稻-麥輪作下播種量對不同熟期直播雜交稻產量和光能利用效率的影響

蔣鵬 徐富賢* 熊洪 張林 朱永川 周興兵 劉茂 郭曉藝

（1 四川省農業科學院水稻高粱研究所/農業農村部西南水稻生物學與遺傳育種重點實驗室，四川德陽618000；2 四川省作物生理生態及栽培重點實驗室，成都611130；*通訊作者：xu6501@163.com）

成都平原是我國的糧食主產區之一，該區域的主要耕種制度為“稻-麥”水旱輪作制，并且因其“低光值、小溫差、高濕度”的氣候特點，導致區域內的水稻生產主要以育苗人工移栽為主，但育苗和移栽均需要消耗大量的人力[1]。隨著我國經濟的快速發展，農村青壯年勞動力大量向城市轉移，傳統的育苗人工移栽方式因其勞動強度大、效率低已難以適應當前的水稻生產[2]。水稻直播生產技術因其良好的增產效益、社會效益和經濟效益受到了廣泛關注，在全國12 個省市得到了廣泛推廣應用[3]。水稻直播技術在四川也得到了廣泛應用，預計未來幾年面積將迅速擴大[4]。目前，關于播種量、播期、氮肥管理技術對直播稻生長發育及產量形成的影響已有大量研究報道。劉茂等[2]研究表明，千粒重小的雜交稻品種適宜播種量為15.0～22.5 kg/hm2，千粒重大的雜交稻品種適宜播種量為22.5～30.0 kg/hm2。蔣明金等[5]研究發現，增加播種量可促進各時期氮素積累、氮素干物質生產效率和稻谷生產效率的提高，最佳播種量為22.5 kg/hm2，氮肥運籌方式以基肥、蘗肥、穗肥比4∶1∶5 為佳。然而，前人的研究均是在未受前茬作物熟期影響的前提下進行的，其研究結果難以用于指導成都平原麥后雜交稻直播生產。同時，就成都平原特殊的氣候條件及其兩熟種植制度而言，雜交稻直播播種期受前茬小麥生育期（5 月中旬左右收獲）影響較大，選擇熟期適宜的雜交稻品種是麥后直播稻獲得高產的關鍵，一方面能充分發揮水稻產量潛力和提高光能利用效率，另一方面能保障茬口順利銜接。此外，中早熟雜交稻品種生育期相對較短（即分蘗期短），能否通過增加播種量來擴大群體進而促進麥后直播雜交稻產量的提高目前尚不清楚；同時麥后直播遲熟雜交稻品種其齊穗期又可能受成都平原9 月份的低溫陰雨天氣影響，進而導致直播稻產量下降。為此，本研究以早熟、中熟、遲熟3 個熟期雜交稻品種為試驗材料，研究成都平原“稻-麥”水旱輪作下播種量和熟期對直播雜交稻產量形成、干物質生產特性及光能利用效率的影響，旨在為成都平原稻麥兩熟區直播稻生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為早熟中秈稻川作優8727、中熟中秈稻輻優838、遲熟中秈稻內6 優107。

1.2 試驗設計

于2019 年在四川省德陽市進行大田試驗，前茬作物為小麥。試驗設置5 個播種量處理：S1，15.0 kg/hm2；S2，22.5 kg/hm2；S3，30.0 kg/hm2；S4，37.5 kg/hm2；S5，45.0 kg/hm2。每個處理3 次重復，小區面積30 m2，氮、磷、鉀用量按1∶0.5∶1 的比例施用，其中，施氮量（純N）150 kg/hm2，按苗肥（2 葉1 心）、分蘗肥、穗肥3 次施用，占比分別為50%、30%、20%；磷肥全部作基肥；鉀肥分基肥和穗肥2 次等量施用。其他措施按當地高產栽培進行。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 干物質量及產量構成

