機械旱直播播種密度對水稻群體光合和產量形成的影響

摘要：通過調整2BD-10型水稻精量穴直播機自帶播種檔位，設置D14、D16和D18 3個播種密度處理進行旱直播，考察水稻（Oryza sativa L.）群體光合和產量形成的規律。結果表明，D16實際產量達到10 345 kg/hm2，分別較D14和D18的產量提高4.7%和13.9%；D14和D16的莖鞘物質輸出率（EPMSS）分別比D18的低30.1%和33.2%，莖鞘物質轉換率（TPMSS）分別比D18的低65.9%和53.4%；齊穗以前，D18頂葉保持較高的葉綠素SPAD值和凈光合速率，但葉面積指數（LAI）和有效穗數顯著低于D14和D16的，自孕穗期至收獲期D14的LAI均保持7.0以上，群體透光度較差；與D14和D18比較，采用D16播種密度進行機械旱直播，水稻群體可獲得足夠的有效穗數，有利于光合物質積累，田間產量更高。

關鍵詞：水稻（Oryza sativa L.）；旱直播；播種密度；光合；產量；影響

中圖分類號：S511；S352.3 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2012）23-5275-04

Effect of Mechanical Dry Direct Sowing Seeding Density on Photosynthesis and Yield Formation of Rice Population

CHENG Jian-ping1，ZHAO Feng1，Zeng Shan2，CHEN Xu-yang3，WANG Le-yun3，WU Jin-yuan4，XU Shuang-qian4，

YOU Ai-Bing5，ZHANG Lü-feng6

（1. Hubei Key Laboratory of Food Crop Germplasm and Genetic Improvement，Wuhan 430064，China；

2.Key Laboratory of Key Technology on South Agricultural Machine and Equipment Ministry of Education，South China Agricultural University， Guangzhou 510642，China； 3.Changjiang University， Jingzhou 434023， Hubei，China； 4.Tuanfeng Agriculture Bureau，Tuanfeng，438800， Hubei， China； 5.Institute of Hubei Agricultural Engineering Research and Design，Wuhan 430068， China；

6. Agricultural Technology Promotion Center of Xishui in Hubei Province，Xishui 438200， Hubei， China）

Abstract： Three seeding density treatments， D14， D16 and D18， was realized by adjusting the stalls of precision hill-drop drilling machine （Type： 2BD-10） to examine the law of photosynthesis and yield formation of rice population with different planting density. The results showed that the yield of D16 was 10 345 kg/hm2， 4.7% and 13.9% higher than that of D14 and D18， respectively. EPMSS（percentage of the export matter in stem-sheath） and TPMSS （percentage of the transformation matter in stem-sheath） of D14 and D16 were 30.1%， 33.2% and 65.9%， 53.4% lower than that of D18， respectively. Before heading stage， D18 was higher in chlorophyll SPAD value and net photosynthetic rate than D14 and D16； but leaf area index（LAI） and effective panicles was significantly lower than D14 and D16. From the booting stage to harvest stage， LAI of D14 was kept above 7.0； transmittance of rice population was poor. Compared to D14 and D18， the rice dry direct seeding density of D16 could help rice population to obtain enough effective panicles， increase photosynthetic material accumulation and higher yield.

Key words： rice（Oryza sativa L.）； dry direct seeding； seeding density； photosynthesis； yield； rice population； effect

水稻（Oryza sativa L.）旱直播就是選用適當的水稻品種在旱地狀態下直接播種的節水稻作模式。水稻旱直播按其灌溉供水方式可分為旱播水管、旱播濕管和旱播旱管3種。旱直播具有省工、節本、錯農時、易操作、增效益等功效，尤其采用機械直播，特別適合農業集約化經營[1]。目前直播稻以手工撒直播為主，存在出苗差、草害嚴重、倒伏、早衰等問題，限制了直播稻的發展。機械直播有利于解決傳統手工撒直播存在的上述問題，有利于建立合理的水稻群體結構，優化直播稻群體，實現水稻高產，是中國水稻直播技術的發展方向[2]。2BD-10型水稻精量穴直播機等系列機械是由華南農業大學羅錫文院士研制的[3]，在湖北省示范多年來，取得了較好的生產效果[4]，同時總結出了一套農機、農藝結合配套技術，并發現機械播種密度對水稻群體生長尤為重要。

