李應(yīng)洪 孫永健 李玥 呂騰飛 蔣明金 嚴(yán)奉君 馬均

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 水稻研究所/農(nóng)業(yè)部西南作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 溫江611130；*通訊聯(lián)系人，E-mail: yongjians1980@163.com)

不同秧齡下機(jī)插方式與密度對(duì)雜交稻根系生長(zhǎng)及氮素利用特征的影響

李應(yīng)洪 孫永健*李玥 呂騰飛 蔣明金 嚴(yán)奉君 馬均*

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 水稻研究所/農(nóng)業(yè)部西南作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 溫江611130；*通訊聯(lián)系人，E-mail: yongjians1980@163.com)

【目的】機(jī)插秧是當(dāng)前我國(guó)水稻種植發(fā)展的主要方向，探索不同秧齡下機(jī)插方式與密度對(duì)雜交稻根系生長(zhǎng)及氮素利用特征的影響，對(duì)提高水稻產(chǎn)量和氮肥利用率，加快水稻機(jī)械化高產(chǎn)高效栽培技術(shù)的集成具有重要意義?！痉椒ā恳猿?jí)雜交稻F優(yōu)498為材料，采用兩因素裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，在25 d和40 d秧齡下，通過“缽苗機(jī)插+高密度”、“缽苗機(jī)插+中密度”、“缽苗機(jī)插+低密度”、“毯苗機(jī)插+高密度”、“毯苗機(jī)插+中密度”、“毯苗機(jī)插+低密度”6種機(jī)插方式與密度配合的處理，研究其對(duì)氮素利用特征、根系生長(zhǎng)特性的影響，并探討根系生長(zhǎng)與氮素利用及產(chǎn)量的關(guān)系。【結(jié)果】各生育時(shí)期氮素吸收與各階段氮素積累量，齊穗至成熟期氮素吸收速率、莖和葉的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量、穗部氮素增加量、氮素偏生產(chǎn)力、拔節(jié)后根系干質(zhì)量以及產(chǎn)量，25 d秧齡均較40 d秧齡優(yōu)勢(shì)明顯。在相同秧齡下，與毯苗機(jī)插相比，缽苗機(jī)插可促進(jìn)雜交稻各生育時(shí)期根系生長(zhǎng)，提高氮素積累及吸收速率，增加結(jié)實(shí)期各器官氮素的轉(zhuǎn)運(yùn)量，從而提高稻谷產(chǎn)量；尤其在秧齡25 d、缽苗機(jī)插株距為15.5 cm時(shí)，較其他處理優(yōu)勢(shì)明顯，為本研究最優(yōu)處理。毯苗機(jī)插在25 d秧齡與株距為12 cm時(shí)，也能夠獲得較高產(chǎn)量；密度降低，提高了根冠比及莖葉轉(zhuǎn)運(yùn)率，但降低了各時(shí)期的氮素積累量、吸收速率以及結(jié)實(shí)期莖葉的轉(zhuǎn)運(yùn)量，產(chǎn)量較低。相關(guān)性分析表明，不同秧齡機(jī)插方式與密度配合下，主要生育時(shí)期根干質(zhì)量與產(chǎn)量及氮素吸收利用均存在極顯著正相關(guān)( r =0.47**～ 0.83**)，齊穗和成熟期根冠比與產(chǎn)量及氮素吸收利用均極顯著負(fù)相關(guān)( r = -0.52**和-0.79**)?！窘Y(jié)論】機(jī)插雜交稻25 d秧齡根系生長(zhǎng)及氮素利用特性均優(yōu)于40 d秧齡，且缽苗較毯苗機(jī)插能優(yōu)化水稻個(gè)體與群體關(guān)系，但其機(jī)插密度不宜過高或過低，行距與株距以33 cm×15.5 cm為宜，可促進(jìn)氮素吸收利用及產(chǎn)量同步提高；且拔節(jié)與成熟期根系的生長(zhǎng)對(duì)產(chǎn)量影響顯著。研究結(jié)果可為水稻缽苗機(jī)插秧高產(chǎn)高效栽培技術(shù)集成及應(yīng)用提供技術(shù)和實(shí)踐依據(jù)。