于成熟期每小區取0.48 m2（2 個0.24 m2，邊行除外）的植株，用水沖洗干凈后，剪去根系。人工計數穗數后，手工脫粒，將樣品分成稻草、實粒、秕粒3 部分，置于70℃烘箱，烘至恒質量，然后用百分之一天平稱重；并計成熟期總干物質量和收獲指數，其中成熟期總干物質量=稻草干質量+實粒干質量+秕粒干質量，收獲指數=實粒干質量÷成熟期總干物質量×100%。另外秕粒全部計數，每份實粒數3 個1 000 粒，并稱重，用于計算千粒重、每穗粒數、結實率。

1.3.2 產量

于成熟期收獲整個小區，小區單打單曬，稱重后并將稻谷產量折算為含水量13.5%的標準產量。

1.3.3 光能利用效率

光能利用效率是指水稻生長期內對太陽總輻射量的利用效率。其計算公式為：光能利用效率（RUE，%）=（ε×Y/Q）×100；其中ε 為物質能量轉換系數，指生產1 kg 籽粒所需的能量（即燃燒熱），籽粒的物質能量轉換系數為15.5×106J/kg；Y 為單位面積的稻谷籽粒產量（kg）；Q 為生育期內單位面積太陽總輻射量[6]，即Q=∑（Ri），R 為每天太陽輻射量，太陽輻射主要是利用已改進的Hargreaves-Samani 模型[7-8]進行估算，且其在不同的地理區域內估算值與實測值之間吻合較好，無需進一步修正[9]。i 表示播種至成熟的天數。

1.4 數據處理及分析

采用Microsoft Excel 2003 整理數據，Statistix 8.0軟件進行方差分析，LSD0.05法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 播種量對不同熟期直播雜交稻產量的影響

由表1 可知，隨著播種量的增加，直播雜交稻產量呈先增加后降低的趨勢。其中，早熟雜交稻川作優8727 以S3 處理（30.0 kg/hm2）的產量最高，較S1、S2、S4、S5 處理分別增加6.5%、3.1%、1.9%、3.8%；中熟雜交稻輻優838 以S2 處理（22.5 kg/hm2）的產量最高，較S1、S3、S4、S5 處理分別增加3.4%、1.6%、2.6%、3.0%；遲熟雜交稻內6 優107 也是以S2 處理（22.5 kg/hm2）的產量最高，較S1、S3、S4、S5 處理分別增加3.4%、1.0%、2.8%、4.1%。由此可知，稻麥輪作下早熟雜交稻品種的適宜播種量為30.0 kg/hm2，中熟、遲熟雜交稻品種的適宜播種量為22.5 kg/hm2。直播條件下不同熟期雜交稻品種間產量差異顯著。與輻優838 和內6 優107 相比，川作優8727 的產量分別增加了8.8%、3.7%。

表1 播種量對不同熟期直播雜交稻產量及光能利用率的影響

2.2 播種量對不同熟期直播雜交稻光能利用率的影響

由表1 還可以看出，直播雜交稻光能利用效率隨播種量的增加呈先增加后降低的趨勢。其中，早熟雜交稻川作優8727 以S3 處理的光能利用效率最高，較S1、S2、S4、S5 處理分別提高6.1%、2.9%、1.4%、2.9%；中熟雜交稻輻優838 和遲熟雜交稻內6 優107 則是以S2處理的光能利用效率最高，較S1、S3、S4、S5 處理分別提高3.4%、1.7%、3.4%、3.4%和、3.3%、1.6%、3.3%、5.1%。不同直播雜交稻品種間的光能利用效率差異顯著，與輻優838 和內6 優107 相比，川作優8727 光能利用效率分別增加了15.3%、13.3%。

