不同施肥模式與種植密度對寒地水稻分蘗動態和產量的影響

張明聰， 史國慶， 戰英策， 何松榆， 金喜軍， 王孟雪， 張玉先， 任春元， 丁希武

(1.黑龍江八一農墾大學農學院，黑龍江大慶 163319； 2.黑龍江省大興農場，黑龍江佳木斯 156300)

插秧密度是決定水稻產量的一個重要因素[1-2]。在一定范圍內，水稻產量隨插秧密度的增加而提高，但密度增加往往會使群體質量下降，群體通風透光變差，限制水稻產量潛力的發揮。大量研究表明，想要進一步提高水稻產量，則必須在增加密度的前提下，有效地利用光能，充分地利用地力，保證個體的正常發育和群體的協調發展，使單位面積穗數、穗粒數和千粒質量得到統一，從而獲得高產[3-4]。而增加密度能否增加產量，取決于適宜的養分管理方式。國內外學者研究表明，增加密度的同時，通過適當的養分管理方式能提高水稻群體質量、抗倒伏性能和產量[5-7]。養分管理方式中氮肥的施用是影響水稻產量的最重要因素之一，氮素營養狀況與水稻的群體特性、產量有著密切關系[8-9]。因此，適宜的養分管理方式與插秧密度是確保水稻高產的關鍵。當前黑龍江省大興農場水稻高產施肥模式與插秧密度均存在較大盲目性，為探討該農場水稻高產施肥模式與栽插密度對水稻分蘗動態和產量的影響，于2015年進行密度和施肥互作試驗，旨在為優化該農場的水稻高產、節本、高效的栽培技術提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗作物與品種

本試驗以水稻品種龍粳36為供試材料。

1.2 試驗地基本情況

試驗于2015年在黑龍江省大興農場農業技術研發中心水田區進行，5月20日插秧，9月29日收獲。土質為草甸白漿土，有機質含量2.62%，堿解氮含量161.4 mg/kg，有效磷(P2O5)含量31.8 mg/kg，速效鉀(K2O)含量121.25 mg/kg，pH值6.13。前茬為水稻，秋翻。

1.3 試驗設計

采用裂區試驗，均采用缽育苗，共設3個施肥模式和3種種植密度。其中，主處理為不同的氮素水平，設3種施肥模式，分別為A1：常規高產施肥模式，為黑龍江農墾高產施肥模式，P2O555 kg/hm2，K2O 90 kg/hm2；A2：養分優化管理模式，采用氮肥總量控制，氮肥后移，增加鉀肥用量(K2O 60 kg/hm2)，減少磷肥用量(P2O535 kg/hm2)的養分優化管理模式；A3：農民習慣施肥處理，施肥模式基于地方農戶施肥情況調查形成，P2O560 kg/hm2，K2O 50 kg/hm2。副處理為不同插秧規格，共設3種插秧水平，分別為B1：26.7 cm×13.3 cm(28穴/m2)；B2：30 cm×10 cm(33穴/m2)；B3：26.7 cm×10.0 cm(38穴/m2)。共9個處理，每穴4株，每小區栽插16行，行長23.5 m。各處理施氮量見表1。

1.4 調查項目與方法

(1)葉齡進程：秧田4葉期后標記水稻主莖葉齡，插秧時每個小區栽插10株帶標記的秧苗，返青后每5 d記錄1次葉齡；(2)水稻分蘗動態變化：從水稻返青后(5月26日)到分蘗末期(7月1日)，每5 d調查1次水稻分蘗數，每個小區選取有代表性的植株10 穴，調查水稻分蘗數，取平均值為該小區的分蘗數；(3)考種測產：每個小區選取有代表性的2點，測每點數相鄰的20穴的有效穗數，選取接近該平均有效穗數的4穴植株， 調查每穗粒數、 結實率和千粒質量等，根據各產量構成要素計算小區理論產量。

表1 氮肥施用時期和用量

2 結果與分析

2.1 不同施肥模式與種植密度對水稻分蘗動態的影響

由表2可知，于6月16日前后各處理達到最大分蘗期，其中A3B1處理由于氮肥施用量高和密度低的原因分蘗數達到各處理最高，為17.21個/穴，但最大分蘗期之后，由于后期供氮不足，無效分蘗較多，分蘗末期分蘗數僅為13.70個/穴。在相同密度條件下，6月21日至分蘗末期(7月1日)施肥量A2各處理分蘗數均高于同密度的其他處理，其中A2B1處理分蘗數最高，A2B2次之。

表2 不同施肥模式與種植密度對水稻分蘗動態的影響

2.2 不同施肥模式與種植密度對水稻分蘗成穗率的影響

水稻分蘗成穗率是衡量水稻群體質量的重要指標。從圖1可以看出，A2B2處理成穗率最高，為89.41%，較同密度的A1B2處理和A3B2處理分別高7.28%、11.36%；A3各處理成穗率均低于同密度條件下的其他處理，其中A3B1處理較A1B1和A2B1處理分別低7.86%、7.54%；A3B2處理較A1B2處理和A2B2處理分別低3.66%、10.2%；A3B3處理較A1B3處理和A2B3處理分別低5.60%、5.78%；A3B3處理分蘗成穗率為各處理最低，為76.7%。

