不同施肥方式和播种量对华南直播稻产量的影响

傅友强 梁开明 麦国勋 潘华荣 许浩奇 潘俊峰 胡香玉 钟旭华* 黄农荣*

（1广东省农业科学院 水稻研究所/广东省水稻育种新技术重点实验室，广州510640；2广东省湛江市廉江市营仔镇农业技术推广站，广东 廉江524446；#共同第一作者：fyq040430＠163.com；*通讯作者：13533385913＠163.com；xzhong8＠163.com）

水稻直播是一种省工省力、节本增收的栽培方式。目前，直播稻已被广泛应用于我国不同稻作系统中[1-2]。据调查，我国直播稻面积达266.67万hm2，约占水稻总播种面积的8.7%，且呈逐年提升趋势[3]。赵正洪等[4]对长江中游稻区（湖南、湖北、江西和湖南）开展调研，结果发现，由于地租和人工成本的增加，水稻直播已成为仅次于抛秧之后的另一轻简栽培方式。广东省为典型的双季稻区，水稻耕作栽培研究追求资源节约型、环境友好型、机械化、轻简化、标准化和高效化（即“两型四化”），直播稻业已成为广东水稻轻简化的重要发展方向[5]，其面积约占广东省水稻面积的25%左右。湛江是粤西直播稻主产区，具有悠久的直播稻作文化，但其栽培技术和种植品种陈旧，且播种量大，已成为制约当地直播稻产量增加的重要限制因素。因此，开展不同施肥方式和播种量对直播稻产量影响的研究，对提高粤西直播稻产量，打造“广东粮仓”具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 土壤理化性质和种植气候条件

不同施肥方式试验于2018年晚季在广东省湛江市廉江市营仔镇示范基地（109°55′E，21°47′N，海拔2.0 m）开展。播种量试验时间为2020年晚季。试验地土壤理化性质：pH 5.28，有机质14.65 g/kg，全氮0.69 g/kg，全磷0.41 g/kg，全钾10.33 g/kg，碱解氮72.49 mg/kg，有效磷35.30 mg/kg，速效钾89.36 mg/kg。

通过中国气象数据网（http://data.cma.cn）下载离示范基地最近气象站（湛江，区站号：59658）的温度、降雨量和太阳辐射量等数据。2018年水稻生长季平均气温、总降雨量和总太阳辐射量分别为26.22℃、795.2 mm和1 862.87 MJ/m2，2020年晚季分别为26.30℃、1 057.3 mm和1 791.41 MJ/m2。除了2020年晚季总降雨量比2018年晚季高32.96%外，平均气温和生长季总太阳辐射量都没有明显变化。

1.2 试验设计

1.2.1 不同施肥方式对直播稻产量影响的试验

采用裂区设计，以施肥法为主区，以品种为副区，于2018年晚季在廉江市营仔示范基地进行。供试品种为玉晶油占、广晶油占、粤农丝苗、粤禾丝苗、黄华占和美香占2号。用种量均为5.0 kg/667 m2；施肥法为当地农民习惯方法（简称习惯法）和“三控”施肥技术法（简称“三控”法）。“三控”法总施氮量165 kg/hm2，基肥施50%，播种后25 d施20%作分蘖肥，播种后55 d施30%作穗肥；磷、钾肥用量按N∶P2O5∶K2O=10∶3∶8施用，磷肥全部作基肥，钾肥为基肥和穗肥各半。习惯法施氮量165 kg/hm2，基肥施20%，播种后15 d施50%，30%作分蘖肥施。磷、钾肥用量同“三控”法。每个处理3次重复，小区面积60 m2（3 m×20 m）。8月1日播种，11月13日收割。

1.2.2 不同播种量对直播稻产量影响的试验

于2020年晚季在廉江市营仔示范基地进行。供试水稻品种为百香139，设计6个播种量处理，分别为2.0、3.5、5.0、6.5、8.0和10.0 kg/667 m2，处理编号分别为S-4、S-7、S-10、S-13、S-16、S-20。每个处理3次重复，共18个小区，每个小区面积为45 m2（3 m×15 m）。7月31日播种，11月19日收割。按照水稻“三控”施肥技术进行田间管理[14]。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 土壤理化性质

