邓亮　卢碧林　张运波　王浩宇　李鹏辉

摘要：以杂交中稻全两优1号和全两优681为供试品种，设置两个施氮肥力水平和三个栽插密度的互作试验，研究了肥力密度互作对杂交中稻产量和产量构成因子的影响。结果表明，全两优1号和全两优681均在高氮肥、低密度条件下更能有效地提高水稻产量，产量和成熟期茎叶的干物质积累量也在此条件下达到最大值；密度对水稻穗粒数影响明显，减小栽插密度，施用适当氮肥，可通过大幅度增加单位面积的有效穗和穗粒数来实现高产；全两优1号产量在肥力密度互作情况下主要受单位面积的有效穗和穗实粒数影响，而全两优681主要受结实率和有效穗的影响；在180 kg/hm2肥力下主要通过提高结实率和单位面积有效穗来提高水稻产量，而在250 kg/hm2肥力下则主要通过穗实粒数和穗粒数来提高水稻产量；施氮水平和栽插密度对水稻产量的回归关系极显著，即随着施氮量的增加和栽插密度的减小，产量逐渐上升，但增幅逐渐下降。

关键词：杂交中稻；氮肥施用量；密度；产量构成因子；产量；干物质积累量

中图分类号：S511 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）24-6145-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.24.010

Abstract： Two hybrid rice varieties，Quanliangyou No.1 and Quanliangyou 681 were used to study the effect of nitrogen application rate and transplanting density on yield and yield components with two nitrogen application rates and three transplanting densities were applied. The result showed that the combination of a high nitrogen fertilization rate and a low density produced the highest yield （9 239.8 kg/hm2 for Quanliangyou No.1 and 8 720.8 kg/hm2 for Quanliangyou 681） and dry matter accumulation. The highest yield was achieved through the increase of the number of spikes per ha and the number of fertile grains per spike for Quanliangyou No.1 and the increase of the number of spikes per ha and the reduction of the rate of infertile grains for Quanliangyou 681. Under a lower nitrogen level，the seed setting rate and the number of spikes per ha were the two major contributors to the yield while under a higher nitrogen level，the number of spikes per ha was less important with the seed setting rate and the total number of grains per spike being the major contributors. As a result，high yield of the hybrid rice could be obtained by the nitrogen fertilization rate was used as 250 kg/hm2 with the transplanting density of 16.67 cm×26.67 cm.

Key words： hybrid rice； nitrogen use； plant density； yield components； yield； dry matter accumulation

肥力水平和种植密度是影响作物产量的关键栽培技术因素[1-5]。国内外研究表明，施氮水平和种植密度对水稻产量有显著影响，且不同作物在肥力与密度互作效应方面的试验结果存在差异[6]。如周江明等[7]通过在浙江省的研究表明，施氮水平和移植密度对水稻产量有显著影响，但其互作效应不显著；提高移植密度，同时减少氮肥用量，可通过大幅度增加有效穗来实现高产；艾治勇等[8]研究湖南省氮肥密度互作对双季杂交稻干物质积累和产量的影响，结果表明，氮肥与密度互作对早晚稻产量均无显著影响；刘文祥等[9]对陆两优996肥力密度的研究，结果表明，氮肥用量和密度对穗粒数、结实率的影响不大，但对有效穗和千粒重的影响较大，且氮肥和密度互作对有效穗影响达显著水平；曹倩等[10]在山东省对小麦的研究结果表明，施氮量和密度均显著影响了冬小麦产量，且二者之间存在互作效应；张喜峰等[11]在陕西对烤烟的研究结果表明，密度、氮用量及其互作均对烤烟的产量影响显著。氮密互作效应的研究均在不同生态区表现出一定差异，肥力密度互作在江汉平原对作物产量及产量构成因子的影响需要试验证实。

对水稻来说，肥力和密度水平通过对水稻群体的综合调控影响水稻干物质的形成、分配和积累[8]。针对当前杂交水稻生产普遍存在氮肥用量大、栽插密度低而增产不明显的状况，本试验通过中等和高肥力的施氮量和不同栽插密度研究肥力密度互作对杂交中稻产量和产量构成因子的影响，旨在探明不同肥力水平和栽插密度在江汉平原生态区对杂交中稻产量以及产量构成因子的影响，以期寻找杂交中稻的适宜施氮量和栽插密度，明确杂交中稻营养生理与肥料高效利用特征，为江汉平原杂交中稻高产高效生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点及供试材料

试验于2014年在湖北省荆州市华中农高区太湖农场进行，试验田块前茬为小麦，肥力水平中等。试验品种为湖北荃银种业有限公司提供的杂交中稻全两优1号和全两优681，试验肥料为湖北绿浪实业有限公司提供的绿浪牌水稻专用肥。

