单本密植机插对杂交稻生长和产量的影响

谢小兵 王玉梅 黄 敏 赵春容 陈佳娜 曹放波 单双吕周雪峰 李志斌 范 龙 高 伟 邹应斌湖南农业大学农学院，湖南长沙 410128



研究简报

单本密植机插对杂交稻生长和产量的影响

谢小兵 王玉梅 黄 敏 赵春容 陈佳娜 曹放波 单双吕周雪峰 李志斌 范 龙 高 伟 邹应斌*
湖南农业大学农学院，湖南长沙 410128

摘 要：为了研究单本密植机插和常规机插对杂交稻分蘖动态、干物质积累、辐射利用率和产量及产量构成的影响，在湖南省浏阳市以杂交稻泰优390、五优308为材料和在广东省肇庆市以五优308为材料，进行印刷播种和常规播种的秧苗素质比较以及单本密植机插和常规机插的大田栽培试验。结果表明，两试验点印刷播种的叶龄、白根数、总根数、茎基宽、地上部干重和地下部干重均明显高于常规播种。单本密植机插的最高分蘖数和有效分蘖数显著低于常规机插，但单本密植机插的每穗粒数、总颖花数、结实率和千粒重高于常规机插，增产10.28%～13.96%，达到显著水平。从穗部性状来看，单本密植机插的一次枝梗数、二次枝梗数、穗长、着粒密度和单穗重均显著高于常规机插。在生长前期，单本密植机插的干物质积累和叶面积指数低于常规机插，而成熟期干物质量比常规机插高 0.61%～9.45%，且收获指数显著高于常规机插。此外，单本密植机插的截获辐射量和截获率低于常规机插，而辐射利用率显著高于常规机插。由此可见，杂交稻单本密植机插不仅可以降低用种量、提高秧苗素质，还能增加每穗粒数、总颖花数、千粒重及提高结实率、收获指数和辐射利用率，从而获得高产。

关键词：杂交稻；单本密植机插；干物质；辐射利用率；产量

本研究由国家现代农业产业技术体系建设专项水稻栽培与土壤岗位科学家项目（CARS-01-30）资助。

This study was supported by the Earmarked Fund for China Agriculture Research System （CARS-01-30）.

第一作者联系方式∶ E-mail∶ xbxie_agri@163.com

URL∶ http∶//www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20160321.1056.018.html

杂交水稻大面积种植为解决我国粮食自给难题做出了重大贡献。20世纪70—90年代，杂交水稻种植以人工育苗移栽为主，劳动强度大，生产成本高。21世纪以后，随着社会经济的发展和城镇化进程的加快，农村劳动力大量向城市转移，人工劳动力成本显著增加，促使杂交水稻种植方式转型，采用了多种以减少劳动力成本为目的的栽培方法，如塑盘育秧抛秧栽培、直播栽培和机插栽培等［1-2］。虽然这些方法的劳动强度有所缓解，但用种量较大、生产成本高及效益低的问题并没有完全解决。近年来，随着机械化程度的提高和生产规模的扩大，机插秧栽培得到普遍关注和广泛应用。按育秧方式的不同，机插秧栽培主要有毯苗机插、钵苗机插和钵形毯苗机插［3-6］。由于目前插秧机械多以栽插毯苗（包括钵形毯苗）为主，故毯苗机插的应用最为广泛。前人在育秧方式［7-9］、播种量［3，8，10-13］、播种技术［14-16］、秧龄［13，17-19］、栽插密度（行株距）［9-10，20-24］、穴基

本苗数［25-26］、品种选择［27］及肥水管理［13，20-23］对机插稻生长和产量的影响做了一系列的研究工作，得到诸多研究成果，有力推动了我国机插秧栽培的发展。但采用当前的机插秧栽培方法种植杂交水稻仍然具有用种量大、生产成本高、生育期不配套（双季晚稻）等缺点［28-29］，这些缺点已成为制约杂交水稻发展的瓶颈。钟平等［15］采用印刷播种技术不仅能够延长机插杂交稻的秧龄至 30 d，还能大幅降低用种量（比普通人工播种节约种子7.5 kg hm-2）并增产18.18%，但每穴2～3本的穴数高达65%以上，导致用种量依然较高（13.8 kg hm-2）。为此，本研究团队与江苏淮安汉德印刷机械有限公司合作，改进印刷播种机的注胶滚筒，将精选的水稻杂交种子单粒等距（14.0 mm × 17.0 mm）定位于纸张上（即印刷播种），以期实现杂交稻（中、晚稻）单本密植机插高产高效栽培并缓解长江中下游双季稻区机插杂交晚稻的季节矛盾，为杂交稻机插秧栽培提供理论依据和实践指导。

