王 松， 周 夢， 王雪艷， 郝蓉蓉， 黨程成， 侯大平， 吳中華， 田小海

(1.長江大學農(nóng)學院，湖北荊州 434025； 2.長江大學/湖北省主要糧食作物產(chǎn)業(yè)化協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北荊州 434025；3.湖北荃銀高科種業(yè)有限公司，湖北荊州 434000)

近年來，隨著人們生活水平的提高，對稻米品質(zhì)的需求愈發(fā)迫切。當前在優(yōu)質(zhì)稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展上面臨諸多難題，如產(chǎn)量與品種兼優(yōu)的品種缺乏，普遍存在抗病、耐熱和抗倒伏能力較差等問題，引起種植成本和風險明顯升高，從而制約其大面積推廣。

氮肥施用量和栽插密度是影響水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素。氮素位居“肥料三要素”之首，合理的氮肥施用量能促進水稻生長發(fā)育、增加光能捕獲面積、提高水稻產(chǎn)量和改善稻米品質(zhì)，反之，過多施肥不僅會導致倒伏，且稻米品質(zhì)會嚴重降低，因此優(yōu)質(zhì)稻的氮肥施用必須嚴控。此外，在一定范圍內(nèi)，通過調(diào)整水稻栽插密度能改變其分蘗數(shù)、干物質(zhì)積累量、冠層受光態(tài)勢以及光合作用效率等，從而達到高產(chǎn)群體的特征，同時栽培密度還可以對災害年景(多雨、寡照)造成的產(chǎn)量影響起到間接的調(diào)節(jié)作用。不同氮肥施用量和栽插密度，對水稻群體質(zhì)量以及莖稈基部各節(jié)間的抗倒伏能力均有顯著的調(diào)控作用。優(yōu)質(zhì)稻由于其關(guān)聯(lián)生長的莖稈偏細，過密或較多氮肥會影響莖稈基本支撐物質(zhì)的積累，因此其合理的施氮量和密度控制就顯得特別重要。

全球氣候變暖將對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全構(gòu)成持續(xù)挑戰(zhàn)。日益升高的氣溫，尤其是抽穗灌漿期高溫會同時影響優(yōu)質(zhì)水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)。 據(jù)估計，平均氣溫每升高1 ℃將使水稻產(chǎn)量下降6.2%，精米率下降7.1%～8.0%，整精米產(chǎn)量下降 9.0%～13.8%，堊白粒率將增加約10.0%。湖北中稻光溫季節(jié)最佳時段在7—8月，但本地7月至8月20日左右，正經(jīng)歷高溫季節(jié)，絕大多數(shù)優(yōu)質(zhì)稻對高溫敏感，造成產(chǎn)量和品質(zhì)雙降低。相關(guān)研究表明，通過合理調(diào)整栽培時期避開抽穗灌漿高溫時段，可有效降低水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的損失。

泰優(yōu)鄂香絲苗是湖北荃銀高科種業(yè)有限公司培育的新一代雜交水稻品種，2020年在湖北省水稻區(qū)域試驗中，產(chǎn)量名列前茅，2021年通過湖北省品種審定委員會審定，審定號為鄂審稻20210071。米質(zhì)經(jīng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心(武漢)測定達到農(nóng)業(yè)行業(yè)標準NY/T 593—2021《食用稻品種品質(zhì)》中的二級。該品種結(jié)實和熟性好、品質(zhì)優(yōu)異、食味一流，在優(yōu)質(zhì)稻產(chǎn)業(yè)化推廣上頗具潛力。由于優(yōu)質(zhì)稻普遍存在一些獨有特性，如果農(nóng)民和專業(yè)合作社仍按照普通稻的栽培方法來種植，將會給該品種優(yōu)勢的發(fā)揮產(chǎn)生不利影響。因此本試驗就該品種的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和風險規(guī)避等開展保優(yōu)栽培技術(shù)的研究。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以泰優(yōu)鄂香絲苗為供試材料，該品種是由湖北荃銀高科種業(yè)有限公司用不育系泰豐A和恢復系鄂香絲苗配組育成的三系雜交中稻品種。

