全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2013, 39(10): 1814−1825 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家粮食丰产科技工程项目(2011BAD16B05, 2012BAD04B13-2)和国家公益性行业(农业)科研专项(201303129)资助。
* 通讯作者(Corresponding authors): 马荣朝, E-mail: marongcao@163.com; 任万军, E-mail: rwjun@126.com
第一作者联系方式: E-mail: leixl1989@163.com
Received(收稿日期): 2012-12-17; Accepted(接受日期): 2013-06-04; Published online(网络出版日期): 2013-07-31.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20130731.1818.003.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2013.01814
种植方式对杂交籼稻植株抗倒伏特性的影响
雷小龙 刘 利 苟 文 马荣朝* 任万军*
四川农业大学 / 农业部西南作物生理生态与耕作重点实验室, 四川温江 611130
摘 要: 为探讨机械化播栽方式对杂交籼稻植株抗倒伏能力的影响, 以 F优 498为材料, 在大田进行了以种植方式为
主区、穴苗数为副区的裂区试验, 种植方式包括机直播、机插和手插 3种, 穴苗数分低苗和高苗 2个处理。在齐穗后
30 d, 调查植株茎鞘物理性状、力学和抗倒伏特性, 并分析茎鞘性状与抗倒伏特性的相关性。结果表明: (1)不同种植
方式之间水稻倒伏指数差异极显著, 手插稻最低, 机插稻最高, 机直播稻介于二者之间。这种差异主要与节间折断弯
矩有关, N1–N4节间折断弯矩与节间粗度和厚度、秆型指数、比茎重、节间干重、断面模数和弯曲应力都呈显著或极
显著正相关, 与节间长度呈显著或极显著负相关; 基部节间的植株折断弯矩变异较小, 且低位节间的弯曲力矩显著
高于高位节间, 这是水稻植株基部第 1、第 2节间易倒伏的主要原因。(2)手插稻基部节间短, 茎粗壁厚, 秆型指数、
茎鞘充实度和弯曲应力高, 最终表现为植株折断弯矩和抗倒伏能力强; 机插稻群体大, 个体生长受抑制, 倒伏指数
大。为构建合理的群体结构, 以机械化播栽稻每穴 3~4苗、手插稻每穴 2苗, 有利于相对实现高产与抗倒的协调。
关键词: 杂交籼稻; 种植方式; 机械化播栽; 抗倒伏能力; 茎鞘物理性状; 力学特性
Effects of Planting Methods on Culm Lodging Resistance of Indica Hybrid Rice
(Oryza sativa L.)
LEI Xiao-Long, LIU Li, GOU Wen, MA Rong-Chao*, and REN Wan-Jun*
Sichuan Agricultural University / Key Laboratory of Crop Ecophysiology and Farming System in Southwest China, Ministry of Agriculture,
Wenjiang 611130, China
Abstract: In order to investigate the effects of mechanized seeding and transplanting on lodging resistance of indica hybrid rice, a
split plot field experiment was conducted by using Fyou 498 as material. The effects of planting methods with mechanized seed-
ing, mechanized transplanting and artificial transplanting and different number of seedling per hill on the physical and mechanical
characteristics and lodging resistance of indica hybrid rice were studied in the thirty days after full heading. Furthermore, the cor-
relation between lodging resistance and main physical and mechanical characteristics was calculated. The main results were as
follows: (1) The lodging index of rice plants was different significantly among three planting methods, with the lowest in artificial
transplanting and the highest in mechanized transplanting, which was mainly attributed to the difference in breaking moment of
basal internodes. The breaking moment of the first to the fourth internodes was positively and significantly correlated with culm
type index, internode diameter and thickness, ratio of weight to length of culm, dry weight of internode, section modulus, bending
stress, respectively, while negatively and significantly correlated with internode length. The bending moment was larger in lower
internodes than in higher internodes, with relatively small changes in basal internodes. That is why the first and second internodes
were lodging-susceptible. (2) In artificial transplanting basal internodes was short, internode diameter, thickness and culm type
index were large, plumpness status of culm and sheath was good, and bending stress and breaking moment of internode were high,
so the artificial transplanting had good lodging resistance. The population structure of mechanized transplanting was so large that
individual plant growth was limited, and its lodging index was the largest in three planting methods. We suggest that in order to
get a coordination of high-yielding and high lodging resistance a suitable population should be conducted with 3–4 seedlings per
hill for mechanized seeding and transplanting and two seedlings per hill for artificial transplanting.
第 10期 雷小龙等: 种植方式对杂交籼稻植株抗倒伏特性的影响 1815


Keywords: Indica hybrid rice; Planting method; Mechanized seeding and transplanting; Lodging resistance; Physical characteris-
tics of culm and sheath; Mechanical characteristics
倒伏是水稻生产上普遍发生的问题, 不仅使水
稻大幅减产 , 影响稻米品质 , 而且增加收获成本 ,
降低水稻生产的综合效益[1-4]。水稻倒伏是品种自身
的抗倒伏性、自然和种植条件等因素综合作用的结
果。栽培因素, 如水肥运筹和栽培密度对水稻植株
的抗倒伏特性有显著影响 [5-14]; 水稻品种的抗倒伏
能力与穗部特征 [5,15-17]、茎秆物理性状和力学特
性[5-13,15-18]、茎秆结构组织及化学成分含量[5,12-13,15,17,19]
等密切相关。近年来, 我国水稻机械化播栽迅速发
展[20-21], 业已成为水稻种植的主要方式。关于种植
方式对水稻抗倒伏特性的影响, 现有研究大多针对
某一特定种植方式 , 以手插 [5-17]居多 , 机插 [22]和直
播[23]较少。而且, 有关机械化播栽对水稻抗倒伏特
性的影响, 现有研究仅以茎秆为对象, 缺乏对叶鞘
等器官的研究。本研究比较了机械穴直播、机插和
手插 3 种种植方式以及不同穴苗数对水稻植株物理
性状、力学和抗倒伏特性的影响, 旨在进一步明确
水稻的抗倒伏机制, 从而为杂交籼稻机械化播栽制
定配套栽培技术提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 供试材料与种植条件
2012 年在成都市郫县古城镇花牌村基地(103°
55′E, 30°52′N)种植籼型杂交中稻 F 优 498。该基地
位于成都平原都江堰自流灌溉区 , 灌溉条件良好 ,
属亚热带湿润性季风气候区。试验地前茬为蔬菜 ,
土壤属灰棕冲积土母质发育而成的水稻土, 质地为
中壤。0~20 cm 土层 pH 为 5.85, 含有机质 30.85 g
kg−1、全氮 2.27 g kg−1、碱解氮 74.81 mg kg−1、速效
磷 149.71 mg kg−1、速效钾 51.94 mg kg−1。
1.2 试验设计和田间管理
采用二因素裂区设计, 种植方式为主区, 设机
械穴直播(MD)、机插(MT)、手插(AT) 3个处理; 穴
苗数为副区, 设低苗(L)和高苗(H) 2个处理。机械穴
直播(以下简称机直播)以行穴距可调、播量可控的
2BD-10 精量穴直播机[24]播种, 试验中行穴距为 25
cm×20 cm, 低苗为单穴 3 粒直播, 高苗为单穴 6 粒
直播; 机插行穴距为 30 cm×16 cm, 插秧深度 2.5 cm,
低苗为单穴 2苗栽插, 高苗为单穴 4苗栽插; 手插按
凌启鸿等[25]的精确定量栽培技术, 栽插行穴距为 30
cm×17 cm, 深度约 2 cm, 低苗为单穴单苗栽插, 高
苗为单穴双苗栽插。各小区用塑料薄膜包埂隔离 ,
单独肥水管理。小区面积 36 m2, 重复 3次。
4月 25日用 2BD-10精量穴直播机进行水直播,
三叶一心期调查并间苗确定穴苗数, 低苗处理为 1.9
苗 穴−1, 高苗处理为 3.8 苗 穴−1; 用钵形塑料软盘
旱育秧, 3月 27日播种, 播量为 80 g 盘−1, 4月 26日
用洋马六行插秧机插秧, 秧龄 30 d, 叶龄 3.5~4.5叶,
栽后调查漏插率及穴苗数, 低苗处理为 1.8 苗 穴−1,
高苗处理为 3.9 苗 穴−1; 手插旱育秧于 3月 27日播
种, 4月 26日移栽, 叶龄 5.5~6叶, 单株平均带分蘖
2.0 个, 活苗后调查穴苗数, 低苗处理为 1.0 苗 穴−1,
高苗处理为 2.0 苗 穴−1。施纯氮 180 kg hm−2, 按基
蘖肥∶穗肥=6∶4, 其中基蘖肥以基肥∶分蘖肥
=2∶1、穗肥以促花肥∶保花肥=5∶5施用。按 N∶
P2O5∶K2O=2∶1∶2 确定磷、钾肥施用量, 磷肥作
基肥一次性施用, 钾肥按基肥∶穗肥(促花肥)=5∶5
施用, 其他管理措施按当地高产栽培要求实施。
1.3 测定项目与方法
栽插后 7 d (直播六叶期)每小区挂牌标记 40个
主茎, 于抽穗期标记出穗一致的 30 个主茎, 齐穗后
30 d取 20个主茎, 10株用于测植株抗折力(留鞘), 10
株用于测节间抗折力(去鞘)。测定各植株重心高度、
株高、穗长、叶鞘长度、各叶鞘着生处至叶鞘开口
处的长度、节间基部至穗顶的长度、节间长度、节
间中部粗度(分长径和短径)及厚度(测定 2 次, 取平
均值)、基部第 1、第 2、第 3、第 4 节间(N1、N2、
N3、N4)去鞘及留鞘的抗折力和叶片、叶鞘、节间的
鲜重及干重。取样时调查长势一致的 20穴的有效穗
数, 成熟期从各小区取主茎 15 个, 考查单穗重、穗
粒数、实粒数、穗粒重和总干重等产量性状。
按杨世明等 [5]的方法测定重心高度; 用茎秆强
度测定仪(型号 YYD-1, 托普仪器有限公司, 杭州)
测定抗折力, 将待测植株(留鞘)置茎秆强度测定支
架上, 待测节间中点与茎秆强度测定仪中点对齐(两
支点间距 5 cm, 若节间不足 5 cm, 变支点距离为 2
cm, 后换算), 然后向节间中点缓慢施加压力至折断,
折断植株瞬间的力为该节间的植株抗折力(kg); 用
该方法折断去鞘节间的力为节间抗折力(kg)。
将各节间和叶鞘分别装袋 , 于 105℃杀青 60
min, 80℃烘干至恒重, 用天平称量各节间及叶鞘的
干重。
1816 作 物 学 报 第 39卷

