葉春 李艷大 曹中盛 黃俊寶 孫濱峰 舒時(shí)富 吳羅發(fā)

(江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)工程研究所 / 江西省智能農(nóng)機(jī)裝備工程研究中心 / 江西省農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心，南昌 330200；*通信聯(lián)系人，E-mail: liyanda2008@126.com)

水稻是中國重要的糧食作物，擔(dān)負(fù)著保障國家糧食安全與社會(huì)穩(wěn)定的重任。機(jī)插是稻作方式的巨大技術(shù)革新，而育秧是水稻機(jī)插的重點(diǎn)和難點(diǎn)[1-3]，培育適齡壯秧是機(jī)插稻大田早發(fā)爭足穗、壯稈促大穗的基礎(chǔ)。目前，南方機(jī)插雙季稻普遍存在秧苗素質(zhì)差、生育期延長、生長季節(jié)緊等問題[4]。江西、湖南等地機(jī)插雙季稻育秧主要有毯狀盤育秧、缽體盤育秧和缽體毯狀盤育秧3 種方式。毯狀盤育秧栽插較深、秧苗植傷大，直接影響秧苗的返青及早生快發(fā)[5]。缽體盤育秧機(jī)插技術(shù)打破了水稻機(jī)械化栽培長期以毯苗機(jī)插為主的現(xiàn)狀[6-7]，該技術(shù)無緩苗現(xiàn)象，分蘗發(fā)生早，但缽體盤育秧秧苗需要配套特定插秧機(jī)完成秧苗移栽，存在一次性投入成本高、育秧技術(shù)難掌握等問題[8]。缽體毯狀盤育秧機(jī)插融合了毯狀盤育秧和缽體盤育秧的優(yōu)點(diǎn)，便于插秧機(jī)有序取秧和插秧，具有秧苗植傷小、返青快、成本低和產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)[9-14]。許多學(xué)者在水稻機(jī)械化育插秧技術(shù)及其對(duì)株型和產(chǎn)量的影響方面開展了大量的研究，指出通過適當(dāng)減氮密植可有效提高產(chǎn)量[15]；采用機(jī)插側(cè)深施肥方式可節(jié)本增效[16]；采用大苗機(jī)插可有效利用農(nóng)時(shí)，緩解早、晚稻茬口時(shí)間緊的問題[12]。以往研究大多集中在不同播種量，或不同秧齡及不同插秧技術(shù)的對(duì)比試驗(yàn)方面，有關(guān)不同育秧盤對(duì)機(jī)插雙季稻株型與產(chǎn)量影響鮮有報(bào)道。毯狀盤育秧、缽體盤育秧和缽體毯狀盤育秧等育秧方式的優(yōu)選是探索雙季稻種植機(jī)械化農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合的關(guān)鍵。為此，本研究選用4 個(gè)早、晚稻品種，設(shè)置毯狀盤、缽體盤和缽體毯狀盤3 種育秧盤試驗(yàn)，系統(tǒng)測定早、晚稻品種植株形態(tài)特征和產(chǎn)量結(jié)構(gòu)，以期為江西機(jī)插雙季稻豐產(chǎn)高效栽培及培育機(jī)插壯秧提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于2019 年在江西省高安市渡埠農(nóng)場(115°12'E，28°25' N)進(jìn)行不同早、晚品種和不同育秧盤的田間試驗(yàn)。試驗(yàn)田耕作層土壤含有機(jī)質(zhì)38.80 g/kg,全氮 2.53 g/kg,銨態(tài)氮 42.4 mg/kg,硝態(tài)氮 1.04 mg/kg，有效磷16.78 mg/kg，速效鉀120.1 mg/kg，pH 值5.5。采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)為品種，副區(qū)為不同育秧盤。早、晚稻均設(shè)2 個(gè)品種和3 種育秧盤，重復(fù)3 次，南北行向，小區(qū)面積80 m2。早、晚稻3 個(gè)育秧盤分別為毯狀盤(CK)、缽體盤(D1)和缽體毯狀盤(D2)；供試早稻品種為長兩優(yōu)173(C1)和中嘉早17(C2)，3 月25 日播種，4 月25 日移栽，播種量為每盤80 g；供試晚稻品種為富美占(C3)和泰優(yōu)航1573(C4)，6 月28 日播種，7 月23 日移栽，播種量為每盤110 g。毯狀盤秧苗采用井關(guān)乘坐式插秧機(jī)栽插，缽體盤和缽體毯狀盤秧苗采用久保田乘坐式插秧機(jī)栽插，行株距為30 cm×14 cm，基本苗為21.6 萬株/hm2。氮肥用尿素，用量折合純氮120 kg/hm2，分3 次施用(基肥50%，分蘗肥30%，穗肥20%)。磷、鉀肥(過磷酸鈣，以P2O515%計(jì)；氯化鉀，以K2O 60%計(jì))施用量分別為60 kg/hm2和120 kg/hm2。其他管理措施同當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)栽培。