1 材料与方法

1.1 试验地点及材料

2015年在湖南省浏阳市永安镇坪头村和广东省肇庆市农业科学研究所试验基地进行大田栽培试验，浏阳点供试品种为泰优390和五优308，肇庆点供试品种为五优308，均为三系杂交稻，由湖南金稻种业有限公司提供。试验田前作为水稻，土壤肥力中等。

1.2 试验设计

试验按随机区组排列，重复3次，小区面积80 m2。以秧田泥浆为基质，沉积1 d后采用硬质秧盘（58.0 cm × 23.0 cm × 2.5 cm）育毯苗，其中单本密植机插秧每盘用种量为14.4 g （泰优390）和13.5 g （五优308），常规机插秧每盘用种量为80 g。所用水稻种子均已通过光电比色机（安徽比达光电科技有限公司）剔除霉变和种壳脱落的种子，单本密植机插秧是用印刷播种机（江苏淮安汉德印刷机械有限公司）将水稻种子单粒等距定位于宽为28 cm的胶筒纸张上，即将种子集中分布于纸张中央区域，以遇水易溶解且对种子无害的强力淀粉胶粘附，横向种子距离为14.0 mm，共16粒，纵向种子距离为17.0 mm。田间播种时把附有种子的纸张平铺于秧盘上，常规机插秧是用手工撒播，2种处理均播干种子且在种子上覆盖0.5 cm左右厚的育秧基质，之后用农用喷雾器喷水至基质充分湿润。浏阳试验点于7月10日播种，7月27日采用井关PZ80-25乘坐式高速插秧机（东风井关农业机械有限公司）按 11.0 cm株距栽插。肇庆试验点于7月17日播种，7月31日采用小精AP-60手扶式插秧机（浙江小精农机制造有限公司）按12.6 cm株距栽插。单本密植机插每穴栽插1本，常规机插每穴栽插4～5本。

浏阳试验点移栽前 1 d施复合肥（N∶P2O5∶K2O= 15%∶15%∶15%） 500 kg hm-2作为基肥，移栽后7 d追施30 kg N hm-2作为分蘖肥，倒四叶期追施45 kg N hm-2和75 kg K2O hm-2作为穗肥。肇庆试验点移栽前1 d施碳铵375 kg hm-2和过磷酸钙375 kg hm-2作为基肥，移栽后5 d追施34.5 kg N hm-2作为分蘖肥，移栽后12 d和倒四叶期分别追施56 kg N hm-2、22.5 kg K2O hm-2和35.6 kg N hm-2、48.5 kg K2O hm-2作为二次分蘖肥和穗肥。其余田间管理、病虫及杂草防治与当地高产栽培一致。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 秧苗素质 在移栽当天分别从 2种处理方式的秧苗中随机选取3个样本，每个样本30株，调查叶龄、株高、分蘖数、白根数、总根数、茎基宽、地上部干重、地下部干重和根冠比。

1.3.2 分蘖动态 移栽后 10 d，每个小区定株 20穴，每5 d调查一次分蘖数至齐穗期。

1.3.3 辐射利用率（RUE） 在分蘖中期、幼穗分化初期、孕穗期、齐穗期、齐穗期后20 d和成熟期选择晴天、无云（少云）、无风（微风）的时间（11∶00—13∶00），采用Sunscan冠层分析仪（英国 Delta公司）测定各个小区离地10 cm以上的冠层透光率，按行、株距方向各测定2次，辐射截获率（intercepted percent） = 100 × （入射辐射量-冠层下方辐射量）/入射辐射量，以 4次辐射截获率的平均值作为该小区的辐射截获率。各个时期截获的辐射量 = 1/2 ×（前一个时期的辐射截获率+后一个时期的辐射截获率）×该时期的入射辐射量；RUE（g MJ-1） = 总的干物质量/各个时期截获辐射量的总和［30］。