1.2 试验设计

田间采用裂区试验设计，随机排列。以施肥水平（纯氮量）为主区，设中肥（180 kg/hm2）、高肥（250 kg/hm2）两种处理，分别用MN、HN表示，肥料按底肥∶分蘖肥∶穗肥为7∶2∶1的比例施肥；栽插密度为副区，采用三种密度：16.67 cm×20.00 cm、16.67 cm×23.33 cm、16.67 cm×26.67 cm，分别用D1、D2、D3表示。每小区面积为16 m2，每个处理3次重复，两个品种共36个小区。

试验于2014年5月4日播种，采用露地湿润育秧，6月4日移栽。小区间起20 cm高、30 cm宽的埂隔离，埂上覆膜，膜埋入深度50 cm。小区实行单独排灌，以防串水串肥。各处理基肥部分均于插秧前1 d施入，施入后立即用铁齿耙耖入5 cm深的土层内。田间按常规栽培管理，及时控制和防治病虫害。成熟后分别收获并计产，取重复小区相同方位的第三纵行第三穴起连续调查5穴作为考种。

1.3 测定项目和方法

1.3.1 植株生长分析 在水稻成熟期取样，每小区取2兜，剪去根，按叶、茎+鞘、穗分开，于105 ℃杀青20 min， 然后在80 ℃下烘48 h以上冷却至恒温，称干物重。

1.3.2 产量与产量构成因素调查 收获前1 d调查各处理的平均有效穗数，测定其株高，对取样材料考种测定穗长、平均穗数、总粒数、实粒数、结实率、千粒重。收获时各小区分开脱粒、扬净、干燥并称重，单独计产。

相关分析、通径分析等数据处理与统计分析采用Excel 2003和DPS 9.5统计软件。

2 结果与分析

2.1 肥力与栽插密度互作对杂交中稻成熟期茎叶干物质积累量的影响

不同肥力与栽插密度条件下水稻成熟期茎叶干物质累积量见图1。由图1可知，同一栽插密度下，全两优1号和全两优681在HN处理下的干物质积累量明显多于MN处理的干物质积累量。在D1、D2、D3栽插密度下，全两优1号HN处理比MN处理干物质积累量的增幅分别为50%、78%、55%；全两优681 HN处理比MN处理干物质积累量分别增加了69%、2%、8%。同一肥力水平下，栽插密度为D3的水稻干物质积累量均高于密度为D1、D2的水稻干物质积累量。因此，肥力水平为250 kg/hm2和密度为16.67 cm×26.67 cm处理下的杂交中稻干物质积累量达到最大值。

2.2 品种、肥力及栽插密度对产量的显著性分析

不同肥力及栽插密度对全两优1号产量的影响结果见图2。由图2可知，全两优1号在高肥和D3栽插密度条件下达到最高产，为9 239.8 kg/hm2，且与中肥的产量差异达显著水平。各肥力条件下，D2栽插密度条件下的产量与D1差异不显著，而D3栽插密度和HN条件下的产量与D1栽插密度和MN条件下的产量差异达极显著水平。

由图3可知，全两优681在高肥和D3栽插密度条件下达到最高产，为8 720.8 kg/hm2，且与其他肥力处理下的水稻产量差异均达显著水平。D3栽插密度和HN条件下的产量与D1、D2栽插密度和MN条件下的产量差异达极显著水平。由此可见，全两优1号和全两优681均在高肥和D3栽插密度条件下达到最高产，且不同肥力和栽插密度对水稻产量的影响会因品种的不同而不同。

2.3 肥力与栽插密度对杂交中稻产量构成因子的影响

不同肥力及栽插密度下水稻产量构成因子见表1。在全两优1号中，从栽插密度来看，密度对水稻穗粒数和穗实粒数影响明显，随着密度的增加，穗粒数和穗实粒数也在增加，且不同密度下的穗粒数差异达极显著水平。从施氮量来看，高肥条件下的水稻株高、穗长、千粒重均高于中肥条件下的株高、穗长、千粒重，但差异不显著；在高肥条件下全两优1号产量最高，达9 239.8 kg/hm2，与中肥条件下的水稻产量差异达显著水平。在全两优681中，从栽插密度来看，在密度较大时，水稻有效穗高，但穗变小，穗实粒数减少，其中穗粒数和穗实粒数变化明显，分别达201.8粒、155.3粒。平均穗数和有效穗均在D1栽插密度时达到最大值，与其他处理的差异达显著水平。从施氮量来看，在高肥条件下的结实率普遍高于中肥条件下的结实率。而株高、穗长、千粒重在不同施氮量下差别不大。在高肥和D3栽插密度条件下的全两优681产量达最高，为8 720.8 kg/hm2。

