施氮量和机插密度对钵苗机插杂交籼稻C两优华占产量和氮素利用效率的影响

管正策 冯跃华 许桂玲 黄佑岗 张佳凤 牟桂婷 欧达 王玲莉 苏卫

摘要：【目的】探明施氮量和机插密度对钵苗机插水稻氮素利用率及产量的影响，为在钵苗机插水稻生产中选择适宜的施氮量和机插密度提供理论依据。【方法】在大田试验条件下，采用裂区设计，设3种机插密度水平（21.65万、16.84万和12.63万穴/ha）和4种施氮量水平（0、75、150和225 kg/ha），测定不同机插密度和施氮量下钵苗机插水稻的产量及其构成、干物质积累量、主要生育时期各器官氮积累量，并计算氮素利用率。【结果】随施氮量的增加，百千克籽粒需氮量呈逐渐上升趋势，而氮肥吸收利用率、氮肥生理利用率、氮肥偏生产力、氮素籽粒生产效率及氮素干物质生产效率均呈下降趋势，产量呈先升高后降低的变化趋势。随机插密度的降低，氮肥农学利用率、氮肥生理利用率、氮肥偏生产力、氮素籽粒生产效率及氮素干物质生产效率均呈降低趋势，产量也呈先升高后降低的变化趋势。施氮量和机插密度互作对成穗率、有效穗数、每穗总粒数、氮肥吸收利用率、氮肥农学利用率、氮肥生理利用率、氮肥偏生产力、氮素籽粒生产效率和氮素干物质生产效率的影响达极显著水平（P<0.01），但对产量无显著影响（P>0.05）。【结论】在贵州喀斯特地貌地区实施钵苗机插水稻的适宜机插密度和氮肥施用量分别为16.84万穴/ha和150 kg/ha，水稻产量为9208.83 kg/ha。回归分析结果表明，获得最高产量的施氮量和机插密度分别为145.63 kg/ha和18.18万穴/ha，水稻产量为9024.771 kg/ha。

关键词： 水稻；钵苗机插；机插密度；施氮量；产量；氮素利用效率

中图分类号： S511.044 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2018）08-1498-07

0 引言

【研究意义】钵苗机插是稻作生产方式上的重大技术革新，是采用机械将钵育壮苗按一定的株距和行距有序、无植伤移栽于大田，实现了土钵壮秧的机械化精确移栽（张洪程和龚金龙，2014），是集水稻机插和抛秧优势于一体的新技术，一般较塑盘毯状小苗机插水稻增产10%左右（杨松等，2016）。在钵苗机插条件下，研究合理施用氮肥及适宜移栽密度，对提高水稻产量和氮素利用率及减少环境污染均具有重要意义。【前人研究进展】前人有关水稻施氮量和密度的研究较多。在适宜种植密度方面，朱聪聪等（2014）研究发现，随着种植密度降低，钵苗机插杂交水稻产量呈先增加后降低的变化趋势；胡雅杰等（2015）研究认为，钵苗机插应用大穗型品种宜适当降低种植密度，中、小穗型品种宜增加种植密度；张凯（2016）研究发现，机插密度株距为12 cm时甬优6号氮素吸收量、产量及其构成最大；李应洪等（2017）研究认为，钵苗机插密度不宜过高或过低，株距与行距以15.5 cm×33.0 cm为宜，可促进氮素吸收利用及产量同步提高。在施氮量方面，黄卫群等（2010）、崔月峰等（2013）分别以金优21和铁粳7号为试验材料进行研究，结果表明，在一定的氮肥施用量范围内，水稻产量随氮肥用量的增加而增加，但当氮肥用量达一定程度时，再增施氮肥水稻产量无明显提高，且有可能降低。胡群等（2016a）研究发现，氮肥用量为300 kg/ha时，钵苗机插粳稻武运粳24各项群体指标较优，有效穗数足，产量及氮肥吸收利用率较高。王春雨等（2017）研究表明，机插移栽杂交籼稻F优498在施氮量135～180 kg/ha条件下能获得稳定产量和较高的氮素利用率。在氮肥运筹方面，氮肥运筹基蘖肥与穗肥比例为6∶4时，钵苗机插水稻南粳9108和南粳5055有利于形成大穗，群体单位面积颖花量较多，同时结实率和千粒重均较高，产量较高；成熟期氮素总积累量多，氮素吸收利用率高（胡群等，2016b）。机插移栽常规粳稻豫农粳8号氮肥运筹为基蘖肥∶穗肥=7∶3时，氮素农学利用率、氮素生理利用率、氮素偏生产力及产量较优（彭廷等，2017）。【本研究切入点】目前，关于钵苗机插杂交粳稻氮素利用率（胡群等，2016a；李应洪等，2017；）和产量及其构成（郭保卫，2013；胡雅杰，2016b；邢志鹏，2017；）等方面已有一定研究，但有关施氮量和机插密度对钵苗机插杂交籼稻氮素利用率及产量影响的研究相对较少，有待加强。【拟解决的关键问题】针对贵州喀斯特地区，以当地主栽品种C两优华占为材料开展大田试验，探究钵苗机插条件下施氮量和机插密度对杂交籼稻氮素利用率及产量的影响，以期为该地区钵苗机插技术的深入研究与推广应用提供理论依据和实践指导。

