引用本文
胡雅杰, 曹伟伟, 钱海军, 邢志鹏, 张洪程, 戴其根, 霍中洋, 许轲, 魏海燕, 郭保卫, 高辉, 沙安勤, 周有炎, 刘国林. 钵苗机插密度对不同穗型水稻品种产量、株型和抗倒伏能力的影响. 作物学报, 2015, 41(5): 743-757
HU Ya-Jie, CAO Wei-Wei, QIAN Hai-Jun, XING Zhi-Peng, ZHANG Hong-Cheng, DAI Qi-Gen, HUO Zhong-Yang, XU Ke, WEI Hai-Yan, GUO Bao-Wei, GAO Hui, SHA An-Qin, ZHOU You-Yan, LIU Guo-Lin. Effect of Planting Density of Mechanically Transplanted Pot Seedlings on Yield, Plant Type and Lodging Resistance in Rice with Different Panicle Types. Acta Agronomica Sinica, 2015, 41(5): 743-757  
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钵苗机插密度对不同穗型水稻品种产量、株型和抗倒伏能力的影响
胡雅杰1, 曹伟伟1, 钱海军1, 邢志鹏1, 张洪程1,*, 戴其根1, 霍中洋1, 许轲1, 魏海燕1, 郭保卫1, 高辉1, 沙安勤2, 周有炎2, 刘国林2
1 扬州大学农业部长江流域稻作技术创新中心 / 扬州大学江苏省作物遗传生理国家重点实验室培育点, 江苏扬州 225009
2 江苏省兴化市农业局, 江苏兴化 225700
* 通讯作者(Corresponding author): 张洪程, E-mail: hczhang@yzu.edu.cn, Tel: 0514-87979220

第一作者联系方式: E-mail: yajiehu@163.com

收稿日期:2015-04-02
基金:本研究由国家“十二五”科技支撑计划项目(2011BAD16B03), 超级稻配套栽培技术开发与集成(农业部专项), 江苏省科技支撑计划项目(BE2012301, BE2013394), 江苏省农业科技自主创新基金项目(CX[12]1003.9), 扬州大学“新世纪人才工程”项目和江苏省普通高校研究生科研创新计划项目(KYLX_1353)资助
摘要

选用3种穗型水稻品种, 设置3种钵苗机插密度, 以毯苗机插为对照(CK), 系统研究钵苗机插不同密度对水稻产量及其构成、穗部性状、冠层叶系配置、茎秆物理特性和抗倒伏的影响, 旨在探明水稻钵苗机插配套不同穗型品种适宜栽插规格及其增产特点; 同时, 阐明钵苗机插不同密度下水稻株型特征和抗倒伏特性。结果表明: (1) 3种钵苗机插密度处理下, 大穗型品种产量随密度降低呈先增后降的变化趋势, 但均显著高于CK; 中、小穗型品种产量有随着密度降低而下降的趋势。不同穗型品种穗数随着密度降低而显著减少, 每穗粒数显著增加, 结实率和千粒重无明显变化规律。(2)钵苗机插下不同穗型水稻品种的穗长、着粒密度、单穗重、一次枝梗数、二次枝梗数、一次枝梗粒数和二次枝梗粒数均随密度降低而增加, 且高于CK; 一、二次枝梗数比值和一、二次枝梗粒数比值随密度降低而呈下降趋势。(3) 钵苗机插下不同穗型水稻品种的上三叶的叶长、叶宽、叶基角、披垂度和比叶重随着密度降低而呈增加趋势; 且上三叶的叶长、叶宽和比叶重高于CK。(4)随着密度降低, 不同穗型品种钵苗机插水稻基部N1、N2、N3节间长度减少, 茎秆粗度、茎壁厚度和节间干重增加, 穗下节间长、秆长、株高、重心高增加, 而相对重心高有减小趋势。(5)不同穗型品种钵苗机插水稻基部节间N1、N2、N3抗折力和弯曲力矩随着密度降低而增加, 倒伏指数呈下降趋势, 且低于CK。说明水稻钵苗机插配套大穗型品种宜适当降低密度, 增加每穗粒数以获高产; 中穗型品种需兼顾穗数和每穗粒数, 提高群体颖花量而增产; 小穗型品种依靠穗数而提高产量。水稻钵苗机插降低密度能改善穗部性状和增加上三叶的叶面积, 但增大了叶基角和披垂度, 同时利于缩短基部节间长度, 增加基部节间粗度、茎壁厚度和充实度, 从而提高抗折力, 降低倒伏指数。

