两种新型机械移栽方式下不同肥密处理水稻生长及产量差异研究

石楠 陈崇怡 文双雅 胡海燕 高志强* 舒畅 严玲玲 颜妙珺 王小凤

（1 湖南农业大学 农学院，长沙 410128；2 益阳市农业科学研究所，湖南 益阳 413046；第一作者：297535633@qq.com；*通讯作者：100640117@qq.com）

水稻是我国的主要粮食作物，提高水稻生产全程机械化水平是保障国家粮食安全、增强我国农业综合生产能力、增加农业收入和推进农业现代化的重要措施之一[1]。探索研究新型水稻机械化种植方式及其高产形成特征一直是生产上的研究热点和重点[2-3]。近年来，我国水稻种植机械化水平提升较快，至2017 年底，我国水稻综合机械化水平突破80%，其中，耕、种、收机械化水平分别为99.3%、44.5% 和87.1%，但相较于日本、韩国等发达国家，我国水稻种植机械化水平较低[4-5]。

随着社会生产力的快速发展，现阶段我国粮食产量与1980 年相比增长了近85%，但与此同时化肥施用量增加了4.5 倍[6]。过量施用化肥会引发土壤板结、酸化、土壤重金属含量超标、肥料利用率降低、肥料损失严重、水体富营养化及作物品质和产量降低等问题，进而对生态环境造成污染[7-10]。

大量研究表明，水稻产量随种植密度的增加呈先增加后降低趋势[11-13]，同时机插密度对群体生长率、群体光合势、叶面积指数等均会产生较大影响[14-15]。而前人的研究多集中于机插和手抛移栽方式的比较[16]，而对水稻有序机械插秧、机械抛秧方式对比研究较少。从移栽效果来看，机插秧是对秧苗的有序移栽，手抛秧是对秧苗的无序移栽，水稻生长后期田间通风效果差异明显，影响水稻生长的温光条件。

2020 年湖南省重点推广了印刷播种无盘育秧大苗机插技术和机钵体育秧有序抛栽技术。水稻印刷播种无盘育秧大苗机插栽培技术主要是通过印刷播种技术，精准定位播种，保证插秧过程中每穴1 株基本苗，旱式育秧，低氮、密植、大苗机插，以培育由大穗和穗数相协调的高成穗率群体，发挥杂交稻的分蘖成穗优势和大穗增产优势，与传统机插杂交稻相比，种子用量减少50%以上，秧龄期延长10~15 d，秧苗素质及耐机械栽插损伤能力得到大幅提高[17]。水稻有序抛栽技术主要是通过“置盘→灌土→播种→盖土→淋水消毒”机械化播种流程，使每穴播量常规早稻6~8 粒、常规中晚稻4 粒、杂交早稻3~4 粒、杂交中晚稻2 粒，成苗后利用抛秧机抛于稻田，保证抛秧后秧苗排列有序，发挥水稻群体发育优势，达到高产稳产的目的，既具有传统抛秧技术返青期短、返青快优点，又具有机械化省时省工优点[18]。本研究以印刷播种无盘育秧大苗机插技术、机钵体育秧有序抛栽技术为技术背景，开展这两种技术在不同施肥量与移栽密度条件下水稻生长发育、产量差异的研究，探明不同机械化移栽方式的适宜施肥量和移栽密度，为大面积机械化水稻生产提供理论与技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料及试验地概况

试验于2020 年5—9 月在湖南农业大学浏阳教学科研综合基地（113°84′E，28°30′N）进行。该基地系丘陵小盆地，属亚热带季风湿润气候，年平均气温17.3 ℃，年均降水量1 358.6~1 552.5 mm。土壤为潴育性水稻土，有机质、全氮、全磷和全钾含量分别为23.41、1.73、0.64 和19.35 g/kg，pH 值5.51。供试品种为晶两优华占，前茬作物为油菜。

1.2 试验设计

采用大区三因素随机区组试验，试验田面积10 000 m2，设12 个处理，具体见表1。每个处理3 次重复，共计36 个小区，小区面积260 m2。因素Ⅰ为移栽方式：有序抛栽（A）、大苗机插（B）。因素Ⅱ为施肥量：常量施肥（T）、减量施肥（L）。常量施肥：耕前每hm2施复合肥（15-15-15）450 kg 作基肥，返青后每hm2施复合肥（15-15-15）150 kg、尿素150 kg 作分蘖肥，孕穗期每hm2施尿素105 kg、钾肥75 kg，N、P、K 有效成分的比例为13.82∶6.0∶9.0。减量施肥：耕前每hm2施复合肥（15-15-15）450 kg 作基肥，返青后每hm2施尿素75 kg作分蘖肥，孕穗期每hm2施尿素105 kg、钾肥75 kg，N、P、K 有效成分的比例为10.02∶4.5∶7.5。因素Ⅲ为移栽密度，设3 种密度：25 cm×25 cm（S：常规密度）、21 cm×25 cm（M：中密度）、17 cm×25 cm（H：高密度）。

