直播条件下行距对不同穗型粳稻产量及倒伏性状的影响

董立强，王 术，高光杰，刘丽华，周婵婵，贾宝艳，黄元财，王 岩，冯 跃

(1.沈阳农业大学 农学院，农业部东北水稻生物学与遗传育种重点实验室，辽宁 沈阳 110866； 2.中国水稻研究所，浙江 杭州 310006)

直播条件下行距对不同穗型粳稻产量及倒伏性状的影响

董立强1，王 术1，高光杰1，刘丽华1，周婵婵1，贾宝艳1，黄元财1，王 岩1，冯 跃2

(1.沈阳农业大学 农学院，农业部东北水稻生物学与遗传育种重点实验室，辽宁 沈阳 110866； 2.中国水稻研究所，浙江 杭州 310006)

为探索直播条件下行距对不同类型粳稻产量的影响，以3种穗型粳稻品种通禾833、铁粳7号、沈稻506为试材，研究了直播粳稻在5个不同行距水平下的产量以及乳熟期(齐穗期后25 d)、蜡熟期(齐穗期后40 d)2个倒伏敏感时期水稻茎秆及穗部的物理性状和形态特征。结果表明：行距通过影响直播稻生长发育过程中行内、行间竞争关系，从而影响植株的物理性状和形态特征，改变群体结构，最终决定直播稻的产量和倒伏性状。通禾833在22.5 cm行距下产量最高，但随着行距减小，有效穗数、结实率降低，产量降低，且在低行距下弯穗型品种行间竞争激烈，造成群体郁闭、长势差、节间抗折力降低，从而易发生倒伏；铁粳7号17.5 cm行距下产量最高，且抗倒伏能力较强；沈稻506在行距20.0 cm时，协调了行内、行间的竞争，个体长势优良，群体结构合理，使其高产、抗倒。总之，过宽、过窄的行距分别加大了行间、行内竞争，从而影响植株个体长势及物理性状、群体结构，进而影响直播稻的产量及抗倒伏能力。因此，弯穗型品种应选用稍大行距(22.5 cm)、直立穗型品种选用稍小行距(17.5 cm)、半直立穗型品种选用中等行距(20.0 cm)，通过协调行内和行间竞争，保证足够的单位面积有效穗数和较高的结实率，提高植株抗折力和基部节间弯曲力矩，构建合理植株个体形态和群体结构，以达到高产、抗倒的目标。

直播；粳稻；行距；产量；抗倒伏

倒伏是水稻生产的主要限制因素之一，影响稻谷品质，增加收获成本，降低水稻生产的综合效益[1-3]。在水稻籽粒灌浆中后期，穗部物质积累，植株重心上移，易发生倒伏[4]。水稻倒伏是自身生理性状、形态特征、栽培种植方式、自然环境综合因素作用的结果[1，5-8]。

前人通过不同种植方式下杂交籼稻的物理性质和力学特征[1]、不同穗型品种倒伏性状[9-10]、不同行距配置群体结构[11-12]、机械穴直播产量形成特点[13]及灌浆后期茎秆性状[14]等方面对水稻倒伏性状进行研究，表明水稻灌浆后穗部质量加重，乳熟期、蜡熟期节间抗折力和基部节间弯曲力矩发生变化，较易发生倒伏，但对于直播粳稻成熟后期的倒伏研究较为罕见。本研究参考国内外水稻直播行距配置[15-19]，以3种不同穗型粳稻品种为试材，研究了行距配置对不同穗型粳稻品种的倒伏性状，探索不同穗型品种适宜的行距，为水稻直播栽培构建合理群体结构，进而为实现高产、抗倒伏目标提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料与设计

大田试验于2015年在沈阳农业大学农学院教学试验基地进行，以直立穗型品种铁粳7号、半直立穗型品种沈稻506及弯穗型通禾833为材料，以成熟期穗颈角大小划分穗型[9]：小于30°为直立穗型；30～60°为半直立穗型；大于60°为弯穗型。

