不同机插育秧方式对淮北地区麦秸还田下水稻产量的影响

赵轶鹏， 高金喜， 胡婷婷， 吴玉玲， 徐家安， 赵新勇， 王健康

(江苏徐淮地区徐州农业科学研究所，江苏徐州 221000)

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，全世界超过半数的人口以稻米为主食。水稻也是江苏省第一大粮食作物，2015年种植面积为229.13万hm2，其中粳稻面积约占83%。单季水稻产量主要由栽培技术和品种等因子共同决定，合理的耕作栽培技术可最大程度发挥品种的优良特性，提高单位土地经济收益。近年来，秸秆还田作为传统的农田废弃物利用措施，已成为解决秸秆焚烧问题最直接的手段，将来很长一段时间内仍然是最主要的处理方式。尽管秸秆还田后能增加土壤养分、提高土壤肥力、改善土壤结构，但秸秆还田也能产生诸多的不利因素，从而在一定程度上限制秸秆还田的应用。钵苗机插作为新型水稻栽培方式，可实现机械化无植伤精确栽植，具备一定的生产优势，因此研究麦秸还田条件下毯苗机插与钵苗机插水稻的产量形成机理，对当地水稻机械化种植模式的推广及应用有较为重要的参考意义。大量秸秆同时进入土壤不仅影响到耕作与农艺操作，增加农事活动难度，也使得土壤中积累较多的酚类、醇类、醚类、酯类等有害化感物质，大幅降低土壤有效氮、有效磷等养分含量，从而直接或间接地影响作物生长，对作物产量和品质均有一定影响[1-3]，此外，不适宜的还田方式还会使土壤成为温室气体排放的重要源，如小麦秸秆大量进入稻田会增加甲烷排放量。因此，如何改善麦秆还田后土壤理化性质，是稻作生产上面临的重要问题，也成为农业环境领域的重要研究内容。钵盘培育的秧苗具备秧龄较长、秧苗素质较高、机插植伤较轻、返青较快等特点[4]。许轲等指出，毯苗机插稻和直播稻的各生育期均较钵苗机插稻有所延迟，生育后期群体生长率和净同化率降低[5]。钵苗机插水稻栽后茎蘖增长数快于毯苗机插水稻，拔节后群体茎蘖数消减缓慢，最终成穗率较高，钵苗机插水稻叶基角和披垂度增加，基部节间缩短，节间及茎壁厚度增加，抗折力提高，产量明显增加[6-7]。由此可见，钵苗机插水稻具备一定的增产优势，但目前有关麦秸全量还田条件下钵苗机插水稻的生长及产量表现研究较少。本研究以淮北地区4个主栽水稻品种为材料，分析不同育秧方式对水稻生长动态及产量形成的影响，旨在为稳定淮北地区粮食产量、缓解该区域稻麦周年生产茬口紧张等生产问题提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验区基本情况

试验于2015—2016年在江苏徐淮地区徐州农业科学研究所现代农业科技试验示范基地进行(34°28′N、117°30′E)，因2年水肥管理方式不同，品种产量表现并不完全一致，本研究采用2016年数据。试验区域属暖温带季风气候区，年均降水量约832 mm，年均温度14.8 ℃，年日照时间2 221 h，年均无霜期约210 d。土壤类型为潮土，土壤含全氮0.8 g/kg、全磷0.7 g/kg、全钾17.7 g/kg、碱解氮115.3 mg/kg、速效磷16.2 mg/kg、速效钾88.2 mg/kg、有机质23.4 g/kg。

1.2 材料培育

以生产上主栽的常规粳稻徐稻8号、徐稻9号、镇稻99、连粳7号为供试材料。

钵苗、毯苗育秧分别于5月20日、5月26日播种；6月16日同时移栽(模拟机插)。试验地位于基地25区，面积为 24 m×105 m，株行距为12 cm×30 cm，毯苗育秧处理2～3苗/穴，钵苗育秧处理平均约为2苗/穴。

