楊文偉 石亞飛 高 蓮 張娟偉 陳 麗 孫建昌 羅成科，*

（1寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021；2寧夏農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)作物研究所，寧夏 銀川 750002）

水稻直播栽培省去了傳統(tǒng)插秧種植中的育秧、移栽等工序，具有節(jié)約成本、省時(shí)、省工等特點(diǎn)，是一種輕簡(jiǎn)化栽培技術(shù)。近年來(lái)隨著除草技術(shù)的發(fā)展，以及耕種管收機(jī)械化技術(shù)的應(yīng)用，我國(guó)各地稻區(qū)直播稻發(fā)展迅速，呈現(xiàn)不推自廣的趨勢(shì)，直播稻栽培面積逐年增加［1-6］。據(jù)調(diào)查，目前我國(guó)直播稻的種植面積已超過(guò)1 萬(wàn)公頃，占水稻種植面積的20%以上［7］。自2000年以來(lái)，寧夏水稻直播稻栽培發(fā)展迅速，2018年后直播稻面積已占水稻種植面積的95%以上［8］。寧夏直播稻主要以旱直播為主，覆土直播是旱直播（播后上水）的一種種植方式，具有節(jié)水、節(jié)種、節(jié)本增產(chǎn)增效的優(yōu)勢(shì)，在生產(chǎn)實(shí)踐中具有重要推廣意義。

保全苗是直播稻種植的關(guān)鍵技術(shù)之一，播深對(duì)直播稻出苗保苗影響較大。播種過(guò)深會(huì)造成出苗困難，難以獲得全苗勻苗，且幼苗素質(zhì)弱，群體抗逆性差，易感染病蟲害等，最終影響產(chǎn)量和品質(zhì)［9-11］。播深在1～3 cm 范圍內(nèi)，可以保證基本苗數(shù)，有利于后期保持足夠的有效穗數(shù)；播深超過(guò)5 cm，出苗率顯著下降，不利于保持足夠的高峰苗數(shù)和有效穗數(shù)［12-15］。此外，播量也是影響直播稻苗期幼苗素質(zhì)及產(chǎn)量的關(guān)鍵因素之一［16］。播量過(guò)小，雖能改善個(gè)體的生長(zhǎng)發(fā)育狀況，充分發(fā)揮個(gè)體生產(chǎn)潛能，但群體穗數(shù)較少，不利于水稻高產(chǎn)；播量過(guò)大，會(huì)增加種子成本，而且會(huì)嚴(yán)重影響幼苗素質(zhì)和產(chǎn)量［17］。研究表明，在機(jī)械旱直播方式下，水稻出苗率隨著播深的增加均表現(xiàn)為下降趨勢(shì)［18］。在旱直播條件下，隨著播量的增加，常規(guī)稻的產(chǎn)量呈先升高后降低的趨勢(shì)［19-20］。在保證田間基本苗數(shù)足夠的前提下，適當(dāng)減少播量有助于提高產(chǎn)量［21］。當(dāng)播量為150 kg·hm-2時(shí)，直播稻鄭旱10 號(hào)根系活力、總吸收表面積、活躍吸收面積最大，產(chǎn)量也表現(xiàn)為最高［22］。另外，土壤類型和生態(tài)環(huán)境對(duì)水稻出苗保苗也具有一定的影響［23-25］。然而前人僅針對(duì)播深或播量對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育的影響進(jìn)行了研究，對(duì)播深、播量?jī)梢蛩鼗プ飨滤境雒缏?、幼苗素質(zhì)、根系特征及產(chǎn)量的研究鮮有報(bào)道。為此，本研究在寧夏稻區(qū)灌淤土條件下，以寧夏水稻主栽品種富源4 號(hào)為試驗(yàn)材料，探究不同播深和播量組合對(duì)水稻幼苗生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響，旨在獲得旱直播方式下適宜的播深和播量組合，為制定寧夏地區(qū)覆土直播稻栽培技術(shù)規(guī)程提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及試驗(yàn)地概況

