不同秧龄下机插方式与密度对杂交稻根系生长及氮素利用特征的影响

李应洪 孙永健 李玥 吕腾飞 蒋明金 严奉君 马均

(四川农业大学 水稻研究所/农业部西南作物生理生态与耕作重点实验室，四川 温江611130；*通讯联系人，E-mail: yongjians1980@163.com)

不同秧龄下机插方式与密度对杂交稻根系生长及氮素利用特征的影响

李应洪 孙永健*李玥 吕腾飞 蒋明金 严奉君 马均*

(四川农业大学 水稻研究所/农业部西南作物生理生态与耕作重点实验室，四川 温江611130；*通讯联系人，E-mail: yongjians1980@163.com)

【目的】机插秧是当前我国水稻种植发展的主要方向，探索不同秧龄下机插方式与密度对杂交稻根系生长及氮素利用特征的影响，对提高水稻产量和氮肥利用率，加快水稻机械化高产高效栽培技术的集成具有重要意义。【方法】以超级杂交稻F优498为材料，采用两因素裂区试验设计，在25 d和40 d秧龄下，通过“钵苗机插+高密度”、“钵苗机插+中密度”、“钵苗机插+低密度”、“毯苗机插+高密度”、“毯苗机插+中密度”、“毯苗机插+低密度”6种机插方式与密度配合的处理，研究其对氮素利用特征、根系生长特性的影响，并探讨根系生长与氮素利用及产量的关系。【结果】各生育时期氮素吸收与各阶段氮素积累量，齐穗至成熟期氮素吸收速率、茎和叶的氮素转运量、穗部氮素增加量、氮素偏生产力、拔节后根系干质量以及产量，25 d秧龄均较40 d秧龄优势明显。在相同秧龄下，与毯苗机插相比，钵苗机插可促进杂交稻各生育时期根系生长，提高氮素积累及吸收速率，增加结实期各器官氮素的转运量，从而提高稻谷产量；尤其在秧龄25 d、钵苗机插株距为15.5 cm时，较其他处理优势明显，为本研究最优处理。毯苗机插在25 d秧龄与株距为12 cm时，也能够获得较高产量；密度降低，提高了根冠比及茎叶转运率，但降低了各时期的氮素积累量、吸收速率以及结实期茎叶的转运量，产量较低。相关性分析表明，不同秧龄机插方式与密度配合下，主要生育时期根干质量与产量及氮素吸收利用均存在极显著正相关( r =0.47**～ 0.83**)，齐穗和成熟期根冠比与产量及氮素吸收利用均极显著负相关( r = -0.52**和-0.79**)。【结论】机插杂交稻25 d秧龄根系生长及氮素利用特性均优于40 d秧龄，且钵苗较毯苗机插能优化水稻个体与群体关系，但其机插密度不宜过高或过低，行距与株距以33 cm×15.5 cm为宜，可促进氮素吸收利用及产量同步提高；且拔节与成熟期根系的生长对产量影响显著。研究结果可为水稻钵苗机插秧高产高效栽培技术集成及应用提供技术和实践依据。

