肥水耦合对寒地水稻产量的影响

吕艳东　郭晓红　李红宇等

摘要：采用随机区组试验设计，以龙庆1号和龙盾104为试验材料，研究肥水耦合对寒地水稻产量的影响。结果表明：2个品种的肥料与水分处理间在穗数、结实率、千粒质量及产量上均存在互作关系；龙盾104肥料处理以F3的产量最高，肥水耦合以F3S3的产量最高，显著或极显著高于F3S1、F1S3、F1S1、F1S4、F2S3处理；龙庆稻1号水分处理以S1产量最高，肥水耦合以F3S1最高，显著或极显著高于F3S4、F1S3、F2S3、F1S4、F2S2处理。

关键词：肥水耦合；寒地水稻；产量；互作；穗数；结实率；千粒质量；产量

中图分类号： S511.05文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）11-093-04

收稿日期：2014-10-17

基金项目：国家公益性行业（农业）科研专项（编号：201303007）；国家科技支撑计划（编号：2011BAD16B11、2013BAD07B01）；黑龙江省博士后资助经费项目（编号：LBH-Z13167）；黑龙江八一农垦大学省作物学重点学科学术骨干科研启动金项目（编号：ZWXQDJ-8）；黑龙江八一农垦大学博士启动金项目（编号：XDB 2012-03）；黑龙江八一农垦大学大学生创新创业训练计划（编号：201310223009）；黑龙江省重大科技招标项目（编号：GA14B102-03）。

作者简介：吕艳东（1978—），男，黑龙江肇州人，博士，副研究员，主要从事水稻节水栽培研究。E-mail：luyandong336@sohu.com。

通信作者：郑桂萍，博士，教授，主要从事水稻生理生态研究。E-mail：dqzgp@163.com。水稻是我国耗水量最多的作物，土壤水分和养分是影响水稻产量的重要因子，阐明肥料和水分对水稻产量的影响及水肥的互作效应，对于建立优质高产栽培技术具有重要意义[1-3]。有研究表明，在农业生态系统中，水分和养分是密不可分的，合理的水肥交互作用能促进作物生长，提高作物产量[4-6]。进行水稻的水肥耦合研究结果表明，充分发挥水肥对水稻产量、品质的协同激励作用，不仅可以提高肥水利用效率、节本增效；还可以减少肥料对环境的污染，节约水肥资源，改善生态环境[6-9]。这对解决我国的水资源危机、农业的可持续发展、保障国家粮食安全具有重大意义。多年来，国内外关于水分和养分对水稻产量作用的研究已有丰富的报道[10-12]，但水分和肥料对产量的交互作用报道甚少。本试验在不同的肥料和水分控制下研究其对水稻产量的影响，旨在为水稻高产提供依据。

1材料与方法

1.1试验材料及设计

试验于2011年在黑龙江省庆安和平水利试验站进行，在防雨棚中人工严格控水，晴天时打开防雨棚。供试品种龙庆稻1号和龙盾104均为12叶品种，4月10日浸种，4月19日播种，4月26日出苗，秧田管理正常进行，5月20日进行移栽，每个小区面积4 m2左右，每个小区内栽植2个品种，每个品种4行，行距24 cm，穴距12 cm，选叶龄均为3.1～3.5叶的秧苗，每穴3～5苗，9月23日收获。

施肥处理包括F1、F2、F3，具体见表1。肥料种类包括尿素、磷酸二铵、硫酸钾、七水硫酸镁。施肥方法：40%氮肥、100%磷肥、50%钾肥、50%镁肥作基肥，在最后一次水整地前施入，耙入土中8～10 cm；50%镁肥用于中期追肥，追肥于9.0～9.3叶龄时进行（混入细土中撒匀），每个小区单排单灌。分蘖肥要求早施，可分2次进行，第1次施分蘖肥总量的70%～80%，于返青期（4叶期）后立即施用；第2次施分蘖肥总量的20%～30%，于6.0叶龄施于色淡、生长差、分蘖少处。

用负压式真空表监测土壤水势，设-10、-15、-20 kPa等3个水势梯度，当土壤水势达-10、-15、-20 kPa时灌水，即-10、-15、-20 kPa 为控水下限，自泡田起就要记录灌水定额。具体操作为秧苗移栽本田后，5～6 cm水层深水护苗返青。在返青后的各个生育阶段除了除草和施肥期间外，灌水后田面不再保留水层（一定要封闭除草，苗后施用除草剂期间保持水层要多2～3 d，否则易出现草荒），不同生育时期的水势管理见表2，以常规栽培的水分管理为CK；减数分裂期遇低温则灌深水达17 cm以上，低温过后进行湿润灌溉（0 kPa为水分敏感期），齐穗后恢复到控水灌溉的水势要求进行水分管理，蜡熟末停灌。育苗、移栽按常规旱育稀植“三化一管”进行，要求在本地同一条件下育苗，本田按叶龄指标计划管理，适期收获。