1 材料与方法

1. 1 试验地概况

试验于2017年4～11月在贵州省三穗县长吉镇机寨村进行。试验田耕作层土壤养分含量：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，速效氮213.14 mg/kg，速效磷 23.22 mg/kg，速效钾67.78 mg/kg，pH 6.36。

1. 2 试验材料

供试水稻品种：C两优华占，该品种是北京金色农华种业科技股份有限公司利用C815S和华占选配而成的籼型两系杂交水稻品种。

供试肥料：磷肥为CaP2H4O8（含P2O5 16%，贵州省贵定县农化化肥有限责任公司生产），钾肥为KCl（含K2O 60%，俄罗斯产，中化化肥控股有限公司经销），氮肥为CON2H4（含N 46.4%，贵州赤天化股份有限公司生产）。

1. 3 试验方法

试验采用裂区设计，设机插密度（D）和施氮量（N）2個因素，主区处理为D，设3种机插密度水平，分别为D1（216500穴/ha）、D2（168400穴/ha）和D3（126300穴/ha），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/ha）、N2（75 kg/ha）、N3（150 kg/ha）和N4（225 kg/ha）。

氮肥处理采用分次施肥法，施氮量基肥∶分蘖肥∶穗肥∶粒肥=35∶20∶30∶15；磷肥和钾肥用量分别为P2O5 96 kg/ha、K2O 135 kg/ha，磷肥作基肥一次性施入，钾肥基施1/2，幼穗分化期施1/2。每处理重复3次。小区面积25.92 m2，小区四周做田埂包膜，田埂高30 cm、宽20 cm，包膜压深至田埂地下30 cm，防止水肥串流，各主区间留50 cm走道以便田间调查和操作。水稻于4月18日播种，采用D448P型水稻钵形秧盘培育壮苗，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。采用人工播种，每盘为精准播量，每孔3粒，秧苗达5叶1心时于6月18日采用钵苗乘坐式高速插秧机（常州亚美柯机械设备有限公司生产）移栽，插秧机型号为2ZB-6（RX-60AM），1孔1穴。大田自分蘖初期起保持水深为3～5 cm，直到成熟期前10 d左右停止灌溉，田间水分自然落干。田间水、肥精细管理，及时防治病害虫害。

1. 4 测定项目及方法

1. 4. 1 产量及产量构成因素 于成熟期，从每小区取99穴作为测产区，取样脱粒自然晒干风选后称风干重，然后称取30 g用烘干法测定实际水含量，按13.5%水分折算实收产量。在取样测产的同时，根据田间调查的平均茎蘖数，每小区取代表性植株6穴作为考种样，考察水稻的产量构成。

1. 4. 2 干物质积累量 在水稻拔节期、抽穗期和成熟期根据田间调查的平均茎蘖数，每小区选择生长一致且具有代表性的水稻植株4穴，分为茎、叶和穗（抽穗期和成熟期）等部分，在105 ℃下杀青0.5 h后，在80 ℃条件下烘至恒重，然后称重。

