李 虎，黃秋要，陳傳華*，劉廣林，吳子帥，羅群昌，朱其南，李秋雯

(1.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所/廣西水稻遺傳育種重點實驗室/廣西水稻優(yōu)質(zhì)化育種研究人才小高地，廣西 南寧 530007；2.百色市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，廣西 百色 533000)

【研究意義】自2002年開始，廣西的常規(guī)稻年種植面積均在53.3萬hm2以上，約占廣西水稻年種植面積的30 %，近年來所占比例進(jìn)一步擴(kuò)大[1]，但落后的水稻栽培技術(shù)仍然是制約我國水稻生產(chǎn)發(fā)展的主要因素[2]。桂育8號是2015年通過廣西壯族自治區(qū)農(nóng)作物品種審定委員會審定、由廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所選育而成的秈型常規(guī)優(yōu)質(zhì)水稻品種，適應(yīng)性強(qiáng)，產(chǎn)量和米質(zhì)雙優(yōu)，已在廣西大面積種植，但與其產(chǎn)量、稻米外觀和加工品質(zhì)等經(jīng)濟(jì)性狀密切相關(guān)的種植密度、施氮量等配套栽培技術(shù)尚未完善。因此，分析種植密度和施氮量對桂育8號產(chǎn)量等經(jīng)濟(jì)性狀及稻米外觀和加工品質(zhì)的影響，對科學(xué)制定其高產(chǎn)高效栽培技術(shù)措施具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】已有研究認(rèn)為，插秧密度和施氮量對水稻產(chǎn)量和米質(zhì)具有明顯影響[3-8]，相同類型不同品種水稻在物質(zhì)生產(chǎn)和氮素吸收上普遍存在差異[9]，施氮量適宜可發(fā)揮品種的生產(chǎn)潛力，有利于水稻高產(chǎn)和米質(zhì)形成。同時，選擇合理的種植密度才能保障糙米率和整精米率[10-11]。朱朋波等[12]、黎忠祥等[13]研究發(fā)現(xiàn)，適量增施氮肥可提高水稻產(chǎn)量，后期增施氮肥能提高稻米的糙米率和整精米率，但過量增施氮肥會導(dǎo)致水稻貪青晚熟，籽粒不飽滿，造成水稻減產(chǎn)和米質(zhì)變差。葉松達(dá)等[14]研究認(rèn)為，新推廣水稻品種的栽培密度和化肥用量不合理會造成水稻大面積倒伏或群體量不夠，導(dǎo)致產(chǎn)量降低，農(nóng)民收入減少?！颈狙芯壳腥朦c】目前，針對桂育8號種植密度和施氮量與產(chǎn)量等經(jīng)濟(jì)性狀及稻米外觀和加工品質(zhì)關(guān)系的研究鮮見報道。【擬解決的關(guān)鍵問題】開展不同種植密度和施氮量對桂育8號產(chǎn)量等經(jīng)濟(jì)性狀及稻米外觀和加工品質(zhì)影響研究，探討該品種最佳種植密度和施氮量，為科學(xué)制定其高產(chǎn)高效栽培技術(shù)措施提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試水稻品種桂育8號是廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所以力源占2號和銀晶軟占為親本選育而成的秈型常規(guī)水稻品種。供試肥料為尿素(總N含量以46.2 %計，四川天華股份有限公司生產(chǎn))、氯化鉀(K2O含量以60.0 %計，中化化肥有限公司生產(chǎn))和過磷酸鈣(有效P含量以16.0 %計，云南金星化工有限公司生產(chǎn))。試驗地土壤為黃壤土，pH 7.1，含有機(jī)質(zhì)32.2 g/kg、全N 199.0 mg/kg、有效P 33.1 mg/kg、速效K 178.0 mg/kg。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設(shè)計 試驗于2018年3-7月在廣西百色市農(nóng)業(yè)科學(xué)院百育試驗基地進(jìn)行。采用裂區(qū)試驗設(shè)計，主處理(A因素)為種植密度，設(shè)2.4×105蔸/hm2(A1)、2.7×105蔸/hm2(A2)、3.0×105蔸/hm2(A3)和3.3×105蔸/hm2(A4)4個處理，每蔸2苗；副處理(B因素)為純N施用量，設(shè)120.0 kg/hm2(B1)、165.0 kg/hm2(B2)、210.0 kg/hm2(B3)和255.0 kg/hm2(B4)4個處理。試驗共16個處理，重復(fù)3次，48個小區(qū)。隨機(jī)區(qū)組排列，每小區(qū)面積13.34 m2(5.80 m×2.30 m)，保護(hù)行6行。小區(qū)四周以塑鋼瓦隔擋并覆蓋塑料薄膜以防肥水滲漏，小區(qū)單排單灌，重復(fù)間留30 cm溝。氮肥按基肥∶分蘗肥∶穗肥(5∶3∶2)比例施用；鉀肥施用量300.0 kg/hm2，按基肥∶分蘗肥∶穗肥(5∶2∶3)比例施用；除氮、鉀肥外，各處理均施過磷酸鈣450.0 kg/hm2作基肥。采用秧畦育秧，移栽時按照設(shè)置的密度人工插秧。水分、病蟲防治等田間管理按常規(guī)方法進(jìn)行。

