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随着农业科技的进步，水稻生产机械化水平不断提高，水稻机插逐步向多元化方向发展，水稻钵苗机插高产栽培配套技术已成为水稻栽培的研究热点。胡群等[1]、曹利强[2]认为在大田氮肥用量为 300 kg/hm2 时，钵苗机插水稻各项群体指标较优，干物质积累多，有效穗数足，产量较高。李华等[3] 研究认为，钵苗机插早熟晚粳品种常农粳 8 号在高密度处理（行距为 33 cm，株距为 12～14 cm）条件下有足够的穗数，同时能够保证较高的穗粒数，形成最大的群体颖花量，最终实现高产。舒鹏等[4] 研究认为，钵苗机插水稻干物质积累量、叶面积指数和群体生长率等群体质量指标均表现为随着栽插密度的加大而逐渐上升，以机插密度为 33 cm×12 cm 的处理产量最高。施氮量或密度方面，许多研究者已经对钵苗机插杂交粳稻进行了研究，但有关钵苗机插水稻施氮量与密度对杂交籼稻的干物质积累、分配及产量形成的影响研究较少。本研究采用田间试验，以杂交籼稻 C 两优华占为材料，探究施氮量和密度对钵苗机插杂交籼稻的影响，通过试验了解杂交籼稻干物质积累、分配及产量形成，以期为钵苗机插水稻的推广提供理论依据和实践指导。
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1 材料与方法
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1.1 试验时间、地点和材料
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本试验于 2017—2018 年 4—9 月在贵州省三穗县长吉镇机寨村（26°56′16.44″N、108°45′1.6″E） 进行，试验田耕作层土壤有机质 27.96 g/kg，全钾 17.40 g/kg、全氮 2.81 g/kg、全磷 0.98 g/kg，减解氮 213.14 mg/kg、有效磷 23.22 mg/kg、速效钾 67.78 mg/ kg，pH=6.36。供试品种为籼型两系杂交水稻 C 两优华占；供试肥料为尿素（N 46.2%）、过磷酸钙 （P2O5 16%）、氯化钾（K2O 60%）。
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1.2 试验设计
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试验设施氮量（N）、移栽密度（D）2 个因素，采用裂区设计，主区处理为 D，设 3 种密度水平，分别为 D1（21.65 万穴 /hm2）、D2（16.84 万穴 /hm2）、D3（12.63 万穴 /hm2），对应的株距分别为 14、18 和 24 cm，行距均为 33 cm；副区处理为 N，设 4 种不同的施氮量水平，分别为 N1 （0 kg/hm2）、N2（75 kg/hm2）、N3（150 kg/hm2） 和 N4（225 kg/hm2）； 每个处理 3 次重复，小区面积为 25.92 m2。氮肥处理采用分次施肥法，基肥∶分蘖肥∶穗肥∶粒肥为 35∶20∶30∶15；P2O5 和 K2O 的用量分别为 96 和 135 kg/hm2，磷肥作基肥一次性施入，钾肥基施一半、幼穗分化期施一半，氮、磷、钾肥分别采用尿素、过磷酸钙和氯化钾。各小区四周做田埂高 30 cm，宽 20 cm，四周并包膜，包膜压深至地下 30 cm 左右，防止水肥渗透串流，各主区间留 50 cm 走道以便田间操作和调查。
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2017 年 4 月 18 日、2018 年 4 月 8 日播种水稻，采用 D448P 型水稻钵形秧盘培育壮苗，秧盘标准规格为 61.8 cm（长）×31.5 cm（宽）×2.5 cm（高），每盘 448 孔，上部孔径 1.6 cm，底部孔径 1.3 cm，钵盘孔底有自由开关“Y”形孔。采用手播，每盘为精准播量，每孔为 3 粒，秧苗于 2017 年 6 月 7 日、2018 年 6 月 9 日采用常州亚美柯机械设备有限公司生产的 2ZB-6（RX-60AM）型钵苗乘坐式高速插秧机移栽，1 孔 1 穴。大田水位自分蘖初期起保持水层 5 cm 左右，直到成熟期前 10 d 左右，然后停止灌溉，田间任其自然落干。水、肥精细化管理，及时防控病虫害。
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1.3 测定项目与方法
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1.3.1 茎蘖数和成穗率
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在每个小区于第 4 行第 4 穴开始选长势比较一致的连续 10 穴定点观察，从返青期开始每隔 7 d 进行 1 次茎蘖数调查并记录数据，得出拔节期、抽穗期、成熟期茎蘖数，并根据最高茎蘖数和有效穗数计算其成穗率[5-6]。成穗率（%）= 有效穗数 ÷ 最高茎蘖数 ×100。
