【研究意义】水稻是世界最主要的粮食作物之一，也是我国最主要的主粮作物。保持水稻单产的持续增长不仅对于确保国家粮食安全具有重要意义，而且也是提升水稻总产量、解决世界人口稻米消费需求的根本途径。我国农业部启动“中国超级稻计划”近20多年来，国内超高产育种和栽培的研究受到各级政府主管部门和大专院校科研院所的高度重视，并且持续在新品种认定、配套基础研究、栽培技术研究等方面取得突破性进展，一大批超高产新品种及其配套栽培技术被有效的投入应用，为我国粮食生产，特别是稻米生产水平的不断提高贡献良多［1-2］。
【前人研究进展】湘两优900是我国杂交稻工程技术中心选育的品种，2016年在惠州市惠阳区农业技术推广中心开展的“华南双季亩产3000斤超高产栽培示范”项目试验，创造实割验收每667 m2产量725.6 kg的惠州当地水稻历史最高纪录。同时，在珠海市和兴宁市同期开展的该项目研究也取得较好效果。水稻插植密度是重要栽培措施，对主要农艺性状产生重大影响［3-6］。目前，在超高产新品种插植密度栽培研究领域已开展大量工作［3-11］。但是，该类研究大多在高产和优质品种领域，对超高产品种，特别是新育成的超高产、超级稻品种研究不多，这类品种在栽培研究和其在生产上的广泛应用需求仍有相当的差距。大多数超高产品种在区试产量和实际应用产量水平差异巨大，在不同生产区域和不同气候生态条件下表现不稳定，一些基础性问题如插植密度、插植株数、品种间密度差异及其配套技术问题仍困扰科研人员［12-17］。
【本研究切入点】本研究通过超高产品种湘两优900栽培密度试验，明确该品种在不同栽培密度条件下各农艺性状及产量表现的差异，提出在超高产栽培水平上最适合该品种的栽培群体密度。【拟解决的关键问题】研究团队从超级稻计划实施伊始就参与计划的育种和栽培研究，对以超高产为目标的超级稻品种的最佳栽培密度，以及不同密度水平对产量的影响一直存在疑虑，希望能通过对超高产品种栽培适合密度的研究，探明以湘两优900为代表的超高产品种在不同群体密度条件下产量及各主要农艺性状的表现，为大面积生产提供参考依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验于2017年早造在广东省惠州市惠阳区农科中心进行，试验地位于广东省东南部，珠江三角洲东北端（23°3′ 19″ N，114°35′ 17″ E），属于珠江三角洲冲积平原丘陵区，具有广东省地理土质一般代表性。试验地属亚热带季风气候区，常年雨量充沛，阳光充足，年平均气温22℃，全年累计日照时数2 060 h，年均降雨量1 990 mm，是广东大多数水稻种植区亚热带季风气候的典型特征。试验田块耕作层30 cm以上，沙壤土，偏水酸性水稻土，pH 6.0，土层深度中等，速效氮35.1 mg/kg，速效磷12.1 mg/kg，速效钾35 mg/kg，土壤肥力中等，可以代表广东省一般丘陵区稻田水平。
供试水稻品种为国家杂交稻工程技术研究中心（湖南）选育的超高产品种湘两优900。
1.2 试验设计
试验采用13、16、19、21、24 cm 5个株距密度群体（相当于每667m2栽植3.07万、2.49万、2.10万、1.90万、1.66万穴），每个密度采用单株和多株插植两种方式，共10个处理，分别记为13×13×1（代表13 cm×13 cm ×1单株）、13×13×2（代表13 cm×13 cm×2多株，下 同 ）、16×16×1、16×16×2、19×19×1、1 9×1 9×2、2 1×2 1×1、2 1×2 1×2、24×24×1、24×24×2。小区内行距16.7 cm，3次重复，随机排列，小区面积20 m2，区间过道40 cm，重复间过道50 cm，四周设保护行。