1.2 試驗設(shè)計與實施

試驗于 2021 年 5—10 月在湖北荃銀高科種業(yè)農(nóng)業(yè)科學院試驗基地進行。共設(shè)計3個試驗來研究該品種的合理栽培技術(shù)。

1.2.1 施氮量×密度優(yōu)化組合試驗 采用裂區(qū)設(shè)計，以施氮量為主區(qū)，設(shè)純氮施用量分別為120(N1)、150(N2)、180(N3)、225 kg/hm(N4)；栽插密度為裂區(qū)，設(shè)栽插密度分別為15萬(D1)、22.5萬(D2)、30萬(D3)、37.5萬穴/hm(D4)。栽插 4～5株/穴。共16個處理，每個處理3次重復，共48個小區(qū)。小區(qū)面積為2 m×6 m，間隔0.35 m，不同肥力設(shè)置間用塑鋼瓦隔擋并覆蓋塑料薄膜以防肥水滲漏，間距0.5 m，邊行間距0.5 m栽保護行 1.0 m。施肥采用底肥一次性基施(整田時)，肥料種類采用豐樂肥業(yè)復合肥(25-5-10)并加施KCl 75 kg/hm。

1.2.2 播種期試驗 設(shè)置播種期×穴苗數(shù)試驗，主處理是播種期，副處理是栽插苗數(shù)，播種期分別為5月1日、5月20日，穗期分別為8月1日、8月17日。栽插苗數(shù)分別為3、5株/穴，密度統(tǒng)一為27萬穴/hm。小區(qū)面積為12 m，每個處理設(shè)置3次重復，共12個小區(qū)。施肥采用底肥一次性基施(整田時)純氮180 kg/hm，采用豐樂肥業(yè)復合肥(25-5-10)，并加施KCl 75 kg/hm。

1.2.3 抗倒伏的化學調(diào)控試驗 分別為多效唑處理，水稻1葉1心期噴，濃度為0.03%；立豐靈處理，拔節(jié)后7 d噴施，濃度為0.1%；多效唑+立豐靈處理，于1葉1心期噴施多效唑，然后再在拔節(jié)后 7 d 噴施立豐靈；對照(CK)，噴施清水。栽插27萬穴/hm，每穴栽4株，基本苗數(shù)為108萬株/hm。共4個處理，3次重復。噴施藥劑時用塑料薄膜遮擋防止飛濺。施肥方式與“1.2.2”節(jié)相同。

1.2.4 病蟲草害的防治 集中除草1次，在移栽后7～10 d采用含芐·乙等成分的除草劑，重點防除稗草、千金子等主要雜草；密切注意荊州市植保信息，對預報中明確的病蟲害，進行重點防控。但不管預報與否，如下病蟲害必須按標準進行施藥，蟲害：稻薊馬、二化螟、三化螟、稻飛虱、稻縱卷葉螟，病害：稻瘟病、稻曲病、紋枯病。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 成熟期每個處理選取10株植株，調(diào)查有效穗數(shù)，并根據(jù)栽插密度折算成單位面積有效穗數(shù)；取3株生長具有代表性的植株進行考種，調(diào)查穗粒數(shù)、結(jié)實率、千粒質(zhì)量；產(chǎn)量以實際小區(qū)收割為主折算成 kg/hm。

1.3.2 稻米品質(zhì)測定 精米率和整精米率分別用稻谷出米率檢測儀(JDMZ 100，北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司)和碎米分離器(JFQS-13x20，臺州市糧儀廠)測定，其測定方法按 NY/T 593—2013《食用稻品種品質(zhì)》標準執(zhí)行；堊白粒率和堊白度用大米外觀品質(zhì)檢測儀(JMWT 12，北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司) 測定；直鏈淀粉含量按 NY/T 2639—2014《稻米直鏈淀粉的測定 分光光度法》標準進行測定；米質(zhì)評優(yōu)等級嚴格按 GB/T 17891—2017《優(yōu)質(zhì)稻谷》標準進行。