水稻；秧齡；機(jī)插方式；密度；氮；根系

水稻生產(chǎn)機(jī)械化是實(shí)現(xiàn)水稻高效種植的重要途徑，推進(jìn)以機(jī)插秧為主的水稻機(jī)械化高產(chǎn)種植技術(shù)，對(duì)穩(wěn)定我國(guó)水稻種植面積，提高水稻單產(chǎn)，保障糧食安全具有重要意義[1-2]。在機(jī)插關(guān)鍵技術(shù)中，培育高質(zhì)量、適時(shí)機(jī)插的秧苗，是奪取機(jī)插稻高產(chǎn)的前提[1]。水稻缽苗機(jī)插技術(shù)相對(duì)現(xiàn)有的毯苗機(jī)插技術(shù)，具備秧苗素質(zhì)高、秧齡彈性大、無植傷、精確移栽等技術(shù)優(yōu)勢(shì)[3-5]。此外，我國(guó)水稻持續(xù)增產(chǎn)主要依靠增施氮肥，導(dǎo)致了環(huán)境面源污染和氮肥利用效率下降等系列問題[6-7]，如何通過配套的栽培措施提高水稻氮肥利用效率是目前研究的熱點(diǎn)[8-15]。尤其在機(jī)插條件下，明確不同秧齡下缽苗和毯苗機(jī)插與密度配合對(duì)水稻氮素吸收利用與轉(zhuǎn)運(yùn)特征、根系生長(zhǎng)的影響及其增產(chǎn)生理機(jī)理具有重要意義，對(duì)水稻高產(chǎn)栽培、氮肥高效利用及機(jī)插秧技術(shù)的推廣具有重要的生產(chǎn)價(jià)值。已有研究表明品種特性[8-9]、水分管理[10-11]、栽培方式[12-13]和移栽密度[14-15]顯著影響氮肥利用效率。適宜的移栽密度能夠保證水稻個(gè)體及群體有效地發(fā)揮潛能，從而獲得高產(chǎn)。孫永健等[16]對(duì)機(jī)插雜交秈稻的研究表明，當(dāng)施氮量為105 kg/ hm2時(shí)，氮素積累量隨機(jī)插密度的增加而增加，當(dāng)施氮量為195 kg/hm2時(shí)，氮素積累量隨機(jī)插密度的增加而出現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。吳文革[17]對(duì)不同穗型雜交中秈稻的機(jī)插研究表明，缽苗機(jī)插干物質(zhì)積累能力強(qiáng)，群體質(zhì)量顯著提高，產(chǎn)量均顯著或極顯著高于毯苗機(jī)插。而劉利等[18]對(duì)雜交秈稻的研究表明，不同機(jī)械化播栽方式下雜交秈稻具有不同的氮素積累和利用特性。而趙敏等[19]對(duì)不同基因型的毯苗機(jī)插水稻研究表明，植株氮素積累和轉(zhuǎn)運(yùn)特性以及產(chǎn)量同樣存在顯著差異?？梢?，前人關(guān)于不同密度下水稻氮素利用特征結(jié)論并不一致；而關(guān)于移栽秧齡對(duì)氮肥利用效率的研究更是甚少；且前人的研究大多為人工移栽或毯苗機(jī)插，而缽苗機(jī)插的研究也多集中在品種或技術(shù)方面，關(guān)于根系的生長(zhǎng)、氮素吸收利用特征關(guān)系的研究報(bào)道較少；尤其在不同秧齡條件下，機(jī)插方式與不同密度對(duì)水稻氮素吸收利用與轉(zhuǎn)運(yùn)規(guī)律及其與產(chǎn)量的關(guān)系尚不十分清楚，缽苗機(jī)插相對(duì)毯苗機(jī)插能否進(jìn)一步提高雜交稻氮素利用效率以及根系生長(zhǎng)亟待深入研究。本研究以超級(jí)雜交稻F優(yōu)498為試材，在不同秧齡條件下，設(shè)置缽苗和毯苗2種機(jī)插方式分別與不同機(jī)插密度配合，比較研究對(duì)氮素利用特征、根系生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響，并探討雜交稻根系生長(zhǎng)與氮肥吸收利用及產(chǎn)量的關(guān)系，從氮素和根系角度闡明新型缽苗機(jī)插增產(chǎn)機(jī)理，以期為進(jìn)一步優(yōu)化超高產(chǎn)栽培技術(shù)、提高種植效率、實(shí)現(xiàn)水稻氮素高效利用提供技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于 2015年在四川成都崇州四川農(nóng)業(yè)大學(xué)基地(N 30°33′,E 103°38′)進(jìn)行。供試品種為該研究區(qū)域廣泛應(yīng)用且具有代表性的超級(jí)稻品種 F優(yōu)498(中秈遲熟型雜交稻，生育期145～152 d)。耕層土壤質(zhì)地為砂壤土，含有機(jī)質(zhì) 12.62 g/kg，速效氮103.21 mg/kg，速效磷25.61 mg/kg，速效鉀132.46 mg/kg，pH值 5.56。4月2日播種，育秧方式分別為缽苗和毯苗育秧。兩因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，秧齡為主區(qū)，機(jī)插秧方式和密度配合為副區(qū)，小區(qū)面積50 m2，重復(fù)3次。

