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开题报告

研究生学位论文开题报告

课题名称：

种植密度与施氮量对机插水稻生长特性和产量形成的影响

研究生姓名：

武彪

导师姓名：

冯跃华

所在院（系）：

农学院

学科专业：

作物栽培学与耕作学

年级：

2011级

攻读学位级别：

硕士

论文工作的

起止时间：

2012-01-10至2014-04-10

贵州大学研究生院制

2012年10月10日填写

填表需知

一、填写本表前，研究生应根据本表各部分要求写出初稿，由各硕士点研究生指导教师小组组织，在硕士点（教研室、重点实验室、研究所等）内公开作学位论文工作的开题报告。

二、参照指导教师小组意见修改初稿后正式填写本表，所填内容一经确定，一般不随意变动。

三、本表各部分如不够填写，可自行加页。

四、本表一式三份，研究生本人一份，指导教师一份，所在学院一份。

五、请于第三学期结束前完成本表的填写并交所在培养单位存档。

一、课题来源

课题名称：

机插水稻高产栽培关键技术研究与示范（黔科合NY字[2011]3085号）

课题来源：

贵州省科技厅

起止时间：

2011-03-15至2013-12-30

二、选题的国内外研究现状及水平、研究目标及意义（包括应用前景、科学意义、理论价值）以及主要参考文献

一、选题的国内外研究现状及水平

1国内研究现状及水平

水稻是我国种植面积最大，单产最高、总产最多的粮食作物，水稻生产在我国粮食生产中占有不可替代的地位，提高水稻综合生产能力是保障我国粮食安全的长期战略目标，水稻从栽培到收获，生产环节多，季节性强，劳动强度大，用工量多。

由于我国幅员辽阔，地形复杂，而水稻种植受气候条件、地理环境、耕作制度、经济条件诸多因素的影响，各地种植水稻的方式、方法大不相同，以传统的手工移栽为主大约占水稻种植面积的60％左右。

水稻机械化栽培技术主要有机插秧、机抛秧、机直播3种模式。

从我国农业发展的趋势来看，机械化种植必将取代手工种植[1]。

水稻种植机械化将向着高性能机械化插秧、机械抛秧、机械直播3种模式并存的方向发展。

从提高劳动生产率、土地生产率、节约成本、提高水稻生产全程机械化来考虑，水稻直播是较理想的栽培技术；水稻抛秧技术具有节省劳力，减轻劳动强度，提高作业效率，节省秧田、省水、省肥、增产等一系列优点；机插秧的种植方法类似于手工插秧，特点是先育秧，后插秧，产量稳定，成本低、劳动强度小、工效快。