1.3.3 植株倒伏指數(shù)測定 (1)傾斜力的測定。測量時期為成熟期，采用3點調(diào)查法考察，每點選1行，連續(xù)調(diào)查30穴，用抗倒伏測定儀(DIK-7401，日本大起理化工業(yè)株式會社)測定植株傾斜力()。具體方法為距離地面高() 20 cm處，使用抗倒伏測定儀勻速推倒植株致植株與地面的夾角為45°，推動過程中保持儀器與植株呈垂直狀態(tài)，記下讀數(shù)即為彈簧長度()，根據(jù)不同彈簧顏色對應的彈性系數(shù)()計算傾斜力()，測定傾斜力后的植株，取回實驗室測量植株株高()和鮮質(zhì)量()。(2)抗折力(RPPP)，計算公式為抗折力()=(其中=9.8 N/kg)，其中，=×。(3)倒伏指數(shù)(LI)，計算公式為=(×)(×)。

1.3.4 植株節(jié)間性狀的測定 (1)節(jié)間性狀指標測定。在成熟期進行測定，在每個小區(qū)長勢均勻的區(qū)域挑選10 穴作為代表性樣株；清洗干凈，剪去根部，保留地上部，在實驗室內(nèi)測定株高、穗長、稈長、各節(jié)間的長度以及基部第2伸長節(jié)間的莖壁粗、莖壁厚和充實度，共3次重復。(2)莖粗測量。游標卡尺分別測量節(jié)間兩端和中間部位截面的最大外徑和最小外徑，取其平均值即為節(jié)間莖粗。(3)壁厚測量。用游標卡尺分別在節(jié)間兩端截面的對稱位置測量壁厚，取平均值即為節(jié)間壁厚。(4)充實度。將第2節(jié)間連同葉鞘一起放入恒溫箱內(nèi)105 ℃殺青20 min 以上，85 ℃烘干至恒質(zhì)量，用靈敏度為0.01 g的電子天平稱質(zhì)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016對試驗數(shù)據(jù)進行整理、作圖，以DPS 7.05進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮量和栽插密度的優(yōu)化

2.1.1 不同施氮量、栽插密度對產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響 從表1可以看出，施氮量和栽插密度對泰優(yōu)鄂香絲苗產(chǎn)量及其構(gòu)成因素均有顯著影響。其中施氮量對水稻有效穗數(shù)、結(jié)實率和產(chǎn)量的影響達到極顯著水平(<0.01)；栽插密度對有效穗數(shù)和產(chǎn)量具有極顯著影響，對千粒質(zhì)量有顯著影響(<0.05)；施氮量、密度處理間存在互作效應，對產(chǎn)量的影響達極顯著水平。

從表1中的均值可以看出，有效穗數(shù)隨著施氮量的增加呈現(xiàn)先升后降的趨勢，N3處理下的有效穗數(shù)最高，其次是N2、N1、N4處理，N2與N3處理之間無顯著差異；結(jié)實率則隨著施氮量增加的呈現(xiàn)遞減趨勢；各施氮量處理間的穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量均無顯著差異。不同氮肥處理下產(chǎn)量的變化趨勢與有效穗數(shù)一致，在N2處理時達到最高水平，進一步增加氮肥用量則對產(chǎn)量產(chǎn)生負面影響。產(chǎn)量排名順序為N2處理>N3處理>N1處理>N4處理，其中N2、N3處理間無顯著差異。施氮量主要影響泰優(yōu)鄂香絲苗的有效穗數(shù)進而影響產(chǎn)量。泰優(yōu)鄂香絲苗在N2、N3處理時的有效穗數(shù)和產(chǎn)量較高。

對相同施氮量不同栽插密度之間的比較(表1)可以看出，有效穗數(shù)在N1、N2、N3處理下，隨著栽插密度的增加而提高，表現(xiàn)為D1處理

表1 氮肥密度互作效應下泰優(yōu)鄂香絲苗的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

綜合施氮量和栽插密度，泰優(yōu)鄂香絲苗在施氮量為150～180 kg/hm、栽插密度為30萬～37.5萬穴/hm范圍內(nèi)有利于獲得高產(chǎn)。