1.2.3 试验设计 试验采用随机区组设计，共8个处理，3次重复，小区面积12.4 m×7.2 m。

1.2.4 田间管理 整地要求田面平整，高度差小于5 cm。笔者对麦秸全量还田条件下的肥料运筹及水分管理作了相应调整，以此改善稻田水稻根系的生长环境。(1)肥料运筹方面。总施氮量为297～308 kg/hm2，其中基肥复合肥(N ∶P ∶K=15 ∶15 ∶15)施用量45 kg/hm2，尿素150 kg/hm2，分蘖肥追施150 kg/hm2尿素，穗前35 d补施尿素150 kg/hm2，穗前40～45 d追施复合肥150～225 kg/hm2，经实践，配合麦秸还田，该肥料运筹模式可在本试验区域内实现培育水稻合理株型，稳定二次枝梗数量的生产目标。(2)水分管理方面。瓜皮水栽插，秧苗栽插后5～7 d开好纵横沟，栽后3 d内保持瓜皮水，之后排水保持2～3 d，再上浅水1 d，排出后晾干2～3 d再上浅水，确保栽后10 d左右土壤表层3～5 cm变硬；其后以倒2、3叶的叶尖差为指标，反复保水2～3 d、干2～3 d直至栽后20 d，抽穗至穗后30 d，保水2 d排干3～4 d，穗后 30 d 至收割前7 d灌跑马水1次，适时进行病虫草害防治。

1.3 测定项目和方法

1.3.1 水稻齐穗期和成熟期记录 对试验区域稻株普查，抽穗达85%以上为齐穗期；每穗颖壳95%以上变黄，同时谷粒小穗轴以及护颖变黄，米粒定型变硬界定为成熟(完熟)期。

1.3.2 株高和茎蘖动态 移栽后每个重复选取10穴，每 14 d 调查1次株高和茎蘖，直尺测量株高并记录，调查茎蘖数直至抽穗。

1.3.3 水稻籽粒产量和产量构成因素 在田间普查的基础上，每个重复取代表性植株5株，用自来水洗净根系泥土，之后冲洗整个植株，吸干表面水分，计算、测量茎蘖数、株高、穗高、有效穗数及小穗、穗长等参数后，分成根、茎、叶、穗粒等部分，稻谷用水漂法分出实粒和空秕粒后分装、烘干。稻谷烘干后，用培养皿将稻穗放在搪瓷托盘中刮下籽粒，并剔除枝梗和其他杂质。按重复分别将各品种所有籽粒倒入清水中，搅拌1 min后静止5 min即可区分饱粒(沉入水底)与瘪粒(漂浮在水面)，将饱粒空粒和空秕粒都烘72 h。其后在垩白仪上用肉眼区分空粒和秕粒，之后用真空数粒仪数出饱粒数，人工数出空粒数和秕粒数，称质量，之后按公式计算各参数。

实际产量采用小区全区机收测产方式，机收，风选，自然晒干后测产。

1.3.4 数据分析 使用Excel软件进行基础统计，应用SPSS 20.0软件进行数据标准化处理、通径分析和差异显著性分析；采用Excel、OriginPro V8.5软件制图。

2 结果与分析

2.1 不同机插育秧方式对麦秸还田下水稻生育进程的影响

不同机插育秧方式对各水稻品种生育进程的影响见表1。结果表明，从供试品种看，徐稻8号、徐稻9号、连粳7号、镇稻99移栽期至齐穗期平均分别为68、67、70、66 d，齐穗期至成熟期平均分别为50、50、51、47 d；从育秧方式看，钵苗、毯苗育秧水稻移栽期至齐穗期平均分别约67、69 d，齐穗期至成熟期平均分别为47、50 d。因此，与毯苗育秧处理比较，钵苗处理栽插期至齐穗期、栽插期至成熟期分别提前约2、3 d。

表1 不同机插育秧方式对水稻生育进程影响

2.2 不同机插育秧方式对麦秸还田下水稻植株伸长动态的影响

机插育秧方式对麦秸还田下水稻株高的影响见表2。结果表明，随着生育进程推移，水稻株高逐渐增加，不同水稻品种各处理下变化趋势基本一致。除最后一期外，钵苗育秧处理水稻的株高均大于或接近毯苗育秧水稻。钵苗育秧水稻移栽后31、45、60、75 d株高较毯苗育秧平均分别增加 4.9%、0.6%、1.6%、1.5%，其中移栽31 d的差异达显著水平。徐稻8号、徐稻9号钵苗育秧处理下株高均增加，最大增幅分别为6.1%(P<0.05)、6.6%(P<0.01)；与此不同的是，另2个品种不同机插育秧方式的株高无明显差异。方差分析表明，除移栽后45 d外，育秧方式对水稻株高的影响均达显著水平；品种和育秧方式的互作对各期株高的影响达显著或极显著水平。