水稻；秧龄；机插方式；密度；氮；根系

水稻生产机械化是实现水稻高效种植的重要途径，推进以机插秧为主的水稻机械化高产种植技术，对稳定我国水稻种植面积，提高水稻单产，保障粮食安全具有重要意义[1-2]。在机插关键技术中，培育高质量、适时机插的秧苗，是夺取机插稻高产的前提[1]。水稻钵苗机插技术相对现有的毯苗机插技术，具备秧苗素质高、秧龄弹性大、无植伤、精确移栽等技术优势[3-5]。此外，我国水稻持续增产主要依靠增施氮肥，导致了环境面源污染和氮肥利用效率下降等系列问题[6-7]，如何通过配套的栽培措施提高水稻氮肥利用效率是目前研究的热点[8-15]。尤其在机插条件下，明确不同秧龄下钵苗和毯苗机插与密度配合对水稻氮素吸收利用与转运特征、根系生长的影响及其增产生理机理具有重要意义，对水稻高产栽培、氮肥高效利用及机插秧技术的推广具有重要的生产价值。已有研究表明品种特性[8-9]、水分管理[10-11]、栽培方式[12-13]和移栽密度[14-15]显著影响氮肥利用效率。适宜的移栽密度能够保证水稻个体及群体有效地发挥潜能，从而获得高产。孙永健等[16]对机插杂交籼稻的研究表明，当施氮量为105 kg/ hm2时，氮素积累量随机插密度的增加而增加，当施氮量为195 kg/hm2时，氮素积累量随机插密度的增加而出现先增加后降低的趋势。吴文革[17]对不同穗型杂交中籼稻的机插研究表明，钵苗机插干物质积累能力强，群体质量显著提高，产量均显著或极显著高于毯苗机插。而刘利等[18]对杂交籼稻的研究表明，不同机械化播栽方式下杂交籼稻具有不同的氮素积累和利用特性。而赵敏等[19]对不同基因型的毯苗机插水稻研究表明，植株氮素积累和转运特性以及产量同样存在显著差异。可见，前人关于不同密度下水稻氮素利用特征结论并不一致；而关于移栽秧龄对氮肥利用效率的研究更是甚少；且前人的研究大多为人工移栽或毯苗机插，而钵苗机插的研究也多集中在品种或技术方面，关于根系的生长、氮素吸收利用特征关系的研究报道较少；尤其在不同秧龄条件下，机插方式与不同密度对水稻氮素吸收利用与转运规律及其与产量的关系尚不十分清楚，钵苗机插相对毯苗机插能否进一步提高杂交稻氮素利用效率以及根系生长亟待深入研究。本研究以超级杂交稻F优498为试材，在不同秧龄条件下，设置钵苗和毯苗2种机插方式分别与不同机插密度配合，比较研究对氮素利用特征、根系生长及产量的影响，并探讨杂交稻根系生长与氮肥吸收利用及产量的关系，从氮素和根系角度阐明新型钵苗机插增产机理，以期为进一步优化超高产栽培技术、提高种植效率、实现水稻氮素高效利用提供技术依据。

1 材料与方法

1.1试验设计

试验于 2015年在四川成都崇州四川农业大学基地(N 30°33′,E 103°38′)进行。供试品种为该研究区域广泛应用且具有代表性的超级稻品种 F优498(中籼迟熟型杂交稻，生育期145～152 d)。耕层土壤质地为砂壤土，含有机质 12.62 g/kg，速效氮103.21 mg/kg，速效磷25.61 mg/kg，速效钾132.46 mg/kg，pH值 5.56。4月2日播种，育秧方式分别为钵苗和毯苗育秧。两因素裂区设计，秧龄为主区，机插秧方式和密度配合为副区，小区面积50 m2，重复3次。

主区为不同机插秧龄，设2个处理：25 d(T1)、40 d(T2)，分别于4月27日和5月12日移栽。

副区为不同育插秧方式与密度的组合，共设 6个处理：M1D1、M1D2、M1D3、M2D4、M2D5、M2D6，其中，M1代表钵苗育插秧，行株距 33 cm×14.5 cm(高密度)、33 cm×15.5 cm(中密度)、33 cm×16.5 cm (低密度)；M2代表毯苗育插秧，D4,D5,D6分别表示 30 cm×12 cm(高密度)、30 cm×14 cm (中密度)、30 cm×18 cm (低密度)。钵苗每盘播种40 g，育秧和插秧(M1)机型分别为2BD-600和2ZB-6A；毯苗每盘播种75 g，育秧和插秧(M2)机型分别为2BZP-800和VP6G。

施N量(尿素)为180 kg/hm2，分别在移栽前、移栽后7 d、幼穗分化期(倒4叶)和抽穗前(倒2叶)施用，其用量分别为施氮总量的30%、30%、20%、20%，磷肥(过磷酸钙)施用量折合P2O590 kg/hm2，钾肥(氯化钾)施用量折合K2O 150 kg/hm2，磷、钾肥全部作基肥，其他田间管理按大面积生产田进行。各处理下水稻生育进程及生育期情况见表 1，不同密度间无显著差异，不同秧龄处理间生育期 T1比T2早6～10 d，同秧龄下相同机插方式钵苗比毯苗早1～2 d。

