肥密处理对优质杂交粳稻粳优653 产量及其性状的影响

张城 张雪 陈亚君 丁芬 苏玉安 李春凯 王彦荣 李跃东

（辽宁省水稻研究所，沈阳110101；第一作者：zhch024@163.com）

粳优653 是辽宁省水稻研究所选育的优质杂交粳稻品种，2018 年通过辽宁省品种审定委员会审定（审定编号：辽审稻201800001）。其粒形偏长，食味品质优异，2015 年在全国优良食味粳稻品评中获得特等奖；2016 年在中日优良食味粳稻品种品评中获得最优秀奖，适于作优质稻生产。粳优653 产量水平较高，2015—2016 年区试平均产量9 357 kg/hm2，比对照沈农315 增产9.1%。粳优653 属中早熟品种，适宜种植范围包括辽宁省东部及北部中早熟稻区，以及吉林、内蒙、宁夏等气候相似稻区。粳优653 适种稻区内杂交粳稻品种稀少，其特征特性较常规品种差异较大，有必要分析肥密处理对粳优653 产量及其性状的影响，对肥密技术方案进行优化，发挥杂交水稻品种的产量潜力。

1 试验材料与方法

2019 年在辽宁省新宾满族自治县红升乡开展试验，供试水稻品种为粳优653。供试肥料中，氮肥底肥用尿素（N 含量46%）、追肥用硫酸铵（N 含量21%），磷肥为过磷酸钙（P2O5含量12%），钾肥为氯化钾（K2O 含量60%）。试验采用四因素二次正交旋转设计，安排插秧丛距（X1）、施氮量（X2）、施磷量（X3）、施钾量（X4）4 个处理因子，每个因子分别设-2、-1、0、1、2 共5 个水平，0 水平重复12 次，建立36 个小区。各因子水平如表1，其中，氮肥0 水平为预试验获得的适宜施氮量，其余因子0 水平为当地生产习惯用量。

小区采用宽窄行种植，宽行间距40 cm、窄行间距20 cm，每小区8 行，小区宽2.4 m、长5 m、面积12 m2，每丛插2～3 株。氮肥分底肥、分蘖肥、穗肥3 次施，底肥在水耙地前施入，分蘖肥在插秧后1 周缓苗后施入，穗肥在拔节后叶龄12 叶以后施入。底肥、分蘖肥、穗肥比例为4∶3∶3。磷肥作底肥一次性施。钾肥50%作底肥、50%作穗肥。采用工厂化育苗技术，4 月18 日播种，6月1 日插秧。其余田间管理与当地习惯相同。生育前期调查分蘖动态，成熟期调查倒伏指数、产量构成因子及小区产量。

植株完全直立的倒伏指数设为1，少量倾斜且倾斜角度不超过30°设为2，少量倾斜且倾斜角度30°～60°设为3，较多倾斜且倾斜角度大于60°设为4，大量倒伏且植株基本平铺地面设为5，全部倒伏平铺地面且叶片大量枯黄设为6。按照单株穗数平均数取3 株长势均匀单株用于考种。收割小区中间行2 m2水稻，脱谷晾晒折算产量。

采用Excel 2010、SPSS 对数据进行处理并制作图表，采用多元回归分析各因子对产量性状的影响，采用最佳模拟配合法对各产量因子进行优化[1]。

2 结果与分析

2.1 产量及产量构成因子变化情况

从表2 可以看出，在不同肥密处理条件下，粳优653 产量变化范围是3 250.0～10 000.1 kg/hm2，产量变异系数为19.1，受肥密处理影响较大。产量构成因子中，最高分蘖数、有效穗数、成穗率、每穗粒数、每穗实粒数、成粒率的变异系数较高，受肥密处理影响较大；千粒重变异系数为6.3，受肥密处理影响相对较小。

表1 肥密措施水平编码

表2 产量及产量构成因素表现

表3 产量性状间相关性分析

表4 倒伏指数与产量性状间的相关性

2.2 产量性状间的相关性分析

相关分析（表3）显示，产量与群体最高分蘖数和有效穗数呈显著负相关，产量与每穗实粒数、成粒率呈极显著和显著正相关，产量与千粒重呈极显著正相关。产量构成因子中，群体最高分蘖数与每穗实粒数呈极显著负相关、与每穗粒数和成粒率呈显著负相关；穗数与每穗实粒数和成粒率呈极显著负相关；千粒重与每穗实粒数和成粒率呈极显著正相关。表明在粳优653生产中，应控制群体最高分蘖数和有效穗数，提高成粒率和实粒数，增加千粒重，从而实现高产。

2.3 倒伏与产量性状的相关性分析

倒伏指数与产量性状相关性分析（表4）显示，倒伏指数与产量呈极显著负相关，倒伏对产量具有重要影响。倒伏指数与最高分蘖数和有效穗数呈极显著正相关，与每穗实粒数和成粒率呈极显著负相关，与千粒重呈显著负相关。表明分蘖数过多易造成倒伏，进而导致成粒率和每穗实粒数降低、千粒重下降，最终导致减产。