主區(qū)為不同機(jī)插秧齡，設(shè)2個(gè)處理：25 d(T1)、40 d(T2)，分別于4月27日和5月12日移栽。

副區(qū)為不同育插秧方式與密度的組合，共設(shè) 6個(gè)處理：M1D1、M1D2、M1D3、M2D4、M2D5、M2D6，其中，M1代表缽苗育插秧，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分別表示 30 cm×12 cm(高密度)、30 cm×14 cm (中密度)、30 cm×18 cm (低密度)。缽苗每盤播種40 g，育秧和插秧(M1)機(jī)型分別為2BD-600和2ZB-6A；毯苗每盤播種75 g，育秧和插秧(M2)機(jī)型分別為2BZP-800和VP6G。

施N量(尿素)為180 kg/hm2，分別在移栽前、移栽后7 d、幼穗分化期(倒4葉)和抽穗前(倒2葉)施用，其用量分別為施氮總量的30%、30%、20%、20%，磷肥(過磷酸鈣)施用量折合P2O590 kg/hm2，鉀肥(氯化鉀)施用量折合K2O 150 kg/hm2，磷、鉀肥全部作基肥，其他田間管理按大面積生產(chǎn)田進(jìn)行。各處理下水稻生育進(jìn)程及生育期情況見表 1，不同密度間無顯著差異，不同秧齡處理間生育期 T1比T2早6～10 d，同秧齡下相同機(jī)插方式缽苗比毯苗早1～2 d。

1.2測(cè)定項(xiàng)目及方法

移栽后調(diào)查各小區(qū)栽插基本苗數(shù)，并分別于移栽期、拔節(jié)期、齊穗及成熟期按各小區(qū)平均莖蘗數(shù)取5穴具有代表性的稻株(以稻株為中心，以行距為長(zhǎng)、窩距為寬、深30 cm土柱取根)，置于0.4 mm孔徑尼龍網(wǎng)袋中用流水沖凈，獲得完整根系，分根、莖鞘、葉、穗(齊穗及成熟期)4部分，烘干至恒重并粉碎，用濃 H2SO4和定氮催化劑消煮，并用FOSS-8400凱氏定氮儀測(cè)定氮含量；成熟期各小區(qū)單收，按實(shí)收穴數(shù)計(jì)產(chǎn)。氮積累量=某生育時(shí)期單位面積植株氮的積累量；氮素階段吸收量(kg/hm2)=后一生育時(shí)期單位面積氮素吸收量－前一生育時(shí)期單位面積氮素吸收量；氮素階段吸收速率(kg/hm2·d)=某生育階段單位面積單位時(shí)間內(nèi)的氮素吸收量；氮素偏生產(chǎn)力(kg/kg)=施氮區(qū)產(chǎn)量/氮肥施用量；氮素收獲指數(shù)(%)=成熟期單位面積植株籽粒氮素積累量/植株氮素積累量；氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量(kg/hm2)=齊穗時(shí)某器官氮素吸收量－成熟時(shí)該器官氮素滯留量；氮素轉(zhuǎn)運(yùn)率(%)=[單位面積植株齊穗后葉(莖鞘)氮素輸出量/齊穗期該器官氮素積累量]×100%；氮素轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率(%)=(氮轉(zhuǎn)運(yùn)量/齊穗至成熟期穗部氮素積累量)×100%。

1.3數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel和DPS 7.05處理系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1不同秧齡下機(jī)插方式與密度對(duì)雜交稻氮累積量及產(chǎn)量的影響

由表2可見，除基本苗數(shù)外，秧齡對(duì)各生育時(shí)期氮吸收量、階段氮吸收量、氮素偏生產(chǎn)力、氮收獲指數(shù)及產(chǎn)量的影響達(dá)顯著或極顯著水平，而機(jī)插方式與密度對(duì)各指標(biāo)的影響均達(dá)極顯著水平，二者對(duì)齊穗和成熟期氮吸收量，以及最終氮素偏生產(chǎn)力、產(chǎn)量的影響存在極顯著的互作效應(yīng)。從不同秧齡來看，25 d秧齡各指標(biāo)整體高于40 d秧齡；且除基本苗數(shù)外，各指標(biāo)缽苗機(jī)插均優(yōu)于毯苗。25 d秧齡下，拔節(jié)期氮吸收量及收獲指數(shù)在同一機(jī)插方式下均隨密度的降低而降低；從拔節(jié)至齊穗、齊穗至成熟氮吸收量來看，M1D2相對(duì)其他處理均利于氮素吸收，進(jìn)而顯著提高了氮素偏生產(chǎn)力及最終產(chǎn)量，為本研究最優(yōu)組合，且產(chǎn)量較毯苗機(jī)插最高的 M2D4處理高14.87%。40 d秧齡下，各生育時(shí)期的氮吸收量，各階段氮吸收量、氮素偏生產(chǎn)力、氮收獲指數(shù)，以及稻谷產(chǎn)量，不同機(jī)插方式下表現(xiàn)為高密度(D1和D4)處理較高，且缽苗相對(duì)毯苗機(jī)插優(yōu)勢(shì)明顯，但兩種機(jī)插方式均要通過提高機(jī)插密度來穩(wěn)定產(chǎn)量。