根据我国主要稻作区水稻生产技术特点，机插秧将是替代人工插秧的主流技术之一。

1.1种植密度对机插水稻生长特性和产量形成的影响

（1）生长特性

在种植密度方面，我国学者进行了许多研究。

钱银飞[2]等以迟熟中粳淮稻5号为材料进行机插试验，研究不同移栽密度组合对机插水稻淮稻5号生长发育及产量形成的影响。

结果表明随移栽穴数和本数的增加，群体最终成穗数有所增加，群体成穗规模占明显优势。

但成穗率呈逐渐下降的趋势，同时单株成穗数和单株经济产量也逐次减少，说明移栽密度较小处理单株生产力具有较大的优势，单株成穗质量占。

叶面积指数（LAI）随栽植穴数的增加而增加，各生育期皆表现为如此。

而不同栽植本数处理的LAI变化相对复杂，在机插水稻生长的拔节期，本数多的群体在LAI上占优势，但这种优势保持时间并不长，到抽穗期即已经发生显著变化。

就穗部性状而言，随移栽穴数和本数增多，不同移栽密度处理的一次枝粳数、二次枝粳数和穗主轴及着生在其上的颖花数、饱粒数和结实率以及其上的着粒数均有减少趋势。

说明增加密度，无论是穴数还是本数处理均使穗长变短，穗上着粒数变少，结实性变差，穗型变小。

王夕娥[3]研究不同播量与机插密度对机插秧苗大田生长发育的影响。

结果表明分蘖成穗随着播量增加而增加。

拔节期叶面积指数随栽插密度增加而增加；拔节期至抽穗期以小棵叶面积指数增加最多，至成熟期仍以小棵叶面积指数最高；抽穗期以小棵和密植高效（上三叶）叶面积为最高，成熟期亦如此；干物质积累，成熟期以大棵、密植为高，抽穗~成熟期干物质增加量以大棵、稀植为高；小棵密植移栽有利于群、个体生长发育，分蘖成穗率、株高、穗型整齐度、光合叶面积及高效叶面积高，干物质积累多。

（2）产量形成

种植密度通常和播期、氮肥用量、水稻品种、秧龄等相结合进行研究。

钱银飞等[2]进行的移栽密度组合对机插水稻淮稻5号生长发育及产量形成的影响。

认为降低密度能使单株生产力增强，提高单株成穗数和单株经济产量，穗型增大，穗长增加，穗粒数增多，粒重和结实率也增加，茎秆矮壮，抗倒伏能力增强，群体茎蘖消长较为缓和，成穗率升高，但也存在着茎蘖数量不足。

综合来看，机插水稻淮稻5号以移栽密度株距组合（11.7cm和每穴4本）群个体矛盾协调最好，产量最高。

李世峰[4]等大田栽培条件下，以武香粳14为材料，对机插水稻的秧田播量、移栽密度等进行了研究。

结果表明：

从移栽密度来看，在本试验条件下小棵密植（每穴2.9苗、28.5万穴/hm2）有利于个体与群体的生长发育，能提高分蘖成穗率、叶面积指数、高效叶面积指数及单位面积干物重，有利于形成高产。

葛红芳等[5]通过本试验，综合穗、粒、重三者关系，我们得出初步通过本试验结论是：

在施肥和管理水平相同情况下，机插水稻株行距以l.7cmx30cm，即亩插1.88万穴较为适宜，方可获得高产。

周培南等[6]以迟熟中粳稻9516和杂交中籼稻汕优63为试验材料，研究不同施氮量和栽插密度（行距）对水稻产量和稻米品质的影响。

结果表明：

中粳稻9516适宜施氮量为225kg/hm2，栽插行距为26.6cm；汕优63适宜施氮量为150kg/hm2，适宜栽插行距为33.3cm。

在此试验条件下，可获得适宜穗数，提高结实率和粒重，获得高产。

1.2施氮量对机插水稻生长特性和产量形成的影响

（3）生长特性

水稻高产，水肥是关键，氮肥的运筹是影响水稻产量的重要栽培措施。

随着水稻产量的不断提高，氮肥施用量逐步增加。

但肥料运筹不当，往往出现产量、肥效下降的现象。

因此在高产栽培条件下，如何调整氮肥运筹是一个值得研究的问题。

有研究表明[7]，随施氮量增加，返青活棵后茎蘖数增加速度快，有效分蘖期内分蘖数多，成穗也多。

水稻在不同生育时期其生长中心不同，分蘖期的生长中心是分蘖芽的生长，是决定穗数的时期，幼穗发育期是决定每穗粒数的时期，结实成熟期是决定结实率和粒重的时期，这三个时期与产量的构成因素是一致的，所以必须通过施肥来保证足够的营养。

氮素对水稻分蘖的发生有十分显著的影响，分蘖期稻体内含氮率与分蘖数之间呈正相关，分蘖期水稻功能叶含氮率为3%~5%时，分蘖大量发生，低于2.5%分蘖显著减少[8]。

我国对水稻产量、品质的研究由来已久，彭长青等[9]研究了氮肥运筹对机插水稻产量形成的影响，结果表明在提高基蘖肥施用量的基础上配合施用穗肥有利于提高产量；单位面积总颖花量的显著增加是机插水稻产量增加的主要原因。

