王 松， 周 梦， 王雪艳， 郝蓉蓉， 党程成， 侯大平， 吴中华， 田小海

(1.长江大学农学院，湖北荆州 434025； 2.长江大学/湖北省主要粮食作物产业化协同创新中心，湖北荆州 434025；3.湖北荃银高科种业有限公司，湖北荆州 434000)

近年来，随着人们生活水平的提高，对稻米品质的需求愈发迫切。当前在优质稻产业发展上面临诸多难题，如产量与品种兼优的品种缺乏，普遍存在抗病、耐热和抗倒伏能力较差等问题，引起种植成本和风险明显升高，从而制约其大面积推广。

氮肥施用量和栽插密度是影响水稻产量和品质的重要因素。氮素位居“肥料三要素”之首，合理的氮肥施用量能促进水稻生长发育、增加光能捕获面积、提高水稻产量和改善稻米品质，反之，过多施肥不仅会导致倒伏，且稻米品质会严重降低，因此优质稻的氮肥施用必须严控。此外，在一定范围内，通过调整水稻栽插密度能改变其分蘖数、干物质积累量、冠层受光态势以及光合作用效率等，从而达到高产群体的特征，同时栽培密度还可以对灾害年景(多雨、寡照)造成的产量影响起到间接的调节作用。不同氮肥施用量和栽插密度，对水稻群体质量以及茎秆基部各节间的抗倒伏能力均有显著的调控作用。优质稻由于其关联生长的茎秆偏细，过密或较多氮肥会影响茎秆基本支撑物质的积累，因此其合理的施氮量和密度控制就显得特别重要。

全球气候变暖将对农业生产和粮食安全构成持续挑战。日益升高的气温，尤其是抽穗灌浆期高温会同时影响优质水稻的产量和品质。 据估计，平均气温每升高1 ℃将使水稻产量下降6.2%，精米率下降7.1%～8.0%，整精米产量下降 9.0%～13.8%，垩白粒率将增加约10.0%。湖北中稻光温季节最佳时段在7—8月，但本地7月至8月20日左右，正经历高温季节，绝大多数优质稻对高温敏感，造成产量和品质双降低。相关研究表明，通过合理调整栽培时期避开抽穗灌浆高温时段，可有效降低水稻产量和品质的损失。

泰优鄂香丝苗是湖北荃银高科种业有限公司培育的新一代杂交水稻品种，2020年在湖北省水稻区域试验中，产量名列前茅，2021年通过湖北省品种审定委员会审定，审定号为鄂审稻20210071。米质经农业农村部食品质量监督检验测试中心(武汉)测定达到农业行业标准NY/T 593—2021《食用稻品种品质》中的二级。该品种结实和熟性好、品质优异、食味一流，在优质稻产业化推广上颇具潜力。由于优质稻普遍存在一些独有特性，如果农民和专业合作社仍按照普通稻的栽培方法来种植，将会给该品种优势的发挥产生不利影响。因此本试验就该品种的高产、稳产、优质和风险规避等开展保优栽培技术的研究。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以泰优鄂香丝苗为供试材料，该品种是由湖北荃银高科种业有限公司用不育系泰丰A和恢复系鄂香丝苗配组育成的三系杂交中稻品种。

1.2 试验设计与实施

试验于 2021 年 5—10 月在湖北荃银高科种业农业科学院试验基地进行。共设计3个试验来研究该品种的合理栽培技术。

1.2.1 施氮量×密度优化组合试验 采用裂区设计，以施氮量为主区，设纯氮施用量分别为120(N1)、150(N2)、180(N3)、225 kg/hm(N4)；栽插密度为裂区，设栽插密度分别为15万(D1)、22.5万(D2)、30万(D3)、37.5万穴/hm(D4)。栽插 4～5株/穴。共16个处理，每个处理3次重复，共48个小区。小区面积为2 m×6 m，间隔0.35 m，不同肥力设置间用塑钢瓦隔挡并覆盖塑料薄膜以防肥水渗漏，间距0.5 m，边行间距0.5 m栽保护行 1.0 m。施肥采用底肥一次性基施(整田时)，肥料种类采用丰乐肥业复合肥(25-5-10)并加施KCl 75 kg/hm。

