氮肥不同基追比例对水稻产量和氮素吸收利用的影响

2012-01-29李启红贺双明刘琼峰李明德

湖南农业科学 2012年13期

李启红，贺双明，刘琼峰，李明德

（1.湘乡市农业局，湖南湘乡 411400；2.湖南省土壤肥料研究所，湖南长沙 410125）

氮肥是水稻生产上最重要的肥料，对于促进水稻分蘖、提高产量的作用显著。近10 a来，随着水稻品种的改良和产量的提高，施氮量不断加大。目前，在水稻高产栽培中，氮肥 (纯氮)施用量已达300～350 kg/hm2，甚至有的高达 400～450 kg/hm2，这样不仅造成氮素的浪费，而且污染环境[1]。造成氮肥过度施用的一个重要因素是肥料运筹不当，因此水稻氮肥运筹[2]及如何提高其利用率的问题已成为研究热点。但以往的研究多是关于肥料类型、供氮水平及施氮时期等，其中研究最多的是品种间氮肥利用率差异[3-4]。而关于基追比例对氮肥利用率的影响，尤其是基肥、蘖肥、穗肥、粒肥分施比例的研究则较少。本试验在基础地力和施氮量相同的条件下，研究了在早稻生育期不同的基肥-分蘖肥-穗肥-壮籽肥基追比例对水稻产量及氮素吸收利用的影响，以期探讨高产水稻田形成的需氮特性，为合理施氮提供理论和实践的依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2011年4～7月在湖南湘乡市农业科学研究所试验农场的双季稻田进行，供试水稻品种为“盛湘1号”。供试土壤为第四纪红色粘土发育的红黄泥。土壤基本理化性状为：pH值5.84，有机质31.4 g/kg，全氮 2.55 g/kg，全磷 0.43 g/kg，全钾 14.6 g/kg，碱解氮 176 mg/kg，有效磷 16.6 mg/kg，速效钾107 mg/kg。供试水稻品种为盛湘1号。供试肥料为尿素（含N 46%）、过磷酸钙（含P2O512%）、氯化钾（含K2O 60%）。

1.2 试验设计与方法

试验在高产施氮总量（试验田总施纯氮165 kg/hm2）相同的条件下，设计基肥-分蘖肥-穗肥-壮籽肥不同施氮比例的6个处理（基肥，插秧前施；分蘖肥，插秧后7天施；穗肥，水稻剑叶刚露尖时施；壮籽肥，齐穗时施），即基-蘖-穗-粒肥比例分别为1∶0∶0∶0（A1）、0.6∶0.4∶0∶0（A2）、0.6∶0.2∶0.2∶0（A3）、0.4∶0.6∶0∶0（A4）、0.4∶0.3∶0.3∶0（A5）、0.4∶0.3∶0.2∶0.1（A6），同时设一个无N区（CK）。所有处理中，除施氮的比例不同外，磷钾肥相同，磷肥全部作基肥；钾肥60%作基肥，40%作分蘖肥。N-P2O5-K2O的施用量分别为165-75-105 kg/hm2。随机区组排列，设3次重复。小区面积30 m2，单灌单排，试验区生育期内的田间管理同大田。

1.3 测定项目和方法

1.3.1 土壤和植株的养分测定采用常规分析方法[5]测定了基础土壤和水稻生长不同时期的土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾的含量及pH值等指标。利用调查叶面积的植物样测定其干物重，成熟期测定籽粒和茎秆的干物重。首先将茎叶和穗 (成熟期)分开，分别装入样品袋，105℃杀青30 min，然后在85℃下烘干至恒重[6]。采用凯氏半微量定氮法测定植株样品在分蘖期、孕穗期、抽穗期、乳熟期和成熟期的氮素含量[7]。