2.3 不同施肥模式與種植密度對水稻生育期的影響

從表3可以看出，生育進程與氮肥的施肥量呈正相關，A2和A3處理生育進程較A1相比有所延遲，如果7月份的氣溫偏低，抽穗楊花期推遲，生育后期易發生貪青晚熟現象。抽穗期略晚于前幾年，主要是由于今年在抽穗期間降水頻繁，降水量大，陽光不充足，光合產物運轉不通暢，使水稻抽穗期延遲。各處理在當年的氣候條件下均可以成熟，但施氮量過多對生育期的延遲有促進作用。

表3 不同施肥模式與種植密度互作對水稻生育期的影響

2.4 不同施肥模式與種植密度對水稻產量及產量構成的影響

由表4可知，相同施肥水平條件下，隨著密度增加，穗數增加，穗長、穗粒數和結實率減少，其中A2B1較A2B3穗長、穗粒數分別增加9.40%、9.86%，A3B1較A3B3穗長、穗粒數分別增加14.69%、9.37%，均差異顯著；結實率A3B3最低，僅為84.7%；千粒質量各處理間差別不大；產量均表現為B2處理高于其他處理，其中A2B2處理產量最高，較A2B1增加9.86%(P<0.05)。相同密度條件下，隨著施肥量的增加，穗數和產量均呈先增加后降低的趨勢，在A2施肥條件下，均高于A1和A3處理，其中，比較各處理產量，A2B1較A1B1和A3B1分別增加8.01%和10.10%，A2B2較A1B2、A3B2增加8.48%和7.50%，A2B3較A1B3、A3B3增加6.15%和9.46%，差異顯著。

表4 不同施肥模式與種植密度互作對水稻產量及產量構成的影響

注：同列數據后不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。

2.5 不同施肥模式與種植密度對水稻產量影響方差分析

由表5可知，通過F檢驗表明，在試驗中肥料間差異極顯著，種植密度間差異極顯著，肥料與種植密度交互差異達到顯著水平。據F值得出對產量作用的大小順序是肥料>種植密度>肥料與種植密度互作。

表5 肥料×種植密度試驗方差分析

注：“*”表示差異顯著(P<0.05)；“**”表示差異極顯著(P<0.01)。

3 結論與討論

成穗率是衡量水稻群體質量的重要指標。研究表明，成穗率與種植密度呈負相關關系，在種植密度較低時，水稻個體生長優勢得到充分發揮，成穗率明顯提高，種植密度高時則相反[10]。該研究結果表明，A1和A3施肥處理在B1和B2種植密度條件下，隨著密度增加，分蘗成穗率呈降低趨勢，而A2處理能避免分蘗成穗率降低，在B2密度條件下，達到最高。張明聰等應用水稻養分優化管理模式，根據水稻生育期的營養狀況來決定肥料的施用量[2，5]。該試驗中，不同密度條件下，養分優化管理模式(A2)由于前期減少施氮量，有效控制了無效分蘗的發生，提高了分蘗成穗率，其成穗率達到 82.5%～89.4%，中后期根據水稻葉色施用氮肥，既保證了水稻氮素的充分供給，又防止其過量供應，使A2處理在3種密度條件下均獲得了較高產量，這與張鎮銘等認為適宜的群體密度條件下，分蘗成穗率均隨穗肥用量的增加而提高相一致[11]。

由于黑龍江省早春氣溫較低，在水稻栽培管理上，以分蘗早生快發為核心，強調基蘗肥的施用。大量研究證實，基蘗氮肥用量高，前期水稻分蘗數并不高，只是在分蘗中后期分蘗數增高，但收獲時分蘗前期農民習慣施肥(farmer’s fertilization practice，FFP)與實地氮肥管理技術(site-specific nitrogen management，SSNM)2個處理分蘗數基本相同[12-13]，說明大量施基蘗肥不但未明顯促進分蘗早生快發，相反由于分蘗成穗率低，因此收獲時水稻穗數基本相同。該試驗中，A3施肥模式由于前期氮素施用量高，獲得了較高的穗數，但由于后期養分供應不足，收獲期獲得有效穗數降低，使A3施肥模式的3個密度處理分蘗成穗率均低于80%，說明營養生長期大量氮肥的投入，使得前期水稻群體旺長，增加了大量的無效分蘗，而后期氮素營養不足，也致使無效分蘗增加，進而使不同密度下的A3處理產量降低。

綜上所述，在相同密度條件下，養分優化管理模式(A2)滿足了水稻的需肥特性，形成適宜的群體結構，分蘗成穗率、穗數和產量均高于同密度的其他施肥模式；相同施肥模式條件下，隨著密度增加，有效分蘗數呈降低趨勢，穗數增加，穗長、穗粒數和結實率減少，產量表現為B2(30 cm×10 cm)處理最高。因此，水稻龍粳36采用插秧密度為30 cm×10 cm(33穴/m2)，配合養分優化管理模式進行施肥可獲得較高的產量。

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