按孙永健等[10]、Ookawa 等[11]的方法计算茎秆
力学特性, 相对重心高度(%) = 重心高度/株高×100;
被测节间基部至穗顶的鲜重(g) = 穗鲜重(g)+该节
间基部以上叶、鞘、节间鲜重 (g); 弯曲力矩(WP, g
cm) = 被测节间基部至穗顶的鲜重(g)×该节间基部
至穗顶的长度(cm); 植株折断弯矩(W, g cm) = F 植株
×L×1000/4 [F 植株为植株抗折力(kg), L为两支点间距
离(cm)]; 节间折断弯矩(W′, g cm) = F 节间×L×1000/4
[F 节间为节间抗折力(kg), L为两支点间距离(cm)]; 断
面模数(Z, mm3)=(a13b1−a23b2)/4a1(a1和 a2表示节间短
轴的外径和内径, b1和 b2表示节间长轴的外径和内
径, mm); 弯曲应力(BS, g mm−2)=10×节间折断弯矩
(g cm)/断面模数(mm3); 倒伏指数(%)=弯曲力矩/植
株折断弯矩×100; 秆型指数(%)=节间外径(长短轴
的平均值, cm)/秆长(cm)×100; 节间扁平率(%)=[1−
节间短轴 (mm)/节间长轴 (mm)]×100; 叶鞘包茎度
(%)=叶鞘着生处至叶鞘开口处长度/叶鞘长度×100;
比茎重(mg cm−1)=节间干重(g)/节间长度(cm)×1000;
比鞘重(mg cm−1)=叶鞘干重(g)/叶鞘长度(cm)×1000;
节间对植株折断弯矩的贡献率(%)=节间折断弯矩 /
植株折断弯矩×100; 经济系数(%)=穗粒重 /总干重
×100。
1.4 统计分析
应用 Microsoft Excel 2007整理、处理数据, SAS
9.0软件进行其他统计分析。用 LSD (least significant
difference tests)比较样本平均数的差异显著性。
2 结果与分析
2.1 种植方式与穴苗数对茎秆物理和产量性状
的影响
2.1.1 对株高、节间长度和产量性状的影响 由
表 1 可知, 种植方式和穴苗数均在一定程度上影响
水稻主茎的物理和产量性状。不同种植方式下株高
表现为机直播>机插>手插, 重心高度随株高增加而
增加 , 相对重心高度却呈机插>机直播>手插的趋
势。机插稻的有效穗数比机直播稻和手插稻分别高
26.09%和 12.43%, 而单穗重以手插稻最高, 机直播
稻次之, 机插稻最低。不同种植方式下机直播稻的
经济系数最低, 比机插稻和手插稻分别低 5.06 和
5.91 个百分点。不同种植方式之间的主茎单穗重和
穗粒数差异不显著, 且随穴苗数增加而降低。
进一步分析构成株高的节间长度和穗长发现 ,
基部 N1–N4、N6节间长度总体呈机直播>机插>手插
的趋势, 机直播与机插、手插差异大多达到显著水
平, 机插与手插基本没有显著差异。N5 节间长度表
现为机插>手插>机直播, 穴苗数及其与种植方式的
互作对 N1节间长度有显著影响, 机械化播栽稻随穴
苗数增大而变短, 手插稻反而变长。不同种植方式
下, N3节间长度表现为低苗处理>高苗处理。种植方
式和穴苗数对 N4节间长度存在显著的交互效应, 机
插稻和手插稻随穴苗数增大而增长, 机直播稻表现
相反。机直播的 N1–N4节间长度之和显著长于机插
和手插, 但不同种植方式之间 N5–N6 节间长度之和
差异不显著。种植方式对穗长有显著影响, 以手插
稻最长, 机插稻次之, 机直播稻最短。由此说明, 不
同种植方式对 N1–N4节间长度及其配置和穗长均有
显著影响, 进而影响株高。
2.1.2 对节间物理性状的影响 由表 2 可见, 不
同种植方式对节间粗度和茎壁厚度均有一定影响 ,
N1 节间粗度和茎壁厚度表现为机直播>机插>手插,
机直播的节间粗度和茎壁厚度分别比手插高 18.40%
和 10.95%。基部 N2–N4茎壁厚度总体呈机直播>手
插>机插的趋势, 相同种植方式下, 不同穴苗数对节
间粗度和茎壁厚度的影响不显著。由于种植方式影
响了节间长度和粗度, 其秆型指数与扁平率也存在
一定的差异。基部 N2–N4节间秆型指数为手插>机插
>机直播, 手插的节间粗度略小于机直播, 秆长却比
机直播短, 3种种植方式中以手插的秆型指数最高。
手插稻的 N1节间扁平率大于机械化播栽稻, 机直播
稻比手插稻低 52.19%。种植方式与穴苗数的互作对
N3 节间扁平率有显著影响, 机直播和机插的高苗处
理比低苗处理分别高 28.50%和 17.90%, 手插的高苗
处理比低苗处理反而低 15.26%。不同种植方式下,
机直播稻的基部节间粗度和茎壁厚度最高, 手插稻
的秆型指数最大。
2.2 种植方式与穴苗数对叶鞘物理及茎鞘充实
度性状的影响
由表 3 可见, 机直播稻的 N1叶鞘长度短于机插
稻和手插稻, 而 N2–N4 叶鞘长度呈机直播>机插>手
插的趋势。相同种植方式下, N3叶鞘长度随穴苗数增
加而变短。种植方式与穴苗数对 N1叶鞘长度存在极
显著的交互效应, 机直播和手插随穴苗数增加而变
短, 机插却呈相反趋势。不同处理对叶鞘与节间长
度的影响基本一致, 说明节间与叶鞘的物理性状存
在一定的相关性。叶鞘包茎度是评价叶鞘包裹茎秆
程度的重要性状, N1、N2叶鞘包茎度表现为机直播>
第 10期 雷小龙等: 种植方式对杂交籼稻植株抗倒伏特性的影响 1817


机插>手插, N3、N4叶鞘包茎度呈机插>机直播>手插
的趋势。机械化播栽稻的叶鞘包茎度高于手插稻 ,
说明机械化播栽稻的叶鞘对植株抗折力影响大于手
插稻。种植方式与穴苗数的互作对 N1–N3叶鞘包茎
度均有显著影响, 机械化播栽稻的叶鞘包茎度一般
随穴苗数增加而降低, 手插稻表现却相反。从基部
N1 至 N4 节间, 叶鞘长度和叶鞘包茎度均逐渐增加,
说明叶鞘对植株抗折力的贡献随节位升高而增加。