关键词: 水稻钵苗机插; 栽插规格; 产量; 株型; 抗倒伏
Effect of Planting Density of Mechanically Transplanted Pot Seedlings on Yield, Plant Type and Lodging Resistance in Rice with Different Panicle Types
HU Ya-Jie1, CAO Wei-Wei1, QIAN Hai-Jun1, XING Zhi-Peng1, ZHANG Hong-Cheng1,*, DAI Qi-Gen1, HUO Zhong-Yang1, XU Ke1, WEI Hai-Yan1, GUO Bao-Wei1, GAO Hui1, SHA An-Qin2, ZHOU You-Yan2, LIU Guo-Lin2
1 Innovation Center of Rice Cultivation Technology in the Yangtze Valley, Ministry of Agriculture / Jiangsu Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China
2 Bureau of Agriculture of Xinghua County of Jiangsu Province, Xinghua 225700, China
Abstract

In order to identify the suitable planting density and high-yielding charcteristices of mechanically transplanted pot seedlings of rice (PS) with different panicle types, and clarify the effect of planting density on plant type and loding resitance, a field experiment was conducted using rice cultivar with three panicle types in 2012 and 2013. By setting high, medium and low planting density treatments and using mechanically transplanted carpet seedling as control (CK), we investigated yield and its components, panicle traits, canopy leaf system configuration, physical properties of culm and lodging resistance. Resluts showed as follows: (1) With decreasing planting density, yield of three density treatments in the large panicle cultivar increased firstly and then reduced which was higher than that of CK;,and yield of three density treatments reduced progressively for the medium and small panicle cultivar. With decreasing planting density, number of panicles in all cultivars reduced significantly, and spikelets per panicle increased markedly, but there was no significant difference in grain-filled percentage and 1000-grain weight. (2) With decreasing planting density, in all cultivars with PS, panicle length, grain density, grain weight per panicle, No. of primary branch, No. of secondary branch, No. of grains of primary branch and No. of grains of secondary branch showed a tendency of increase, and were higher than those in CK, but it showed a decreasing tendency in ratio of No. of primary branch to No. of secondary branch and ratio of No. of grains of primary branch to No. of grains of secondary branch. (3) Leaf length, leaf width, leaf basal angle, drooping angle of top three leaves and specific leaf weight from flag leaf to the 3rd leaf in all cultivars with PS were enhanced with decreasing planting density, and were higher than those in CK except for leaf basal angle and drooping angle. (4) With decreasing planting density, length of basal 1st, 2nd, and 3rd internodes were shortened, and culm diameter, culm wall thickness, dry matter weight per unit internode of basal inernodes, neck internode length, stalk length, plant height and gravity center height were increased. (5) The breaking resistance and bending moment of basal 1st, 2nd and 3rd internodes were increased with decreasing planting density, but lodging index was decreased. Therefore, for increasing yield with PS, the large panicle cultivar should reduce planting density appropriately, and increase grain number per panicle; the medium panicle cultivar should coordinate number of panicles and spikelets per panicle, getting a large amount of the total spikelets; the small panicle cultivar should depend on number of panicles. When the plant density reduced in PS, panicle traits and top three leaves area could be improved, but leaf basal angle and drooping angle could be increased; meanwhile, it was benefical to shorten the length of basal internodes and increase culm diameter, culm wall thickness and dry matter weight per unit internode, resulting in enhanced breaking resistance and reduced lodging index.

