不同旱直播模式对水稻出苗及幼苗质量的影响

张 亮，王彦青，叶旭波，马玲芳，代晓华

（宁夏大学 农学院，宁夏 银川 750021）

水稻的栽培方式分为移栽和直播。直播是一种古老的稻作技术，在水稻移栽技术出现之后逐渐萎缩[1]。近年来，由于直播稻技术更符合现代稻作轻简化和机械化的发展趋势，在人少地多和劳动力缺乏的情况下，直播稻面积逐年扩大，直播已成为部分水稻种植地区的主要栽培方式[2—3]。直播稻技术一般分为旱直播和水直播两大类，我国传统的直播方式为旱直播，水直播主要在长江中下游稻作区被采用[4]。旱直播是一种节水节本、增产增效的栽培模式[5]，近年来，随着农业机械化程度的不断提高、早熟高产新品种的育成推广以及高效除草剂的应用，旱直播稻发展较快[6]。然而旱直播方式存在播种量大、出苗率低、群体密度过大、易倒伏且产量低等问题[7—10]，尤其是一些地区依然延用着传统的旱直播方式，这种方式存在难齐苗、易受淹、杂草及病虫害严重、易倒伏等弊端[11]。因此，直播稻栽培技术迫切需要改进。已有研究表明，由于直播稻没有缓苗期以及环境条件的不同，直播稻的分蘖发生、成穗特点、生产力及其对产量的贡献与移栽稻存在差异[12—13]。旱直播播期迟，水稻生育期短，对温光资源利用得少，易造成水稻群体偏大，单茎生长量小，根系分布较浅而易倒伏等，不利于高产的形成[14]。目前，关于直播稻的研究主要集中在机械直播[15]、养分管理[16]、生育进程、分蘖动态及物质积累与分配方面[17]。

宁夏水稻栽培受到水资源短缺和农村劳动力减少的制约，插秧稻栽培面积日益萎缩，已不足宁夏水稻总面积的20%，而不同方式的旱直播稻面积逐年扩大，约占水稻总面积的80%[18]。然而，近年来水稻生产中出现了频繁的播期低温冷害所导致的烂种、出苗不全以及单一成分拌种剂长期使用易产生抗性等突出问题[19]，严重影响了直播稻的安全生产。并且，当前生产中旱直播水稻用种量过高，这不但增加了种植成本，还严重影响了植株素质和产量[15]。

由于光照、温度、通风情况等的影响，播量不同，导致水稻个体获得的营养面积和受光条件不同，因此播量对幼苗素质的影响较大[16]。本试验研究了不同旱直播模式下不同播量对水稻出苗率及幼苗质量的影响，旨在探讨适宜的水稻保墒直播模式，为宁夏直播稻的优质高产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于宁夏银川市永宁县望洪镇农丰村宁夏农林科学院农作物研究所望洪科研试验基地。该地位于北纬38.13°、东经106.12°。年均降水量201.4 mm，年均蒸发量1 470.1 mm。土壤质地为灌淤土，基础土样养分:w（全氮）=0.90 g/kg，w（碱解氮）=23.05 mg/kg，w（全磷）=9.0 g/kg，w（速效磷）=90.85 mg/kg，w（速效钾）=311.42 mg/kg，w（有机质）=22.84 g/kg，pH=8.34。

1.2 供试材料

供试品种为宁粳47号，生育期155 d，千粒质量23.5 g，平均粒长5.9 mm，长宽比2.4。

1.3 试验设计

试验采用两因素随机区组设计。因素一为不同旱直播模式:条播，穴播（20 cm×8 cm），穴播（20.0 cm×12.5 cm），匀播。因素二为不同播量:低播量（10.4 kg/667 m2），中等播量（14.6 kg/667 m2），高播量（18.8 kg/667 m2）。共12个处理，4次重复。小区面积4 m×1 m=4 m2，过道宽0.5 m，共48个小区。2018年秋进行整地，施复合肥（氮、磷、钾有效养分含量≥25%）30 kg/667 m2、磷酸氢二胺10 kg/667 m2。播种前施用复合肥15 kg/667 m2。2019年3月23日播种，播种深度为3 cm，播种后镇压保墒。其他栽培管理同大田。