表 1 种植方式和穴苗数对主茎株高、节间长度和产量性状的影响
Table 1 Effects of planting methods and seedling number per hill on plant height, internode length and yield character of main stem
处理
Treatment
株高
PH (cm)
重心高度
GCH (cm)
相对重心高度
RGCH (%)
有效穗数 NCP
(panicle m−2)
单穗重
GWP (g)
穗粒数
GNP
经济系数
ECP (%)
低苗 L 115.96 52.79 45.56 214.72 6.09a 216a 53.64
高苗 H 115.86 52.29 45.15 217.78 5.99a 209b 52.11
机直播 MD
平均 Mean 115.91A 52.54 45.35 216.25B 6.04 212 52.87B
低苗 L 115.55 53.73 46.53 267.74 6.52a 227a 57.37
高苗 H 112.83 51.20 45.38 277.59 5.47b 202b 58.49
机插 MT
平均 Mean 114.19AB 52.46 45.96 272.67A 6.00 214 57.93A
低苗 L 113.62 50.59 43.35 240.70 6.39a 224a 59.41
高苗 H 112.51 51.13 45.56 244.34 5.83a 207b 58.16
手插 AT
平均 Mean 113.06B 50.86 44.45 242.52AB 6.11 215 58.78A
种植方式 P 4.77(*) 2.91 1.76 10.28* 0.29 0.10 40.01**
穴苗数 S 2.98 1.67 0.11 0.29 21.50** 8.16* 0.90
F值
F-value
种植方式×穴苗数
P×S
1.01 1.97 2.39 0.05 4.97 0.84 2.08
节间长度 Internode length (cm) 处理
Treatment N1 N2 N3 N4 N5 N6
N1–N4 N5–N6
穗长
EL (cm)
低苗 L 3.51a 6.36 9.69a 11.88b 20.40 37.75 31.51 58.15 26.47
高苗 H 2.37a 6.43 8.16b 13.28a 20.91 38.31 30.23 59.22 26.48
机直播 MD
平均 Mean 2.94A 6.39A 8.93 12.58A 20.66B 38.03A 30.87A 58.69 26.47B
低苗 L 2.52a 5.72 9.30a 12.09a 23.04 35.56 29.63 58.60 27.39
高苗 H 1.88a 5.60 8.46b 11.46a 22.96 35.65 27.39 58.61 27.42
机插 MT
平均 Mean 2.20B 5.66B 8.88 11.77B 23.00A 35.60B 28.51B 58.61 27.40AB
低苗 L 1.85a 5.48 8.39a 10.92a 22.96 36.13 26.64 59.09 28.25
高苗 H 2.02a 5.66 8.24a 10.87a 22.15 36.22 26.80 58.37 27.97
手插 AT
平均 Mean 1.94B 5.57B 8.32 10.90C 22.55A 36.18B 26.72C 58.73 28.11A
种植方式 P 15.75** 29.74** 2.44 11.39** 22.11** 8.03* 18.10** 0.03 6.62*
穴苗数 S 12.58* 0.19 11.41* 1.76 0.18 0.23 3.91 0.07 0.05
F值
F-value
种植方式×穴苗数
P×S
6.44* 0.89 2.57 7.33* 1.55 0.09 1.51 1.36 0.08
同列中标以不同大写字母的值在种植方式间差异达 5%显著水平, 标以不同小写字母的值在穴苗数间差异达 5%显著水平。 (*), *, **
分别表示方差分析在 0.10, 0.05和 0.01水平上显著。 MD: 机直播; MT: 机插; AT: 手插; L: 低穴苗数; H: 高穴苗数; P: 种植方式; S:
穴苗数; P×S: 种植方式与穴苗数的互作。N1–N6分别表示从基部向上第 1至第 6节间。
Values within a column followed by a different capital letter are significantly different at P<5% among different planting methods and
values within a column followed by a different small letter are significantly different at P<5% among different seedling number per hill. (*), *,
** denote significance of variance analysis at the 0.10, 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. MD: mechanized direct-seeding; MT:
mechanized transplanting; AT: artificial transplanting; L: small seedlings number per hill; H: large seedlings number per hill; P: planting
methods; S: seedlings number per hill; P×S: interaction between planting methods and seedlings number per hill. N1–N6: from the 1st
internode to the 6th internode upward the base, respectively. EL: ear length; PH: plant height; GCH: gravity center height; RGCH: ratio of
gravity center height to plant height; NCP: number of effective panicles; GWP: grain weight per panicle; GNP: grain numbers per panicle;
ECP: economic coefficient per panicle.
1818 作 物 学 报 第 39卷

表 2 种植方式和穴苗数对主茎节间物理性状的影响
Table 2 Effects of planting methods and seedling number per hill on physical characteristics of internode of main stem
节间粗度 Internode diameter (mm) 茎壁厚度 Culm thickness (mm) 处理
Treatment N1 N2 N3 N4 N1 N2 N3 N4
低苗 L 5.98 6.12 5.80 5.36 1.14 0.88 0.74 0.62
高苗 H 5.91 6.25 5.83 5.44 1.25 0.93 0.75 0.64
机直播 MD
平均 Mean 5.95A 6.18A 5.81 5.40 1.20A 0.90 0.74 0.63A
低苗 L 6.09 5.98 5.88 5.20 1.10 0.88 0.72 0.56
高苗 H 5.26 5.83 5.55 5.26 1.15 0.90 0.69 0.57
机插 MT
平均 Mean 5.68AB 5.91B 5.72 5.21 1.13B 0.89 0.70 0.56B
低苗 L 5.05 6.18 5.94 5.58 1.07 0.89 0.76 0.59
高苗 H 4.99 5.96 5.65 5.32 1.08 0.85 0.71 0.57
手插 AT
平均 Mean 5.02B 6.07B 5.79 5.45 1.08B 0.87 0.73 0.58AB
种植方式 P 5.32* 4.45(*) 0.51 3.23 12.58** 1.89 4.25(*) 13.97**
穴苗数 S 1.79 1.22 5.68(*) 0.49 5.60(*) 0.82 4.25(*) 0.05
F值
F-value
种植方式×穴苗数 P×S 1.15 1.94 1.82 1.57 2.64 2.90 2.49 1.09
秆型指数 Culm type index (%) 节间扁平率 Internode oblate rate (%) 处理
Treatment N1 N2 N3 N4 N1 N2 N3 N4
低苗 L 0.75 0.73 0.70 0.64 6.77 10.31 9.86a 8.64
高苗 H 0.73 0.74 0.70 0.65 6.80 8.94 12.67a 9.30
机直播 MD
平均 Mean 0.74 0.74B 0.70B 0.65B 6.78B 9.63 11.26A 8.97
低苗 L 0.75 0.74 0.73 0.64 11.22 8.09 9.44a 8.98
高苗 H 0.76 0.76 0.73 0.68 10.91 9.10 11.13a 9.11
机插 MT
平均 Mean 0.76 0.75AB 0.72A 0.66AB 11.07AB 8.59 10.29AB 9.04
低苗 L 0.76 0.78 0.75 0.70 16.62 9.77 10.29a 7.12
高苗 H 0.73 0.76 0.72 0.68 11.73 7.96 8.72a 8.97
手插 AT
平均 Mean 0.75 0.77A 0.73A 0.69A 14.18A 8.87 9.50B 8.04
种植方式 P 1.06 4.61(*) 6.82* 6.02* 8.46* 0.41 3.37 2.07
穴苗数 S 2.32 0.80 1.28 0.63 1.37 0.57 3.10 3.85
F值
F-value
种植方式×穴苗数 P×S 1.38 3.71 1.55 3.36 1.16 0.83 5.62* 1.29
同列中标以不同大写字母的值在种植方式间差异达 5%显著水平, 标以不同小写字母的值在穴苗数间差异达 5%显著水平。 (*),*, **
分别表示方差分析在 0.10, 0.05和 0.01水平上显著。秆型指数为节间粗度与秆长之比, 节间扁平率为节间圆度的评价指标。其他缩写
同表 1。
Values within a column followed by a different capital letter are significantly different at P<5% among different planting methods and
values within a column followed by a different small letter are significantly different at P<5% among different seedling number per hill. (*),*,
** denote significance of variance analysis at the 0.10, 0.05, and 0.01 probability levels, respectively. Culm type index is the ratio of internode
diameter to culm length and internode oblate rate is an evaluation index of internode’s roundness. Other abbreviations are the same as given
in Table 1.