1.2.2 測定項目及方法 測定的主要經(jīng)濟(jì)性狀有最高苗數(shù)、有效穗數(shù)、成穗率、穗粒數(shù)、千粒重、株高、穗長、結(jié)實率、產(chǎn)量、葉面積指數(shù)、糙米率、整精米率、粒長、粒寬、長寬比、堊白度、堊白粒率和透明度，其中與產(chǎn)量構(gòu)成相關(guān)的關(guān)鍵指標(biāo)為有效穗數(shù)、結(jié)實率和千粒重，與稻米外觀和加工品質(zhì)有關(guān)的指標(biāo)為糙米率、整精米率、粒長、粒寬、長寬比、堊白度、堊白粒率和透明度。

表1 種植密度和施氮量對桂育8號產(chǎn)量等經(jīng)濟(jì)性狀的影響

注：不同種植密度處理、不同施氮量處理及同一種植密度不同施氮量處理的同列數(shù)據(jù)后不同大、小寫字母分別表示差異極顯著(P<0.01)或顯著(P<0.05)；*和**分別表示影響顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)，下同。

Note:Among the treatments of different planting densities，the treatment of different nitrogen application rates and with the same density under different nitrogen application rates，different uppercase letters represented extremely significant difference(P<0.01), and different lowercase letters represented significant difference(P<0.05). * represented significant effects(P<0.05)，and ** represented extremely significant effects(P<0.01).The same as below.

最高苗數(shù)測定：各小區(qū)選擇同一方向第3行標(biāo)記連續(xù)10株，自插秧后7 d至分蘗數(shù)出現(xiàn)下降，非分蘗高峰期每7 d調(diào)查1次分蘗(包括主莖)苗數(shù)，分蘗高峰期每3 d調(diào)查1次分蘗苗數(shù)，分析分蘗動態(tài)。

葉面積測定：在水稻分蘗期、拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期和成熟期，各小區(qū)取3株代表性植株，先用直尺測量各綠葉的長度和寬度，再計算葉面積和葉面積指數(shù)。葉面積=長×寬×0.75，葉面積指數(shù)(LAI)=葉片總面積/土地面積。

產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素測定：于水稻成熟期調(diào)查有效穗數(shù)，計算成穗率，并分小區(qū)全部收割、脫粒、風(fēng)凈、稱重，測定水含量，按13.5 %標(biāo)準(zhǔn)水含量折算小區(qū)產(chǎn)量。取各小區(qū)代表性植株3株考種，考查穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重，測量株高和穗長。