1. 4. 3 氮积累量 将1.4.2中拔节期、抽穗期和成熟期干物質积累测定样品粉碎，过0.2 mm孔径筛，采用H2SO4-H2O2消化—扩散法测定植株各器官的氮含量，并计算植株各器官的吸氮量。

1. 4. 4 氮素利用效率 各项氮素利用效率指标的计算公式如下：

2 结果与分析

2. 1 施氮量和机插密度对水稻产量及其构成的影响

由表1可知，随着施氮量的增加，有效穗数呈逐渐升高趋势，N1、N2处理间差异不显著（P>0.05，下同），二者显著低于N3和N4处理（P<0.05，下同）；千粒重随施氮量的增加呈先增加后减少趋势，N2处理显著高于N4处理；每穗总粒数变化规律不明显。随着机插密度降低，有效穗数呈逐渐降低趋势，各处理间差异显著；每穗总粒数、千粒重呈先增加后降低趋势，其中千粒重各处理间差异不显著；结实率、成穗率呈逐渐增加趋势，其中成穗率各处理间差异显著，结实率各处理间差异不显著。方差分析结果（表1）表明，施氮量与机插密度的互作对钵苗机插水稻成穗率、有效穗数和每穗总粒数的影响达极显著水平（P<0.01，下同），其中成穗率、有效穗数和每穗总粒数分别以D3N3、D1N4和D2N4处理最高。

由表1可知，随着施氮量的增加，水稻产量呈先升高后降低的变化趋势，中氮（N3）处理下产量显著高于无氮（N1）、低氮（N3）和髙氮（N4）处理；随着机插密度的降低，水稻产量也呈先升高后降低的变化趋势，但各处理间差异不显著；施氮量和机插密度的互作分析结果表明，互作对产量影响不显著，机插密度处理对产量的影响也不显著，但表现为D2>D1>D3；施氮量处理对产量有极显著影响，其中N3处理产量最高，显著高于其他施氮处理，由此判断最优组合为D2N3。根据机插密度和施氮量及水稻产量，通过回归分析得出回归方程为：Y=878.5698D+14.2836N+0.5185DN-26.2448D2-0.0814N2（R2=0.9952），并求导计算，最高产量的施氮量和机插密度分别为145.63 kg/ha和18.18万穴/ha，水稻产量为9024.771 kg/ha。

2. 2 施氮量和机插密度对水稻主要生育时期各器官氮素积累量的影响

由表2可知，随施氮量的增加，拔节期、抽穗期茎鞘及拔节期叶的氮素积累量呈先增加后降低的变化趋势，其中拔节期茎鞘和叶的N1、N2处理显著低于N3、N4处理，抽穗期茎鞘各处理间差异显著；成熟期茎鞘、叶、穗及抽穗期叶、穗的氮素积累量呈逐渐增加趋势，其中成熟期茎鞘、叶、穗的氮积累量各处理间差异显著。随着机插密度的降低，拔节期茎鞘、成熟期叶的氮素积累量呈先增加后降低的变化趋势，其中拔节期茎鞘D2处理显著高于D1、D3处理，成熟期叶D3处理显著低于D2处理；成熟期茎鞘、穗的氮素积累量呈逐渐增加趋势，其中成熟期穗D3处理显著高于D1和D2处理，D1与D2处理差异不显著；抽穗期茎鞘、叶和拔节期叶的氮素积累量呈逐渐降低趋势，其中抽穗期叶各处理间差异显著。

方差分析结果（表2）表明，施氮量和机插密度互作对钵苗机插水稻茎鞘和穗（成熟期）、叶（拔节期、抽穗期、成熟期）的氮素积累量影响均达极显著水平，对抽穗期穗的氮素积累量影响达显著水平；茎鞘（拔节期、抽穗期）、叶（拔节期）的氮素积累量以D2N3处理最高，而成熟期茎鞘、抽穗期（叶、穗）的氮素积累量以D1N4处理最高，成熟期（叶、穗）的氮素积累量以D2N3处理最高。

