氮素对云南哈尼梯田粳型红米稻产量及物质生产的影响

雷恩等

摘要：以哈尼梯田纯系品种粳型红米稻月亮谷为材料，研究不同施氮水平对其产量及干物质生产的影响。结果表明，在0～125.0 kg/hm2的施氮范围内，该水稻品种的产量随施氮量的增加表现为先增加后降低，低氮（0～50 kg/hm2）、高氮（100～125 kg/hm2）水平下的产量均表现较低，平均为3 118 kg/hm2，而中等供氮（67.5～75.0 kg/hm2）水平下的产量表现较高，平均为3 481 kg/hm2。高施氮量显著降低了红米稻的穗粒数、结实率、收获指数，低施氮量显著降低了干物质积累量和有效穗数，中等施氮量产量构成因素之间关系达到最佳的协调状态，累积的干物质能高效转运到产品器官中。通过科学合理的氮肥运筹协调产量构成因素之间的关系，是获取哈尼梯田红米稻高产和稳产的主要途径。

关键词：氮素；哈尼梯田；红米稻；产量

中图分类号： S511.2+20.6文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）02-0074-03

收稿日期：2014-04-23

基金项目：云南省应用基础研究计划（编号：2011FB091）；云南省农作物优质高效栽培与安全控制重点实验室专项。

作者简介：雷恩（1982—），男，内蒙古化德人，硕士，讲师，主要从事作物生理生态与栽培教学与研究。E-mail：tlf3300@126.com。

通信作者：刘艳红，博士，教授，主要从事植物营养与环境科学教学与研究。E-mail：kidliu1968@126.com。云南哈尼梯田是世界文化景观遗产，核心区位于云南省元阳县境内。当代的哈尼梯田作为原始生态系统中的重要一部分，梯田稻作系统在不宜种植杂交稻的高寒区域已经有上千年的历史。目前，该地区水稻生产仍然接近最原始状态，稻田常年淹水，随水冲施肥料，肥料主要为有机肥，几乎不施用化肥[1]。梯田内水稻品种接近野生稻，无芒或短芒，谷壳颜色黄色，因水稻种皮棕红色，又被称为红米稻，红米稻营养全面合理，是比较理想的保健食品资源之一[2-3]。本试验主要通过氮素来构建不同红米稻实际的生产力水平，主要从产量构成因素和干物质积累分析产量形成原理，明确不同氮素水平对产量和物质生产的影响，以期为红米稻氮肥合理运筹及提高产量提供理论依据和技术指导。

1材料与方法

1.1材料

选用粳型红米稻品种月亮谷为材料，该品种主要分布在云南哈尼梯田核心区内海拔1 800 m左右的种植区域，属于纯系常规粳稻。由云南省元阳县种子管理站提供。

1.2试验设计

试验在种植粳型红米稻区域内进行。试验采用单因素随机区组设计，共设置6个施氮处理，分别为不施氮肥（N0，纯氮0 kg/hm2）、低氮（N1，纯氮50.0 kg/hm2）、中氮（N2，纯氮75.0 kg/hm2）、中高氮（N3，纯氮100.0 kg/hm2）、高氮 （N4，纯氮125.0 kg/hm2）、传统施氮水平（CK，含纯氮0.9%的农家肥7.5t/hm2，纯氮67.5 kg/hm2）。试验3次重复，小区面积为40 m2，试验区域总面积720 m2。

1.3试验实施

农家肥作基肥一次性投入。其他处理分别施加氮肥（N）、磷肥（P2O5）、钾肥（K2O），氮肥的投入均按基肥 ∶分蘖肥 ∶穗肥=5 ∶2 ∶3施用。磷肥总量75 kg/hm2，作基肥一次性施入。钾肥总量125 kg/hm2，分底肥和穗肥2次施入，施入量各占50%。试验于3月20日播种，5月6日进行单株移栽，移栽密度按照当地定植规格行距20 cm、株距15 cm，生育期间其他田间管理措施均按照传统管理模式同步进行。

1.4测定指标及方法

1.4.1水稻生长动态及干物质积累分别于分蘖期、孕穗期、齐穗期、乳熟期、成熟期等5个主要生育时期，在每个处理小区内取样10株，洗净泥沙，分别测定株高、茎蘖数，然后剪去根，将叶、茎+鞘、穗分开，于105 ℃杀青20 min，然后在 70 ℃ 下烘干至恒质量。考察水稻不同生育时期地上部分干物质积累动态变化。

1.4.2水稻产量与产量构成因素水稻成熟期在每个处理小区内选取正方形测产区域，面积不小于5 m2，采用人工脱粒，晒干风选后称取风干质量，以14.0%的吸湿水来计算水稻的实际产量。测产同时，取正方形测产小区的对角线10株进行考种，将每个样品分成稻草、穗2个部分，然后将稻草样、穗枝梗样放入烘箱中，70 ℃下烘至恒质量。考察地上部分总生物产量。

穗样手工脱粒，脱粒后在室内晾干，然后采用水洗法将实粒、空秕粒分开。称量实粒、空秕粒的风干总质量，分别从实粒、空秕粒中取3份30 g、3份2 g的小样，计数每个小样的粒数，置于70 ℃烘箱中烘至恒质量后称干质量。计算每穗粒数、结实率（结实率=实粒数/总粒数×100%）、千粒质量、理论产量。