参照土壤农化分析方法[6]测定。

1.3.2 水稻分蘖数

分别于水稻幼穗分化Ⅱ期、抽穗期和成熟期，按画圈法取0.5 m2的稻株，调查水稻分蘖数和有效穗数。成穗率（%）=成熟期的有效穗数/幼穗分化Ⅰ期的穗数×100。

1.3.3 干物质积累量和产量

不同施肥方式试验仅成熟期取样，播种量试验分别于抽穗期和成熟期取样，每个小区取样0.5 m2，计算茎蘖数，剪去根，抽穗期将茎、叶和穗分开，成熟期将稻草、实粒、空秕粒和枝梗分开，分别在105℃下杀青30 min，然后在75℃下烘干至恒质量，称重。收获指数=稻谷籽粒质量/总生物量。成熟期用画圈法实收5 m2测产，将稻谷风干，取100 g左右于105℃下烘干48 h，测定含水量，然后将稻谷转换成含水量为14%的稻谷产量。

1.3.4 产量构成因素

收获时每个小区用画圈法取0.5 m2稻株，记录有效穗数，摘穗、脱粒，风干后进行室内考种。利用智能种子计数系统（TPZJ-A，麦科仪）对实粒和空秕粒进行记数，计算每穗实粒数、空秕粒数、结实率、千粒重等指标。总颖花数=有效穗数×每穗颖花数，库容量=成熟期的有效穗数×每穗粒数×千粒重[7]。

1.3.5 有关物质养分指标的计算方法

抽穗期或成熟期单茎生物量=抽穗期或成熟期总生物量/抽穗期或成熟期的穗数；抽穗后干物质积累量（g/m2）=成熟期干物质量-抽穗期干物质量[8]；抽穗后干物质的贡献率（%）=抽穗后干物质积累量/稻谷籽粒质量×100；穗部干物质积累量（g/m2）=成熟期穗部干物质量-抽穗期穗部干物质量[9]。

1.4 统计方法

数据用SPSS 13.0软件进行处理和统计分析，根据所得数据平均值和标准误，用OriginPro 9.0软件作图，并用不同字母表示不同处理间差异显著水平。

2 结果与分析

2.1 施肥方式和播种量对直播稻产量及其构成因素的影响

从表1可见，与习惯法处理相比，“三控”法处理的水稻有效穗数和结实率分别降低了20.1%和5.1%，但每穗颖花数增加了31.6%，差异均达极显著水平；稻谷产量增加11.3%，差异达显著水平。这可能与“三控”施肥法氮肥后移有关。不同水稻品种的产量构成存在明显差异，无论是习惯法还是“三控”法处理，玉晶油占均表现出有较大的有效穗数、每穗颖花数和总颖花数。广晶油占表现为有较大的每穗颖花数和千粒重。“三控”法处理以玉晶油占产量最高，广晶油占次之；而习惯法处理以广晶油占产量最高。说明每穗粒数多和千粒重大的广晶油占在不同栽培技术条件下都具有较大的产量潜力。

从表1可见，品种对有效穗数、每穗颖花数、总颖花数、结实率、千粒重和稻谷产量有极显著影响；施肥方式对有效穗数、每穗颖花数、结实率和稻谷产量有极显著影响，而品种与种植方式互作仅极显著影响结实率、千粒重和稻谷产量。

从表2可见，随着播种量的增加，水稻有效穗数逐渐增加，每穗颖花数逐渐下降，总颖花数和稻谷产量呈先增加后下降的趋势，结实率和千粒重无明显差异。S-7处理稻谷产量最大，达6.66 t/hm2，与S-4处理相比增加了5.8%，这可能与其水稻有效穗数适中，有利于通风透气，增加了每穗颖花数和总颖花数有关。与S-4处理相比，S-20处理的水稻有效穗数最大，增幅为52.6%；每穗颖花数最少，降幅为26.9%。S-7处理和S-10处理总颖花数最大。

表2 不同播种量处理的产量及其构成因素分析

2.2 施肥方式和播种量对直播稻库容量的影响

库容量是指结实率为100%时的稻谷籽粒质量，能够间接反应稻谷产量。从图1可知，习惯法和“三控”法处理除了黄华占外，其他品种的库容量变化趋势类似于其稻谷产量，黄华占表现出库容量高而产量低的原因与其结实率低有关（表1）。