1.2测定项目及方法

移栽后调查各小区栽插基本苗数，并分别于移栽期、拔节期、齐穗及成熟期按各小区平均茎蘖数取5穴具有代表性的稻株(以稻株为中心，以行距为长、窝距为宽、深30 cm土柱取根)，置于0.4 mm孔径尼龙网袋中用流水冲净，获得完整根系，分根、茎鞘、叶、穗(齐穗及成熟期)4部分，烘干至恒重并粉碎，用浓 H2SO4和定氮催化剂消煮，并用FOSS-8400凯氏定氮仪测定氮含量；成熟期各小区单收，按实收穴数计产。氮积累量=某生育时期单位面积植株氮的积累量；氮素阶段吸收量(kg/hm2)=后一生育时期单位面积氮素吸收量－前一生育时期单位面积氮素吸收量；氮素阶段吸收速率(kg/hm2·d)=某生育阶段单位面积单位时间内的氮素吸收量；氮素偏生产力(kg/kg)=施氮区产量/氮肥施用量；氮素收获指数(%)=成熟期单位面积植株籽粒氮素积累量/植株氮素积累量；氮素转运量(kg/hm2)=齐穗时某器官氮素吸收量－成熟时该器官氮素滞留量；氮素转运率(%)=[单位面积植株齐穗后叶(茎鞘)氮素输出量/齐穗期该器官氮素积累量]×100%；氮素转运贡献率(%)=(氮转运量/齐穗至成熟期穗部氮素积累量)×100%。

1.3数据分析

采用Microsoft Excel和DPS 7.05处理系统分析数据。

2 结果与分析

2.1不同秧龄下机插方式与密度对杂交稻氮累积量及产量的影响

由表2可见，除基本苗数外，秧龄对各生育时期氮吸收量、阶段氮吸收量、氮素偏生产力、氮收获指数及产量的影响达显著或极显著水平，而机插方式与密度对各指标的影响均达极显著水平，二者对齐穗和成熟期氮吸收量，以及最终氮素偏生产力、产量的影响存在极显著的互作效应。从不同秧龄来看，25 d秧龄各指标整体高于40 d秧龄；且除基本苗数外，各指标钵苗机插均优于毯苗。25 d秧龄下，拔节期氮吸收量及收获指数在同一机插方式下均随密度的降低而降低；从拔节至齐穗、齐穗至成熟氮吸收量来看，M1D2相对其他处理均利于氮素吸收，进而显著提高了氮素偏生产力及最终产量，为本研究最优组合，且产量较毯苗机插最高的 M2D4处理高14.87%。40 d秧龄下，各生育时期的氮吸收量，各阶段氮吸收量、氮素偏生产力、氮收获指数，以及稻谷产量，不同机插方式下表现为高密度(D1和D4)处理较高，且钵苗相对毯苗机插优势明显，但两种机插方式均要通过提高机插密度来稳定产量。

表2 不同秧龄下机插方式与密度对杂交稻主要生育时期氮素吸收及产量的影响Table 2. Effects of mechanical-transplanting modes and density on N uptake and yield at main growth stages under different seedling-ages.

2.2不同秧龄下机插方式与密度对杂交稻氮素吸收速率的影响

秧龄、机插方式与密度对拔节前、拔节至齐穗期各阶段吸氮比例，以及拔节前的氮吸收速率均有显著或极显著的影响(表3)。25 d秧龄下，拔节前的吸氮比例及吸收速率在同一机插方式下随密度的降低而降低，在拔节至齐穗期、齐穗至成熟期氮素吸收速率不同机插方式下不太一致，钵苗机插以M1D2处理最高，毯苗机插以M2D4处理最高。40 d秧龄下，除拔节至齐穗期的吸氮比例外，各生育时期吸氮比例、吸氮速率均与25 d秧龄规律相同，且移栽至拔节及拔节至齐穗期阶段氮素吸收速率均在 M1D1时表现最佳，而拔节至齐穗期氮素吸收速率则表现为毯苗(M2)＞钵苗(M1)。