供試品種為寧夏主栽品種富源4 號(hào)。該品種是寧夏回族自治區(qū)種子管理站、寧夏原種場(chǎng)從北方區(qū)試中選出的一個(gè)早熟優(yōu)質(zhì)米水稻品種，其生育期為142 d左右，幼苗長(zhǎng)勢(shì)旺盛，耐低溫、抗鹽堿能力強(qiáng)，具有一定的稻瘟病抗性，穩(wěn)產(chǎn)性好［26］。

試驗(yàn)于2020—2021年在寧夏農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)作物研究所永寧望洪試驗(yàn)基地進(jìn)行，該試驗(yàn)基地的土壤類型為灌淤土，其土壤肥力見表1。

表1 2020—2021年試驗(yàn)地土壤肥力狀況Table 1 Soil fertility status of experimental site from 2020 to 2021

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)采用二因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，以播深為主區(qū)，設(shè)置1（A1）、2（A2）、3（A3）、4 cm（A4）4個(gè)梯度；播量為副區(qū)，設(shè)置112.5（B1）、187.5（B2）、262.5（B3）、337.5 kg·hm-2（B4）4 個(gè)梯度。采用人工開溝撒播模擬機(jī)械播種，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)種植10行，行長(zhǎng)10 m，行距23 cm，小區(qū)面積23 m2，16 個(gè)處理，3 次重復(fù)，共48 個(gè)小區(qū)，隨機(jī)排列。分別于2020年4月30日和2021年5月7日進(jìn)行播種，水、肥、病蟲害防治和除草等按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)管理。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 出苗率 齊苗后在每小區(qū)隨機(jī)選取1 m 行長(zhǎng)作出苗數(shù)調(diào)查，每小區(qū)3 次重復(fù)計(jì)算單位面積出苗數(shù)。出苗率計(jì)算公式如下：

1.3.2 幼苗素質(zhì)調(diào)查 于30 d苗齡時(shí)，在各處理中分別挑取代表性植株20株，3次重復(fù)，用流水沖洗根系泥土，取10 株分別調(diào)查苗高、莖基寬、莖葉干重、根系干重，并計(jì)算根冠比、充實(shí)度、壯秧指數(shù)和整齊度［27］。計(jì)算公式如下：

式中，xa、xb分別代表株高、莖基寬。

30 d 苗齡時(shí)，在各處理中分別選取代表性植株10株，3 次重復(fù)，用流水沖洗根系泥土，從莖基部剪去根系，插入盛有清水的燒杯中，上罩保險(xiǎn)塑料膜置于光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)7 d，統(tǒng)計(jì)長(zhǎng)度大于5 mm 的新生根系，計(jì)算每株新發(fā)的根系數(shù)量，即水培發(fā)根力。

1.3.3 根系生理特性分析 30 d苗齡時(shí)，在各處理中分別選取代表性植株10株，3次重復(fù)，用流水沖洗根系泥土，統(tǒng)計(jì)根系數(shù)量和根系長(zhǎng)度。除去地上部分，以根系為材料，利用甲烯藍(lán)蘸根法［28］測(cè)定根系總吸收面積和根系活躍吸收面積，采用氯化三苯基四氮唑法［29］測(cè)定根系活力。

1.3.4 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素調(diào)查 水稻成熟后，每小區(qū)取1 m 行長(zhǎng)樣段稻株，3次重復(fù)，自然風(fēng)干，調(diào)查有效穗數(shù)及單株性狀，分小區(qū)人工收割，脫粒，稱取小區(qū)產(chǎn)量。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

使用Microsoft Excel 2010 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和分析，采用SPSS 23.0 軟件進(jìn)行方差、相關(guān)性和主成分分析，使用Origin 18軟件作圖，利用隸屬函數(shù)值和權(quán)重計(jì)算苗期各處理各項(xiàng)指標(biāo)的綜合得分，參照文獻(xiàn)［30］計(jì)算隸屬函數(shù)值［u(Xij)］、權(quán)重（Wj）和綜合評(píng)價(jià)值（Di）。計(jì)算公式如下：