表2 不同秧齡下機(jī)插方式與密度對(duì)雜交稻主要生育時(shí)期氮素吸收及產(chǎn)量的影響Table 2. Effects of mechanical-transplanting modes and density on N uptake and yield at main growth stages under different seedling-ages.

2.2不同秧齡下機(jī)插方式與密度對(duì)雜交稻氮素吸收速率的影響

秧齡、機(jī)插方式與密度對(duì)拔節(jié)前、拔節(jié)至齊穗期各階段吸氮比例，以及拔節(jié)前的氮吸收速率均有顯著或極顯著的影響(表3)。25 d秧齡下，拔節(jié)前的吸氮比例及吸收速率在同一機(jī)插方式下隨密度的降低而降低，在拔節(jié)至齊穗期、齊穗至成熟期氮素吸收速率不同機(jī)插方式下不太一致，缽苗機(jī)插以M1D2處理最高，毯苗機(jī)插以M2D4處理最高。40 d秧齡下，除拔節(jié)至齊穗期的吸氮比例外，各生育時(shí)期吸氮比例、吸氮速率均與25 d秧齡規(guī)律相同，且移栽至拔節(jié)及拔節(jié)至齊穗期階段氮素吸收速率均在 M1D1時(shí)表現(xiàn)最佳，而拔節(jié)至齊穗期氮素吸收速率則表現(xiàn)為毯苗(M2)＞缽苗(M1)。

2.3不同秧齡下機(jī)插方式與密度對(duì)雜交稻齊穗期各器官氮素積累量及其比例的影響

由表4可見，秧齡、機(jī)插方式與密度對(duì)齊穗期各器官的氮素積累量，以及葉和穗的吸氮比例的影響均達(dá)到極顯著水平，且對(duì)莖鞘的氮素積累量產(chǎn)生了極顯著的互作效應(yīng)。相對(duì)于40 d秧齡，25 d秧齡下齊穗期莖、葉、穗的氮素積累量明顯增加，且缽苗機(jī)插莖鞘和葉片的氮素積累量均以M1D2處理最高，且均顯著高于 M1D3處理。毯苗機(jī)插各器官的氮素積累量均隨密度的降低而減少，其中 M2D4處理顯著高于其余兩個(gè)處理。莖鞘和葉片的氮素分配比例在相同機(jī)插方式下均隨密度的降低而升高，穗部則表現(xiàn)相反。40 d秧齡下，各器官的氮素積累量以及穗部氮素比例均表現(xiàn)為M1＞M2，且在同一機(jī)插方式下隨密度的降低而降低，而莖鞘和葉片的吸氮所占比例則增大。

表3 不同秧齡下機(jī)插方式與密度對(duì)雜交稻主要生育階段氮素吸收速率的影響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 不同秧齡下機(jī)插方式與密度對(duì)雜交稻齊穗期各器官氮素積累量及其比例的影響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 不同秧齡下機(jī)插方式與密度對(duì)雜交稻成熟期各器官氮素積累量及其比例的影響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不同秧齡下機(jī)插方式與密度對(duì)雜交稻成熟期各器官氮素積累量及其比例的影響

由表5可見，秧齡僅對(duì)莖鞘和穗部氮素積累量的影響達(dá)極顯著水平，機(jī)插方式與密度對(duì)成熟期各器官的氮素積累量，以及莖鞘和穗的氮素分配比例的影響均達(dá)到極顯著水平，而秧齡、機(jī)插方式與密度對(duì)穗部的氮素積累量產(chǎn)生了極顯著的互作效應(yīng)。莖鞘氮素積累量、葉片及穗氮素積累量及比例均表現(xiàn)為T1＞T2。相對(duì)于40 d秧齡，25 d秧齡下缽苗機(jī)插各處理的莖鞘、葉片氮素積累量和穗部氮素積累量及比例優(yōu)于毯苗機(jī)插，缽苗機(jī)插各器官的吸氮量均以M1D2處理最高，且均顯著高于M1D3處理。毯苗機(jī)插各器官的氮素積累量及吸氮所占比例與齊穗期變化趨勢(shì)一致。40 d秧齡下，各器官的氮素積累量在相同機(jī)插方式下均隨密度的降低而降低，僅莖鞘吸氮所占比例增加。