Keyword: Pot seedling mechanically transplanted rice; Planting specification; Yield; Plant type; Lodging resistance

水稻高产或超高产的形成与植株良好的株型和较强的抗倒伏能力关系密切[1, 2]。良好的株型能改善水稻群体和个体受光姿态, 提高光能利用效率, 增强群体光合物质生产能力[3]。水稻株型主要包括株高、叶系形态、茎秆特性、穗部性状、根系形态等指标。高产水稻株型一般具有基部3个节间短而粗, 穗下节间较长, 顶部3张叶片长且宽、叶角小, 穗型大、着粒密度高, 根系发达、活力强等特征[4, 5]。良好的株型结构也利于提高水稻抗倒伏能力[6]。李杰等[7]研究发现株高、重心高度、茎秆粗度、壁厚、茎秆干重、叶鞘干重、单位节间干重、节间基部至穗顶的长度等茎秆特性与水稻抗折力呈显著或极显著正相关。水稻倒伏还与穗重、穗颈弯曲度等穗型特征密切相关[8, 9]。除外界降雨、风速等气候因素外, 施肥、密度、种植方式等栽培措施也是影响倒伏的主要调控因子[10, 11, 12]。以往水稻株型和抗倒伏研究大部分是在人工移栽条件下进行, 而机械移栽条件下研究较少。特别是近年来, 我国农村优质劳力大量转移, 势必要求农业生产投入较少劳力。因此, 加快水稻生产全程机械化成为我国稻作现代化的主攻方向, 其中种植机械化是关键[13, 14]。目前, 水稻机械化种植方式主要是20世纪80年代引进日本机插秧技术经本土化, 在农机农艺两方面进一步改进和再创新发展起来的盘育毯状小苗机插[15, 16]。毯苗机插水稻凭借其省工、节本、高效和高产优势, 近30多年推广面积不断扩大, 除东北稻区应用普遍外, 南方稻区江苏省推广面积最大, 2013年机插面积达123.33万公顷。但这种水稻机插方式存在秧龄短、秧苗素质弱、植伤重、缓苗期长、个体生长量少和杂交稻应用难度大(尤其是大穗型杂交稻)等问题[17, 18]。为了寻求解决上述问题的机械化栽培新途径, 自2010年以来, 本课题组与多家单位合作, 开展了水稻钵苗机插高产栽培联合攻关研究与试验示范, 初步阐明了水稻钵苗机插具有秧苗素质高、植伤轻、缓苗期短、活棵早分蘖快、生育中后期光合物质积累多、后期根系活力强、显著增产等优势[19, 20, 21]。前人关于水稻钵苗机插秧苗素质[22]、分蘖特性[23]、栽插密度[24]、高产或超高产形成规律[20, 25]等研究报道较多, 而针对不同穗型品种与水稻钵苗机插相配套的合理栽插规格鲜有报道, 特别是钵苗机插密度对不同穗型品种水稻穗部性状构成、冠层叶系配置、茎秆物理特性和抗倒伏能力的影响更是缺乏系统研究。因此, 本研究选取不同穗型品种为材料, 设置3种钵苗机插密度, 以毯苗机插水稻为对照, 明确水稻钵苗机插配套不同穗型品种合理栽插规格及其增产特点, 并阐明钵苗机插水稻株型特征和茎秆抗倒特性, 以期为水稻钵苗机插大面积生产应用提供理论依据。

1 材料与方法
1.1 试验地点

扬州大学农学院校外试验基地江苏省兴化市钓鱼镇(33° 05′ N, 119° 58′ E)位于江苏里下河腹部, 属北亚热带湿润气候区, 年平均温度15℃左右, 年降水量1024.8 mm左右, 全年日照2305.6 h左右, 无霜期227 d左右。两年水稻生长季节温度、降水量和日照等气象资料见图1。试验地前茬为小麦(产量约6.7 t hm-2), 土壤类型勤泥土, 质地黏性。两年0~20 cm土层分别含有机质24.5 g kg-1和24.8 g kg-1、全氮1.7 g kg-1和1.6 g kg-1、速效磷13.2 mg kg-1和12.8 mg kg-1、速效钾137.2 mg kg-1和141.5 mg kg-1。