1.3.4 干物质量 于分蘖中期、幼穗分化初期、齐穗期，从每个小区随机选取代表性植株 10穴（边两行除外），剪去根系后，分蘖中期和幼穗分化初期按茎、叶分类，齐穗期按茎、叶、穗分类，并用LI-3000C便携式叶面积仪（美国）测量以上3个时期的叶面积，将分类样品在105℃杀青30 min，转至70℃烘干至恒重，测定干物质量。

1.3.5 穗部性状、产量及产量构成 于成熟期，按对角线取样法，从小区中间选取代表性植株 10穴，随机挑选30个稻穗，调查一次枝梗数、一次枝梗上二次枝梗数、穗粒数，测定穗长、穗重，然后将所有稻穗手工脱粒后用自来水分离实粒和秕粒，称取3份30 g实粒和15 g秕粒，计数后在 70℃下烘干至恒重，考察结实率和千粒重（恒重），将稻草在70℃下烘干至恒重，测定干物质重。成熟期总干物质量为样本稻草、实粒、秕粒和枝梗干重之和。从每小区中心收割5 m2用于测产，折算成13.5%含水量的实收产量。

2 结果与分析

2.1 印刷播种和常规播种对杂交稻秧苗素质的影响

浏阳试验点2个水稻品种印刷播种的叶龄、白根数、总根数、茎基宽、地上部干重、地下部干重均显著高于常规播种（表 1），其中叶龄每株多 1.02～1.13叶，白根数多9.97～10.54条，总根数多 6.84～8.64条，茎基宽宽 1.01～1.31 mm，地上部和地下部干重分别高157.64%～205.78% 和 130.38%～204.24%；印刷播种的苗高比常规播种高22.34%～38.97%，其中五优308达到显著水平。肇庆试验点叶龄、茎基宽、地上部干重、地下部干重显著高于常规播种，但2个试验点印刷播种的根冠比与常规播种均没有显著差异。此外，印刷播种的秧苗有分蘖发生，而常规播种没有分蘖发生。

2.2 单本密植机插对杂交稻分蘖动态的影响

由图 1可知，由于常规机插秧的基本苗起点高（每穴4～5本），两试验点各水稻品种常规机插的分蘖数一直多于单本密植机插，但到后期差距不断缩小，单本密植机插的有效分蘖期为 16～17 d，其中浏阳点比常规机插延长3～5 d，而肇庆点则提前2～3 d。单本密植机插的最高分蘖数和有效分蘖数显著低于常规机插，但分蘖成穗率差异较小，浏阳点单本密植机插和常规机插的分蘖成穗率分别为63.89%～64.76%和66.62%～68.35%，而肇庆点分别为51.86%和 51.26%。可见，单本密植机插可以充分利用杂交稻分蘖能力强的特点，在较短的时间内达到足够的有效分蘖数。

2.3 单本密植机插对杂交稻干物质积累和叶面积指数的影响

由表2可知，浏阳点从分蘖中期至齐穗期的干物质积累表现为单本密植机插低于常规机插（五优 308齐穗期例外），其中五优 308在幼穗分化期及泰优 390在齐穗期达到显著水平；单本密植机插和常规机插叶面积指数的表现趋势与干物质积累一致且均达到显著差异（图 2）。肇庆点齐穗期单本密植机插的干物质积累也低于常规机插，差异未达显著水平。从成熟期来看，两试验点各品种单本密植机插的干物质量比常规机插高0.61%～9.45%，虽然差异未达显著水平，但单本密植机插的收获指数显著高于常规机插。

2.4 单本密植机插对杂交稻辐射利用率的影响

泰优390和五优308单本密植机插与常规机插的入射辐射量一致，分别为1453.38 MJ m-2和1430.09 MJ m-2，截获辐射量和截获率均为常规机插高于单本密植机插，其中五优308达到显著水平（表3）。然而，2个品种单本密植机插的辐射利用率显著高于常规机插。

2.5 单本密植机插对杂交稻产量、产量构成及穗部性状的影响

图1 单本密植机插和常规机插对杂交稻分蘖动态的影响Fig. 1 Effects of mechanized transplanting with high hill density and single seedling per hill and conventional mechanized transplanting on tillering dynamic of hybrid rice

表1 不同播种方式对杂交稻秧苗素质的影响Table 1 Effects of different sowing methods on seedling quality of hybrid rice