1.2测试内容与方法

每个处理选有代表性的植株4穴，测定项目主要有单株穗数、实粒数、空秕粒数，称取粒质量，计算结实率、千粒质量。

2结果与分析

2.1肥水耦合对寒地水稻穗数的影响

肥水对龙盾104穗数影响的F测验结果说明，肥料间、水分间和肥料×水分间差异极显著。

2.1.1肥料处理对寒地水稻穗数的影响由图1可知，龙盾104的穗数在各肥料处理间差异极显著，其中以F3处理的穗数最多，F2次之；龙庆稻1号各处理之间差异不显著，其中以F3处理的穗数最多。因此，就肥料的平均效应而言，2个品种均以F3的穗数最多，F1的穗数最少。

2.1.2水分处理对寒地水稻穗数的影响龙盾104各处理间差异极显著，其中S2处理的穗数最多，其次是S1；龙庆稻1号以S1处理的穗数最多，其次是S2。因此，就水分处理的平均效应而言，龙盾104以S2的穗数最多，龙庆稻1号以S1的穗数最多，2个品种均以S3的穗数最少（图2）。

2.1.3肥水耦合对寒地水稻穗数的影响由表3可知，2个品种各处理间的穗数差异极显著。2个品种的穗数由于存在肥料与水分间的互作效应，说明各处理组合的效应不是各单因素效应的简单相加，而是肥料效应随水分的变化而变化。

2.2肥水耦合对寒地水稻穗粒数的影响

肥水耦合对龙盾104和龙庆稻1号穗粒数的影响的F测验结果表明，龙盾104在不同肥料处理、水分处理、肥料×水分处理间差异不显著；龙庆稻1号在不同肥料处理、肥料×水分处理间差异不显著，在各水分处理间差异极显著。

2.2.1肥料处理对寒地水稻穗粒数的影响龙盾104和龙庆稻1号在各肥料处理间差异均不显著。但就肥料的平均效应而言，龙盾104以F2的穗粒数最多，龙庆稻1号以F3的穗粒数最多，2个品种均以F1的穗粒数最少（图3）。

2.2.2水分处理对寒地水稻穗粒数的影响龙盾104各水分处理间差异均不显著；但龙庆稻1号的S3与S2差异极显著，S4、S1与S2、S3差异不显著（图4）。因此，就水分的平均效应而言，龙盾104以S4的穗粒数最多，S3次之，S2最少；龙庆稻1号以S3的穗粒数最多，S4次之，S2最少。

2.2.3肥水耦合对寒地水稻穗粒数的影响因肥料与水分间不存在互作效应，故以水分的最优处理和肥料的最优处理组合在一起为最优组合。龙盾104以S4和F2的穗粒数最多，两者组合F2S4穗粒数最多；龙庆稻1号以F3和S3的穗粒数最多，两者组合F3S3穗粒数最多（表4）。其中，龙盾104的F2S4与F1S4差异显著；龙庆稻1号的F3S3与F2S2差异极显著，F3S3与F3S2、F1S2，F2S4、F2S3与F2S2差异显著。

2.3肥水耦合对寒地水稻结实率的影响

肥水耦合对龙盾104和龙庆稻1号结实率的影响的F测验结果表明，龙盾104在各肥料处理、水分处理间差异不显著，而在各肥料×水分间差异显著；龙庆稻1号在各肥料处理间差异不显著，在各水分、肥料×水分处理间差异极显著；说明不同的水分处理对龙庆稻1号的结实率均有影响。

2.3.1肥料处理对寒地水稻结实率的影响龙盾104和龙庆稻1号各肥料处理间差异均不显著，两者均以F1的结实率最高，F3处理的结实率最低（图5）。

2.3.2水分处理对寒地水稻结实率的影响龙盾104在各水分处理间差异均不显著；龙庆稻1号的S3与S1、S4差异极显著，S2与S1、S4差异显著（图6）。就水分的平均效应而言，2个品种均以S3的结实率最高，S2次之；龙盾104的S1处理、龙庆稻1号S4处理的结实率最低。

2.3.3肥水耦合对寒地水稻结实率的影响如表5所示，龙盾104的各处理组合间差异均不显著，其中以处理组合F3S3的结实率最高，F3S1的结实率最低；龙庆稻1号F2S2、F2S3、F1S3与F2S4差异极显著，F1S4、F3S3与F2S4差异显著，龙庆稻1号以F2S2的结实率最高，以F2S4的结实率最低。由于2个品种的结实率在各肥料与水分间存在互作效应，说明各处理组合的效应不是各单因素效应的简单相加，而是肥料效应随水分的变化而变化。