2.3不同秧龄下机插方式与密度对杂交稻齐穗期各器官氮素积累量及其比例的影响

由表4可见，秧龄、机插方式与密度对齐穗期各器官的氮素积累量，以及叶和穗的吸氮比例的影响均达到极显著水平，且对茎鞘的氮素积累量产生了极显著的互作效应。相对于40 d秧龄，25 d秧龄下齐穗期茎、叶、穗的氮素积累量明显增加，且钵苗机插茎鞘和叶片的氮素积累量均以M1D2处理最高，且均显著高于 M1D3处理。毯苗机插各器官的氮素积累量均随密度的降低而减少，其中 M2D4处理显著高于其余两个处理。茎鞘和叶片的氮素分配比例在相同机插方式下均随密度的降低而升高，穗部则表现相反。40 d秧龄下，各器官的氮素积累量以及穗部氮素比例均表现为M1＞M2，且在同一机插方式下随密度的降低而降低，而茎鞘和叶片的吸氮所占比例则增大。

表3 不同秧龄下机插方式与密度对杂交稻主要生育阶段氮素吸收速率的影响Table 3. Effects of mechanical-transplanting modes and density on N uptake rate of main growth and development stage under different seedling-ages.

表4 不同秧龄下机插方式与密度对杂交稻齐穗期各器官氮素积累量及其比例的影响Table 4. Effects of mechanical-transplanting modes and density on N accumulation and its ratio to total N uptake at full heading stage under different seedling-ages.

表5 不同秧龄下机插方式与密度对杂交稻成熟期各器官氮素积累量及其比例的影响Table 5. Effects of mechanical-transplanting modes and density on N accumulation and its ratio to total N uptake at maturity stage under different seedling-ages.

2.4不同秧龄下机插方式与密度对杂交稻成熟期各器官氮素积累量及其比例的影响

由表5可见，秧龄仅对茎鞘和穗部氮素积累量的影响达极显著水平，机插方式与密度对成熟期各器官的氮素积累量，以及茎鞘和穗的氮素分配比例的影响均达到极显著水平，而秧龄、机插方式与密度对穗部的氮素积累量产生了极显著的互作效应。茎鞘氮素积累量、叶片及穗氮素积累量及比例均表现为T1＞T2。相对于40 d秧龄，25 d秧龄下钵苗机插各处理的茎鞘、叶片氮素积累量和穗部氮素积累量及比例优于毯苗机插，钵苗机插各器官的吸氮量均以M1D2处理最高，且均显著高于M1D3处理。毯苗机插各器官的氮素积累量及吸氮所占比例与齐穗期变化趋势一致。40 d秧龄下，各器官的氮素积累量在相同机插方式下均随密度的降低而降低，仅茎鞘吸氮所占比例增加。

2.5不同秧龄下机插方式与密度对杂交稻结实期氮素转运特征的影响

如表 6所示，秧龄、机插方式与密度对茎鞘、叶片、地上部的氮素转运量，以及穗部氮素增加量的影响均达显著或极显著水平，且两因素对穗部氮素增加量存在极显著的互作效应。25 d秧龄下各处理茎鞘、叶、地上部分的氮素转运量，以及穗部氮素增加量显著高于40 d秧龄，且钵苗机插均以M1D2处理最高，该处理穗部氮素增加量比毯苗最优组合高11.33%；毯苗机插以上指标均随密度的降低而降低。从不同营养器官氮素转运来看，地上部、叶片的氮素转运率，以及齐穗至成熟期氮转运贡献率则在同一机插方式下均随密度的降低而不同程度升高。40 d秧龄下，同一机插方式茎鞘、叶、地上部分的氮素转运量，以及穗部氮素增加量均随密度的降低而降低，以 M1D1处理最高。叶片、茎鞘以及地上部分的氮素转运率则在同一机插方式下均随密度的降低而升高。

2.6不同秧龄下机插方式与密度对杂交稻根系生长的影响

表6 不同秧龄下机插方式与密度对杂交稻结实期氮素转运特征的影响Table 6. Effects of mechanical-transplanting modes and density on N translocation characteristics of stem-sheath and leaf at filling stage under different seedling-ages

表7 不同秧龄下机插方式与密度对杂交稻主要生育时期根干质量和根冠比的影响Table 7. Effects of mechanical-transplanting modes and density on root dry weight and root-shoot ratio at main growth stages under different seedling-ages.