表2 单本密植机插和常规机插对杂交稻干物质生产的影响Table 2 Effects of mechanized transplanting with high hill density and single seedling per hill and conventional mechanized transplanting on dry matter production of hybrid rice

图2 单本密植机插和常规机插对杂交稻叶面积指数的影响（湖南浏阳）Fig. 2 Effects of mechanized transplanting with high hill density and single seedling per hill and conventional mechanized transplanting on LAI of hybrid rice （Liuyang，Hunan）

表3 单本密植机插和常规机插对杂交稻辐射利用率的影响（湖南浏阳）Table 3 Effects of mechanized transplanting with high hill density and single seedling per hill and conventional mechanized transplanting on radiation use efficiency of hybrid rice （Liuyang，Hunan）

表4 单本密植机插和常规机插对杂交稻产量及产量构成的影响Table 4 Effects of mechanized transplanting with high hill density and single seedling per hill and conventional mechanized transplanting on grain yield and yield components of hybrid rice

表5 单本密植机插和常规机插对杂交稻穗部性状的影响Table 5 Effects of mechanized transplanting with high hill density and single seedling per hill and conventional mechanized transplanting on panicle traits of hybrid rice

两点各品种单本密植机插的产量为9.46～10.11 t hm-2，显著高于常规机插（表 4）。除有效穗数显著低于常规机插外，每穗粒数、总颖花数、结实率和千粒重均高于常规机插，其中每穗粒数、千粒重、五优308的结实率及浏阳点泰优 390的总颖花数达到显著水平。从穗部性状来看（表5），单本密植机插的一次枝梗数、二次枝梗数、穗长、着粒密度和单穗重均显著高于常规机插。由产量与产量构成的通径分析可知，有效穗数、每穗粒数、结实率和千粒重对产量的直接贡献分别为 1.4762、2.1755、0.0608、0.1912，总贡献分别为-0.6710、0.8370、0.4341、0.1521。由穗部各性状与产量的通径分析可知，一次枝梗数、二次枝梗数、穗长、着粒密度和单穗重的直接贡献分别为0.2144、0.5449、-0.8593、0.1561、0.7064，总贡献分别为0.7402、0.7554、0.5478、0.8688、0.7822，此外，一次枝梗数、穗长、着粒密度和单穗重间接贡献主要来自二次枝梗数。

3 讨论

3.1 机插秧的发展及其存在的问题

随着我国农村劳动力的减少和劳动力成本的增加，通过机械化来提高水稻生产效率是促进粮食稳产和农民增收的重要举措。相对于机械化收割和整地环节，机械化种植是水稻机械化生产中最薄弱的环节。2014年我国水稻机械化种植水平超过38%，但区域发展极不平衡，北方稻区和江苏省水稻种植机械化水平达到80%，其中机插秧水平达到75%以上，而南方稻区机插秧水平比较低［31-32］。缘于水稻机插秧用种量大，在以常规粳稻为主的北方稻区，机插秧用种成本相对较低，而在以杂交籼稻为主的南方稻区则机插秧用种成本大幅提高，从而严重制约杂交水稻机插秧的发展及其推广［28］。近年来，水稻科技工作者在杂交稻机插秧适宜播种量的研究结果表明，机插秧播种量与漏秧率、穴基本苗数存在密切的相关性，即播种量高，漏秧率低，穴基本苗数多；而播种量低，则漏秧率高，穴基本苗数少。与此同时，机插秧育秧播种量大会带来秧苗素质差、秧龄弹性小、机插植伤多、农艺不配套等问题［3，11-12，28］。与手工播种相比，机械播种（或前人的印刷播种）提高了水稻种子在育秧盘或秧厢上均匀有序分布的程度，可以减少播种量并有效降低漏秧率，但用种量仍需维持在每盘（58.0 cm × 28.0 cm × 2.5 cm） 40 g以上且每穴栽插1本的穴数比例较低［14-16］。

