不同氮钾肥施用方法对水稻产量及抗倒伏性的影响



不同氮钾肥施用方法对水稻产量及抗倒伏性的影响

金正勋，郑冠龙，朱立楠，孙璐璐，张忠臣，刘海英，徐振华，曲莹

（东北农业大学农学院，哈尔滨150030）

摘要：水稻倒伏常发生于籽粒灌浆中后期，是高产、稳产、优质生产的主要限制因素之一。试验选用寒地超级稻品种松粳9号，研究不同氮钾肥施用方法对水稻产量性状及茎秆抗倒特性的影响，为寒地水稻超高产抗倒栽培技术的建立提供理论依据。结果表明，施氮量为90 kg·hm-2时，增加生育前期氮肥施用量有利于提高单株穗数、每穗粒数和单株粒重，但施氮量为135 kg·hm-2时，减少生育前期氮肥施用量，而提高生育后期氮肥施用量更有利于提高单株穗数、每穗粒数和单株粒重；在同等施氮量条件下，增加生育前期氮肥施用量可极显著增加第1和第2节间长度，并降低茎秆抗折力，尤其是施氮量高时这种影响更大；增加氮肥施用量时，相应增加钾肥施用量和减少生育前期氮肥施用量将有利于提高茎秆抗倒特性；增加生育后期氮肥施用量明显提高茎秆全氮含量，而增加生育前期氮肥施用量有利于促进水稻植株钾的吸收和积累，提高茎秆钾含量；茎秆氮含量与节间长度呈显著或极显著正相关，与抗折力呈负相关；茎秆钾含量与节间长度呈显著负相关，与抗折力呈极显著正相关。

关键词：水稻；氮钾肥；施用方法；产量性状；抗倒伏性

网络出版时间2015-3-13 15:21:00

[URL]http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20150313.1521.004.html

金正勋,郑冠龙,朱立楠,等.不同氮钾肥施用方法对水稻产量及抗倒伏性的影响[J].东北农业大学学报, 2015, 46(3): 9-14.

倒伏是水稻高产、稳产、优质生产的主要限制因素之一。由于水稻抽穗后21 d起，茎秆中贮藏的淀粉等干物质逐渐消失，茎秆抗折力降低，倒伏指数逐渐提高[1]。因此，水稻倒伏常发生于籽粒灌浆中后期，倒伏发生时期越早，倒伏程度越高，造成产量损失越大。水稻倒伏多发生在茎秆基部第1和第2节间[2]，茎秆基部节间充实度高、茎壁厚、节间短则抗倒性强。

增施氮肥是水稻增产的主要栽培措施之一，但增施氮肥也会在一定程度上增加茎秆基部节间长度，降低茎粗和壁厚以及茎秆淀粉、纤维素和木质素含量，并影响茎鞘中氮、钾、硅、钙、镁、铁、锌、铜、锰等矿质元素含量，从而影响茎秆倒伏指数和抗倒能力[3]。茎秆基部节间倒伏指数与施氮量呈极显著正相关，与节间长度呈正相关，与茎粗、茎壁厚度、茎鞘的钾、钙、铜及淀粉、纤维素和木质素含量负相关。不合理的施氮容易引起倒伏，如基肥施用过量或拔节前追肥过多，促使水稻大量分蘖，群体偏大使基部节间拉长变细，茎秆发育质量变差，在风雨天气极易发生倒伏。杨世民等研究表明[3]，施钾肥可提高水稻抗倒伏能力，促进物质运输。

围绕单施氮肥或施钾肥量和施用方法与水稻高产和抗倒伏性关系国内外已有研究报道。李娟等报道，增施氮肥不仅使植株高度增加，还会使茎秆机械强度下降[4-5]；张明聪等报道，通过减少总氮量，氮肥后移和适当提高钾肥用量等养分综合管理措施优化水稻节间配置，控制基部1、2节间长度，增加穗茎节长度，促进茎秆粗壮，增加基部节间碳氮比，促进茎秆充实，提高茎杆抗折力和抗倒伏能力[6]；郭玉华等报道，充足的钾营养会使植物茎秆粗壮，强度增大，机械性能改善，提高抗倒伏能力[7]。但不同氮钾肥配施对水稻茎秆抗倒特性和产量性状的影响方面研究报道较少。因此，本试验选用寒地超级稻品种研究不同氮钾肥施用方法对水稻茎秆抗倒特性和产量性状的影响，旨在为寒地水稻超高产抗倒栽培技术建立提供理论依据。

