双季晚粳稻氮肥精确运筹研究

许 轲， 张 军,2， 张洪程*， 花 劲， 郭保卫， 霍中洋， 戴其根，魏海燕， 高 辉， 周培建， 程飞虎， 黄大山， 陈忠平， 陈国梁

(1 扬州大学， 农业部长江流域稻作技术创新中心， 江苏省作物遗传生理重点实验室， 江苏扬州 225009；2 淮安市农业技术推广中心， 江苏淮安 223001； 3 江西省农业技术推广总站， 江西南昌 330046；4 江西省上高县农业局， 江西上高 336400)

1 材料与方法

1.1 试验设计

氮肥的分蘖肥和穗肥种类均为尿素(含氮量46%)，分蘖肥在移栽后7 d匀施，穗肥在倒四叶、倒二叶两次等量施用，具体施肥方案见表1。氮、磷、钾比例为1 ∶0.5 ∶0.5，磷肥一次性基施，钾肥分别于耕翻前、拔节期等量施入。6月22日播种，湿润育秧，7月23日移栽，行株距为26.4 cm×14 cm，每穴栽3苗。水分管理及病虫草害防治等相关的栽培措施均按照粳稻超高产栽培要求实施。

表1 不同施氮量处理试验设计

1.2 测定项目与方法

1.2.1 茎蘖动态 每个小区定点10穴作为一个观察点，选取3个观察点作为重复。分别在移栽期、有效分蘖临界叶龄期、拔节期、抽穗期、乳熟期(抽穗后20 d)和成熟期观察茎蘖数消长动态。

1.2.2 叶面积指数 分别于移栽期、有效分蘖临界叶龄期、拔节期、孕穗期、抽穗期、乳熟期(抽穗后20 d)、腊熟期(抽穗后35 d)和成熟期，每处理取3穴为1个样本，用直尺量取叶片长与宽值，以长×宽×0.75 计算3穴样本的总叶面积，再折算成相应的叶面积指数。每次测3个重复。

1.2.3 干物质与氮素积累量 分别于有效分蘖临界叶龄期、拔节期、抽穗期、乳熟期(抽穗后20 d)、腊熟期(抽穗后35 d)和成熟期，每处理取3穴为1 个样本，每样本分叶、茎、鞘和穗(抽穗后)，105℃下杀青30 min，80℃下烘干至恒重，测定干物质重。样品粉碎后用H2SO4-H2O2消化，半微量凯氏定氮法测植株各部分氮含量。

1.2.4 理论产量与实际产量 成熟期普查每小区100穴，计算有效穗数，取5穴调查每穗粒数、结实率，测千粒重和理论产量；各小区除边上2行外全部收割，脱粒、去杂晒干后称重。

1.2.5 稻米品质 籽粒收获3个月后，测定稻米碾米品质(糙米率、精米率、整精米率)、外观品质(垩白粒率、垩白大小、垩白度)、蒸煮食味品质(胶稠度、直链淀粉含量、蛋白质含量)等主要品质指标。其中直链淀粉含量、蛋白质含量用FOSS TECATOR公司生产的近红外谷物分析仪(Infratec1241 Grain Analyzer)测定；其它指标均参考中华人民共和国国家标准《GB/T17891-1999优质稻谷》进行测定。稻米淀粉粘滞谱(RVA)采用澳大利亚Newport Scientific仪器公司生产的Super3型RVA(Rapid Viscosity-Analyzer)快速测定淀粉谱粘滞特性，用TWC(Thermal Cycle for Windows)配套软件进行分析，粘度用cp表示(Centipoise，RVA粘度单位)。

1.3 计算与统计方法

氮肥表观利用率(%)=(施氮区植株总吸氮量-无氮区植株总吸氮量)/总施氮量×100

氮肥农学利用率(kg/kg)=(施氮区产量-空白区产量)/总施氮量

氮肥偏生产力(kg/kg)=籽粒产量/总施氮量

用 Microsoft Excel 软件进行数据处理、计算与作图，DPS 等软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 氮肥运筹对双季晚粳产量及其形成影响