1.2 測定項(xiàng)目與方法

1.2.1 秧苗素質(zhì)測定

于移栽前1 d 進(jìn)行秧苗素質(zhì)測定。各處理連續(xù)調(diào)查20 個(gè)缽孔測定均勻度合格率，即實(shí)際合格小秧塊數(shù)除以測定總小秧塊數(shù)；各處理選取代表性秧苗20 株測定出苗率、株高、根長、根數(shù)和莖基寬。

1.2.2 機(jī)插質(zhì)量測定

按GB /T6243-2017《水稻插秧機(jī)試驗(yàn)方法》測定不同秧盤秧苗的栽插深度、每穴株數(shù)、傷秧率、漂秧率、漏插率和相對(duì)均勻度合格率。機(jī)插后采用對(duì)角線取樣法選取5 個(gè)測區(qū)(1 m×1 m)，測區(qū)距田邊大于1 個(gè)工作幅寬，每個(gè)測區(qū)在全幅寬內(nèi)選擇30穴測定機(jī)插質(zhì)量。

均勻度合格率=測定的插秧深度合格的穴數(shù)/測定的穴數(shù)；

相對(duì)均勻度合格率=均勻度合格率/插前均勻度合格率×100%。

1.2.3 分蘗動(dòng)態(tài)測定

于早、晚稻關(guān)鍵生育期在每個(gè)小區(qū)通過連續(xù)定點(diǎn)測定20 株植株的莖蘗數(shù)。

1.2.4 葉綠素含量測定

于移栽期、拔節(jié)期、孕穗期和齊穗期在每小區(qū)選擇長勢均勻的10 株，采用SPAD-502 型葉綠素儀田間原位測定植株上部4 片完全展開葉的葉綠素含量。

1.2.5 產(chǎn)量和產(chǎn)量結(jié)構(gòu)測定

于成熟期調(diào)查穗數(shù)，取樣測定每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重；早、晚稻各小區(qū)收割中心4 m2測產(chǎn)，單獨(dú)脫粒曬干并風(fēng)選后，稱干谷重，同時(shí)測定干谷水分含量，然后計(jì)算折合含水量為13.5%的稻谷產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

在Microsoft Excel 軟件中進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，采用SPSS 軟件進(jìn)行方差分析。

表1 不同品種、育秧盤育秧的早、晚稻秧苗素質(zhì)Table 1.Seedling quality of different early and late rice cultivars in different nursery trays.

表2 不同品種、育秧盤育秧早晚稻機(jī)插質(zhì)量Table 2.Machine-transplanting quality of different early and late rice cultivars in different nursery trays.

2 結(jié)果與分析

2.1 早、晚稻秧苗素質(zhì)

統(tǒng)計(jì)秧苗素質(zhì)得到表1，可以看出不同育秧盤對(duì)早、晚稻的出苗率、均勻度合格率、株高、根長、根數(shù)和莖基寬均有顯著影響。在秧齡30 d 條件下，不同秧盤處理，平均出苗率表現(xiàn)為CK＞D1＞D2；出苗均勻度合格率均在90%以上，但各處理間略有差異。其中，D1 效果最佳，平均為95.95%，CK 較差，均值為92.5%，D2 均勻度合格率為95.65%，與D1 差異很小。

在秧苗農(nóng)藝性狀方面，如表1 所示，在同一秧齡條件下，CK 處理下秧苗比D1、D2 在株高、根長、根數(shù)、莖基寬指標(biāo)方面有明顯優(yōu)勢；且D1 處理下秧苗平均株高、根長、莖基寬均比D2 處理下秧苗好，但D2 處理秧苗根數(shù)較多。方差分析結(jié)果表明，CK 處理下秧苗綜合素質(zhì)表現(xiàn)最優(yōu)，早期易發(fā)揮顯著優(yōu)勢。