2.4 产量构成因子对产量的相关系数和通径分析

2.4.1 不同品种间产量构成因子与产量的相关系数 由表2可知，在全两优1号中，各产量构成因子与产量的相关程度为：有效穗（0.543 8）>穗实粒数（0.379 8）>千粒重（0.363 9）>穗粒数（0.280 6）>结实率（0.224 3）。构成因子均与产量呈正向趋势，其中有效穗和穗实粒数与产量的关系最为密切。有效穗与穗粒数、穗实粒数均呈负相关，且与穗粒数负向趋势较大（r=-0.301 2）。结实率与千粒重、穗粒数呈负相关，与其他构成因子呈正相关，且与穗实粒数的关系最为密切（r=0.479 5）。即不同肥力和栽插密度条件下主要影响全两优1号产量构成因子中的有效穗和穗实粒数。

由表3可知，在全两优681中，各产量构成因子均与产量呈正相关。结实率与水稻产量的关系最为密切，相关系数达最大，为0.820 1，其次是有效穗（r=0.319 5）。其中千粒重、有效穗均与穗粒数和穗实粒数呈负向趋势，表明水稻在灌浆期物质的分配和积累受到了影响，从而可能影响了水稻的产量。因此，不同肥力和栽插密度条件下主要影响全两优681产量构成因子中的结实率和有效穗。

2.4.2 不同品种间产量构成因子与产量的通径分析 不同品种间产量构成因子与产量的通径分析结果（表4）表明，水稻品种为全两优681时，对水稻产量有直接贡献作用的是千粒重和有效穗。其中千粒重和有效穗互为负效应，即千粒重的增加会导致有效穗的减少，有效穗的增加会导致千粒重的减小，从而对产量构成影响。水稻品种为全两优1号时，对水稻产量直接贡献作用的大小顺序依次为穗实粒数、有效数、穗粒数，但三者对产量的直接贡献作用差别不明显。有效穗通过穗粒数和穗实粒数对产量呈不同程度的负效应（P2→3→Y=-0.589 6，P2→4→Y= -0.635 2），使之对产量的贡献减少，说明穗粒数和穗实粒数的增加会导致有效穗的减少，反之亦然。

2.4.3 不同肥力下产量构成因子与产量的相关系数 中肥（MN）条件下产量构成因子与产量的相关系数见表5。千粒重和有效穗与产量呈负相关，且千粒重对产量的负向趋势较大（r=-0.405 6），表明千粒重对产量构成因子有较大的限制作用。结实率与产量的关系最为密切（r=0.294 6），其次是穗实粒数（r=0.277 8），说明在中肥条件下主要是通过提高结实率和有效穗来提高水稻的产量。

高肥（HN）条件下产量构成因子与产量的相关系数见表6。结实率、有效穗、千粒重均与产量呈负相关，且结实率对产量的负向趋势最大（r=-0.526 0），在一定程度上限制产量的提高。穗粒数和穗实粒数与产量呈正相关，且两者对产量的相关系数颇为接近，说明在高肥条件下主要是通过提高穗实粒数和穗粒数来提高水稻的产量。

2.4.4 不同肥力下产量构成因子与产量的通径分析 由表7可知，不同肥力对产量构成影响的因子不同。在中肥条件下，穗实粒数和有效穗对水稻产量有正向直接贡献，说明穗实粒数和有效穗对产量的提高起主要作用，通过穗实粒数和有效穗的选择可达到提高产量的目的。而千粒重和结实率对水稻产量为负向直接作用，即直接限制水稻产量的提高。其中千粒重又可通过穗实粒数和结实率来提高水稻的产量。在高肥条件下，千粒重和穗粒数对水稻产量有明显的正向直接贡献（P1→Y=0.262 3，P3→Y=0.882 3），但千粒重与穗粒数之间呈负效应，即千粒重的增加会导致穗粒数的减少，同时穗粒数的增加也会导致千粒重的减少。

2.4.5 不同栽插密度下产量构成因子与产量的相关系数 由表8可知，在D1栽插密度条件下，穗实粒数、穗粒数、结实率均与产量呈正相关，且相关系数分别为0.921 2、0.832 2、0.700 3。千粒重、有效穗与产量呈负相关，表明二者对产量构成因子有较大的限制作用，导致在此密度下，千粒重（r=-0.542 4）和有效穗（r=-0.415 5）对产量无积极意义。

由表9可知，在D2栽插密度条件下，千粒重、穗实粒数、穗粒数与产量呈正相关，且相关系数分别为0.267 2、0.252 6、0.172 6。有效穗和结实率与产量呈负相关。

由表10可知，在D3栽插密度条件下，千粒重、结实率与产量呈负相关，但两者之间呈正相关，且相关系数达到0.998 4。有效穗、穗实粒数、穗粒数均与产量呈正相关，其中有效穗与产量的相关系数达到最大值（r=0.899 3），说明在此栽插密度下，主要通过有效穗的提高来增加水稻的产量。

