移栽方式与增密减氮对双季晚稻光合特性与产量的影响

唐志伟，李海林，余政军，祝博文，龙 攀，徐 莹，吴建军，傅志强

（1. 湖南农业大学农学院，农业部华中地区作物栽培科学观测实验站，湖南 长沙 410128；2. 华容县农业农村局，湖南 岳阳 414200）

抛栽、手插和机插是目前湘北洞庭湖平原双季稻区水稻生产中应用面积最广泛的3 种栽培方式，随着中国经济结构的转变、农村劳动力的转移和老龄化现象的加剧，推进水稻机械化和轻简化栽培技术对保证国家粮食安全具有重要意义[1]。中国是水稻生产大国，农民为追求高产，往往施用过量氮肥，造成水稻徒长、倒伏，从而引起水稻产量下降、病虫害增多、氮素利用率降低和环境污染等问题，因此合理施用氮肥是提高作物产量和品质、保障资源可持续利用的有效途径[2-5]。有研究表明，水稻产量与施氮量存在开口向下的抛物线关系，因此在保证粮食丰产稳产的前提下，合理施用氮肥尤为关键[6]。氮肥用量和栽插密度是影响水稻增产的重要栽培调控措施，采用高密度栽培措施是当前进一步提高水稻产量的主要途径[7-9]。“增密减氮”栽培技术具有稳定水稻产量、提高氮素利用效率和减少生态环境污染等优点，对保障水稻高产稳产和保护生态环境具有重要意义[10]。相关研究表明，不同移栽方式间水稻产量差异显著，抛栽最高，机插最低，水稻抛栽和手插均能比机插增加产量[11-12]。目前，单独针对移栽方式、增密减氮等调控措施对水稻生长与产量的研究较多[13-14]，但分析移栽方式与增密减氮对水稻产量及其光合特性的影响研究尚少。笔者拟通过分析手插、机插和抛栽3 种移栽方式与增密减氮、常规密氮2 个管理水平对双季晚稻叶片光合特性和产量的影响差异，为水稻生态高产栽培技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点与供试品种

试验于2018年7—11月在湖南省益阳市南县茅草街新胜村（E 112°37'43"，N 29°11'59"）开展，土壤类型为壤土，pH 值7.34，碱解氮178.15 mg/kg，速效磷6.51 mg/kg，速效钾136.67 mg/kg，有 机 质37.03 mg/kg，气候类型为亚热带季风性湿润气候，前茬为早稻。供试晚稻品种为桃优香占。

1.2 试验设计

大田试验采用两因素裂区试验设计，主因素为3 种移栽方式，包括机插（Mechanical transplanting，MT）、手插（Hand transplanting，HT）、抛栽（Seedling broadcasting，SB）；副因素为密氮管理水平，包括常规密氮水平（Conventional density and nitrogen fertilizer levels，CD）和增密减氮水平（Increase density and reduce nitrogen fertilizer levels，ID），共6 个处理组合，3 次重复，18 个小区，每个小区面积为114 m2。

常规密氮栽培的株行距为14 cm×25 cm，28.57 万株/hm2；基肥为40%（20 ∶11 ∶9），复合肥375 kg/hm2，移栽6～8 d 后追施75 kg 尿素（含氮量46%），移栽15 d 后追施112.5 kg 尿素，合计施纯氮为161.25 kg/hm2。增密减氮栽培的株行距为12 cm×25 cm，33.33 万株/hm2；基肥为40%（20 ∶11 ∶9），复合肥375 kg/hm2，移栽6～8 d 后追施75 kg 尿素，移栽15 d 后再追施60 kg 尿素，合计施纯氮137.1 kg/hm2。增密减氮栽培较常规密氮栽培增苗16.67%，氮肥减量14.98%。

水分管理方式为寸水返青、薄水分蘖、苗够晒田、孕穗期后干湿交替、黄熟期晒田。

整地方式为旋耕，田埂高约20 cm，其上覆膜，灌溉采取单灌单排，防止水肥串灌。移栽后当天喷施30%丙草胺1 500 mL/hm2封闭除草，移栽6～8 d 后用60%苄嘧·苯噻酰900 g/hm2，拌尿素撒施除草。机插秧采用塑料硬盘育秧；抛栽秧采用塑料软盘育秧；手插秧采用大田湿润育秧方式。手插和抛栽的播种、移栽、收获分别为6 月22 日、7 月23 日、10 月28 日；机插秧播种、机插、收获分别为6 月22 日、7 月22 日、10 月28 日。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 叶片SPAD值采用SPAD-502 Plus 型叶绿素仪（Konica Minolta，日本），分别于分蘖盛期、抽穗期、成熟期，每小区随机选择15 片叶（分蘖盛期测定植株主茎顶部第一片展开叶，抽穗期、成熟期测定植株主茎剑叶），测定叶片中部叶绿素相对含量（SPAD 值）。