1.3.2 考察记载及样品采集水稻从返青期起，每个小区标记10蔸定位植株，每隔5 d调查1次茎蘖数和株高，一直到晒田复水止。试验前取基础土样；在水稻的分蘖期、孕穗期、抽穗期、乳熟期、成熟期每个处理取土壤样品和植株样品（每个小区5点取样，每点取1株）。水稻收获时每个小区取考种样（每个小区5点取样，每点取1株），调查其有效穗数、每穗（株）总粒数、实粒数、结实率和千粒重。水稻收获时分小区计产，测定每个小区的稻草和稻谷的实际产量。

1.4 氮肥利用率的计算

（1）氮肥表观利用率=（施氮区地上部分氮素积累量-对照区地上部分氮素积累量）/施氮量；（2）氮肥农艺利用率=（施氮区作物产量-对照区作物产量）/施氮量；（3）氮肥生理利用率=（施氮区产量-对照区产量）/（施氮区植株总吸氮量-对照区植株总吸氮量）；（4）氮肥偏生产力=施氮区产量/施氮量；（5）土壤氮素依存率（%）=土壤基础供氮量/施氮处理水稻吸氮总量×100%。

1.5 数据分析数据统计分析利用DPS数据处理系统和软件Microsoft Excel 2003进行。

2 结果与分析

2.1 氮肥不同基追比例对水稻产量及产量构成因素的影响

从表1产量数据可以看出，施氮处理的产量都比CK高，且差异达显著水平，表明施氮肥比不施氮肥增产效果显著。在相同氮肥用量不同追施比例下，各处理间水稻产量差异也明显。与氮肥全作基肥施用的 A1 处理相比较，A2、A3、A4、A5、A6 处理分别增加了2.2%、5.2%、9.6%、6.9%，、10.4%，表明水稻在氮肥作基肥减小的情况下，可以通过补充足够的蘖肥使植株分蘖数增多来提高产量，还可以通过平衡施用基-蘖-穗-籽肥使有效穗和籽粒增多来保证产量。

表1 氮肥不同基追比例对水稻产量及其构成因素的影响

从表1中产量构成因素来看，施氮肥的各处理有效穗数、穗粒数、千粒重均比不施氮肥的CK处理的要大，但结实率以CK的最高。氮肥全做基肥的A1处理的穗粒数多于其他处理，但有效穗数、结实率和千粒重均小于其他处理。A2和A3处理的穗粒数和结实率比A4、A5、A6处理的要大，而千粒重以A5处理的最大，说明适当增加穗肥的比例，能够提高成穗率，促进大穗的形成和单位面积颖花数的增加，有利于成熟期千粒重的累积。A5和A6处理的有效穗数相等，A6处理的结实率和千粒重都小于A5处理，但穗粒数和产量则大于A5处理，说明粒肥的施用有利于植株生长、增加穗粒数，能够在一定程度上保证水稻产量。由此看来，构成水稻产量的几个影响因素是相互联系的，某一因素的增加，往往伴随着其他因素的降低，因此为了获得较高的产量，必须使这几个因素达到一个最佳平衡状态[8]。

2.2 氮肥不同基追比例对水稻氮肥吸收利用率的影响

目前国外通用的氮肥利用率包括氮肥表观利用率、氮肥农艺利用率、氮肥生理利用率、氮肥偏生产力和氮素依存率等，可以从不同的侧面描述作物对氮素或氮肥的利用率[9]。氮肥表观利用率是指施肥区作物氮素积累量与空白区氮素积累量的差占施氮量的百分数；氮肥农艺利用率是指施用氮肥后增加的产量与施用氮肥量的比值，它表明施用的每千克纯氮增产的能力；氮肥生理利用率反映了作物对所吸收的氮素肥料在作物体内的利用率；氮肥偏生产力反映了作物吸收肥料氮和土壤氮后所产生的边际效应；土壤氮素依存率则反映了土壤氮对作物氮营养的贡献率。