表1 试验处理

考虑到两种技术移栽后秧苗返青期长短不同，故大苗机插技术5 月1 日播种育秧（干种子印刷播种），5月23 日移栽，9 月7 日左右收获；有序抛栽技术5 月3日浸种，5 月5 日播种育秧，5 月23 日移栽，9 月7 日左右收获。基肥在5 月20 日耕地时施入，均匀撒施，不同小区间于5 月26 日人工做土埂隔离，防止肥水窜漏，追肥在5 月30 日施用，孕穗肥在7 月5 日施用。水分管理、病虫防治均按常规技术。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 产量及产量构成完熟期收获前按五点取样法取样，每小区依据调查获得的有效穗数选取长势平均的500 丛水稻，人工脱粒，用水选法分离实粒和空秕粒，80 ℃烘干至恒质量后称重，并计算每穗总粒数、实粒数和千粒重，以及结实率。经济产量采用实收计产。

1.3.2 茎蘖动态

在每一个生育期按五点取样法于每一小区选取50 丛水稻（每点10 丛），记录分蘖数。

1.3.3 地上部干物质量

每个生育期取3 丛水稻，将根、茎、叶、穗分别用牛皮纸袋装好，放入烘箱于110 ℃杀青30 min，再于80 ℃烘干至恒质量，然后称重。

1.3.4 SPAD

于分蘖中期、孕穗期、齐穗期、灌浆中期，每个处理随机选定5 丛植株，每株测1 片叶，取第1 完全叶上部、中部、下部测定，统计3 个数值的平均数，SPAD 值测定使用日本Minolta 生产的SPAD-502 PLUS 型叶绿素计。

1.3.5 叶面积指数

于分蘖中期、孕穗期、齐穗期、灌浆中期，使用LAI-2200C 测定叶面积指数，每小区按五点取样法取样。

1.4 数据处理

运用Excel 2010 录入数据并计算，用SPSS 20.0 软件进行差异显著性和方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理分蘖期水稻茎蘖数动态变化

如图1 所示，在水稻分蘖期内，有序机抛处理（A）和大苗机插处理（B）水稻茎蘖数均随生育日数推进逐渐增加。有序机抛处理分蘖数在6 月29 日左右出现最大值；分蘖后期各处理分蘖数以ALS 处理最大，其次是ATS 处理。大苗机插处理分蘖数在6 月26 日左右达到最大；分蘖后期，各处理分蘖数以BLM 处理最大，其次是BTS 处理。

图1 有序抛栽和大苗机插方式下不同肥密处理水稻分蘖规律

2.2 不同处理水稻干物质积累量动态变化

由表2 可知，在分蘖中期，有序机抛处理中以ATS处理干物质积累量最小，为0.58 t/hm2，其余处理较ATS处理高8.62%~65.52%；在拔节孕穗期，以ATS 处理最小，为3.16 t/hm2，其余处理较ATS 处理高0.32%~37.03%；在齐穗期，以ATS 处理最大，达12.34 t/hm2，较其余处理高3.40%~29.50%；在灌浆中期，以ALH 处理最大，达16.47 t/hm2，较ATS 处理高5.65%，二者间差异未达到显著水平；在成熟期，以ALH 处理最大，达到19.96 t/hm2，其次是ATH 处理，二者分别较ATS 处理高11.92%和5.89%。

表2 有序抛栽和大苗机插方式下不同肥密处理水稻地上部干物质积累量 （单位：t/hm2）

由表2 可知，在分蘖中期，大苗机插处理中以BTH处理干物质积累量最大，达0.67 t/hm2，其次是BLH 处理，二者分别较BTS 处理高38.81%和36.92%，各处理间差异未达到显著水平；在拔节孕穗期，以BLH 处理最大，达3.31 t/hm2，较BTS 处理高25.98%，两者间差异达显著水平；在齐穗期、灌浆中期和成熟期，均以BLS 处理最大，分别较同时期的BTS 处理高10.86%、17.75%和14.38%。

2.3 不同处理水稻叶绿素含量动态变化

由图2 所示，有序机抛各处理水稻叶绿素含量随着生育期的推进呈先增加后降低趋势。在分蘖中期，叶绿素含量以ALH 处理最大，其次是ALS 处理；在孕穗期，以ALS 处理最大，以ATH 处理最小；在齐穗期，以ATS 处理最大，以ALH 处理最小；在灌浆中期，以ATS处理最大，以ALH 处理最小。