2.5不同秧齡下機(jī)插方式與密度對(duì)雜交稻結(jié)實(shí)期氮素轉(zhuǎn)運(yùn)特征的影響

如表 6所示，秧齡、機(jī)插方式與密度對(duì)莖鞘、葉片、地上部的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量，以及穗部氮素增加量的影響均達(dá)顯著或極顯著水平，且兩因素對(duì)穗部氮素增加量存在極顯著的互作效應(yīng)。25 d秧齡下各處理莖鞘、葉、地上部分的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量，以及穗部氮素增加量顯著高于40 d秧齡，且缽苗機(jī)插均以M1D2處理最高，該處理穗部氮素增加量比毯苗最優(yōu)組合高11.33%；毯苗機(jī)插以上指標(biāo)均隨密度的降低而降低。從不同營(yíng)養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運(yùn)來看，地上部、葉片的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)率，以及齊穗至成熟期氮轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率則在同一機(jī)插方式下均隨密度的降低而不同程度升高。40 d秧齡下，同一機(jī)插方式莖鞘、葉、地上部分的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量，以及穗部氮素增加量均隨密度的降低而降低，以 M1D1處理最高。葉片、莖鞘以及地上部分的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)率則在同一機(jī)插方式下均隨密度的降低而升高。

2.6不同秧齡下機(jī)插方式與密度對(duì)雜交稻根系生長(zhǎng)的影響

表6 不同秧齡下機(jī)插方式與密度對(duì)雜交稻結(jié)實(shí)期氮素轉(zhuǎn)運(yùn)特征的影響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 不同秧齡下機(jī)插方式與密度對(duì)雜交稻主要生育時(shí)期根干質(zhì)量和根冠比的影響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 不同秧齡下機(jī)插方式與密度雜交稻根系生長(zhǎng)與氮素利用特征及產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)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，秧齡對(duì)移栽和成熟期的根干質(zhì)量和移栽期的根冠比產(chǎn)生了極顯著的影響，機(jī)插方式與密度對(duì)移栽、拔節(jié)和成熟期根干質(zhì)量以及各時(shí)期根冠比均產(chǎn)生了極顯著的影響，但二者的互作僅對(duì)移栽期的根干質(zhì)量和根冠比產(chǎn)生了極顯著的影響。其中，拔節(jié)至成熟期的根系干質(zhì)量25 d秧齡均大于40 d秧齡。就根系干質(zhì)量而言，在相同秧齡和機(jī)插方式下，均隨著移栽密度的降低而降低，但在拔節(jié)之后相鄰密度之間的差異不顯著，且兩個(gè)秧齡均以M1D1處理最高；根冠比方面，在相同秧齡和機(jī)插方式下，隨著移栽密度的降低有上升的趨勢(shì)。密度越高時(shí)，雖有利于群體根系干質(zhì)量的增加，但稻株根冠比反而會(huì)下降。

2.7雜交稻根系生長(zhǎng)與氮素利用特征及產(chǎn)量的關(guān)系

根系是植物從土壤中獲取氮的主要器官，與養(yǎng)分協(xié)同吸收、物質(zhì)生產(chǎn)和產(chǎn)量關(guān)系密切。由表8可見，氮素積累、氮素轉(zhuǎn)運(yùn)均與主要生育時(shí)期根干質(zhì)量極顯著正相關(guān)(r=0.55**～0.82**，r= 0.47**～0.83**)；同時(shí)氮收獲指數(shù)和產(chǎn)量與各生育時(shí)期根干質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)(r= 0.57**～0.83**)。氮素積累、轉(zhuǎn)運(yùn)和產(chǎn)量各指標(biāo)與根干質(zhì)量的相關(guān)性，以齊穗期相關(guān)性最低，成熟期次之，拔節(jié)期最高，但與拔節(jié)期的根冠比相關(guān)不顯著，與齊穗和成熟期的根冠比存在極顯著負(fù)相關(guān)(r= -0.57**～ -0.79**)。同時(shí)，隨生育期進(jìn)程，各時(shí)期的根冠比與產(chǎn)量的負(fù)相關(guān)程度明顯加大。

