机插秧育苗配套措施对水稻秧苗素质、产量及氮素吸收利用的影响

舒小伟 徐杰姣 徐萱 唐东南 赵士茹 丁周宇 杨英 王树深 伏桐 周娟 姚友礼 王余龙 董桂春

摘要：为探明机插秧育苗配套措施对水稻秧苗素质、产量及氮素吸收利用的影响。以南粳9108为试验材料，以（未培肥）素土为床土，进行壮秧剂比较、秧田期施氮、播种量、秧龄和每穴苗数试验。结果表明：素土配施壮秧剂和秧田期施氮提升了秧苗素质，秧苗的叶龄、叶长、茎基宽和根数均显著增加，分别以育苗伴侣壮秧剂和壮秧剂＋2次肥处理各指标最优；随着播种量的增加和秧龄的延长，秧苗素质显著趋劣，分别以75 g播种量和23 d秧龄处理最优；素土配施壮秧剂和秧田期施氮显著提高了水稻产量，壮秧剂处理和壮秧剂＋2次肥处理分别平均增加13.16%和9.97%；随着播种量的增加和秧龄的延长，产量显著降低，以75 g播种量和23 d秧龄处理最高，分别增加2.84%～25.52%和5.57%～29.51%；每穴苗数以每穴5苗处理的产量最高。相关分析和通径分析表明，在适宜穗数的基础上，促进每穗粒数的增加是其产量增加的主要原因；素土配施壮秧剂显著提高了水稻植株的氮素积累量、转运量和转运率，并使氮素籽粒生产效率、氮肥偏生产力和氮肥利用率增加；秧田期施氮提高了氮素积累量和氮素利用指标；随着播种量的增加和秧龄的延长，氮素吸收、转运和利用显著降低，分别以75 g播种量和23 d秧龄处理最高；每穴5苗处理的氮素吸收利用指标均最高。相关分析表明，氮素吸收利用主要指标均与产量呈显著或极显著正相关。结论：机插秧干种子直接播种在素土+壮秧剂的床土上，播量75 g，秧田期施用2次肥料，秧龄≤23 d，有利于提升水稻秧苗素质，实现产量和氮素吸收利用的同步提高。

关键词：机插秧；育苗配套措施；秧苗素质；产量；氮素吸收利用

中图分类号：S511.04文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2023）16-0082-09

收稿日期：2022-09-30

基金项目：国家自然科学基金（编号：31571608）；江苏省农业科技自主创新资金［编号：CX（18）1002］；农业农村部农业重大技术协同推广计划试点项目（编号：2020-SJ-047-03）；张家港市科技计划（编号：ZKN1818）；常州市现代农业产业技术体系建设项目（编号：CZ202035、2021007）。

作者简介：舒小伟（1995—），男，江苏沭阳人，博士研究生，从事水稻栽培与生理研究。E-mail：1411278171@qq.com。

通信作者：董桂春，博士，教授，从事水稻栽培与生理研究。E-mail：gcdong@yzu.edu.cn。

机械栽插是江苏省水稻生产的主要方式。育苗是机插秧生产技术体系中的关键环节，“秧好一半稻”这个谚语充分说明了高素质的秧苗是移栽水稻获得高产的基础。因此，育秧的核心目标就是培育适龄壮秧^［1-4］。

床土制备是机插水稻育秧过程的首要环节，优良床土是培育壮苗的基础^［5］。床土制备主要分为2种。一是传统的营养土，通常从冬前开始准备，一直持续到开春后，经过施肥、耕翻、运土、堆放、过筛等工序，因制作繁琐和取土难度大等因素使用越来越受到限制^［6］；二是基质，其用各种农业废弃物及蛭石、珍珠岩等为原料制作而成，具有质量轻、通透性强、不板结等优点，但因其保水、保肥性能差和价格较贵等因素应用也有局限性^［7-10］。這2种床土培育的秧苗，通常将萌发的稻种播到秧盘上，经过暗化过程使稻种发芽生长，芽长达到标准后再转运至秧田进行管理，过程较为繁琐。更重要的是，这种育秧方式育苗时间短、苗体小、秧龄弹性小、超秧龄现象时有发生，秧苗素质更易弱化，进而降低产量。因此，制作过程简单，秧龄适度延长，秧龄弹性适度增加并能提升秧苗素质的育苗方式迫在眉睫。