由于不同种植方式的茎鞘长度、节间粗度和茎
壁厚度不同, 其比茎重和比鞘重也存在差异。基部
N1–N4 节间比茎重呈机直播>手插>机插的趋势, 各
节间机直播比机插、手插分别高 20.45%、34.32%、
46.84%、39.91%和 20.42%、24.68%、28.65%、28.19%。
相同种植方式下, 手插稻的比茎重随穴苗数增加而
减小, 机械化播栽稻反而增大。比鞘重随穴苗数增
加总体呈降低的趋势, 种植方式与穴苗数对 N4节间
比鞘重存在显著的交互效应, 机直播和手插随穴苗
数增加而降低, 机插却表现为高苗处理>低苗处理。
机直播稻的比茎重高, 节间充实度好, 提高了其承
受载荷的能力。
2.3 种植方式与穴苗数对茎秆力学特性及抗倒
伏性的影响
2.3.1 对茎秆力学特性的影响 由表 4 可知, 基
部N1、N2节间断面模数呈机直播>机插>手插的趋势,
N3、N4节间断面模数表现为机直播>手插>机插。机
插稻和手插稻的断面模数随穴苗数增加而增大, 机

第 10期 雷小龙等: 种植方式对杂交籼稻植株抗倒伏特性的影响 1819


表 3 种植方式和穴苗数对主茎叶鞘物理和茎鞘充实度性状的影响
Table 3 Effects of planting methods and seedling number per hill on physical and phimosis degree characteristics of sheath and
internode
叶鞘长度 Leaf sheath length (cm) 叶鞘包茎度 Sheath phimosis degree (%) 处理
Treatment N1 N2 N3 N4 N1 N2 N3 N4
低苗 L 22.97a 24.91 26.97a 27.82 16.02a 24.67a 37.55a 50.21
高苗 H 22.44a 24.58 25.82a 28.69 15.32a 23.82a 32.55b 49.09
机直播
MD
平均 Mean 22.70B 24.74 26.39A 28.26A 15.67A 24.24A 35.05 49.65
低苗 L 23.16a 24.31 25.39a 26.76 12.60b 23.13a 37.34a 56.85
高苗 H 24.43a 24.45 24.94a 26.44 16.55a 20.84b 34.18b 51.69
机插 MT
平均 Mean 23.57A 24.38 25.16B 26.60B 14.57A 21.98B 35.76 54.27
低苗 L 24.10a 23.82 24.10a 25.52 10.07a 19.70b 33.19a 48.41
高苗 H 23.05a 24.34 23.70a 24.75 12.23a 23.14a 34.35a 50.42
手插 AT
平均 Mean 23.57A 24.08 23.90C 25.13C 11.15B 21.42B 33.77 49.41
种植方式 P 13.70** 2.86 49.49** 34.92** 22.52** 6.34* 2.87 3.25
穴苗数 S 0.40 0.25 10.48* 0.06 9.90* 0.02 11.56* 0.66
F值
F-value
种植方式×穴苗数
P×S
15.53** 1.19 1.40 2.58 5.56* 6.31* 7.04* 1.40
比茎重 Ratio of weight to length of culm (mg cm−1) 比鞘重 Ratio of weight to length of sheath (mg cm−1)处理
Treatment N1 N2 N3 N4 N1 N2 N3 N4
低苗 L 44.02 32.73 26.53 22.47 4.70 7.40 9.40 11.07a
高苗 H 47.40 32.56 27.44 21.90 4.59 6.89 9.36 10.20a
机直播
MD
平均 Mean 45.71A 32.64A 26.99A 22.19A 4.65 7.14 9.38B 10.62AB
低苗 L 36.99 23.33 17.41 14.48 5.27 7.67 9.60 10.10a
高苗 H 38.91 25.27 19.35 17.24 4.90 7.53 9.83 10.50a
机插 MT
平均 Mean 37.95B 24.30B 18.38B 15.86B 5.07 7.58 9.72AB 10.29B
低苗 L 37.87 26.97 21.52 18.28 4.77 7.97 10.17 11.10a
高苗 H 38.06 25.39 20.45 16.34 4.35 7.00 10.57 10.53a
手插 AT
平均 Mean 37.96B 26.18B 20.98B 17.31B 4.57 7.49 10.38A 10.83A
种植方式 P 5.77* 14.95** 26.39** 21.00** 1.20 0.57 5.49* 3.99
穴苗数 S 0.72 0.00 0.36 0.01 1.32 2.39 0.58 4.97
F值
F-value
种植方式×穴苗数
P×S
0.18 0.61 0.80 2.79 0.15 0.50 0.25 5.84*
同列中标以不同大写字母的值在种植方式间差异达 5%显著水平, 标以不同小写字母的值在穴苗数间差异达 5%显著水平。 *, **
分别表示方差分析在 0.05和 0.01水平上显著。比茎重与比鞘重是单位长度茎、鞘的干重。其他缩写同表 1。
Values within a column followed by a different capital letter are significantly different at P<5% among different planting methods and
values within a column followed by a different small letter are significantly different at P<5% among different seedling number per hill. *, **
denote significance of variance analysis at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. Ratio of weight to length of culm and sheath is
the dry weight of culm and sheath per unit length. Other abbreviations are the same as given in Table 1.

直播稻反而减小。弯曲应力是体现茎秆材料强度的
重要指标, 不同种植方式之间 N1–N4 节间弯曲应力
差异显著, 以手插最高, 机直播次之, 机插最低。不
同穴苗数及其与种植方式的互作对弯曲应力有一定
的影响 , 机直播稻和手插稻随穴苗数增加而降低 ,
机插稻反而增大。虽然手插稻节间粗度、茎壁厚度
和比茎重略低于机直播, 弯曲应力却显著高于机械
化播栽稻, 表明手插稻茎秆的力学特性良好。
基部 N1–N4节间弯曲力矩和折断弯矩均呈手插
>机直播>机插的趋势, 不同种植方式之间节间折断
弯矩的差异均达显著水平 , 但弯曲力矩差异不显
著。机插稻和手插稻的弯曲力矩随穴苗数增加而降
低, 机直播稻反而增加, 其原因很可能是机插稻和
手插稻均属于移栽方式, 且有效穗数随穴苗数增加
而增加, 狭小的空间使个体生长受限; 机直播的播
种成穴, 但种子接触不紧密, 个体生长没有受到明
显抑制。相同种植方式下, 各节间折断弯矩大都随
穴苗数增加而减小, 且随节位升高逐渐减小。
1820 作 物 学 报 第 39卷

表 4 种植方式和穴苗数对主茎力学特性的影响
Table 4 Effects of planting methods and seedling number per hill on mechanical properties of main stem
断面模数 Section modulus (mm3) 弯曲应力 Bending stress (g mm−2) 处理
Treatment N1 N2 N3 N4 N1 N2 N3 N4
低苗 L 59.68 48.40 38.55a 28.80 344.19a 392.52a 405.24 401.82
高苗 H 57.88 52.59 38.71a 30.03 264.38a 354.11a 387.56 377.20
机直播
MD
平均 Mean 58.78A 50.49 38.63 29.42 304.29B 373.32B 396.40A 389.51A
低苗 L 55.38 48.12 40.56a 25.74 244.97a 330.11a 300.06 363.72
高苗 H 53.74 47.43 35.57b 27.27 301.23a 347.38a 335.65 339.30
机插
MT
平均 Mean 54.56B 47.78 38.07 26.51 273.10B 338.74C 317.85B 351.51B
低苗 L 51.04 50.25 41.53a 31.16 458.05a 446.29a 413.00 389.46
高苗 H 47.92 44.88 35.35b 26.90 508.02a 391.89b 403.23 394.61
手插
AT
平均 Mean 49.48C 47.57 38.44 29.03 483.04A 419.09A 408.11A 392.04A
种植方式 P 15.17** 1.91 0.06 3.45 51.98** 54.04** 50.44** 8.63*
穴苗数 S 2.51 0.21 7.57* 0.26 0.24 15.82** 0.12 2.69
F值
F-value
种植方式×穴苗数
P×S
0.11 4.10 2.12 3.67 5.97* 11.77** 4.33 1.23
弯曲力矩 Bending moment (g cm) 节间折断弯矩 Breaking moment of internode (g cm)处理
Treatment N1 N2 N3 N4 N1 N2 N3 N4
低苗 L 3323.92 3050.30 2557.81a 1981.63 2199.00 2023.57a 1665.48a 1231.55a
高苗 H 3269.88 3053.64 2573.75a 2045.10 1964.69 1832.74a 1420.24b 1075.00b
机直播
MD
平均 Mean 3296.90 3052.00 2565.78 2013.36 2081.84B 1928.15A 1542.90A 1153.27A
低苗 L 3174.45 2986.10 2514.38a 1963.81 1681.90 1684.36a 1258.75a 965.69a
高苗 H 2872.67 2722.19 2311.31a 1835.66 1771.08 1565.71a 1117.26a 882.74a
机插
MT
平均 Mean 3023.60 2854.10 2412.84 1899.73 1726.49C 1625.04B 1188.00B 924.22B
低苗 L 3387.82 3244.59 2721.47a 2152.59 2351.61 2216.79a 1664.29a 1192.26a
高苗 H 3139.45 3072.72 2428.95b 1918.33 2279.97 1749.64b 1444.05b 1035.12b
手插
AT
平均 Mean 3263.60 3158.70 2575.21 2035.46 2315.79A 1983.21A 1554.20A 1113.69A
种植方式 P 2.88 3.85 2.42 2.05 27.00** 16.67** 8.30* 8.62*
穴苗数 S 3.90 2.51 5.59* 2.87 1.20 22.52** 5.88* 7.54*
F值
F-value
种植方式×穴苗数
P×S
0.55 0.74 1.84 2.20 2.01 3.79 0.14 0.26
同列中标以不同大写字母的值在种植方式间差异达 5%显著水平, 标以不同小写字母的值在穴苗数间差异达 5%显著水平。 *, **
分别表示方差分析在 0.05和 0.01水平上显著。其他缩写同表 1。
Values within a column followed by a different capital letter are significantly different at P<5% among different planting methods and
values within a column followed by a different small letter are significantly different at P<5% among different seedling number per hill. *, **
denote significance of variance analysis at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. Other abbreviations are the same as given in
Table 1.