3 討論

3.1不同秧齡下機(jī)插方式與密度對(duì)雜交稻氮素吸收利用的影響

氮素是影響水稻生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成的重要因素。關(guān)于不同種植方式、氮肥運(yùn)籌、水分管理及密度對(duì)雜交稻氮素吸收特性的影響已有較多報(bào)道[11-13,20-21]，但關(guān)于不同秧齡對(duì)機(jī)插稻氮素吸收積累特性的研究鮮見報(bào)道。本研究結(jié)果表明，移栽到拔節(jié)期、拔節(jié)到齊穗期氮素吸收速率40 d大于25 d秧齡，這是由于40 d秧齡兩生育階段相對(duì)25 d秧齡縮短?？梢姴煌圃匝睚g能夠改變機(jī)插稻的生育進(jìn)程，從而改變對(duì)氮素的吸收速率。除此之外，各生育時(shí)期與各生育階段氮素積累量、齊穗至成熟期的氮素吸收速率與各器官的氮吸收量、齊穗至成熟期莖葉氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量，以及穗部氮素增加量均以25 d秧齡優(yōu)勢(shì)明顯。這可能是由于25 d秧齡的秧苗本身根系活力更強(qiáng)，加上移栽之后其盡可能地減小了由于四川盆地低溫、寡照條件等帶來的不利影響。徐新朋等[22]報(bào)道，在手插條件下，施氮量為180 kg/hm2時(shí)密度越大越有利于氮素的積累、氮素偏生產(chǎn)力及氮收獲指數(shù)的有效提高。本研究結(jié)果表明，兩個(gè)秧齡的秧苗在相同機(jī)插方式下，氮收獲指數(shù)同樣隨密度的增加而增加；不同插秧方式間有明顯差異，毯苗機(jī)插氮素積累量、氮素偏生產(chǎn)力及產(chǎn)量均以密度最大的處理最高，與前人研究結(jié)果[16]有所不同，主要原因是本研究所選品種穗型小、每穗粒數(shù)少、千粒重小，且毯苗較缽苗機(jī)插植傷嚴(yán)重，返青活棵遲，在同一施氮水平的高密度處理下，基本苗數(shù)大，形成的有效穗多，氮素的吸收速率快，氮素的積累量增加，結(jié)實(shí)期氮素的轉(zhuǎn)運(yùn)量增加，而缽苗在25 d秧齡以中密度處理最高，40 d秧齡則以高密度處理最高。在階段氮吸收速率方面，許軻等[14]對(duì)不同類型缽苗進(jìn)行研究，認(rèn)為拔節(jié)前的氮素吸收速率隨密度的減小而減小，而拔節(jié)至抽穗期、抽穗至成熟期的氮吸收速率呈先增加后減小的規(guī)律；在本研究中，25 d秧齡的缽苗機(jī)插在拔節(jié)至齊穗期、齊穗至成熟期則出現(xiàn)了先增高后降低的趨勢(shì)，除此之外，相同秧齡和機(jī)插方式下，各處理拔節(jié)前的氮素吸收速率均隨密度的降低而降低，拔節(jié)至齊穗期、齊穗至成熟期毯苗機(jī)插亦是如此；同時(shí)，齊穗至成熟期莖鞘和葉片氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量，以及穗部氮素增加量同樣具有氮吸收速率變化的規(guī)律；缽苗機(jī)插出現(xiàn)此規(guī)律可能是個(gè)體和群體之間協(xié)調(diào)較好形成的，因此，機(jī)插雜交稻應(yīng)盡可能選擇小秧齡移栽，對(duì)于缽苗機(jī)插來說，機(jī)插時(shí)密度不宜過大，應(yīng)充分發(fā)揮個(gè)體優(yōu)勢(shì)，達(dá)到個(gè)體與群體之間的平衡，更有利于提高氮素吸收速率，增加莖葉轉(zhuǎn)運(yùn)量，從而增加氮素積累量，形成壯稈大穗，進(jìn)而增產(chǎn)；而毯苗機(jī)插在移栽時(shí)，相對(duì)來說可以適當(dāng)增加移栽密度，在氮素吸收速率不高的前提下，通過群體的優(yōu)勢(shì)來彌補(bǔ)個(gè)體所帶來的缺陷。

3.2不同秧齡下機(jī)插方式與密度對(duì)雜交稻根系生長(zhǎng)的影響

本研究結(jié)果表明，秧齡、機(jī)插方式與密度對(duì)水稻根系生長(zhǎng)均具有顯著影響。在移栽期，秧齡對(duì)根系干質(zhì)量產(chǎn)生了極顯著的影響，25 d秧齡各處理根系干質(zhì)量均小于40 d秧齡，這與郭翔[23]在手插稻中研究結(jié)果一致，而群體根系干質(zhì)量在本研究中隨著移栽密度的降低而降低，即高密度大于低密度。從本研究來看，毯苗因用種量大，根系在秧盤中混亂交錯(cuò)，機(jī)插植傷重，但缽苗單位面積的秧苗比毯苗更少，根系生長(zhǎng)具有較大空間，單株根系發(fā)達(dá)，且秧齡越大缽苗與毯苗之間的差距顯著增加。但在拔節(jié)期，25 d秧齡各處理根系干質(zhì)量大于40 d秧齡，這其中同秧齡的缽苗均極顯著高于毯苗，而齊穗和成熟期同秧齡和機(jī)插方式下群體根系干質(zhì)量均隨密度降低而降低，本研究則在機(jī)插條件下進(jìn)一步補(bǔ)充完善了前人的結(jié)論[25-26]。