试验采用旱直播，播种量280万粒/hm2(根据千粒质量、干谷重计算)，于2015年5月9日机械条播。行长4 m，8行区，5个行距水平，分别为15.0，17.5，20.0，22.5，25.0 cm，3次重复，共计45个小区。采用二因素裂区设计，品种为主区，行距为副区。试验地土质为壤土，肥力中等。施纯氮150 kg/hm2，以尿素形式施入，其中基肥20%、分蘖肥50%、穗肥30%；磷肥以过磷酸钙形式施入，70 kg/hm2，全部基施；钾肥以硫酸钾形式施入，150 kg/hm2，分别在耕翻前和拔节期等量施入。其他田间管理按高产要求实施[20]。

1.2 试验方法

产量及其构成因素：成熟期，去除边行、杂株，按实收计产，测定干谷水分含量，然后计算折合含水量为14.5%的稻谷产量；每个小区按照连续20 cm取样，测定单位面积有效穗数、穗粒数、结实率和千粒质量。

齐穗期后25，40 d，每小区连续取20.0 cm，随机选取4个单茎，保留叶鞘、叶片和穗子，保持不失水。用茎秆强度测定仪(型号YYD-1，托普仪器有限公司，杭州)测定抗折力。方法为：将待测植株(留鞘)置茎秆强度测定支架上，待测节间中点与茎秆强度测定仪中点对齐，两支点间距为5.0 cm。然后向节间中点缓慢施加压力至折断，折断植株瞬间的力为该节间的抗折力(g)。从基部向上第1，2，3，4用N1、N2、N3、N4分别表示各节间抗折力。

测定植株茎秆物理性状和穗部性状，物理性状包括：株高、重心高(植株基部距离重心的高度)、各节间长度和节间基部至穗顶的长度(简称节间至顶长)、各节间鲜质量和节间至顶鲜质量(简称节间至顶鲜质量)，用游标卡尺测定节间直径(分为长外径和短外径)。穗部性状包括：穗颈角、穗长、穗重心、单穗鲜质量[9]。

1.3 数据计算与统计方法

按瀬古秀生等[21]的方法计算各节间的基部节间弯矩(Bending moment，BM)、抗折力(Breaking resistance，BR)和倒伏系数(Lodging index，LI)。

倒伏系数=基部节间弯矩/折断弯矩×100%，代表易发生的倒伏程度。

基部节间弯曲力矩(g·cm)=SL×FW，代表加在节间的力的大小。式中SL(Sheaths length)为各节间基部至穗顶的距离(cm)，FW(Fresh weight)为各伸长节间基部至穗顶的鲜质量(g)。

折断弯矩(g·cm)=F×L/4，代表抗折力的大小。式中F为使节间折断时所加的重量(g)，L为两支点间的距离。

用Microsoft Excel 2007和SPSS 19.0处理系统分析数据。

2 结果与分析

2.1 行距对产量及产量构成因素的影响

产量及产量构成因素比较分析结果表明(表1)，弯穗型品种通禾833随着行距的增加产量先增加后降低，行距22.5 cm时产量最高，最低产量行距为15.0 cm，且各行距间差异显著，说明较小的行距加大了行间的竞争，不利于对环境因子的利用，适当的增加行距有利于弯穗型品种产量的形成；直立穗品种铁粳7号产量最高的行距为17.5 cm，当行距继续增加，结实率急剧下降，下降幅度达6%，这也使得铁粳7号在25.0 cm行距中产量最低，说明在相同播种量下随着行距增加直立穗品种行内密度增大，植株间竞争激烈，影响最终产量；半直立穗型品种沈稻506在20.0 cm行距时产量最高，且显著高于其他行距，但产量及产量构成因素在不同行距水平下增减较平稳，说明半直立穗在协调行间竞争基础上协调了行内竞争。