2.4 产量性状与肥密处理的回归方程

利用四因素二次正交旋转设计的统计分析程序，获得粳优653 产量性状与肥密处理间的数学模型（表5）。对产量回归模型进行显著性检验，回归方差达到极显著水平，失拟方差不显著（F方程=6.04**，F失拟=1.40），回归模型对产量的模拟效果较好（R=0.90），未知因素对产量的影响较小，下一步分析中将不剔除系数，直接利用回归方程进行优化分析。

产量构成因子中，最高分蘖数、有效穗数和单穗颖花数回归模型的F 值分别为4.89、5.16 和3.23，均达到极显著水平；千粒重回归模型的F 值为2.33，达到显著水平；每穗实粒数回归模型的F 值为1.86，达到0.1 显著水平。上述回归模型的失拟F 值均未达到显著水平，模型对上述产量构成因子的模拟效果较好。

从模拟方程的偏回归系数及其显著性（表5、表6）可以看出，插秧丛距、施氮量对产量具有显著影响，其中施氮量的影响大于插秧丛距，插秧丛距与施氮量的互作、施氮量与施钾量的互作也对产量具有显著影响；最高分蘖数与有效穗数主要受插秧丛距和施氮量影响，其中插秧丛距的影响大于施氮量；单穗颖花数受插秧丛距、施氮量和施钾量的影响，影响效应从大到小依次为插秧丛距、施钾量和施氮量，插秧丛距与施氮量互作也对每穗粒数具有显著影响；每穗实粒数主要受插秧丛距和施氮量影响，插秧丛距的影响大于施氮量；千粒重主要受施氮量影响，插秧丛距与施磷量互作也对千粒重有显著影响。

表5 产量性状回归方程系数

表6 回归方程系数显著性检验

2.5 肥密单因素对粳优653 产量性状的影响

固定4 个因子中的3 个于0 水平，可以导出显著影响产量性状因子的单因素效应模型，将编码值代入单因素效应模型，可获得各因子的产量性状反应曲线（图1）。产量随着施氮量增加而增加，施氮量为-1 水平时产量最高，随着施氮量进一步增加，产量降低；产量水平随着插秧丛距的增加而增加，插秧丛距为2 水平时产量最高。

最高分蘖数和穗数对插秧丛距和施氮量的反应曲线相似，均随着插秧丛距增加而减少、随着施氮量的增加而增加，穗数在施氮量为1 水平时最多，继续增施氮肥穗数略有下降，成穗率有所下降。每穗粒数随插秧丛距增加而增加，但增加幅度逐渐降低；随施氮量增加先增加后降低，在施氮量为0 水平时每穗粒数最多；随施钾量增加先降低后增加，在施钾量为0 水平时每穗粒数最少。每穗实粒数随插秧丛距增加而增加，增加幅度逐渐增大；随施氮量的增加逐渐降低，降低幅度逐渐增加。千粒重随施氮量增加而降低，从施氮量为-1 水平开始，增加施氮会大幅度降低千粒重。

2.6 肥密双因素对粳优653 产量性状的影响

固定4 个因子中的2 个于0 水平可以获得产量性状双因子效应模型，将编码值代入模型，可获得产量性状双因子反应曲线。从施氮量与插秧丛距互作曲线（图2）可以看出，在插秧丛距为2 水平、施氮量为0 水平时，产量具有一个高峰，可达9 000 kg/hm2，即稀植适量施氮有利于高产。从施氮量与施钾量互作曲线（图2）可以看出，施氮量在-2.0～-0.5 水平、施钾量在1.8～2.0水平，产量有一个高峰，产量水平在10 000 kg/hm2以上，另外施氮量在-1.0～1.0 水平、施钾量在-2～-1.6 水平，产量有另外一个小高峰，产量水平高于9 000 kg/hm2。

从施氮量与插秧丛数互作曲线（图3）可以看出，施氮量在-2.0～0 水平、插秧丛距为1.0～2.0 水平时每穗粒数有一个高峰，每穗粒数可达160 粒以上。从施磷量与插秧丛数的互作曲线（图4）可以看出，插秧丛距为2水平、施磷量为-2～-1 水平，插秧丛距为2 水平、施磷量为1.5～2.0 水平时，千粒重各有一个高峰，可达26.2 g 以上。