为确保田间试验采集数据的一致性，采用以下田间管理方式：试验备秧采用尼龙薄膜覆盖防寒塑料软盘湿润育秧，覆盖时间20 d；秧田每667 m2施高效复合肥20 kg、有机肥200 kg作基肥，于播种前7 d撒施并旋耕均匀，同时撒施茶麸粉4 kg，毒杀福寿螺；播种当天每667 m2秧田用壮秧剂460 g（每盘10 g），撒施于畦沟营养土并耕耙均匀后上浆装盘。秧苗移植前7 d全揭膜，移植前1 d喷施“送嫁药”，杀虫防病。本田基础肥为每667 m2施复合肥（N15P4K6）70 kg、腐秆灵2 kg；追肥为每667 m2复合肥（N15P4K6）75 kg，分4期施用；穗肥单施氯化钾，每667 m2施用15 kg。本田折算每667 m2总施肥量为纯氮21.75 kg、五氧化二磷7.45 kg、氧化钾19.05 kg，氮、磷、钾比例为1∶0.28∶0.72。本田整地、基肥追肥、病虫害防控及水分管理与一般生产大田相同。
1.3 测定项目及方法
田间调查测定和室内考种测量取得数据。田间测定项目每小区取样10株，按照农艺性状测定方法人工田间调查测量基本苗数、苗峰数、株高、抽穗期、生育期。收获定点单株后，分别测量谷粒性状（水分13%）和总生物量（按照地上部收获烘干水分至恒重）
试验数据采用Microsoft Excel 进行整理，用DPS数据处理系统（V17.10高级版）进行裂区方差分析。
2 结果与分析
2.1 湘两优900在不同插植苗数和密度条件下的营养生长性状分析
如表1所示，随着插植密度值的减弱，湘两优900全生育期有逐渐增加的趋势，高低值有3 d的差异（133～136 d），变化明显，各处理间差异均达到极显著水平。可见，疏植显著延长湘两优900全生育期，而高密度插植会导致生育期缩短，有“催熟”效应，导致早熟早衰退，不利于湘两优900正常生长和产量提高，田间也观察到早熟、“早收尸”的现象。同时，疏植条件下植株周边空间较大，有利植株“补偿”生长，提高分蘖的成穗效率，成穗率较高。单株植和多株植两个副处理生育期差异达到极显著水平，说明插植苗数是引起全生育期变化的敏感因素，即插植苗数导致了全生育期的变化。
从表1可以看出，插植密度变化不会导致株高产生变化（108.17～108.70 cm），株高属于遗传性稳定的性状，受环境因素影响不大，主要由品种遗传特性确定。差异显著性测验也证实插植密度变化与株高没有关系，差异不显著。
表1 湘两优900在不同插植苗数和密度条件下的营养生长性状差异
Table1 Effect of different density on nutritional growth traits of Xiangliangyou 900
注：同列数据后小写英文字母不同者表示差异显著，大写英文字母不同者表示差异极显著。
Note: Different lowercase letters in the same column represent significant differences, and different capital letters represent extremely significant differences.