2.3.2 对植株抗倒伏能力的影响 植株折断弯矩
是体现水稻植株承受自身及外界载荷能力的综合指
标, 受节间和叶鞘相关性状的影响。基部 N1–N4 节
间植株折断弯矩总体呈手插>机直播>机插的趋势 ,
机插稻与机直播稻、手插稻差异均显著, 手插稻与
机直播稻差异大都不显著(表 5)。种植方式与穴苗数
除对 N3节间外, 对其他各节间的植株折断弯矩均存
在显著的交互效应, 机械化播栽稻一般随穴苗数增
加而增加, 手插稻反而减小。基部 N1–N4 节间折断
弯矩和植株折断弯矩均随节位升高而减小, 但植株
折断弯矩的变幅小于节间折断弯矩。各节间折断弯
矩对植株折断弯矩的贡献率分别为 88.95%、75.18%、
68.10%和 54.04%, 表明植株折断弯矩中节间起主要
作用, 但叶鞘对其贡献率随节位升高而增大。
基部 N1–N4节间倒伏指数均呈机插>机直播>手
插的趋势, 机插与机直播、手插的差异显著, 各节间
机插稻的倒伏指数比机直播稻、手插稻分别高
15.37%、10.34%、16.60%、13.70%和 30.30%、17.44%、
19.54%、23.22%。种植方式与穴苗数的互作对 N1、
N2节间倒伏指数均有显著影响, 机直播稻与手插稻
第 10期 雷小龙等: 种植方式对杂交籼稻植株抗倒伏特性的影响 1821


表 5 种植方式和穴苗数对主茎抗倒伏能力的影响
Table 5 Effects of planting methods and seedling number per hill on lodging resistance of main stem
植株折断弯矩 Breaking moment of culm (g cm) 倒伏指数 Lodging index (%) 处理
Treatment N1 N2 N3 N4 N1 N2 N3 N4
低苗 L 2610.90a 2489.29a 2204.76 2027.98a 137.00a 124.57a 117.91 100.65
高苗 H 2329.20a 2495.24a 2236.31 2044.05a 183.40a 125.26a 118.46 104.13
机直播 MD
平均 Mean 2470.05A 2492.30AB 2220.50A 2036.01A 160.20B 124.91AB 118.18B 102.39B
低苗 L 2001.24a 2001.39b 1759.72 1610.42a 189.71a 156.40a 146.67 125.33
高苗 H 2175.76a 2535.42a 1981.25 1928.08a 179.95a 119.27b 128.93 107.51
机插
MT
平均 Mean 2088.50C 2268.40B 1870.50B 1769.25B 184.83A 137.83A 137.80A 116.42A
低苗 L 2383.72a 2885.81a 2316.77 2289.58a 144.75a 116.59a 116.15 96.74
高苗 H 2173.84a 2424.40a 2131.55 1991.07a 138.96a 118.14a 114.40 92.23
手插
AT
平均 Mean 2278.78B 2655.10A 2224.20A 2140.33A 141.85C 117.37B 115.27B 94.48B
种植方式 P 14.54** 3.65 5.81* 10.51* 17.83** 6.37* 10.87* 18.70**
穴苗数 S 3.35 0.05 0.05 0.03 3.04 6.03* 2.17 4.49
F值
F-value
种植方式×穴苗数
P×S
6.01* 6.01* 1.46 6.81* 9.42* 7.26* 1.80 4.39
同列中标以不同大写字母的值在种植方式间差异达 5%显著水平, 标以不同小写字母的值在穴苗数间差异达 5%显著水平。 *, **
分别表示方差分析在 0.05和 0.01水平上显著。其他缩写同表 1。
Values within a column followed by a different capital letter are significantly different at P<5% among different planting methods and
values within a column followed by a different small letter are significantly different at P<5% among different seedling number per hill. *, **
denote significance of variance analysis at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. Other abbreviations are the same as same in
Table 1.

随穴苗数增加而略有增大, 机插稻反而减小。基部
节间植株折断弯矩与弯曲力矩均表现为手插>机直
播>机插 , 但不同种植方式之间植株折断弯矩的差
异更明显, 最终使倒伏指数表现为手插>机直播>机
插。表明手插稻的抗倒伏能力最强, 机插稻最弱, 机
直播稻介于二者之间。基部 N1–N4节间倒伏指数随
节位升高逐渐降低, 说明水稻低节位更易倒伏。
2.4 植株抗倒伏特性与主要物理性状、力学特性
的相关性
不同种植方式水稻植株主要物理性状、力学特
性与节间折断弯矩、植株折断弯矩和倒伏指数之间
的相关分析表明(表 6), 水稻基部 N1–N4节间的抗倒
伏能力与植株物理性状、力学特性密切相关。基部
N2–N4 节间折断弯矩与节间粗度、茎壁厚度、秆型
指数、比茎重、比鞘重、节间干重、叶鞘干重、穗
鲜重、基部至穗顶植株鲜重、断面模数、弯曲应力
和弯曲力矩都呈显著或极显著正相关 , 与节间长
度、叶鞘包茎度呈显著或极显著负相关, 与株高、
重心高度、相对重心高度和节间扁平率呈一定程度
负相关, 与穗长呈正相关。N1 节间折断弯矩除与弯
曲应力呈极显著正相关外, 与其他的物理性状、力
学特性的相关性均不显著, 但趋势与 N2–N4 节间基
本一致。主茎 N1–N4植株折断弯矩与穗长、节间粗
度、茎壁厚度、秆型指数、比茎重、穗鲜重、基部
至穗顶植株鲜重、断面模数、弯曲应力和弯曲力矩
大都呈显著或极显著正相关, 与节间长度、叶鞘包
茎度呈显著或极显著负相关, 与重心高度、相对重
心高度和节间扁平率呈负相关, 与叶鞘长度、比鞘
重和节间干重呈正相关。
基部 N1–N4节间的倒伏指数与株高、重心高度、
相对重心高度基本上呈显著或极显著正相关, 与比
茎重和弯曲应力大都呈显著或极显著负相关, 与穗
长、节间长度、叶鞘长度、包茎度、穗鲜重、断面
模数和弯曲力矩基本上呈一定程度正相关, 与茎壁
厚度、扁平率、比鞘重和节间干重呈负相关。节间
粗度、秆型指数、基部至穗顶植株鲜重与 N1、N2
节间倒伏指数呈负相关, 与 N3、N4节间倒伏指数呈
正相关, 相关系数均较小。各节间倒伏指数与节间
折断弯矩呈显著负相关, 与植株折断弯矩呈极显著
负相关且相关系数均在 0.75以上。倒伏指数是植株
折断弯矩和弯曲力矩综合作用的结果, 通径分析表
明 N1–N4节间植株折断弯矩和弯曲力矩对倒伏指数
的直接通径系数分别为−0.600、−0.888、−0.979、
−0.930和−0.088、0.262、0.347、0.290, 且植株折断
弯矩与倒伏指数的相关性显著大于弯曲力矩, 因而
植株折断弯矩对抗倒伏能力的贡献率也就较弯曲力
矩的高。由表 6 还可知, 产量性状与抗倒伏能力也
密切相关, 有效穗数与节间折断弯矩和植株折断大


