不同育秧方式下播種量和插秧機具對機插稻氮素利用和產(chǎn)量的影響

孫園園 張橋 孫永健 唐源 郭長春 劉芳艷 武云霞 楊志遠(yuǎn) 馬均

不同育秧方式下播種量和插秧機具對機插稻氮素利用和產(chǎn)量的影響

孫園園1, 2, #張橋1, #孫永健1,*唐源1郭長春1劉芳艷1武云霞1楊志遠(yuǎn)1馬均1

(1四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 水稻研究所/作物生理生態(tài)及栽培四川省重點實驗室，四川 溫江 611130；2中國氣象局 成都高原氣象研究所，成都 610072；*通信聯(lián)系人，E-mail: yongjians1980@163.com)

【】氮素的吸收利用決定著水稻物質(zhì)積累和產(chǎn)量的形成。隨著農(nóng)村勞動力的減少，機插稻迅速發(fā)展，但針對機插稻育秧環(huán)節(jié)與插秧機具融合對機插稻氮素吸收利用特征影響的研究較少。以機插稻農(nóng)機農(nóng)藝首要融合點“育秧-機插”關(guān)鍵環(huán)節(jié)為研究對象，探究育秧方式配合不同插秧機具對機插稻氮素吸收利用的影響。以雜交秈稻F優(yōu)498為試驗材料，采用三因素隨機區(qū)組試驗，設(shè)置2種育秧方式：營養(yǎng)土育秧和稀泥育秧；3個播種量：65 g/盤，85 g/盤，105 g/盤；2種插秧機具：4行手扶式插秧機，6行乘坐式高速插秧機。育秧方式、播種量以及插秧機具對機插稻結(jié)實期不同營養(yǎng)器官氮素吸收轉(zhuǎn)運、劍葉SPAD值以及氮素收獲指數(shù)、氮素稻谷生產(chǎn)效率與產(chǎn)量影響顯著或極顯著，且互作效應(yīng)顯著或極顯著。營養(yǎng)土育秧處理下機插稻氮素積累以及氮素利用效率較稀泥育秧優(yōu)勢明顯，植株各器官氮素轉(zhuǎn)運量、轉(zhuǎn)運率、貢獻(xiàn)率以及穗部氮素增加量均一定程度高于稀泥育秧處理，平均提高了21.12%、15.20%、10.03%、6.45%；隨著播種量的增加，機插稻稻谷產(chǎn)量、結(jié)實期氮素吸收轉(zhuǎn)運量、氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率以及氮肥偏生產(chǎn)力呈先上升后下降的趨勢，尤其播種量為85 g/盤時機插稻成熟期植株中氮素的積累量相較于65 g/盤、105 g/盤播量平均增加了16.19%，28.14%；6行乘坐式高速插秧機處理下機插稻產(chǎn)量以及構(gòu)成因素、結(jié)實期干物質(zhì)量、植株氮素吸收量和轉(zhuǎn)運量、氮干物質(zhì)生產(chǎn)效率以及氮肥偏生產(chǎn)力顯著高于4行手扶式插秧機。綜合氮素積累量和氮素轉(zhuǎn)運量、機插稻結(jié)實期穗部氮素積累量、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素考慮，運用營養(yǎng)土育秧，播量85 g/盤配合6行乘坐式高速插秧機能有效提高機插稻氮素吸收利用，促進產(chǎn)量的形成。

育秧方式；播種量；插秧機具；氮素吸收利用；產(chǎn)量

水稻是我國最主要的糧食作物之一，近些年來隨著生產(chǎn)成本的提高，水稻種植面積逐年減少,設(shè)法提高水稻單產(chǎn)保障我國糧食安全就顯得尤為重要[1]。氮素作為水稻必不可少的元素，其吸收利用是水稻生長發(fā)育和產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)條件，影響著水稻的生長發(fā)育與產(chǎn)量構(gòu)成[2-3]。生產(chǎn)實踐中氮肥的使用量以及氮肥運籌與水稻生長發(fā)育關(guān)系緊密[4]。前人的研究結(jié)果表明，不同基因型水稻對氮素的利用特征不同,氮高效類型、高產(chǎn)類型的水稻在氮素的積累以及利用方面優(yōu)勢較為明顯[5-6]。此外，水稻對氮素的吸收利用也受到外界環(huán)境條件的影響[7]。合理的氮肥用量以及運籌[8-10]、水分管理[11-12]、種植方式與栽培模式[13-14]等栽培管理措施對水稻氮素積累以及氮素利用率有促進作用。種植方式是水稻栽培耕作的重要環(huán)節(jié)[13-15]，水稻機械化種植模式是當(dāng)前最簡便、最有效的栽培措施，是解放水稻生產(chǎn)勞動力，優(yōu)化稻作經(jīng)濟配比的必需措施。機插稻作為目前應(yīng)用最為普遍的高產(chǎn)高效栽培技術(shù)，在水稻生產(chǎn)中扮演著重要角色，其中，適合丘陵區(qū)的4行手扶插秧機和適合平原區(qū)的6行乘坐式插秧機為主要配套機具[6,15]。關(guān)于氮素的吸收利用，前人在施肥措施以及栽培管理方面做了大量的研究[13,16-17]，但多數(shù)是圍繞著氮肥用量、氮肥運籌以及栽培方式展開研究。關(guān)于育秧環(huán)節(jié)與插秧機具融合對機插稻氮素利用特征的影響卻鮮見報道。因此，本研究應(yīng)用四川省主要推廣的毯苗機插技術(shù)，以四川推廣面積較大的雜交秈稻F優(yōu)498為試驗材料，對不同育秧方式、播種量與插秧機具融合下植株結(jié)實期氮素積累量、氮素轉(zhuǎn)運以及氮素利用效率進行對比研究，以明確育秧環(huán)節(jié)與插秧機具配合對機插稻氮素利用特征的影響，為四川機插稻生產(chǎn)以及高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)和實踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