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1.3.2 叶面积指数
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按每小区田间调查茎蘖数的平均数，在关键生育时期（拔节期、孕穗期和抽穗期），取代表性植株 4 株，采用长宽法测定其中 1 株植株叶片的长和宽，求出其叶面积，然后按称重法求出 4 株总叶面积，计算叶面积指数[7-9]。
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1.3.3 干物质积累量、分配和转运
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按每小区田间调查平均茎蘖数，分别于水稻关键生育时期（拔节期、孕穗期、抽穗期）取代表性植株 4 穴，拔节期、孕穗期将样品分成茎、叶和死叶 3 部分；抽穗期将样品分成茎、叶、穗和死叶 4 部分；于成熟期按每小区田间调查平均茎蘖数取植株 6 穴，将样品分成茎、叶、实粒、秕粒和枝梗 5 个部分[8]。测定时将各部位水稻样品各自装袋，然后将烘箱调至 105℃，将水稻样品杀青 0.5 h，再将烘箱温度调至 80℃烘干到恒重，测定干物质重。同时计算主要生育阶段地上部分叶、茎、穗（拔节期-抽穗期、抽穗期-成熟期）分配率、干物质表观输出量、干物质表观输出率、茎鞘物质转化率、穗后比例。相关计算公式如下[10-11]：
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各器官分配率（%）=（后一时期叶、茎、穗干物质重-前一时期叶、茎、穗干物质重）/（后一时期干物质总重-前一时期干物质总重）×100；
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茎叶物质表观输出量（kg/hm2）= 抽穗期茎叶干重-成熟期茎叶干重；
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茎叶物质表观输出率（%） = （抽穗期茎叶干重-成熟期茎叶干重）/ 抽穗期茎叶干重 ×100；
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茎鞘物质转化率（%）=（抽穗期茎鞘干重-成熟期茎鞘干重）/ 籽粒干重 ×100；
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茎鞘物质输出率（%）=（抽穗期茎鞘干物质量-成熟期茎鞘干物质量）/ 抽穗期茎鞘干物质量 ×100；
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穗后比例（%）=（成熟期干物质积累量-抽穗期干物质积累量）/ 籽粒干重 ×100；
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总生物量 = 成熟期干物质积累量-移栽期干物质积累量。
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1.3.4 产量和产量构成
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成熟期每小区选取具有代表性区域的 99 穴作为测产区，收割、脱粒、晒干、风选后称其干重，然后取 30 g 稻谷，采用烘干法测定实际含水量，按 13.5% 水分折算水稻实际产量。根据田间调查的平均茎蘖数，每个小区取代表性植株 6 穴考种。
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1.3.5 数据处理
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采用 Excel 2016 进行数据的录入和计算，运用 SAS 9.0 进行统计分析。
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2 结果与分析
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2.1 施氮量和密度对钵苗机插稻产量及产量构成的调控效应
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由表1 可知，随着施氮量的增加，实际产量逐渐增加，各处理间存在一定差异显著性，髙氮 （N4）的产量最高，达 8887.38 kg/hm2，显著高于低氮（N2）、无氮（N1）处理，而与中氮（N3）处理差异不显著，同时，N2 处理显著高于 N1 处理。随着密度的降低，实际产量呈逐渐下降，其中高密度（D1）、中密度（D2）显著高于低密度（D3） 处理，但 D1、D2 处理间差异不显著。
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随着施氮量的增加，有效穗数逐渐增加，各处理间存在一定差异显著性，N4 处理显著高于 N1、N2 处理，但与 N3 处理差异不显著；随着施氮量的增加，每穗总粒数逐渐增加，N2、N3、N4 处理虽差异不显著，但均显著高于 N1 处理；随着施氮量的增加，千粒重和结实率均呈下降的趋势，N1、N2、N3 处理虽差异不显著，但均显著高于 N4 处理。随着密度的降低，有效穗数逐渐降低，D1 显著高于 D2、D3；随着密度的降低，每穗总粒数、结实率逐渐增加，千粒重呈先增加后降低的趋势，但各处理间均不显著。