为了避免培土繁琐，减少育苗成本因素，不少种植大户、家庭农场在机插秧育苗时采用素土（未培肥）+壮秧剂+干种子直播+高播量（175 g左右）的育苗方式，虽然简化了育苗程序，但由于播量大、肥水管理粗放，秧苗素质普遍较差，特别是过度依赖壮秧剂的调节作用^［11-14］，栽插的计划秧龄普遍偏大，超秧龄现象时常发生，导致秧苗素质更加劣化，严重影响了高质量、足量基本苗群体的塑造和栽后水稻生长，机插水稻的产量潜力受到了极大地限制。为解决机插秧育秧过程中存在的上述种种问题，本研究结合江苏省农业自主创新项目，于2018—2019年在淮安市淮安区，以南粳9108为供试材料，以素土（未培肥）为床土，设计壮秧剂比较、秧田期施氮、播种量、栽插秧龄、每穴栽插苗数等试验，以期为机插秧育秧技术的研发与集成提供解决思路、技术方案及数据支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地点与供试材料

试验于2018—2019年进行，试验地点为江苏省淮安市淮安区南闸镇姚庄村欣农稻麦专业合作社，土壤类型为潜育水稻土，0～20 cm土壤含总氮 1.35 g/kg、碱解氮82.48 mg/kg、有效磷5.12 mg/kg、有效钾72.42 mg/kg、有机质20.12 g/kg。供试材料为迟熟中粳水稻南粳9108。

1.2 试验设计与材料培育

2018年进行壮秧剂比较和秧田期施氮试验，2019年在此基础上进行了播种量、秧龄和每穴栽插苗数试验。

2018年试验于5月27日播种，6月22日移栽，秧龄23 d。2019年试验于5月25日播种，6月19日移栽，秧龄23 d。塑料盘育秧，秧盘规格为 28 cm×58 cm。床土为素土（未培肥）+壮秧剂，干种子直接播种，播种量为125 g/盘。秧田期施2次肥（1叶1心和移栽前3 d），每次施纯氮3 g/盘。

人工模拟机插，株行距为11 cm×30 cm，密度为30.3万穴/hm²，每穴5苗，小区面积为20 m²（4 m×5 m），重复3次，小区间以田埂分隔，并用塑料薄膜包埋，单独排灌，防止肥水串灌。肥料施用：氮磷钾施用比例为1.0 ∶0.4 ∶0.4，施纯氮 300 kg/hm²，磷肥（P₂O₅）施120 kg/hm²，一次性基施，钾肥（K₂O）施120 kg/hm²，分2次施用，基肥与穗肥各占50%。氮肥运筹为基肥 ∶分蘖肥 ∶穗肥=4 ∶3 ∶3。基肥在移栽前1 d施用，分蘖肥在移栽后7 d施用，穗肥只施促花肥（倒3.5叶）。每个试验移栽后均设置不施氮处理，计算氮肥利用率。

水分管理，移栽后浅水活棵，分蘖期干湿交替灌溉，够苗80%时多次轻搁田，直至稻田土壤出现鸡爪裂纹，穗分化期及抽穗期保持湿润或浅水层，然后干湿交替灌溉，收获前10 d断水。适时防止病虫草害，保证水稻正常生长。

1.2.1 壮秧剂比较试验 2018年进行，设无壮秧剂素土、素土+育苗伴侣（试验地点为江苏里下河地区农业科学研究所）、素土+育秧绿（试验地点为淮安诚信肥业有限公司）、素土+龙旗（南通祺丰肥料科技有限公司）和素土+杰伟（无锡市坊前杰伟壮秧剂有限公司），共5个床土处理。每处理播10盘，共计50盘秧苗。

1.2.2 秧田期施氮试验 2018年进行，设无壮秧剂素土+不施肥、素土+育苗伴侣+苗期施1次肥（1叶1心）和素土+育苗伴侣+苗期施2次肥（1叶1心和移栽前3 d），共3个处理，每处理播10个秧盘，共计30盘秧苗。