钱银飞等[10]以杂交中粳徐优403为材料，研究了不同施氮量对机插杂交稻产量和品质的影响。

结果表明机插杂交稻徐优403适宜施氮量以施N225kg/hm2为宜；施氮量主要影响稻米品质中的垩白度和垩白率，其次为消减值，而对其它品质指标影响较小；品质性状中的加工碾磨品质、稻米的表面积、横面积可与产量在一定程度上实现高产优质统一，而其它品质指标则表现为对施氮存在负响应。

胡剑锋等[11]增施氮肥能促进长秧龄机插稻分蘖的发生，改善了群体光合特性；随着施氮量的增加，群体生长率和各生育时期对应的干物质积累量增大，叶的物质转化率和物质输出率增加，茎的物质转化率和物质输出率却降低，各生育期稻株氮素积累量增加，叶和茎的但运转量增加，但运转率降低；氮素产谷效率、收获指数、干物质生产效率都随施氮量的增加而减小，氮肥利用率随施氮量的增加而增加，产量随施氮量的增加而提高，有效穗数和穗实粒数随施氮量的增加而增大。

2国外研究现状及水平

目前世界上水稻种植机械化水平较高的国家有美国、日本和韩国。

其中欧美国家以机械化直播为主，亚洲国家以机械化移栽为主[14]。

水稻直播不需要秧田，可省去育秧和移栽的工序，是一种高效，省时省工，操作简便、低成本的水稻种植技术。

该技术对水稻品种、生长期、灌溉条件、整地质量及杂草控制技术都有较严格的要求，对整地质量要求较高，一般应保证地表平整高度差在20mrn以内，否则由于水层难以控制，将直接影响水稻的出苗。

同时为防止鸟类等危害种子、控制杂草和防止土壤返盐对出苗影响，一般采用播种后覆水的水直播方式，用水量大，不适合我国水稻生产的现状[15]。

机插秧能缓解水稻生产季节与品种生育期的问题。

适应性比较广，但需要育苗的环节。

日本是水稻机械化插秧程度最高的国家。

从育秧到插秧综合考虑，解决了带土中、小苗的插秧农艺问题，并首先实现了工厂化育秧作业，为插秧机的使用提供了良好的秧苗条件。

20世纪80年代，日本全国基本形成了统一的水稻栽培模式，育秧、插秧机械已实现了系列化、标准化，水稻机械化插秧水平有了进一步提高，达到98％，居世界前列。

2.1种植密度对机插水稻生长特性和产量形成的影响

机插秧的增产潜力主要在于种植的基本苗多，有效穗数多，但成穗率低、每穗粒数少，如果机插秧穗数不足，则产量将受影响。

金军等[16]研究早熟晚粳品种9998-3在直播、抛秧、机插、手栽等4种不同种植方式下产量及产量构成因子之间的差异表明，机插处理的成穗率、穗重和总粒数高于直播、抛秧处理，而结实率和千粒重低于直播、手栽和抛秧处理，有效穗数高于手栽处理而低于直播处理，机插和手栽方式下的产量高于抛秧和直播种植。

机插密度与取秧量直接影响机插水稻大田基本苗数，是影响机插水稻群体结构和产量的重要因素。

适宜的机插密度不仅能够发挥水稻个体优势，而且单位面积产量也较高，保证机插水稻的高产高效。

周爱珠等[17]通过单季晚稻机插密度研究认为，杂交晚稻合适的机插规格为行株距30cmx22cm，每丛插1.5株左右；粳稻合适机插规格为行株距30cmx16cm，每丛插4.0株左右。

不同机插密度对水稻的茎蘖动态、干物质积累、产量和产量结构都有较大影响，适宜的机插密度能较好地协调水稻个体与群体间的矛盾，充分发挥水稻机插优势，提高水稻产量。

目前对不同机插穴苗数对水稻产量形成的影响已有不少研究：

KlyochikaHoshikawa[18]根据机插高产群体结构要求，提出日本晴机插穴苗数以3-4苗为宜。

袁奇[19]研究认为，与常规手插稻相比，机插种植主要影响低位分蘖的发生，且随机插穴苗数的减少其降低幅度增大；但对中、高位分蘖相反会增加分蘖发生，并指出以每穴3本机插水稻产量最高。