1.2.2 播种期试验 设置播种期×穴苗数试验，主处理是播种期，副处理是栽插苗数，播种期分别为5月1日、5月20日，穗期分别为8月1日、8月17日。栽插苗数分别为3、5株/穴，密度统一为27万穴/hm。小区面积为12 m，每个处理设置3次重复，共12个小区。施肥采用底肥一次性基施(整田时)纯氮180 kg/hm，采用丰乐肥业复合肥(25-5-10)，并加施KCl 75 kg/hm。

1.2.3 抗倒伏的化学调控试验 分别为多效唑处理，水稻1叶1心期喷，浓度为0.03%；立丰灵处理，拔节后7 d喷施，浓度为0.1%；多效唑+立丰灵处理，于1叶1心期喷施多效唑，然后再在拔节后 7 d 喷施立丰灵；对照(CK)，喷施清水。栽插27万穴/hm，每穴栽4株，基本苗数为108万株/hm。共4个处理，3次重复。喷施药剂时用塑料薄膜遮挡防止飞溅。施肥方式与“1.2.2”节相同。

1.2.4 病虫草害的防治 集中除草1次，在移栽后7～10 d采用含苄·乙等成分的除草剂，重点防除稗草、千金子等主要杂草；密切注意荆州市植保信息，对预报中明确的病虫害，进行重点防控。但不管预报与否，如下病虫害必须按标准进行施药，虫害：稻蓟马、二化螟、三化螟、稻飞虱、稻纵卷叶螟，病害：稻瘟病、稻曲病、纹枯病。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 产量及其构成因素 成熟期每个处理选取10株植株，调查有效穗数，并根据栽插密度折算成单位面积有效穗数；取3株生长具有代表性的植株进行考种，调查穗粒数、结实率、千粒质量；产量以实际小区收割为主折算成 kg/hm。

1.3.2 稻米品质测定 精米率和整精米率分别用稻谷出米率检测仪(JDMZ 100，北京东孚久恒仪器技术有限公司)和碎米分离器(JFQS-13x20，台州市粮仪厂)测定，其测定方法按 NY/T 593—2013《食用稻品种品质》标准执行；垩白粒率和垩白度用大米外观品质检测仪(JMWT 12，北京东孚久恒仪器技术有限公司) 测定；直链淀粉含量按 NY/T 2639—2014《稻米直链淀粉的测定 分光光度法》标准进行测定；米质评优等级严格按 GB/T 17891—2017《优质稻谷》标准进行。

1.3.3 植株倒伏指数测定 (1)倾斜力的测定。测量时期为成熟期，采用3点调查法考察，每点选1行，连续调查30穴，用抗倒伏测定仪(DIK-7401，日本大起理化工业株式会社)测定植株倾斜力()。具体方法为距离地面高() 20 cm处，使用抗倒伏测定仪匀速推倒植株致植株与地面的夹角为45°，推动过程中保持仪器与植株呈垂直状态，记下读数即为弹簧长度()，根据不同弹簧颜色对应的弹性系数()计算倾斜力()，测定倾斜力后的植株，取回实验室测量植株株高()和鲜质量()。(2)抗折力(RPPP)，计算公式为抗折力()=(其中=9.8 N/kg)，其中，=×。(3)倒伏指数(LI)，计算公式为=(×)(×)。

1.3.4 植株节间性状的测定 (1)节间性状指标测定。在成熟期进行测定，在每个小区长势均匀的区域挑选10 穴作为代表性样株；清洗干净，剪去根部，保留地上部，在实验室内测定株高、穗长、秆长、各节间的长度以及基部第2伸长节间的茎壁粗、茎壁厚和充实度，共3次重复。(2)茎粗测量。游标卡尺分别测量节间两端和中间部位截面的最大外径和最小外径，取其平均值即为节间茎粗。(3)壁厚测量。用游标卡尺分别在节间两端截面的对称位置测量壁厚，取平均值即为节间壁厚。(4)充实度。将第2节间连同叶鞘一起放入恒温箱内105 ℃杀青20 min 以上，85 ℃烘干至恒质量，用灵敏度为0.01 g的电子天平称质量。