在前期研究基礎(chǔ)[14, 17]上，試驗于2018－2019年在四川省成都市崇州市四川農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研發(fā)基地(N30°33＇，E103°38＇；海拔520.6 m)進行。土壤質(zhì)地為砂壤土，理化性質(zhì)見表1。

選用在研究區(qū)域廣泛應(yīng)用且具有代表性的雜交秈稻F優(yōu)498為試驗材料。插秧機具為4行手扶式插秧機[久保田，2ZS-4(SPW-48C)]和6行乘坐式高速插秧機(久保田，NSPU-68C)。采用三因素隨機區(qū)組設(shè)計。A因素為2種育秧方式：營養(yǎng)土育秧(表層土過篩后拌入壯秧劑并用久保田流水線育秧)、稀泥育秧(秧田開好廂后利用廂溝里的營養(yǎng)稀泥)，兩種育秧方式育秧土中，純氮與土的配比質(zhì)量比均為3∶5000；B因素為2種插秧機具：4行手扶式插秧機、6行乘坐式插秧機；C因素為3個播種量：65 g/盤、85 g/盤、105 g/盤。機插行株距均為30 cm×20 cm，各處理種植12行，3次重復(fù)，小區(qū)面積長(10.0 m)×寬(3.5 m)=35 m2。肥料N∶P2O5∶K2O為2∶1∶2，氮肥(以純氮計，150 kg/hm2)基肥(機插前1 d施入)∶蘗肥(機插后8 d施入)∶穗肥(曬田復(fù)水后一次性施入)為3∶3∶4；磷、鉀肥均作基肥一次性施入，磷肥(過磷酸鈣)施用量(折合P2O5) 75 kg/hm2，鉀肥(氯化鉀)施用量(折合K2O) 150 kg/hm2。不同年份試驗中水稻的主要生育時期見表1。

1.2 測定項目及方法

1.2.1 氮含量

于齊穗期、成熟期按各小區(qū)平均分蘗數(shù)，取代表性植株5穴，分莖、葉、穗，于105℃下殺青，80℃下烘干至恒重，粉碎過80目篩，用濃H2SO4加定氮片消煮，凱氏定氮法測定氮含量，并按王海月等[9]方法，計算如下指標(biāo)：

表1 試驗田耕層土壤(0－20 cm)理化性狀

表2 不同育秧方式水稻主要生育時期

莖鞘(葉片)氮素轉(zhuǎn)運量(kg/hm2)=齊穗期莖鞘(葉片)含氮量?成熟期莖鞘(葉片)含氮量；

莖鞘(葉片)氮素轉(zhuǎn)運率(%)=[莖鞘(葉片)氮素轉(zhuǎn)運量/齊穗期莖鞘(葉片)含氮量]×100；

莖鞘(葉片)的貢獻(xiàn)率(%)=[莖鞘(葉片)氮素轉(zhuǎn)運量/成熟期籽粒含氮量]×100；

氮素收獲指數(shù)(%)=(籽粒含氮量/稻株地上部分吸氮量)×100；

氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率(kg/kg)=成熟期單位面積稻株干物質(zhì)量/稻株地上部分氮積累量；

氮素稻谷生產(chǎn)效率(kg/kg)=稻谷產(chǎn)量/施氮區(qū)稻株地上部分氮積累量；

氮肥偏生產(chǎn)力(kg/kg)=施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量/施氮量。

1.2.2 劍葉SPAD值

于齊穗期、齊穗后15 d、齊穗后30 d，上午9:00左右，各小區(qū)定點選擇同一天開花且生長一致的植株10穴共10片劍葉，用日本生產(chǎn)的SPAD-502葉綠素儀測定劍葉SPAD值(測定劍葉的中部及其上、下1/3處3點的SPAD值，取平均值)。

1.2.3 考種與計產(chǎn)

收獲時從各小區(qū)隨機取5穴(每穴莖蘗數(shù)為各小區(qū)的平均莖蘗數(shù))，室內(nèi)考種，各小區(qū)去邊行后，按實收20 m2并折算成稻谷標(biāo)準(zhǔn)含水量13.5%計產(chǎn)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用 Microsoft Excel 2016和DPS 7.05分析數(shù)據(jù)和繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同育秧方式下播種量和插秧機具對機插稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表3可見，育秧方式、插秧機具、播種量對有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、總穎花數(shù)及稻谷產(chǎn)量均存在極顯著的影響。從三因素互作效應(yīng)看，育秧方式、插秧機具、播種量對稻谷產(chǎn)量的影響存在顯著互作效應(yīng)；從兩因素互作效應(yīng)來看，插秧機具與播種量對有效穗、總穎花數(shù)以及稻谷產(chǎn)量的影響存在極顯著互作效應(yīng)，育秧方式與插秧機具、育秧方式與播種量對有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、總穎花量和產(chǎn)量的影響存在極顯著互作效應(yīng)。間接表明育秧方式、插秧機具、播種量主要通過影響有效穗數(shù)和總穎花量進而影響產(chǎn)量，兩年的產(chǎn)量數(shù)據(jù)差異不顯著(配對檢驗，=36，=2.819，Sig=0.067)，趨勢一致。

除千粒重和結(jié)實率外，營養(yǎng)土育秧方式下，稻谷產(chǎn)量及其構(gòu)成因素均較稀泥育秧處理平均提高1.82%～5.38%，達(dá)到顯著水平(表3)。相同育秧方式下，6行乘坐式高速插秧機的稻谷產(chǎn)量、有效穗數(shù)及總穎花數(shù)的均值均不同程度高于4行人工手扶式插秧機，顯著提高3.52%～5.51%，并且隨著播種量的增加均呈現(xiàn)先增加后顯著降低的趨勢，以播種量C2處理為最優(yōu)。本研究結(jié)果表明，營養(yǎng)土育秧方式下，每個秧盤播種量為85 g，并采用6行乘坐式高速插秧機機插，可提高水稻產(chǎn)量，為本研究機插稻最佳的農(nóng)機農(nóng)藝融合方式。

表3 不同育秧方式下播種量和插秧機具對機插稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

C1、C2、C3分別表示播種量為65 g/盤、85 g/盤、105 g/盤。同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示同一育秧方式(A1或A2)下處理間在5%水平上差異顯著；*,**分別表示在0.05和0.01水平上差異顯著。下同。

C1, C2and C3indicate different seeding rates: 65 g/plate, 85 g/plate and 105 g/plate. Different lowercase letters mean statistically significant difference at< 0.05 level among treatments under the same raising way(A1or A2).*,**Significantly different at 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. The same below.