图1 2012年和2013年水稻生长季节日照、平均温度、降水量情况Fig. 1 Sunshine hours, mean temperature, and precipitation during the growth season of rice in 2012 and 2013

1.2 试验设计

2010年选取具有不同穗重的24个品种或组合进行预备试验, 在统一高产栽培管理条件下, 充分发挥其产量潜力, 成熟期按平均单穗重进行聚类分析, 即按欧式距离长短划分为大穗型(平均单穗重≥ 5 g)、中穗型(3 g< 平均单穗重< 5 g)和小穗型(平均单穗重≤ 3 g) 3类。从每穗型各选取2个最具代表性品种进行正式试验, 大穗型品种为甬优2640 (籼粳杂交稻)和甬优8号(杂交粳稻), 中穗型品种为武运粳24和宁粳3号(两者均为常规粳稻), 小穗型品种为淮稻5号和淮稻10号(两者均为常规粳稻)。

根据钵苗插秧机(RX-60AM型)固有株行距, 设置高、中、低3种钵苗机插密度, 即行距33 cm下, 设3种株距, 分别为12、14和16 cm, 分别记为D1、D2、D3, 以盘育毯状小苗机插作对照(CK, 与D1密度相同), 行株距为30.0 cm× 13.2 cm。2012年和2013年, 对钵苗机插采用特制塑料钵体硬盘旱育秧, 5月16日和5月18日播种, 6月15日和6月17日机插, 秧龄均为30 d; 对毯苗机插采用塑料软盘旱育秧, 5月28日和5月30日播种, 6月15日和6月17日机插, 秧龄均为18 d。根据本课题组2006— 2007年不同穗型水稻品种每穴适宜苗数的研究结果[26], 确定本试验大穗型品种每穴栽插2苗, 中穗型品种每穴栽插3苗, 小穗型品种每穴栽插4苗。通过播种机调节不同穗型品种播种量, 大穗型品种每孔播2~3粒, 中穗型品种每孔播3~4粒, 小穗型品种每孔播4~5粒, 机插后人工匀苗补苗, 确保穴苗数一致。设置4个处理, 6个品种, 3次重复, 共72个小区, 随机区组排布, 每个小区面积为25 m2。

总施纯氮300 kg hm-2, 基蘖肥∶ 穗肥=6∶ 4, 其中基肥和分蘖肥各占50%, 穗肥分2次等量施用; 氮磷钾配比为N∶ P2O5∶ K2O=1.0∶ 0.4∶ 0.8, 磷肥全做基肥一次施用, 钾肥分2次施用, 其中基肥和促花肥各占50%。机插时薄水移栽活棵, 分蘖期以稳定的浅水层灌溉; 在有效分蘖临界叶龄的前一个叶龄(N-n-1), 茎蘖数达到预期穗数的80%时, 开始排水搁田; 拔节至成熟期实行湿润灌溉, 干干湿湿, 直至收获前5~7 d。按当地大面积生产方式统一防治病虫草害。

1.3 测定内容与方法

1.3.1 株型 于齐穗期, 选取不同处理群体生长一致的10穴, 选定主茎, 测定剑叶、倒二叶、倒三叶的长、宽、叶基角(叶片基部与茎秆的夹角)、叶开角(叶尖与叶枕连成的直线与茎秆之间的夹角)、披垂度(叶开角与叶基角的差值)、叶干重。

1.3.2 茎秆物理性状及抗倒伏 齐穗后25 d, 从每小区分别随机选取20个有代表性的单茎, 保持不失水, 用直尺、电子天平、游标卡尺等器具测定株高、重心高、穗长、各节间的长度、粗度、基部第1、第2、第3节间(N1、N2、N3)抗折力及节间基部到穗顶的长度和鲜重。重心高度: 将新鲜茎秆地上部(包括穗子、叶片和叶鞘), 水平横置于刀口上, 并左右移动, 直至其平衡卧于刀口上, 这时与刀口的接触点即为重心, 测量重心至茎秆基部的距离即为重心高度。参照濑古秀生等[27]的方法计算: 水稻基部各节间的弯曲力矩(bending moment, BM)、抗折力(breaking resistance, BR)和倒伏指数(lodging index, LI)。弯曲力矩(cm g) = 节间基部至穗顶的长度(cm)× 该节间基部至穗顶的鲜重(g); 倒伏指数(cm g g-1) = 弯曲力矩(cm g)/抗折力(g)。将待测定的节间茎秆(保留叶鞘)置自制的测定器上, 该节间中点与测定器中点对应(支点间距为5 cm), 在节间中点挂一盘子, 逐渐加入砝码至茎秆将要折断还没折断时, 逐渐向盘中加入沙子直至茎秆折断, 此时砝码、沙子及盘子的重量之和即为该节间的抗折力(g)。

