施氮量和栽插密度对粳稻D46产量及氮肥利用率的影响

兰　艳， 黄　鹏， 江谷驰弘， 雷小波， 许光利， 丁春邦， 李　天

(1 四川农业大学 农学院， 四川 温江611130； 2 四川农业大学 生命科学学院， 四川 雅安 625014)



施氮量和栽插密度对粳稻D46产量及氮肥利用率的影响

兰艳1， 黄鹏1， 江谷驰弘1， 雷小波1， 许光利1， 丁春邦2， 李天1

(1 四川农业大学 农学院， 四川 温江611130； 2 四川农业大学 生命科学学院， 四川 雅安 625014)

摘要：【目的】探明成都平原区粳稻产量与氮素吸收利用效率协同高效的最优施氮量和栽插密度，为制定高效栽培技术提供理论依据。【方法】以粳稻D46为供试品种，设置3个施氮水平(N 150、225、300 kg·hm-2)和3个栽插密度(2.000×105、2.667×105、4.000×105穴·hm-2)，研究施氮量和栽插密度对粳稻D46产量和氮素利用效率的影响。【结果】施氮量和栽插密度均显著影响粳稻D46产量及其构成因素(P<0.05)。粳稻D46籽粒产量随施氮量(<225 kg·hm-2)和栽插密度(<2.667×105穴·hm-2)的增加而增加，在施氮量225 kg·hm-2和栽插密度为2.667×105穴·hm-2时，水稻产量最高(7 580 kg·hm-2)且显著高于其他处理(P<0.05)。提高氮肥施用量，氮肥农学利用率(NAE)、生理利用率(NPE)、偏生产力(NPFP)和氮素稻谷生产效率(NUEG)均显著降低(P<0.05)，而氮收获指数(NHI)和氮素表观利用率(NAUR)无明显变化。随着栽插密度提高，NAE、NPE和NPFP均降低，其中NAE和NPE降低程度较大，而NUEG、NHI和NAUR变化不大。【结论】在本试验条件下，成都平原稻作区施氮量为225 kg·hm-2、栽插密度为2.667×105穴·hm-2时，能够促进粳稻D46高产和提高氮素的利用效率。

关键词：水稻； 施氮量； 栽插密度； 产量； 氮肥利用率

近年来，由于我国对粳米需求量快速增加，粳稻OryzasativaL. subsp.japonicaKato生产得到快速发展，其面积和产量已跃居世界首位。粳稻在我国的种植区主要分布于以东北为中心的北方粳稻区、以江苏为中心的南方粳稻区和以云南为中心的云贵高原粳稻区[1]。然而，在成都平原区由于产量低[2]以及缺乏相应的栽培配套技术，粳稻未能大面积生产种植。朱文东等[3]多年来致力于粳稻品种选育和推广种植，筛选出了米饭食味独特，产量高，适宜在成都平原区种植的粳稻品种D46。鉴于籼稻与粳稻的差异性以及成都平原无现成的粳稻栽培技术可借鉴，本试验在前人研究证明施氮量和栽插密度是影响水稻产量形成和氮素吸收利用效率主要因素的基础上[4-8]，以施氮量和栽插密度为因素，研究了粳稻D46的配套高产栽培技术，这对于在成都平原区生态条件下推广种植粳稻、提高氮肥利用率具有重要的意义。

1材料与方法

1.1材料

供试水稻品种：D46，粳稻，该品种株型适中，产量高，品质优，稳产，全生育期为140 d左右。

1.2试验设计

试验于2013年在四川农业大学成都校区试验农场进行。试验田0～20 cm土层土壤质地为沙质壤土，有机质25.09 g·kg-1，全氮1.53 g·kg-1，全磷0.38 g·kg-1，全钾14.23 g·kg-1，碱解氮150.20 mg·kg-1，速效磷58.64 mg·kg-1，速效钾108.52 mg·kg-1，pH 6.79。

采用两因素裂区试验设计，栽插密度为主区，设2.000×105(25 cm×20 cm)、2.667×105(25 cm×15 cm)和4.000×105穴·hm-2(25 cm×10 cm)3个水平，分别记为D1、D2、D3；施氮(N)量为副区，设置低氮(150 kg·hm-2，N1)、中氮(225 kg·hm-2，N2)和高氮(300 kg·hm-2，N3) 3个水平，对照为无氮(N0)；共12个处理，每个处理3次重复。每个小区面积 24 m2，所有试验小区四周做埂并包塑料膜，以防止串水串肥，设保护行。4月2日播种，旱育秧，5月7日移栽，叶龄为“五叶一心”，每穴双苗。