2012年采用2BD-10型水稻精量穴直播機進行旱直播，除增加了旱地環境作業相關條件外，其作業原理與水直播機械大致相同。為審慎了解不同旱直播密度對水稻群體生長的影響，本研究按照機械固有的3個控制密度的檔位設置不同的處理進行水稻群體光合特征和產量形成的研究，以期為水稻農藝、農機結合高產栽培提供技術參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為廣兩優476，該品種是湖北省農業科學院糧食作物研究所利用分子標記輔助選擇技術育成的兩系雜交中稻新組合，2010年3月通過湖北省品種審定委員會的審定（鄂審稻2010004）。試驗用直播機為華南農業大學研制成功的2BD-10型水稻精量穴直播機。

試驗于2012年5～10月在湖北省團風縣示范基地（東經112°33′，北緯28°42′）進行。試驗田土壤為潮土，有機質27.82 g/kg、堿解氮92.33 mg/kg、速效磷11.70 mg/kg、速效鉀111.00 mg/kg、pH 6.6，土壤肥力中等偏上。試驗田地塊平整，交通方便，排灌條件完善。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計 試驗中依照2BD-10型水稻精量穴直播機預設的3個播種檔，通過微調排種軸的轉速，獲取3個不同的穴距，行距25 cm不變，形成D14、D16和D18 3個播種密度處理，行、株距分別為25 cm×18 cm 、25 cm×21 cm和25 cm×23 cm（實測）。5月19日播種（種子浸泡露白后晾至種子手抓不粘手、子粒間不粘連方可播種），D14、D16和D18每公頃實際播干谷分別為20.2、17.3和15.8 kg。試驗采取單因素隨機區組設計，小區面積280 m2。各處理單位面積的總施肥量相同，全生育期施肥量分別為N 230.25、P2O5 75.00、K2O 112.50 kg/hm2。其中磷肥以基肥形式一次性施入，鉀肥以基肥和分蘗肥平均施入，氮肥按基肥、分蘗肥、穗肥比例5∶3∶2分別施入。硅肥和大粒鋅分別按60和3 kg/hm2施用。田間采取旱播水管，即播后與水直播管理措施一致。

1.2.2 測定指標與方法

1）干物質重。分別于分蘗期、孕穗期、齊穗期、灌漿期（抽穗后20 d）和收獲期測定干物質重。每處理按調查平均分蘗取3穴為一個樣本，每樣本分葉、莖鞘和穗（抽穗后）烘干稱取干重。

2）群體光合參數。于1）中所述水稻生育時期測定群體各光合參數。①葉綠素SPAD值。采用葉綠素快速測定儀測定頂葉（劍葉抽出后為劍葉，下同）葉綠素SPAD值，測定部位為葉片中上部，連續測定15片，取平均值。②葉面積指數（LAI）。利用冠層分析儀測定LAI。③凈光合速率。采用LC Pro+光合測定系統，測定水稻頂部完全展開的頂葉葉片的凈光合速率。

3）莖鞘物質輸出率和轉換率。莖鞘物質輸出率和轉換率的計算按照趙步洪等[5]的方法，其計算公式為：

莖鞘物質輸出率（EPMSS）=（B1-B2）/B1×100%；

莖鞘物質轉換率（TPMSS）=（B1-B2）/（C2-C1）×100%。

式中， B1和B2為齊穗期和收獲期莖鞘干物質量；C1和C2分別代表齊穗期和收獲期穗干物質量。

4）考種、測產。水稻成熟時，每小區以5點取樣法取2 m2統計有效穗數。按平均有效穗數取10穴植株，測定水稻有效穗數、每穗子粒數、結實率和千粒重。同時，去除保護行后進行機械實收，計算實際產量。

1.3 數據處理

運用EXCEL軟件進行數據的錄入、計算與作圖；運用SPSS 11.5軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 頂葉葉綠素SPAD值

從圖1可見，D16和D18頂葉SPAD值在分蘗期顯著高于D14，而孕穗后，D14和D16均顯著低于D18。但從齊穗后劍葉的SPAD值看，3種播種密度的頂葉葉綠素SPAD值相差不顯著。可見密度對水稻頂葉葉綠素的影響主要在齊穗期前。

2.2 頂葉凈光合速率

不同播種密度下，水稻頂葉凈光合速率有顯著不同，且隨生育時期呈拋物線變化（圖2）。水稻頂葉凈光合速率在孕穗至齊穗期達到最大值；灌漿期頂葉凈光合速率均有不同程度的下降，其中下降幅度最大的為D18；齊穗期D16和D18頂葉凈光合速率高于D14，分別高5.5%和6.1%；灌漿期3者差異不顯著；收獲期D16和D18頂葉凈光合速率比D14分別高36.3%和56.8%，差異顯著，而D16和D18之間差異不顯著。