1　材料与方法

1.1试验设计

供试品种为寒地超级稻品种松粳9号。试验于2012年在东北农业大学校内进行盆栽试验，盆规格为长100 cm，宽40 cm，高60 cm。4月5日播种，大棚盘育苗，播量为每盘催芽籽150 g，5月25日单棵插秧，每盆等距离插12棵苗，各处理均插3盆。以不施任何肥料处理作为对照。施氮量设两个水平，其中F1处理为纯氮90 kg·hm-2，F2为处理纯氮135 kg·hm-2；施氮肥方法设两个水平，其中处理A1为基肥45%，分蘖肥25%，穗肥30%，不施粒肥，处理A2为基肥45%，分蘖肥10%，穗肥35%，粒肥10%；氮磷钾比例设两个水平，其中，R1为NϑP2O5ϑK2O=1ϑ0.5ϑ0.5，R2为NϑP2O5ϑK2O=1ϑ0.5:1。磷肥全量和50%钾肥作基肥插秧前施，剩余50%钾肥于拔节前施，其余管理方法同正常大田管理。

1.2调查项目及测定方法

1.2.1抗折力测定方法

于抽穗后30 d每个处理取5个单株，按单株截下第1和第2节间茎秆去叶鞘，把茎秆两端固定在两块独立木板上，木板间距离5 cm，使茎秆中间悬空，在中间挂一个小铁钩，铁钩下端连接一个小塑料桶，逐渐向塑料桶内加细沙子直至茎秆刚好弯折。测量小桶、沙子和铁钩总重即为茎秆抗折力。抗折力单位为牛顿[5]。

1.2.2茎秆氮钾含量测定方法

取上述测定抗折力用的第1和第2节间茎秆，在80℃烘至恒重，用粉碎机粉碎至粉末，过80目筛后用浓硫酸和双氧水法消煮，凯氏定氮法测茎秆全氮含量[8]，火焰分光光度计测茎秆全钾含量[9]。1.2.3考种

收获时各处理取剩余的7个单株，自然干燥后按单株进行室内考种，考种项目包括每株穗数、粒数、空瘪粒、粒重等，空瘪粒调查采用风选法。1.2.4数据处理

运用DPS 7.05与Excel 2010进行数据统计处理。

2　结果与分析

2.1不同施肥处理对产量性状的影响

由表1可见，在氮肥和钾肥互作上，不同处理间单株穗数和千粒重没有显著差异，F1R1处理和F2R1处理每穗粒数和单株粒重都显著或极显著高于F1R2和F2R2处理，说明在同等施氮量条件下增施钾肥并不一定提高单株粒重。在氮肥施用量和施用方法互作上，不同处理间单株穗数、每穗粒数、千粒重无显著差异，在施氮量为90 kg·hm-2时，不同施氮方法间单株粒重没有显著差异，但在施氮量为135 kg·hm-2时，F2A2处理单株粒重显著高于F2A1处理，说明施氮量较高时增加生育后期氮肥施用量有利于提高千粒重和单株粒重。

由表2可见，不同处理间产量性状差异比较大，调查的产量性状处理均比对照显著或极显著。单株粒重为F1R1A1处理极显著高于其他处理，其次F1R1A2和F2R1A2，均显著高于其他处理，说明在本试验中增加钾肥施用量并未提高单株粒重。施氮量为90 kg·hm-2时，增加生育前期氮肥施用量有利于提高单株穗数、每穗粒数和单株粒重，但施氮量为135 kg·hm-2时，减少生育前期氮肥施用量，而提高生育后期氮肥施用量更有利于提高单株穗数、每穗粒数和单株粒重。说明根据氮肥施用量的不同应采用不同的氮肥施用方法，氮肥施用量较高时应增加生育后期氮肥施用量，以保证千粒重和单株粒重的提高。