1.5数据分析

用Excel 2003电子表格对数据进行整理和描述，用SPSS 13.0软件对各处理的平均数进行方差分析。

2结果与分析

2.1氮素对哈尼梯田红米稻产量及收获指数的影响

氮素对哈尼梯田红米稻的经济产量、生物产量及收获指数均有显著影响。从经济产量看，对照（传统施氮水平，下同）与N2处理表现较高，处理间差异不显著，而N0、N1、N3、N4处理经济产量表现较低，但处理间差异不显著。在一定范围内，生物产量随施氮量的增加而增加，N4处理表现最高，为20 394 kg/hm2，N1、N2处理次之，N0、CK处理最低。在一定范围内，收获指数随施氮量的增大而降低，收获指数最大，为0.295，N4处理最小，仅为0.145（表1）。

2.2氮素对哈尼梯田红米稻产量构成因素的影响

在一定范围内，哈尼梯田红米稻穗数随施氮量的增加而增加，穗粒数、结实率、理论产量随施氮量的增加而降低，而氮素对千粒质量没有影响。单位面积有效穗数方面N4、N2处理表现较高，平均为377穗/m2，而对照、N0、N1处理表现较

2.3氮素对哈尼梯田红米稻植株高度的影响

氮素对哈尼梯田红米稻植株高度的影响主要集中在齐穗期及以后。分蘖期至孕穗期，氮素对株高影响均不显著。齐穗期至成熟期，从整体的变化特征来看，株高随施氮量的增加而增加。乳熟期N4处理植株高度表现较高，为144.8 cm。齐穗期和成熟期，N4处理均显著高于N0、N1处理和对照（图1）。

2.4氮素对哈尼梯田红米稻植株茎蘖数的影响

不同生育时期氮素对哈尼梯田红米稻植株茎蘖数均产生了显著的影响，从整体变化特征来看，茎蘖数随施氮量的增加而增加，孕穗期不同处理的茎蘖数均达到最大值，齐穗期后茎蘖数均又下降。分蘖期N4处理的茎蘖数显著大于N0、N1处理和对照；孕穗期N4处理表现最大，为18个/株，对照表现最小，为10个/株。齐穗期N2、N4处理均显著大于N0处理和对照；乳熟期N4处理显著大于N0、N3处理和对照；成熟期N4处理显著大于N0、N1处理和对照（图2）。

2.5氮素对哈尼梯田红米稻干物质生产的影响

在不同的生育时期，氮素对哈尼梯田红米稻干物质生产均有显著的影响，干物质增长随施氮量的增加而增加。分蘖期N4处理的干物质产量最大，为95.9 g/m2，其次是N3处理， 为81.3 g/m2，对照最小， 为60.7 g/m2；孕穗期N2、N4处

理均显著大于N0、N1、N3处理和对照；齐穗期N4处理均显著大于N0、N1、N3处理和对照。乳熟期至成熟期N4处理表现最大，分别为1 964.6、2 039.4 g/m2，均显著大于其他处理，其次是N2处理，分别为1 653.5、1 729.3 g/m2，对照表现最小，分别为 1 175.1、1 190.5 g/m2（表3）。

3讨论与结论

氮素是影响水稻产量、产量构成因素及干物质积累量最重要的营养元素之一，对水稻产量形成具有重要的影响[4-6]。合理施用氮肥能够增加水稻植株高度、促进分蘖、提高有效穗数和穗粒数，为水稻高产与物质积累提供了必要的营养，但针对具体某一个水稻品种而言，过量施用氮肥则会增加无效分蘖、降低千粒质量，导致产量下降[7-8]。相关研究表明，粳型稻米的产量会随施氮量的增加，表现为先增加后下降，在高氮条件下，主要通过重施基肥和分蘖肥来增加穗数，从而获得较高产量；在低氮条件下，增加穗粒肥来提高结实率和千粒质量，从而使产量稳定[9-11]。氮素对粳稻群体生产力及物质生产的研究结果也表明，在总施氮量0～337.5 kg/hm2范围内，随着施氮量的增加，50个粳稻品种在孕穗期和齐穗期的干物质积累量均显著增加，成熟期则表现为先增后减的变化趋势，拔节期干物质积累量随着产量等级的增加而降低，不同产量水平下的收获指数均随产量的增加而显著增加[12]。

本试验结果表明，哈尼梯田粳型红米稻的产量随施氮量的增加表现为先增加后降低，本结论与陆旭等的研究结果[13]基本一致，在中等和传统施氮水平下的实际产量较高，平均为3 481 kg/hm2。施氮量在0～125.0 kg/hm2的全部或部分范围内，红米稻的生物产量、穗数、株高及各个生育时期的茎蘖数和干物质量均随施氮量的增加而增加，而收获指数、穗粒数、结实率却均在一定范围内随施氮量的增加而显著下降。在较高施氮条件下（100～125.0 kg/hm2），红米稻干物质积累量及有效穗数有较高的水平，但穗粒数、结实率及收获指数却表现较低，导致了实际产量的下降。在中等施氮条件下（675～75.0 kg/hm2），干物质生产量不是最大，但有效穗数、穗粒数和结实率之间的关系却能达到较为理想的协调状态，从而使得该条件下的产量维持在一个相对较高的水平，值得注意的是，尽管在传统施氮条件下的生物产量表现较低，但收获指数和产量均能表现为较高水平，证实了该条件下红米稻的物质生产转运到产品器官中的能力大，生产效率高。在低氮条件下（0～50.0 kg/hm2），穗粒数和结实率表现较高，但有效穗数的减少是该条件下产量较低的主要原因。水稻各产量构成因素之间存在相互制约和相互补偿的作用，通过研究其产量构成因素的形成过程、相互关系以及影响因素，在生产实践中采取相应的调控措施，协调产量构成因素间的关系是获取哈尼梯田红米稻高产稳产的主要途径。

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