稻-麦轮作下播种量对不同熟期直播杂交稻产量和光能利用效率的影响

蒋鹏 徐富贤* 熊洪 张林 朱永川 周兴兵 刘茂 郭晓艺

（1 四川省农业科学院水稻高粱研究所/农业农村部西南水稻生物学与遗传育种重点实验室，四川德阳618000；2 四川省作物生理生态及栽培重点实验室，成都611130；*通讯作者：xu6501@163.com）

成都平原是我国的粮食主产区之一，该区域的主要耕种制度为“稻-麦”水旱轮作制，并且因其“低光值、小温差、高湿度”的气候特点，导致区域内的水稻生产主要以育苗人工移栽为主，但育苗和移栽均需要消耗大量的人力[1]。随着我国经济的快速发展，农村青壮年劳动力大量向城市转移，传统的育苗人工移栽方式因其劳动强度大、效率低已难以适应当前的水稻生产[2]。水稻直播生产技术因其良好的增产效益、社会效益和经济效益受到了广泛关注，在全国12 个省市得到了广泛推广应用[3]。水稻直播技术在四川也得到了广泛应用，预计未来几年面积将迅速扩大[4]。目前，关于播种量、播期、氮肥管理技术对直播稻生长发育及产量形成的影响已有大量研究报道。刘茂等[2]研究表明，千粒重小的杂交稻品种适宜播种量为15.0～22.5 kg/hm2，千粒重大的杂交稻品种适宜播种量为22.5～30.0 kg/hm2。蒋明金等[5]研究发现，增加播种量可促进各时期氮素积累、氮素干物质生产效率和稻谷生产效率的提高，最佳播种量为22.5 kg/hm2，氮肥运筹方式以基肥、蘖肥、穗肥比4∶1∶5 为佳。然而，前人的研究均是在未受前茬作物熟期影响的前提下进行的，其研究结果难以用于指导成都平原麦后杂交稻直播生产。同时，就成都平原特殊的气候条件及其两熟种植制度而言，杂交稻直播播种期受前茬小麦生育期（5 月中旬左右收获）影响较大，选择熟期适宜的杂交稻品种是麦后直播稻获得高产的关键，一方面能充分发挥水稻产量潜力和提高光能利用效率，另一方面能保障茬口顺利衔接。此外，中早熟杂交稻品种生育期相对较短（即分蘖期短），能否通过增加播种量来扩大群体进而促进麦后直播杂交稻产量的提高目前尚不清楚；同时麦后直播迟熟杂交稻品种其齐穗期又可能受成都平原9 月份的低温阴雨天气影响，进而导致直播稻产量下降。为此，本研究以早熟、中熟、迟熟3 个熟期杂交稻品种为试验材料，研究成都平原“稻-麦”水旱轮作下播种量和熟期对直播杂交稻产量形成、干物质生产特性及光能利用效率的影响，旨在为成都平原稻麦两熟区直播稻生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为早熟中籼稻川作优8727、中熟中籼稻辐优838、迟熟中籼稻内6 优107。

1.2 试验设计

于2019 年在四川省德阳市进行大田试验，前茬作物为小麦。试验设置5 个播种量处理：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。每个处理3 次重复，小区面积30 m2，氮、磷、钾用量按1∶0.5∶1 的比例施用，其中，施氮量（纯N）150 kg/hm2，按苗肥（2 叶1 心）、分蘖肥、穗肥3 次施用，占比分别为50%、30%、20%；磷肥全部作基肥；钾肥分基肥和穗肥2 次等量施用。其他措施按当地高产栽培进行。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 干物质量及产量构成

于成熟期每小区取0.48 m2（2 个0.24 m2，边行除外）的植株，用水冲洗干净后，剪去根系。人工计数穗数后，手工脱粒，将样品分成稻草、实粒、秕粒3 部分，置于70℃烘箱，烘至恒质量，然后用百分之一天平称重；并计成熟期总干物质量和收获指数，其中成熟期总干物质量=稻草干质量+实粒干质量+秕粒干质量，收获指数=实粒干质量÷成熟期总干物质量×100%。另外秕粒全部计数，每份实粒数3 个1 000 粒，并称重，用于计算千粒重、每穗粒数、结实率。

1.3.2 产量

于成熟期收获整个小区，小区单打单晒，称重后并将稻谷产量折算为含水量13.5%的标准产量。

1.3.3 光能利用效率

光能利用效率是指水稻生长期内对太阳总辐射量的利用效率。其计算公式为：光能利用效率（RUE，%）=（ε×Y/Q）×100；其中ε 为物质能量转换系数，指生产1 kg 籽粒所需的能量（即燃烧热），籽粒的物质能量转换系数为15.5×106J/kg；Y 为单位面积的稻谷籽粒产量（kg）；Q 为生育期内单位面积太阳总辐射量[6]，即Q=∑（Ri），R 为每天太阳辐射量，太阳辐射主要是利用已改进的Hargreaves-Samani 模型[7-8]进行估算，且其在不同的地理区域内估算值与实测值之间吻合较好，无需进一步修正[9]。i 表示播种至成熟的天数。

1.4 数据处理及分析

采用Microsoft Excel 2003 整理数据，Statistix 8.0软件进行方差分析，LSD0.05法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 播种量对不同熟期直播杂交稻产量的影响