表1　不同二因素施肥处理对产量性状的影响Table 1　Effect of two factors in different fertilization treatments on yield traits

表2　不同三因素施肥处理对产量性状的影响Table 2　Effect of three factors in different fertilization treatments on yield traits

2.2不同施肥处理对茎秆节间长度和抗折力的影响

由表3可见，F1A1和F2A1处理第1和第2节间长度均明显大于F1A2和F2A2处理，而抗折力明显小于F1A2和F2A2处理。说明在同等施氮量条件下，增加生育前期氮肥施用量可极显著增加第1和第2节间长度，并降低茎秆抗折力，尤其是施氮量高时这种影响更大。由表3还可见，与F2R1处理相比，F2R2处理茎秆第1和第2节间长度明显变短，而抗折力明显变强，说明在氮肥施用量大时，增加钾肥施用量有利于提高茎秆抗倒伏能力。

表3　二因素施肥处理对茎秆节间长度和抗折力的影响Table 3　Effects of two factors of fertilization on stem internode length and flexural strength

由表4可见，茎秆第1和第2节间长度最短，且抗折力最强的处理是F2R2A2，而茎秆第1和第2节间长度最长，且抗折力最弱的处理是F2R1A1，处理F2R2A2第1和第2节间长度比处理F2R1A1分别短3.2和3.1 cm，抗折力分别大于0.31和0.07 N，说明增加氮肥施用量时，相应增加钾肥施用量和减少生育前期氮肥施用量有利于提高茎秆抗倒特性。

2.3不同施肥处理对茎秆氮和钾含量的影响

由表5可见，处理F1R1A2、F1R2A2、F2R1A2、F2R2A2茎秆全氮含量均显著或略高于相对应的处理F1R1A1、F1R2A1、F2R1A1、F2R2A1，而处理F1R1A1、F1R2A1、F2R2A1茎秆钾含量均显著高于其他处理，说明增加生育后期氮肥施用量明显提高茎秆全氮含量，而增加生育前期氮肥施用量有利于促进水稻植株钾的吸收和积累，进而提高茎秆钾含量。

相关分析表明（见表6），茎秆氮含量与节间长度呈显著或极显著正相关，与抗折力呈负相关；茎秆钾含量与节间长度呈显著负相关，与抗折力呈极显著正相关。说明茎秆氮含量增加不利于提高茎秆抗倒特性，而茎秆钾含量增加有利于提高茎秆抗倒特性。

表4　三因素施肥处理对茎秆节间长度和抗折力的影响Table 4　Effects of three factors of fertilization on stem internode length and flexural strength

表5　不同三因素施肥处理对水稻茎秆氮和钾含量的影响Table 5　Effects of three factors different fertilizer treatments on rice stem nitrogen and potassium content

表6　茎秆N和K含量与节间长度及抗折力的相关性Table 6　Correlation between N and K content in stem with internode length and flexural strength

3　讨论与结论

大量研究和生产实践证明[10-12]，为实现水稻产量进一步突破，适当增加株高可提高群体物质生产力、增加生物产量和经济产量。马均等[13]研究结果表明，株高与单株穗重、籽粒产量呈极显著正相关，重穗型品种单穗重大、产量高与其株高的适当增加密切相关。获得生物产量突破的重要途径之一是增加株高，而株高的增加势必带来倒伏危险。另一方面，追求高产更高产过程中增施氮肥是必不可少的栽培措施之一。增施氮肥不仅使植株高度增加，还会使茎秆机械强度下降[3,5]。由本试验结果也可知，增施氮肥增加单株粒重的同时也显著提高茎秆氮素含量，而且茎秆氮含量与节间长度呈显著或极显著正相关，与抗折力呈负相关，表明增施氮肥可显著提高单株粒重和降低茎杆抗倒性。因此，寻找植株矮化以外的抗倒因素，成为水稻高产的重要研究内容。