图1 产量性状单因子反应曲线

图2 产量水平双因子反应曲线

综上分析结果，在生产中可以增加插秧丛距，适当减施氮肥和磷肥，增施钾肥，控制群体分蘖数和有效穗数，增加每穗实粒数和千粒重，从而实现高产。

2.7 栽培措施优化方案

在实际生产中，可采用“最佳模拟配合法”建立某一产量水平下的高产栽培农艺组合方案。将各因素设置为-2、-1.5、-1、-0.5、0、0.5、1、1.5、2 共9 个水平，共获得94=6 561 套组合方案，代入产量回归方程后，可获得不同产量水平下的肥密组合方案，进而推算出不同目标产量下的肥密优化方案。本研究设7 500 kg/hm2、8 250 kg/hm2、9 000 kg/hm2、9 750 kg/hm2、10 500 kg/hm2和11 250 kg/hm2共6 个目标产量对肥密优化方案进行优化分析。6 个高产目标的肥密方案分别有4 100、3 125、1 731、564、283 和58 套，占全部方案比例分别为62.49%、47.63%、26.38%、8.60%、4.31%和0.88%。依据高产方案推算出各目标产量下的肥密优化方案。

图3 每穗粒数双因子反应曲线

图4 千粒重双因子反应曲线

图5 不同目标产量下的肥密优化方案

从优化方案的变化趋势（图5）可以看出，随着目标产量增加，适宜的插秧丛距增加、施氮量和施磷量减少、施钾量增加，即粳优653 的高产栽培方案应为稀植减氮、增钾减磷。产量高于10 500 kg/hm2的肥密组合方案是模型推算出的理论值，高于小区实测产量的变化范围（3 250.0～10 000.1 kg/hm2），且肥密组合方案数量少，优化方案的变异区间较大，不具有指导意义，将高产目标设为9 750 kg/hm2更具指导意义。因此，本研究将9 750 kg/hm2设为粳优653 的高产目标，肥密措施的适宜值分别为插秧丛距17.23～18.14 cm，施氮量109.62～117.48 kg/hm2、施磷量30.29～32.74 kg/hm2、施钾量162.94～172.92 kg/hm2。

3 结论与讨论

粳优653 产量水平受肥密处理影响较大，产量构成因子中，最高分蘖数、有效穗数、成穗率、每穗粒数、每穗实粒数受肥密处理影响较大，千粒重受肥密处理影响相对较小。产量水平随分蘖数、有效穗数增加而降低，随每穗实粒数、成粒率、千粒重增加而升高。相关分析显示，粳优653 前期生长过旺、群体分蘖数过多易发生倒伏，而倒伏可导致颖花成粒率下降、每穗实粒数减少、千粒重下降，最终影响产量，粳优653 在生产中应注意控制群体分蘖数，防止灌浆期倒伏，提高成粒率和千粒重，从而实现高产。

本研究利用二次正交旋转设计，建立了四因素回归方程，模拟了丛距、施肥量对粳优653 产量性状的影响。解析产量模型可确定施氮量对产量影响最大，其次为插秧丛距。适当减少施氮量、增加插秧丛距有利于实现高产。适当减氮、稀植有利于控制分蘖，防止倒伏，有利于增加每穗实粒数和千粒重，从而实现高产。除了单因素效应外，施氮量与插秧丛距互作结果也表明适当减氮、稀植有利于实现高产。减氮、稀植有利于增加每穗粒数，但未能显著增加每穗实粒数，表明采取适当栽培措施提高成粒率后，粳优653 仍有增产潜力。施氮量与施钾量之间的互作效应对产量具有显著影响，在本研究处理范围内，低氮高钾或中氮低钾有利于增产，这可能与施钾量对每穗粒数的影响有关，高钾和低钾都有利于增加每穗粒数。施磷量与插秧丛距的互作对千粒重具有显著影响，密植高磷和稀植低磷都有助于增加千粒重，综合考虑肥密处理对产量性状的影响，粳优653 适宜采用稀植、低磷的策略来提高千粒重。

综上，粳优653 高产栽培应注意控制群体分蘖，防止倒伏，提高成粒率，增加每穗实粒数和千粒重，在栽培技术上首先要适当减少施氮量，在减氮基础上增加插秧密度、增施钾肥、减施磷肥。在本试验区生态条件和本研究的栽培模式下，将粳优653 的高产目标设为9 750 kg/hm2比较适宜，相应的肥密优化方案为：插秧丛距17.23～18.14 cm，施氮量109.62～117.48 kg/hm2、施磷量30.29～32.74 kg/hm2、施钾量162.94～172.92 kg/hm2。当地水稻生产中，推荐的施氮量为165 kg/hm2左右[2-3]，农民实际施氮量高达190 kg/hm2，采用肥密优化方案种植粳优653，一方面有利于提高水稻单产，另一方面可减氮28.5%～43.8%，有利于减少生产投入、保护生态环境。

本研究为保证小区水分管理统一，灌浆期之前一直采用浅水灌溉，对分蘖后期群体长势控制不足，易造成倒伏。在生产中引入节水灌溉模式，可有效控制群体分蘖数量，促进根系发育，减轻群体倒伏程度，有利于进一步提高产量水平[4]。有研究表明，在保证基本苗数的前提下，稀植可以增加单产[5]。本研究中，稀植后基本苗数下降，需增施氮肥提高群体长势。稀植后如增加每丛苗数，保证群体基本苗，有可能会进一步减少氮肥施用量。上述预测还需进一步试验验证。