总生物量Biomass weight (kg)13×13 133.25eE 108.43a 55.89aA 2818.17dD 16×16 134.5dD 108.28a 40.75bAB 3231.17cC 19×19 135.42bB 108.37a 36.48bcAB 4104.00aA 21×21 135.23cC 108.35a 32.29bcB 3781.33bAB 24×24 136.00aA 108.30a 26.34cB 3580.67bBC单株植×1 134.84bB 108.29a 36.94a 3573.60a多株植×2 134.92aA 108.40a 39.76a 3432.53a 13×13×1 133.00bB 108.17bB 39.66bA 3045.67aA 13×13 ×2 133.50aA 108.70aA 72.12aA 2590.67bA 16×16×1 134.50a 108.37a 41.29a 2516.33aA 16×16 ×2 134.50a 108.20a 40.22a 2946.00bA 19×19 ×1 135.50aA 108.43a 36.64a 4104.00aA 19×19 ×2 135.40bB 108.30a 36.31a 4104.00aA 21×21 ×1 135.20a 108.10bB 34.55a 3785.00a 21×21 ×2 135.20a 108.60aA 30.05a 3777.67a 24×24 ×1 136.00a 108.40a 32.55a 3417.00a 24×24 ×2 136.00a 108.20a 20.12a 3744.33a处理Treatment全生育期Whole growth period (d)株高Plant height (cm)苗峰数Tillering peak number (104)
单穴苗峰数受插植苗数和密度的影响较大。由表1可知，每一密度副处理单株植与多株植间苗峰值没有显著差异，即苗峰数与插植苗数没有相关关系，但密度差异产生明显的苗峰差异，除13 cm×13 cm以外，密度越高苗峰值越大越早达到峰值，且13 cm×13 cm处理由于插植密度过大，后期田间观察到纹枯病爆发并早衰情形。
从总生物量（表1）性状来看，田间观察总生物产量在高密度（13 cm×13 cm）条件下，由于株穗间过于密集，易发生纹枯病导致生物量减少；低密度条件下虽然成穗率很高，但植株生长量不足，总生物量也不高；19×19处理的生物量最大，说明这一插植密度最适合湘两优900构建最大生物量群体。无论多株植还是单株植，低密度插植能产生较好的群体生长量（总生物量），最大达4 104 kg/667 m2，除13×13处理与其他密度差异达极显著外，其他密度级差间均达差异显著，说明总生物量对插植密度敏感，但在本试验设置的密度处理差异间没有达到极显著水平。
2.2 湘两优900在不同插植苗数和密度条件下的生殖生长性状分析
湘两优900具有茎秆粗壮、分蘖力中等、成穗率较高的特征。如表2所示，插植密度越低，越有利于成穗率提高，即有效分蘖越多，表明成穗率与密度成负相关关系，且副处理间测验结果显示，多株植更有利高成穗率，差异达极显著水平。虽然多株植有利形成高成穗率，但成穗率不是主要产量性状，产量主要构成性状是有效穗数，由于生产最终需要的是有效穗数最多，因而单穴插植苗数以适中为最好，最大的有效穗数在密度16×16处理到21×21处理之间，以19×19处理最好。
随着密度由高到低，每穗总粒数变化趋势是从低到高再回到中低水平，最合适的插植密度是19×19处理，其每穗总粒数最多。插植密度越低越有利每穗总粒数增长，即稻穗越大。除了24×24处理单株植小区显示较小（206.8粒），其他小区多株植与单株植条件下每穗总粒数各处理间均没有显著差异，说明低密度插植总体上有利提高每穗总粒数，24×24处理单、多株植之间206.8和232.6粒的显著变化值，可以认为是试验误差所致。
结实率的变化与每穗总粒数基本一致，较高的结实率出现在密度19×19处理到21×21处理之间，以19×19处理最高。结实率差异分为两个群体，其中19×19处理与21×21处理的结实率较高，与其他插植密度具有极显著差异，而所有多株与单株处理均无显著差异。可见，只有适合的插植密度（19 cm×19 cm、21 cm×21 cm）会产生较好的结实率。
表2 湘两优900在不同插植苗数和密度条件下的生殖生长性状差异
Table2 Effect of different density on reproductive growth traits of Xiangliangyou 900
注：同列数据后小写英文字母不同者表示差异显著，大写英文字母不同者表示差异极显著。
Note: Different lowercase letters in the same column represent significant differences, different capital letters represent extremely significant differences.