1.3.3 产量测定及穗部性状调查 成熟期采用五点法每小区普查50穴, 计算有效穗数; 每小区按平均穗数取10穴考种, 分穗长、一次枝梗、二次枝梗等考察穗部性状, 测定每穗粒数和结实率; 以1000 实粒种子(含水率14%)称重, 重复3次, 求取千粒重; 并实收核产。着粒密度(粒 cm-1)=每穗粒数/穗长; 一、二次枝梗数比值= 一次枝梗数/二次枝梗数; 一、二次枝梗粒数比值= 一次枝梗粒数/二次枝梗粒数。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2003进行数据的录入、计算和作图, 运用SPSS软件统计分析。

2 结果与分析
2.1 钵苗机插密度对不同穗型品种水稻产量及其构成因素的影响

由表1和表2可知, 钵苗机插密度对水稻产量及其构成因素的影响因品种穗型而变化不一。对大穗型品种而言, 与CK相比, 两年D1、D2、D3实产显著增加, 2012年两品种分别增加10.59%、16.37%、11.32%和9.91%、14.15%、8.91%, 2013年分别增加10.50%、16.01%、11.79%和9.26%、14.09%、8.93%; 钵苗机插三密度处理实产随着密度降低而先增后减, D2产量最高。对中穗型品种而言, 与CK相比, 两年D1实产显著增加, D2增产不显著, D3产量相当, 2012年两品种D1、D2分别增加7.48%、3.15%和7.79%、4.60%, 2013年分别增加8.33%、5.22%和6.97%、3.61%; 随着密度降低, 三密度处理实产递减, D1与D3差异显著。对小穗型品种而言, 与CK相比, 两年D1实产显著增加, D2和D3产量相当或略减少, 2012年两品种D1分别增加6.02%和5.79%, 2013年分别增加6.03%和5.60%; 随着密度降低, 三密度处理实产变化规律与中穗型品种一致。

表1 2012年钵苗机插不同密度下水稻产量及其构成因素 Table 1 Yield and its components of mechanically transplanted pot seedlings of rice with different transplanting densities in 2012
表2 2013年钵苗机插不同密度下水稻产量及其构成因素 Table 2 Yield and its components of mechanically transplanted pot seedlings of rice with different transplanting densities in 2013

从产量构成因素来分析(表1和表2), 大穗型品种群体颖花量表现为D2> D3> D1> CK, 三密度处理显著高于CK, 中穗型品种表现为D1> D2> D3、CK, D1、D2显著高于CK, 而小穗型品种表现为D1> D2> CK> D3, D1显著高于CK; 再从群体颖花量构成分析可知, 三穗型品种穗数D1与CK相当(除2013年淮稻10号), 随着密度降低, 各处理穗数显著减少; 每穗粒数表现为D3> D2> D1> CK, 差异达显著水平; 对结实率和千粒重而言, D1、D2、D3和CK处理间变化不一, 差异不显著。进一步相关和通径分析表明(表3), 三穗型品种群体颖花量与产量呈极显著正相关, 群体颖花量对产量的贡献作用最大。大穗型品种产量与穗数呈显著负相关, 与每穗粒数呈极显著正相关, 且P X2-X3> P X1-X3; 中穗型品种产量与穗数和每穗粒数呈正相关; 而小穗型品种产量与穗数呈显著正相关, 与每穗粒数呈负相关, 且P X1- X3> P X2-X3。因此, 水稻钵苗机插配套大穗型品种需获得足量穗数基础上, 增加每穗粒数而高产; 中穗型品种需兼顾穗数和每穗粒数, 协调提高群体颖花量而增产; 小穗型品种则依靠穗数增加而提高产量。