2.1.1 产量及其构成因素 连续两年两个水稻品种不同氮肥运筹处理的实际产量，常优5号各处理表现为7 ∶3>6 ∶4>8 ∶2>5 ∶5>10 ∶0>4 ∶6>3 ∶7，甬优8号为7 ∶3>6 ∶4>8 ∶2>5 ∶5>4 ∶6>10 ∶0>3 ∶7，前4个处理的顺序一致，但10 ∶0和4 ∶6处理排序有所差异，两处理实际产量差异不显著(表2)。7 ∶3、6 ∶4处理产量均极显著高于其余处理，如2011年，常优5号7 ∶3与6 ∶4处理产量分别为9985、9813 kg/hm2，分别较3 ∶7处理增加了38.19%和35.82%，8 ∶2、 5 ∶5、 4 ∶6、10 ∶0处理分别较 3 ∶7处理增加了29.78%、26.56%、18.28%、14.69%。进一步研究表明，各品种产量(y)与基蘖肥占总施氮量的比例(x)的关系式，2011年为：

y甬优8号=-0.0015x2+0.2065x+3.4069

(xopt=68.83%，r=0.9674**)

y常优5号=-0.0016x2+0.2229x+1.9605

(xopt=69.66%，r=0.9860**)；

2012年为：

y甬优8号=-0.0013x2+0.1888x+3.0262

(xopt=72.62%，r=0.9783**)

y常优5号=-0.0017x2+0.2332x+2.5221

(xopt=68.59%，r=0.9782**)

从产量构成因素看，两品种不同处理的结实率和千粒重，随基蘖肥占总施氮量比例的降低，呈先增后减趋势。群体颖花量构成因素的穗数随基蘖肥占总施氮量比例的降低呈减少的趋势，每穗粒数呈先增后减趋势。通径分析表明，产量(Y)与构成因素(穗数x1、每穗粒数x2、结实率x3和千粒重x4)的最优回归方程为Y=97.67+27.63x1，说明单位面积穗数对双季晚粳稻产量的影响最大，直接通径系数为0.9849。

由于两年试验结果的规律基本一致，下文就2012 年的试验数据进行详细分析。

表2 不同处理水稻产量及其构成

2.1.3 叶面积指数和光合势 由图2可以看出，有效分蘖临界叶龄期((N-n)，随基蘖肥占总施氮量比例的降低，叶面积指数表现为10 ∶0>8 ∶2>7 ∶3>6 ∶4>5 ∶5>4 ∶6>3 ∶7；拔节期的趋势与N-n期相似；孕穗期各处理均达最大值，且群体叶面积指数(LAI)随基蘖肥占总施氮量比例的减少而顺次减小；此后，各处理茎蘖数均开始下降，基蘖肥占总施氮量比例较高的处理下降较快，至乳熟期群体LAI表现为7 ∶3>6 ∶4>5 ∶5>4 ∶6>3 ∶7>10 ∶0>8 ∶2；蜡熟期和成熟期7 ∶3、6 ∶4 处理的LAI显著高于其余处理，如常优5号，成熟期两处理LAI分别为3.47和3.31。

图 1 不同处理水稻各生育时期群体茎蘖数Fig.1 The stem and tiller number of two rice cultivars in different growth periods with different treatments

图2 不同处理水稻各生育时期群体叶面积指数与光合势Fig.2 LAI and photosynthetic potential of two rice cultivars in each growth period with different treatments

2.1.4 群体干物质积累量 图3显示，在有效分蘖临界叶龄期(N-n)，两品种各处理的群体干物质积累量相当，此后，基蘖肥占总施氮量比例高的处理，干物质生产速率较快，拔节期各处理的群体干物质累积量呈现10 ∶0>8 ∶2>7 ∶3>6 ∶4>5 ∶5>4 ∶6>3 ∶7的趋势；在抽穗期，10 ∶0处理的干物质积累量仍最多，其余处理随基蘖肥比例降低依次减小；乳熟期、蜡熟期和成熟期7 ∶3、6 ∶4两处理干物质积累量最高，其它处理的大小顺依次为8 ∶2、5 ∶5、4 ∶6、10 ∶0、3 ∶7，可见抽穗后穗肥比例高的处理干物质生产力增强。

图3 不同处理水稻群体各生育时期干物质积累量Fig.3 Dry matter accumulation of two rice cultivars under different treatments