2. 3 施氮量和机插密度对水稻氮素利用率的影响

由表3可知，随着施氮量的增加，氮肥吸收利用率、氮肥生理利用率、氮肥偏生产力、氮素籽粒生产效率、氮素干物质生产效率呈逐渐降低趋势，各处理间差异显著；氮肥农学利用率呈先增加后降低趋势，百千克籽粒需氮量呈逐渐增加趋势，各处理间差异显著；氮收获指数变化规律不明显。随着机插密度的降低，氮收获指数呈先降低后增加的趋势，各处理间差异不显著；氮肥农学利用率、氮肥生理利用率、氮素籽粒生产效率、氮素干物质生产效率呈逐渐降低趋势，各处理间差异显著。

方差分析结果（表3）表明，机插密度、施氮量及二者互作对各项氮素利用指标的影响达显著或极显著水平（机插密度对氮收获指数的影响除外）。氮肥吸收利用率和氮收获指数分别以D2N2和D3N3處理最高，为67.79%和66.18%。

3 讨论

增施氮肥是提高水稻产量的有效途径。本研究结果表明，随着施氮量的增加，水稻产量呈先升高后降低趋势；有效穗数呈逐渐上升趋势，每穗总粒数和千粒重呈先增加后降低趋势，而结实率变化规律不明显；氮肥吸收利用率、氮肥生理利用率、氮肥偏生产力、氮素籽粒生产效率、氮素干物质生产效率呈逐渐降低趋势，而百千克籽粒需氮量呈逐渐增加趋势，但氮肥农学利用率呈先增加后降低趋势。由此可知，施氮量过高会导致杂交水稻贪青徒长，从而使无效分蘖和低效分蘖增多，不利于水稻干物质向籽粒转运，造成结实率和千粒重降低，影响其产量构成因素的协调发展，不利于水稻高产的形成。有效穗数、氮肥吸收利用率、氮肥偏生产力、百千克籽粒需氮量、氮肥生理利用率、产量随施氮量增加的变化规律与胡群等（2016b）、曹利强（2015）的研究结果一致，但千粒重、氮肥农学利用率结果不一致，可能与试验条件、水稻品种不同有关。前人对钵苗机插不同施氮量条件下氮素籽粒生产效率和氮素干物质生产效率的研究较少，今后有待进一步研究。

种植密度是影响水稻群体结构、产量形成的重要调控因子。本研究结果表明，随着机插密度的降低，产量呈先升高后降低的趋势；成穗率、结实率呈逐渐增加趋势，而有效穗数呈相反趋势。由此可见，机插密度过低会导致水稻单株有效穗数增多，单位面积上有效穗数降低；而机插密度过高，虽可提高单位面积上的有效穗数，但会降低水稻成穗率、结实率和每穗总粒数，从而导致水稻产量下降。产量及产量构成因素变化趋势与朱聪聪等（2014）、胡雅杰等（2015）的研究结果一致，证实了适当提高机插密度才有利于提高水稻产量。随着机插密度的降低，氮肥农学利用率、氮肥生理利用率、氮素籽粒生产效率、氮素干物质生产效率呈逐渐降低趋势，而氮肥吸收利用率呈先增加后降低的变化趋势。氮肥吸收利用率、氮肥偏生产力、氮收获指数随密度降低的变化规律与李应洪等（2017）研究结果一致，但关于钵苗机插密度氮肥农学利用率、氮肥生理利用率、氮素籽粒生产效率、氮素干物质生产效率等研究较少，有待进一步研究。

施氮量和种植密度是影响水稻生长发育的主要因素。本研究结果表明，机插密度和施氮量互作对成穗率、有效穗数、每穗总粒数、氮肥吸收利用率、氮肥农学利用率、氮肥生理利用率、氮肥偏生产力、百千克籽粒需氮量、氮收获指数、氮素籽粒生产效率和氮素干物质生产效率的影响达极显著水平。其中施氮量和机插密度互作对氮肥吸收利用率、氮素籽粒生产效率和产量的影响与王玉梅等（2016）的研究结果一致，但对产量构成、氮肥农学利用率、氮肥生理利用率、氮肥偏生产力、百千克籽粒需氮量和氮收获指数等指标的影响不一致，可能是由试验地点、水稻品种、机插方式不同所导致，具体原因有待进一步研究。