2.2 早、晚稻機(jī)插質(zhì)量

以早晚稻試驗(yàn)情況看，同一株行距插秧機(jī)不同秧盤處理的漂秧率、傷秧率和漏插率均有差異。從插秧深度來看，對(duì)照CK 普遍比D1、D2 栽插更深，平均比D1 插秧深度深6.15%，比D2 插秧深度深11.58%；每穴株數(shù)基本保持在3 株，差異不明顯；3 種處理下機(jī)插秧漂秧率均較低，但仍有差異，表現(xiàn)為CK ＞ D1 ＞ D2；機(jī)插傷秧率表現(xiàn)為CK ＞ D1 ＞D2，平均值依次為3.04%、2.45%、2.40，均小于5%；CK 處理下秧苗栽插深，且從漂秧率看比D1、D2 大；均勻度合格率是評(píng)價(jià)盤育秧苗和插秧質(zhì)量的指標(biāo)，表現(xiàn)為D2＞D1＞CK。從機(jī)插整體質(zhì)量看，D2 處理機(jī)插質(zhì)量最佳。

圖1 不同處理下早稻(A)、晚稻(B)秧苗分蘗情況Fig.1.Tiller number of early rice (A) and late rice (B) seedlings from different nursery trays.

圖2 不同處理下早稻(A)、晚稻(B)秧苗SPAD 值Fig.2.SPAD value of early rice (A) and late rice (B) seedlings from different nursery trays.

2.3 早、晚稻分蘗動(dòng)態(tài)

各處理分蘗動(dòng)態(tài)大致一致，分蘗高峰均是在插秧后60 d 左右，以后略有下降，開始無效分蘗。從不同處理來看，早稻缽苗機(jī)插和毯苗機(jī)插由于返青期節(jié)點(diǎn)不同，群體莖蘗動(dòng)態(tài)差異顯著(圖1)。D1、D2 秧苗在移栽5 d 后分蘗數(shù)略高于對(duì)照CK，但均呈下降趨勢；移栽14 d 后，各處理莖蘗數(shù)顯著增加，缽盤秧苗整體分蘗發(fā)生較早，返青期短，表現(xiàn)為增幅明顯大于CK 處理；移栽23 d 后所有處理分蘗數(shù)呈增加趨勢且增幅逐漸減小，拔節(jié)期(45DAT)后，D1 處理莖蘗數(shù)高于對(duì)照CK，D2 處理莖蘗數(shù)增幅明顯。晚稻各秧盤處理秧苗分蘗數(shù)在移栽23 d 之前基本表現(xiàn)一致，但拔節(jié)期前后變化迅速，平均以D2 處理秧苗分蘗優(yōu)勢顯著。

2.4 早、晚稻葉綠素含量

葉片葉綠素狀況是評(píng)價(jià)植株光合效率的重要指標(biāo)[17]。在同一播種量及管理水平下，葉綠素水平可以間接反映不同處理方式下育插秧技術(shù)的優(yōu)劣。測量關(guān)鍵生育期不同處理秧苗葉片的SPAD 值(圖2)，結(jié)果顯示，整體來看，水稻葉片葉綠素值含量先增后減。插秧后因?yàn)榉登嗥谧饔茫N秧盤處理下秧苗葉片葉綠素值均較低，植株?duì)I養(yǎng)主要受植傷影響。從分蘗期開始到孕穗期，葉綠素含量先增后減，符合水稻植株生長規(guī)律。

在不同處理?xiàng)l件下早稻秧苗的SPAD 值顯示，分蘗盛期及拔節(jié)期D1、D2 處理下的秧苗葉綠素含量顯著大于CK 處理，但孕穗期及之后D1 和D2秧苗的SPAD 值則衰退明顯，CK 相對(duì)衰退緩慢。其中，分蘗盛期至孕穗期D2 處理秧苗葉片SPAD值均為最高，表現(xiàn)為D2 ＞ D1 ＞ CK。從晚稻SPAD值來看，與早稻略有差別。移栽5 d 后，SPAD 值具體表現(xiàn)為D2 ＞ D1 ＞ CK，但整體增幅顯著小于早稻時(shí)期，晚稻D2 處理下秧苗返青快，葉片葉綠素值高；拔節(jié)盛期，D2 處理SPAD 值達(dá)到最高，至孕穗期時(shí)稍有變化。整體來看，早晚稻孕穗期時(shí)，D2 處理下秧苗葉片SPAD 值比D1 處理平均高出3.2%，比CK 處理平均高出9.2%。

表3 不同處理早晚稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素Table 3.Variation of yield and its components of double cropping rice under different treatments.