表8 不同秧龄下机插方式与密度杂交稻根系生长与氮素利用特征及产量的相关关系Table 8. Correlation coefficients between root growth and yields,N utilization characteristics of mechanical-transplanting modes and density of hybrid rice under different seedling-ages.

如表7所示，秧龄对移栽和成熟期的根干质量和移栽期的根冠比产生了极显著的影响，机插方式与密度对移栽、拔节和成熟期根干质量以及各时期根冠比均产生了极显著的影响，但二者的互作仅对移栽期的根干质量和根冠比产生了极显著的影响。其中，拔节至成熟期的根系干质量25 d秧龄均大于40 d秧龄。就根系干质量而言，在相同秧龄和机插方式下，均随着移栽密度的降低而降低，但在拔节之后相邻密度之间的差异不显著，且两个秧龄均以M1D1处理最高；根冠比方面，在相同秧龄和机插方式下，随着移栽密度的降低有上升的趋势。密度越高时，虽有利于群体根系干质量的增加，但稻株根冠比反而会下降。

2.7杂交稻根系生长与氮素利用特征及产量的关系

根系是植物从土壤中获取氮的主要器官，与养分协同吸收、物质生产和产量关系密切。由表8可见，氮素积累、氮素转运均与主要生育时期根干质量极显著正相关(r=0.55**～0.82**，r= 0.47**～0.83**)；同时氮收获指数和产量与各生育时期根干质量呈极显著正相关(r= 0.57**～0.83**)。氮素积累、转运和产量各指标与根干质量的相关性，以齐穗期相关性最低，成熟期次之，拔节期最高，但与拔节期的根冠比相关不显著，与齐穗和成熟期的根冠比存在极显著负相关(r= -0.57**～ -0.79**)。同时，随生育期进程，各时期的根冠比与产量的负相关程度明显加大。

3 讨论

3.1不同秧龄下机插方式与密度对杂交稻氮素吸收利用的影响

氮素是影响水稻生长和产量形成的重要因素。关于不同种植方式、氮肥运筹、水分管理及密度对杂交稻氮素吸收特性的影响已有较多报道[11-13,20-21]，但关于不同秧龄对机插稻氮素吸收积累特性的研究鲜见报道。本研究结果表明，移栽到拔节期、拔节到齐穗期氮素吸收速率40 d大于25 d秧龄，这是由于40 d秧龄两生育阶段相对25 d秧龄缩短。可见不同移栽秧龄能够改变机插稻的生育进程，从而改变对氮素的吸收速率。除此之外，各生育时期与各生育阶段氮素积累量、齐穗至成熟期的氮素吸收速率与各器官的氮吸收量、齐穗至成熟期茎叶氮素转运量，以及穗部氮素增加量均以25 d秧龄优势明显。这可能是由于25 d秧龄的秧苗本身根系活力更强，加上移栽之后其尽可能地减小了由于四川盆地低温、寡照条件等带来的不利影响。徐新朋等[22]报道，在手插条件下，施氮量为180 kg/hm2时密度越大越有利于氮素的积累、氮素偏生产力及氮收获指数的有效提高。本研究结果表明，两个秧龄的秧苗在相同机插方式下，氮收获指数同样随密度的增加而增加；不同插秧方式间有明显差异，毯苗机插氮素积累量、氮素偏生产力及产量均以密度最大的处理最高，与前人研究结果[16]有所不同，主要原因是本研究所选品种穗型小、每穗粒数少、千粒重小，且毯苗较钵苗机插植伤严重，返青活棵迟，在同一施氮水平的高密度处理下，基本苗数大，形成的有效穗多，氮素的吸收速率快，氮素的积累量增加，结实期氮素的转运量增加，而钵苗在25 d秧龄以中密度处理最高，40 d秧龄则以高密度处理最高。在阶段氮吸收速率方面，许轲等[14]对不同类型钵苗进行研究，认为拔节前的氮素吸收速率随密度的减小而减小，而拔节至抽穗期、抽穗至成熟期的氮吸收速率呈先增加后减小的规律；在本研究中，25 d秧龄的钵苗机插在拔节至齐穗期、齐穗至成熟期则出现了先增高后降低的趋势，除此之外，相同秧龄和机插方式下，各处理拔节前的氮素吸收速率均随密度的降低而降低，拔节至齐穗期、齐穗至成熟期毯苗机插亦是如此；同时，齐穗至成熟期茎鞘和叶片氮素转运量，以及穗部氮素增加量同样具有氮吸收速率变化的规律；钵苗机插出现此规律可能是个体和群体之间协调较好形成的，因此，机插杂交稻应尽可能选择小秧龄移栽，对于钵苗机插来说，机插时密度不宜过大，应充分发挥个体优势，达到个体与群体之间的平衡，更有利于提高氮素吸收速率，增加茎叶转运量，从而增加氮素积累量，形成壮秆大穗，进而增产；而毯苗机插在移栽时，相对来说可以适当增加移栽密度，在氮素吸收速率不高的前提下，通过群体的优势来弥补个体所带来的缺陷。