3.2 印刷播种和单本密植机插秧的优势及其关键技术

本研究团队与江苏淮安汉德印刷机械有限公司合作通过改进印刷播种技术，成功实现杂交稻单本机插（每穴1本的穴数在90%以上），每盘（58.0 cm × 23.0 cm × 2.5 cm）用种量为13.5～14.4 g，不仅成苗率高、成毯良好且秧苗素质高、秧龄弹性大。与常规播种相比，叶龄、白根数、总根数、茎基宽、地上部干重和地下部干重显著增加，但印刷播种的漏秧率（小于10%）高于常规播种（小于3%）。本试验浏阳点 2个杂交晚稻品种机插秧龄为 17 d，肇庆点为14 d，通过适当的化学调控，秧龄可以延长至20～25 d，不但没有影响秧苗素质，还有利于秧苗盘根及缓解长江中下游双季稻区机插杂交晚稻的季节矛盾。单本密植机插栽培明显降低了杂交稻用种量，并实现密植大穗增产。湖南浏阳点和广东肇庆点的试验结果表明，单本密植机插比常规机插显著增产 10.28%～13.96%，从其产量构成来看，增产首要来源于每穗粒数，其次是结实率和千粒重，而从穗部性状来看，则主要是二次枝梗数显著增多。此外，单本密植机插的花后干物质积累优势明显，收获指数、辐射利用率均显著高于常规机插。

杂交稻单本密植机插秧的关键技术是印刷播种，由于印刷播种采用单粒定位播种，因而对杂交稻种子的发芽率要求较高。本试验所用的杂交稻种子经过水选和光电比色机精选，发芽率在95%以上，栽插时调整插秧机取样位置，实现单本密植机插，允许漏秧率在 10%以内，发挥小蔸密植增产作用。本文密植是相对的，一般而言，双季稻栽插36.36万穴 hm-2，一季稻栽插25.05万穴 hm-2。除此之外，在生产运用中杂交稻单本密植机插要选择高发芽率品种或者在采用比重法、光电比色机精选的基础上，利用种子引发技术提高发芽率。

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Effect of Mechanized Transplanting with High Hill Density and Single Seedling per Hill on Growth and Grain Yield in Hybrid Rice

XIE Xiao-Bing，WANG Yu-Mei，HUANG Min，ZHAO Chun-Rong，CHEN Ja-Na，CAO Fang-Bo，SHAN Shuang-Lü，ZHOU Xue-Feng，LI Zhi-Bin，FAN Long，GAO Wei，and ZOU Ying-Bin*
Agronomy College of Hunan Agricultural University，Changsha 410128，China

Abstract：The high sowing rate and poor transplanting performance hinder a large-scale mechanized transplanting of hybrid rice in China. In order to study the effects of mechanized transplanting with high hill density and single seedling per hill （MTHS） and conventional mechanized transplanting （CMT） on tillering，dry matter accumulation，radiation use efficiency，grain yield and its components，comparisons of seedling quality between printing sowing and conventional sowing，and field experiments between MTHS and CMT were conducted using hybrid rice cultivars Taiyou 390 and Wuyou 308 at Liuyang，Hunan province and using Wuyou 308 at Zhaoqing，Guangdong province. The results showed that leaf age，white root number，total root number，basal width of shoot，dry weight of shoot and dry weight of root of the printing sowing were more than those of the conventional sowing at two locations. The MTHS had significantly less maximum tiller number and effective tiller number than CMT，but had more spikelets per panicle and spikelets per m2，higher grain setting rate and 1000-grain weight，as well as significantly increased grain yield by 10.28−13.96%. On the other hand，The MTHS had more primary branch number and secondary branch number，longer panicle length，higher grain density and panicle weight than CMT，with significant differences. Although the MTHS had less dry matter accumulation and lower LAI than CMT before the heading stage，produced more dry matter at physiology maturity and had significantly higher harvest index and radiation use efficiency. Therefore，the MTHS could produce high grain yield for hybrid rice due to not only reducing sowing rate and improving seedling quality，but also increasing spikelets per panicle，spikelets per m2and 1000-grain weight and improving grain setting rate，harvest index and radiation use efficiency.

Keywords：Hybrid rice；Mechanized transplanting with high hill density and single seedling per hill；Dry matter；Radiation useefficiency；Grain yield

DOI：10.3724/SP.J.1006.2016.00924

*通讯作者（

Corresponding author）∶ 邹应斌，E-mail∶ ybzou123@126.com，Tel∶ 0731-84618758

收稿日期Received（）∶ 2015-12-18；Accepted（接受日期）∶ 2016-03-14；Published online（网络出版日期）∶ 2016-03-21.