辽宁省主栽水稻品种高产群体形成规律研究

高虹 李跃东 马秀芳 吕桂兰 李睿 董立强 潘争艳 张雪 李小婉 邱福林 隋国民

（1 辽宁省水稻研究所，沈阳110101；2 辽宁省农业科学院，沈阳110161；第一作者：rainbow_0932@163.com；*通讯作者：guomin666@126.com）

通过栽培管理措施改善水稻群体质量，优化高产群体指标，对实现水稻稳产高产具有重要意义[1-3]。水稻高产群体必须有足够的个体数量，同时提高群体内个体的质量，通常由有效穗数、穗粒数、结实率和千粒重来表达。研究表明，改变株行距（密度）是调控群体最为快捷和有效的措施之一[4-5]。

关于高产品种高产形成规律、高产途径与栽培技术等方面南方稻区进行了大量研究，并取得了较多的成果，但关于东北平原南部高产群体构建及高产形成规律研究少见报道[6-10]。本研究以辽宁省主栽高产水稻品种为试材，通过比较分析不同种植密度下水稻群体产量及产量构成因子等指标，探讨了株行距对水稻群体产量构成的影响，及其高产群体形成规律，以期为辽宁水稻高产栽培提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地点及供试品种

试验于2017 年和2018 年在辽宁省水稻研究所试验基地进行，供试品种为目前辽宁省生产上推广面积较大的半紧穗型中晚熟粳稻辽粳401 和辽粳212。

1.2 试验设计

试验采用裂区设计，品种为主区，栽插密度为副区。密度设5 个处理：T1，行株距20.0 cm×13.3 cm（38.00 万丛/hm2）；T2，行株距 20.0 cm×20.0 cm（25.00万丛/hm2）；T3，行株距 30.0 cm ×13.3 cm（25.00 万丛/hm2）；T4，行株距 30.0 cm×16.5 cm（20.00 万丛/hm2）；T5，行株距 30.0 cm× 20.0 cm（16.67 万丛/hm2）。每丛 3~4 株苗。每个处理3 次重复，小区面积60 m2。氮肥用量及施用时间：氮肥为尿素，按照基肥∶返青肥∶分蘖肥= 2∶1∶1 进行施用。其中，基肥 149.9 kg/hm2，返青肥 75.0 kg/hm2，分蘖肥75.0 kg/hm2。磷肥为磷酸二铵，用量为149.9 kg/hm2；钾肥为氯化钾，用量为112.5 kg/hm2。磷、钾肥作底肥一次性施入。其他作业如水分管理及病虫草害防治方法同生产田。

1.3 测定项目及方法

于成熟期每点割1.0 m2植株测产；以平均穗数为标准取具有代表性的植株5 株，测定株高、穗数后，选取10 个中等单茎将穗、茎、叶分开，于烘箱在 105℃下杀青30 min，80℃烘干至恒质量后称重。最后调查有效穗数、每穗粒数、千粒重和结实率等。

1.4 数据分析

利用Excel 和SPSS 19.0 软件对数据进行整理及差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同高产群体产量及产量相关农艺性状的差异

从表1 可见，T1 处理产量最高，其次为T5 处理。这2 个处理冠层空间结构配置，在密度上相差2.0 倍以上，但产量水平却未达到显著差异，因此着重分析这两种行株距配置的产量结构及形成规律。T1 处理单位面积有效穗数显著高于其他密度处理，每穗粒数显著低于其他处理；T5 处理有效穗数最少，但每穗粒数显著高于 T1、T2 和 T3 处理；T1 处理的收获指数显著低于T5 处理；不同密度处理的结实率和千粒重差异不显著。

表1 不同高产群体产量构成的多重比较

从表2 可见，T1 处理和T5 处理成熟期穗长、茎秆干物质量比率和总干物质量差异显著。相对于T1 处理，T5 处理的植株更高，穗长显著增加，总干物质量由于群体规模小显著降低，但茎秆干物质量比率显著降低，穗干物质量比率增加，物质从茎秆向穗部转移能力强，导致收获指数显著增加而获得较高产量水平。由此可见，T1 处理为依靠增加密度而获得高产的多穗型群体，T5 处理为促进物质转移转化形成大穗大粒而获得高产的大粒型群体。