3个品种产量最高的处理，其有效穗数、结实率也最高，且显著地高于其他处理水平，每穗颖花数、每穗成粒数及千粒质量变化不大。说明播种量相同情况下，不同穗型品种应选择不同行距，保障有效穗数、结实率，以构建合理群体结构，从而达到高产的目标。

表1 直播条件下粳稻品种不同行距产量及产量构成因素Tab.1 Grain yield and yield components of japonica rice cultivars at different row distances

注：同列中同一品种数据，带相同的小写字母者表示该处理间差异未达显著水平(P<0.05)。表2-3同。

Note：Values followed by different letters within a column in the same variety are significantly different at 5% probability levels．The same as Tab.2-3.

2.2 行距对不同生育时期直播粳稻植株、穗部物理性状的影响

3个品种在乳熟期(齐穗期后25 d)和蜡熟期(齐穗期后40 d)植株和穗部物理性状都发生了变化。由表2可知，在乳熟期，通禾833株高、穗长最大，植株重心高、穗重心也相对较大且最大值均出现在22.5 cm行距；铁粳7号株高最小，植株鲜质量、穗鲜质量最大且最大值均出现在17.5 cm行距；沈稻506株高、穗长中等，穗鲜质量3个品种中最低且显著低于其他品种。

在蜡熟期，通禾833株高、穗长、重心高、穗重心均高于其他2个品种，但穗鲜质量却最低，且穗部弯曲程度增加明显，除穗颈角外各性状指标最高值均出现在22.5 cm行距，说明随着成熟进程的推进，弯穗加剧了行间的竞争；铁粳7号除穗颈角外一直保持了乳熟期的表现，其他性状指标最大值均出现在17.5 cm行距，且行距增加表现下降趋势，表明直立穗品种虽受生长进程的影响较小，但过大的行距加大了行内竞争不利于环境因子的利用，影响穗部物质积累；沈稻506则在2个时期内，穗鲜质量明显增高，最高出现在20.0 cm行距，说明半直立穗品种沈稻506在协调了行间、行内竞争有利于后期灌浆，穗部物质积累。

表2 乳熟期、蜡熟期不同行距下植株及穗部的物理性状Tab.2 Plant and panicle physical characters at different row distances at milk and dough stage

2.3 行距对直播粳稻各节间抗折力、节间弯矩和倒伏系数的影响

3个品种均随着成熟进程的推进，抗折力减小、基部节间弯曲力矩减小，从而导致倒伏系数增加。倒伏系数总体上表现为弯穗型>半直立穗型>直立穗型的趋势，这一趋势保持到成熟。

由表3可知，在2个时期3个品种抗折力、基部节间弯曲力矩均表现为N1>N2>N3；2个时期通禾833倒伏系数表现为N3>N2>N1，铁粳7号蜡熟期表现为N2>N3>N1；除蜡熟期15.0 cm行距，沈稻506在2个时期表现为N2>N1>N3，除乳熟期22.5 cm第一节间外，通禾833 的2个时期各节间抗折力最高均出现在22.5 cm行距，基部节间弯曲力矩亦如此，倒伏系数最大在15.0 cm行距，除N3在25.0 cm行距外，蜡熟期倒伏系数表现为行距增加减小的趋势。这与品种本身的穗部弯曲程度有关，过低的行距使得行与行之间的竞争加剧，长势较弱，增加了倒伏发生几率；直立穗型品种铁粳7号2个时期各节间抗折力、基部节间弯曲力矩最高值在17.5 cm行距，在最大行距倒伏系数最高，且部分达到显著水平，在同一播种量下过大的行距势必增加行内植株紧密程度，从而影响长势，进而加大了倒伏风险；沈稻506在2个时期各节间的节间抗折力、基部节间弯曲力矩最高在20.0 cm行距，除第2节间外倒伏系数最大值乳熟期出现在15.0 cm行距，蜡熟期出现在25.0 cm行距，这与穗部成熟程度有关，由行间竞争转换为行内竞争，行内过密加大倒伏的可能。