式中，Xij為第i個(gè)處理的第j個(gè)指標(biāo)；Xjmin為第j個(gè)指標(biāo)的最小值；Xjmax為第j個(gè)指標(biāo)的最大值；Pj表示經(jīng)主成分分析所得到的第j個(gè)綜合指標(biāo)的貢獻(xiàn)率；Di值越大，表明第i個(gè)處理通過(guò)12個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)的綜合得分越高。

2 結(jié)果與分析

2.1 播深和播量對(duì)水稻出苗率的影響

由表2可知，在同一播量下，出苗率均隨著播深的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，其中，播深2 cm 下，不同播量處理的出苗率均達(dá)到最大值。播深超過(guò)2 cm 后，不同播深和播量組合處理的出苗率均顯著降低。在1～2 cm 播深范圍，出苗率隨著播量的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，播量超過(guò)187.5 kg·hm-2（B2）后出苗率明顯下降；播深超過(guò)2 cm 后，出苗率隨播量的增加而降低。單因素方差分析表明，播深或播量對(duì)水稻出苗率存在極顯著影響，播深對(duì)出苗率的影響大于播量；雙因素互作效應(yīng)分析表明，播深和播量互作對(duì)出苗率有顯著影響。綜合來(lái)看，播深在1～2 cm，播量在112.5～187.5 kg·hm-2時(shí)出苗率較高，均達(dá)到80%以上。播深超過(guò)2 cm，播量超過(guò)187.5 kg·hm-2時(shí)，出苗率明顯降低，說(shuō)明播深和播量過(guò)大均不利于水稻出苗。

表2 不同播深和播量對(duì)水稻出苗率的影響Table 2 Effects of different sowing depth and amount on rice emergence rate

2.2 播深和播量對(duì)水稻幼苗素質(zhì)的影響

由表3可知，在同一播量下，幼苗苗高、莖基寬、發(fā)根力、壯秧指數(shù)均隨播深的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，當(dāng)播深超過(guò)2 cm 后，幼苗苗高、莖基寬、發(fā)根力、壯秧指數(shù)均較播深2 cm 整體顯著下降，播量在112.5～187.5 kg·hm-2時(shí)，充實(shí)度隨播深的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)。根冠比在播深1 cm，播量337.5 kg·hm-2時(shí)達(dá)到最大值，整齊度在播深3 cm，播量187.5 kg·hm-2時(shí)最佳。在同一播深下，除根冠比和整齊度外，其他各項(xiàng)指標(biāo)均隨播量的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，且在播深為2 cm，播量為187.5 kg·hm-2時(shí)幼苗苗高、莖基寬、發(fā)根力和壯秧指數(shù)均達(dá)到最大值；當(dāng)播量超過(guò)187.5 kg·hm-2后，幼苗個(gè)體對(duì)養(yǎng)分的競(jìng)爭(zhēng)增大，導(dǎo)致各項(xiàng)指標(biāo)均不同程度地降低，幼苗苗高、莖基寬、發(fā)根力、充實(shí)度和壯秧指數(shù)較播量187.5 kg·hm-2顯著降低。在播深為1～2 cm時(shí)，播量112.5和337.5 kg·hm-2下的根冠比大于播量187.5～262.5 kg·hm-2范圍內(nèi)的根冠比。在2～4 cm 播深下，187.5～262.5 kg·hm-2播量范圍內(nèi)的整齊度高于其他播量。單因素方差分析表明，播深或播量對(duì)水稻幼苗素質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)（除整齊度外）均存在極顯著影響，且播量對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的影響均大于播深。雙因素互作效應(yīng)分析表明，播深和播量互作對(duì)幼苗根冠比、充實(shí)度、壯秧指數(shù)均存在極顯著影響。綜上，播深2～3 cm、播量187.5～262.5 kg·hm-2能明顯提高幼苗苗高、莖基寬、發(fā)根力、充實(shí)度、壯秧指數(shù)和整齊度，有利于水稻后期的生長(zhǎng)發(fā)育。

表3 不同播深和播量對(duì)水稻幼苗素質(zhì)的影響Table 3 Effects of different sowing depth and amount on rice seedling quality

