常规稻和杂交稻在节本栽培条件下的农学表现及能量与经济分析

本文是农学论文，较高的干物质积累、叶面积指数和千粒重是YLY6产量和资源利用效率高于HHZ的主要原因。因此，从实现高产高效和保障粮食安全的角度看，杂交稻比常规稻更适合于节本栽培管理。但是由于HHZ较低的生产成本，HHZ的净经济收益和产出投入比在节本栽培条件下都高于YLY6。因此，从节本增收和提高农民种粮效益的观点出发，利用节本栽培技术种植常规稻比杂交稻更有优势。从试验地点和条件来看，在该试验中氮肥用量为90和180kgha-1的条件下，植株氮素累积量分别为155.5和196.2kgha-1。在这两个氮肥用量下的氮肥偏生产力、氮素干物质生产效率、氮素籽粒生产效率和氮素收获指数分别为53.9-104.4kgkg-1、82.8-104.4kgkg-1、42.9-55.8kgkg-1和58.9-68.3%。

1.前言

除了密度与品种对产量存在交互作用外，土壤肥力也与密度有交互作用，在低土壤肥力条件下宜采用低密种植，栽培密度在高土壤肥力中应该增加（Wangetal2014）。类似地，氮肥与密度也存在这一效应，在高密条件下水稻个体之间竞争大，所以当氮肥供应不足时应增加密度，施氮量较高时应采用低密栽培（邓中华等2015）。因此，本文以省种省工、减氮节水、降低水稻生产成本、提高资源利用率和经济效益、实现水稻生产的可持续发展为出发点，在移栽条件下分析比较了常规稻和杂交稻在农民习惯和减氮、节水、低密和长秧龄等节本栽培管理条件下的农学、能量和经济特性。试验的主要目的在于：（1）探明节本栽培管理对常规稻和杂交稻产量和产量构成因子的影响；（2）比较常规稻和杂交稻产量对各节本栽培管理响应的差异；（3）分析不同的栽培管理对常规稻和杂交稻氮素利用效率的影响及其差异；（4）定量分析在不同的栽培管理条件下水稻生产的能量投入和能量平衡，同时明确提高能量利用效率的途径；（5）评估常规稻和杂交稻在各个栽培管理条件下的生产成本和经济效益，并以此明确是常规稻还是杂交稻更适合于节本栽培管理。

2材料与方法

2.1试验地点

试验于2014和2015年在中国湖北省武穴市大金镇（29°51'N,115°53'E,23malt）两块邻近的稻田进行，作中稻种植，生长季为每年5-10月份。试验田前作均为中稻。试验开始前机械耕地、耘田，同时取0-20cm土壤进行理化性质的测定。试验田土质为粘壤土，2014和2015年土壤pH和养分含量如表1所示。水稻生长季日太阳辐射、最低温度、最高温度和降雨量等气象参数由华中农业大学气象站（USA）测定，气象站位于距试验田2km处。目前高产水稻品种以重穗型居多，普遍认为低密种植能够发挥其产量潜力，在生产中农民采用这种做法也是为了节省劳动力，同时施用大量氮肥以弥补低密度造成的穗数损失（Huangetal2013），但是秦俭等（2017）表示对于重穗型品种而言，低氮密植不仅可以实现高产，还可以有效降低氮肥用量。由此可见，密度对产量的作用效果不仅存在品种间差异，而且这一作用效果还受土壤肥力和肥料管理等其他因素的影响。但是在有越来越多的农民采用节本栽培管理方式并用成本低的常规稻品种代替成本高的杂交稻品种的背景下，关于常规稻和杂交稻在节本栽培管理中的农学和生理特性的研究报道较少。另外，水稻生产能量效率与经济效益的高低是影响农业可持续发展和农民生产决策最重要的因素，但关于我国水稻生产能量和经济分析的研究还比较少，特别是常规稻和杂交稻在不同栽培条件下的能量平衡尚未见报道。

2.2供试材料

本试验供试水稻品种为黄华占（Huanghuazhan,HHZ）和扬两优6号（Yangliangyou6,YLY6）。HHZ是广东省农业科学院水稻研究黄新占为母本，丰八占1号与华丝占杂交育成的丰华占为父本经系谱法选择育成的籼型常规水稻（周少川等2012）。YLY6是江苏省里下河地区农业科学研究所用广占63-4S与扬稻6号杂交选育而成的籼型两系杂交水稻（戴正元等2005）。YLY6是中国农业农村部于2009年认定的超级稻示范推广品种（国家水稻数据中心2020a）。HHZ和YLY6自育成以来累计推广面积分别超过3854和4308万亩（国家水稻数据中心2020a）。这两个品种是长江中下游流域中稻生产中广泛种植的水稻品种，HHZ在该地区的年推广面积在同类型品种中处于领先地位（付云海等2011）。YLY6适合在长江流域和华南一季稻区种植,是我国杂交籼稻年种植面积最大品种之一（赵步洪等2009）。其中，在2012-2015连续四年的时间里，HHZ和YLY6在湖北省的种植面积分别列该地区该年常规稻和杂交稻种植面积的前三位和前五位（农业农村部2020）。