根冠比方面，秧齡僅對(duì)移栽前的根冠比有極顯著的影響，移栽期、拔節(jié)期根冠比均為40 d秧齡各處理大于25 d秧齡，這與吳文革等[26]的研究結(jié)果基本一致，但與張祖建等[27]的研究結(jié)果存在差異，分析其原因，在移栽至拔節(jié)期，40 d秧齡在25 d的基礎(chǔ)上，大秧齡秧苗地上部生長(zhǎng)相對(duì)地下部慢。而同一秧齡下，25 d秧齡毯苗根冠比均高于缽苗，40 d秧齡則相反，主要由于25 d秧齡的秧苗，雖然缽苗的根系優(yōu)于毯苗，但地上部分缽苗同樣優(yōu)于毯苗，且優(yōu)勢(shì)更明顯；而40 d秧齡下，無論缽苗還是毯苗，地上部分的生長(zhǎng)均變緩，但地下部分，缽苗的生長(zhǎng)強(qiáng)于毯苗，毯苗根系會(huì)因?yàn)檠睚g過大而較早停止伸長(zhǎng)[4]。而在拔節(jié)之后，同秧齡下，缽苗機(jī)插根冠比均大于毯苗機(jī)插，這是因?yàn)樘好鐧C(jī)插移栽時(shí)根系損傷嚴(yán)重，之后返青時(shí)間較缽苗更長(zhǎng)，根系無法迅速恢復(fù)生長(zhǎng)。因此，本研究結(jié)果表明，秧齡越大對(duì)機(jī)插秧根系的生長(zhǎng)越不利；而缽苗機(jī)插本身秧苗素質(zhì)好，機(jī)插質(zhì)量高，使整個(gè)生育期根系干質(zhì)量均明顯優(yōu)于毯苗機(jī)插；稀植利于單株根系的生長(zhǎng)，因?yàn)橄≈矄沃旮瞪L(zhǎng)的空間更大，就能夠提高根冠比，但是不利于群體根系的生長(zhǎng)。

3.3雜交稻根系生長(zhǎng)與氮素吸收利用和產(chǎn)量的關(guān)系

根系生長(zhǎng)與水稻養(yǎng)分吸收、物質(zhì)生產(chǎn)和產(chǎn)量關(guān)系密切[28]。前人關(guān)于根干質(zhì)量和根冠比與水稻氮素積累量間的關(guān)系研究存在差異。任萬(wàn)軍[24]的研究表明，拔節(jié)期、齊穗和成熟期氮積累量與同時(shí)期根質(zhì)量的相關(guān)系數(shù)為r= 0.88*、0.70*、0.62，即生育時(shí)期越靠前，相關(guān)系數(shù)值越大，根系生長(zhǎng)對(duì)全株氮積累量影響越大。華晶晶[29]的研究結(jié)果則表明，水、旱稻成熟期根質(zhì)量與吸氮量關(guān)系不顯著，而根冠比與吸氮量分別呈顯著的負(fù)相關(guān)(r= -0.914*)。而嚴(yán)奉君等[13]的研究表明，水稻栽后各時(shí)期的根干質(zhì)量與總氮積累量呈顯著或極顯著正相關(guān)，而成熟期的根冠比與總氮積累量呈極顯著正相關(guān)(r= 0.38*)。對(duì)照本研究結(jié)果，拔節(jié)期、齊穗和成熟期的根干質(zhì)量與氮素的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)均呈極顯著正相關(guān)，而拔節(jié)期的根冠比與氮素的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)無顯著相關(guān)性。此外，齊穗和成熟期的根冠比與氮素吸收利用各指標(biāo)呈顯著或極顯著的負(fù)相關(guān)，這與前人的結(jié)果存在部分差異。這可能是由氣候及栽培管理方式導(dǎo)致的。若齊穗期和成熟期溫度較高、光照不強(qiáng)，地上部分生長(zhǎng)加快、對(duì)氮素的吸收利用增強(qiáng)，向下輸送的光合產(chǎn)物減少，影響根系生長(zhǎng)，致使地下部分基本處于停滯時(shí)期，此外，若齊穗及成熟期土壤水分含量高、氧氣含量減少，不利于水稻根系的生長(zhǎng)，避免了根系生長(zhǎng)冗余而導(dǎo)致的自身消耗，改善了地上部分生長(zhǎng)，根冠比降低，進(jìn)一步提高了氮素吸收及同化，提高氮肥利用率。