从表2中可以看出，在相同施氮量的条件下，氮肥不同基追比例对水稻氮肥的利用率不一样。各处理的氮肥表观利用率依次为A3>A2>A1>A5>A4>A6；氮肥农艺利用率依次为A6>A4>A5>A3>A2>A1。其中A4处理的氮肥表观利用率较低，而氮肥农艺利用率则较高，且A4、A5、A2和A1处理的氮肥表观利用率和氮肥农艺利用率呈现出负相关关系。这说明提高分蘖肥比例和穗肥比例有利于水稻的增产，但不利于水稻对氮素的回收与利用。氮肥生理利用率依次为A6>A4>A5>A2>A1>A3，其中A4和A6处理分别比A1处理提高55.8%和61.4%，即A4和A6处理作物对所吸收氮肥在水稻植株体内的利用率高于A1处理，说明平衡各生长发育时期的施肥比一次性作基肥施入更能有效地利用氮肥；A3处理的氮肥生理利用率最小，比A5处理下降了18.1%。这说明水稻穗肥比例的增加可以明显提高氮肥生理利用率[10]。

表2 氮肥利用率

由表2可见，各处理的氮肥偏生产力依次为A6>A4>A5>A3>A2>A1，其中A4处理的氮肥偏生产力较高，达39.8 kg/kg，说明水稻分蘖肥比例的提高有利于提高氮肥偏生产力；A5处理比A3处理仅增加1.6%，说明水稻穗肥比例的提高对氮肥偏生产力的影响不明显[11]。土壤氮肥依存率依次为A6>A4>A5>A1>A2>A3，其中基-蘖-穗-粒肥的平衡施用处理A6的土壤氮素依存率最高，达45.6%，其次是分蘖肥比例最高的A4处理，A5处理比A3处理高出10.8%。这说明平衡施用基-蘖-穗-粒肥能促进水稻充分利用土壤中的氮素，水稻分蘖肥比例和穗肥比例的提高也可使土壤氮素依存率增大。

2.3 氮肥不同基追比例对水稻各生育期氮素吸收利用的影响

氮肥不同基追分施比例下水稻各生育期植株体内的氮素积累量差异明显。从表3中可知，水稻地上部氮素积累量总体表现为随生育期的推移而逐步增加[12]，A3、A5和A6处理的植株地上部氮素积累量在乳熟期达最高值，其他处理均在成熟期达到最高值。每个生育期的氮素阶段吸收量是不一样的，氮素阶段吸收量A1处理在成熟期，A2、A6处理在抽穗期达最高外，其他各处理的均以孕穗期最高，说明孕穗和抽穗时期是水稻吸收氮素养分的高峰期，也是目前推广水稻应适当增加穗肥比例的原因。各处理的氮素阶段吸收量分蘖期是整个生育期的第二、三位，表明水稻生产中蘖肥的投入也不可小觑。

表3 水稻植株群体在各个生育期的吸氮量

3 结论

（1）在施氮量相同的情况下，氮肥不同基追比例对水稻产量及其构成因素有重要影响。研究表明：水稻足够的分蘖肥能够促进植株分蘖数增多来提高水稻产量，平衡施用基-蘖-穗-籽肥可通过增加有效穗和籽粒数来保证水稻的高产。

（2）农民习惯施肥方式在水稻生育前期优势明显，但后期的生殖生长阶段氮素养分供给不足，不利于从源到库的转化，说明盲目加大前期施氮量会造成肥料利用率低，分蘖质量下降。本研究在基础地力和施氮量相同的情况下，发现适当地提高分蘖肥比例和穗肥比例以及平衡施用基-蘖-穗-籽肥均可以提高水稻的氮肥农艺利用率、氮肥生理利用率和土壤氮素依存率，但对氮肥偏生产力的影响不明显，与氮肥表观利用率呈现出一定负相关。

（3）水稻不同生育时期的氮素吸收及利用研究结果表明：氮肥不同基追分施比例处理间各时期植株体内氮素积累量差异明显，分蘖期、孕穗期和抽穗期是水稻吸收氮素养分的高峰期，说明分蘖肥和穗肥在水稻高产中具有非常重要作用。

综上所述，在水稻的生产实践中要注重基-蘖-穗-籽肥的平衡施用。

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