水稻是高产的粮食作物,可有效解决粮食短缺的问题,保障我国的粮食安全。前人对水稻群体结构、抗倒伏能力和产量形成研究较多,且主要集中于不同类型、穗型、冠温类型及生育期差异的品种,尚缺乏对不同产量水平品种光合特性、群体结构和产量形成的系统性研究。本试验以不同产量水平的寒地粳稻品种龙稻18、松粳3和松粳22为供试材料,探究插秧密度对寒地粳稻株高与分蘖、光合特性、群体结构、干物质积累转运与分配、籽粒灌浆特性、穗部性状和产量的影响,揭示光合特性、群体结构与产量形成的关系,分析不同品种产量差异的原因,确定寒地粳稻的最适插秧密度,为黑龙江省水稻高产栽培技术的制定提供依据。1.随着插秧密度的增大,叶面积指数呈增加趋势,净光合速率和胞间二氧化碳浓度均呈先增加后降低趋势,叶绿素a和叶绿素b含量呈降低趋势。随着生育进程的推进,叶面积指数呈先增加后降低趋势,在抽穗期达到最大值,高效叶面积指数、有效叶面积指数、叶绿素含量和光合参数均从抽穗期开始呈降低趋势。2.随着插秧密度的增大,冠层幅度、群体透光率、成熟期气冠温差和辐射利用率均呈降低趋势,辐射截获量呈增加趋势,抽穗期和灌浆期气冠温差呈先增加后降低趋势。随着生育进程的推进,冠层幅度呈先增加后降低趋势,在拔节期达到最大值,群体透光率从抽穗期开始呈降低趋势。3.随着插秧密度的增大,最终株高和群体分蘖数均呈增加趋势而单穴分蘖数呈降低趋势,干物质积累量和可溶性糖、蔗糖含量均呈先增加后降低趋势,干物质输出量、转运率、贡献率和光合势均呈增加趋势,强、弱势粒的平均生长速率和最大生长速率均呈降低趋势而灌浆活跃期呈增加趋势,枝梗数、枝梗粒数、每穗粒数、千粒重和结实率均呈降低趋势,有效穗数呈增加趋势,产量呈先增加后降低趋势。随着生育进程的推进,株高呈增加趋势并与移栽后74天趋于稳定,单穴分蘖数和群体分蘖数均呈先增加后降低趋势,根系、茎鞘和叶片干物质积累量及光合势均呈先增加后降低趋势,茎鞘、叶片可溶性糖和蔗糖含量均呈先增加后降低趋势。从抽穗期开始,籽粒干物质积累量呈增加趋势而籽粒可溶性糖和蔗糖含量呈降低趋势。4.寒地粳稻的产量受光合特性、群体结构和产量形成的影响,随着插秧密度的增大,叶面积指数增加,群体透光率下降使辐射截获量增加,而叶绿素含量的降低使辐射利用率下降,群体分蘖数增加而单穴分蘖数降低,植株以提高株高的方式获取光合辐射强度,干物质积累量增加,促进茎鞘和叶片干物质向籽粒的运输,提高强、弱势粒的灌浆速率,进而实现水稻产量的提高。当插秧密度过大时,叶面积指数增加使冠层幅度降低,造成群体郁闭,通风透光能力下降,影响下部叶片的光合作用,茎鞘和叶片向籽粒转运的干物质积累量下降,不利于籽粒的灌浆和产量的形成。5.松粳22各处理叶面积指数较高,群体的通风透光能力下降,功能叶片叶绿素含量降低,辐射截获量较高而辐射利用率较低,籽粒灌浆速率较慢,不利于产量形成。松粳22的有效穗数和结实率较高,但其每穗粒数和千粒重过低,其产量为本试验条件下最低水平。松粳3的辐射截获量和辐射利用率均处于一般水平,干物质积累量中等。松粳3的二次枝梗数、二次枝梗粒数和每穗粒数较高而一次枝梗数、一次枝梗粒数、有效穗数、结实率和千粒重较低,其产量为本试验中等水平。龙稻18各处理辐射截获量较高,光合特性和群体结构均处于较优水平,龙稻18的有效穗数、每穗粒数、千粒重和结实率均处于相对较优水平,其产量为本试验最高水平。6.随着插秧密度的增大,单穴分蘖数呈降低趋势而群体分蘖数呈增加趋势,适宜的插秧密度可有效协调个体与群体间的关系,随着插秧密度的增大,龙稻18和松粳3的净光合速率、胞间二氧化碳浓度和各器官干物质积累量均在D3处理达到最大值,松粳22在D4处理达到最大值。在插秧密度高于D3处理时,龙稻18和松粳3叶面积指数和辐射截获量增长缓慢,叶绿素含量、冠层幅度和群体透光率缓慢降低,当插秧密度高于D4处理时,松粳22叶面积指数、辐射截获量、叶绿素含量、冠层幅度和群体透光率的变化趋势与龙稻18和松粳3一致。龙稻18和松粳3的最适插秧密度为30.00cm×13.30cm,松粳22的最适插秧密度为30.00cm×10.00cm。