2.2 不同育秧方式下播種量和插秧機具對劍葉SPAD值的影響

由圖1可見，結(jié)實期劍葉SPAD值隨生育時期的推進逐漸下降。從育秧方式來看，營養(yǎng)土育秧方式處理SPAD值與稀泥育秧方式差異不明顯。從插秧機具來看，6行乘坐式高速插秧機處理下SPAD值不同程度高于4行手扶式插秧機，可能由于6行乘坐式高速插秧機處理機插質(zhì)量高，植株田間生長的環(huán)境空間結(jié)構(gòu)更加合理，水稻群體生長優(yōu)勢更大；從播種量來看，隨播種量的上升SPAD值整體呈現(xiàn)不同程度的下降趨勢。

2.3 不同育秧方式下播種量和插秧機具對機插稻結(jié)實期氮素積累的影響

由表4、表5可見，育秧方式、插秧機具，以及播種量對機插稻各器官氮素積累量有顯著或極顯著的影響，且播種量對機插稻氮素積累的影響最大；育秧方式與插秧機具、育秧方式與播種量對機插稻氮素積累量存在顯著或極顯著的互作效應(yīng)，且2年趨勢一致。整體來看，育秧方式、插秧機具以及播種量三因素對機插稻齊穗期和成熟期莖鞘、葉片、穗部氮素積累均存在顯著或極顯著的互作效應(yīng)。從不同的育秧方式來看，營養(yǎng)土育秧各生育時期穗部的氮素積累量、齊穗期莖鞘、葉片以及整株的氮素積累量均值顯著高于稀泥育秧，而成熟期莖鞘、葉片中的氮素積累量則較低。此外，機插稻莖鞘及葉片中氮素積累量齊穗期最大，營養(yǎng)土育秧方式下機插稻莖鞘以及葉片氮素積累量齊穗期至成熟期下降幅度均值均顯著高于稀泥育秧，但穗部氮素積累量增加幅度均值高于稀泥育秧。從不同的插秧機具來看，6行乘坐式高速插秧機處理優(yōu)勢明顯，各生育時期機插稻各器官氮素積累量均值均顯著高于4行手扶式插秧機。從播種量來看，機插稻齊穗期和成熟期莖鞘、葉片、穗部氮素積累量均呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，播種量為85 g/盤時機插稻成熟期植株中氮素的積累量相較于65g/盤、105g/盤播量平均增加了16.19%、28.14%。

柱上的小寫字母表示在P<0.05水平上差異顯著。FHS－齊穗期；FHS15－齊穗后15 d；FHS30－齊穗后30 d。A1－營養(yǎng)土育秧；A2－稀泥育秧；B1－4行手扶式插秧機；B2－6行乘坐式高速插秧機；C1、C2、C3分別表示播種量為65 g/盤、85 g/盤、105 g/盤。

Fig. 1. Effects of seeding quantity and transplanting machine on SPAD of flag leaves under different seedling raising methods (2018).

表4 不同育秧方式下播種量和插秧機具對機插稻結(jié)實期氮素積累的影響(2018)

FHS－齊穗期；MS－成熟期。下同。

FHS, Full heading stage; MS, Mature stage. The same below.

表5 不同育秧方式下播種量和插秧機具對機插稻結(jié)實期氮素積累的影響(2019)

2.4 不同育秧方式下播種量和插秧機具對機插稻結(jié)實期氮素轉(zhuǎn)運的影響

由表6、表7可見，育秧方式、播種量對機插稻結(jié)實期各器官氮素轉(zhuǎn)運量、氮素轉(zhuǎn)運速率、氮素貢獻(xiàn)率，以及穗部氮素的增加量影響顯著或極顯著；插秧機具與播種量對機插稻結(jié)實期各器官氮素轉(zhuǎn)運量、氮素轉(zhuǎn)運速率、氮素貢獻(xiàn)率以及穗氮的增加量存在顯著或極顯著的互作效應(yīng)；從三因素的互作效應(yīng)來看，三因素對機插稻結(jié)實期各器官氮素轉(zhuǎn)運量和轉(zhuǎn)運速率、氮素的貢獻(xiàn)率、穗氮的增加量呈顯著或極顯著的互作效應(yīng)，播種量對穗氮增加量的影響最大，葉片的氮素轉(zhuǎn)運量、轉(zhuǎn)運速率、貢獻(xiàn)率較莖鞘高。與2018年比較，2019年植株氮素轉(zhuǎn)運的趨勢一致，但穗部氮素的增加量有所下降。從不同的育秧方式來看，營養(yǎng)土育秧處理下，植株各器官氮素轉(zhuǎn)運量、轉(zhuǎn)運率、貢獻(xiàn)率以及穗部氮素增加量均一定程度高于稀泥育秧處理，平均提高了21.12%、15.20%、10.03%、6.45%。從插秧機具來看，各器官氮素的轉(zhuǎn)運量以及穗氮增加量均表現(xiàn)為6行乘坐式高速插秧機高于手扶式4行插秧機，而氮素轉(zhuǎn)運率則產(chǎn)生了差異，葉片氮素裝運率表現(xiàn)為手扶式4行插秧機高于6行乘坐式高速插秧機，莖鞘中則表現(xiàn)相反。從播種量來看，各器官氮素轉(zhuǎn)運量以及氮素貢獻(xiàn)率、莖鞘氮素轉(zhuǎn)運率、穗部氮素增加量均呈隨播種量先上升后下降的趨勢，但葉片氮素轉(zhuǎn)運率則表現(xiàn)為隨播種量增加逐漸下降的趨勢，播種量對葉片氮素轉(zhuǎn)運率的影響最大。