表4 產(chǎn)量構(gòu)成參數(shù)相關(guān)系數(shù)Table 4.Correlation coefficient of yield components.

2.5 產(chǎn)量結(jié)構(gòu)分析

不同秧盤處理下，4 個(gè)水稻品種的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素有顯著差異(表3)。以早稻為例，D2 處理產(chǎn)量最高，分別比CK 和D1 增產(chǎn)13.04%、1.65%。從產(chǎn)量構(gòu)成因素看，各處理下有效穗數(shù)、粒數(shù)和千粒重差異顯著，結(jié)實(shí)率差異不顯著。進(jìn)一步比較產(chǎn)量構(gòu)成因素對(duì)產(chǎn)量貢獻(xiàn)率的大小，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析(表4)。結(jié)果表明，有效穗數(shù)對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率最大，其次為千粒重、結(jié)實(shí)率。

從有效穗數(shù)看，CK、D1、D2 三種處理下平均有效穗數(shù)分別為249.69、265.67、266.03 萬/hm2，D2 處理平均穗數(shù)略高于其他兩個(gè)處理；總粒數(shù)表現(xiàn)為D2 ＞ D1 ＞ CK；且D2 處理的平均結(jié)實(shí)率與千粒重也均略高于其他處理，但整體與D1 處理差異不顯著。

3 討論

提高秧苗素質(zhì)是保障水稻豐產(chǎn)的基礎(chǔ)[18]。前人關(guān)于不同機(jī)插方式對(duì)水稻秧苗素質(zhì)的影響進(jìn)行了較多的研究報(bào)道[20-22]。不同類型水稻高產(chǎn)對(duì)機(jī)插方式的要求亦不同，但前人較少對(duì)同一秧齡不同育秧機(jī)插方式進(jìn)行比較研究。本研究結(jié)果顯示，移栽前對(duì)照CK(毯狀苗)育秧機(jī)插方式下秧苗素質(zhì)較好，株高、根長、根數(shù)均高于D1、D2 處理；分析原因可能是缽盤穴缽內(nèi)秧苗個(gè)體競爭激烈，導(dǎo)致秧苗素質(zhì)、根系發(fā)育情況差。而對(duì)照CK 盤沒有缽體，秧苗個(gè)體生長迅速。因此，在株高、根長、根數(shù)和莖基寬等指標(biāo)上有顯著優(yōu)勢。雖然移栽前D1 和D2處理下秧苗素質(zhì)比對(duì)照略差，但移栽時(shí)，不同處理下D2 盤處理機(jī)插質(zhì)量效果最佳，其秧苗漂秧率、傷秧率和漏插率均符合機(jī)插質(zhì)量，且小于CK 和D1處理。

前人研究表明，促進(jìn)機(jī)插前期分蘗是水稻獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵[23]，孕穗期較高分蘗數(shù)以及抽穗至成熟期的分蘗數(shù)是機(jī)插稻高產(chǎn)的基礎(chǔ)。增加雙季稻抽穗至成熟期的分蘗數(shù)以及提高生育后期的群體分蘗勢，可促進(jìn)增產(chǎn)[24]。本研究中水稻移栽后各處理分蘗數(shù)結(jié)果表明，3 種處理下秧苗移栽14 d 后分蘗發(fā)生迅猛，整體孕穗期分蘗數(shù)達(dá)到高峰期，但對(duì)比發(fā)現(xiàn)，CK 處理和D1 處理下秧苗在拔節(jié)期后分蘗數(shù)增幅顯著小于D2 處理。且與CK 機(jī)插方式相比，D2處理下秧苗返青快、后期分蘗強(qiáng)，說明后期特別是返青期后D2 處理秧苗群體分蘗勢強(qiáng)，之后迅速達(dá)到高峰期，這個(gè)過程促進(jìn)莖蘗成穗，直接影響產(chǎn)量。