表1 不同施肥方式和品种稻谷产量及其构成因素

播种量的多少影响群体大小，进而影响群体的库容量和稻谷产量。从图1可知，随着水稻播种量的增加，各品种库容量呈现先增加后下降的变化趋势。S-7处理的库容量（801.66 g/m2）最大，比S-4处理增加21.46%。

图1 不同施肥方式和播种量处理的直播稻库容量

2.3 施肥方式和播种量对直播稻生物量积累和收获指数的影响

由图2可见，不同水稻品种的总生物量、收获指数存在明显差异，具体表现为，“三控法”处理的总生物量以玉晶油占最大，其次为粤农丝苗；收获指数以黄华占最大，其次为玉晶油占；习惯法处理的总生物量和收获指数均以广晶油占最大，其次分别是玉晶油占和黄华占。

图2 不同施肥方式和播种量处理的直播稻生物量积累和收获指数

除了S-4和S-10处理外，随着播种量的增加，水稻总生物量保持相对稳定。其中S-7处理的总生物量最大，与总生物量最小的S-4处理相比增加了22.7%。收获指数随着播种量的增加呈先增后降趋势，S-10处理最大，S-20和S-4处理最小。表明播种量过多或过少都不利于水稻收获指数的提高。

2.4 播种量对直播稻穗数和成穗率的影响

从表3可知，随着播种量的增加，幼穗分化Ⅱ期（PI期）、抽穗期（HD期）茎蘖数和成熟期（MA期）有效穗数呈现逐渐增加的趋势，最高的有效穗数（MA期）趋于430～470万/hm2，表明水稻群体有效穗数有其最大的容量，其最大有效穗数不会随播种量的增加而增加。成穗率表现为S-7处理最高，S-20处理最低，表明适宜的播种量才能提高群体质量，从而提高成穗率。

表3 播种量对直播稻茎蘖数、有效穗数和成穗率的影响

2.5 播种量对水稻群体单茎生物量的影响

单茎生物量多少能够反映水稻个体的生长发育状况。从图3可知，随着播种量的增加，抽穗期和成熟期水稻单茎生物量呈逐渐下降趋势。抽穗期水稻单茎生物量以S-4处理最高，其次是S-7处理；成熟期水稻单茎生物量以S-7处理最高，S-4处理次之，与最低的单茎生物量相比，S-7处理增加了30.1%。这可能与S-4和S-7处理有最多的水稻每穗颖花数有关。

图3 播种量对直播稻群体单茎生物量的影响

2.6 播种量对直播稻抽穗前后干物质积累的影响

从表4可知，随着播种量的增加，抽穗前干物质积累量逐渐增加，可能与抽穗前以营养生长期为主有关。抽穗后干物质积累、抽穗后干物质的贡献率和抽穗期至成熟期穗部干物质积累量随着播种量的增加呈先增后降趋势，其中，S-7处理最高，与最低的S-4处理相比，分别增加了156.1%、102.3%和30.5%。说明播种量过多或过少，都不利于群体后期生物量的积累和碳水化合物向穗部的转运。

表4 播种量对直播稻抽穗前后干物质积累的影响

2.7 相关性分析

从图4可知，稻谷产量与每穗颖花数、总颖花数、千粒重、总生物量、收获指数和库容量呈显著或极显著的正相关。从图5可知，稻谷产量与总颖花数、库容量、抽穗后干物质积累量和穗部干物质积累量呈显著正相关。