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通过回归分析建立产量（Y）和机插密度（D）、施氮量（N）间的曲线方程为 Y=908.84D+0.98DN-27.26D2-0.041N2，得到实现最高钵苗机插水稻最佳组合为密度 21.23 万穴 /hm2 （行株距为 33 cm×14.27 cm）、施氮量 253.63 kg/hm2，最高实际产量为 9647.66 kg/hm2。
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在相同密度下分析，在 D1 密度时，随着施氮量的增加，实际产量逐渐增加，N4 处理显著高于 N1、N2 处理，其中 N3、N4 处理间差异不显著； 随着施氮量的增加，有效穗数逐渐增加，各处理间存在一定差异显著性，其中 N3、N4 处理显著高于 N1、N2 处理；每穗总粒数呈先增后减的趋势， N3、N4 处理显著高于 N1 处理；千粒重、结实率变化规律不明显。D2 密度时，随着施氮量的增加，实际产量、有效穗数、每穗总粒数与 D1 呈相似规律，千粒重、结实率同样变化规律不明显。D3 密度时，随着施氮量的增加，实际产量呈先增后减的趋势，N2、N3、N4 处理显著高于 N1 处理。随着施氮量的增加，有效穗数和每穗总粒数呈增加趋势，其中，每穗总粒数各处理间存在一定差异显著性，其中 N2、N3 显著高于 N1 处理；千粒重、结实率同样变化规律不明显。
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方差分析结果（表1）表明，施氮量对产量及其构成因素的影响均达到极显著水平，机插密度仅对产量和有效穗数有极显著影响，施氮量和机插密度的互作仅对产量和千粒重的影响达到极显著水平。
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注：同列数据后相同小写字母表示不同密度处理间或不同施氮量处理间在 5% 水平上差异不显著，或相同密度不同施氮量处理间在 5% 水平上差异不显著。数据为两年的平均值。*、** 分别表示影响显著（P<0.05）、极显著（P<0.01）。下同。
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2.2 关键生育时期茎蘖数及成穗率
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由表2 可知，随着施氮量的增加，茎蘖数（拔节期、抽穗期）呈先增加后降低的趋势，其中拔节期茎蘖数 N1 显著低于 N2、N3、N4 处理，N2、 N3、N4 处理间差异不显著；随着施氮量的增加，成熟期茎蘖数呈逐渐增加趋势，各处理间存在一定的差异显著性，N4 处理显著高于其他 3 种处理； 成穗率变化规律不明显。随着密度降低，茎蘖数 （拔节期、成熟期）呈逐渐降低趋势，其中成熟期各处理间差异显著；茎蘖数（抽穗期）呈先增加后降低趋势，D3 显著低于 D1、D2 处理，其中 D1 与 D2 差异不显著；随着密度的降低，成穗率呈逐渐增加趋势，各处理间差异显著。
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方差分析结果（表2）表明，除抽穗期外，机插密度对各生育时期的茎蘖数的影响均达极显著水平；施氮量对各生育时期的茎蘖数均有极显著影响。
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2.3 施氮量和密度对钵苗机插水稻叶面积指数的影响
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水稻叶面积指数（LAI）是反映水稻光合面积大小的重要指标。由表3 可知，各生育时期 LAI 表现出不同的特点，孕穗期达到最大值。随着施氮量的增加，拔节期 LAI 逐渐增加，N3、N4 处理显著高于 N1、N2 处理，其中 N1、N2 与 N3、N4 处理间差异不显著；随着施氮量的增加，孕穗期 LAI 亦逐渐增加，N4 处理显著高于其他 3 种处理；随着施氮量的增加，抽穗期 LAI 呈逐渐增加趋势，N3、 N4 处理显著高于 N1、N2 处理。
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随着密度的降低，各生育时期 LAI 逐渐降低，各处理间存在一定差异显著性，D1 处理均显著高于 D3 处理。研究 LAI 和移栽后天数（t）之间的关系发现，采用二次曲线模拟得：LAI=-0.0018 t2 + 0.1919 t + 0.0293（R2 =0.9941）。相同密度下分析，D1 密度时，随着施氮量的增加，LAI（拔节期、孕穗期、抽穗期）逐渐增加，N4 处理显著高于 N1、 N2 处理。D2 密度时，LAI（拔节期、孕穗期）逐渐增加，N4 处理亦显著高于 N1、N2 处理，而 LAI（抽穗期）变化规律不明显。D3 密度时，与 D1 呈相似规律。