2.1.2 不同施氮量、栽插密度對稻米品質(zhì)的影響 施氮量、栽插密度對泰優(yōu)鄂香絲苗的稻米品質(zhì)具有顯著影響(表2)。其中，施氮量、栽插密度對精米率、整精米率、堊白度和直鏈淀粉含量的影響均達顯著或極顯著水平。施氮量與栽插密度互作對整精米率和直鏈淀粉含量的影響達到極顯著水平，對精米率的影響達到顯著水平。

從表2可以看出，隨著施氮量的增加精米率、整精米率以及直鏈淀粉含量均呈現(xiàn)先升后降的趨勢，N2、N3處理的精米率和整精米率較高，二者之間無顯著差異；直鏈淀粉含量的變化表現(xiàn)為N2處理>N3處理>N1處理>N4處理，均在15.1%～19.4%之間；堊白粒率在施氮量之間無明顯變化，均小于10%；堊白度則隨著施氮量的增加而呈降低的趨勢，N2、N3、N4處理與N1處理間相比差異均達顯著水平，N2、N3、N4處理之間無顯著差異。

表2 氮肥密度互作效應下泰優(yōu)鄂香絲苗的稻米品質(zhì)

對N2、N3處理下不同密度之間進行比較可知，在N2處理下D3處理最好；N3處理下D2、D3處理較好，且二者之間無顯著差異，表現(xiàn)為具有較高的整精米率和直鏈淀粉含量，較低的堊白粒率和堊白度。

2.1.3 不同施氮量、栽插密度對水稻抗倒性的影響 施氮量和栽插密度對泰優(yōu)鄂香絲苗的抗倒性具有顯著影響(表3)。隨著施氮量的增加株高明顯上升，植株鮮質(zhì)量呈現(xiàn)先升后降的趨勢。抗折力的變化趨勢與鮮質(zhì)量的變化較為一致，在N3處理時最高。倒伏指數(shù)的變化趨勢則與株高的變化趨勢較為一致，表現(xiàn)為N1處理=N2處理

表3 氮肥密度互作效應下泰優(yōu)鄂香絲苗的抗倒伏性

對相同施氮量不同密度間的處理進行比較，得出水稻抗折力隨著栽插密度的增加而變小，倒伏指數(shù)隨著密度的增加而增加，在D1處理下具有最高的抗折力和最低的倒伏指數(shù)。

由此可見，該品種在江漢平原地區(qū)栽培，綜合產(chǎn)量、品質(zhì)和抗倒性等3個方面要素，其適宜施氮量×栽插密度組合為N2或N3×D3，即施氮量為 150～180 kg/hm、栽插密度為30萬穴/hm。

2.2 播種期的優(yōu)化

2.2.1 播種期、栽插苗數(shù)對產(chǎn)量的影響 從表4可以看出，播種期和栽插苗數(shù)對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素具有顯著影響。其中播種期對有效穗數(shù)具有顯著影響(<0.05)，對產(chǎn)量具有極顯著影響(<0.01)；栽插苗數(shù)對有效穗數(shù)具有極顯著影響(<0.01)；而播種期與密度之間無互作效應。其他各因素受播種期與密度的影響均不顯著。同一播種期下，隨著每穴基本苗數(shù)的增加可以顯著(<0.05)提高水稻的有效穗數(shù)，進而提高產(chǎn)量。并且較高的有效穗數(shù)可以彌補因結(jié)實率下降而帶來的產(chǎn)量損失。栽插苗數(shù)為5株/穴時的產(chǎn)量比3株/穴的產(chǎn)量分別在播期Ⅰ、播期Ⅱ下提高4.5%、5.9%，但差異均未達顯著水平。在相同密度下，3、5株/穴在播期Ⅱ時的產(chǎn)量分別較播期Ⅰ提高9.8%、11.3%，差異達顯著水平(<0.05)。因此，總體產(chǎn)量表現(xiàn)為播期Ⅱ>播期Ⅰ，5株/穴>3株/穴。