表2 不同机插育秧方式对供试水稻品种各生育期株高的影响

2.3 不同机插育秧方式对麦秸还田下水稻籽粒产量构成因素的影响

2.3.1 单位面积穗数 不同育秧方式对水稻单位面积穗数的影响见表3、图1。结果表明，不同水稻品种单位面积穗数为308～333穗/m2，品种间差异极显著。与毯苗育秧方式比较，钵苗育秧水稻单位面积穗数平均增加2.2%，差异显著。供试品种中以镇稻99单位面积穗数增幅最大，钵苗育秧方式较毯苗育秧方式单位面积穗数增加8.3%，但其他3个品种无明显变化。方差分析表明，品种×育秧方式之间的互作对单位面积穗数的影响达极显著水平。

2.3.2 每穗颖花数 不同机插育秧方式对不同水稻品种每穗颖花数的影响见表3、图2。结果表明，徐稻8号、徐稻9号、连粳7号、镇稻99每穗颖花数平均分别为151、158、141、115朵，多重比较表明品种间差异极显著。与毯苗育秧方式相比，所有品种钵苗育秧处理下植株的每穗颖花数平均增加1.9%，其中徐稻9号、连粳7号、镇稻99分别增加2.3%、4.4%、13.5%，徐稻8号呈减少趋势(减少8.5%)。方差分析表明，育秧方式及品种和育秧方式的互作对水稻每穗颖花数的影响均未达显著水平。

表3 不同育秧方式对水稻产量和产量构成因素影响的显著性检验

2.3.3 结实率 不同机插育秧方式对供试水稻品种结实率的影响见表3、图3。结果表明，4个水稻品种平均结实率均为86%左右，不同品种间无显著差异。与毯苗育秧方式比较，钵苗处理结实率平均提高4.2%， 差异极显著。从不同品种的结实率看，镇稻99的2类育秧方式之间差异不显著，但徐稻8号、徐稻9号、连粳7号钵苗育秧方式较毯苗育秧方式平均分别增加5.9%、10.0%、1.5%，其中徐稻8号、徐稻9号处理间差异极显著。方差分析表明， 品种与育秧方式的互作对结实率的影响未达显著水平。

2.3.4 千粒质量 不同机插育秧方式对供试水稻千粒质量的影响见表3、图4。结果表明，徐稻8号、徐稻9号、连粳7号、镇稻99的千粒质量平均分别为27.2、25.8、28.5、29.4 g，品种间差异达极显著水平。2种育秧方式的千粒质量差异不显著，不同供试品种表现一致。方差分析表明，育秧方式及其与品种的互作对千粒质量没有影响。

2.4 不同机插育秧方式对麦秸还田下水稻籽粒产量的影响

水稻理论产量和实际产量加权对不同育秧方式的响应见图5。结果表明，徐稻8号、徐稻9号、连粳7号、镇稻99的加权产量平均分别为11 366、11 346、10 654、9 435 kg/hm2，品种间差异达极显著水平。与毯苗育秧比较，钵苗育秧处理水稻理论产量平均增加5.9%，两者间差异未达显著水平(P=0.203)。从不同品种看，徐稻9号、连粳7号、镇稻99的加权产量分别增加11.6%、7.0%、10.3%，徐稻8号钵苗育秧处理下水稻产量下降3.7%，但处理间均未达显著水平。方差分析表明，育秧方式及品种与育秧方式的互作对水稻加权产量均无显著影响。

3 结论与讨论

3.1 结论

与毯苗育秧方式比较，钵苗育秧水稻能更为合理地利用温光资源，生育前期具备一定生长优势，结实率较高，虽然稻米产量并无明显提升，但能够在一定程度上缓解淮北地区稻麦轮作生产方式茬口季节性紧张的矛盾。

3.2 讨论

当前机插水稻大面积生产上主要存在栽插后成活率较低、迟迟不发生分蘖和分蘖成穗率较低等问题，这与整地质量、秸秆全量还田和水分管理等栽培耕作措施有关。针对以上情况，笔者对机插稻水肥管理方式作了相应的调整，以减轻麦秸还田形成的小分子有机物对秧苗的毒害效应。