2.3 播深和播量對(duì)水稻幼苗根系特征的影響

2.3.1 播深和播量對(duì)水稻幼苗根系形態(tài)特征的影響 在同一播量下，水稻幼苗根系數(shù)量隨著播深的增加表現(xiàn)為先增加后減少的趨勢(shì)。播深1 cm 時(shí)，根系數(shù)量隨播量的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，在播量262.5 kg·hm-2下根系數(shù)量最多；播深3 cm、播量112.5 kg·hm-2時(shí)根系數(shù)量最多（圖1-A）。播深1 cm、播量262.5 kg·hm-2時(shí)幼苗根系長(zhǎng)度達(dá)到最長(zhǎng)；播深3 cm 時(shí)，根系長(zhǎng)度隨著播量的增加而增加；播深4 cm時(shí)，根系長(zhǎng)度隨播量的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，其中播量187.5 kg·hm-2時(shí)根系最長(zhǎng)（圖1-B）。方差分析表明，播深對(duì)水稻根系數(shù)量和根系長(zhǎng)度具有顯著或極顯著影響，而播量對(duì)其無(wú)顯著影響。雙因素互作分析表明，播深×播量對(duì)根系數(shù)量和根系長(zhǎng)度均存在顯著互作效應(yīng)（表4）。綜上所述，播深3 cm、播量112.5 kg·hm-2有利于根系數(shù)量增多，播深1 cm、播量262.5 kg·hm-2有利于根系增長(zhǎng)。

表4 不同播深和播量下水稻秧苗根系形態(tài)特征的方差分析(F值)Table 4 Variance analysis of root morphological characteristics under different sowing depth and amount(F value)

圖1 不同播深和播量對(duì)水稻幼苗根系生長(zhǎng)的影響Fig.1 Effects of different sowing depth and amount on the number of roots of rice seedlings

2.3.2 播深和播量對(duì)水稻幼苗根系生理特征的影響 播深1～3 cm 時(shí)，水稻幼苗根系活力隨播量的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)；播深2～3 cm、播量187.5～262.5 kg·hm-2時(shí)，根系活力明顯大于其他處理；播深達(dá)到4 cm時(shí)，根系活力隨播量的增加而降低（圖2-A）。同一播量下，根系總吸收面積整體隨播深的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，其中，播深2 cm、播量187.5～262.5 kg·hm-2時(shí)的根系總吸收面積較大（圖2-B）。而根系活躍吸收面積在一定播深范圍內(nèi)（2～4 cm），均隨播量的增加表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢(shì)，其中播深2～3 cm，播量187.5 kg·hm-2時(shí)根系活躍吸收面積較大（圖2-C）。單因素方差分析表明，播深或播量對(duì)根系活力、根系總吸收面積和根系活躍吸收面積均存在極顯著影響，其中播量對(duì)根系活力的影響大于播深；而播深對(duì)根系總吸收面積和活躍吸收面積的影響均大于播量。雙因素互作分析表明，播深和播量互作對(duì)3個(gè)根系生理指標(biāo)均具有極顯著的互作效應(yīng)（表5）。綜合來(lái)看，播深2～3 cm、播量187.5～262.5 kg·hm-2處理增強(qiáng)了水稻幼苗根系活力，促進(jìn)了根系總吸收面積和活躍吸收面積的增加。

表5 不同播深和播量下水稻秧苗根系生理特征的方差分析(F值)Table 5 Variance analysis of root physiological characteristics under different sowing depth and amount (F value)

圖2 不同播深和播量對(duì)水稻幼苗根系生理特性的影響Fig.2 Effects of different sowing depth and amount on root activity of rice seedlings

2.4 水稻幼苗素質(zhì)綜合評(píng)價(jià)