3.2不同秧龄下机插方式与密度对杂交稻根系生长的影响

本研究结果表明，秧龄、机插方式与密度对水稻根系生长均具有显著影响。在移栽期，秧龄对根系干质量产生了极显著的影响，25 d秧龄各处理根系干质量均小于40 d秧龄，这与郭翔[23]在手插稻中研究结果一致，而群体根系干质量在本研究中随着移栽密度的降低而降低，即高密度大于低密度。从本研究来看，毯苗因用种量大，根系在秧盘中混乱交错，机插植伤重，但钵苗单位面积的秧苗比毯苗更少，根系生长具有较大空间，单株根系发达，且秧龄越大钵苗与毯苗之间的差距显著增加。但在拔节期，25 d秧龄各处理根系干质量大于40 d秧龄，这其中同秧龄的钵苗均极显著高于毯苗，而齐穗和成熟期同秧龄和机插方式下群体根系干质量均随密度降低而降低，本研究则在机插条件下进一步补充完善了前人的结论[25-26]。

根冠比方面，秧龄仅对移栽前的根冠比有极显著的影响，移栽期、拔节期根冠比均为40 d秧龄各处理大于25 d秧龄，这与吴文革等[26]的研究结果基本一致，但与张祖建等[27]的研究结果存在差异，分析其原因，在移栽至拔节期，40 d秧龄在25 d的基础上，大秧龄秧苗地上部生长相对地下部慢。而同一秧龄下，25 d秧龄毯苗根冠比均高于钵苗，40 d秧龄则相反，主要由于25 d秧龄的秧苗，虽然钵苗的根系优于毯苗，但地上部分钵苗同样优于毯苗，且优势更明显；而40 d秧龄下，无论钵苗还是毯苗，地上部分的生长均变缓，但地下部分，钵苗的生长强于毯苗，毯苗根系会因为秧龄过大而较早停止伸长[4]。而在拔节之后，同秧龄下，钵苗机插根冠比均大于毯苗机插，这是因为毯苗机插移栽时根系损伤严重，之后返青时间较钵苗更长，根系无法迅速恢复生长。因此，本研究结果表明，秧龄越大对机插秧根系的生长越不利；而钵苗机插本身秧苗素质好，机插质量高，使整个生育期根系干质量均明显优于毯苗机插；稀植利于单株根系的生长，因为稀植单株根系生长的空间更大，就能够提高根冠比，但是不利于群体根系的生长。