3.2.1 不同机插育秧方式对水稻生育进程的影响 有研究指出，水稻生育期受播栽期、种植方式以及温、光和降水量等环境因素的共同影响[8-10]，在全生育期为150 d情况下，水稻产量随生育期的延长而增加。本研究表明，从全生育期看(含秧苗期)，钵苗及毯苗育秧处理下水稻全生育期平均分别为142、137 d，总体而言，由于钵苗育秧水稻生育前期相对扩张，从而具备了一定生长优势，这与前人的研究结论[11]基本一致。对于本田期生育阶段，毯苗育秧处理各品种主要生育期均有所延迟，这与多数研究结果[12-13]相同。比较而言，钵苗育秧处理移栽后水稻生育期相对较短，可有效缓解本研究地区稻麦周年生产茬口季节性紧张问题。

3.2.2 钵苗育秧对水稻产量的影响 水稻籽粒产量是由单位面积穗数、每穗颖花数、千粒质量和结实率等因素共同决定的，胡雅杰等认为，钵苗机插水稻每穗粒数的增加对水稻产量提高贡献最大[6]。本研究结果表明，与株高相反，多数供试品种钵苗育秧处理生育前期分蘖数量并无优势，镇稻99甚至明显低于毯苗育秧处理，这可能与本试验水分及肥料调整措施有关，麦秸全量还田并未对毯苗育秧处理的分蘖产生较大影响，由于毯苗每穴栽插数较多，分蘖发生也相应较多，因此作物吸收的养分多用于分蘖发生，致使生育前期株高低于钵苗育秧处理，但对单位面积穗数没有明显影响，这表明钵苗机插水稻拔节后茎蘖消减平稳，成穗率较高。钵苗育秧方式使徐稻8号、徐稻9号的结实率明显提高，说明钵苗育秧方式使水稻穗部性状得到了一定改善。各处理生育后期均无倒伏现象发生，说明改进的肥料运筹和水分管理方式可能增强了根系活力，增加了试验区域土壤的紧实度，但还须通过试验进一步验证，此外，不同育秧方式对稻米品质影响的相关报道较少，还须加强研究。

[1]Hang X N，Xin Z，Song C L，et al. Differences in rice yield and CH4and N2O emissions among mechanical planting methods with straw incorporation in Jianghuai area，China[J]. Soil and Tillage Research，2014，144(0)：205-210.

[2]Ling Y，Zhang Z C，Cao X C，et al. Responses of rice production，milled rice quality and soil properties to various nitrogen inputs and rice straw incorporation under continuous plastic film mulching cultivation[J]. Field Crops Research，2014，155(0)：164-171.

[3]常志州，王德建，杨四军，等. 对稻麦秸秆还田问题的思考[J]. 江苏农业学报，2014，30(2)：304-309.

[4]张洪程，龚金龙. 中国水稻种植机械化高产农艺研究现状及发展探讨[J]. 中国农业科学，2014，47(7)：1273-1289.

[5]许 轲，常 勇，张 强，等. 淮北地区水稻高产机械栽植方式对比[J]. 农业机械学报，2014，45(12)：117-125.

[6]胡雅杰，邢志鹏，龚金龙，等. 钵苗机插水稻群体动态特征及高产形成机制的探讨[J]. 中国农业科学，2014，47(5)：865-879.

[7]胡雅杰，曹伟伟，钱海军，等. 钵苗机插密度对不同穗型水稻品种产量、株型和抗倒伏能力的影响[J]. 作物学报，2015，41(5)：743-757.

[8]侯雯嘉，耿 婷，陈 群，等. 近20年气候变暖对东北水稻生育期和产量的影响[J]. 应用生态学报，2015，26(1)：249-259.

[9]程建平，罗锡文，樊启洲，等. 不同种植方式对水稻生育特性和产量的影响[J]. 华中农业大学学报，2010，29(1)：1-5.

[10]谢成林，姚义，李锦霞，等. 栽培措施对南粳9108群体质量及其品质的影响[J]. 扬州大学学报(农业与生命科学版)，2016，37(1)：65-69.

[11]郎有忠，窦永秀，王美娥，等. 水稻生育期对籽粒产量及品质的影响[J]. 作物学报，2012，38(3)：528-534.

[12]周兴根，张洪程，常 勇，等. 淮北地区麦茬钵苗机插水稻的增产优势及其形成特征[J]. 江苏农业学报，2015，31(3)：564-573.

[13]米长生，陆海空，洪国保，等. 钵苗机插与毯苗机插水稻生育特点及产量形成间的差异[J]. 北方水稻，2014，44(4)：44-47.