试验氮肥为尿素[w(N)≥46.4%]，作为基肥和蘖肥施入，质量比为7∶3；磷肥为过磷酸钙[w(P2O5)12.0%]，施用量为120 kg·hm-2，全部作为基肥一次性施入；钾肥为氯化钾[w(K2O) 60%]，施用量为180 kg·hm-2，作为基肥和穗肥施入，质量比为1∶1。其他田间管理措施与一般大田水稻生产相同。

1.3测定项目与方法

1.3.1产量的测定成熟前每小区选取30株调查有效穗数；取具有代表性植株5株进行考种，调查每穗粒数、结实率、千粒质量、理论产量等指标，然后分区收获脱粒、晒干，实测产量。

1.3.2植株氮含量的测定在拔节期、抽穗期和成熟期，选取各处理代表性植株6穴，分不同器官(茎、叶、穗)在105 ℃下杀青30 min，75 ℃烘干至恒质量，测定各器官的干质量。随后粉碎过筛，使用全自动凯氏定氮仪(FOSS8400)测定各部位全氮含量。

植株各器官氮素积累量=植株各器官干质量×植株各器官含氮量；

茎鞘(叶)氮素转运量=抽穗期茎鞘(叶)氮素积累量-成熟期茎鞘(叶)氮素积累量；

茎鞘(叶)氮素转运率=[茎鞘(叶)氮素转运量/抽穗期茎鞘(叶)氮素积累量]×100%；

茎鞘(叶)的氮贡献率=[茎鞘(叶)氮素转运量/成熟期籽粒含氮量]×100%；

氮肥农学利用率(NAE)=(施氮区产量-空白区产量)/施氮量；

氮肥生理利用率(NPE)=(施氮区产量-空白区产量)/(施氮区植株氮素积累总量-空白区植株氮素积累总量)；

氮肥偏生产力(NPFP)=施氮区产量/施氮量；

氮收获指数(NHI)=成熟期籽粒中氮素积累量/植株氮素积累总量×100%；

氮素籽粒生产效率(NUEG)=成熟期籽粒产量/成熟期植株氮素积累总量；

氮表观利用率(NAUR)=[(施氮区植株吸氮量-无氮区植株吸氮量)/施氮量]×100%。

1.4统计分析

所有数据利用SPSS 19.0 (SPSS Institute Inc., Chicago, USA)进行统计分析，结果均为3次重复的平均值，利用最小显著差数法(LSD)进行多重比较。

2结果与分析

2.1施氮量及栽插密度对产量及产量构成因素的影响

表1可见，增施氮肥能显著地提高粳稻D46籽粒产量，N1、N2和N3处理的籽粒产量分别为6 720、7 330和6 990 kg·hm-2，与不施氮肥N0 (5 860 kg·hm-2)相比，分别增产14.61%、25.01%和19.27%，差异达显著水平(P<0.05)。N2和N3处理间的籽粒产量差异不显著(P>0.05)，这表明施氮量超过225 kg·hm-2时，继续增加氮肥用量对产量影响不明显。在本试验栽插密度范围内，粳稻D46籽粒产量随栽插密度增加而增加，D2处理的籽粒产量(6 870 kg·hm-2)比D1 (6 640 kg·hm-2)增加了3.41%，差异不显著(P>0.05)；但当栽插密度增加到2.667×105穴·hm-2时，继续增加栽插密度，籽粒产量反而下降。本研究结果显示，粳稻D46籽粒产量以D2N2处理最高(7 580 kg·hm-2)，即粳稻D46以施氮量225 kg·hm-2和栽插密度2.667×105穴·hm-2的处理产量最优。方差分析的结果(表2)表明，施氮量、栽插密度以及两者间的互作对粳稻D46籽粒产量的影响均达到显著或极显著水平。

表1施氮量和栽插密度对粳稻D46产量及其构成因素的影响1)

Tab.1Effects of N application amount and planting density on grain yield and its components of japonica rice cultivar D46

处理有效穗数/(×105条·hm-2)每穗粒数结实率/%D1D2D3平均D1D2D3平均D1D2D3平均N021.0221.8423.8022.22c120.10139.77120.72126.86a89.6883.1682.1184.98aN126.2230.4830.8429.18b130.90130.06115.84125.60a79.6482.0076.6379.42aN230.5431.7631.2431.18ab150.93143.57131.97142.16a81.7585.2083.9283.62aN330.6234.3233.3232.75a136.70115.31121.62124.54a84.0487.7680.4484.08a平均27.10b29.60a29.80a135.00a137.80a122.84b83.78a84.53a80.78b处理千粒质量/g产量/(kg·hm-2)D1D2D3平均D1D2D3平均N025.5526.7126.2026.15a5560600060305860cN124.8423.7825.2024.60b6630675067806720bN223.0923.7822.8023.22c7240758071707330aN322.5622.8422.7022.70c7140715066906990ab平均24.01a24.30a24.00a6640a6870a6670a