表 6 节间折断弯矩、植株折断弯矩和倒伏指数与植株主要物理性状、力学特性的相关系数
Table 6 Correlation coefficients of breaking moment of internode, breaking moment of culm, lodging index with main physical and mechanical characteristics of main stem (n=72)
节间折断弯矩 Breaking moment of internode 植株折断弯矩 Breaking moment of culm 倒伏指数 Lodging index 植株物理性状、力学特性
Physical and mechanical characteristics of
main stem N1 N2 N3 N4 N1 N2 N3 N4 N1 N2 N3 N4
株高 Plant height –0.048 –0.027 –0.024 0.016 0.135 –0.058 0.024 0.030 0.292* 0.302** 0.226 0.133
穗长 Ear length 0.212 0.072 0.071 0.008 0.099 0.284* 0.179 0.237* 0.006 –0.056 0.048 0.014
重心高度 Gravity center height –0.182 –0.278* –0.098 –0.098 0.022 –0.074 –0.163 –0.172 0.234* 0.271* 0.387** 0.291*
相对重心高度 RGCHPH –0.140 0.019 –0.086 –0.116 –0.062 –0.048 –0.195 –0.210 0.090 0.123 0.298* 0.248*
节间长度 Internode length –0.208 –0.143 –0.247* –0.304** –0.340** –0.216 –0.302* –0.184 0.091 0.051 0.249* 0.133
节间粗度 Internode diameter –0.118 0.630** 0.527** 0.585** 0.191 0.489** 0.254* 0.385** –0.232* –0.207 0.233* 0.114
茎壁厚度 Culm thickness 0.163 0.595** 0.673** 0.494** 0.267* 0.200 0.530** 0.374** –0.012 –0.097 –0.126 –0.029
秆型指数 Culm type index –0.060 0.631** 0.493** 0.532** 0.254* 0.543** 0.256* 0.359** –0.033 –0.385** 0.093 0.032
节间扁平率 Internode oblate rate 0.103 –0.230* –0.209 –0.113 0.047 –0.080 0.013 –0.020 –0.074 –0.022 –0.192 –0.117
叶鞘长 Leaf sheath length –0.298 –0.106 0.241* 0.456** 0.002 0.081 –0.056 0.070 0.328* 0.041 0.131 0.191
叶鞘包茎度 Sheath phimosis degree 0.166 –0.282* –0.362** –0.509** 0.310* –0.231 –0.331** –0.423** –0.125 0.064 0.144 0.072
比茎重 Ratio of weight to length of culm –0.068 0.192 0.265* 0.386** 0.086 0.168 0.348** 0.202 –0.035 –0.250* –0.320** –0.153
比鞘重 Ratio of weight to length of sheath –0.132 –0.053 –0.147 0.351** 0.112 0.015 0.129 0.237* –0.132 0.159 –0.051 –0.185
节间干重 Dry weight of internode 0.020 0.216 0.368** 0.300* 0.319* 0.137 0.163 0.171 –0.269* –0.124 –0.124 –0.078
叶鞘干重 Dry weight of leaf sheath 0.074 –0.116 0.143 0.447** –0.057 –0.096 0.013 0.142 0.053 0.266* 0.116 –0.062
穗鲜重 Fresh weight per panicle 0.117 0.398** 0.348** 0.247** –0.022 0.497** 0.336** 0.369** 0.145 0.010 0.173 0.096
基部至穗顶鲜重 FWCBIT 0.158 0.586** 0.568** 0.502** 0.244* 0.616** 0.498** 0.468** –0.062 –0.070 0.134 0.134
断面模数 Section modulus –0.076 0.685** 0.642** 0.672** 0.236 0.476** 0.387** 0.438** 0.123 –0.187 0.118 0.061
弯曲应力 Bending stress 0.814** 0.535** 0.724** 0.627** 0.880** 0.580** 0.467** 0.450** –0.785** –0.658** –0.768** –0.753**
弯曲力矩 Bending moment 0.131 0.524** 0.521** 0.480** 0.250* 0.515** 0.466** 0.445** 0.024 0.090 0.180 0.165
有效穗数 Number of effective panicles –0.417** –0.257* –0.275* –0.273* –0.312** –0.239* –0.184 –0.208 0.061 0.282* 0.224 0.311**
单穗重 Grain weight per panicle 0.086 –0.029 –0.115 –0.145 –0.105 –0.358** –0.118 –0.299* 0.124 0.554** 0.342** 0.466**
单穗粒数 Grain numbers per panicle 0.043 –0.079 –0.135 –0.147 –0.041 –0.397** –0.148 –0.342** 0.179 0.595** 0.395** 0.531**
节间折断弯矩 Breaking moment of internode 1.000** 1.000** 1.000** 1.000** 0.217* 0.233* 0.208 0.215* 0.261* –0.231* –0.247* –0.228*
植株折断弯矩 Breaking moment of culm 0.217* 0.233* 0.208 0.215* 1.000** 1.000** 1.000** 1.000** –0.911** –0.785** –0.757** –0.774**
*和**表示达 0.05和 0.01显著水平。
* and **: significantly different at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. RGCHPH: ratio of gravity center height to plant height; FWCBIT: fresh weight of culm from basal internode to top.
第 10期 雷小龙等: 种植方式对杂交籼稻植株抗倒伏特性的影响 1823