1.4 数据处理

采用Excel 2016对试验数据进行整理、作图，以DPS 7.05进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 施氮量和栽插密度的优化

2.1.1 不同施氮量、栽插密度对产量及其构成因素的影响 从表1可以看出，施氮量和栽插密度对泰优鄂香丝苗产量及其构成因素均有显著影响。其中施氮量对水稻有效穗数、结实率和产量的影响达到极显著水平(<0.01)；栽插密度对有效穗数和产量具有极显著影响，对千粒质量有显著影响(<0.05)；施氮量、密度处理间存在互作效应，对产量的影响达极显著水平。

从表1中的均值可以看出，有效穗数随着施氮量的增加呈现先升后降的趋势，N3处理下的有效穗数最高，其次是N2、N1、N4处理，N2与N3处理之间无显著差异；结实率则随着施氮量增加的呈现递减趋势；各施氮量处理间的穗粒数和千粒质量均无显著差异。不同氮肥处理下产量的变化趋势与有效穗数一致，在N2处理时达到最高水平，进一步增加氮肥用量则对产量产生负面影响。产量排名顺序为N2处理>N3处理>N1处理>N4处理，其中N2、N3处理间无显著差异。施氮量主要影响泰优鄂香丝苗的有效穗数进而影响产量。泰优鄂香丝苗在N2、N3处理时的有效穗数和产量较高。

对相同施氮量不同栽插密度之间的比较(表1)可以看出，有效穗数在N1、N2、N3处理下，随着栽插密度的增加而提高，表现为D1处理

表1 氮肥密度互作效应下泰优鄂香丝苗的产量及其构成因素

综合施氮量和栽插密度，泰优鄂香丝苗在施氮量为150～180 kg/hm、栽插密度为30万～37.5万穴/hm范围内有利于获得高产。

2.1.2 不同施氮量、栽插密度对稻米品质的影响 施氮量、栽插密度对泰优鄂香丝苗的稻米品质具有显著影响(表2)。其中，施氮量、栽插密度对精米率、整精米率、垩白度和直链淀粉含量的影响均达显著或极显著水平。施氮量与栽插密度互作对整精米率和直链淀粉含量的影响达到极显著水平，对精米率的影响达到显著水平。

从表2可以看出，随着施氮量的增加精米率、整精米率以及直链淀粉含量均呈现先升后降的趋势，N2、N3处理的精米率和整精米率较高，二者之间无显著差异；直链淀粉含量的变化表现为N2处理>N3处理>N1处理>N4处理，均在15.1%～19.4%之间；垩白粒率在施氮量之间无明显变化，均小于10%；垩白度则随着施氮量的增加而呈降低的趋势，N2、N3、N4处理与N1处理间相比差异均达显著水平，N2、N3、N4处理之间无显著差异。

表2 氮肥密度互作效应下泰优鄂香丝苗的稻米品质

对N2、N3处理下不同密度之间进行比较可知，在N2处理下D3处理最好；N3处理下D2、D3处理较好，且二者之间无显著差异，表现为具有较高的整精米率和直链淀粉含量，较低的垩白粒率和垩白度。

2.1.3 不同施氮量、栽插密度对水稻抗倒性的影响 施氮量和栽插密度对泰优鄂香丝苗的抗倒性具有显著影响(表3)。随着施氮量的增加株高明显上升，植株鲜质量呈现先升后降的趋势。抗折力的变化趋势与鲜质量的变化较为一致，在N3处理时最高。倒伏指数的变化趋势则与株高的变化趋势较为一致，表现为N1处理=N2处理

表3 氮肥密度互作效应下泰优鄂香丝苗的抗倒伏性

对相同施氮量不同密度间的处理进行比较，得出水稻抗折力随着栽插密度的增加而变小，倒伏指数随着密度的增加而增加，在D1处理下具有最高的抗折力和最低的倒伏指数。

由此可见，该品种在江汉平原地区栽培，综合产量、品质和抗倒性等3个方面要素，其适宜施氮量×栽插密度组合为N2或N3×D3，即施氮量为 150～180 kg/hm、栽插密度为30万穴/hm。