1.2.3 播种量试验 2019年进行，设每盘75、100、125、150、175、200 g，共6个播种量处理，每处理播10个秧盘，共计60盘秧苗。

1.2.4 秧龄试验 2019年进行，5月25日播种，5月28日出苗，设23、28、33、38 d共4个秧龄处理，分别于6月19、24、29日和7月4日移栽，共4个秧龄处理，每处理播10个秧盘，共计40盘秧苗。

1.2.5 每穴栽插苗数试验 2019年进行，设3、5、7株苗，共3个每穴栽插苗数处理。

1.3 测定内容与方法

1.3.1 秧苗素质测定 移栽前每处理取100株代表性秧苗测定苗高、叶龄、叶长、根数、茎基宽。

1.3.2 产量及构成因素测定 成熟期各小区取代表性植株10穴，测定单位面积穗数、每穗粒数、结实率和千粒质量。

1.3.3 植株含氮率测定 将主要生育期植株各器官干质量样品烘干粉碎，用FOSS-8400全自动凯氏定氮仪测定植株各器官含氮率。

1.4 数据处理与统计分析

氮素积累量（kg/hm²）=该时期植株干物质质量×含氮率；

氮素转运量（kg/hm²）=抽穗期氮素积累量-成熟期氮素积累量；

氮素转运率=氮素转运量/抽穗期氮素积累量×100%；

穗氮素增加量（kg/hm²）=成熟期穗氮素积累量-抽穗期穗氮素积累量；

氮素籽粒生产效率（kg/kg）=单位面积籽粒产量/单位面积植株氮素积累量；

氮肥偏生产力（kg/kg）=施氮区产量/氮肥施用量；

氮肥利用率＝（施氮区植株氮素累积量-不施氮区植株氮素累积量）/施氮量×100%。

本试验所有数据均以Microsoft Excel 2019进行处理，以SPSS 25.0 进行统计分析，以Origin 2022进行绘图。各处理的比较均采用最小显著差异法（LSD），α=0.05。

2 结果与分析

2.1 机插秧育苗配套措施对水稻秧苗素质、产量及构成因素的影响

壮秧剂处理显著提高了秧苗素质（表1），不同壮秧剂处理间秧苗素质各指标无显著差异。秧田期施氮显著增加了秧苗的苗高、叶龄、叶长、茎基宽，以壮秧剂＋2次肥处理各指标最优。随着播种量增加，苗高不断增加，以200 g处理最高；茎基宽和根数则随播种量的增加整体降低，均以75 g处理最大；播种量对叶龄无显著影响，均在3.5叶龄左右；1～4叶长均以75 g播种量最长。随着秧龄的延长，苗高、叶龄和根数呈增加趋势，均以秧龄38 d处理最大；就叶长而言，1叶以秧龄23 d处理为最长，2叶、3叶、4叶均以秧龄38 d处理最长；茎基宽则呈降低趋势，以23 d处理最大。

壮秧剂处理显著提高了水稻产量（表2），较无壮秧剂处理平均显著增加13.16%，穗数、每穗粒数和结实率分别平均显著增加5.63%、3.27%和3.43%。不同壮秧剂处理中，育苗伴侣处理产量及构成因素均为最高或较高，其余3类壮秧剂产量及构成因素则无显著差异。秧田期施氮显著提高了水稻产量，以壮秧剂＋2次肥处理最大，较无壮秧剂＋素土和壮秧剂＋1次肥处理，产量分别增加13.21%和6.73%；穗数分别增加4.95%和3.50%；每穗粒数分别增加3.51%和0.13%；结实率分别增加3.09%和1.22%；千粒质量分别增加0.51%和1.58%。

随着播量的增加产量呈显著降低趋势，产量和穗数均以75 g播种量处理最高。产量较其他播种量处理增加2.84%～25.52%，穗数增加0.71%～5.16%。每穗粒数在125 g播种量处理下最高，较其他处理高出0.38%～6.57%，结实率和千粒质量整体均呈降低趋势，均以75 g处理最高。随着秧龄的延长，产量、穗数、每穗粒数和结实率均显著降低，均以23 d处理最大，较其他秧龄处理，产量增加5.57%～29.51%；穗数增加1.99%～11.24%；每穗粒数增加3.10%～11.91%；结实率增加0.65%～4.16%，處理间千粒质量无显著差异。随着每穴栽插苗数的增加，产量以每穴5苗处理最大，较3苗和7苗处理分别增加5.97%和5.60%；单位面积穗数以每穴7苗处理最大；每穗粒数、结实率和千粒质量均以每穴3苗处理最大。