稻米外觀和加工品質(zhì)測定：糙米率和整精米率分別用TP-JLG-2018礱谷機(jī)(浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司)和Kett檢驗用小型精米機(jī)(日本株式會社科學(xué)研究所)進(jìn)行測定；長寬比、堊白度、堊白率和透明度指標(biāo)采用SC-E型大米外觀品質(zhì)檢測分析儀系統(tǒng)(杭州萬深檢測科技有限公司)進(jìn)行測定。

密度和施氮量互作效應(yīng)分析：分析密度和施氮量互作對產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素及各米質(zhì)指標(biāo)的影響。

1.3 統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2003進(jìn)行整理，以DPS v7.05進(jìn)行分析，采用LSD法檢測差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植密度和施氮量對桂育8號產(chǎn)量等經(jīng)濟(jì)性狀的影響

由表1可知，在不同種植密度下，桂育8號的穗粒數(shù)、千粒重和穗長無顯著差異(P>0.05，下同)；A4處理的最高苗數(shù)和有效穗數(shù)極顯著(P<0.01，下同)或顯著(P<0.05，下同)高于其他種植密度處理，A1處理的最高苗數(shù)和有效穗數(shù)最低，但成穗率極顯著高于其他種植密度處理；各種植密度處理的結(jié)實率排序為A4>A3>A2>A1，相互間差異不顯著；各種植密度處理的產(chǎn)量排序為A3>A4>A2>A1，其中A3處理的產(chǎn)量極顯著高于A1和A2處理，與A4處理差異不顯著。說明增加種植密度可提高桂育8號的最高苗數(shù)、有效穗數(shù)和結(jié)實率，但同時會對其他指標(biāo)產(chǎn)生負(fù)向影響，過高的種植密度會導(dǎo)致產(chǎn)量下降。

隨著施氮量的增加，最高苗數(shù)呈先升高后降低的變化趨勢，有效穗數(shù)呈逐漸升高趨勢，千粒重呈先升高后降低的變化趨勢；各施氮量處理的產(chǎn)量排序為B2>B3>B1>B4，即產(chǎn)量隨著施氮量的增加呈先升高后降低的變化趨勢。其中B2處理的產(chǎn)量和千粒重最高，其他指標(biāo)無突出表現(xiàn)。說明施氮量對桂育8號的產(chǎn)量構(gòu)成因子具有明顯影響，過高的施氮量會導(dǎo)致產(chǎn)量構(gòu)成因子間協(xié)調(diào)失衡，從而引起產(chǎn)量下降。

在密度和施氮量互作條件下，A3B2的產(chǎn)量最高，達(dá)8.33×103kg/hm2，其次為A3B3(8.13×103kg/hm2)，其后分別為A4B4和A2B2。產(chǎn)量最高的兩個互作均與A3處理有關(guān)，其中A3B3互作的最高苗數(shù)、有效穗數(shù)、千粒重和結(jié)實率均高于A3B2互作，成穗率和穗粒數(shù)均低于A3B2互作，而這兩個互作的各指標(biāo)只有A3B3互作的千粒重在各處理中排名最高，其他指標(biāo)均無突出表現(xiàn)；在A3處理的各互作中，最高苗數(shù)和穗粒數(shù)隨著施氮量的增加呈先升高后降低的變化趨勢，有效穗數(shù)呈逐漸升高趨勢，成穗率呈先降低后升高的變化趨勢，千粒重以A3B3互作最高，結(jié)實率以A3B1互作最高，各互作的穗長無明顯差異，株高以A3B4互作顯著高于A3B3互作，與其他互作差異不明顯。說明種植密度和施氮量互作可有效調(diào)節(jié)最高苗數(shù)、有效穗數(shù)和千粒重等指標(biāo)間的關(guān)系，其中A3B2和A3B3互作的指標(biāo)協(xié)調(diào)性較好，產(chǎn)量較高。