2.5 不同育秧方式下播種量和插秧機具對機插稻氮素利用的影響

從表8可見，插秧機具與播種量對氮收獲指數(shù)、氮干物質(zhì)生產(chǎn)效率、氮稻谷生產(chǎn)率以及氮肥偏生產(chǎn)力存在極顯著的影響，育秧方式對氮收獲指數(shù)以及氮稻谷生產(chǎn)效率存在極顯著的影響；育秧方式、插秧機具、播種量對氮收獲指數(shù)存在極顯著的互作效應(yīng)。各育秧方式下，營養(yǎng)土育秧氮收獲指數(shù)、氮干物質(zhì)生產(chǎn)效率、氮肥偏生產(chǎn)力較稀泥育秧方式高，而氮稻谷生產(chǎn)效率明顯低于稀泥育秧；從不同的插秧機具來看，氮稻谷生產(chǎn)效率以手扶式4行插秧機優(yōu)勢明顯，而氮干物質(zhì)生產(chǎn)效率和氮肥偏生產(chǎn)力以6行乘坐式高速插秧機優(yōu)勢明顯；從播種量來看，氮收獲指數(shù)和氮稻谷生產(chǎn)效率均隨著播種量的增加呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，而氮干物質(zhì)生產(chǎn)效率和氮肥偏生產(chǎn)力則表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢,且兩年趨勢一致。

表6 不同育秧方式下播種量和插秧機具對機插稻結(jié)實期氮素轉(zhuǎn)運的影響(2018)

表7 不同育秧方式下播種量和插秧機具對機插稻結(jié)實期氮素轉(zhuǎn)運的影響(2019)

NHI, N harvest index; NMPE, N dry matter production efficiency; NGPE, N grain production efficiency; NPP, Nitrogen partial productivity.

3 討論

3.1 不同育秧方式、播種量和插秧機具對機插稻氮素利用特征的影響

氮素作為水稻生長發(fā)育必不可少的元素，對水稻物質(zhì)積累及產(chǎn)量的形成影響顯著。機插稻相比于手工移栽，秧苗秧齡小，插秧機具對秧苗根系損傷大導(dǎo)致緩苗期較長[13]。在機插稻的研究中前人圍繞著不同基因型水稻機插對比[6, 19-20]、機插稻種植的密度[17, 22]、不同機插模式[7-8]、水分管理[12, 21]、氮肥運籌[9-10]等方面進行研究。關(guān)于育秧方式前人主要與施肥措施配合研究。侯玉等[23]研究結(jié)果表明，旱育秧處理在各施肥措施下水稻氮素的積累量顯著高于水育秧；彭龍龍[24]研究表明，雜交稻隨著播種量的增加氮素積累量呈逐漸上升的趨勢，而常規(guī)稻則表現(xiàn)為逐漸下降的趨勢，其規(guī)律并不統(tǒng)一，并且與本研究結(jié)果差異較大。總結(jié)前人的研究報道，關(guān)于育秧環(huán)節(jié)與插秧機具結(jié)合的研究還鮮見報道，并且前人研究結(jié)論不統(tǒng)一。本研究研究表明，營養(yǎng)土育秧各生育期穗部的氮素積累量、齊穗期莖鞘、葉片以及整株的氮素積累量顯著高于稀泥育秧，這與前人研究相似；隨著播種量的增加，機插稻齊穗期和成熟期莖鞘、葉片、穗部氮素積累量均呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，這與前人研究有所不同。究其原因，可能是播種量過低導(dǎo)致機插稻漏插嚴(yán)重，群體均勻度低，水稻生長發(fā)育受到抑制；而播種量過高導(dǎo)致機插稻秧苗素質(zhì)較低，秧苗個體較弱，氮素積累的能力也就較低。育秧環(huán)節(jié)與插秧機具的融合結(jié)果表明，6行乘坐式高速插秧機處理下機插稻結(jié)實期氮素積累量和劍葉SPAD值均不同程度地高于4行手扶式插秧機，可能是由于6行乘坐式高速插秧機田間工作穩(wěn)定，可以顯著提高栽插均勻度系數(shù)[15]。

水稻氮素利用效率能從側(cè)面描述水稻對氮素的利用情況。關(guān)于機插稻氮素利用效率的研究前人主要集中在氮肥運籌方面，氮素利用效率的規(guī)律已經(jīng)研究得較為透徹[19-22]，而關(guān)于育秧環(huán)節(jié)與插秧機具融合對機插稻氮素利用特征的影響是否存在互作效應(yīng)尚不清楚。本研究結(jié)果顯示，育秧方式、播種量以及插秧機具對氮素利用效率的影響顯著，且具有互作效應(yīng)；營養(yǎng)土育秧氮收獲指數(shù)、氮干物質(zhì)生產(chǎn)效率、氮肥偏生產(chǎn)力較稀泥育秧高，直接證明了合理的育秧方式能提高氮素的利用效率；隨著播種量的增加氮收獲指數(shù)和氮稻谷生產(chǎn)效率均呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，而氮干物質(zhì)生產(chǎn)效率和氮肥偏生產(chǎn)力則表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢，其原因還有待進一步研究；不同氮素利用效率指標(biāo)在不同插秧機具下的規(guī)律并不一致，6行乘坐式高速插秧機處理氮干物質(zhì)生產(chǎn)效率和氮肥偏生產(chǎn)力較高，4行手扶式插秧機氮收獲指數(shù)以及氮稻谷生產(chǎn)效率優(yōu)勢更大，結(jié)合我們前期研究報道[15]和本研究結(jié)果，發(fā)現(xiàn)不同育秧方式下，秧苗素質(zhì)隨著播量的增加整齊度變差，雖然4行和6行插秧機機插每穴苗數(shù)增加，但機插均勻度系數(shù)變差；而適宜播量85 g/盤能在保證較好秧苗素質(zhì)的基礎(chǔ)上，減少漏插率，提高機插均勻度系數(shù)，顯著提高有效分蘗數(shù)，保持較高的群體干物質(zhì)積累量、生長率及劍葉SPAD值，可能是提高氮干物質(zhì)生產(chǎn)效率和氮肥偏生產(chǎn)力的主要原因；播量105 g/盤，秧苗素質(zhì)差、機插均勻度低，分蘗質(zhì)量不高，氮干物質(zhì)生產(chǎn)效率和氮肥偏生產(chǎn)力相對播量85 g/盤顯著降低。因此，研究摸清育秧環(huán)節(jié)與插秧機具融合對機插稻氮素利用效率的影響，有利于機插稻生產(chǎn)中配套技術(shù)的優(yōu)化。