表3 乳熟期、蜡熟期不同行距下倒伏性状Tab.3 Lodging traits in different distances on milk and dough stage

2.4 倒伏性状与植株物理性状相关性分析

相关性分析结果表明，3个节间抗折力与株高、植株重心高、穗颈角、穗长呈显著负相关，其中植株重心高、穗颈角、穗长达到极显著水平；倒伏系数与株高、植株重心高、穗颈角、穗长呈显著正相关，其中株高、植株重心高、穗颈角达到极显著水平；基部节间弯曲力矩与穗颈角、穗重心呈极显著负相关，与植株鲜质量、穗鲜质量呈极显著正相关。植株鲜质量虽与抗折力呈正相关，但也增加了基部节间弯曲力矩，从而加大了倒伏系数，说明单纯地追求植株生物量并不能达到抗倒伏的效果(表4)。

3 讨论

3.1 直播粳稻植株物理性状及产量

水稻产量由多个因素同时决定，自身调节能力较强。但同一播种量水平下，行内、行间竞争不同，品种植株物理性状及产量受行距水平影响较大。选用适宜的行距有利于最终产量的形成。

表4 抗折力、节间弯矩、倒伏系数与植株物理性状的相关系数Tab.4 Correlation coefficients of breaking resistance，bending moment，lodging index and plant properties

注：*、**.表示相关达0.05和0.01显著水平。

Note：*，**. Significantly different at the 0.05 and 0.01 probability levels，respectively.

赵海新等[22]对不同穗型粳稻研究表明不同行距配置水稻调节能力不同，依据不同品种改变行距有利于空间利用。闫川等[11]研究表明株行距不同，植株个体物理性状、群体结构产生差异，进而影响产量。本研究表明，3个品种产量最高出现在铁粳7号的17.5 cm行距，这与植株鲜质量及穗鲜质量变化表现一致，说明直立穗型品种随着行距的增大行内竞争激烈，行间的环境因子利用低，导致群体长势差、最终产量低；通禾833在22.5 cm行距产量最高，在15.0 cm行距产量最低，并与植株鲜质量、穗鲜质量表现一致，说明对于弯穗型品种，行距减小势必加剧行间竞争，随着成熟进程的推进通禾833穗长达到21.0 cm、穗颈角达到70°，以至于小行距水平下行与行之间郁闭，最终影响产量；沈稻506最高产量在20.0 cm行距，过高过低行距均表现不好，这与品种本身协调行内、行间竞争有关。

3.2 行距对不同穗型直播粳稻倒伏能力的比较

乳熟期、蜡熟期为水稻倒伏发生的2个敏感时期，茎秆中物质转移，穗部物质积累，使得植株重心上移，加大了倒伏的风险。不同穗型品种茎秆物理性状和力学特征、生理特性及灌浆特点不同，以致倒伏性状不一致。

前人对水稻成熟期的倒伏性状做了大量研究，雷小龙等[1]、许轲等[5]认为水稻茎秆基部性状与倒伏密切相关，李小朋等[12]研究表明，应根据不同穗型选用基部节间弯矩适宜的品种可降低倒伏，李国辉等[23]研究表明，水稻倒伏的发生由植株物理性状、形态及不同受力机理共同导致。前人对水稻倒伏性状研究表明，第4节间对倒伏影响较小[24-26]，本研究只对第1，2，3节间进行了分析。就本研究的3个品种而言，倒伏系数表现为弯穗型>半直立穗型>直立穗型、蜡熟期>乳熟期的趋势。这与蜡熟期的穗长也较乳熟期略有增加，同时水稻穗部成熟规律由中上部及下成熟，使得穗部重心下降有关。由于物质的转化蜡熟期的穗鲜质量明显增加，穗重增加的同时也加大了穗部的弯曲程度，穗颈角增大，植株重心增高，增加了倒伏风险。弯穗型适当增加行距，直立穗型适当降低行距，协调好行距间及行内竞争，保证穗重的基础上降低植株高度、重量，以降低重心、提高抗折力，形成合理群体结构，减小倒伏发生几率。