2.4.6 不同栽插密度下产量构成因子与产量的通径分析 由表11可知，不同栽插密度对产量构成直接影响的因子不同。在D1栽插密度条件下，对水稻产量有直接贡献的产量构成因子是千粒重和穗实粒数，且均为正向直接效应，但千粒重与穗实粒数又呈间接负效应，即千粒重的增加会导致穗实粒数的减少，从而使得千粒重和穗实粒数对产量的贡献减少。在D2和D3栽插密度条件下，对水稻产量有直接贡献的产量构成因子均为有效穗和穗粒数，但在D2栽插密度条件下，有效穗和穗粒数对产量是负向直接效应，二者通过双方对产量又为正向间接效应；在D3栽插密度条件下，有效穗和穗粒数对产量是正向直接效应，二者通过双方对产量又为负向间接效应。

2.5 氮肥、栽插密度和水稻产量的回归模型分析

以水稻产量为因变量（Y），施氮量（X1）、栽插密度（X2）为自变量，通过二项回归分析建立肥力和栽插密度对产量的回归方程：

C1（全两优1号）：产量Y=8 880.302-29.643X1-0.026X22+0.117X1X2，R2=0.971 8

对上述方程进行F检验，F=118.980 7，P=0.008 3，达极显著水平，理论产量与方程预测值的相关性显著，R=0.997 2。表明氮肥、栽插密度和产量之间的回归关系极显著；同时对各项回归系数进行显著性检验，各t值结果：X1为3.793，X22为4.696，X1X2为5.841。从回归方程可得出，氮肥和密度因子对产量的影响呈单峰曲线关系，即随着施氮量和栽插密度的增加，产量逐渐上升，但增幅逐渐下降；当施氮量和栽插密度达到一定值时，继续增加氮肥或密度反而导致产量下降。施氮量和栽插密度的互作为正效应，表明它们对产量的影响有相互促进作用；增施氮肥宜适当提高栽插密度，提高栽插密度时氮肥用量则应适宜的增加。在本试验条件下，通过回归方程模拟试验，全两优1号最高产量为9 239.8 kg/hm2，最高产时的施氮量和栽插密度分别为250 kg/hm2和16.67 cm×26.67 cm。

C2（全两优681）：产量Y=6 576.272+0.017X1X2，R2=0.746 4

对上述方程进行F检验，F=9.806 9，P=0.035 1，达显著水平。对回归系数进行显著性检验，t值结果：X1X2为3.131 6。从回归方程可得出，施氮量和栽插密度的互作为正效应，表明它们对产量的影响也是相互促进作用。在本试验条件下，通过回归方程模拟试验，全两优681最高产量为8 720.8 kg/hm2，最高产时的施氮量和栽插密度分别为250 kg/hm2和16.67 cm×26.67 cm。

3 小结与讨论

从不同肥力和密度对产量的影响来看，本研究结果表明，D3栽插密度的产量明显高于其他两个密度处理的产量，施氮量为250 kg/hm2的产量也高于施氮量为180 kg/hm2的产量。即在高氮肥、低密度下更能有效地提高水稻产量。

从不同水稻品种对产量构成因子的影响来看，本试验结果表明，氮密互作对产量构成因子的影响会因品种的不同而不同。氮密互作对全两优1号产量的影响主要是单位面积的有效穗和实粒数，对全两优681的影响则是单位面积的有效穗和结实率。而林洪鑫等[12]的研究结果表明，氮密互作对产量和千粒重的互作效应不显著，对有效穗数的互作效应极显著。

从不同肥力水平对产量构成因子的影响来看，在中肥条件下主要通过提高结实率和单位面积的有效穗来提高水稻产量，而在高肥条件下主要通过提高实粒数和总粒数来提高水稻产量。这与汪秀志等[13]通过氮密互作对寒地水稻的研究结果不一致，后者认为氮密互作主要是影响有效穗，在前期增大施氮量就可提高有效穗，从而获得高产。

从不同密度对产量构成因子的影响来看，在D1栽插密度条件下，主要通过影响实粒数来提高水稻产量；而在D2和D3栽插密度条件下，主要分别通过提高千粒重和单位面积有效穗来提高水稻产量。

从氮肥密度互作对水稻产量的影响来看，随着施氮量的增加和栽插密度的减少，水稻产量会相应地提高，但增产效果逐渐下降。这与李木英等[14]的研究结果不一致，即在相同氮肥水平下，密度处理对产量的影响为产量随密度的增加而增加。因此，作物生产上可以通过氮密互作的方式，在适宜的栽插密度和施氮量下，有效地利用氮肥和密度的互作效应来提高产量。不同水稻品种存在耐肥能力和光合作用的差异性，所以氮肥最佳施用量和适宜的栽插密度对于不同品种产量的影响也并不相同。

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