2.4肥水耦合对寒地水稻千粒质量的影响

肥水耦合对2个品种千粒质量影响的F测验结果表明，龙盾104在各肥料处理、水分处理间差异不显著，在肥料×水分处理间差异显著；龙庆稻1号在各肥料处理间差异不显著，在各水分处理、肥料×水分处理间差异极显著。

2.4.1肥料处理对寒地水稻千粒质量的影响2个品种各肥料处理间差异不显著（图7）。就肥料的平均效应而言，2个品种均以F3的千粒质量最高。

2.4.2水分处理对寒地水稻千粒质量的影响龙盾104的S2与S3、S4、S1，S3与S1的千粒质量差异极显著，S4与S1差异显著；龙庆稻1号各水分处理间差异不显著，且2个品种均以S2的千粒质量最高（图8）。

2.4.3肥水耦合对寒地水稻千粒质量的影响如表6所示，龙庆稻1号各处理间的千粒质量差异不显著，龙盾104的F3S2与F3S1、F3S4、F3S3、F2S4、F2S1、F1S1，F2S2与F3S3、F2S4、F2S1、F1S1，F2S3、F1S2、F1S4与F2S1、F1S1，F1S3与F1S1差异极显著。其中，龙盾104以F3S2的千粒质量最高，F1S1的千粒质量最低；龙庆稻1号以F2S4的千粒质量最高，F2S1的千粒质量最低。由于2个品种的千粒质量在肥料与水分间存在互作效应， 说明各处理组合的效应不是各单因素效应的简单相加，而是肥料效应随水分的变化而变化。

2.5肥水耦合对寒地水稻产量的影响

肥水耦合对龙盾104和龙庆稻1号的F测验结果表明，龙盾104在各肥料处理、肥料×水分处理间差异极显著，而在各水分处理间差异不显著；龙庆稻1号在各肥料处理间差异不显著，在各水分处理间差异显著，在肥料×水分处理间差异极显著。说明不同的肥料处理对龙盾104的理论产量有影响；不同的水分处理对龙庆稻1号的理论产量有影响。

2.5.1肥料处理对寒地水稻产量的影响龙盾104的F3与F1差异极显著，龙庆稻1号的各肥料处理间差异不显著（图9）。就肥料的平均效应而言，2个品种均以F3的理论产量最高，F1的理论产量最低。

2.5.2水分处理对寒地水稻产量的影响如图10所示，龙盾104各水分处理间差异不显著，其中以S2理论产量最高；龙庆稻1号的S1与S2差异显著。就水分的平均效应而言，

龙盾104以S2的理论产量最高，S3的理论产量最低；龙庆稻1号以S1的理论产量最高，S2的理论产量最低。

2.5.3肥水耦合对寒地水稻产量的影响2个品种的理论产量在肥料与水分间存在互作效应，说明各处理组合的效应不是单因素效应的简单相加，而是肥料效应随水分的变化而变化。龙盾104的F3S3、F2S4与F1S4、F2S3，F3S2、F2S2、F2S1、F3S4与F2S3差异极显著，F1S2、F3S1、F1S3、F1S1与F2S3差异显著；龙庆稻1号的F3S1、F3S3、F2S4与F1S4、F2S2差异极显著，F1S2与F1S4、F2S2，F2S1与F2S2差异显著（表7）。其中，龙盾104以F3S3和F2S4的理论产量较高，F1S4和F2S3的理论产量较低；龙庆稻1号以F3S1、F3S3和F2S4的理论产量较高，F1S4和F2S3的理论产量较低。

3结论

2个品种的肥料处理与水分处理间在穗数、结实率、千粒质量和理论产量上存在互作关系， 在穗粒数上不存在互作关

系。2个品种均以F3的穗数最多，其穗粒数、结实率和千粒质量在各肥料处理间差异不显著。龙盾104以S2的穗数最多，龙庆稻1号以S1的穗数最多，2个品种均以S3的穗数最少。龙盾104以S4的穗粒数最多，S3次之，S2最少；龙庆稻1号以S3的穗粒数最多，S4次之，S2最少。2个品种均以S3的结实率为最高，S2次之；龙盾104、龙庆稻1号分别以S1、S4处理的结实率最低。2个品种均以S2的千粒质量最高。综合2个品种的理论产量对肥料和水分的互作反应可知，F3S3和F2S4的产量较高，F1S4的产量最低。

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