2.3 葉面積指數（LAI）

不同播種密度下，水稻各個生育期的LAI存在顯著差異（圖3）。分蘗期和灌漿期播種密度對群體葉面積指數影響顯著，隨播種密度增大群體LAI顯著增大。各處理的LAI均在孕穗期達到峰值，D14和D16差異不顯著，但均顯著高于D18；齊穗期D14和D16的LAI分別較D18的高11.3%和5.9%，而收獲期這一差距進一步擴大，分別達到18.6%和9.6%。值得注意的是D14的LAI在孕穗期至收獲期一直保持在7.0以上，田間透光度較差，且出現少量的倒伏現象。

2.4 干物質及其轉運

2.4.1 干物質量 由圖4可見，不同播種密度對水稻干物質量積累影響顯著。孕穗期干物質量隨密度降低而減少，而齊穗后干物質量以D16最大，但到灌漿期D14干物質量增長積累較快，至收獲期與D16差異不顯著。D16的干物質量在齊穗期分別比D14和D18的高14.1%和20.6%，在收獲期分別高1.4%和35.0%。

2.4.2 干物質的分配與轉運 由表1可見，D14和D16的EPMSS和TPMSS差異不顯著，但顯著低于D18的，二者的EPMSS分別比D18的低30.1%和33.2%，TPMSS分別比D18的低65.9%和53.4%。可見D18穗部光合物質積累主要來自于齊穗前莖鞘中積累，而D14和D16齊穗后光合物質總體積累量較大，向穗部轉移的光合物質主要來自后期葉片的光合作用，而非齊穗前莖鞘中的積累。

2.5 產量及其構成

由表2可知，在不同機械播種密度下，水稻產量及其構成因素均有一定的差異。密度過高或過低均會導致減產。D16實際產量最高，分別比D14和D18增產4.7%和13.9%，增產達顯著水平。播種密度對有效穗數影響較顯著，其中D14和D16分別比D18提高了24.3%和18.0%，3者之間差異達顯著水平；結實率D14顯著低于其余處理；每穗總粒數D18顯著高于D14；千粒重處理間差異不顯著。

3 小結與討論

3.1 機械旱直播播種密度對水稻光合特性和干物質積累的影響

合理的栽植密度是構建和優化水稻群體質量的起點和基本措施之一[6]。水稻子粒產量的90%來自于花后葉片的光合作用，尤以劍葉對產量的貢獻最大。齊穗期前，播種密度越大其頂葉葉綠素SPAD值越高，齊穗后3種播種密度間差異已不顯著；頂葉凈光合速率在收獲前也表現出相似的規律。葉綠素是水稻光合的生理基礎。齊穗前播種密度越大水稻個體光合能力越強。但是由于群體數量不同，其齊穗時光合物質積累量（干物質量）并非如此，D16的干物質量最高，這可能因為D16孕穗期和齊穗期保持相對D18更高的LAI，同時避免了如D14過高的LAI而導致的田間透光度較差，影響下層葉片的光合作用。另外，在齊穗后從凈光合速率和葉綠素SPAD值上看，D16和D18個體植株的光合能力差異不大，但顯著高于D14，說明D14后期個體衰老相對較快。“小群體、壯個體、高積累”是水稻優化群體質量、確定基本苗數的依據[7]。本研究發現D14相對其余處理個體較弱。D14和D16的EPMSS和TPMSS相對D18均較低，說明D18穗部積累的更多光合物質來源于齊穗前，D14和D16群體光合能力在齊穗后依然較強。可見，水稻雖然有一定的群體自我調節和產量構成因素的補償能力，而個體和群體相互依存和制約最終形成不同的產量結構[8-12]。因此，培育具有較強光合能力的群體不能盲目稀播，要找到群體和個體的恰當結合點。因此，合理的播種密度能夠有效利用光能，充分發揮土壤生長潛力，保證個體的正常發育和群體的協調發展，進而獲得高產。

3.2 機械旱直播播種密度對水稻產量及其構成因素的影響

播種密度越大，其有效穗數越大，而單穗的著粒數越少。D18每穗總粒數最多，但由于其播種量較少，導致有效穗數嚴重不足，從而產量比其余處理低。因此，在采用機械精量旱直播時，獲取較多的有效穗數是獲取高產的基礎，同時也要保證一定穗總粒數和結實率，這樣才能最終達到高產。

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（責任編輯 呂海霞）