在影响倒伏的各种因素中，茎秆物理性状是影响倒伏的主要因素，茎秆机械强度是抗倒伏最重要的育种选择指标[14]。水稻茎秆强度与茎秆充实度呈极显著正相关，水稻生长发育后期，含有更多淀粉和多糖的茎秆有更强的韧性。杨长明等研究表明，水稻基部茎壁厚度和抗折力与茎秆K2O含量呈显著正相关[15]。纤维素和木质素可以提升茎秆抵抗来自各个方向产生的压力。张丰转等[16]研究表明，水稻茎秆中钾含量与茎秆抗折强度呈极显著正相关。杨世民等研究也表明茎秆中钾含量与茎秆强度呈二次函数关系[3]。水稻中下部节间茎壁厚度和茎粗与茎秆抗折力呈正相关[17]。钾能促使植物厚壁细胞木质化，厚角组织细胞加厚，角质发育以及纤维含量增加。因此，充足的钾营养会使植物茎秆粗壮，强度增大，机械性能改善，提高抗倒伏能力[7,18]。由本试验结果可知，茎秆钾含量与第1节间抗折力呈极显著正相关，表明增施钾肥可以大幅提高水稻茎秆强度，提高抗倒性，钾肥对水稻茎秆节间长短影响明显，增施钾肥可以缩短茎基部节间长度，大幅降低水稻倒伏指数。但钾含量过高导致茎秆物质输出加大，降低茎秆充实度，降低茎秆抗倒伏能力[5]。提高水稻抗倒伏能力

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为目的的钾肥施用量不能过多。

Jin Zhengxun, Zheng Guanlong, Zhu Linan, et al. Effect of different nitrogen and potassium fertilizer applications on rice yield and lodging resistance[J]. Journal of Northeast Agricultural University, 2015, 46(3): 9-14. (in Chinese with English abstract)/JIN Zhengxun, ZHENG Guanlong, ZHU Linan, SUN Lulu,

Effect of different nitrogen and potassium fertilizer applications on rice

yield and lodging resistance

ZHANG Zhongchen, LIU Haiying, XU Zhenhua, QU Ying(School of Agriculture, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China)

Abstract:Rice lodging usually occurs in the middle and the end of grain filling, and it is one of the major elements to affect high and stable yield and good quality. The experiment took Songjing9, a super kind of rice in cold region, as a sample to test the results of different usages of nitrogen and potassium fertilizer towards rice yield and its lodging resistance. The results showed that it was effective to increase the panicles and the grain weight per plant and the number of grains per ear when more nitrogen was used in the early stage of rice growth with the nitrogen application amount 90 kg·hm-2. And it was more effective when less nitrogen was used in the same stage with the amount 135 kg·hm-2. Internode length of the first and the second stems noticeably increased and the flexural strength of stem decreased when more nitrogen was applied in the early stage of rice growth. The influence would be more effective when the nitrogen amount adds up. However, it would be beneficial to strengthen the flexural strength of stems when more potassiumbook=46,ebook=10and less nitrogen were used in the early planting stage. The nitrogen content of stems obviously increased when more nitrogen were used in the late stage of rice growth; the potassium content thus increased when nitrogen were applied in the early stage, which helped the rice to absorb and accumulate more potassium. The nitrogen content of stems was passively correlated to the internode length, and negatively to the flexural strength. On the contrary, the potassium content of stems was negatively and positively correlated to the internode length, and passively to the flexural strength.

Key words:rice; nitrogen and potassium fertilizer; applications; yield traits; lodging resistance

作者简介：金正勋（1960-），男，教授，博士，博士生导师，研究方向为水稻遗传育种及栽培技术。E-mail：zxjin326@hotmail.com

基金项目：科技部“十二五”科技支撑计划项目（2011BAD16B11-02YJ02）；“十二五”农村领域国家科技支撑计划项目（2013BAD20B04-2S）

收稿日期：2014-11-26

文章编号：1005-9369（2015）03-0009-06

文献标志码：A

中图分类号：S511