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方差分析结果（表3）表明，施氮量和机插密度对各生育时期的 LAI 影响均达显著或极显著水平，而施氮量和机插密度的互作对各生育时期的 LAI 影响均不显著。
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2.4 施氮量和密度对钵苗机插稻群体干物质积累量与各生育阶段的调控效应
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2.4.1 不同生育主要时期的干物质积累量
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由图1 可知，随着施氮量的增加，拔节期和抽穗期干物质积累量呈先增加后降低的趋势，N3 处理显著高于其他 3 种处理；随着施氮量的增加，孕穗期和成熟期干物质积累量呈逐渐增加趋势，N4 处理显著高于 N1、N2 处理。随着密度降低，干物质积累量（拔节期、孕穗期、抽穗期、成熟期）均呈逐渐降低趋势，其中 D1 处理均显著高于 D3 处理。
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2.4.2 不同生育阶段的干物质积累量
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由图2 可知，随着施氮量的增加，移栽期-拔节期（生育前期）和拔节期-抽穗期（生育中期） 的干物质积累量均呈先增加后降低的趋势，N3 处理显著高于其他 3 种处理，而抽穗期-成熟期（生育后期）的干物质积累量逐渐增加，N4 处理显著高于其他 3 种处理。随着密度的降低，生育前期、生育中期均逐渐降低，D1 处理均显著高于 D3 处理。
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图1 施氮量和密度对钵苗机插水稻主要时期干物质积累量的调控效应
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注：图中数据为两年平均值。不同小写字母表示不同密度处理间或不同施氮量处理间在 5% 水平上差异显著。下同。
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图2 施氮量和密度对钵苗机插水稻主要生育阶段干物质积累量的调控效应
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2.4.3 主要生育阶段地上部分器官分配率
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水稻栽培过程中要了解其主要生育时期增加的干物质被分配到植株体的器官部分，还须用增加的叶、茎、穗等各器官的干重对植株总增重的比例来衡量，以确定其分配规律。生育后期（抽穗期-成熟期）的茎、叶、穗各器官的分配率的变化情况可知，穗部分配率远超过茎鞘、叶的分配率，证实了钵苗机插杂交籼稻生育后期穗部干物质的积累量大部分来自绿叶光合作用的结果，仅有少数来自茎鞘、叶的贮藏物质，这与表5 的穗后比例结果相符。
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由表4 可知，随着施氮量的增加，在拔节期-抽穗期，茎分配率逐渐降低，N4 处理显著低于其他 3 种处理，而穗分配率逐渐增加，N1 处理显著低于其他 3 种处理。在抽穗期-成熟期，茎分配率逐渐增加，N4 处理显著高于 N1 处理，而穗分配率逐渐降低，N1 处理显著高于 N4 处理。
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随着密度的降低，在拔节期-抽穗期，茎、叶分配率均逐渐降低，而穗分配率刚好相反，其中，茎、叶的 D1 处理显著高于 D3 处理；随着密度的降低，茎、叶分配率均逐渐增加，而穗分配率刚好相反，其中，叶的 D1 处理显著低于 D3 处理。
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方差分析结果（表4）表明，施氮量对主要生育阶段（拔节期-抽穗期、抽穗期-成熟期）的茎和穗的分配率的影响达显著或极显著水平。机插密度对拔节期-抽穗期的叶分配率有极显著影响。
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2.5 施氮量和密度对钵苗机插稻茎鞘和叶的物质转运特点及其比例的调控效应
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由表5 可知，随着施氮量的增加，茎鞘物质输出率、茎鞘物质转化率、茎叶物质表观输出量和茎叶物质表观输出率均呈逐渐下降趋势，N1 显著高于 N4 处理，而与 N2 处理间差异不显著；随着施氮量的增加，穗后比例逐渐增加，其中 N4 处理显著高于 N1、N2 处理，而与 N3 处理差异不显著。