1.4 测定内容与方法

1.4.1 种子质量种子活力测定采用2，3，5-三苯基氯化四氮唑（TTC）还原法。将浸泡好的种子随机取3份，每份30粒，沿种胚中央准确切开，取每粒种子的一半备用。把切好的种子分别放在培养皿中，加入适量TTC溶液。放入40℃左右的恒温箱内保温30 min。取出培养皿，将种子冲洗2～3次，立即观察种胚着色情况，判断种子有无活力。

发芽势及发芽率:将水稻种子经10%过氧化氢消毒10 min，用蒸馏水彻底洗净。随机取种子3份，每份100粒，将其置于垫有2层湿润滤纸的培养皿中，置于25℃恒温人工气候箱中发芽。发芽第3天统计发芽势，第7天统计发芽率。

1.4.2 土壤含水量从播种到出苗期间，每隔5 d用铝盒取土样1次，带回实验室用称质量法测定土壤含水量。

1.4.3 土壤温度从播种到出苗期间，每隔5 d用地温计记录土壤温度。08:00开始，20:00结束，每隔1 h记录1次数据。

1.4.4 出苗率条播:随机选择3个小区，在每个小区中间2行各取一2 m长的样段统计其出苗数，计算出苗率。

穴播:随机选择3个小区，在每个小区中间2行各取一20 cm穴长的样段统计其出苗数，计算出苗率。

匀播:随机选择3个小区，在每个小区中间取一0.5 m×0.5 m的样方统计其出苗数，计算出苗率。

1.4.5 幼苗质量每个处理取一0.4 m×0.4 m的样方，取其植株放入取样袋中带回实验室。用烘干法分别测定幼苗地下部、地上部干质量。将样株放入烘箱内以105℃杀青30 min，调节烘箱温度至80℃烘干直至恒质量。

根数、根长:在每个小区中取一0.4 m×0.4 m的样方，随机取其中四分之一样株放入取样袋中带回实验室，剪掉根系用水冲洗干净，统计根数和根长。

1.5 数据处理

数据分析采用Excel 2010及Origin软件。

2 结果与分析

2.1 水稻种子质量

由表1可知，宁粳47号水稻种子活力高达96.7%。高活力种子发芽率较高，可以提高田间出苗率，同时也能很好地抵抗不良环境，抗病虫害，进而提高作物产量。发芽势和发芽率分别达到97.0%和99.7%，说明宁粳47号水稻种子质量高，可以保证田间正常出苗。

表1 水稻种子质量 %

2.2 不同旱直播模式对水稻出苗率的影响

由图1可知，不同直播模式的水稻出苗率高低依次为穴播（20 cm×12.5 cm）、匀播、穴播（20 cm×8 cm）、条播。各直播模式不同播量处理的出苗率均以低播量最高。低播量不同直播模式的出苗率以穴播（20 cm×12.5 cm）最高，达到75.98%，匀播次之，为71.11%，条播的出苗率较低，仅为33.80%。高播量不同直播模式的出苗率高低依次为匀播、穴播（20 cm×12.5 cm）、穴播（20 cm×8 cm）、条播，匀播模式的出苗率为47.21%，条播模式仅为29.63%。条播模式不同播量处理的出苗率差异不显著，其他3种旱直播模式不同播量处理的出苗率均存在显著差异，随播量增加水稻出苗率呈降低趋势。