表3 产量与其构成因素间的相关系数及直接通径系数 Table 3 Correlation coefficient and path coefficient between yield and yield components
2.2 钵苗机插密度对不同穗型品种水稻株型的影响

2.2.1 穗部构成特征 由表4可知, 不同穗型品种钵苗机插三密度处理穗长、着粒密度、单穗重、一次枝梗数、一次枝梗粒数、二次枝梗数和二次枝梗粒数均高于CK, 一、二次枝梗数比值和一、二次枝梗粒数比值低于CK, 一次枝梗结实率和二次枝梗结实率高低不一。穗长、着粒密度、单穗重、一次枝梗数、一次枝梗粒数、二次枝梗数和二次枝梗粒数随着密度降低而呈增加趋势, 一、二次枝梗数比值和一、二次枝梗粒数比值呈减少趋势。

表4 钵苗机插不同密度下水稻穗部性状 Table 4 Panicle teaits of mechanically transplanted pot seedlings of rice with different transplanting densities

2.2.2 叶片形态特征 从表5可以看出, 与CK相比, 不同穗型品种D1、D2和D3上三叶的叶长、叶宽和比叶重较大, 其中D3上三叶的叶长差异达显著水平, D1和D2叶基角和披垂度较小。随着密度降低, 上三叶的叶长、叶宽、叶基角、披垂度和比叶重均呈增加趋势。就不同穗型品种而言, 上三叶叶长、叶宽和披垂度表现为大穗型> 中穗型> 小穗型。由表6还可知, 钵苗机插密度对不同穗型品种上三叶叶片形态的影响表现为叶长> 披垂度> 叶基角> 叶宽, 特别是大穗型品种上三叶叶长和披垂度受密度的影响最大。

表5 钵苗机插不同密度下水稻上三叶叶片形态和比叶重 Table 5 Characteristic and specific leaf of the top three leaves of mechanically transplanted pot seedlings of rice with different transplanting densities

2.2.3 植株茎秆特征 由表6可以看出, 株高、秆长、穗下节间长、重心高度以大穗型品种最大, 中穗型品种其次, 小穗型品种最小。与CK相比, 不同穗型品种D1、D2和D3基部N1、N2、N3节间长度缩短, 穗下节间长和秆长较长, 穗下节间所占比例较大, 株高和重心高较高, 而相对重心高较低。随着密度降低, 基部N1、N2、N3节间长度减少, 穗下节间长、秆长、株高、重心高增加, 而相对重心高有减小趋势。再从基部节间粗度、壁厚和充实度来看(表7), 不同穗型品种D1、D2和D3基部节间N1、N2、N3 茎秆粗度、茎壁厚度和单位节间干重显著高于CK, 且随着密度降低, 而呈增加趋势。就不同穗型品种而言, 茎秆粗度和茎壁厚度表现为大穗型> 中穗型> 小穗型。

表6 钵苗机插不同密度下水稻基部节间长度和株高 Table 6 The internodes length and plant height of mechanically transplanted pot seedlings of rice with different transplanting densities
表7 钵苗机插不同密度下水稻基部节间茎秆粗度、茎壁厚度和单位节间干重 Table 7 The culm diameter and culm wall thickness of basal internodes and dry weight of unit internod of mechanically transplanted pot seedlings of rice with different transplanting densities
2.3 钵苗机插密度对不同穗型品种水稻抗倒伏能力的影响