图4 施肥方式试验的直播稻产量与其构成因素（A）和物质生产（B）等指标的相关性分析

图5 播种量试验的直播稻产量与其构成因素（A）、物质生产（B）和物质转运（C）等指标的相关性分析

3 讨论与结论

3.1 施肥方式对直播稻产量的影响

众所周知，好的施肥技术能显著提高稻谷产量。施肥技术对直播稻生育期和养分吸收等的影响不同于传统移栽稻。有研究表明，直播稻不施基肥，采用中后期测苗定氮综合氮肥管理技术，可减少30%左右的氮肥投入，还可维持直播稻较高的稻谷产量[10]。LIU等[11]研究发现，在热带地区，氮肥后移能够显著提高直播稻产量和肥料利用率。周正权等[12]研究认为，在获得适宜穗数的基础上，优化肥水管理可增加直播稻的每穗总粒数和千粒重，比常规肥水管理增产7.74%，主要原因是优化肥水管理控制主茎低位分蘖发生和促进中位分蘖成穗，降低高峰苗数，提高成穗率，促进壮秆大穗和抽穗后干物质积累，从而提高了直播稻产量。本研究结果表明，与习惯法处理相比，“三控”法处理的水稻有效穗数和结实率明显下降，但显著增加了每穗颖花数，从而增加稻谷产量（表1）。这可能与“三控”法处理氮肥后移明显缓解水稻前期群体密度过大、降低高峰苗数、增加每穗颖花数、扩库攻大穗有关[13]。

3.2 品种特性对直播稻产量的影响

稻谷产量的构成因素包括有效穗数、每穗颖花数、结实率和千粒重，也可以用总生物量和收获指数表示。对于移栽稻而言，往往基本苗数不够，需要前期多施氮肥促进分蘖才能保证足够的有效穗数，因此，有效穗数偏少成为影响移栽稻产量最重要的限制因素。而对于直播稻而言，播种量普遍偏高，不同施肥方式试验的播种量为5.0 kg/667 m2，以千粒重25 g计，如果按出苗率50%计，每667 m2约10万基本苗，相当于移栽稻的2～3倍，苗数的增加必然导致群体密度过大，通风透气性差，养分和光照得不到充分利用，穗小，产量低。李祖军等[14]研究发现，高产类品种一般表现为在一定穗数的基础上穗大、总颖花量大、千粒重大、结实率和日产量高、各生育期叶绿素含量高、抽穗后干物质增速快、茎鞘和叶片物质输出及转化率高等特点。何汛锋等[15]研究也发现，在直播条件下，高产品种具有生育期适宜、成穗率高、穗大、总颖花量大、结实率和日产量高、各生育期SPAD值高、抽穗至成熟期干物质积累量大、茎鞘和叶片物质输出及转化率高、抗倒伏能力较强等特性。彭碧琳等[16]研究证明，条播条件下稻谷产量与有效穗数无显著相关性。本研究结果表明，稻谷产量仅与每穗颖花数、总颖花数、千粒重、总生物量、收获指数和库容量呈显著或极显著正相关，其中，广晶油占具有较大的每穗颖花数、千粒重、库容量和收获指数，稻谷产量高。

3.3 播种量对直播稻产量的影响

播种量显著影响直播稻的产量。吴培等[17]以优质食味粳稻南粳9108为试验材料，研究了施氮量与直播密度互作对水稻产量形成特征的影响，结果发现，当氮用量小于225 kg/hm2时，机直播稻产量随播种量的增加先增后降；在高氮（300 kg/hm2）条件下，水稻产量随播种量的增加而降低。不同施氮量下采用适宜播种量可以提高水稻产量，其有效穗数适宜，穗型较大，生育中后期LAI较大、光合势高，生育后期群体生长率、净同化率和干物质积累量等指标均较优。黄年生等[18]研究发现，常规籼稻适宜播种量为3.0～4.0 kg/667 m2，杂交籼稻适宜播种量为1.5～2.0 kg/667 m2。邓安凤等[19]研究发现，水稻有效穗数会随着播种量的增加而增加，但每穗颖花数逐渐降低，稻谷产量仅与总颖花数呈极显著正相关，与水稻有效穗数、每穗颖花数和播种量无显著相关性。这是由于总颖花数=单位面积有效穗数×每穗颖花数，因此，在形成适宜穗数的基础上提高每穗颖花量、增加总颖花量是提高直播稻产量的主要途径。XU等[20]研究发现，华中地区直播稻产量的提高主要是由于每穗粒数和生物量的增加，而非有效穗数。本研究结果表明，随着播种量的增加，水稻有效穗数逐渐增加，每穗颖花数逐渐下降，其中，播种量为3.5 kg/667 m2时，稻谷产量最高，水稻库容量、总生物量、成穗率、成熟期单茎生物量、抽穗后干物质积累量显著增加；相关性分析结果表明，稻谷产量与总颖花数、库容量、抽穗后干物质积累量和穗部干物质积累量呈显著正相关。