图1 不同旱直播模式下水稻出苗率

2.3 不同旱直播模式对水稻基本苗的影响

如图2所示，穴播模式的基本苗数量高于匀播和条播。穴播（20 cm×12.5 cm）模式中等播量的基本苗数量最高，达到45.96万株／667 m2，条播模式低播量的基本苗数量最低，仅为16.91万株／667 m2。各播量处理不同直播模式的基本苗数量变化规律基本一致，均为穴播（20 cm×12.5 cm）的基本苗数量较高，条播的基本苗数量较低。各直播模式不同播量处理间的基本苗数量差异不显著，条播模式下不同播量的基本苗数量随播量增加而增加；穴播（20 cm×8 cm）模式下各播量的基本苗数量相近；穴播（20 cm×12.5 cm）模式下各播量的基本苗数量大小依次为中等播量、低播量、高播量；匀播模式下各播量的基本苗数量大小依次为高播量、低播量、中等播量。

图2 不同旱直播模式下水稻基本苗数量

2.4 不同旱直播模式对水稻幼苗质量的影响

2.4.1 不同旱直播模式对水稻幼苗干物质量的影响如图3所示，条播模式下各播量水稻幼苗的地上干物质量存在显著差异，随播量增加而增加。穴播（20 cm×8 cm）模式下，低播量和高播量的地上干物质量较高（0.07 g），与中等播量的地上干物质量（0.06 g）差异显著。穴播（20 cm×12.5 cm）模式下，低播量的地上干物质量为0.06 g，与中等播量和高播量差异显著。匀播模式下，低播量的地上干物质量为0.07 g，显著低于中等播量和高播量。低播量处理的穴播（20 cm×8 cm）和匀播地上干物质量均为0.07 g，高于条播和穴播（20 cm×12.5 cm），条播最低，仅为0.03 g。匀播模式的中等播量和高播量地上干物质量均为0.08 g，高于条播和穴播。高播量处理的不同直播模式地上干物质量大小依次为匀播、穴播（20 cm×8 cm）、条播、穴播（20 cm×12.5 cm）。

图3 不同旱直播模式下水稻幼苗的干物质量

穴播（20 cm×8 cm）模式各播量处理的地下干物质量无显著差异，均为0.03 g。其他3种直播模式下，低播量的地下干物质量与中等播量、高播量存在显著差异，条播和匀播模式低播量的地下干物质量为0.02 g，显著低于中等播量和高播量。

2.4.2 不同旱直播模式对水稻幼苗根数的影响如图4所示，匀播模式各播量处理的水稻根数多于条播和穴播。条播模式下，水稻根数随播量增加而增加，低播量的根数与中等播量、高播量存在显著差异；穴播（20 cm×8 cm）模式下，各播量处理的根数无显著差异；穴播（20 cm×12.5 cm）模式下，低播量的根数为19，显著高于中等播量和高播量；匀播模式下，中等播量的根数为24，显著高于低播量和高播量。低播量处理下，条播模式根数仅为11，而匀播模式的根数较多，为21；高播量处理下，穴播（20 cm×8 cm）模式的根数较少，仅为15。

图4 不同旱直播模式下水稻的根数

2.4.3 不同旱直播模式对水稻幼苗平均根长的影响由图5可知，不同直播模式下各播量处理的平均根长无显著差异。条播模式下，高播量处理的根长为3.8 cm，而中播量的根长仅为1.7 cm；穴播（20 cm×8 cm）模式下，高播量的根长为4.3 cm，高于低播量和中等播量的3.2 cm；穴播（20 cm×12.5 cm）模式下，根长随播量增加而减小；匀播模式下，高播量的根长为4.1 cm，大于中等播量和低播量。

图5 不同旱直播模式下水稻幼苗的根长

2.4.4 水稻幼苗质量指标的相关性分析由表2可知，幼苗地上部干质量与根数呈极显著正相关，与根长呈显著正相关，与地下部干质量无显著相关性。地下部干质量、根数、根长之间无显著相关性。