表2 播種量對不同熟期直播雜交稻產量構成的影響

表3 播種量對不同熟期直播雜交稻干物質生產的影響

2.3 播種量對不同熟期直播雜交稻產量構成的影響

由表2 可知，不同熟期品種和播種量對直播雜交稻有效穗數、每穗粒數影響顯著，但品種與播種量互作影響不顯著。相同品種，有效穗數隨播種量的增加呈顯著增加的趨勢，但每穗粒數則是隨播種量的增加呈顯著下降的趨勢。與S1 處理相比，S2、S3、S4、S5 處理的有效穗數分別增加了17.2%、41.5%、48.1%、55.4%，但每穗粒數分別降低了2.4%、19.1%、22.3%、25.4%。播種量對直播雜交稻結實率、千粒重影響不顯著，相同品種，一般以S2、S3 處理的結實率較高。與輻優838 和內6 優107 相比，川作優8727 有效穗數分別增加了23.7%、12.4%，每穗粒數分別降低了18.0%、14.8%。不同熟期品種結實率表現為川作優8727＞輻優838＞內6優107；千粒重表現為川作優8727＜輻優838＜內6 優107。

2.4 播種量對不同熟期直播雜交稻干物質生產特性的影響

由表3 可知，不同基因型品種和播種量對直播稻干物質量、收獲指數、單株質量影響顯著，但互作影響不顯著。相同品種，直播雜交稻干物質量隨播種量的增加呈顯著增加的趨勢，單株質量則是隨播種量的增加呈顯著下降的趨勢，收獲指數隨播種量的增加呈先增加后下降的趨勢。與S1 處理相比，S2、S3、S4、S5 處理干物質量分別增加了11.4%、18.5%、16.3%、21.0%，但其單株質量則平均分別降低了4.4%、17.6%、22.0%、22.9%。與輻優838 和內6 優107 相比，川作優8727 干物質量分別降低了12.3%、17.4%，單株質量分別降低了28.8%、26.6%，收獲指數則分別增加了12.1%、2 2.0%。

3 討論

適宜的播種量是直播雜交稻構建合理高產群體、提高群體光能利用效率、促進高產形成的重要栽培管理措施。本研究結果表明，隨播種量的增加，直播雜交稻產量呈先增加后降低的趨勢，即存在適宜的播種量。其中，川作優8727（早熟）的適宜播種量為30.0 kg/hm2，輻優838（中熟）、內6 優107（遲熟）的適宜播種量為22.5kg/hm2。該播種量下直播雜交稻產量結構較為協調，可較好的緩解多穗與大穗的矛盾。直播雜交稻個體發育與其單株營養面積密切相關。播種量過小，有利于增加直播稻單株營養面積，促進雜交稻個體的發育，但會造成基本苗不足而導致有效穗數下降，難以實現高產。同時播種量過小還會增加雜草控制的難度，不利于栽培管理和溫光資源利用效率的提高。播種量過大，直接造成直播雜交稻單株營養面積下降，個體間對溫、光、水等資源的競爭加劇，導致莖稈細弱、群體惡化，加劇倒伏和病蟲害的發生[10-11]。本研究中，隨播種量的增加，直播雜交稻有效穗數呈顯著增加的趨勢，每穗粒數呈顯著下降的趨勢。說明增加播種量有利于增加有效穗數，但過量增加播種量會抑制直播雜交稻大穗的形成，從而導致產量下降。此外，隨播種量的增加，直播雜交稻成熟期干物質量呈顯著增加的趨勢，但直播雜交稻單株干質量則呈顯著下降的趨勢，說明播種量過大會造成直播稻群體內相互遮陰變重，導致呼吸損耗加劇，不利于高產的形成。

成都平原“稻-麥”水旱輪作下，直播早熟雜交稻品種川作優8727 產量可達9.40 t/hm2，較輻優838（中熟雜交稻）和內6 優107（遲熟雜交稻）分別增產8.8%、3.7%，從產量構成來看，其增產優勢主要表現在有效穗數和結實率上；從干物質生產來看，其增產優勢主要表現在收獲指數上。與輻優838 和內6 優107 相比，川作優8727 光能利用效率分別增加了15.3%、13.3%。綜上所述，成都平原稻-麥兩熟區，水稻麥后直播種植宜采用早熟雜交稻品種，其適宜播種量為30.0 kg/hm2。