3.结果与分析...............................................................................................................................29

3.1气象条件..............................................................................................................................29

3.2作物生育进程......................................................................................................................30

3.3常规稻和杂交稻产量和产量构成对节本栽培的响应......................................................31

3.4常规稻和杂交稻干物质积累、收获指数和干物质转运特性对节本栽培的响应..........39

3.5常规稻和杂交稻群体特征对节本栽培的响应差异..........................................................47

4.4.讨论.............................................................................................................................................75

4.1常规稻和杂交稻农学表现对节本栽培的响应..................................................................75

4.2常规稻和杂交稻氮素利用对节本栽培的响应..................................................................79

4.3常规稻和杂交稻能量平衡对节本栽培的响应..................................................................82

5.结论...........................................................................................................................................87

4.讨论

4.1常规稻和杂交稻农学表现对节本栽培的响应

另外，有大量研究证明，在氮肥使用量较高的地区，降低水稻生产中当前的氮肥用量并不会降低水稻产量（Pengetal2006）。然而，考虑到土壤肥力和氮肥施用量在我国不同地区差异较大（Houltonetal2019），且低肥力田块在我国大面积存在的现状（ZhaoandHuang2011），我们也不能盲目的减少施肥量，尤其在地力水平较低和氮肥用量偏低的地区增加氮肥用量或许能更为有效地提高作物产量（王德鹏2016）。因此，在氮肥用量较高的地区降低水稻生产中的氮肥用量，同时优化低肥力田块的氮肥管理以及适当增加氮肥用量不足地区的氮肥投入对于实现作物生产均衡高产，保障地区和国家粮食安全有重要的意义。本研究发现，与对照相比，低密处理在降低栽插密度33.3%的条件下，总体上并没有造成水稻减产，仅HHZ的产量在2014降低了5.1%。Lietal（2013）和Wangetal（2014）研究也显示密度从22蔸m-2降低到17蔸m-2并没有显著影响水稻产量。因此，在今后的研究中有必要在直播条件下比较常规稻和杂交稻的表现，并开展相应的经济和能量分析研究。同样地，更多关于杂交稻和常规稻的比较应该在其他环境和生态条件下进行。

4.2常规稻和杂交稻氮素利用对节本栽培的响应

一般情况下，为了尽可能获得高产，农民往往过于重视氮肥的使用，因此导致氮肥用量在之前很长的一段时间内逐渐升高，以至于长期保持在较高的水平。另外，随着城镇化的进一步发展，农民兼业现象越来越普遍，同时还由于施肥机械的缺乏以及施肥的人工成本，很多农户都选择在移栽或者播种的时候一次性大量施用氮肥或者仅在前期追肥一次。一般来看，目前在生产上农民一般在移栽后的前10天内将50-90%的氮作为基肥和分蘖肥施用，以降低植伤并促进作物生长。因此，在目前的肥料管理策略下，这种靠大量施用氮肥的水稻生产方式无论是从系统生产力、经济效益、还是从生态效益的角度，无论是从国家、地区还是农户层面都是不可持续发展的。从降低氮肥用量和施肥次数的角度出发，本研究分析了农民习惯氮肥管理和氮肥用量降低50%以及施肥次数降低33%的条件下作物的氮素吸收和氮素利用效率。

5.结论
这些值与其他研究在相同施氮量下测定的氮素利用效率具有很好地可比性（Pengetal2010,Cheetal2015,Xuetal2016）。虽然本研究并没有设置零氮处理，但是Chenetal（2015）在2012年在与本研究相邻的田块中，测定了零氮条件下水稻的氮素积累，得出零氮小区水稻植株氮素积累量为88.6-91.5kgha-1。Xuetal（2016）对长江中下游地区中稻稻田土壤背景氮供应进行了大范围的测定，他们的结果显示该地区零氮条件下中稻平均氮素积累量为98.2kgha-1。表明本研究的试验田块选择是有代表性的，能够代表我国大部分稻田土壤氮素供应水平。因此，该研究结果表明在我国水稻生产中降低氮肥用量是有潜力的。与前人的研究相似（Yaoetal2012），该试验条件下节水处理对水稻产量没有显著的影响。虽然目前水稻栽培以移栽稻为主，但是作为一种重要的轻节本栽培方式，直播稻在水稻生产中的应用有逐渐增加的趋势
参考文献（略）