3.2 不同育秧方式、播種量和插秧機具對機插稻產(chǎn)量特征的影響

機插稻是水稻全程機械化生產(chǎn)的主要方式；關(guān)于機插稻育秧方式與播種量對機插稻物質(zhì)積累以及產(chǎn)量的構(gòu)成影響的研究很多，但機插稻農(nóng)機農(nóng)藝融合的首要融合點“育秧-機插”關(guān)鍵配套技術(shù)環(huán)節(jié)尚不明確。吳文革等[25]研究表明，合理的育秧基質(zhì)有利于機插稻干物質(zhì)的積累，汪建軍等[26]研究結(jié)果表明，隨著播種量的增加物質(zhì)積累量逐漸增加；育秧方式、播種量主要通過影響有效穗數(shù)、穗粒數(shù)從而影響機插稻產(chǎn)量，但呈現(xiàn)規(guī)律有所不同，部分研究認(rèn)為隨著播種量的增加，有效穗數(shù)先增加后減少；但也有研究結(jié)果為逐漸上升[27-28]。從我們前期研究報道[15]結(jié)合本研究來看，從產(chǎn)量來看，營養(yǎng)土育秧處理有效穗數(shù)、穗粒數(shù)較高，是夯實高產(chǎn)的基礎(chǔ)；營養(yǎng)土育秧條件下秧苗素質(zhì)好且有利于機插稻結(jié)實期干物質(zhì)積累；尤其播量85 g/盤拔節(jié)至抽穗期干物質(zhì)累積及葉面積指數(shù)顯著高于其他播種量[15]，有利于形成大穗；播量85 g/盤下每穗粒數(shù)不同程度高于低播量處理，促進總穎花量顯著增加，但導(dǎo)致了結(jié)實率和千粒重不同程度低于65 g/盤播量處理(表3)。另外，隨播種量的增加，有效穗數(shù)、穗粒數(shù)以及產(chǎn)量均呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢；尤其本研究中6行乘坐式高速插秧機處理下配套營養(yǎng)土育秧、播種85 g/盤，其產(chǎn)量及其構(gòu)成指標(biāo)均高于4行手扶式插秧機，較其增產(chǎn)3.52%～8.21%，利于發(fā)揮營養(yǎng)土育秧、適合播種量、6行高速插秧機具三因素的耦合優(yōu)勢，更適合平原稻區(qū)的實際生產(chǎn)；證實了農(nóng)機具的選用與育秧環(huán)節(jié)融合，更有利于機插稻增產(chǎn)創(chuàng)收。但實際生產(chǎn)中尤其在西南稻作區(qū)以丘陵區(qū)為主，由于田塊小、落差大、不規(guī)則等，4行手扶式插秧機是主要推廣的機具，綜合產(chǎn)量及氮肥利用特征，在選用4手扶式插秧機可以配套選擇營養(yǎng)土育秧、播種量為85 g/盤為宜。

4 結(jié)論

機插稻氮素積累、氮素利用效率以及產(chǎn)量受育秧方式、播種量以及插秧機具的影響顯著，且互作效應(yīng)顯著或極顯著。本研究條件下營養(yǎng)土育秧處理下結(jié)實期機插產(chǎn)量、稻氮素積累量以及氮素的利用效率為最佳；隨著播種量的增加機插稻產(chǎn)量、氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率和氮肥偏生產(chǎn)力呈先上升后下降的趨勢；育秧環(huán)節(jié)與不同的插秧機具配合對氮素積累與利用呈現(xiàn)的規(guī)律也不同，6行乘坐式高速插秧機處理氮素積累量與轉(zhuǎn)運量、氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率、氮肥偏生產(chǎn)力優(yōu)勢更為明顯，而4行手扶式插秧機處理葉片的氮素轉(zhuǎn)運率與貢獻(xiàn)率、氮素收獲指數(shù)、氮素稻谷生產(chǎn)效率占優(yōu)。整體而言，6行乘坐式高速插秧機配套營養(yǎng)土育秧、播種85 g/盤優(yōu)勢明顯，而4手扶式插秧機也可以配套選擇營養(yǎng)土育秧、播種量以85 g/盤為宜。

[1] 施能浦. 近期我國稻谷(米)供求趨勢分析及發(fā)展預(yù)測與對策[J]. 中國稻米, 2015, 21(1): 1-5.

Shi N P. Analysis and development strategy on rice production & marketing trend in China[J]., 2015, 21(1): 1-5.(in Chinese with English abstract)

[2] Chen J, Cao F, Yin X, Huang M, Zou Y. Yield performance of early-season rice cultivars grown in the late season of double-season crop production under machine-transplanted conditions[J/OL]., 2019, 14(3): e0213075.

[3] 李旭毅, 孫永健, 程宏彪, 鄭洪幀, 楊志遠(yuǎn), 賈現(xiàn)文, 劉樹金, 胡蓉, 馬均. 氮肥運籌和栽培方式對雜交秈稻Ⅱ優(yōu)498 結(jié)實期群體光合特性的影響[J]. 作物學(xué)報, 2011, 37(9): 1650-1659.