如图2 所示，大苗机插各处理水稻叶绿素含量随着生育期的推进呈先增加后降低趋势。在分蘖中期，叶绿素含量以BLM 处理最大，以BLS 处理最小；在孕穗期，以BTS 处理最大，其次是BLM 处理；在齐穗期，以BTS 处理最大，其次是BTH 处理；在灌浆中期，以BTS处理最高，以BLH 处理最低。

图2 有序抛栽和大苗机插方式下不同肥密处理水稻叶绿素含量变化

2.4 不同处理水稻叶面积指数动态变化

如图3 所示，有序机抛各处理水稻叶面积指数随生育期推进呈先增加后降低趋势，在齐穗期达到最大值。在分蘖中期，叶面积指数以ATH 处理最大，以ALS处理最小；在孕穗期，以ATH 处理最大，以ALS 处理最小；在齐穗期，以ATM 处理最大，以ALS 处理最小；在灌浆中期，以ATS 处理最大，ALS 处理最小。

如图3 所示，大苗机插各处理水稻叶面积指数随着生育期推进呈先增大后减小趋势。在分蘖中期，叶面积指数以BTM 处理最大，以BTS、BLS 处理最小；在孕穗期，以BTH 处理最大，以BLS 处理最小；在齐穗期，以BTM 处理最大，以BLS 处理最小；在灌浆中期，以BTH 处理最大，以BLM 处理最小。

图3 有序抛栽和大苗机插方式下不同肥密处理水稻叶面积指数变化

2.5 不同处理产量及产量构成因素比较

由表3 可知，有序机抛各处理千粒重以ATM 处理最大，为23.86 g，较ATS 处理高3.73%，各处理间差异均未达显著水平；单位面积有效穗数以ATS 处理最大，达334.93 个/m2，较其余各处理高4.93%~19.90%；穗粒数以ALS 处理最大，达205.44 粒，较ATS 处理高22.21%，差异达显著水平；结实率以ATM 处理最大，达86.54%，而ALH 处理结实率最低，为78.54%，二者差异达显著水平；经济产量以ALH 处理最大，达8.75 t/hm2，以ALM 处理最小，为7.57 t/hm2，ALH 处理较ALM 处理高15.59%，二者差异达显著水平；另ALH 处理产量较ATS 处理高4.54%，差异不显著。

表3 有序抛栽和大苗机插方式下不同肥密处理水稻产量及其构成因素

由表3 可知，大苗机插各处理中千粒重以BTM 处理最大，为23.76 g，较BTS 处理高1.89%；单位面积有效穗数以BLH 处理最大，为337.25 个/m2，较BTS 处理高8.28%，二者差异未达显著水平；穗粒数以BLM 处理最大，达171.71 粒，较BTS 处理高3.80%，各处理间差异均未达到显著水平；结实率以BTS 处理最大，为86.33%，其次是BTM 处理为84.00%；经济产量以BLH处理最大，为7.71 t/hm2，较BTS 处理高6.23%，差异不显著。

3 结论与讨论

以往针对水稻不同移栽方式的比较研究多集中于手工移栽与机械移栽、钵苗机插与毯苗机插等移栽种植方式，且结果存在差异，针对有序机抛秧和大苗机插秧的比较研究较少。邢志鹏等[19]研究发现，钵苗机插水稻产量最高，毯苗机插水稻产量其次，机械直播水稻产量最低。厉波等[20]对机播、手栽、直播3 种种植方式对水稻产量的影响进行研究，结果表明，产量表现为直播>手栽>机插。李杰等[21]研究表明，不同种植方式间水稻产量存在极显著差异，具体表现为手插＞机插＞直播。罗友谊等[22]研究表明，有序机抛处理产量显著高于机插秧、有序机穴直播，增产幅度超过7.0%。卢一叶等[23]研究表明，人工抛秧存在秧苗无序分布、基本苗控制难等缺点，造成水稻生长后期田间通风透光性差，成穗率低，因此产量较低。本研究采用的机械有序抛栽种植技术具有人工抛栽的优点，其在移栽过程中根系带的基质多，根系植伤小，返青快，返青期短[24]，且该技术使秧苗成行有序分布，株行距可控，克服了抛栽水稻生长后期个体间无序竞争缺点，为高产提供了基础。本研究结果表明，同密度同施肥量条件下大苗机插方式水稻产量低于有序机抛方式，造成这一结果可能是由于大苗机插技术采用印刷播种技术，移栽株行距较大，单株秧苗后期分蘖能力有限，导致整体产量低。多数研究表明，水稻产量随种植密度和施肥量的增加呈先增加后下降的趋势，且施肥量与移栽密度对水稻产量有明显的互作作用[25-27]。本研究表明，两种机械种植方式在常规施肥水平下减施24%肥料施用量，同时增加32%的种植密度可以达到减肥增产的效果，增幅达4.54%~6.23%。