本研究由扬州大学农业学院的戴林秀、奈建新、梁欣怡、丁志、孙亮、霍中洋和赵灿等人完成，通讯作者为霍中洋。该论文发表于 Food and Energy Security 期刊，2026年，第15卷，文章编号e70297，题为《Optimizing seeding rate and seedling age enhances seedling quality, lodging resistance, and yield in cold-region rice production using pot-tray mat seedling》。研究得到了国家重点研发计划项目（2022YFD1500404）的资助。

水稻是全球半数以上人口的主粮，其稳定生产对保障粮食安全至关重要。在中国，水稻种植面积约占粮食作物总播种面积的34%，产量约占粮食总产量的40%。黑龙江省作为中国最大的商品粮基地和主要粳稻产区，其生态条件具有热量资源有限、水稻生育期短的特点。该地区长期采用的传统机插毯状苗育秧技术导致秧龄弹性小、秧苗素质差，移栽后缓苗期长，后期茎秆倒伏风险显著增加。倒伏不仅造成20%–50%的产量损失，还严重影响机械收获效率，成为制约寒地水稻产量与品质协同提升的关键瓶颈。近年来，钵毯式育秧技术在中下游长江流域表现出培育壮秧和增产潜力，但在寒地水稻生产体系中，该技术下播种量和秧龄对秧苗素质、抗倒伏性和产量的互作效应尚不清楚。因此，本研究旨在系统阐明播种量和秧龄互作对寒地水稻钵毯式秧苗素质、成熟期茎秆抗倒伏特性以及产量及其构成因素的调控效应。

本研究于2023–2024年在黑龙江省佳木斯市建三江七星农场典型稻田进行，土壤类型为黑土。供试品种为当地主推寒地粳稻品种龙垦2021。试验采用钵毯式育秧方法，设置四个播种量处理（60、80、100和120 g盘⁻¹，分别记为R1、R2、R3和R4），并通过三个移栽日期形成三个秧龄处理（35天、40天和45天，分别记为A1、A2和A3），共12个处理组合。以当地农户广泛采用的传统毯状苗育秧方法作为对照（CK），CK播种量为120 g盘⁻¹，4月11日播种，5月11日移栽，秧龄30天，每穴8株。钵毯处理每穴移栽株数根据出苗和取秧规格确定。所有处理移栽密度均为12 cm × 30 cm，小区面积4.0 m × 4.0 m，三次重复。氮肥施用量为120 kg ha⁻¹，基肥、分蘖肥和穗肥比例为4:3:3；磷肥和钾肥作为基肥一次性施用，施用量分别为50 kg P₂O₅ ha⁻¹和80 kg KCl ha⁻¹。水分管理遵循前期浅水层、中期适时晒田和后期干湿交替原则，病虫草害防治按照当地高产栽培实践进行。

本研究的主要测定项目包括：移栽前1天测定秧苗形态指标（叶龄、苗高、茎基宽、白根数、地上部和地下部干物重，并计算根冠比和充实度）；测定秧苗生理酶活性（过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶活性和丙二醛含量）；齐穗后20天测定茎秆形态指标（株高、全株鲜重、穗重、穗颈节高、重心高和各节间长度），并选取基部第二节间进行力学测定，记录折断力，计算弯曲力矩、全株折断强度、断面模数、弯曲应力和倒伏指数；测定茎鞘中非结构性碳水化合物（可溶性糖和淀粉）和结构性碳水化合物（木质素和纤维素）含量；成熟期测定有效穗数、每穗颖花数、结实率、千粒重和实际产量。数据采用Microsoft Excel 2021整理，IBM SPSS Statistics 28.0进行单因素方差分析（LSD法），以p < 0.05为显著性水平，p < 0.01为极显著水平。采用Mantel检验分析矩阵间相关性，相关性热图使用R 4.5.2的“linket”包绘制，其他图形使用Origin 2024绘制。