2.2 播种期的优化

2.2.1 播种期、栽插苗数对产量的影响 从表4可以看出，播种期和栽插苗数对水稻产量及其构成因素具有显著影响。其中播种期对有效穗数具有显著影响(<0.05)，对产量具有极显著影响(<0.01)；栽插苗数对有效穗数具有极显著影响(<0.01)；而播种期与密度之间无互作效应。其他各因素受播种期与密度的影响均不显著。同一播种期下，随着每穴基本苗数的增加可以显著(<0.05)提高水稻的有效穗数，进而提高产量。并且较高的有效穗数可以弥补因结实率下降而带来的产量损失。栽插苗数为5株/穴时的产量比3株/穴的产量分别在播期Ⅰ、播期Ⅱ下提高4.5%、5.9%，但差异均未达显著水平。在相同密度下，3、5株/穴在播期Ⅱ时的产量分别较播期Ⅰ提高9.8%、11.3%，差异达显著水平(<0.05)。因此，总体产量表现为播期Ⅱ>播期Ⅰ，5株/穴>3株/穴。

表4 播种期与密度互作效应下泰优鄂香丝苗的产量及其构成因素

2.2.2 播种期、栽插苗数对稻米品质的影响 从表5可看出，播种期对水稻垩白粒率、垩白度具有极显著影响(<0.01)；栽插苗数对垩白度具有显著影响(<0.05)；播期与密度互作对垩白度具有极显著影响(<0.01)。播期与密度均对精米率和整精米率无显著影响。

表5 播种期与密度互作效应下泰优鄂香丝苗的稻米品质

整体上垩白粒率≤9%，直链淀粉含量在 16%～18%之间，1%<垩白度<3%，米质达国标二级标准。但在播期Ⅱ，5株/穴处理可明显降低垩白粒率和垩白度，与播期Ⅰ相比，垩白粒率降低3百分点，垩白度降低0.9百分点，此时垩白度<2%，米质达到了一级标准。

2.2.3 播种期、栽插苗数对水稻抗倒性的影响 从表6可以看出，播期对水稻抗倒性无明显影响；栽插密度对株高、抗折力和倒伏指数具有显著性影响(<0.05)；播期与密度互作对株高有显著影响，但对抗折力和倒伏指数的影响不大。同一播种期，随着栽插苗数的增加，植株鲜质量增加、抗折力增强、倒伏指数降低。相同密度， 播期Ⅱ的倒伏指数整体低于播期Ⅰ。其中播期Ⅱ5株/穴处理的倒伏指数与播期Ⅰ相比差异达到显著水平。

表6 播种期与密度互作效应下泰优鄂香丝苗的抗倒伏性

2.3 化学调控对水稻抗倒性的影响

与对照相比，喷施多效唑和立丰灵可明显提高水稻的抗折力，降低倒伏指数，且多效唑+立丰灵的处理存在互作效应(图1)。抗折力在不同处理下表现为多效唑+立丰灵处理>立丰灵处理>多效唑处理>CK，且多效唑+立丰灵处理与对照之间存在显著差异(<0.05)。与之相反，倒伏指数在不同处理下表现为多效唑+立丰灵<立丰灵<多效唑

通过水稻节间性状的测定结果可以看出，不同喷施处理对提高水稻抗折力的方式存在差异。喷施多效唑可显著增加株高；喷施立丰灵可显著增加基部第2伸长节间茎壁厚； 喷施多效唑+立丰灵可显著提高基部第2伸长节间的茎壁粗和茎壁厚(表7)。此外，与对照相比，3种处理均可显著降低基部第2节间长度，提高基部第2节间充实度。