表2 不同高产群体成熟期产量相关农艺性状的多重比较

2.2 各因素对产量和产量相关性状的影响

从表3 可见，品种特性对穗粒数和茎秆干物质量比率影响小。不同行株距配置对穗粒数、千粒重和叶干物质量比率影响不显著。品种和行株距配置互作对穗粒数影响显著。品种和行株距配置分别对产量有极显著影响，但品种和行株距互作对产量影响不显著。

表3 各因素对成熟期产量和产量相关性状的方差分析

进一步分析产量和产量构成因素和主要生育指标的关系，结果（表4）表明，实际产量与成熟期干物质量极显著正相关，正是T1 处理获得高产的重要原因：依靠密植获得较大群体物质积累能力而获得较高生物产量。

表4 产量及产量构成因素与主要生育指标的相关性

2.3 高产群体拟合模型构建

根据以上研究结果，构建了产量和穗数及穗粒数的拟合方程，结果（图1）表明，随着栽植密度的降低，有效穗数降低，而穗粒数增加。在稀植条件下，水稻群体每穗粒数表现出较大的优势，而在密植条件下，虽然每穗总粒数表现为劣势，但是有效穗数增加，因此均表现出相对较高的产量水平。

根据拟合方程，构建了高产群体的穗粒结构（表5）：以稀植为起点，有效穗数 18.1 万/667 m2，每穗粒数185 粒左右，可获得700 kg/667 m2以上产量水平；以密植为起点，有效穗数22.0~24.0 万/667 m2，每穗粒数150 粒左右，亦可获得700 kg/667 m2以上；通过方程推断在20.0 cm×13.3 cm 行株距配置的基础上设置更高密度，即行株距为20.0 cm×10.0 cm，有效穗数达到24.65 万/667 m2时，计算得到产量为 866.56 kg/667 m2；在30.0 cm×20.0 cm 行株距配置密度基础上设置更稀植密度，即行株距为30.0 cm×23.0 cm，有效穗数16.64万/667 m2，穗粒数达到194.64 粒时，得到产量847.71 kg/667 m2，均可达到不同类型群体更高产目标。因此，我们下一步将调整密度，通过肥水调控、田间管理等措施来调节有效穗数和穗粒数之间的关系，进一步验证方程指导生产实践的可行性。

表5 不同高产群体穗粒结构

3 结论与讨论

栽培密度是影响水稻群体结构的重要因子之一，通过调整基本苗数、单位面积丛数或者行株距配置方式来实现[5，8]。己有许多研究揭示了栽培密度对产量构成因素的影响：栽插密度显著影响单位面积有效穗数和每穗粒数，其中有效穗数对产量的影响最大，即高产群体构建因素主要通过影响有效穗数而影响产量，尤其是中高密度与低密度之间差异比较明显，而中高密度之间差异不显著[10-13]。本研究与前人研究结果不尽一致：高密度行株距配置（20.0 cm×13.3 cm）由于单位面积有效穗数显著增加而获得高产量水平，但与低密度行株距配置（30.0 cm×20.0 cm）产量差异不显著。在较稀植行株距配置下，虽然有效穗数表现为劣势，但每穗粒数增加，因此亦表现出相对较高的产量水平。如果说高密度行株距配置为依靠增加群体分蘖数量和较多物质积累而获得高产的多穗型群体，那么低密度行株距配置则为促进物质转移转化、提高收获指数形成大穗大粒而获得高产的大粒型群体。可见，通过协调有效穗数和每穗粒数二者之间的关系均可获得稳定高产群体。此外，值得注意的是，20.0 cm×20.0 cm 与30.0 cm×13.3 cm 行株距配置密度相同，20.0 cm×20.0 cm 行株距配置的产量、穗粒结构、结实率、千粒重和收获指数均优于30.0 cm×13.3 cm 行株距配置，但差异不显著。有待于进一步开展相同密度下，不同空间配置对群体冠层结构和产量的影响研究。

其次，栽插密度对结实率及千粒重没有显著的影响，但栽插密度的增加会导致结实率降低、千粒重下降。随着移栽密度的变小，有效穗数下降，但每穗粒数、千粒重及结实率均有不同程度的提高，其中，每穗粒数的増加幅度最为显著[14-18]。本研究结果与前人研究结论较为一致。由此构建了产量和穗数及穗粒数的拟合方程，以期为获得适宜的高产群体产量结构提供依据：首先协调穗粒关系，保证群体颖花数量，同时结实率和千粒重在较高水平下得到统一，从而获得高产[13]。