1.3.2 光合速率、气孔导度和蒸腾速率采用Li-6400型光合测定系统（LI-COR 公司，美国），分别于分蘖盛期、抽穗期、成熟期，选择晴天上午9:30—11:30，每小区选择具有代表性叶片3 片（分蘖盛期测定植株主茎顶部第一片展开叶，抽穗期、成熟期测定植株主茎剑叶），测定光合速率、气孔导度和蒸腾速率。

1.3.3 产量及产量构成因素水稻成熟期各小区连续数20 株，计算单株有效穗数，再按单株有效穗数选择具有代表性的植株3 株，测定每穗总粒数、结实率、千粒重；实际产量采用大型履带式收割机对每个小区单独收获，晒干后分别称重，折算成13.5%的含水量计算实际产量。

1.4 数据处理

采用Excel 2016 与DPS 7.05 进行数据整理与统计分析，采用Duncan 新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同移栽方式增密减氮对双季晚稻光合特性的影响

2.1.1 不同移栽方式增密减氮对双季晚稻叶片SPAD值的影响由表1 可知，相同移栽方式不同密氮水平下，增密减氮处理较常规密氮处理各生育时期SPAD值均无显著性差异。不同移栽方式在抽穗期和成熟期的SPAD 值存在显著差异。不同移栽方式下，手插和抛栽处理在抽穗期的SPAD 值显著高于机插处理2.54%～3.83%，但手插和抛栽处理间SPAD 值差异不显著；机插处理在成熟期的SPAD 值高于手插和抛栽处理2.37%～8.25%，但仅与抛栽处理差异显著。

表1 各处理双季晚稻生育时期叶片SPAD 值

2.1.2 不同移栽方式增密减氮对双季晚稻叶片光合速率、气孔导度和蒸腾速率的影响由表2 可知，机插方式下，机插增密减氮处理在抽穗期的光合速率显著低于机插常规密氮处理13.41%；手插方式下，手插增密减氮处理在抽穗期和成熟期的光合速率显著分别低于手插常规密氮处理11.50%和12.12%；抛栽方式下，抛栽增密减氮处理各生育时期的光合速率较抛栽常规密氮处理差异均不显著。不同移栽方式在分蘖盛期和成熟期的光合速率存在显著差异；移栽方式和密氮水平的互作效应在抽穗期达到显著水平。

表2 各处理双季晚稻各生育时期叶片光合速率 [μmol/(m2·s)]

不同移栽方式下，手插和抛栽处理在分蘖盛期的光合速率显著高于机插处理7.75%～11.97%，其中手插与抛栽处理差异不显著；机插处理在成熟期的光合速率显著高于手插和抛栽处理9.44%～15.74%，其中手插和抛栽处理差异不显著。

由表3 可知，机插方式下，机插增密减氮处理在分蘖盛期的气孔导度显著高于机插常规密氮处理11.69%，但在抽穗期和成熟期分别显著低于机插常规密氮处理23.75%和23.73%；手插方式下，手插增密减氮处理在分蘖盛期的气孔导度显著高于手插常规密氮处理10.53%；抛栽方式下，抛栽增密减氮处理在分蘖盛期的气孔导度显著高于抛栽常规密氮处理16.22%。

表3 各处理双季晚稻各生育时期叶片气孔导度 [mol/(m2·s)]

不同密氮水平的气孔导度在分蘖盛期存在显著差异；移栽方式和密氮水平的互作效应在抽穗期与成熟期均达到显著水平。不同移栽方式下，机插、手插、抛栽3 个处理之间差异不显著。

由表4 可知，机插方式下，机插增密减氮处理在抽穗期的蒸腾速率显著低于机插常规密氮处理12.58%，但在分蘖盛期和成熟期较机插常规密氮处理差异不显著；手插和抛栽方式下，增密减氮处理各生育时期的蒸腾速率较常规密氮处理差异均不显著。

表4 各处理双季晚稻各生育时期叶片蒸腾速率 [mmol/(m2·s)]

不同移栽方式间蒸腾速率在分蘖盛期存在显著差异；移栽方式和密氮水平的互作效应在抽穗期达到显著水平。不同移栽方式下，抛栽处理在分蘖盛期的蒸腾速率最高，显著高于机插处理7.11%，但与手插处理差异不显著。

2.2 不同移栽方式增密减氮对双季晚稻产量及其构成因素的影响

由表5 可知，机插方式下，机插增密减氮处理的有效穗数显著高于机插常规密氮处理28.39%，但每穗总粒数显著低于机插常规密氮处理23.94%，机插增密减氮处理较机插常规密氮处理在有效穗数、结实率、千粒重和产量上差异均不显著；手插方式下，手插常规密氮处理的千粒重显著高于手插增密减氮处理2.31%；抛栽方式下，抛栽常规密氮处理较抛栽增密减氮处理在产量及其产量构成因素上差异均不显著。