2.2 产量与秧苗素质及处理构成因素的相关和直接通径分析

相关分析结果（表3）表明，壮秧剂比较、秧田期施氮和秧龄试验中，各处理的穗数、每穗粒数、结实率均与产量呈极显著正相关，而千粒质量则与产量无显著相关性；播种量试验中，各处理的产量构成因素与产量均呈极显著正相关；每穴栽插苗数的产量构成因素则与产量无显著相关性。通径分析表明，壮秧剂比较、秧田期施氮和秧龄试验中，穗数和每穗粒数对产量的贡献均大于结实率和千粒质量；播种量试验中，每穗粒数对产量的贡献要明显大于其他3个因素；每穴苗数试验中，则以穗数对产量的贡献最大。

2.3 机插秧育苗配套措施对水稻氮素吸收、转运的影响

由表4可知，壮秧剂处理显著提高了植株的氮素积累量、转运量和转运率，抽穗期和成熟期植株氮素积累量分别平均增加7.78%和7.52%，抽穗后茎鞘叶氮素转运量、转运率和穗氮素增加量分别平均显著增加14.26%、5.89%和13.46%。秧田期施氮使壮秧剂+2次肥处理的植株氮素积累量显著增加7.98%（抽穗期）、7.06%（成熟期），对抽穗后茎鞘叶的氮素转运无显著影响。随着播种量的增加，植株氮素积累量、抽穗后茎鞘叶氮素转运量和穗氮素增加量均显著降低，75 g处理较其他处理增加2.21%～12.19%（抽穗期）、2.38%～11.00%（成熟期）、3.16%～13.60%（茎鞘叶）、3.46%～11.40%（穗）；茎鞘叶氮素转运率呈先降低后增加趋势，75 g处理最大，125 g处理最小。随着移栽秧龄的延长，植株氮素积累量、抽穗后茎鞘叶氮素转运量和穗氮素增加量显著降低，23 d处理较其他处理增加4.54%～15.71%（抽穗期）、4.48%～14.05%（成熟期）；5.55%～19.63%（茎鞘叶）、5.40%～16.24%（穗）；茎鞘叶氮素转运率处理间无显著差异。每穴栽插苗数试验中，每穴5苗处理的植株氮素积累量和转运量及转运率均最大，较3苗和7苗处理分别增加3.59%和3.11%（抽穗期）、3.17%和2.87%（成熟期）、5.10%和5.37%（茎鞘叶转运量）、0.45%和2.06%（茎鞘叶转运率）、4.26%和4.86%（穗氮素增加量）。

2.4 机插秧育苗配套措施对水稻氮素利用的影响

由图1可知，壮秧剂处理提高了水稻的氮素籽粒生产效率、氮肥偏生产力和氮肥利用率，较无壮秧剂处理分别平均增加5.27%、13.16%和13.59%。各壮秧剂处理的氮素利用指标均以育苗伴侣处理最大。秧田期施氮显著提高了上述各氮素利用指标，均以壮秧剂+2次肥处理最大，较其余处理分别高5.73%和2.54%、13.21%和6.73%、13.32%和7.53%。随着播种量的增加，各氮素利用指标均呈降低趋势，75 g处理较其余处理分别高0.46%～8.77%（氮素籽粒生产效率）、2.85%～25.52%（氮肥偏生产力）和4.19%～20.75%（氮肥利用率）。随着移栽秧龄的延长，各氮素利用指标均降低，以秧龄23 d处理最大，较其余处理分别高1.05%～13.50%（氮素籽粒生产效率）、5.57%～29.51%（氮肥偏生产力）和7.92%～26.75%（氮肥利用率）。每穴5苗处理的各氮素利用指标均最大，较3苗和7苗处理分别增加2.73%和2.66%（氮素籽粒生产效率）、5.97%和5.6%（氮肥偏生产力）、5.77%和5.22%（氮肥利用率）。