在秧苗素质方面，所有钵毯式育秧处理的秧苗素质指标均显著优于CK。低播种量结合长秧龄处理（R1A3）表现尤为突出，茎基宽较CK高45.8%–46.2%；2023年该处理白根数较CK增加119%。低至中播种量处理秧苗充实度维持在2.1–2.2 mg cm⁻¹，与CK无显著差异；而高播种量结合长秧龄处理秧苗充实度较CK显著下降14.3%–28.6%。在抗氧化酶活性方面，R1A3处理过氧化物酶和过氧化氢酶活性较CK分别提高30.7%和33.9%，丙二醛含量较CK降低55.4%。高播种量结合长秧龄处理酶活性较低，丙二醛含量与CK无显著差异。这些结果表明，降低播种量并适当延长秧龄可协同提高秧苗素质。

在抗倒伏性方面，中播种量结合中秧龄处理（R2A2和R3A2）表现最优。与CK相比，R2A2和R3A2处理的断面模数、弯曲应力和折断强度分别增加16.5%–24.4%、3.6%–8.1%和23.7%–29.6%；倒伏指数显著降低15.2%–22.2%，其中R2A2处理倒伏指数较R3A2低5.6%–8.3%。形态上，R2A2处理2023年穗颈节高和重心高分别较CK降低9.9%和7.2%。化学组成上，低至中播种量结合中秧龄处理显著提高了茎鞘中可溶性糖、淀粉、木质素和纤维素含量，与CK相比茎中淀粉增加8.3%–23.7%，纤维素增加3.6%–22.4%。高播种量结合长秧龄处理上述指标无显著改善。这些结果表明，适当降低播种量结合中秧龄可系统改善茎秆机械结构和化学成分，显著降低倒伏风险。

在产量方面，中播种量结合中秧龄处理（R2A2和R3A2）产量最高。R3A2处理两年产量分别为9.9 t ha⁻¹和11.3 t ha⁻¹，较CK分别提高13.8%和24.2%；R2A2处理产量分别为9.5 t ha⁻¹和11.0 t ha⁻¹，较CK分别提高9.2%和20.9%。在产量构成因素上，R3A2处理有效穗数两年分别较CK提高6.0%和6.8%；R2A2和R3A2处理2024年每穗颖花数较CK分别提高7.8%和8.3%，结实率分别提高3.0%和3.3%。千粒重各处理间无显著差异。低播种量处理虽然秧苗素质好，但基本苗数不足导致有效穗数少，限制产量潜力。Mantel检验表明，秧苗充实度与苗高和叶龄显著相关；倒伏指数与折断强度、断面模数、木质素和纤维素含量显著相关，与重心高和折断点至穗顶鲜重极显著相关；产量与每穗颖花数、结实率、可溶性糖和淀粉含量极显著相关。

研究结论认为，钵毯式育秧方法下播种量与秧龄的互作显著影响秧苗素质、抗倒伏性和产量。低播种量结合长秧龄有利于培育壮秧，但基本苗数不足限制产量；中播种量结合中秧龄在壮秧与群体生长结构之间取得较好平衡，显著增强茎秆抗倒伏能力并提高产量。综合考虑秧苗素质、抗倒伏性和产量表现，推荐在寒地水稻生产中采用钵毯式育秧方法配合中播种量（80–100 g盘⁻¹）和中秧龄（40天），以实现壮秧培育和丰产抗倒的双重目标。

本研究的亮点在于首次系统阐明了寒地水稻钵毯式育秧下播种量和秧龄互作对秧苗素质、抗倒伏性和产量的调控效应，填补了该领域在寒地生态条件下的研究空白。研究不仅从形态和生理层面揭示了播种量与秧龄对秧苗抗氧化系统和干物质积累的调控机制，还从茎秆形态、力学特性和化学成分多维度解析了抗倒伏性的形成基础，为寒地水稻高产抗倒栽培提供了理论依据和技术支撑。同时，研究也指出了局限性，包括CK处理在育秧方式、播期和秧龄上与钵毯处理存在差异，以及仅使用一个品种，结论的广适性有限，未来应增加同播期同秧龄的不同育秧方式对照和多个代表性品种以拓展结论适用范围。