4 结论

在贵州喀斯特地貌地区实施钵苗机插水稻适宜的机插密度和氮肥施用量分别为16.84万穴/ha和150 kg/ha，水稻产量为9208.83 kg/ha。通过回归方程获得最高产量的施氮量和机插密度分别为145.63 kg/ha和18.18万穴/ha，水稻产量为9024.771 kg/ha。

参考文献：

曹利强. 2015. 不同施氮量对钵苗机插水稻产量形成及氮、磷、钾吸收利用的影响[D]. 扬州：扬州大学. [Cao L Q. 2015. The effects of different nitrogen rates on rice the formation of bowl mechanical-transplanting rice yield and the absorption and utilization[D]. Yangzhou：Yangzhou University.]

崔月峰，孙国才，王桂艳，王健. 2013. 不同施氮水平和前氮后移措施对水稻产量及氮素利用率的影响[J]. 江苏农业科学，41（4）：66-69. [Cui Y F，Sun G C，Wang G Y，Wang J. 2013. Effects of different nitrogen application levels and backward nitrogen measures on rice yield and nitrogen use efficiency[J]. Jiangsu Agricultural Sciences，41（4）：66-69.]

郭保卫. 2013. 水稻有序摆抛栽超高产形成及其生理生态特征的研究[D]. 扬州：扬州大学. [Guo B W. 2013. Stu-dies on super high yield and its eco-physiological characteristics of ordered transplanting and optimized broad casting rice[D]. Yangzhou：Yangzhou University.]

胡群，曹利强，夏敏，张洪程，陈厚存，郭保卫，魏海燕. 2016a. 不同施氮量对钵苗机插水稻产量形成及氮素利用率的影响[J]. 安徽农业科学，44（8）：34-37. [Hu Q，Cao L Q，Xia M，Zhang H C，Chen H C，Guo B W，Wei H Y. 2016a. Effects of different nitrogen rate on yield formation and nitrogen use efficiency of bowl mechanicaltransplanting rice[J]. Anhui Agricultural Sciences，44（8）：34-37.]

胡群，夏敏，张洪程，曹利强，郭保卫，魏海燕，陈厚存，戴其根，霍中洋，许轲，林昌明，韩宝富. 2016b. 氮肥运筹对钵苗机插优质食味水稻产量及氮素吸收利用的影响[J]. 作物学报，42（11）：1666-1676. [Hu Q，Xia M，Zhang H C，Cao L Q，Guo B W，Wei H Y，Chen H C，Dai Q G，Huo Z Y，Xu K，Lin C M，Han B F. 2016b. Effect of nitrogen application regime on yield，nitrogen absorption and utilization of mechanical pot-seedling transplanting rice with good taste quality[J]. Acta Agronomica Sinica，42（11）：1666-1676.]

胡雅杰，曹伟伟，钱海军，邢志鹏，张洪程，戴其根，霍中洋，许轲，魏海燕，郭保卫，高辉，沙安勤，周有炎，刘国林. 2015. 钵苗机插密度对不同穗型水稻品种产量、株型和抗倒伏能力的影响[J]. 作物学报，41（5）：743-757. [Hu Y J，Cao W W，Qian H J，Xing Z P，Zhang H C，Dai Q G，Huo Z Y，Xu K，Wei H Y，Guo B W，Gao H，Sha A Q，Zhou Y Y，Liu G L. 2015. Effect of planting density of mechanically transplanted pot seedlings on yield，plant type and lodging resistance in rice with different panicle types[J]. Acta Agronomica Sinica，41（5）：743-757.]

黄卫群，郝兴顺，冯志峰，周凯. 2010. 不同氮肥水平下水稻干物质生产量及氮素利用率研究[J]. 陕西农业科学，56（4）：7-9. [Huang W Q，Hao X S，Feng Z F，Zhou K. 2010. Studies on dry matter production and nitrogen use efficiency of rice under different levels of nitrogen ferti-lizer[J]. Shaanxi Agricultural Science，56（4）：7-9.]