2.4.1 相關(guān)性分析 對(duì)水稻苗期12 個(gè)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)（表6），苗高、莖基寬、根冠比、發(fā)根力、充實(shí)度、壯秧指數(shù)間大部分均存在不同程度的相關(guān)性，根系活力與苗高、莖基寬、發(fā)根力、壯秧指數(shù)間存在顯著或極顯著正相關(guān)，根系活躍吸收面積與苗高、莖基寬、發(fā)根力、根系數(shù)量、根系活力、根系總吸收面積間存在顯著或極顯著正相關(guān)。上述指標(biāo)間相關(guān)系數(shù)的絕對(duì)值均大于0.5，說(shuō)明這些指標(biāo)間的相關(guān)性較強(qiáng)。

表6 苗期12個(gè)指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)Table 6 Correlation coefficient of 12 indicators in seedling stage

2.4.2 主成分分析 借鑒作物種質(zhì)資源綜合評(píng)價(jià)方法［31］，本研究對(duì)幼苗12個(gè)生長(zhǎng)和生理指標(biāo)進(jìn)行了主成分分析。由表7可知，CI1、CI2、CI3、CI4、CI5五個(gè)主成分的特征值分別為5.26、2.07、1.31、0.90 和0.67，均大于0.6，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到85.08%，能夠充分地概括大多數(shù)指標(biāo)，符合指標(biāo)選擇的原則［27］，因此，提取上述5個(gè)主成分。在主成分CI1中，苗高（X1）、莖基寬（X2）、根冠比（X3）、發(fā)根力（X4）、充實(shí)度（X5）、壯秧指數(shù)（X6）、根系活力（X10）的載荷值（絕對(duì)值）較高，均在0.67 以上，這7 個(gè)指標(biāo)是該主成分的主要作用因子；同理，根系數(shù)量（X8）是主成分CI2的主要作用因子；根冠比（X3）是主成分CI3的作用因子；整齊度（X7）是主成分CI4的作用因子；根系長(zhǎng)度（X9）是主成分CI5的作用因子。綜上所述，苗高、莖基寬、根冠比、發(fā)根力、充實(shí)度、壯秧指數(shù)和根系活力7 個(gè)指標(biāo)可以作為苗期幼苗素質(zhì)評(píng)價(jià)的關(guān)鍵指標(biāo)。

表7 主成分貢獻(xiàn)率及特征向量Table 7 Principal component contribution rate and feature vector

2.4.3 綜合評(píng)價(jià) 根據(jù)水稻苗期幼苗素質(zhì)的綜合指標(biāo)值（CI1～CI5），利用公式（6）分別計(jì)算隸屬函數(shù)值，根據(jù)苗期幼苗素質(zhì)各綜合指標(biāo)貢獻(xiàn)率的大小，利用公式（7）依次求出5 個(gè)綜合指標(biāo)的權(quán)重，分別為0.516、0.203、0.128、0.088和0.065。利用公式（8）計(jì)算D值，并對(duì)苗期幼苗素質(zhì)在不同播深和播量組合處理中的表現(xiàn)進(jìn)行排名（表8）。

D值在一定程度上能夠客觀反映播深和播量不同組合處理中幼苗素質(zhì)的高低，一般而言，D值越大，幼苗素質(zhì)越高。由表8可知，不同播深和播量組合處理的D值介于0.15～0.73 之間，其中，D≥0.70 的組合有A2B2、A2B3、A3B2和A3B3，對(duì)應(yīng)的播深為2～3 cm、播量為187.5～262.5 kg·hm-2，符合以上試驗(yàn)結(jié)果所篩選的播深和播量區(qū)間。