通常葉綠素含量高的水稻葉片擁有更高的綠葉面積指數(shù)，且葉綠素含量多的上層葉片擁有更強(qiáng)的光合同化能力[25]，從而可以提高光合速率，促進(jìn)干物質(zhì)的產(chǎn)生與積累，為千粒重和結(jié)實(shí)率的增加提供物質(zhì)保障[26]。本研究結(jié)果顯示，D2 處理下秧苗葉綠素含量平均值最高，比CK 處理平均高出9.2%，說明D2 處理下秧苗分蘗早發(fā)，缽盤營養(yǎng)供應(yīng)及時(shí)，為水稻籽粒乳熟及提高千粒重和結(jié)實(shí)率提供了有力保障。

有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重是保證水稻高產(chǎn)的關(guān)鍵[27]。Chen 等[28]指出，在機(jī)插條件下，提高千粒重和冠層輻射利用效率是雙季稻高產(chǎn)的關(guān)鍵。本研究比較了同一大類條件下不同小類的栽植方式及對(duì)應(yīng)效果。前人針對(duì)缽苗機(jī)插開展了大量研究，楊玲[29]指出缽體苗的每穴穗數(shù)和千粒重少于毯狀苗，但每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、單株粒重、谷草比等均大于毯狀苗，適當(dāng)增加每穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率更有利于實(shí)現(xiàn)超高產(chǎn)。本研究結(jié)果顯示，不同秧盤處理下，產(chǎn)量構(gòu)成指標(biāo)中穗數(shù)對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率最大，其次是千粒重、結(jié)實(shí)率。早晚稻產(chǎn)量構(gòu)成參數(shù)均表明D2 處理產(chǎn)量最高，早稻D2 處理分別比CK 和D1 增產(chǎn)13.04%和1.65%，晚稻分別增產(chǎn)30%和19%。進(jìn)一步分析D2 處理增產(chǎn)原因，CK 處理移栽后受緩苗期長影響，大田分蘗遲，有效分蘗節(jié)位少，難以達(dá)到高產(chǎn)適宜穗數(shù)，最終影響稻谷產(chǎn)量。反之，D2 處理緩苗期短，有效分蘗多，平均有效穗數(shù)比對(duì)照CK 多，成穗率高，且粒數(shù)和千粒重均比對(duì)照CK 處理更好，穗數(shù)和千粒重協(xié)同增加提高了群體產(chǎn)量。進(jìn)一步，葉綠素含量提高了葉片光合速率，為D2 處理千粒重和結(jié)實(shí)率提供營養(yǎng)保障，是單位面積水稻增產(chǎn)的主要原因。當(dāng)前，南方雙季晚稻機(jī)插育秧，由于氣溫高，秧苗生長過快，但適宜機(jī)插的天數(shù)短，秧齡彈性小，對(duì)水稻機(jī)插推廣帶來很大困難。He 等[19]研究表明，可以在機(jī)插育秧時(shí)通過選取適當(dāng)秧盤，培育適宜機(jī)插并且綜合指數(shù)較好的秧苗，解決雙季稻機(jī)插秧苗及產(chǎn)量問題。本研究結(jié)果表明，缽體毯狀盤秧苗在同一秧齡條件下可適當(dāng)延長秧齡，有效解決南方雙季稻返青慢、爭搶農(nóng)時(shí)等突出問題，還可以保持增產(chǎn)潛力。

當(dāng)然，因參考文獻(xiàn)資料有限，本研究實(shí)驗(yàn)方案存在不夠完善、并未深入挖掘插秧機(jī)等裝備對(duì)本研究的影響，后期將進(jìn)一步完善。

4 結(jié)論

單位面積有效穗數(shù)對(duì)水稻產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率最大，雙季稻增產(chǎn)應(yīng)注重有效穗數(shù)，同時(shí)保證一定的結(jié)實(shí)率和千粒重，而每穗粒數(shù)可適當(dāng)放寬。在統(tǒng)一播種量及管理水平下，水稻缽體毯狀苗秧齡可適當(dāng)放寬至30 d，能有效解決南方雙季稻返青慢、爭搶農(nóng)時(shí)等突出問題。同時(shí)，該秧盤配套機(jī)插技術(shù)可實(shí)現(xiàn)水稻高產(chǎn)，平均增產(chǎn)20%，增產(chǎn)表現(xiàn)為莖蘗數(shù)多，有效穗數(shù)多，結(jié)實(shí)率高，成熟度好?？梢栽陔p季稻地區(qū)推廣應(yīng)用水稻缽體毯狀苗育插秧技術(shù)，構(gòu)建合理產(chǎn)量結(jié)構(gòu)，發(fā)揮較大產(chǎn)量潛力。