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随着密度的降低，茎鞘物质输出率、茎鞘物质转化率、茎叶物质表观输出量和茎叶物质表观输出率均逐渐下降，其中茎鞘物质输出率、茎鞘物质转化率处理间差异不显著，茎叶物质表观输出量和茎叶物质表观输出率均有一定的差异显著性，其中 D1 显著高于 D3 处理，但与 D2 处理间差异不显著。随着密度的降低，穗后比例逐渐增加，其中 D3 处理显著高于 D1 和 D2 处理。
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方差分析结果（表5）表明，施氮量对茎鞘物质输出率、茎鞘物质转换率、茎叶物质表现输出量和穗后比例均有极显著影响，机插密度对茎叶物质表现输出量和穗后比例均有极显著影响。
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3 讨论
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氮素是水稻整个生长发育过程中最重要的营养元素。本研究表明，随施氮量的增加，产量、有效穗数、每穗总粒数、各时期的叶面积指数、生育后期干物质积累量、拔节期-抽穗期的穗分配率、抽穗期-成熟期的茎分配率、穗后比例均逐渐增加，而千粒重、结实率、拔节期-抽穗期的茎分配率、抽穗期-成熟期的穗分配率、茎鞘物质输出率、茎鞘物质转化率、茎叶物质表观输出量、茎叶物质表观输出率均逐渐下降。产量、有效穗数、生育后期干物质积累量与吴文革等[12]、曹利强[2]研究结果一致，但对千粒重、叶面积指数（拔节期、孕穗期）的研究结果不一致，导致差异的原因可能是品种特性、地力等方面。本试验在贵州喀斯特地区大田条件下进行，相信在该地区结果更具有代表性。
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移栽密度作为水稻栽培过程中主要调控措施，针对品种株型特征确定适宜栽插规格对于提高群体质量、产量及其构成具有重要意义。本研究结果表明，钵苗机插水稻产量及其构成与黄富强等[13]、李华等[3]、沈才标等[14]、顾春军等[15]研究结果一致，均在高密度条件时达到最佳。随着密度降低，产量、有效穗数、各时期的叶面积指数和干物质积累量，生育前期、中期的干物质积累量，拔节期-抽穗期的茎叶分配率，抽穗期-成熟期的穗分配率，茎鞘物质输出率，茎鞘物质转化率，茎叶物质表观输出量，以及茎叶物质表观输出率均逐渐下降。其中，茎鞘物质转化率，茎叶干物质表观输出量、生育期前期、中期干物质积累量，以及各时期干物质积累量与朱聪聪等[16]的研究结果一致，更进一步证实了适当增加移栽密度，有利于钵苗机插水稻干物质积累、分配及产量的形成。
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4 结论
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在水稻栽培中，应将栽培密度和施氮量调配到合理状态，才能获得较高的产量。本研究中机插密度（21.65 万穴 /hm2）和施氮量（225 kg/hm2）为比较合理的组合，其水稻产量、有效穗数最高，分别达 9527.5 kg/hm2、378.19 万 /hm2，孕穗期 LAI 最高为 7.35，抽穗期、抽穗-成熟期的干物质积累量最高，分别达 9465.91、8726.39 kg/hm2。通过回归分析建立产量（Y）和机插密度（D）、施氮量（N） 间的曲线方程，得到该地区实现最高钵苗机插水稻最佳组合为密度 21.23 万穴 /hm2 （行株距为 33 cm×14.27 cm）、施氮量 253.63 kg/hm2，最高实际产量为 9647.66 kg/hm2。
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摘要
为探明在钵苗机插条件下，施氮量和密度对杂交籼稻干物质积累、分配及产量形成的调控效应，于 2017—2018 年在贵州省三穗县开展田间试验，以杂交籼稻品种 C 两优华占为试验材料，采用裂区设计，设置施氮量（N）、移栽密度（D）2 个因素，主区处理为 D，设 3 种密度水平（D1-21.65 万穴 /hm2 、D2-16.84 万穴 /hm2 、 D3-12.63 万穴 /hm2 ）；副区处理为 N，设 4 种施氮量水平（N1-0 kg/hm2 、N2-75 kg/hm2 、N3-150 kg/hm2 和 N4-225 kg/hm2 ）。结果表明，随施氮量的增加，产量、有效穗数、每穗总粒数、各时期的叶面积指数、生育后期干物质积累量、拔节期-抽穗期穗分配率、抽穗期-成熟期的茎分配率、穗后比例均逐渐增加，而千粒重、结实率、拔节期-抽穗期茎分配率、抽穗期-成熟期的穗分配率、茎鞘物质输出率、茎鞘物质转化率、茎叶物质表观输出量、茎叶物质表观输出率均逐渐下降。随着密度降低，产量、有效穗数、各时期的叶面积指数和干物质积累量、生育前期、中期的干物质积累量、拔节期-抽穗期的茎叶分配率、抽穗期-成熟期的穗分配率、茎鞘物质输出率、茎鞘物质转化率、茎叶物质表观输出量、茎叶物质表观输出率均逐渐下降，而每穗总粒数、结实率、成穗率、拔节期-抽穗期的穗分配率、抽穗期-成熟期的茎叶分配率、穗后比例均逐渐增加。在水稻栽培中，栽培密度和施氮量合理配置才能获得较高的产量，综上所述，实现钵苗机插水稻最佳组合为密度 21.23 万穴 /hm2 （行株距为 33 cm×14.27 cm）、施氮量 253.63 kg/hm2 ，最高实际产量为 9647.66 kg/hm2 。