表8 水稻幼苗素質(zhì)D值排名Table 8 D value ranking of rice seedling quality

2.5 播深和播量對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

兩年數(shù)據(jù)均表明（表9、10），在播深1～4 cm 范圍內(nèi)，水稻穗數(shù)均隨播量的增加而增加；而不同播深處理下，112.5～187.5 kg·hm-2播量下的穗粒數(shù)明顯高于262.5～337.5 kg·hm-2播量。2020年A1B1的水稻結(jié)實(shí)率與A1B2、A1B4之間有顯著性差異，其余組合間均無(wú)顯著差異，2021年的水稻結(jié)實(shí)率在不同播深和播量組合之間均無(wú)顯著差異。對(duì)于千粒重而言，只有在播深1 cm 的情況下，千粒重隨著播量的增加呈逐漸降低的趨勢(shì)，在其他播深處理中，千粒重變化規(guī)律均不明顯。對(duì)于產(chǎn)量而言，播深為2 cm 時(shí)，不同播量下的產(chǎn)量無(wú)顯著差異；當(dāng)播深為1、3、4 cm 時(shí)，產(chǎn)量均隨著播量的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，2020年A3B2、A3B3與A3B1、A3B4之間的產(chǎn)量均有顯著差異，2021年A3B2與A3B1、A3B3、A3B4間的產(chǎn)量有顯著差異，其中A3B2和A3B3 組合較其他組合明顯增產(chǎn)，增產(chǎn)率分別達(dá)到4.38%～17.10%和4.29%～16.55%。

表9 2020年不同播深和播量對(duì)水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀的影響Table 9 Effects of different sowing depth and amount on rice yield and yield traits in 2020

單因素方差分析表明（表11），播深、播量均對(duì)穗數(shù)、穗粒數(shù)、產(chǎn)量存在極顯著影響（P＜0.01），其中播量對(duì)穗數(shù)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重的影響均大于播深，但對(duì)產(chǎn)量的影響小于播深?；プ餍?yīng)分析進(jìn)一步表明，播深和播量互作對(duì)穗數(shù)和穗粒數(shù)均存在極顯著影響（P＜0.01），對(duì)2020年的水稻產(chǎn)量存在顯著影響（P＜0.05）。說(shuō)明播深和播量對(duì)水稻的產(chǎn)量有極顯著的影響。

表11 不同播深和播量對(duì)水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀的方差分析（F值）Table 11 Analysis of variance of rice yield and yield characters under different sowing depth and amount (F value)

3 討論

3.1 播深和播量對(duì)水稻出苗率的影響

直播稻出苗率直接關(guān)系到直播稻的產(chǎn)量。播深是影響水稻出苗率的重要因素之一。本研究表明，播深、播量及播深和播量互作對(duì)水稻出苗率有極顯著或顯著影響。在播深1～2 cm 時(shí)，四種播量下出苗率均達(dá)到70%以上，播深3～4 cm 時(shí)，播量超過(guò)262.5 kg·hm-2時(shí)出苗率低于70%，這與豆利嶺等［32］研究不同播深對(duì)小麥出苗影響的結(jié)果基本一致。播量也是影響直播稻出苗率的因素之一。前人研究表明直播稻的出苗率隨播量的增大而顯著提高［33］，而本研究發(fā)現(xiàn)，播深1～2 cm時(shí)，出苗率隨著播量的增加呈先增加后降低趨勢(shì)，當(dāng)播深為3～4 cm 時(shí)，出苗率隨播量的增加呈逐漸降低趨勢(shì)，究其原因可能是播量的增加會(huì)使單位面積的播種粒數(shù)增大，導(dǎo)致根系對(duì)土壤養(yǎng)分及水分的吸收競(jìng)爭(zhēng)增大，最終導(dǎo)致出苗率降低。本研究中，A2B2 組合的出苗率最高，達(dá)93.78%，產(chǎn)量為9 627.33 kg·hm-2，而A3B2 組合的出苗率為77.54%，產(chǎn)量卻高達(dá)10 351.97 kg·hm-2，說(shuō)明出苗率并不是影響后期產(chǎn)量的主要因素。

表10 2021年不同播深和播量對(duì)水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀的影響Table 10 Effects of different sowing depth and amount on rice yield and yield traits in 2021