相关分析结果见表5，对所有试验进行分析，氮素吸收利用各指标均与产量呈极显著正相关，以氮素籽粒生产效率相关性最大，其次为成熟期氮素积累量。各试验中，除秧田期施氮试验和每穴苗数的氮素转运与产量无显著相关性外，其余试验的氮素利用指标与产量均呈显著正相关。

3 讨论与结论

3.1 机插秧育苗配套措施对水稻秧苗素质的影响

秧苗素质优劣是对育秧技术最直观的评价。育秧过程中，床土制备^{［6，10-11，15］}、播种量选择^［16-17］、秧田期肥料施用及移栽秧龄^{［12，18］}等因素均会对秧苗素质产生显著影响。壮秧剂是集营养剂、消毒剂、调酸剂和化学调控于一体的新型育秧制剂，与床土按比例配合使用，具有壮苗、壮根、控长、调节秧龄等作用^［13］。赖日芳等研究认为，壮秧剂能够显著提高秧苗素质，具体表现为株高降低13.21%，单株干质量和鲜质量分别增加45.04%、43.57%，茎基宽增加8.72%^［19］。本研究与前人结论^［19］一致，不同类型壮秧剂处理的秧苗素质各指标无显著差异，但是各壮秧剂处理下秧苗的苗高、叶龄、叶长（除1叶长外）、茎基宽、根数均显著优于对照处理。播种量不仅影响秧苗的个体素质，还影响秧苗群体质量^［3］。前人研究表明，随着播种量的增加，秧苗根系盘结力增加，成毯性提高，但播种量过大，秧苗群体密度大幅增加，地上部鲜质量、干质量、茎基宽、株高、发根力等指标明显趋劣，直接影响栽插质量及栽后田间的生长发育；播种量过低，虽然秧苗个体素质优秀，但是移栽后稀疏易空穴，需人工补苗，费工费力^［16-17］。本研究表明，在床土、播期一致条件下，随着播种量的增加，秧苗素质各指标显著趋劣，以干种子75 g/盘时秧苗素质最优。

秧田期施肥是补充床土养分，改善秧苗素质的重要措施，机插秧秧苗密度大，随着秧苗的生长，营养土中养分快速消耗，单纯依赖床土养分供给无法满足，必须额外补充肥料，才能满足秧苗健壮生长所需的养分。马铮发现，秧田早期施肥其秧苗好于后期施肥的处理，早施肥有利于秧苗吸收利用，促进生长发育^［20］。本研究表明，秧田期施2次肥能够显著增加秧苗素质。由于播期、机插作业安排不当及其他非人为因素影响，超秧龄移栽现象十分普遍，采取措施适度延长移栽期具有重要意义。前人研究表明，床土配施壮秧剂是延长秧龄的有效措施，同时也可以通过喷施外源物质来控制秧苗旺長，达到延长秧龄的目标^{［12，18］}。本研究表明，随着秧龄的增加，秧苗素质显著趋劣，23 d处理的株高、茎基宽、根数等指标均最优，38 d处理秧苗素质最差。

3.2 机插秧育苗配套措施对水稻产量及构成因素的影响

前人的大量研究表明秧苗素质与产量显著正相关。林育烔等研究表明，施用壮秧剂可以很好地提高水稻的生长效率，提高水稻移栽后的分蘖能力，增加有效穗数，产量也有所提升^［7］。丁国华等认为，壮秧剂处理使龙稻5号产量增加的原因是提高了穗数和结实率^［21］。本研究与前人研究结论一致，壮秧剂处理后水稻显著增产，产量平均增加13.16%。

适宜播种量是机插秧高产的基础，李玉祥等研究表明，武运粳24号播种量从180 g/盘降低至 120 g/盘时，产量无显著变化，再降低播量后，产量显著下降，每穗粒数、结实率和千粒质量均以120 g/盘处理最大^［3］。张桥等研究发现，播种量为75 g/盘时，机插易产生缺穴，造成基本苗较少，导致减产，播种量为150 g/盘时，结实率低，每穗实粒数较少，产量最低，以播种量为100～125 g/盘时产量最高^［22］。本研究表明，随着播种量的增加产量显著下降，产量、穗数、结实率、千粒质量均在75 g/盘播种量处理最高。从大面积生产来看，一般产量为600～650 kg/667 m²的田块，推荐干种子播量普遍在100～105 g/盘，但随着产量水平的提高，播量有逐步下降的趋势，如一些大型农场机插水稻产量已开始逼近 700 kg/667 m²，其重要措施之一就是降低播量，一般在 80 g/盘左右，进一步提高了秧苗素质。毋庸置疑，稀播有利于秧苗素质的持续提升，是高产的必然途径，但稀播对种子处理、床土培肥（或用壮秧剂代替）及苗床管理提出了更高的要求，否则会导致苗少、苗不勻，秧苗素质参差不齐，基本苗不足等问题，增加了实现高产的难度。