Li X Y, Sun Y J, Cheng H B, Zheng H Z, Yang Z Y, Jia X W, Liu S J, Hu R, Ma J. Effects of nitrogen application strategy and cultivation model on the performances of canopy apparent photosynthesis ofhybrid rice Er you 498 during filling stage[J]., 2011, 37(9): 1650-1659.(in Chinese with English abstract)

[4] 李旭毅, 孫永健, 程洪彪, 鄭宏禎, 劉樹金, 胡蓉, 馬均. 兩種生態(tài)條件下氮素調(diào)控對不同栽培方式水稻干物質(zhì)積累和產(chǎn)量的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2011, 17(4): 773-781.

Li X Y, Sun Y J, Cheng H B, Zheng H Z,Liu S J, Hu R, Ma J. Effects of nitrogen regulation on dry matter accumulation and grain yield of rice under different cultivation models and two kinds of ecological conditions[J].2011, 17(4): 773-781.(in Chinese with English abstract)

[5] 魏海燕, 張洪程, 杭杰, 戴其根, 霍中洋, 許軻, 張勝飛, 馬群, 張慶, 張軍. 不同氮素利用效率基因型水稻氮素積累與轉(zhuǎn)移的特性[J]. 作物學(xué)報, 2008, 34(1): 119-125.

Wei H Y, Zhang H C, Hang J, Dai Q G, Huo Z Y, Xu K, Zhang S F, Ma Q, Zhang Q, Zhang J. Characteristics of N accumulation and translocation in rice genotypes with different N use efficiencies[J]., 2008, 34(1): 119-125. (in Chinese with English abstract)

[6] 趙敏, 胡劍鋒, 鐘曉媛, 張強, 周虹, 任萬軍. 不同基因型機插稻植株氮素積累運轉(zhuǎn)特性[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2015, 21(2): 277-287.

Zhao M, Hu J F, Zhong X Y, Zhang Q, Zhou H, Ren W J. Differences in N accumulation and translocation in the machine-transplanted rice genotypes[J]., 2015, 21(2): 277-287. (in Chinese with English abstract)

[7] Chen S, Liu S W, Yin M, Zheng X, Chu G, Xu C N, Wang D Y, Zhang X F. Seasonal changes in crop growth and grain yield of different japonica rice cultivars in Southeast China., 2020, 112: 215-227.

[8] 王海月, 蔣明金, 孫永健, 郭長春, 殷堯翥, 何艷, 嚴(yán)田蓉, 楊志遠(yuǎn), 徐徽, 馬均. 常規(guī)氮肥與緩釋氮肥配施對不同株距機插雜交稻磷素吸收、轉(zhuǎn)運及分配特征的影響[J]. 作物學(xué)報, 2018, 44(1): 115-125.

Wang H Y, Jiang M J, Sun Y J, Guo C C,Yin Y Z, He Y, Yan T R, Yang Z Y, Xu H, Ma J. Effects of conventional urea combined with slow-release urea application on phosphorus uptake, translocation and distribution in mechanically transplanted rice with different plant spacings[J]., 2018, 44(1): 115-125. (in Chinese with English abstract)

[9] 王海月, 李玥, 孫永健, 李應(yīng)洪, 蔣明金, 王春雨, 趙建紅, 孫園園, 徐徽, 嚴(yán)奉君, 馬均. 不同施氮水平下緩釋氮肥配施對機插稻氮素利用特征及產(chǎn)量的影響[J]. 中國水稻科學(xué), 2017, 31(1): 50-64.

Wang H Y, Li Y, Sun Y J,Li Y H, Jiang M J, Wang C Y, Zhao J H, Sun Y Y, Xu H, Yan F J, Ma J. Effects of slow-release urea on nitrogen utilization and yield in mechanically-transplanted rice under different nitrogen application rates[J].2017, 31(1): 50-64.(in Chinese with English abstract)

[10] 李玥, 李應(yīng)洪, 趙建紅, 孫永健, 徐徽, 嚴(yán)奉君, 謝華英, 馬均. 緩控釋氮肥對機插稻氮素利用特征及產(chǎn)量的影響[J]. 浙江大學(xué)學(xué)報(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版), 2015, 41(6): 673-684.

Li Y, Li Y H, Zhao J H, Sun Y J, Xu H, Yan F J, Xie H Y, Ma J. Effects of slow and controlled-release nitrogen fertilizer on nitrogen utilization characteristics and yield of machine-transplanted rice[J]., 2015, 41(6): 673-684. (in Chinese with English abstract)

[11] 張紹文, 何巧林, 王海月, 蔣明金, 李應(yīng)洪, 嚴(yán)奉君, 楊志遠(yuǎn), 孫永健, 郭翔, 馬均. 控制灌溉條件下施氮量對雜交秈稻F優(yōu)498氮素利用效率及產(chǎn)量的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2018, 24(1): 82-94.

Zhang S W, He Q L, Wang H Y, Jiang M J, Li Y H, Yan F J, Yang Z Y, Sun Y J, Guo X, Ma J. Effects of nitrogen application rates on nitrogen use efficiency and grain yield of indica hybrid rice F you 498 under controlled intermittent irrigation[J]., 2018, 24(1): 82-94. (in Chinese with English abstract)

[12] 孫永健, 馬均, 孫園園, 徐徽, 嚴(yán)奉君, 代鄒, 蔣明金, 李玥. 水氮管理模式對雜交秈稻岡優(yōu)527群體質(zhì)量和產(chǎn)量的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2014, 47(10): 2047-2061.

Sun Y J, Ma J, Sun Y Y, Xu H, Yan F J, Dai Z, Jiang M J, Li Y. Effects of water and nitrogen management patterns on population quality and yield of hybrid rice gangyou 527[J]., 2014, 47(10): 2047-2061. (in Chinese with English abstract)

[13] He H, You C, Wu H, Zhu D, Yang R, He Q, Wu L. Effects of nursery tray and transplanting methods on rice yield[J]., 2018, 110(1): 104.