由表1還可看出，種植密度對最高苗數(shù)、成穗率和產(chǎn)量具有極顯著影響，對有效穗數(shù)具有顯著影響，對其他指標(biāo)影響不顯著；施氮量對最高苗數(shù)和產(chǎn)量具有極顯著影響，對千粒重具有顯著影響，對其他指標(biāo)影響不顯著；種植密度和施氮量互作對最高苗數(shù)具有極顯著影響，對千粒重具有顯著影響，對產(chǎn)量等其他指標(biāo)的影響均未達(dá)顯著水平。

綜上所述，桂育8號主要通過協(xié)調(diào)最高苗數(shù)和有效穗數(shù)的關(guān)系以獲得較合理的成穗率、千粒重和結(jié)實率，從而獲得高產(chǎn)，過高的種植密度和施氮量均會引起產(chǎn)量下降；僅依靠提高單一指標(biāo)很難保證其他指標(biāo)的穩(wěn)定，想要獲得高產(chǎn)需協(xié)調(diào)好各指標(biāo)的關(guān)系。

2.2 不同種植密度和施氮量對桂育8號葉面積指數(shù)的影響

從圖1可看出，不同種植密度對桂育8號各生育期葉面積指數(shù)的影響較明顯。其中，各處理的葉面積指數(shù)在分蘗期至拔節(jié)期增長較快，在抽穗期出現(xiàn)峰值，其后隨著葉片衰老枯黃逐漸減??；A4處理各生育期的葉面積指數(shù)均最大；除拔節(jié)期A3處理的葉面積指數(shù)小于A2處理外，其他生育期各處理的葉面積指數(shù)排序均為A4>A3>A2>A1；各處理的葉面積指數(shù)峰值(均在抽穗期)排序為A4(7.98)>A3(7.60)>A2(7.32)>A1(6.09)，與各密度處理的產(chǎn)量排序A3>A4>A2>A1(表1)稍有區(qū)別。說明種植密度對葉面積指數(shù)具有明顯影響，且葉面積指數(shù)峰值與產(chǎn)量關(guān)系密切，匹配桂育8號高產(chǎn)量的合理葉面積指數(shù)峰值為7.60左右，葉面積指數(shù)峰值過高或過低都會導(dǎo)致其產(chǎn)量下降。

從圖2可看出，各施氮量處理的葉面積指數(shù)均在抽穗期達(dá)峰值，其中B2處理的葉面積指數(shù)在拔節(jié)期至抽穗期增長最快，在抽穗期至灌漿期下降最慢；B4處理各生育期的葉面積指數(shù)均高于其他處理。對比分析表1中施氮量處理產(chǎn)量排名B2>B3>B1>B4的結(jié)果，說明B2處理在拔節(jié)期至灌漿期葉面積指數(shù)較合理，葉片光合作用最強(qiáng)，葉片通過光合作用獲得的營養(yǎng)物質(zhì)最多，籽粒積累的干物質(zhì)量最多，同時過高的葉面積指數(shù)不利于籽粒干物質(zhì)積累。

圖1 種植密度對桂育8號葉面積指數(shù)的影響Fig.1 Changes of LAI of Guiyu 8 under different densities

綜上所述，葉面積指數(shù)是與產(chǎn)量密切相關(guān)的重要指標(biāo)，種植密度的增加雖然可明顯提高桂育8號的葉面積指數(shù)，但產(chǎn)量卻出現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢，說明要獲得高產(chǎn)需要搭配合理的葉面積指數(shù)，過高的葉面積指數(shù)不利于籽粒的干物質(zhì)積累。

圖2 施氮量對桂育8號葉面積指數(shù)的影響 Fig.2 Changes of LAI of Guiyu 8 under different nitrogen fertilization rates