机插秧秧苗密度大，随着秧苗的生长，营养土中的养分快速消耗，单纯依赖床土养分供给无法满足，必须额外补充养分，才能满足秧苗健壮生长所需养分。本研究表明，秧田期施肥能显著增加产量。一般认为，基质育秧的秧龄一般以15～20 d为宜，超过适宜秧龄后，秧苗迅速拔高，茎基宽、发根力等指标明显趋劣^［19］。前人研究发现，随移栽秧龄增大，虽然每穗实粒数增加，但是成穗率降低，有效穗不足、粒质量降低，最终产量减少^{［12，23］}。本研究表明，随着秧龄的延长，产量及产量构成因素显著降低，以23 d处理产量最高。

机插密度过大或过小对水稻生长均有不利的影响。种植过密，则茎蘖生长基数增加，够苗期提早，植株个体生长受到抑制，部分有效分蘖无法成穗，导致成穗率低下。胡雨寒等对晶两优534的研究发现，随着每穴栽插株数的增加，有效穗数、结实率和产量均呈先增加后降低的趋势，以每穴2苗处理最优，在保障有效穗数的基础上调整每穗总粒数、结实率、千粒质量等产量性状^［24］。本研究表明，随着每穴栽插苗数的增加，产量先增加后下降，以每穴5苗最高。相关分析和通径分析表明，机插秧轻简育苗技术增产的原因是提高了秧苗素质，使秧苗移栽后茎蘖发生快，成穗率增加，在获得适宜穗数的同时，促进每穗粒数的增加，进而提高产量。

3.3 机插秧育苗配套措施对水稻氮素吸收利用的影响

前人关于床土制备、播种量选择、秧田期肥料施用及移栽秧龄等因素对水稻的影响基本以秧苗素质及产量研究为主，关于对氮素吸收、转运利用的影响研究较少^［25］。李应洪等对杂交稻F优498的研究表明，与40 d秧龄相比，20 d秧龄处理的植株氮素积累量增加3.50%，茎鞘叶氮素转运量和穗部氮素增加量分别增加3.07%和3.73%，氮素籽粒生产效率增加1.65%^［26］。段里成等对杂交早稻鄱优364的研究表明，增加每穴栽插苗数，植株氮素积累量和氮肥利用率显著上升，在施氮量为 180 kg/hm²，每穴栽插3～4根苗时可获得较高产量的氮肥吸收利用率^［27］。本研究表明，壮秧剂处理后，植株氮素积累量、茎鞘叶氮素转运量、转运率和穗氮素增加量均显著增加，同时壮秧剂处理增加了水稻的氮素籽粒生产效率、氮肥偏生产力和氮肥利用率，绝对数值均以育苗伴侣最大。随着播种量的增加，植株氮素积累量、茎鞘叶氮素转运量、转运率、穗氮素增加量均以75 g处理最大，植株的氮素利用指标均明显降低，同样以75 g处理最大。秧田期施肥显著增加了植株氮素积累量，但对植株氮素转运无显著影响，显著提高了植株的氮素利用指标。与前人结论相似，随着移栽秧龄的延长，植株氮素积累量、氮素转运量显著降低，茎鞘叶氮素转运率处理间无显著差异，植株的氮素利用指标均明显降低，以秧龄23 d处理最大。每穴栽插苗数处理中，每穴5苗处理的氮素吸收利用指标均最大。

采用未培肥的素土+壮秧剂配制成新的床土，75 g干种子直接播种在28 cm×58 cm的塑盘上，秧田期施用2次肥料，秧龄不超过23 d等育苗配套措施，可实现机插秧育苗的轻简化，提升秧苗素质，实现产量和氮素吸收利用同步提高的现代水稻生产目的。

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