彭长青[20]等认为小苗密植（28.5x104丛/hm2，每丛2.9苗）有利于个体与群体的生长发育，能提高有效穗数、叶面积指数及单位面积干物质积累，有利于高产形成。

2.2施氮量对机插水稻生长特性和产量形成的影响

已有研究表明，合理施用氮肥是提高水稻产量和品质，维持稻田氮素平衡，保证土壤可持续利用的有效途径[21]，关于水稻施氮量及提高其利用率对产量形成影响的问题一直是研究热点[22-28]。

随着杂交水稻大面积的推广，杂交水稻种子生产成本高，往往通过稀植和减少本田苗数的措施来降低成本，因此，为了达到高产所需的穗数，农民通过使用大量的基肥和分蘖肥来促进水稻分蘖。

但事实上，前期施用的氮肥吸收利用率低于中后期施用的氮肥。

所以增加杂交水稻移栽的氮肥比重和降低前期的氮肥的比重，可以提高氮肥利用率[29]。

平衡施用氮、磷、钾肥和其它必需的营养元素能提高水稻氮肥的利用率[30]。

不同类型水稻在氮素吸收及利用上是有差异的，水稻整个生育时期总的吸氮量随干物质的增加而增加，植株的含氮量随着水稻生育进程的推进而降低，此结论已经是定论。

3小结

目前国外对水稻机械化移栽的研究已达到较高水平，我国已开始水稻机械化移栽的研究。

在我国，耕地的多样化，气候的多样化给我们实现水稻机械化大面积种植带来了很多问题。

新世纪水稻栽培科学的发展的目标已经从单一的追求水稻单产，演变成追求高产、优质、高效、生态、安全无污染的综合指标，经过多年的技术引进试验，特别是农机与农艺的配套研究，已探索出具有一定适用性的机插秧技术体系，即以肥床旱育、中小苗移栽以及宽行窄距、浅栽为主要特点的体系，该体系使水稻的增产潜力得到充分发挥，并持续多年实现了高产稳产。

水稻机插秧技术是继品种和栽培技术更新之后进一步提高水稻劳动生产率的重要措施。

目前，世界上水稻机插秧技术已成熟，日本、韩国等国家以及我国台湾地区的水稻生产基本实现了100%机械化插秧。

在以往的水稻机插生产中，也会出现一些产量较高的田块，但总体上表现产量不稳、不平衡，影响了机插水稻的推广，对此一些专家认为机插稻穗数多，每穗粒数少，以穗取胜的类型，甚至都认为机插稻难以达到高产，比手栽水稻产量要低一成左右，这种机插水稻低产必然性的观点不利于机插水稻高产栽培的研究，也不利于机插水稻进一步大面积的推广。

本研究试图通过调节不同栽插密度并配合不同的氮肥量试验，研究机插水稻分蘖发生与成穗规律和机插水稻吸氮规律，为机插水稻大面积推广和高产栽培打下理论基础。

二、研究目标

试验在贵州省遵义市绥阳县银堡村实施，该试验的具体目标如下：

1、明确不同的种植密度对机插水稻生长特性和产量形成的影响。

三、研究意义

随着经济水平的提高，越来越多农村劳动力大量转移到城市，农业机械化的需要越来越迫切，水平要求越来越高，机械化插秧正在逐步的推行。

采用水稻机械化插种方式，不仅可以省工、节本、减轻劳动强度，同时可加快水稻生产规模化、产业化经营过程，从而提高农业综合生产能力，增加农业效益，促进农民收入持续有效增长。

四、参考文献

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[5]葛红芳，魏亚明，陈俊，等.机插水稻不同栽插密度试验简报[J].上海农业科技,2008

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[15]谭敏.我国水稻机械化插秧技术的研究进展[J].现代农业科学.2009（6）:

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[17]周爱珠，占志福，王海良.单季晚稻机插密度试验研究[J].现代农业科技,2008（21）:

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三、研究的主要内容、研究方案及准备采取的技术路线、拟解决的关键问题

1、研究内容

（1）不同种植密度对机插水稻生长特性和产量形成的影响

生长特性包括：

分蘖动态、最高分蘖期的总苗数、株高、单茎茎鞘重、总干物质积累量、各生育时期的叶面积指数、叶绿体的相对含量、净同化率、光合势、作物生长率、茎鞘物质输出率及转换率、冠层光合有效辐射透射率与截获率、氮肥利用率。

产量形成包括：

每公顷穗数、每穗粒数、结实率、千重粒。

（2）不同施氮量对机插水稻生长特性和产量形成的影响

生长特性和产量形成同上。

（3）种植密度与施氮量的互作对机插水稻生长特性和产量的影响，探明氮肥施用和种植密度的最佳组合

①相同施氮水平，不同种植密度对机插水稻生长特性和产量的形成。

②相同种植密度，不同施氮水平对机插水稻生长特性和产量的形成。

（4）研究氮肥利用率与种植密度、施氮量之间的关系

①不同种植密度对氮肥利用率的影响。

②不同施氮量对氮肥利用率的影响。

③种植密度和施氮量互作对氮肥利用率的影响。

四、已进行的科研工作基础和已具备的科学研究条件（包括已经取得的科研成果、已经完成的科学实验及调查研究、具备的主要仪器设备及资料与数据等），以及可行性分析

1、科研工作基础

（1）2012年4月21日播种采用钵型毯状软盘育秧，双膜覆盖；4月底揭膜；5月炼苗。

（2）2012年6月初插秧；开展了初步试验研究，并在拔节期、孕穗期、抽穗期和成熟期取样，测定株高、分蘖数和叶面积，并烘干、磨样。

2、科学研究条件

本项目的室外工作在贵州省遵义市绥阳县银堡村进行，该试验点设施完备，拥有手扶式两行插秧机两台，乘坐式四行插秧机一台，能满足本项目的机械化种植、取样等工作的进行。

本项目的室内工作拟农学院作物栽培学与耕作学实验室完成。

实验室拥有万分之一的电子天平、火焰光度计、AccuPAR冠层分析仪、SPAD502叶绿素仪等设备，能够完成本项目所要求的所有测定。

各种指标的测定方法成熟，并且已经开展了前期的探索性研究，可以完成本项目中所涉及到的各项观察记载和分析测定工作。

3、可行性分析

（1）本试验的立题、方法和具体实验方法是经过长时间的准备完成的，并且查阅了大量的文献资料。

（2）农学院实验室现有的仪器设备，能做到各项实验数据的精确测定，客观、准确地完成各种指标的测定。

（3）在实验过程中，有导师和相关专家及技术人员提供的详实资料及指导，使得本试验具备了在研究基础、试验条件、人员等方面的相关条件，实验的进行是完全可行的。

五、课题研究起止年限、任务安排、分阶段要求和预期结果

（1）课题研究起止年限

本课题的研究时间从2012-01-10至2014-04-10

（2）任务安排

2012年1月-4月查阅相关资料，了解前人的研究进展。

2014年1月-4月对两年试验过程中收集的数据进行分析、整理并撰写完成毕业论文。

（3）预期结果

①总结出机插水稻适宜的种植密度。

②探明机插水稻适宜的氮肥施用量。

③揭示种植密度与施氮量对机插水稻氮肥利用率的影响。

④阐明种植密度与施氮量对机插水稻生长特性和产量的影响。

⑤发表论文1-2篇。

六、课程学习完成情况

注：

课程学习没有完成的研究生一般不允许进行开题报告

培养单位（院）成绩管理员签字：

年月日

七、导师意见

导师签字:

年月日

八、开题专家组审查意见

专家组签字（签章）：

（至少三人以上签名）

年月日

九、培养单位（院）审查意见

院长（签章）：

院盖章

年月日

十、研究生院审查意见

负责人（签章）：

年月日