由表8可知, 不同穗型品种水稻基部节间倒伏指数以N3最大, N2其次, N1最小。与CK相比, 不同穗型品种D1、D2和D3基部节间N1、N2、N3倒伏指数较小, N2和N3差异达显著水平。随着密度降低, 基部节间N1、N2、N3倒伏指数递减, 且N2和N3倒伏指数在D1和D3处理间差异达显著水平。就不同穗型品种而言, 基部节间N1、N2、N3倒伏指数表现为大穗型> 中穗型、小穗型。进一步分析基部节间抗折力和弯曲力矩发现, 不同穗型品种间抗折力差异不大, 而弯曲力矩表现为大穗型> 中穗型、小穗型, 这是导致大穗型品种倒伏指数较高主要原因。与CK相比, 不同穗型品种D1、D2和D3基部节间N1、N2、N3抗折力和弯曲力矩显著增加, 但倒伏指数显著降低。随着密度降低, 基部节间N1、N2、N3抗折力和弯曲力矩均增加, 但抗折力增幅大于弯曲力矩, 故倒伏指数呈递减趋势, 其中D1和D3处理间抗折力、弯曲力矩和倒伏指数差异达显著水平。

表8 钵苗机插不同密度下水稻基部节间抗折力、弯曲力矩和倒伏指数 Table 8 Breaking resistance and bending moment and lodging index of mechanically transplanted pot seedlings of rice with different transplanting densities
3 讨论
3.1 钵苗机插不同密度下水稻产量及其形成特征

种植密度一直是水稻产量、群体结构、植株生理活性、肥料吸收利用、杂草控制等重要栽培调控因子[28]。前人关于种植密度对水稻产量及其构成的影响研究报道较多, 但结果不尽一致。马均等[29]研究认为水稻超多蘖壮秧超稀植栽培利于高产、节本和省工, 是发挥重穗型杂交稻品种产量潜力的重要途径。郎有忠等[28]研究认为中籼稻配套中等密度利于高产, 稀植或密植均不利于增产。而李世峰等[30]研究认为毯苗机插水稻小棵密植利于个体和群体生长发育, 提高产量。这主要是不同生态条件、种植方式和穗型或类型品种对水稻种植密度要求不同。本研究结果表明, 不同穗型品种钵苗机插水稻穗数随着密度降低而显著减少, 每穗粒数显著增加, 而对群体颖花量而言, 大穗型品种呈先增后减, 中、小穗型品种呈递减。最终产量表现与群体颖花量趋势一致。说明对大穗型品种宜采用中等密度(株距14 cm), 中、小穗型品种宜采用高密度(株距12 cm), 利于提高水稻钵苗机插产量。由于本试验钵苗插秧机行距固定为33 cm, 株距可调节为12、14、16、18、20、22 和24 cm, 如能改进机具, 缩小行距或株距, 中、小穗型品种是否增产还有待进一步验证。

本研究产量与其构成因素相关和通径分析表明, 三穗型品种产量与群体颖花量呈极显著正相关, 大穗型品种每穗粒数对群体颖花量贡献最大, 中穗型品种穗数和每穗粒数对群体颖花量贡献值相当, 小穗型品种穗数对群体颖花量贡献最大。说明水稻钵苗机插配套大穗型品种宜适当降低密度, 在足穗的基础上增加每穗粒数而高产; 中穗型品种需兼顾穗数和每穗粒数, 协调两者而增产; 小穗型品种依靠穗数增加而提高产量。本研究结果还发现, 在同一密度下水稻钵苗机插较毯苗机插产量显著或极显著增加, 大穗型品种增产幅度为9.26%~10.59%, 中穗型品种为6.97%~8.33%, 小穗型品种为5.60%~ 6.03%。产量增加的主要原因是水稻钵苗机插在获得适量穗数基础上, 增加每穗粒数, 提高群体颖花量。可见, 水稻钵苗机插配套大穗型品种能充分发挥大穗优势, 增产潜力更大。

