2，較BTS 處理高6.23%，差異不顯著。

3 結(jié)論與討論

以往針對水稻不同移栽方式的比較研究多集中于手工移栽與機械移栽、缽苗機插與毯苗機插等移栽種植方式，且結(jié)果存在差異，針對有序機拋秧和大苗機插秧的比較研究較少。邢志鵬等[19]研究發(fā)現(xiàn)，缽苗機插水稻產(chǎn)量最高，毯苗機插水稻產(chǎn)量其次，機械直播水稻產(chǎn)量最低。厲波等[20]對機播、手栽、直播3 種種植方式對水稻產(chǎn)量的影響進(jìn)行研究，結(jié)果表明，產(chǎn)量表現(xiàn)為直播>手栽>機插。李杰等[21]研究表明，不同種植方式間水稻產(chǎn)量存在極顯著差異，具體表現(xiàn)為手插＞機插＞直播。羅友誼等[22]研究表明，有序機拋處理產(chǎn)量顯著高于機插秧、有序機穴直播，增產(chǎn)幅度超過7.0%。盧一葉等[23]研究表明，人工拋秧存在秧苗無序分布、基本苗控制難等缺點，造成水稻生長后期田間通風(fēng)透光性差，成穗率低，因此產(chǎn)量較低。本研究采用的機械有序拋栽種植技術(shù)具有人工拋栽的優(yōu)點，其在移栽過程中根系帶的基質(zhì)多，根系植傷小，返青快，返青期短[24]，且該技術(shù)使秧苗成行有序分布，株行距可控，克服了拋栽水稻生長后期個體間無序競爭缺點，為高產(chǎn)提供了基礎(chǔ)。本研究結(jié)果表明，同密度同施肥量條件下大苗機插方式水稻產(chǎn)量低于有序機拋方式，造成這一結(jié)果可能是由于大苗機插技術(shù)采用印刷播種技術(shù)，移栽株行距較大，單株秧苗后期分蘗能力有限，導(dǎo)致整體產(chǎn)量低。多數(shù)研究表明，水稻產(chǎn)量隨種植密度和施肥量的增加呈先增加后下降的趨勢，且施肥量與移栽密度對水稻產(chǎn)量有明顯的互作作用[25-27]。本研究表明，兩種機械種植方式在常規(guī)施肥水平下減施24%肥料施用量，同時增加32%的種植密度可以達(dá)到減肥增產(chǎn)的效果，增幅達(dá)4.54%~6.23%。