2.2 氮肥运筹对双季晚粳氮素吸收与利用的影响

2.2.2 不同处理百公斤稻谷需氮量及氮肥利用率 由表4可以看出，随基蘖肥占总施氮量比例的降低，常优5号和甬优8号成熟期氮素积累总量、氮肥表观利用率、氮肥农学利用率及氮肥偏生产力均呈先增后减的趋势，其中成熟期氮素积累总量、氮肥农学利用率及氮肥偏生产力，以7 ∶3和6 ∶4两处理最高。进一步分析表明，氮肥表观利用率与基蘖肥比例呈开口向下的二次曲线关系(r常优5号=0.9927**、r甬优8号=0.9160**)，基蘖肥占总施氮量的比例在71.22%和72.46%时，常优5号和甬优8号的氮肥表观利用率最高，分别为37.91%和40.33%。两个品种百公斤稻谷需氮量随基蘖肥比例的降低呈先减少后增加的趋势，6 ∶4和7 ∶3处理较低，常优5号百公斤稻谷需氮量分别为1.68 kg和1.67 kg，甬优8号分别为1.83 kg和1.85 kg。

表3 不同处理水稻各生育阶段氮素吸收积累特点

2.3 氮肥运筹对双季晚粳稻米品质的影响

2.3.1 外观品质 不同氮肥运筹对外观品质的影响较大(表5)，两品种的垩白率、垩白度随基蘖肥占总施氮量比例的降低均呈先增加后减少的趋势，二者与基蘖肥的比例呈极显著二项式相关(r常优5号=0.9238**、r常优5号=0.9458**，r甬优8号=0.9446**、r甬优8号=0.9509**)，以常优5号为例，垩白率和垩白度分别均以7 ∶3、6 ∶4处理最高(分别为17.56%、17.68%和2.92%、3.03%)，不同处理间差异显著或极显著。垩白大小随基蘖肥占总施氮量比例的降低呈增加趋势，不同处理间差异显著或极显著。

2.3.2 加工品质 随基蘖肥占总施氮量比例的降低，晚粳稻的出糙率、精米率及整精米率均有上升趋势，各处理间差异显著或极显著(表5)。如常优5号，糙米率、精米率和整精米率均以10 ∶0和8 ∶2两处理最低，4 ∶6和3 ∶7处理最高，说明适当增加穗肥比例有利于提高晚粳稻的加工品质。

2.3.3 蒸煮食味及营养品质 随着基蘖肥占总施氮量比例的降低，两品种的直链淀粉含量逐渐减少；蛋白质含量变化趋势与直链淀粉含量相反，各处理间差异显著(表5)。同时，胶稠度表现为直线增加趋势，以4 ∶6和3 ∶7处理最长，分别达到75.16 mm和75.89 mm，显著高于其它各处理。

表4 不同处理水稻百公斤稻谷需氮量及氮肥利用特点

表5 不同处理水稻稻米品质特点

表6 不同处理水稻RVA谱特征

3 讨论

3.1 关于双季晚稻的氮肥运筹模式

3.2 氮肥运筹对双季晚粳稻产量及形成的影响

3.3 氮肥运筹对晚粳稻氮素吸收利用的影响

3.4 氮肥运筹对晚粳稻稻米品质的影响

关于氮肥运筹对稻米加工品质影响，前人研究结论几乎一致认为增加中后期氮肥比例可提高稻米的加工品质[10,28]。本文结果也表明，随基蘖肥占施氮总量比例的降低，晚粳稻出糙率、精米率、整精米率均呈增加趋势。关于氮肥运筹对稻米外观品质和营养品质的影响，研究认为适当增施氮肥可改善稻米加工品质、提高胶稠度、改善营养品质，但外观品质会变劣[29]；随基蘖肥比例的降低，稻米外观、营养品质有先升后降的趋势[10]，稻米垩白率、垩白度呈开口向下的抛物线型[30]；高氮条件下基蘖肥和穗肥比例为5 ∶5时，可提高稻米垩白度[31]。上述研究结果存在一定差异。本研究结果表明，随基蘖肥占总施氮量比例的降低，晚粳稻垩白率、垩白度呈先增加后减少趋势；稻米直链淀粉含量降低，蛋白质含量增加，胶稠度变长；峰值粘度、热浆粘度、崩解值总体呈降低趋势，均以3 ∶7处理最小。综上表明，基蘖肥占总施氮量比例过高对晚粳稻的加工品质及蒸煮食味品质造成不利影响，但RVA谱特征值各项指标较好。因此，氮肥运筹对晚粳稻稻米品质的调控存在矛盾，可针对某一品质性状采取适宜的氮肥运筹方案。

4 结论

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