3.2 播深和播量對(duì)水稻幼苗素質(zhì)的影響

對(duì)于插秧稻來(lái)說(shuō)，秧苗是水稻大田生長(zhǎng)的起點(diǎn)，適宜的環(huán)境和較高質(zhì)量的育秧基質(zhì)能夠培育出綜合素質(zhì)較好的秧苗［34-35］。不同的是，在本研究中，隨著播深的增加，直播稻幼苗素質(zhì)指標(biāo)，如苗高、莖基寬、根冠比、發(fā)根力、壯秧指數(shù)均呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，且除根冠比外均在播深2 cm 時(shí)達(dá)到最大值，當(dāng)播深超過(guò)3 cm后，除整齊度外，其他指標(biāo)均表現(xiàn)出顯著降低的趨勢(shì)，說(shuō)明播種過(guò)深導(dǎo)致土壤與大氣進(jìn)行氣體交換難度增大，根系無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的有機(jī)酸等有害物質(zhì)對(duì)根系損害相對(duì)較大，降低了根系吸收養(yǎng)分和水分的能力，導(dǎo)致地上部分生長(zhǎng)減弱，幼苗素質(zhì)變差。已有研究表明，播量的增加也會(huì)造成幼苗苗高、莖基寬、壯秧指數(shù)和整齊度等秧苗素質(zhì)指標(biāo)的下降［36-37］。本研究也得到了相似的結(jié)果，即隨著播量的增加，幼苗各項(xiàng)指標(biāo)（除根冠比外）均呈先增加后降低的趨勢(shì)，當(dāng)播量超過(guò)187.5 kg·hm-2后，幼苗苗高、莖基寬、發(fā)根力、充實(shí)度和壯秧指數(shù)均整體顯著降低，主要原因是隨著播量的增加，幼苗數(shù)增多，彼此間競(jìng)爭(zhēng)增大，造成單個(gè)幼苗吸收利用的養(yǎng)分和水分減少，生長(zhǎng)發(fā)育遲緩，最終導(dǎo)致秧苗素質(zhì)變差。

3.3 播深和播量對(duì)水稻根系生理特性的影響

根系是主要的吸收器官和合成器官，根系通過(guò)吸收土壤中的養(yǎng)分和水分將其輸送到地上部分，同時(shí)根系能夠合成植株生長(zhǎng)所必需的多種氨基酸和激素［38］。根系和地上部的生長(zhǎng)發(fā)育是相輔相成的，根系生長(zhǎng)活躍能為地上部生長(zhǎng)發(fā)育提供養(yǎng)分和水分，促進(jìn)地上部生長(zhǎng)發(fā)育；反之，地上部生長(zhǎng)活躍又可以促使碳水化合物向根部輸送，保持和促進(jìn)根系生理功能活躍［39］。根系活力和根系吸收面積是根系生理活性的重要指標(biāo)，反映了根系活力水平。本研究表明，播深2～3 cm 時(shí)秧苗根系數(shù)量和根系長(zhǎng)度整體大于播深1 或4 cm，根系活力和根系吸收面積也表現(xiàn)出一致的規(guī)律，可能是由于根系分布過(guò)淺或過(guò)深都不利于根系的生長(zhǎng)發(fā)育，造成根系活力減弱，進(jìn)而影響地上部的生長(zhǎng)發(fā)育。已有研究表明，合理密植能增加根群數(shù)量，提高土壤養(yǎng)分和水分利用效率［40］。本研究得到了相似的結(jié)論，即在播量187.5～262.5 kg·hm-2時(shí)，根系活力和吸收面積均高于播量112.5 或337.5 kg·hm-2。播量過(guò)小，植株個(gè)體根系間競(jìng)爭(zhēng)小，群體效應(yīng)不強(qiáng)，根系強(qiáng)度弱，雖然根系數(shù)量和根系長(zhǎng)度有明顯優(yōu)勢(shì)，但根系活力和吸收面積減弱；播量過(guò)大，植株根系群體間競(jìng)爭(zhēng)激烈，生存空間變小，不利于根系的生長(zhǎng)發(fā)育，導(dǎo)致根系活力降低和根系吸收面積減?。?1］。