表2 水稻幼苗质量各指标间的相关系数矩阵

3 讨论

3.1 不同旱直播模式对水稻出苗的影响

种子质量是决定作物产量高低的主要因素之一，而种子活力是衡量种子质量的重要指标[19]。在复杂的田间条件下，种子活力决定了种子迅速整齐出苗并长成正常幼苗的潜力[20—21]。农业生产中，高活力种子田间出苗率高，出苗速度快、整齐一致，植株密度均匀，光能水肥利用效率高，可充分发挥品种的增产潜力[22]。在逆境胁迫田间条件下，实验室内种子发芽率与田间出苗率相关性较低[22]，只有通过测定种子活力才能更准确地预测田间出苗表现和生产情况。

旱直播作为当前水稻播种的主要方式，受其自身耕作条件的影响，田间出苗率相对较低。而与出苗率相关的因素主要有种子质量、土壤含水量、土壤温度和氧气等，这些因素均影响着水稻出苗率。播种前应对水稻种子进行质量测定，观察种子活力、发芽势及发芽率，以确保在大田种植过程中种子能够正常出苗，通过出苗率的高低来选择适当的旱直播模式。4种旱直播模式下水稻出苗率均相对较低，但在实验室测得的水稻种子活力和发芽率各为96.7%和99.7%，这说明水稻种子质量好，而导致田间出苗率降低的主要因素可能是土壤条件。在田间分别测定了播种前和播种后一周土壤的温度和含水量，播种前土壤含水量为20.52%，播种后一周土壤含水量为19.12%，播种前后土壤含水量差异不大，对田间出苗率无显著影响。而播种前在田间测得5 cm土层土壤温度为8.8℃，播种后一周为9.4℃，说明播种时土壤温度较低，导致水稻种子不能正常发芽出苗。播种后两周5 cm土层土壤温度为16.2℃，此时的土壤温度可以满足水稻种子在田间正常出苗的需求。水稻在3月23日进行旱直播，由于播种时间过早，土壤温度较低，水稻种子未能尽快出苗，随着土壤温度上升，水稻种子逐渐开始发芽露白，4月19日正式出苗，出苗时间持续近一个月。这有可能使种子吸涨水分，但土壤温度过低，造成了粉种，从而降低了田间出苗率。

在播种量确定的情况下，出苗率与基本苗数量直接相关。在4种旱直播模式下，出苗率较高的模式其基本苗数量却较低，有可能是死苗严重所导致。造成死苗的原因可能是苗期土壤含水量较低，不能满足水稻幼苗正常生长的需要，导致部分幼苗死亡。在播种后一周测得的土壤含水量为19.12%，水稻出苗后土壤含水量仅为13.06%，由于没有及时进行灌水，导致幼苗缺水死亡，从而降低了田间基本苗的数量。

3.2 不同旱直播模式对水稻幼苗质量的影响

目前，关于农作物幼苗质量的研究报道相对较少。水稻幼苗的质量一般包括株高、茎粗、根数、总根长、单株鲜质量和干质量等指标，然而这些指标并不能完全反映幼苗质量的优劣，其他因素也可能会影响幼苗质量，比如种子本身的特性和环境因素。本试验研究了水稻幼苗单株干物质量、根数、根长等指标，通过测定水稻种子质量，观测播种到出苗的土壤含水量和土壤温度，比较4种旱直播模式对水稻幼苗质量的影响，发现不同旱直播模式对水稻幼苗质量的影响各不相同,种子本身的特性和环境因素是否对幼苗质量存在影响，或者幼苗质量是否还受到其他因素的影响，尚待进一步研究。

4 结论

1）4种旱直播模式不同播量处理的水稻出苗率及基本苗数量无显著差异。在低播量下，穴播（20.0 cm×12.5 cm）模式的出苗率最高；中等播量下，穴播（20.0 cm×12.5 cm）模式的基本苗数量最高，有利于构建合理的高产群体起点；条播出苗率低。不同播量下，4种模式均为低播量出苗率高，中等和高播量基本苗数量高。

2）4种旱直播模式相比较，匀播模式幼苗单株干物质量较高，根数多，单株根长，其中中等播量的幼苗质量相对更高。不同播量下4种模式均以中等和高播量处理的幼苗质量高。