表4 播種期與密度互作效應下泰優(yōu)鄂香絲苗的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

2.2.2 播種期、栽插苗數(shù)對稻米品質(zhì)的影響 從表5可看出，播種期對水稻堊白粒率、堊白度具有極顯著影響(<0.01)；栽插苗數(shù)對堊白度具有顯著影響(<0.05)；播期與密度互作對堊白度具有極顯著影響(<0.01)。播期與密度均對精米率和整精米率無顯著影響。

表5 播種期與密度互作效應下泰優(yōu)鄂香絲苗的稻米品質(zhì)

整體上堊白粒率≤9%，直鏈淀粉含量在 16%～18%之間，1%<堊白度<3%，米質(zhì)達國標二級標準。但在播期Ⅱ，5株/穴處理可明顯降低堊白粒率和堊白度，與播期Ⅰ相比，堊白粒率降低3百分點，堊白度降低0.9百分點，此時堊白度<2%，米質(zhì)達到了一級標準。

2.2.3 播種期、栽插苗數(shù)對水稻抗倒性的影響 從表6可以看出，播期對水稻抗倒性無明顯影響；栽插密度對株高、抗折力和倒伏指數(shù)具有顯著性影響(<0.05)；播期與密度互作對株高有顯著影響，但對抗折力和倒伏指數(shù)的影響不大。同一播種期，隨著栽插苗數(shù)的增加，植株鮮質(zhì)量增加、抗折力增強、倒伏指數(shù)降低。相同密度， 播期Ⅱ的倒伏指數(shù)整體低于播期Ⅰ。其中播期Ⅱ5株/穴處理的倒伏指數(shù)與播期Ⅰ相比差異達到顯著水平。

表6 播種期與密度互作效應下泰優(yōu)鄂香絲苗的抗倒伏性

2.3 化學調(diào)控對水稻抗倒性的影響

與對照相比，噴施多效唑和立豐靈可明顯提高水稻的抗折力，降低倒伏指數(shù)，且多效唑+立豐靈的處理存在互作效應(圖1)?？拐哿υ诓煌幚硐卤憩F(xiàn)為多效唑+立豐靈處理>立豐靈處理>多效唑處理>CK，且多效唑+立豐靈處理與對照之間存在顯著差異(<0.05)。與之相反，倒伏指數(shù)在不同處理下表現(xiàn)為多效唑+立豐靈<立豐靈<多效唑

通過水稻節(jié)間性狀的測定結(jié)果可以看出，不同噴施處理對提高水稻抗折力的方式存在差異。噴施多效唑可顯著增加株高；噴施立豐靈可顯著增加基部第2伸長節(jié)間莖壁厚； 噴施多效唑+立豐靈可顯著提高基部第2伸長節(jié)間的莖壁粗和莖壁厚(表7)。此外，與對照相比，3種處理均可顯著降低基部第2節(jié)間長度，提高基部第2節(jié)間充實度。

表7 化學試劑調(diào)控對泰優(yōu)鄂香絲苗節(jié)間伏性的影響

因此，在生產(chǎn)上可選擇對水稻在1葉1心期噴多效唑且拔節(jié)后7 d噴立豐靈處理，以提高其抗倒伏能力，降低倒伏指數(shù)。

3 討論與結(jié)論

合理的氮肥施用量與適宜的栽插密度是獲取水稻高產(chǎn)、保證稻米品質(zhì)的重要栽培手段，也是提高肥料利用率減少碳排放的有效措施。相關(guān)研究表明，在一定范圍內(nèi)水稻產(chǎn)量與施氮量之間呈單峰開口向下的二次函數(shù)關(guān)系，當?shù)蔬^量投入時則不利于碳水化合物的形成和氮素向籽粒的轉(zhuǎn)運，導致產(chǎn)量降低。本研究結(jié)果表明，為兼顧該品種的產(chǎn)量、品質(zhì)和倒伏風險，其適宜施氮量×栽插密度組合為N2或N3×D3，即150～180 kg/hm、栽插密度為30萬穴/hm。此外，本研究還顯示，施氮量、栽插密度2個因素對上述3個方面的農(nóng)學性狀產(chǎn)生了明顯的互作效應，這也是在試驗設(shè)計中，綜合考慮施氮量與栽插密度2個栽培要素的原因。這一點對優(yōu)質(zhì)稻栽培顯得尤為重要，優(yōu)質(zhì)稻對環(huán)境的要求更嚴格，單一的施氮量或栽插密度調(diào)整往往無法做到產(chǎn)量和品質(zhì)協(xié)同提高。本試驗得到的氮肥用量與栽插密度范圍與吳子帥等的研究結(jié)果較為一致。此外，本試驗推薦的施氮量為150～180 kg/hm，實際應用時，可根據(jù)當?shù)氐耐寥婪柿M行事前規(guī)劃，在低肥力土壤上可考慮施入偏高端的用量。