实际大田试验中，通禾833最低行距、铁粳7号2个较高行距、沈稻506最高行距在完熟期发生了倒伏，这与倒伏试验测定结果一致。本研究对不同行距水平下2个倒伏发生敏感时期的植株物理性状和力学机理进行了分析，由于一些品种(沈稻506)灌浆速度快，这也使得乳熟期-蜡熟期倒伏系数迅速增加，相同条件下直播粳稻的化学物质转化、灌浆特点等对倒伏的影响还有待进一步研究。

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Effect of Row Distances on Yields and Lodging Resistance of Japonica Rice Cultivars with Different Panicle Types under Drill Seeding

DONG Liqiang1，WANG Shu1，GAO Guangjie1，LIU Lihua1，ZHOU Chanchan1，JIA Baoyan1，HUANG Yuancai1，WANG Yan1，FENG Yue2

(1.College of Agronomy，Shenyang Agricultural University，Key Laboratory of Northeastern Rice Biology and Genetic Breeding，Ministry of Agriculture，Shenyang 110866，China； 2.China National Rice Reasearch Institute，Hangzhou 310006，China)

To explore the effects of row distances on yield of different japonica rice cultivars with different types under drill seeding，with three different panicle types of japonica rice cultivars Tonghe 833，Tiejing 7，Shendao 506 as entries，the effect of five row distances on yield as well as physical properties and morphological characteristics of rice clum and panicle at milk (after heading stage 25 d)and dough stages(after heading stage 40 d)，the two lodging sensitive stages，were studied under drill seeding condition. The results showed that with row distances changing the competition between the rows and in row was affected in the rice growth and development，which affecting the physical properties and morphological characteristics of plant，changing population structure，and eventually determining yield and lodging. As to Tonghe 833，the curved panicle cultivar，the highest yield appeared at 22.5 cm row distance，but with row distance decreasing，the productive panicle，seed setting rate and yield decreased meanwhile，in low row distance the between-row competition occurred fiercely，resulting in shading population，poor growing，decreasing breaking resistance between nodes and easy lodging； Tiejing 7 obtained the highest yield and stronger lodging resistance when the row distance was 17.5 cm； when at 20.0 cm row distance，Shendao 506 coordinated the competition in the row and between row，the individual plant grew well and the reasonable population structure was formed and the high yield and lodging resistance were realized. Briefly，too wide or too narrow row distance increased the competition between row and in the row，thereby affecting the physical properties of individual of plants，growth population structure，grain yield and lodging resistance. Above knowable，the seeds of curved panicle cultivars should be sown at larger row distance (22.5 cm)，erect panicle cultivars at smaller row distance (17.5 cm)，and semi-erect panicle cultivars at medium row distance (20.0 cm)，and the high yield and lodging resistance could be easily reached through coordinating the competition between rows and in the row to ensure more productive panicles per unit area and higher seed setting rate，to improve breaking resistance and bending moment，and to build a reasonable individual plant morphology and population structure.

Drill seeding；Japonica rice； Row distance； Yield； Lodging resistance

2017-03-09

国家重点研发计划课题粮食丰产增效科技创新项目(2016YFD0300104)；国家农业科技成果转化基金项目(2011GB2B000006)；辽宁省百千万人才工程基金项目(2012921026)；辽宁省高校优秀人才支持计划(A类)项目(LR2013031)

董立强(1990-)，男，内蒙古赤峰人，在读硕士，主要从事水稻高产优质高效栽培及生理研究。

王 术(1968-)，男，内蒙古赤峰人，教授，博士，博士生导师，主要从事水稻高产优质高效栽培及生理研究。

S314；S511.01

A

1000-7091(2017)04-0169-07

10.7668/hbnxb.2017.04.027