3.4 播深和播量組合篩選

不同農(nóng)藝措施，如播深［42］、播量［43］、施肥方式、施肥量［44］、栽培方式［45-46］等單個(gè)因素或播深和施肥方式組合［47］，播量和壯秧劑組合［48］等對(duì)水稻幼苗的生長(zhǎng)具有明顯影響，為了更好地說(shuō)明播深和播量?jī)蓚€(gè)因素組合的效果，本研究開展了覆土直播方式下播深和播量對(duì)水稻幼苗素質(zhì)和根系生理特性的影響研究，結(jié)果表明，播深和播量組合對(duì)出苗率、幼苗素質(zhì)和根系生理特性均具有顯著互作效應(yīng)。為了篩選出播深和播量的最佳組合，本研究參考種質(zhì)資源評(píng)價(jià)中采用的隸屬函數(shù)值結(jié)合權(quán)重分析法［30］，對(duì)水稻幼苗素質(zhì)多項(xiàng)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)（D值），根據(jù)D值排名，篩選獲得了4個(gè)組合（A2B2、A2B3、A3B2和A3B3），這些組合（播深2～3 cm、播量187.5～262.5 kg·hm-2）中幼苗素質(zhì)表現(xiàn)優(yōu)良（D≥0.70），直播稻群體結(jié)構(gòu)得到了改善，為進(jìn)一步分析這些組合中直播稻產(chǎn)量的變化奠定了基礎(chǔ)。

3.5 播深和播量對(duì)水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

選擇適宜的播深和播量，有利于建立合理的直播稻群體結(jié)構(gòu)，促進(jìn)增產(chǎn)。王志興等［42］研究表明，遼寧濱海地區(qū)直播稻播深為2～3 cm時(shí)效果最佳，產(chǎn)量均超過(guò)8 300 kg·hm-2；傅友強(qiáng)等［20］研究顯示，隨著播量的增加，華南直播稻穗數(shù)呈增加趨勢(shì)，播量在52.5 kg·hm-2時(shí)，稻谷產(chǎn)量最高，達(dá)6 960 kg·hm-2。本研究表明，在同一播深下，直播稻穗數(shù)隨播量的增加而增加；在播深1～2 cm 范圍內(nèi)，播量112.5～187.5 kg·hm-2的穗粒數(shù)高于262.5～337.5 kg·hm-2，可能是由于前者單位面積內(nèi)水稻群體數(shù)量較少，其根系對(duì)土壤水分和養(yǎng)分的吸收機(jī)會(huì)多于后者，從而促進(jìn)了幼苗地上部的生長(zhǎng)，在后期發(fā)育中穗粒數(shù)增多?？傮w來(lái)看，小播量（112.5～187.5 kg·hm-2）的穗粒數(shù)多于大播量（262.5～337.5 kg·hm-2），但其穗數(shù)卻少于大播量，而結(jié)實(shí)率在兩者間無(wú)顯著差異。梅少華等［49］研究表明，隨著播量的增加，直播稻產(chǎn)量呈先增加后降低的趨勢(shì)，當(dāng)播量超過(guò)37.5 kg·hm-2時(shí)，直播稻的穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率下降，導(dǎo)致產(chǎn)量減少。本研究結(jié)果與之相似，即在播深為3 cm，播量為187.5～262.5 kg·hm-2范圍時(shí)產(chǎn)量較高，達(dá)到10 062.11～10 351.97 kg·hm-2，播量超過(guò)262.5 kg·hm-2時(shí)，產(chǎn)量明顯下降。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，播深和播量組合能夠影響直播稻出苗率、幼苗素質(zhì)、根系生理特性以及產(chǎn)量，其中播深2～3 cm、播量187.54～262.5 kg·hm-2四種組合明顯改善了直播稻幼苗的壯秧指數(shù)、發(fā)根力、整齊度、根系活力、根系總吸收面積和根系活躍吸收面積，從而增強(qiáng)了水稻幼苗素質(zhì)，為生育期水稻增產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。播深3 cm、播量187.5～262.5 kg·hm-2兩種組合有利于直播稻增產(chǎn)，增產(chǎn)率達(dá)到4.29%～17.10%。綜合分析直播稻幼苗生長(zhǎng)和產(chǎn)量性狀，本研究認(rèn)為寧夏地區(qū)直播稻的適宜播深和播量分別為3 cm 和187.5～262.5 kg·hm-2。