3.2 钵苗机插不同密度下水稻株型特征和茎秆抗倒伏性

前人已从不同产量类型、不同氮效率基因型、机械种植方式和施肥运筹[5, 12, 31, 32]等方面对水稻株型进行了较多研究报道, 曾勇军等[5]针对长江中下游双季稻不同产量群体研究发现, 早稻高产株型特征为株高95~105 cm, 上部节间较长, 倒二、倒三叶片较长, 叶片披垂角相对较大; 晚稻高产株型特征为株高100~110 cm, 上部节间长, 茎秆粗壮, 叶片长度适中, 叶片披垂角相对较小。张庆等[31]研究氮高产高效与低产低效两类品种株型特征认为, 与氮低产低效型品种比较, 氮高产高效型品种上三叶的叶长和披垂度显著减少, 上三叶的叶宽、比叶重和群体叶面积指数显著或极显著增加。本研究结果表明, 与毯苗机插相比, 水稻钵苗机插三密度处理的株高、秆长和重心高增加, 基部3个节间长度较短, 上三叶的叶长较长, 叶宽和比叶重略有增加, 而叶基角和披垂度有所减小。随着密度降低, 上三叶的叶长、叶宽、叶基角、披垂度和比叶重呈增加趋势, 基部3个节间长缩短, 茎秆粗度、壁厚和充实度增加, 这与杨世民等[11]研究结果一致。说明水稻钵苗机插降低密度利于增加上三叶的叶面积, 缩短基部节间长度, 提高茎秆粗度、壁厚和充实度。

穗部性状是水稻株型指标重要的组成部分, 与产量关系也最为密切。曾勇军等[5]研究认为双季稻地区早稻高产群体穗型特征为穗长较长, 一、二次枝梗数多, 每穗粒数100~130粒, 单穗重2.5 g以上; 晚稻表现为穗长较长, 二次枝梗数多, 着粒密度大, 每穗粒数120~150粒, 单穗重3.0 g左右。马均等[33]研究认为重穗型品种理想穗部性状为单穗重4.8 g以上, 每穗粒数180~240粒。本研究发现, 水稻钵苗机插三密度处理的穗长、着粒密度、单穗重、一次枝梗数、一次枝梗粒数、二次枝梗数和二次枝梗粒数均高于CK, 不同穗型品种间表现为大穗型> 中穗型> 小穗型。随着密度降低, 穗长、着粒密度、单穗重、一次枝梗数、一次枝梗粒数、二次枝梗数和二次枝梗粒数呈增加趋势。可见, 水稻钵苗机插降低密度利于提高每穗粒数和改善穗部性状。

水稻茎秆倒伏往往发生在基部1~3节间, 与基部节间抗折力及其承受重量有关。前人关于水稻抗倒伏进行了较多的研究报道, 杨世民等[11]研究认为茎秆基部节间倒伏指数与栽插密度极显著正相关。李杰等[7]研究结果表明, 与机插稻和直播稻相比较, 手栽稻抗折力和弯曲力矩极显著提高, 倒伏指数极显著下降。本研究结果表明, 与毯苗机插相比, 水稻钵苗机插三密度处理基部1~3节间抗折力和弯曲力矩较高, 倒伏指数显著下降。这主要是由于钵苗机插相对毯苗机插基部节间长度较短, 基部节间粗度和壁厚增加。随着密度降低, 不同穗型品种基部1~3节间抗折力和弯曲力矩不同程度上增加, 但抗折力增幅大于弯曲力矩, 最终倒伏指数呈递减趋势。说明水稻钵苗机插相对毯苗机插具有抗折力大、倒伏指数小和抗倒伏能力强等优势; 降低钵苗机插密度也有助于增加抗折力和提高抗倒伏能力。

4 结论

对大穗型品种采用中密度(株距14 cm), 中、小穗型品种采用高密度(株距12 cm), 利于提高钵苗机插水稻产量。产量形成特征表现为大穗型品种在获得足量穗数基础上, 增加每穗粒数可高产, 中穗型品种兼顾穗数和每穗粒数, 提高群体颖花量可增产, 小穗型品种依靠穗数而提高产量。水稻钵苗机插降低密度利于改善穗部性状和增加上三叶的叶面积, 但增大了叶基角和披垂度, 同时还利于缩短基部节间长度, 增加基部节间粗度、壁厚和充实度, 从而提高抗折力, 降低倒伏指数。

The authors have declared that no competing interests exist.

作者已声明无竞争性利益关系。

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