谷草比Grain/dry matter ratio处理Treatment成穗率Effective panicle rate (%)每穗总粒数Spikelet number per panicle结实率Seed set ratio (%)13×13 37.30eD 139.68dD 78.75bB 39.38a 16×16 57.40dC 175.53cC 79.07bB 40.30a 19×19 75.48cB 250.98aA 96.42aA 38.30a 21×21 98.27aA 237.98abAB 90.78aAB 38.53a 24×24 95.53bA 219.72bB 79.4bB 38.33a单株植×1 71.43bB 203.29a 81.62a 37.97a多株植×2 74.17aA 206.27a 88.15a 39.97a 13×13×1 31.77bB 163.07aA 72.57a 38.87a 13×13 ×2 42.83aA 116.30bB 84.93a 39.90a 16×16×1 57.37a 168.87a 78.10a 35.23bA 16×16 ×2 57.43a 182.20a 80.03a 45.37aA 19×19 ×1 74.93a 244.17a 95.83a 38.20a 19×19 ×2 76.03a 257.80a 97.00a 38.40a 21×21 ×1 98.03a 223.64 bB 92.87a 38.30a 21×21 ×2 98.50a 242.43a 88.70a 38.77a 24×24 ×1 95.03a 206.83bB 68.73bA 39.23a 24×24 ×2 96.03a 232.6aA 90.07aA 37.43a
谷草比在各密度处理之间没有明显变化趋势与规律，包括多株植与单株植均未出现测验显著性，说明湘两优900这一品种田间可塑性较大，在本试验设置的密度处理范围有种群自我调节生长能力，能达到最佳自我均衡群体状态，这是本试验对湘两优900最重要的发现。
2.3 湘两优900在不同插植苗数和密度条件下的产量及产量性状分析
从湘两优900产量及其构成因子对密度的响应显著性测验结果（表3）来看，有效穗数随着插植密度变化呈现出正态分布状态，最优值在密19×19处理附近，处理间差异极显著。主处理内除13×13处理单、多株植差异极显著外，其余密度处理单、多株植对有效穗数影响均不显著；副处理的单株植和多株植表现差异极显著，多株植对有效穗数有明显正向作用，而且差异均达极显著，即多株植更易于获得更多有效穗数。
每穗实粒数19×19、21×21处理差异不显著，但它们与其他密度处理每穗实粒数差异极显著；副处理单、多株植每穗实粒数除24×24密度处理差异极显著外，其余均差异不显著。说明密度差异会影响每穗实粒数的多少，并且达到极显著水平，但单、多株植间，在试验设定的所有密度都不会引起每穗实粒数的明显差异。
千粒重是湘两优900遗传性最稳定的性状，由品种遗传特性确定，显著性测验证明与插植密度、苗数无关。从表3可以看出，湘两优900千粒重在25.3～25.7之间，按一般田间测定性状误差许可范围来看，属于试验误差，表明湘两优900千粒重遗传性稳定，主要由品种遗传特性决定，受环境因素影响很小。
小区产量在高密度（13 cm×13 cm）条件下最低（30.0 kg），特别是多株植小区，由于株穗间过于密集，易发生纹枯病导致产量明显减少；16×16处理也不理想，产量次低；19×19、21×21、24×24处理均获得较好产量，以19×19处理产量最高。说明湘两优900较适合低密度插植，低密度插植条件比较易于建立较好的群体，适合品种生长特性发挥。本试验的小区产量最优密度处理为19×19，显著性产量差异由高到低分别是处理19×19＞21×21＞24×24＞16×16＞13×13；副处理单、多株植的小区产量差异（除13×13处理有极显著差异外）均不显著，表明单、多株植在大多数情况（除较密植的情形外）下，不会导致小区产量水平的显著性差异。
表3 湘两优900在不同插植苗数和密度条件下的产量及产量性状表现
Table3 Effect of different density on yield and yield traits of Xiangliangyou 900
注：同列数据后小写英文字母不同者表示差异显著，大写英文字母不同者表示差异极显著。
Note: Different lowercase letters in the same column represent significant differences, and different capital letters represent extremely significant differences.