3.3杂交稻根系生长与氮素吸收利用和产量的关系

根系生长与水稻养分吸收、物质生产和产量关系密切[28]。前人关于根干质量和根冠比与水稻氮素积累量间的关系研究存在差异。任万军[24]的研究表明，拔节期、齐穗和成熟期氮积累量与同时期根质量的相关系数为r= 0.88*、0.70*、0.62，即生育时期越靠前，相关系数值越大，根系生长对全株氮积累量影响越大。华晶晶[29]的研究结果则表明，水、旱稻成熟期根质量与吸氮量关系不显著，而根冠比与吸氮量分别呈显著的负相关(r= -0.914*)。而严奉君等[13]的研究表明，水稻栽后各时期的根干质量与总氮积累量呈显著或极显著正相关，而成熟期的根冠比与总氮积累量呈极显著正相关(r= 0.38*)。对照本研究结果，拔节期、齐穗和成熟期的根干质量与氮素的吸收转运均呈极显著正相关，而拔节期的根冠比与氮素的吸收转运无显著相关性。此外，齐穗和成熟期的根冠比与氮素吸收利用各指标呈显著或极显著的负相关，这与前人的结果存在部分差异。这可能是由气候及栽培管理方式导致的。若齐穗期和成熟期温度较高、光照不强，地上部分生长加快、对氮素的吸收利用增强，向下输送的光合产物减少，影响根系生长，致使地下部分基本处于停滞时期，此外，若齐穗及成熟期土壤水分含量高、氧气含量减少，不利于水稻根系的生长，避免了根系生长冗余而导致的自身消耗，改善了地上部分生长，根冠比降低，进一步提高了氮素吸收及同化，提高氮肥利用率。

关于主要生育时期根干质量、根冠比与产量的关系，前人研究结果也不尽一致，李杰等[30]认为拔节期根干质量与产量呈极显著负相关(r= -0.56*)，而徐国伟等[31]的研究则表明，分蘖中期根干质量与产量呈正相关(r= 0.78)，在穗分化始期与产量呈极显著正相关(r= 0.83*)。对照本研究结果，移栽期的根干质量与产量呈负相关，这可能因为移栽时毯苗机插群体量较大导致的；而拔节期根干质量与产量呈极显著的正相关(r= 0.82**)，与前人研究存在不同，由于移栽后毯苗返青期更长，且钵苗秧苗素质好，根系恢复生长更快而形成的。但齐穗后的根系干质量与产量的关系多数研究认为呈极显著的正相关[13,32]。本研究结果表明，齐穗和成熟期的根干质量与产量呈正相关(r= 0.78**和r= 0.87**)，也进一步证实和补充了前人的观点[13,32]。根冠比与产量关系方面，严奉君等[13]的研究结果表明，移栽后20 d和30 d的根冠比与产量分别呈负相关(r= -0.20)和显著负相关(r= -0.43*)；徐国伟等[31]的研究表明，分蘖中期和穗分化始期根冠比与产量分别呈正相关(r= 0.65)和负相关(r= -0.33)；而李杰等[30]认为拔节期根冠比与产量呈极显著负相关(r= -0.72**)。在本研究结果中，拔节期的根冠比均与产量呈负相关。而齐穗和成熟期的根冠比与产量出现了显著负相关，这与李杰等[30]和徐国伟等[31]的研究结果一致，但与严奉君等[13]和彭玉等[32]人工栽插的研究结果存在差异，这也可能由于杂交稻根系生长旺盛，根系存在冗余，且根系的生长需要消耗比地上部更多的光合产物，则使地上部生长受到一定影响，随之不利于产量的提高[33]。此外，四川稻区存在稻麦(油)两熟周年高产的茬口矛盾，因此，在秧龄和品种的选择上还应进一步加强研究，以此来加快机插稻技术的集成与推广。

4 结论

钵苗机插在根系生长以及氮素的吸收利用方面较毯苗机插优势明显，钵苗机插杂交籼稻不宜过密，25 d秧龄下，机插行株距为33.0 cm×15.5 cm 时，根系生长适宜，拔节后氮素吸收速率以及各器官的氮素转运率表现最好，最终氮素积累量及偏生产力最高，从而产量最高。而机插大秧龄钵苗(40 d)可以适当缩减机插株距，行株距以33.0 cm×14.5 cm～15.5 cm为宜，有利于根系生长以及增加群体对氮素吸收能力，增加穗部氮素积累量，进而提高产量。而毯苗机插氮素的吸收利用以及水稻产量均随着密度的增加而增加，毯苗移栽时可以适当增加移栽密度，本研究条件下以30.0 cm×12.0 cm，进而构建较大群体来弥补个体所带来的缺陷，提高对氮素的吸收利用，从而保证较高产量。