[14] 王海月, 殷堯翥, 孫永健, 李應(yīng)洪, 楊志遠(yuǎn), 嚴(yán)奉君, 張紹文, 郭長春, 馬均. 不同株距和緩釋氮肥配施量下機插雜交稻的產(chǎn)量及光合特性[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2017, 23(4): 843-855.

Wang H Y, Yin Y Z, Sun Y J, Li Y H, Yang Z Y, Yan F J, Zhang S W, Guo C C,Ma J. Yield and photosynthetic characteristics of mechanical-transplanted rice under different slow-release nitrogen fertilizer rates and plant population[J]., 2017, 23(4): 843-855. (in Chinese with English abstract)

[15] 張橋, 向開宏, 孫永健, 武云霞, 郭長春, 唐源, 劉芳艷, 馬均. 不同育秧方式下播種量和插秧機具對水稻產(chǎn)量及群體質(zhì)量的影響[J]. 核農(nóng)學(xué)報, 2020, 34(11): 227-238.

Zhang Q, Xiang K H, Sun Y J, Wu Y X; Guo C C, Tang Y, Liu F Y, Ma J. Effects of seeding amount and transplanting machines on rice yield and population quality under different seedling raising methods[J].2020, 34(11): 227-238. (in Chinese with English abstract)

[16] 孫永健, 孫園園, 蔣明金, 李應(yīng)洪, 嚴(yán)奉君, 徐徽, 王海月, 馬均. 施肥水平對不同氮效率水稻氮素利用特征及產(chǎn)量的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2016, 49(24): 4745-4756.

Sun Y J, Sun Y Y, Jiang M J, Li Y H,Yan F J, Xu H, Wang H Y,Ma J. Effects of fertilizer levels on nitrogen utilization characteristics and yield in rice cultivars with different nitrogen use efficiencies[J]., 2016, 49(24): 4745-4756.(in Chinese with English abstract)

[17] 李應(yīng)洪, 孫永健, 李玥, 呂騰飛, 蔣明金, 嚴(yán)奉君, 馬均. 不同秧齡下機插方式與密度對雜交稻根系生長及氮素利用特征的影響[J]. 中國水稻科學(xué), 2017, 31(6): 599-610.

Li Y H, Sun Y J, Li Y, Lü T F, Jiang M J, Yan F J, Ma J. Effects of mechanical-transplanted modes and density on root growth and characteristics of nitrogen utilization in hybrid rice at different seedling-ages[J]., 2017, 31(6): 599-610.(in Chinese with English abstract)

[18] 戢林, 楊歡, 李廷軒, 張錫洲, 余海英. 氮高效利用基因型水稻干物質(zhì)生產(chǎn)和氮素積累特性[J]. 草業(yè)學(xué)報, 2014, 23(6): 327-335.

Ji L, Yang H, Li T X, Zhang X Z, Yu H Y. Dry matter production and nitrogen accumulation of rice genotypes with different nitrogen use efficiencies[J]., 2014, 23(6): 327-335. (in Chinese with English abstract)

[19] 陳明霞, 黃見良, 崔克輝, 聶立孝, 彭少兵. 不同氮效率基因型水稻植株氨揮發(fā)速率及其與氮效率的關(guān)系[J].作物學(xué)報, 2010, 36(5): 879-884.

Chen M X, Huan J L, Cui K H,Nie L X, Peng S B. Genotypic variation in ammonia volatilization rate of rice shoots and its relationship with nitrogen use efficiency[J]., 2010, 36(5): 879-884. (in Chinese with English abstract)

[20] 尹曉明, 李辰. 不同氮效率水稻品種葉片光合作用及氮利用特征的差異分析[J]. 作物雜志, 2019(1): 90-96.

Yi X M, Li C. Differences in leaf photosynthesis and assimilation of nitrogen between two rice cultivars differing in nitrogen use efficiency[J]., 2019(1): 90-96.(in Chinese with English abstract)

[21] 彭玉, 孫永健, 蔣明金, 徐徽, 秦儉, 楊志遠(yuǎn), 馬均. 不同水分條件下緩/控釋氮肥對水稻干物質(zhì)量和氮素吸收、運轉(zhuǎn)及分配的影響[J]. 作物學(xué)報, 2014, 40(5): 859-870.

Peng Y, Sun Y J, Jiang M J, Xu H, Qin J, Yang Z Y,Ma J. Effects of water management and slow/controlled release nitrogen fertilizer on biomass and nitrogen accumulation, translocation, and distribution in rice[J]., 2014, 40(5): 859-870.(in Chinese with English abstract)

[22] 許軻, 周興濤, 曹利強, 張洪程, 郭保衛(wèi), 陳厚存, 吳中華, 朱聰聰, 楊巖. 不同類型缽苗及擺栽密度對粳型超級稻氮素吸收利用與轉(zhuǎn)運特征的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2013, 46(23): 4876-4892.

Xu K, Zhou X T, Cao L H, Zhang H C, Guo B W, Chen H C, Wu Z H, Zhu C C, Yang Y. Effects of different types of bowl seedlings and densities on characteristics of nitrogen uptake, utilization and translocation of bowl transplanted japonica super rice[J]., 2013, 46(23): 4876-4892. (in Chinese with English abstract)

[23] 侯玉. 不同栽培管理模式下水稻產(chǎn)量形成與氮肥利用效率的比較研究[D]. 武漢: 華中農(nóng)業(yè)大學(xué), 2014: 37.

Hou Y. Grain yield and nitrogen use efficiency under different crop management practices in single season rice[D]. Wuhan: Huazhong Agricultural University, 2014: 37.

[24] 彭龍龍. 氮肥運籌和播種量對雙季稻群體發(fā)育及產(chǎn)量形成研究[D]. 南昌: 江西農(nóng)業(yè)大學(xué), 2016: 55-56.