1)N0、N1、N2、N3表示施氮量分别为0、150、225、300 kg·hm-2， D1、D2、D3表示栽插密度分别为2.000×105、2.667×105、4.000×105穴·hm-2; 同列或同行平均值后凡是有一个相同小写字母表示差异不显著(P>0.05，LSD法)。

表2施氮量和栽插密度对粳稻D46产量及其构成因素的影响的方差分析1)

Tab.2Variance analysis of effects of N application amount and planting density on grain yield and its components of japonica rice cultivar D46

处理有效穗数每穗粒数结实率千粒质量产量N967.03**120.96**30.28**221.76**78.31**D3.99*96.02**26.14**1.463.02*N×D18.07**47.77**13.62**8.66**2.88*

1) N：施氮量，D：栽插密度； *和**分别表示F值达显著(P<0.05)和极显著(P<0.01)水平。

从表1可知，有效穗数随着施氮量的增加而增加，但N2和N3处理间差异不明显(P>0.05)，表明在田间生产中施氮量为225 kg·hm-2就可保证高产的足够有效穗数；多重比较结果显示，施氮量对每穗粒数和结实率影响均未达到显著水平(P>0.05)，说明粳稻D46的每穗粒数和结实率对氮肥响应不敏感；施氮量对千粒质量影响达到显著水平(P<0.05)，且随着氮肥用量的增加而下降。有效穗数随栽插密度增加而增加，但在中密度D2和高密度D3处理间差异不显著；而每穗粒数、结实率和千粒质量在高栽插密度时均呈下降的趋势。方差分析(表2)表明除栽插密度对千粒质量的影响不显著外，施氮水平、栽插密度以及两者间的互作对粳稻D46产量构成因素的影响均达到显著或极显著水平。

2.2施氮量及栽插密度对氮素吸收利用的影响

2.2.1不同生育期内粳稻D46氮素积累特性随生育期进程推进，水稻植株氮素积累量整体上呈逐渐递增趋势。拔节期之后氮素积累量表现为D2>D1>D3，这表明适度的栽插密度(2.667×105穴·hm-2)有利于水稻植株的氮素积累(表3)。抽穗期至成熟期互作影响除外，施氮水平、栽插密度以及两者间的互作对粳稻D46各生育期氮素累积量和总量均达到显著水平而且栽插密度对各生育阶段水稻氮素积累量影响程度差异较大，以幼苗期至拔节期最大(F=38.65)，抽穗期至成熟期(F=21.49)及拔节期至抽穗期(F=12.67)次之(表4)。说明幼苗期至拔节期对氮素积累比较敏感，此时追施氮肥可能提高其氮素积累量。

粳稻D46各生育阶段氮素累积量和总量随着施氮量增加而增加，均表现为N3> N2>N1>N0，且在中施氮量下(≤225 kg·hm-2)增加均达到显著差异水平 (P<0.05)。粳稻D46幼苗期至拔节期氮素累积量和整个生育期总量均以D1N3组合最大(表3)。施氮量、栽插密度以及两者之间的互作对粳稻46不同生育阶段氮素积累的影响绝大多数均达显著或极显著水平(表4)。

表3施氮量和栽插密度对粳稻D46不同生育阶段氮素(N)积累量的影响1)

Tab.3Effects of N application amount and planting density on N accumulation of japonica rice cultivar D46 at different growth stages

kg·hm-2

1)N0、N1、N2、N3表示施氮量分别为0、150、225、300 kg·hm-2， D1、D2、D3表示栽插密度分别为2.000×105、2.667×105、4.000×105穴·hm-2; 同列或同行平均值后凡是有一个相同小写字母表示差异不显著(P>0.05，LSD法)。

表4施氮量和栽插密度对粳稻D46不同生育阶段氮素积累量影响的方差分析1)

Tab.4Variance analysis of effects of N application amount and planting density on N accumulation of japonica rice cultivar D46 at different growth stages

处理幼苗期至拔节期拔节期至抽穗期抽穗期至成熟期总量N1072.58**1105.03**445.58**1291.55**D38.65**12.67*21.49**42.76**N×D9.63**11.73**2.235.36**