2.3 不同種植密度和施氮量對桂育8號稻米外觀和加工品質(zhì)的影響

由表2可知，在不同種植密度下，桂育8號稻米的粒長、長寬比、堊白粒率和透明度均無顯著差異；

堊白度隨種植密度增加呈逐漸升高趨勢；A2處理的糙米率和整精米率最低，且糙米率極顯著低于其他種植密度處理；A3處理的整精米率最高；A4處理的堊白度顯著高于A1處理。說明過高的種植密度會導(dǎo)致桂育8號堊白度升高，米質(zhì)變差。

在不同施氮量下，各處理桂育8號的糙米率、粒寬、長寬比、堊白度和堊白粒率無顯著差異；B2處理的糙米率和整精米率較低，且整精米率顯著低于B4處理；B4處理的粒長顯著低于B1處理；B3和B4處理的透明度顯著優(yōu)于B2處理。說明施氮量對桂育8號的米質(zhì)指標(biāo)具有明顯影響，增施氮肥可提高整精米率和提升透明度，但會導(dǎo)致粒長變短。

在種植密度和施氮量互作條件下，糙米率變幅為76.00 %～77.83 %，其中A3B3和A1B3互作的糙米率最高(均為77.83 %)，A2B2互作最低(76.00 %)；整精米率變幅為54.29 %～62.48 %，其中A1B4互作的整精米率最高(62.48 %)，A2B2互作最低(54.29 %)；各互作的堊白度和堊白粒率雖存在一定差異，但均處于較低水平；產(chǎn)量最高的A3B2互作(表1)其粒長和長寬比在各處理中最低(分別為6.09 mm和3.31)，透明度最差(2.00級)，整精米率排名第三，綜合性狀較差；A3B3互作的產(chǎn)量雖然排名第二(表1)，但糙米率最高，整精米率排名第二(61.99 %)，粒寬最小(1.83 mm)，長寬比最高(3.37)，透明度最佳(1.00級)，綜合性狀最優(yōu)。說明種植密度和施氮量互作可調(diào)節(jié)米質(zhì)指標(biāo)間的關(guān)系，單獨追求高產(chǎn)量會導(dǎo)致指標(biāo)不匹配及米質(zhì)變差。

從表2還可看出，種植密度對糙米率具有顯著影響，對其他指標(biāo)的影響不顯著；施氮量及種植密度和施氮量互作對各指標(biāo)的影響均未達(dá)到顯著水平。

綜上所述，過高的種植密度會導(dǎo)致桂育8號稻米堊白度和堊白粒率升高，適量增加施氮量可提高整精米率和提升透明度，但會導(dǎo)致粒長變短；單純追求桂育8號高產(chǎn)會導(dǎo)致米質(zhì)下降，即米質(zhì)提高與產(chǎn)量提高存在矛盾；選擇合理的種植密度和施氮量才能獲得米質(zhì)和產(chǎn)量雙優(yōu)的結(jié)果，本研究中的最佳種植密度為3.0×105蔸/hm2(每蔸2苗)，最佳施氮量為210.0 kg/hm2。

3 討 論

近幾年來，我國水稻新品種審定數(shù)已呈爆發(fā)式增長，但不同品種在生產(chǎn)上所需的種植密度和施氮量存在差異，而農(nóng)戶仍按照以往的經(jīng)驗種植新品種，難以獲得高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)，只有良法與良種配套，才能充分發(fā)揮其潛力。目前關(guān)于水稻品種肥料和密度對產(chǎn)量影響的研究較多，不同水稻品種在種植密度與肥料施用模式上表現(xiàn)差異較明顯[15-18]。已有研究認(rèn)為，水稻產(chǎn)量由有效穗數(shù)、每穗實粒數(shù)和千粒重3因子決定[9-20]。在大面積生產(chǎn)上要實現(xiàn)預(yù)定的產(chǎn)量指標(biāo)，應(yīng)探求配套栽培技術(shù)，使構(gòu)成產(chǎn)量的3因子協(xié)調(diào)發(fā)展，發(fā)揮增產(chǎn)潛力[21]。還有研究認(rèn)為，水稻產(chǎn)量決定于穗數(shù)和穗粒數(shù)的協(xié)調(diào)[22]，施肥有利于產(chǎn)量提高，產(chǎn)量隨著種植密度的增加而增加；施肥有利于有效穗數(shù)形成，有效穗數(shù)隨著種植密度的增加而增加，而結(jié)實率隨著種植密度的增加而降低[23]。張巍巍等[24]研究發(fā)現(xiàn)，水稻產(chǎn)量受施肥和種植密度等栽培措施影響的表現(xiàn)極為復(fù)雜，但總體上隨著施肥量的增加而增加，而種植密度對產(chǎn)量的影響呈拋物線分布，種植密度過低或過高均不利于水稻產(chǎn)量提高，本研究結(jié)果與其相似。