Peng L L. The research on characteristics of nitrogen application and different seeding rate on double crop rice machine plug population development and yield formation[D]. Nanchang: Jiangxi Agricultural University, 2016: 55-56.

[25] 吳文革, 周永進, 陳剛, 蔡海濤, 吳然然, 李霞紅, 孫如銀. 不同育秧基質(zhì)和水分管理對機插稻秧苗素質(zhì)與產(chǎn)量的影響[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報, 2014, 22(9): 1057-1063.

Wu W G, Zhou Y J, Chen G, Cai H T, Wu R R, Li X H, Sun R Y. Effects of different seedling nursery substrates and water management modes on seedling quality and yield of mechanically transplanted rice[J]., 2014, 22(9): 1057-1063. (in Chinese with English abstract)

[26] 汪建軍, 曾勇軍, 易艷紅, 章起明, 胡啟星, 譚雪明, 黃山, 商慶銀, 曾研華, 石慶華. 基于不同播種量的雙季機插早稻均勻度對產(chǎn)量形成的影響[J]. 作物雜志, 2018(2): 141-147.

Wang J J, Zeng Y J, Yi Y H,Zhang Q M, Hu Q X, Tan X M, Huang S, Shang Q Y, Zeng Y H, Shi Q H. The uniformity of mechanical-transplanted early-season rice under different seeding rates and its effects on the formation of grain yield[J]., 2018(2): 141-147. (in Chinese with English abstract)

[27] 龍瑞平, 鄧安鳳, 劉沖發(fā), 祁春, 夏瓊梅, 李貴勇, 楊從黨. 播種量對機插稻產(chǎn)量和生物學(xué)特性的影響[J]. 中國稻米, 2013, 19(4): 109-110, 113.

Long Y P, Deng A F, Liu C F, Qi C, Xia Q M, Li G Y, Yang C D.Effects of seeding rate on yield and biological characteristics of mechanical transplanting rice[J]., 2013, 19(4): 109-110, 113. (in Chinese with English abstract)

[28] 何文洪, 陳惠哲, 朱德峰, 徐一成, 林賢青, 張玉屏. 不同播種量對水稻機插秧苗素質(zhì)及產(chǎn)量的影響[J]. 中國稻米, 2008, 14(3): 60-62.

He W H, Chen H Z, Zhu D F, Xu Y C, Lin X Q, Zhang Y P. Effects of different sowing quantity on quality and yield of rice transplanter seedlings[J]., 2008, 14(3): 60-62. (in Chinese with English abstract)

Effects of Seeding Quantity and Transplanting Machine Type on Nitrogen Utilization and Yield of Mechanically transplanted Rice in Different Seedling Raising Ways

SUN Yuanyuan1, 2,#, ZHANG Qiao1,#, SUN Yongjian1, *, TANG Yuan1, GUO Changchun1, LIU Fangyan1,WU Yunxia1, YANG Zhiyuan1, MA jun1

(Rice Research Institute of Sichuan Agricultural University/,,;Institute of Plateau Meteorology,,,;Corresponding author,:)

【】Nitrogen uptake and utilization decide matter accumulation and yield formation of rice. With the shrinking rural labor force and rapid development of machine-transplanting, there were few studies yet on nitrogen uptake under the integration of rice seedling nursing for mechanical transplanting and transplanting machines.In this manuscript, focusing on seedling raising-mechanical transplanting, a key link that connects agricultural machines with agricultural practices, we explored the effects of seedling raising methods and transplanting machines on nitrogen absorption and utilization of mechanically transplanted rice.【】Hybridrice F you 498 was used as test material and a three-factor random block experiment was designed(two seedling raising methods: nutrient soil and slime; three seeding amount: 65, 85 and 105 g/plate; two transplanting machines: 4- row walk-on transplanter and 6-row riding high-speed transplanter). 【】The seedling raising method, seed quantity and transplanting machine exerted significant or extremely significant effects on nitrogen absorption and translocation in vegetative organs, SPAD value of flag leaf and nitrogen harvest index, nitrogen production efficiency and grain yield of mechanically transplanted rice, and the interaction effect was significant or extremely significant. The nitrogen accumulation and nitrogen use efficiency of mechanically transplanted rice under nutrient soil treatment were higher than those under slime treatment, and the nitrogen translocation amount, translocation rate, contribution rate and nitrogen increase in panicle were higher than those under slurry treatment to a certain extent, with an average increase of 21.12%, 15.20%, 10.03% and 6.45%. With the increasing sowing quantity, the grain yield, nitrogen absorption and translocation amount, nitrogen dry matter production efficiency and nitrogen partial productivity of mechanically transplanted rice increased first and then decreased. Especially, the nitrogen accumulation in mature stage of mechanically transplanted rice with the sowing quantity of 85 g/plate increased by 16.19% and 28.14% on average as compared with the sowing amount of 65 g/plate and 105 g/plate. The yield and its component factors, dry matter weight at seeding stage, nitrogen uptake and translocation amount, nitrogen dry matter production efficiency and nitrogen partial productivity of mechanically transplanted rice with 6-row riding high-speed transplanter were significantly higher than those with 4-row walk-on transplanter.【】Given nitrogen accumulation, nitrogen translocation amount, nitrogen accumulation in panicle, nitrogen yield and its components, nutrition soil , coupled with the sowing quantity of 85 g/plate and 6-row riding high-speed transplanter could effectively improve nitrogen uptake and utilization and promote the formation of grain yield.

seedling raising method; seeding amount; transplanting machine; N absorption and utilization; yield

10.16819/j.1001-7216.2021.200820

2020-08-28；

2021-03-30。

國家重點研發(fā)計劃重點專項(2018YFD0301202)；四川省科技支撐計劃資助項目(2020YJ0411)；四川省學(xué)術(shù)和技術(shù)培養(yǎng)支持經(jīng)費資助項目(川人社辦發(fā)[2016]183號)。