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Effects of Mechanical-transplanted Modes and Density on Root Growth and Characteristics of Nitrogen Utilization in Hybrid Rice at Different Seedling-ages

LI Yinghong,SUN Yongjian*,LI Yue,LÜ Tengfei,JIANG Mingjin,YAN Fengjun,MA Jun*
(Rice Research Institute,Sichuan Agricultural University / Key Laboratory of Crop Physiology,Ecology,and Cultivation in Southwest,Ministry of Agriculture,Wenjiang 611130,China; *Corresponding author,E-mail: yongjians1980@163.com)

【Objective】Mechanical transplanting is the main development direction of the rice planting in China,and it has important significance for increasing rice yield,nitrogen (N) use efficiency and accelerating integration of high yield and efficient cultivation techniques of rice mechanization by researching the effects of mechanical-transplanted modes and density on root growth and characteristics of N utilization in hybrid rice at different seedling-ages. 【Method】A split plot design was used with the super hybrid rice F you 498 as material to analyze the effects of six mechanical-transplanted modes and density combined treatments of “bowl mechanical-transplanting with high density,bowl mechanical-transplanting with middle density,bowl mechanical-transplanting with low density,carpet mechanical-transplanting with high density carpet mechanical-transplanting with middle density,and carpet mechanical-transplanting with low density” on characteristics of N utilization,root growth,and to recover the relationship between root growth with N utilization and yield at different seedling-ages. 【Result】The N uptake of main growth period,N accumulation at growth and development stage,N absorption rate,N translocation amount of stem and leaf from full-heading to maturity,N increase in panicle,N partial factor productivity and root dry weight after jointing stage,and yield of 25-day-old seedlings have an obvious advantage over that of 40-day-old seedlings. Compared with carpet mechanical-transplanting,the bowl mechanical-transplanting can improve the root growth at different growth stages,enhance N accumulation and uptake rate,increase the amount of N translocation to various organs during grain filling stage,so as to increase the grain yield. Especially the best treatment,the bowl mechanical-transplanting with a plant spacing of 15.5 and 25-day-old seedlings has obvious advantages than other treatments. And carpet mechanical-transplanting can also help get a higher yield with the plant spacing of 12 cm and 25-day-old seedlings,but the yield will be reduced when density decreased even though it improved the root to shoot ratio,transport rate of leaf and stem,but decreased N accumulation of each period,absorption rate,and the leaf and stem translocation amount during grain filling stage. Correlation analysis showed that grain yield and N uptake and utilization were significantly correlated with root dry weight of main growth period (r=0.47**～0.83**),but significantly negatively correlated with root-shoot-ratio of full-heading and maturity period (r=-0.52**～ -0.79**). 【Conclusion】For root growth and N uptake and utilization characteristics,25-day-old seedlings were better than 40-day-old seedlings and bowl mechanical-transplanting can optimize the relationship between individuals and population,but seedling density should be moderate,the most suitable spacing is 33 cm × 15.5 cm. It can promote the absorption and utilization of N and grain yield. Furthermore,the findings suggested that attention should be paid to the root growth from jointing stage and maturity stage,because of its significant effect on yield. The result laid a technical and practical basis for the high yield and high efficiency cultivation technology of bowl mechanical-transplanting.

rice; seedling-age; mechanical-transplanting mode; density; nitrogen; root

10.16819/j.1001-7216.2017.7019

2017-02-13; 修改稿收到日期：2017-03-22。

国家科技支撑计划资助项目(2013BAD07B13)；四川省教育厅重点项目(16ZA0044)；农业部作物生理生态与耕作重点实验室开放课题(201303)；四川省科技支撑计划资助项目(2014NZ0041,2014NZ0047)。

S143.1; S511.01

A

1001-7216(2017)06-0599-12