由表1 可知，随着播种量的增加，直播杂交稻产量呈先增加后降低的趋势。其中，早熟杂交稻川作优8727 以S3 处理（30.0 kg/hm2）的产量最高，较S1、S2、S4、S5 处理分别增加6.5%、3.1%、1.9%、3.8%；中熟杂交稻辐优838 以S2 处理（22.5 kg/hm2）的产量最高，较S1、S3、S4、S5 处理分别增加3.4%、1.6%、2.6%、3.0%；迟熟杂交稻内6 优107 也是以S2 处理（22.5 kg/hm2）的产量最高，较S1、S3、S4、S5 处理分别增加3.4%、1.0%、2.8%、4.1%。由此可知，稻麦轮作下早熟杂交稻品种的适宜播种量为30.0 kg/hm2，中熟、迟熟杂交稻品种的适宜播种量为22.5 kg/hm2。直播条件下不同熟期杂交稻品种间产量差异显著。与辐优838 和内6 优107 相比，川作优8727 的产量分别增加了8.8%、3.7%。

表1 播种量对不同熟期直播杂交稻产量及光能利用率的影响

2.2 播种量对不同熟期直播杂交稻光能利用率的影响

由表1 还可以看出，直播杂交稻光能利用效率随播种量的增加呈先增加后降低的趋势。其中，早熟杂交稻川作优8727 以S3 处理的光能利用效率最高，较S1、S2、S4、S5 处理分别提高6.1%、2.9%、1.4%、2.9%；中熟杂交稻辐优838 和迟熟杂交稻内6 优107 则是以S2处理的光能利用效率最高，较S1、S3、S4、S5 处理分别提高3.4%、1.7%、3.4%、3.4%和、3.3%、1.6%、3.3%、5.1%。不同直播杂交稻品种间的光能利用效率差异显著，与辐优838 和内6 优107 相比，川作优8727 光能利用效率分别增加了15.3%、13.3%。

表2 播种量对不同熟期直播杂交稻产量构成的影响

表3 播种量对不同熟期直播杂交稻干物质生产的影响

2.3 播种量对不同熟期直播杂交稻产量构成的影响

由表2 可知，不同熟期品种和播种量对直播杂交稻有效穗数、每穗粒数影响显著，但品种与播种量互作影响不显著。相同品种，有效穗数随播种量的增加呈显著增加的趋势，但每穗粒数则是随播种量的增加呈显著下降的趋势。与S1 处理相比，S2、S3、S4、S5 处理的有效穗数分别增加了17.2%、41.5%、48.1%、55.4%，但每穗粒数分别降低了2.4%、19.1%、22.3%、25.4%。播种量对直播杂交稻结实率、千粒重影响不显著，相同品种，一般以S2、S3 处理的结实率较高。与辐优838 和内6 优107 相比，川作优8727 有效穗数分别增加了23.7%、12.4%，每穗粒数分别降低了18.0%、14.8%。不同熟期品种结实率表现为川作优8727＞辐优838＞内6优107；千粒重表现为川作优8727＜辐优838＜内6 优107。

2.4 播种量对不同熟期直播杂交稻干物质生产特性的影响

由表3 可知，不同基因型品种和播种量对直播稻干物质量、收获指数、单株质量影响显著，但互作影响不显著。相同品种，直播杂交稻干物质量随播种量的增加呈显著增加的趋势，单株质量则是随播种量的增加呈显著下降的趋势，收获指数随播种量的增加呈先增加后下降的趋势。与S1 处理相比，S2、S3、S4、S5 处理干物质量分别增加了11.4%、18.5%、16.3%、21.0%，但其单株质量则平均分别降低了4.4%、17.6%、22.0%、22.9%。与辐优838 和内6 优107 相比，川作优8727 干物质量分别降低了12.3%、17.4%，单株质量分别降低了28.8%、26.6%，收获指数则分别增加了12.1%、2 2.0%。

3 讨论

适宜的播种量是直播杂交稻构建合理高产群体、提高群体光能利用效率、促进高产形成的重要栽培管理措施。本研究结果表明，随播种量的增加，直播杂交稻产量呈先增加后降低的趋势，即存在适宜的播种量。其中，川作优8727（早熟）的适宜播种量为30.0 kg/hm2，辐优838（中熟）、内6 优107（迟熟）的适宜播种量为22.5kg/hm2。该播种量下直播杂交稻产量结构较为协调，可较好的缓解多穗与大穗的矛盾。直播杂交稻个体发育与其单株营养面积密切相关。播种量过小，有利于增加直播稻单株营养面积，促进杂交稻个体的发育，但会造成基本苗不足而导致有效穗数下降，难以实现高产。同时播种量过小还会增加杂草控制的难度，不利于栽培管理和温光资源利用效率的提高。播种量过大，直接造成直播杂交稻单株营养面积下降，个体间对温、光、水等资源的竞争加剧，导致茎秆细弱、群体恶化，加剧倒伏和病虫害的发生[10-11]。本研究中，随播种量的增加，直播杂交稻有效穗数呈显著增加的趋势，每穗粒数呈显著下降的趋势。说明增加播种量有利于增加有效穗数，但过量增加播种量会抑制直播杂交稻大穗的形成，从而导致产量下降。此外，随播种量的增加，直播杂交稻成熟期干物质量呈显著增加的趋势，但直播杂交稻单株干质量则呈显著下降的趋势，说明播种量过大会造成直播稻群体内相互遮阴变重，导致呼吸损耗加剧，不利于高产的形成。

成都平原“稻-麦”水旱轮作下，直播早熟杂交稻品种川作优8727 产量可达9.40 t/hm2，较辐优838（中熟杂交稻）和内6 优107（迟熟杂交稻）分别增产8.8%、3.7%，从产量构成来看，其增产优势主要表现在有效穗数和结实率上；从干物质生产来看，其增产优势主要表现在收获指数上。与辐优838 和内6 优107 相比，川作优8727 光能利用效率分别增加了15.3%、13.3%。综上所述，成都平原稻-麦两熟区，水稻麦后直播种植宜采用早熟杂交稻品种，其适宜播种量为30.0 kg/hm2。