我國水稻生產(chǎn)普遍存在施氮量偏高的問題，為了營養(yǎng)合理分配，保證產(chǎn)量及品質(zhì)，合理的栽插密度同樣重要。嚴光彬等的研究表明，在不同栽插密度(密植、稀植、超稀植栽插)條件下，稻米的加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)會隨著移栽密度的增加而提高。也有研究指出，稻米堊白粒率和堊白度隨栽插密度的增加呈現(xiàn)先升后降的趨勢。本研究結(jié)果表明，隨著栽插密度的增加水稻單株生物量顯著降低，抗倒伏能力變差。但隨著栽插密度的增加， 有效穗數(shù)基數(shù)變大，總產(chǎn)量顯著提高。堊白度和堊白粒率的變化趨勢與季紅娟等研究結(jié)果一致，但本研究結(jié)果進一步表明泰優(yōu)鄂香絲苗在栽插密度為30萬穴/hm時，具有較高的整精米率和直鏈淀粉含量。

本人所在研究組前期的研究已經(jīng)揭示，江漢平原優(yōu)質(zhì)稻的種植面臨著嚴重的抽穗灌漿期高溫熱害等問題。根據(jù)高溫發(fā)生時段和熱害程度，田小海等將江漢平原7—8月水稻抽穗灌漿期，日平均氣溫高于30 ℃劃定為高溫栽培季節(jié)，日平均氣溫低于 30 ℃ 劃定為緩溫栽培季節(jié)。本試驗中播期Ⅰ的抽穗時間為8月1日，播期Ⅱ的抽穗時間為8月16日，因此其灌漿期分別經(jīng)歷了高溫栽培期和緩溫栽培期。本研究地區(qū)的高溫期對供試品種泰優(yōu)鄂香絲苗的品種也有嚴重的致害作用，因此，其合理的播種期宜避開灌漿的高溫期。

優(yōu)質(zhì)稻不同于普通稻，與超級雜交稻相比往往具有生物量小、莖稈柔弱、抗倒伏能力差。本研究結(jié)果表明，相同施氮量下水稻的抗折力隨著栽插密度的增加而降低，倒伏指數(shù)逐漸變大。本試驗中水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的氮密栽培組合會共同影響倒伏的發(fā)生。3種化學調(diào)控措施均可顯著改善水稻的抗倒伏能力，本結(jié)果與田小海等研究結(jié)果一致，但噴施多效唑在降低株高的同時并未對泰優(yōu)鄂香絲苗的穗長產(chǎn)生影響。因此在生產(chǎn)過程中可根據(jù)實際情況選擇噴施多效唑或立豐靈處理以提高泰優(yōu)鄂香絲苗的抗倒性，但效果最好的還是多效唑+立豐靈組合。

本研究得到保證泰優(yōu)鄂香絲苗穩(wěn)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的技術(shù)主要為適宜施氮×合理栽插密度，其組合為N2或 N3×D3，即150～180 kg/hm(根據(jù)田塊的基礎(chǔ)肥力進行調(diào)整)、栽插密度為30萬穴/hm；其合理的播種期應將抽穗期規(guī)劃到8月15日以后；其防倒伏的方案可分別在水稻1葉1心期噴施多效唑(濃度0.03%)且拔節(jié)后7 d左右噴施立豐靈(濃度為0.1%)。