表7 化学试剂调控对泰优鄂香丝苗节间伏性的影响

因此，在生产上可选择对水稻在1叶1心期喷多效唑且拔节后7 d喷立丰灵处理，以提高其抗倒伏能力，降低倒伏指数。

3 讨论与结论

合理的氮肥施用量与适宜的栽插密度是获取水稻高产、保证稻米品质的重要栽培手段，也是提高肥料利用率减少碳排放的有效措施。相关研究表明，在一定范围内水稻产量与施氮量之间呈单峰开口向下的二次函数关系，当氮肥过量投入时则不利于碳水化合物的形成和氮素向籽粒的转运，导致产量降低。本研究结果表明，为兼顾该品种的产量、品质和倒伏风险，其适宜施氮量×栽插密度组合为N2或N3×D3，即150～180 kg/hm、栽插密度为30万穴/hm。此外，本研究还显示，施氮量、栽插密度2个因素对上述3个方面的农学性状产生了明显的互作效应，这也是在试验设计中，综合考虑施氮量与栽插密度2个栽培要素的原因。这一点对优质稻栽培显得尤为重要，优质稻对环境的要求更严格，单一的施氮量或栽插密度调整往往无法做到产量和品质协同提高。本试验得到的氮肥用量与栽插密度范围与吴子帅等的研究结果较为一致。此外，本试验推荐的施氮量为150～180 kg/hm，实际应用时，可根据当地的土壤肥力进行事前规划，在低肥力土壤上可考虑施入偏高端的用量。

我国水稻生产普遍存在施氮量偏高的问题，为了营养合理分配，保证产量及品质，合理的栽插密度同样重要。严光彬等的研究表明，在不同栽插密度(密植、稀植、超稀植栽插)条件下，稻米的加工品质和外观品质会随着移栽密度的增加而提高。也有研究指出，稻米垩白粒率和垩白度随栽插密度的增加呈现先升后降的趋势。本研究结果表明，随着栽插密度的增加水稻单株生物量显著降低，抗倒伏能力变差。但随着栽插密度的增加， 有效穗数基数变大，总产量显著提高。垩白度和垩白粒率的变化趋势与季红娟等研究结果一致，但本研究结果进一步表明泰优鄂香丝苗在栽插密度为30万穴/hm时，具有较高的整精米率和直链淀粉含量。

本人所在研究组前期的研究已经揭示，江汉平原优质稻的种植面临着严重的抽穗灌浆期高温热害等问题。根据高温发生时段和热害程度，田小海等将江汉平原7—8月水稻抽穗灌浆期，日平均气温高于30 ℃划定为高温栽培季节，日平均气温低于 30 ℃ 划定为缓温栽培季节。本试验中播期Ⅰ的抽穗时间为8月1日，播期Ⅱ的抽穗时间为8月16日，因此其灌浆期分别经历了高温栽培期和缓温栽培期。本研究地区的高温期对供试品种泰优鄂香丝苗的品种也有严重的致害作用，因此，其合理的播种期宜避开灌浆的高温期。

优质稻不同于普通稻，与超级杂交稻相比往往具有生物量小、茎秆柔弱、抗倒伏能力差。本研究结果表明，相同施氮量下水稻的抗折力随着栽插密度的增加而降低，倒伏指数逐渐变大。本试验中水稻高产优质的氮密栽培组合会共同影响倒伏的发生。3种化学调控措施均可显著改善水稻的抗倒伏能力，本结果与田小海等研究结果一致，但喷施多效唑在降低株高的同时并未对泰优鄂香丝苗的穗长产生影响。因此在生产过程中可根据实际情况选择喷施多效唑或立丰灵处理以提高泰优鄂香丝苗的抗倒性，但效果最好的还是多效唑+立丰灵组合。

本研究得到保证泰优鄂香丝苗稳产优质的技术主要为适宜施氮×合理栽插密度，其组合为N2或 N3×D3，即150～180 kg/hm(根据田块的基础肥力进行调整)、栽插密度为30万穴/hm；其合理的播种期应将抽穗期规划到8月15日以后；其防倒伏的方案可分别在水稻1叶1心期喷施多效唑(浓度0.03%)且拔节后7 d左右喷施立丰灵(浓度为0.1%)。