關(guān)于主要生育時(shí)期根干質(zhì)量、根冠比與產(chǎn)量的關(guān)系，前人研究結(jié)果也不盡一致，李杰等[30]認(rèn)為拔節(jié)期根干質(zhì)量與產(chǎn)量呈極顯著負(fù)相關(guān)(r= -0.56*)，而徐國(guó)偉等[31]的研究則表明，分蘗中期根干質(zhì)量與產(chǎn)量呈正相關(guān)(r= 0.78)，在穗分化始期與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)(r= 0.83*)。對(duì)照本研究結(jié)果，移栽期的根干質(zhì)量與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)，這可能因?yàn)橐圃詴r(shí)毯苗機(jī)插群體量較大導(dǎo)致的；而拔節(jié)期根干質(zhì)量與產(chǎn)量呈極顯著的正相關(guān)(r= 0.82**)，與前人研究存在不同，由于移栽后毯苗返青期更長(zhǎng)，且缽苗秧苗素質(zhì)好，根系恢復(fù)生長(zhǎng)更快而形成的。但齊穗后的根系干質(zhì)量與產(chǎn)量的關(guān)系多數(shù)研究認(rèn)為呈極顯著的正相關(guān)[13,32]。本研究結(jié)果表明，齊穗和成熟期的根干質(zhì)量與產(chǎn)量呈正相關(guān)(r= 0.78**和r= 0.87**)，也進(jìn)一步證實(shí)和補(bǔ)充了前人的觀點(diǎn)[13,32]。根冠比與產(chǎn)量關(guān)系方面，嚴(yán)奉君等[13]的研究結(jié)果表明，移栽后20 d和30 d的根冠比與產(chǎn)量分別呈負(fù)相關(guān)(r= -0.20)和顯著負(fù)相關(guān)(r= -0.43*)；徐國(guó)偉等[31]的研究表明，分蘗中期和穗分化始期根冠比與產(chǎn)量分別呈正相關(guān)(r= 0.65)和負(fù)相關(guān)(r= -0.33)；而李杰等[30]認(rèn)為拔節(jié)期根冠比與產(chǎn)量呈極顯著負(fù)相關(guān)(r= -0.72**)。在本研究結(jié)果中，拔節(jié)期的根冠比均與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)。而齊穗和成熟期的根冠比與產(chǎn)量出現(xiàn)了顯著負(fù)相關(guān)，這與李杰等[30]和徐國(guó)偉等[31]的研究結(jié)果一致，但與嚴(yán)奉君等[13]和彭玉等[32]人工栽插的研究結(jié)果存在差異，這也可能由于雜交稻根系生長(zhǎng)旺盛，根系存在冗余，且根系的生長(zhǎng)需要消耗比地上部更多的光合產(chǎn)物，則使地上部生長(zhǎng)受到一定影響，隨之不利于產(chǎn)量的提高[33]。此外，四川稻區(qū)存在稻麥(油)兩熟周年高產(chǎn)的茬口矛盾，因此，在秧齡和品種的選擇上還應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)研究，以此來加快機(jī)插稻技術(shù)的集成與推廣。

4 結(jié)論

缽苗機(jī)插在根系生長(zhǎng)以及氮素的吸收利用方面較毯苗機(jī)插優(yōu)勢(shì)明顯，缽苗機(jī)插雜交秈稻不宜過密，25 d秧齡下，機(jī)插行株距為33.0 cm×15.5 cm 時(shí)，根系生長(zhǎng)適宜，拔節(jié)后氮素吸收速率以及各器官的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)率表現(xiàn)最好，最終氮素積累量及偏生產(chǎn)力最高，從而產(chǎn)量最高。而機(jī)插大秧齡缽苗(40 d)可以適當(dāng)縮減機(jī)插株距，行株距以33.0 cm×14.5 cm～15.5 cm為宜，有利于根系生長(zhǎng)以及增加群體對(duì)氮素吸收能力，增加穗部氮素積累量，進(jìn)而提高產(chǎn)量。而毯苗機(jī)插氮素的吸收利用以及水稻產(chǎn)量均隨著密度的增加而增加，毯苗移栽時(shí)可以適當(dāng)增加移栽密度，本研究條件下以30.0 cm×12.0 cm，進(jìn)而構(gòu)建較大群體來彌補(bǔ)個(gè)體所帶來的缺陷，提高對(duì)氮素的吸收利用，從而保證較高產(chǎn)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。

國(guó)家科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目(2013BAD07B13)；四川省教育廳重點(diǎn)項(xiàng)目(16ZA0044)；農(nóng)業(yè)部作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題(201303)；四川省科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目(2014NZ0041,2014NZ0047)。

S143.1; S511.01

A

1001-7216(2017)06-0599-12