Abstract
To investigate the regulatory effects of nitrogen application rate and density on dry matter accumulation， distribution，and yield formation of hybrid indica rice under bowl seedling machine transplanting conditions，a field experiment was conducted in Sansui county，Guizhou province in 2017—2018. The hybrid indica rice variety‘Cliangyou Huazhan’was used as the experimental material，and a split plot design of two factors was adopted with nitrogen application rate（N）and transplanting density（D）. The main plot treatment was D，and three density levels were set up（D1： 216500 hole/hm2 ，D2：168400 hole/hm2 ，D3：126300 hole/hm2 ）. The subzone treatment was N，with four different nitrogen application levels（N1：0 kg/hm2 ，N2：75 kg/hm2 ，N3：150 kg/hm2 ，and N4：225 kg/hm2 ）. The results showed that as the nitrogen application rate increased，the yield，effective panicle（EP），spikelet number per panicle （SNPP），leaf area index（LAI）at each stage，dry matter accumulation（DMA）in late growth stage，panicle allocation rate（PAR）from jointing stage（JS）to heading stage（HS），stem allocation rate from HS to maturity stage（MS），and post panicle ratio（PPR）gradually increased，while the thousand grain weight（TGW），seed setting rate（SSR），stem allocation rate from JS to HS，PAR from HS to MS，stem sheath matter output rate（SSOR），and stem sheath matter conversion rate（SSCR），apparent output of stem and leaf matter（AOSL）and apparent output rate of stem and leaf matter （AORSL）gradually decreased. As the density decreased，the yield，EP，LAI at each stage，DMA at each stage，DMA at the early and middle stages，stem and leaf allocation rate from JS to HS，PAR from HS to MS，SSOR，SSCR，AOSL，and AORSL all gradually decreased，while the SNPP，SSR，heading rate，the PAR from JS to HS，the stem and leaf allocation rate from HS to MS，and the PPR gradually increased. In rice cultivation，the cultivation density and nitrogen application rate should be adjusted to the most reasonable level to achieve higher yield. Under the conditions of this experiment，the optimal combination for bowl mechanical-transplanting rice was a density of 212300 holes/hm2 （row spacing of 33 cm×14.27 cm），with a nitrogen application rate of 253.63 kg/hm2 ，and the maximum actual yield was 9647.66 kg/hm2 .