都呈显著或极显著负相关, 与倒伏指数呈正相关。
单穗重和穗粒数与倒伏指数大都呈极显著正相关 ,
与节间折断弯矩和植株折断弯矩呈负相关。表明水
稻穗子多而大会增加倒伏的风险, 水稻植株自身尤
其是节间的抗折力对水稻抗倒伏能力起主要作用 ,
提高水稻的抗倒伏能力应将增强基部节间机械强度
和提高抗折力作为主要目标。种植方式对基部节间
长度和粗度、茎壁厚度、秆型指数、比茎重和弯曲
应力等性状均有显著或极显著影响, 使水稻植株对
外界载荷的抵抗力表现出一定的差异, 从而影响抗
倒伏能力。
3 讨论
3.1 不同种植方式对抗倒伏特性的影响
种植方式显著影响水稻的抗倒伏能力 , 李杰
等[18]发现不同种植方式之间水稻抗倒伏能力差异极
显著 , 手插稻最强 , 直播稻最弱 , 机插稻介于二者
之间。一般认为, 随着株高和穗重增加, 水稻抗倒伏
能力下降, 节间粗度、茎壁厚度和节间充实度与倒
伏指数均呈显著或极显著负相关[15-16,18-19]。但也有研
究表明 , 株高并不是倒伏的决定因素 [5], 株高增加
并不一定降低茎秆抗倒伏能力[17]。这些研究结果的
差异可能与供试品种不同有关。本研究结果表明 ,
基部 N1–N4节间倒伏指数与株高、重心高度、节间
长度和弯曲力矩呈正相关, 与茎壁厚度、比茎重、
弯曲应力和植株折断弯矩呈负相关。节间粗度和秆
型指数与 N1、N2 节间倒伏指数呈负相关, 与 N3、
N4节间倒伏指数呈正相关。手插稻的弯曲力矩和植
株折断弯矩均高于机械化播栽稻, 但植株折断弯矩
对倒伏指数的贡献更大, 这样水稻基部节间倒伏指
数表现为机插>机直播>手插, 与李杰等[18]的报道手
插稻强于机械化播栽稻的结果一致, 本研究中机直
播的抗倒伏能力强于机插, 其原因很可能是本试验
采用的精量穴直播机播种均匀度较高, 稻种播入地
表下 2~3 cm, 可使根系下扎, 从而提高抗倒伏能力;
而机插稻群体较大, 个体生长受到限制。
合理的水稻茎秆节间配置直接决定着植株茎秆
的抗倒伏特性[26]。研究发现减少第 1、第 2 节间长
度并增强基部节间强度和充实度, 可提高水稻植株
抗倒性[27-28]。且高产株型表现为株高与穗下节的比
例适当, 以穗下节占秆长的 32%~35%最为适宜; 节
间配置合理, 基部节间短而粗、比茎重高, 抗倒伏能
力强[29]。本研究中不同种植方式穗下节长度表现为
机直播>机插>手插, 但其占秆长的比例均超出了适
宜的范围。与机械化播栽稻相比, 手插稻株高适宜,
基部节间短而粗 , 折断弯矩大 , 倒伏指数低 , 与前
人的研究结果基本一致[18]。机直播稻较机插稻呈现
出节间粗而厚、比茎重高的特征, 节间充实度和机
械强度好, 抗倒伏能力较强。
提高抗折力是增强水稻抗倒伏能力的主攻目
标 [5,18], 抗折力与基部节间物理性状和力学特性密
切相关。基部节间折断弯矩与节间粗度、茎壁厚度、
秆型指数、比茎重、节间干重、断面模数、弯曲应
力都呈显著或极显著正相关, 与节间长度呈显著或
极显著负相关, 说明水稻基部节间短而粗、壁厚、
秆型指数大、比茎重高, 则节间的弯曲应力大, 水稻
抗倒伏能力强, 这与前人的结论相符[5-18]。由于种植
方式对水稻植株上述主要性状有显著或极显著的影
响, 导致折断弯矩的差异, 从而影响水稻的抗倒伏
能力。不同种植方式下基部节间长度和粗度一般表
现为机直播>机插>手插, 茎壁厚度、比茎重和断面
模数表现为机直播>手插>机插, 而秆型指数和弯曲
应力呈手插>机直播>机插的趋势, 最终手插稻的抗
倒伏性最好, 机插稻最差, 机直播稻介于二者之间。
叶鞘长度、比鞘重、鞘干重与植株折断弯矩呈正相
关, 相关系数随节位升高而增加, 所以叶鞘主要增
强高位节间的水稻抗倒伏能力。不同种植方式对基
部节间纤维素含量、木质素含量和淀粉含量等化学
成分的影响尚待进一步研究。
3.2 不同种植方式下合理群体结构分析
高产栽培应保证一定数量的群体数目并需要足
够大的生物产量[30], 但可能会增大倒伏的风险。种
植密度和穴苗数均可改变水稻群体结构, 已有研究
表明, 随着种植密度的增加, 水稻群体通风透光变
差, 易发生倒伏[5]。种植密度增加, 茎壁变薄, 秆型
指数和比茎重减小, 节间机械强度降低[31]。本试验
中, 不同种植方式的有效穗数呈机插>手插>机直播
的趋势 , 机插稻的群体大 , 个体生长受到限制 , 影
响物理性状和力学特性, 而有效穗数与倒伏指数呈
显著或极显著正相关, 其倒伏指数最高, 与前人[5,10]
的结论吻合。相同种植方式下, 有效穗数随穴苗数
增加而增加, 但差异不显著, 高苗处理的水稻抗倒
伏能力并未显著降低, 机插稻高苗处理的抗倒伏能
力反而得到增强。一般认为, 随着穴苗数增加, 群体
增大, 节间粗度、茎壁厚度和比茎重都下降, 但本试
验中机械化播栽稻的节间粗度、茎壁厚度和比茎重
1824 作 物 学 报 第 39卷

略有增加, 其原因很可能是, 虽然本试验高苗处理
比低苗处理增加约 1 倍, 但高穴苗数属于实际生产
中常用的播栽穴苗数, 单株分蘖较少且有效穗数不
高, 个体生长未能明显受到抑制; 各种植方式弯曲
力矩均随穴苗数增加而降低, 机械化播栽稻的折断
弯矩随穴苗数增加而增大, 手插稻反而减小, 最终
表现为不同种植方式高苗处理的倒伏指数没有显著
增大, 说明本研究的高穴苗数仍属于适宜的播栽穴
苗数。
通过优化栽培技术调控水稻的群体质量, 能明
显改善群体的抗倒伏性, 并提高产量[10]。杨世明等[5]
发现在低氮水平下密度对倒伏指数的影响较小, 在
中高氮水平下密度对倒伏指数的影响最大, 表现出
一定的氮肥和密度的互促作用, 高氮配高密度倒伏
风险最大。王丹等[31]研究认为增加密度并采用氮肥
后移和提高钾肥用量的施肥方式, 水稻抗倒伏能力
增强。本试验中, 针对不同种植方式进行合理的水
肥管理, 适当的高播栽穴苗数处理没有显著降低抗
倒伏能力 ; 同一种植方式下 , 穴苗数增加 , 单穗重
降低, 但有效穗数对群体产量的贡献更大 [30], 高苗
处理的产量更高。因此, 机械化播栽稻 3~4 苗 穴−1
和手插稻 2 苗 穴−1有助于构建合理的群体结构, 增
加产量却不显著增大倒伏指数, 有利于相对实现水
稻高产与抗倒伏的协调。
4 结论
不同种植方式之间水稻倒伏指数差异极显著 ,
手插稻最低, 机插稻最高, 机直播稻介于二者之间。
这种差异主要与节间折断弯矩有关, N1–N4节间折断
弯矩与节间粗度和厚度、秆型指数、比茎重、节间
干重、断面模数和弯曲应力都呈显著或极显著正相
关, 与节间长度呈显著或极显著负相关; 基部节间
的植株折断弯矩变异较小, 且低位节间的弯曲力矩
显著高于高位节间, 这是水稻植株基部第 1、第 2节
间易倒伏的主要原因。手插稻基部节间短, 茎粗壁
厚, 秆型指数、茎鞘充实度和弯曲应力高, 最终表现
为植株折断弯矩和抗倒伏能力强。机插稻群体大 ,
个体生长受到抑制, 倒伏指数大。综合来看, 以机械
化播栽稻每穴 3~4 苗和手插稻每穴 2 苗较为合理,
可增加产量却不显著降低抗倒伏能力。
References
[1] Setter T L, Laureles E V, Mazaredo A M. Lodging reduces yield
of rice by self-shading and reduction in canopy photosynthesis.
Field Crops Res, 1997, 49(2): 95–106
[2] Yang H C, Wu L Q, Han X F, Shao H, Wang R F. Effects of dif-
ferent nitrogen fertilizer levels on lodging and yield of rice. Agric
Sci Technol, 2012, 13(7): 1456–1459
[3] Su S-H(苏仕华), Wang J(王珏), Sun C-L(孙成亮), Cheng Y(成
英), Lu H(卢红). Investigation and analysis of effects of lodging
on rice yield. North Rice (北方水稻), 2008, 38(6): 41–43 (in
Chinese with English abstract)
[4] Liu L-H(刘利华), Jin Z-X(金再欣), Liu X-L(刘小丽), Xu Y-J(徐
云杰). Experimental results and analysis of effects of lodging on
rice yield. Chin Rice (中国稻米), 2009, (2): 19–21 (in Chinese)
[5] Yang S-M(杨世明), Xie L(谢力), Zheng S-L(郑顺林), Li J(李静),
Yuan J-C(袁继超). Effects of nitrogen rate and transplanting den-
sity on physical and chemical characteristics and lodging resis-
tance of culms in hybrid rice. Acta Agron Sin (作物学报), 2009,
35(1): 93–103 (in Chinese with English abstract)
[6] Yang Y-H(杨艳华), Zhu Z(朱镇), Zhang Y-D(张亚东), Chen
T(陈涛), Zhao Q-Y(赵庆勇), Zhou L-H(周丽慧), Yao S(姚姝),
Zhang Y-H(张颖慧), Dong S-L(董少玲), Wang C-L(王才林).
Relationship between lodging resistance and stem morphological
traits in different rice varieties (lines). Jiangsu J Agric Sci (江苏
农业学报), 2011, 27(2): 231–235 (in Chinese with English ab-
stract)
[7] Liu L-J(刘立军), Yuan L-M(袁莉民), Wang Z-Q(王志琴), Xu
G-W(徐国伟), Chen Y(陈云). Preliminary studies on physio-
logical reason and countermeasure of lodging in dry-cultivated
rice. Chin J Rice Sci (中国水稻科学), 2002, 16(3): 225–230 (in
Chinese with English abstract)
[8] Li M(李敏), Zhang H-C(张洪程), Yang X(杨雄), Ge M-J(葛梦
婕), Ma Q(马群), Wei H-Y(魏海燕), Dai Q-G(戴其根), Huo
Z-Y(霍中洋), Xu K(许轲). Comparison of culm characteristics
with different nitrogen use efficiencies for rice cultivars. Acta
Agron Sin (作物学报), 2012, 38(7): 1277–1285 (in Chinese with
English abstract)
[9] Zhang M-C(张明聪), Liu Y-Y(刘元英), Luo S-G(罗盛国), Peng
X-L(彭显龙), Chen L-N(陈丽楠), Li Z-Y(李宗云), Li J(李佳).
Effects of integrated nutrient management on lodging resistance
of rice in cold area. Sci Agric Sin (中国农业科学), 2010, 43(21):
4536–4542 (in Chinese with English abstract)
[10] Sun Y-J(孙永健), Chen Y(陈宇), Sun Y-Y(孙圆圆), Xu H(徐徽),
Xu Y-M(许远明), Liu S-J(刘树金), Ma J(马均). Relationship
between culm lodging resistance and population quality of hy-
brids under triangle-planted system of rice intensification at dif-
ferent nitrogen application rates and planting densities. Chin J
Rice Sci (中国水稻科学), 2012, 26(2): 189–196 (in Chinese with
English abstract)
[11] Ookawa T, Ishihra K. Varietal difference of physical characteris-
tic of the culm related to lodging resistance in paddy rice. Jpn J
Crop Sci, 1992, 61: 419–425
第 10期 雷小龙等: 种植方式对杂交籼稻植株抗倒伏特性的影响 1825