種植密度和施氮量對水稻品質(zhì)同樣具有明顯影響，增施氮肥特別是高量施用氮肥會增加稻米的堊白度，降低稻米的營養(yǎng)元素含量和食味品質(zhì)[25]，氮肥用量和種植密度對碾米品質(zhì)均有明顯作用，其中氮肥的作用明顯大于密度[26]。柳金來等[27]研究認(rèn)為，氮肥用量與堊白米率和堊白度分別呈顯著和極顯著正相關(guān)，在產(chǎn)量因素中穗數(shù)越多精米率和整精米率越低，堊白米率和堊白度也越高；千粒重和成熟度愈高精米率和整精米率也越高，而堊白米率和堊白度則下降；水稻產(chǎn)量提高與品質(zhì)提高表現(xiàn)出明顯的矛盾。因此，尋找米質(zhì)與產(chǎn)量的最佳協(xié)調(diào)點，是選育水稻新品種必須完成的工作。

本研究結(jié)果表明，桂育8號主要是通過協(xié)調(diào)最高苗數(shù)和有效穗數(shù)的關(guān)系來獲得較合理的成穗率、千粒重和結(jié)實率，從而獲得高產(chǎn)，過高的種植密度和施氮量會引起產(chǎn)量下降，同時，單純追求高產(chǎn)會出現(xiàn)主要米質(zhì)指標(biāo)粒長、長寬比和透明度變差，導(dǎo)致米質(zhì)整體變差。種植密度對桂育8號的最高苗數(shù)、成穗率和產(chǎn)量具有極顯著影響，對糙米率具有顯著影響；施氮量對最高苗數(shù)和產(chǎn)量具有極顯著影響；種植密度和施氮量互作對最高苗數(shù)具有極顯著影響，對千粒重具有顯著影響，對產(chǎn)量和米質(zhì)其他指標(biāo)的影響均未達(dá)到顯著水平。種植密度的增加雖然可以明顯提高桂育8號的葉面積指數(shù)，但產(chǎn)量卻出現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢，說明過高的葉面積指數(shù)不利于籽粒的干物質(zhì)積累。生產(chǎn)上重視桂育8號的栽插密度，選擇合理的葉面積指數(shù)峰值，協(xié)調(diào)好最高苗數(shù)、有效穗數(shù)和成穗率的關(guān)系，協(xié)調(diào)好產(chǎn)量與米質(zhì)的關(guān)系，適量施用氮肥，配合有效的田間管理，才能獲得產(chǎn)量和米質(zhì)雙贏的高經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié) 論

適量增加施氮量和種植密度可提升桂育8號水稻的產(chǎn)量并改善部分米質(zhì)指標(biāo)，而氮肥過量或種植密度過高會導(dǎo)致產(chǎn)量降低，稻米外觀和加工品質(zhì)變差。綜合產(chǎn)量和米質(zhì)指標(biāo)表現(xiàn)，桂育8號在最佳種植密度3.0×105蔸/hm2(每蔸2苗)和施氮量210.0 kg/hm2下產(chǎn)量較高，稻米外觀和加工品質(zhì)最優(yōu)。