表5 各处理双季晚稻产量及其构成因素

不同移栽方式在水稻有效穗数和千粒重上存在显著差异；不同密氮水平在水稻有效穗数上存在显著差异；移栽方式和密氮水平的互作效应在每穗总粒数上达到显著水平。不同移栽方式下，水稻产量以手插最高，较其他处理高2.42%～4.46%，仅与机插处理差异显著；有效穗数以机插和手插显著高于抛栽处理21.09%～22.87%，但机插和手插间差异不显著；每穗总粒数以抛栽处理最高，高于其他处理9.03%～11.69%，仅与手插处理差异显著；千粒重以抛栽处理最高，手插次之，机插最低，抛栽处理显著高于其他处理1.61%～2.49%，手插处理显著高于机插处理0.87%。

3 讨 论

3.1 移栽方式对双季晚稻光合特性与产量的影响

水稻籽粒产量主要来源于抽穗后功能叶片的光合产物，功能叶片的光合能力主要受叶绿素含量及光合速率等指标的影响，其中叶绿素含量主要反映光合源的数量，光合速率主要反映光合源的质量状况[15]。叶片SPAD 值与叶绿素含量成正比，通常SPAD 值被用来衡量叶片氮含量的高低[16]。在研究中，移栽方式对水稻叶片SPAD 值表现不一致，分蘖盛期与抽穗期SPAD 值均以手插和抛栽高于机插，成熟期SPAD 值大小顺序以机插＞手插＞抛栽；不同移栽方式的光合速率在分蘖盛期与抽穗期大小顺序为抛栽＞手插＞机插，成熟期大小顺序为机插＞手插＞抛栽，其中在抽穗期光合速率达到最高值；不同移栽方式的蒸腾速率在分蘖盛期大小顺序以抛栽＞手插＞机插，抽穗期大小顺序以机插＞手插＞抛栽，成熟期大小顺序为手插＞抛栽＞机插。结果均与唐海明等[1,11]结论基本一致。

关于不同移栽方式对双季晚稻产量的报道结果不完全一致[1,17-22]。研究中，移栽方式对水稻产量及其构成因素存在显著影响，产量高低顺序为手插＞抛栽＞机插，手插显著高于机插处理4.46%，主要原因是手插处理千粒重显著高于机插处理0.87%、有效穗数明显高于抛栽和机插处理20.14%～22.42%。移栽方式对产量构成因素的影响由高到低依次为千粒重＞有效穗数＞每穗总粒数＞结实率，抛栽处理虽然在千粒重上显著高于手插和机插处理，但有效穗数显著低于手插和机插处理，因此导致实际产量低于手插处理。

3.2 增密减氮对双季晚稻光合特性与产量的影响

李超等[23]研究表明增密减氮可促进水稻生育后期叶片褪色，从而在一定程度上避免了养分的浪费增密减氮可促进水稻养分的衰减，避免了贪青晚熟，提高了抽穗期至成熟期的群体光合物质生产及转运效率。在相同移栽方式下，增密减氮处理叶片SPAD 值较常规密氮处理差异小且不显著，表明增密减氮处理即可减少氮污染也可避免水稻缺氮。光合作用是作物生长发育的基础和生产力高低的决定性因素，提高作物产量的一个重要途径就是提高作物光能利用率。合理增密减氮可提高水稻叶片的光能利用率[14,24]。相同移栽方式下，相比常规密氮处理，增密减氮处理在光合速率和蒸腾速率上差异不显著，但对分蘖盛期气孔导度存在极显著影响。

何成贵等[25]研究认为，增加移栽密度20%和减少氮肥施用量10%、增加移栽密度30%和减少氮肥施用量20%两种模式，相比对照分别增产6.37%、4.07%。朱相成等[26]研究认为，在增加移栽密度33.3%和减少氮肥施用量20%的条件下，相比对照产量基本稳定甚至提高。目前诸多研究都将产量构成因素中的有效穗数作为影响产量的主要因素，特别是氮肥施用量少的条件下，提高移栽密度增产效果明显[27]。该研究中，相同移栽方式下，相比常规密氮处理，增密减氮对产量的影响未达到显著水平，这与有些报道结果一致[28-29]，研究表明在较常规密氮水平移栽密度增加16.67%，氮肥施用量减少14.98%的条件下可以保障水稻高产稳产。

4 结 论

相比机插处理，手插和抛栽处理可显著提高水稻前期叶绿素含量和光合速率，同时生育进程有所提前，成熟期的适当延长可以充分地保证养分向籽粒运输的时间，避免了养分的浪费。不同移栽方式对水稻产量影响显著，手插最高，抛栽次之，机插最低。增产主要原因是提高了结实率与千粒重。相比常规密氮处理，增密减氮可显著降低水稻后期叶绿素含量和光合速率，促进水稻“源”的养分向籽粒运输，从而稳定了水稻产量。综合考虑产量、肥料成本和生态效益，手插增密减氮、抛栽增密减氮和机插增密减氮技术值得推广。