[12] Liu L-J(刘立军), Wang K-J(王康君), Ge L-L(葛立立), Fan
M-M(范苗苗), Zhang Z-C(张自常),Wang Z-Q(王志琴), Yang
J-C(杨建昌). Relationship between characteristics of basal inter-
nodes and lodging and its physiological mechanism in
dry-cultivated rice. Acta Agron Sin (作物学报), 2012, 38(5):
848–856 (in Chinese with English abstract)
[13] Yang Y-H(杨艳华), Zhu Z(朱镇), Zhang Y-D(张亚东), Chen
T(陈涛), Zhao Q-Y(赵庆勇), Zhou L-H(周丽慧), Yao S(姚姝),
Wang C-L(王才林). Changes of stem biochemical components in
different growth stages of rice and their relationship with lodging
resistance. J Plant Physiol (植物生理学报 ), 2011, 47(12):
1181–1187 (in Chinese with English abstract)
[14] Takayuki K, Naoki H, Kazuhiro U, Ken I. Lodging resistance lo-
cus prl5 improves physical strength of the lower plant part under
different conditions of fertilization in rice (Oryza sativa L.). Field
Crops Res, 2010, 115: 107–115
[15] Zhang X-J(张喜娟), Li H-J(李红娇), Li W-J(李伟娟), Xu Z-J(徐
正进), Chen W-F(陈温福), Zhang W-T(张文忠), Wang J-Y(王嘉
宇). The lodging resistance of erect panicle japonica rice in
northern China. Sci Agric Sin (中国农业科学), 2009, 42(7):
2305–2313 (in Chinese with English abstract)
[16] Li H-J(李红娇), Zhang X-J(张喜娟), Li W-J(李伟娟), Xu Z-J(徐
正进), Xu H(徐海). Lodging resistance in japonica rice varieties
with different panicle types. Chin J Rice Sci (中国水稻科学),
2009, 23(2): 191–196 (in Chinese with English abstract)
[17] Ma J(马均), Ma W-B(马文波), Tian Y-H(田彦华), Yang J-C(杨
建昌), Zhou K-D(周开达), Zhu Q-S(朱庆森). The culm lodging
resistance of heavy panicle type of rice. Acta Agron Sin (作物学
报), 2004, 30(2): 143–148 (in Chinese with English abstract)
[18] Li J(李杰), Zhang H-C(张洪程), Gong J-L(龚金龙), Chang Y(常
勇), Dai Q-G(戴其根), Huo Z-Y(霍中洋), Xu K(许轲). Wei
H-Y(魏海燕). Effects of different planting methods on the culm
lodging resistance of super rice. Sci Agric Sin (中国农业科学),
2011, 44(11): 2234–2243 (in Chinese with English abstract)
[19] Duan C R, Wang B C, Wang P Q, Wang D H, Cai S X. Relation-
ship between the minute structure and the lodging resistance of
rice stems. Coll Sur B, 2004, 35: 155–158
[20] Chen F-B(陈风波), Chen P-Y(陈培勇). Current situation and
economic evaluation of rice direct seeding in South China. Chin
Rice (中国稻米), 2011, 17(4): 1–5 (in Chinese)
[21] Zhu D-F(朱德峰), Chen H-Z(陈慧哲). The development of ma-
chine-transplanted rice and food security. Chin Rice (中国稻米),
2009, (6): 4–7 (in Chinese)
[22] Gong J-L(龚金龙), Hu Y-J(胡雅杰), Ge M-J(葛梦婕), Long
H-Y(龙厚元), Chang Y(常勇), Ma Q(马群), Yang X(杨雄),
Zhang H-C(张洪程), Dai Q-G(戴其根), Huo Z-Y(霍中洋), Xu
K(许轲). Wei H-Y(魏海燕). The highest population productivity
of N fertilization and its formation characteristics on japonica
super rice in South China. J Nucl Agric Sci (核农学报), 2012,
26(3): 558–572 (in Chinese with English abstract)
[23] Zhang Z-J(张祖建), Xie C-L(谢成林), Xie R-K(谢仁康), Lang
Y-Z(郎有忠), Yang L(杨岚), Zhang J-F(张菊芳), Zhu Q-S(朱庆
森). Population production capacity of direct-seeding rice in cen-
tral Jiangsu region and effects of nitrogen application. Acta Agron
Sin (作物学报), 2011, 37(4): 677–685 (in Chinese with English
abstract)
[24] Luo X-W(罗锡文), Jiang E-C(蒋恩臣), Wang Z-M(王在满),
Tang X-R(唐湘如), Li J-H(李就好), Chen W-T(陈伟通). Preci-
sion rice hill-drop drilling machine. Trans CSAE (农业工程学报),
2008, 24(12): 52–56 (in Chinese with English abstract)
[25] Ling Q-H(凌启鸿), Zhang H-C(张洪程), Ding Y-F(丁艳锋), Dai
Q-G(戴其根), Ling L(凌励), Wang S-H(王绍华), Xu M(徐茂).
Precise and quantitative cultivation for high yield in rice. North
Rice (北方水稻), 2007, (2): 1–9 (in Chinese with English ab-
stract)
[26] Zhang Q(张庆), Yin C-Y(殷春渊), Zhang H-C(张洪程), Wei
H-Y(魏海燕), Ma Q(马群), Hang J(航杰), Li M(李敏), Li
G-Y(李国业). Differences of plant-type characteristics between
rice cultivars with high and low levels in yield and nitrogen use
efficiency. Acta Agron Sin (作物学报), 2010, 36(6): 1011–1021
(in Chinese with English abstract)
[27] Zhang Z-X(张忠旭), Chen W-F(陈温福), Yang Z-Y(杨振玉),
Hua Z-T(华泽田), Gao R-L(高日玲), Gao Y(高勇), Zhao Y-C(赵
迎春). Effect of lodging resistance on yield and its relationship
with stalk physical characteristics. J Shenyang Agric Univ (沈阳
农业大学学报), 1999, 30(2): 81−85 (in Chinese with English ab-
stract)
[28] Yang H-J(杨惠杰), Fang X-T(房贤涛), He X-R(何贤榕), Xie
Z-Q(谢祖钦). Relationship of characteristics of culm construc-
tion to lodging resistance and yield of Fujian-bred super-rice cul-
tivars. Chin J Eco-Agric (中国生态农业学报), 2012, 20(7):
909−913 (in Chinese with English abstract)
[29] Su Z-F(苏祖芳), Xu N-X(许乃霞), Sun C-M(孙成明), Zhang
Y-J(张亚洁). Study on the relationship between rice plant type
indices after heading stage and yield formation. Sci Agric Sin (中
国农业科学), 2003, 36(1): 115–120 (in Chinese with English ab-
stract)
[30] Zhang H-C(张洪程), Wu G-C(吴桂成), Wu W-G(吴文革), Dai
Q-G(戴其根), Huo Z-Y(霍中洋), Xu K(许轲), Gao H(高辉),Wei
H-Y(魏海燕), Huang X-F(黄幸福), Gong J-L(龚金龙). The SOI
model of quantitative cultivation of super-high yielding rice. Sci
Agric Sin (中国农业科学), 2010, 43(13): 2645–2660 (in Chinese
with English abstract)
[31] Wang D(王丹), Liu Y-Y(刘元英), Peng X-L(彭显龙), Liu
Z-L(刘智蕾), Song W-B(宋文博). Effects of water and fertilizer
optimization on lodging resistance of rice in cold Northeastern
China. J Nucl Agric Sci (核农学报), 2012, 26(2): 352–357 (in
Chinese with English abstract)