李应洪，孙永健，李玥，吕腾飞，蒋明金，严奉君，马均. 2017. 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[J]. 中国水稻科学，31（6）：599-610. [Li Y H，Sun Y J，Li Y，Lü T F，Jiang M J，Yan F J，Ma J. 2017. Effects of mechanical-transplanted modes and density on root growth and characteristics of nitrogen utilization in hybrid rice at different seedling-ages[J].Chinese Journal of Rice Science，31（6）：599-610.]

彭廷，韩雨恩，张静，杜彦修，李俊周，孙红正，赵全志. 2017. 不同时期施氮比例与种植方式对豫南稻区粳稻产量性状和氮素利用效率的影响[J]. 河南农业科学，46（11）：19-24. [Peng T，Han Y N，Zhang J，Du Y X，Li J Z，Sun H Z，Zhao Q Z. 2017. Effects of nitrogen application rate at different stages and planting pattern on japonica rice yield characters and nitrogen use efficiency in paddy field of southern Henan Province[J]. Henan Agricultural Science，46（11）：19-24.]

王春雨，余华清，何艳，郭长春，张绍文，杨志远，马均. 2017. 播栽方式与施氮量对杂交籼稻氮肥利用特征及产量的影响[J]. 中国生态农业学报，25（12）：1792-1801. [Wang C Y，Yu H Q ，He Y，Guo C C，Zhang S W，Yang Z Y，Ma J. 2017. Characteristics of nitrogen accumulation and utilization in indica hybrid rice under different planting me-thods and nitrogen rates[J]. Chinese Journal of Eco-agriculture，25（12）：1792-1801.]

王玉梅，谢小兵，陈佳娜，单双呂，曹放波，高伟，李志斌，周雪峰，黄敏，邹应斌. 2016. 施氮量与机插密度对超级稻Y两优1号产量和氮肥利用率的影响[J]. 杂交水稻，31（4）：47-53. [Wang Y M，Xie X B，Chen J N，Shan S L，Cao F B，Gao W，Li Z B，Zhou X F，Huang M，Zou Y B. 2016. Effects of nitrogen rate and mechanized transplanting density on grain yield and N-use efficiency of super rice Y liangyou 1[J]. Hybrid Rice，31（4）：47-53.]

邢志鹏. 2017. 机械化种植方式对水稻综合生产力及稻麦周年生产的影响[D]. 扬州：扬州大学. [Xing Z P. 2017. Effect of mechanized planting methods on productivity of rice and annual grain production[D]. Yangzhou：Yangzhou University.]

杨松，沈进松，王进友，耿婷. 2016. 钵苗机插水稻育秧关键技术[J]. 中国稻米，22（5）：74-77. [Yang S，Shen J S，Wang J Y，Geng T. 2016. Key techniques for seedling raising of bowl-seedling mechanical transplanting rice[J]. Chinese Rice，22（5）：74-77.]

張洪程，龚金龙. 2014. 中国水稻种植机械化高产农艺研究现状及发展探讨[J]. 中国农业科学，47（7）：1273-1289. [Zhang H C，Gong J L. 2014. Research status and deve-lopment discussion on high-yielding agronomy of mechanized planting rice in China[J]. Scientia Agricultura Sinica，47（7）：1273-1289.]

张凯. 2016. 机插水稻生长及氮素积累特性研究[D]. 南宁：广西大学. [Zhang K. 2016. Characteristics of machine-transplanted rice growth and nitrogen accumulation[D]. Nanning：Guangxi University.]

朱聪聪，张洪程，郭保卫，曹利强，江峰，葛梦婕，花劲，宋云生，周兴涛，霍中洋，许轲，戴其根，魏海燕，朱大伟. 2014. 钵苗机插密度对不同类型水稻产量及光合物质生产特性的影响[J]. 作物学报，40（1）：122-133. [Zhu C C，Zhang H C，Guo B W，Cao L Q，Jiang F，Ge M J，Hua J，Song Y S，Zhou X T，Huo Z Y，Xu K，Dai Q G，Wei H Y，Zhu D W. 2014. Effect of planting density on yield and photosynthate production characteristics in different types of rice with bowl mechanical-transplanting method[J]. Acta Agronomica Sinica，40（1）：122-133.]

（责任编辑 王 晖）