小区产量Grain yield (kg)13×13 14.37dD 108.28dD 25.35bcB 32.40eE 16×16 19.30bB 138.75cCD 25.33cB 37.25dD 19×19 20.77aA 240.98aA 25.52abcAB 46.15aA 21×21 19.48bB 215.98aAB 25.53abAB 42.73bB 24×24 18.57cC 176.55bBC 25.65aA 40.22cC单株植×1 18.08bB 168.87a 25.49a 39.79a多株植×2 18.91aA 183.35a 25.47a 39.71a 13×13×1 12.27bB 117.93a 25.37a 34.77aA 13×13 ×2 16.47aA 98.63a 25.33a 30.04bB 16×16×1 19.33a 131.87a 25.33a 36.33a 16×16 ×2 19.27a 145.63a 25.33a 38.17a 19×19 ×1 20.60a 233.83a 25.57a 45.97a 19×19 ×2 20.93a 248.13a 25.47a 46.33a 21×21 ×1 19.60a 216.87a 25.53abAB 42.60a 21×21 ×2 19.37a 215.10a 25.53abAB 42.87a 24×24 ×1 18.60a 143.83bB 25.63a 39.27a 24×24 ×2 18.53a 209.27aA 25.67a 41.17a处理Treatment单株有效穗数Effective panicle number per plant每穗实粒数Filled spikelet number per panicle千粒重1000-grain weight (g)
因此，研究插植密度对产量水平的影响，可以忽略单或多株植的条件，即单、多株植不会对产量产生差异性影响。可以认为，适合湘两优900的插植密度不论是单株植还是多株植，均可以达到最高产量。
小区产量在不同密度下表现差异达到极显著水平，说明密度对小区产量具有决定性的意义。
3 讨论
研究表明，湘两优900产量在不同栽植密度下差异达到极显著水平，证明密度对产量具有决定性的意义［5，7，11］。本试验中，获得最高产量的插植密度在19 cm×19 cm附近，且不论是单株植还是多株植。我们估计这一密度之所以为最优值与品种的株型、分蘖特性有关。湘两优900是超高产型品种，具有茎秆粗壮直立、大穗粒多、分蘖力适中的特点。因此，这一结论不一定对所有品种具有普遍性意义，需要进一步试验验证。
湘两优900全生育期随着插植密度减小而增加，有品种全生育期漂移的特性，在长生育期条件下，可能还有产量潜力，可以在生长周期较长的一季中稻区（云南省）试验其产量潜力。
该品种在疏植条件下成穗率较高，且由于茎秆粗壮占用空间较多，不建议插植密度大，同时，过于密集的株穗容易导致病虫害发生，特别是在高温高湿的南方稻区，而应该适度疏植。试验证明，插植密度越低越有利每穗总粒数和每穗实粒数增长。因此，建议以19 cm×19 cm为限，稍偏疏最好。这一结论与前人的研究结果相近［4-11，14，16-33］。
对谷草比这一性状的研究表明，湘两优900品种田间可塑性较大，在本试验设置的密度处理范围有自我调节群体的现象。虽然在统计学上没有意义，但生产上可以依据产量目标调节生物产量，提高费效比，以最小的投入获得最佳收获。
湘两优900对插植苗数不敏感，即单株植还是多株植都可以达到最高产量，因而研究数据可以进一步以单株植和多株植两种类别进行分析。
在所有研究性状里，与产量关系密切的因子主要有苗峰值、有效穗数、总粒数、实粒数及结实率。
湘两优900具有良好的自我群体生长均衡特性。谷草比的稳定表现表明，无论多株植与单株植，在所有密度条件下，品种具有自我调节种群大小，达到最佳自我均衡群体状态，以达到最佳产量水平的能力。
4 结论
本试验结果表明，湘两优900在19 cm ×19 cm插植密度下可获得最高产量。由于湘两优900茎秆粗壮占用空间较多，对插植苗数不敏感，建议疏植。同时，湘两优900具有较好的长生育期产量潜力，可以在一季中稻区发挥高产潜力。湘两优900高产栽培应重点促进栽培群体形成高有效分蘖率（减少无效分蘖的损耗）、高有效穗数、高结实率、及大穗粒多（总粒数与实粒数）株型，这样才能获得高产。从单株的角度来看，较高的有效穗数、每穗总粒数、每穗实粒数、结实率和总生物量有利产量潜力发挥。
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