1)N：施氮量，D：栽插密度； *和**分别表示F值达显著(P<0.05)和极显著(P<0.01)水平。

2.2.2各生育期粳稻D46不同器官氮素分配特性在不同施氮量下，不同生育期茎、叶和穗的氮素分配率略有差异(图1)。拔节期，不施氮处理下(N0) 粳稻D46的茎氮素累积显著高于其他施氮处理(P<0.05)；而茎和叶片的氮素分配在各施氮处理间差异不明显。在抽穗期，随着氮肥用量增加，叶片氮素分配率逐渐增加，而穗部则明显下降。成熟期，氮素主要分配在穗部且随氮肥用量增加而下降。因此，通过协调栽插密度与施氮量之间的关系，可以改善水稻各器官氮素的分配，低氮处理利于氮素向穗部分配。

不同栽插密度下，粳稻D46茎、叶和穗等器官在不同生育期氮素分配特性表现各异(图1)。在拔节期各栽插密度下，均以不施氮处理的茎鞘氮素含量最大，相反，其叶片氮素则最低。抽穗期，茎鞘和叶片氮素积累量下降而逐步向穗转移；各器官氮素分配随栽插密度增加无显著变化(P>0.05)。经过灌浆结实，茎鞘和叶片氮素积累量迅速转移至穗部，而茎鞘和叶片氮素积累量明显下降；在相同栽插度下，不施氮处理的茎鞘和叶片氮素分配率均显著低于施氮处理(P<0.05)；高密度(4.000×105穴·hm-2)时茎鞘和叶片氮素分配率均随着施氮量增加而增加，而穗部的氮素分配依次下降。可见，栽插密度对水稻各器官氮素积累分配影响不明显。

N0、N1、N2、N3表示施氮量分别为0、150、225、300 kg·hm-2， D1、D2、D3表示栽插密度分别为2.000×105、2.667×105、4.000×105穴·hm-2

图1施氮量和栽插密度对粳稻D46植株各生育期器官氮素分配的影响

Fig.1Effects of N application amount and planting density on N distribution in organs of japonica rice cultivar D46 at different growth stages

2.2.3抽穗期至成熟期粳稻D46各器官氮素转运特性粳稻D46抽穗期至成熟期叶片氮素转运量和转运率明显高于茎鞘(表5)。施氮处理下，随氮肥用量提高各营养器官的氮素转移量以及转运率均呈现先增加后降低的趋势；且当氮肥用量大于225 kg·hm-2时，叶片和茎鞘中氮素转移总量、氮素转运的贡献率及穗部氮素增加量均呈不同程度的降低，特别是在中、高密度(D2、D3)时。不同栽插密度下，D2处理叶和茎鞘氮素运转量分别比D1、D3高4.3%、20.6%和5.0%、22.1%，穗氮素增加量分别高8.4%、17.5%；而叶片氮素运转率和氮素贡献率D2处理高于D1和D3处理。以上结果表明，不施氮肥以及氮肥施用量过高均不利于粳稻D46氮素向籽粒的转运，只有合理的氮肥运筹与栽培密度调控才能够提高茎鞘和叶片氮素转运量及转运率，促进穗部氮素的增加，表明适宜的氮肥用量和栽插密度提高“库”容量，促进了“源”向“库”氮素的转运量，提高氮转运率，这可能与水稻拔节期至抽穗期氮素的吸收密切相关。而抽穗期叶和茎鞘氮素分配率较高(图1)限制了氮素运转率的提高。施氮量、栽插密度以及两者之间的互作对叶、茎鞘的氮素运转量、转运率、贡献率以及成熟期穗部氮素增加量均存在显著或极显著影响。

2.2.4对氮素利用效率的影响不同施氮量和栽插密度能显著影响粳稻D46氮素生产和利用效率(图2)。不同施氮水平下，氮素稻谷生产效率、氮收获指数和氮肥偏生产力均随着施氮量增加而降低，而N农学利用率、生理利用率和表观利用率整体上表现为中等施氮量 (225 kg ·hm-2)最大。由于高氮量 (>225 kg·hm-2)促进了水稻植株对氮素吸收，氮素累积总量较大(表3)，故氮素稻谷生产效率、氮收获指数和氮肥偏生产力相对较低。不同栽插密度下，氮收获指数大致相当；氮素表观利用率为D1>D3>D2；氮素稻谷生产效率D3>D1>D2；N农学利用率和生理利用率随着栽插密度增加而降低，氮肥偏生产力D2>D1>D3。

表5施氮量和栽插密度对粳稻D46抽穗期至成熟期各器官氮素转运的影响1)

Tab.5Effects of N application amount and planting density on N translocation characteristics in organs of japonica rice cultivar D46 from heading to maturity stage

处理氮转运量/(kg·hm-2)氮转运率/%氮贡献率/%叶茎鞘叶茎鞘叶茎鞘穗氮素增加量/(kg·hm-2)D1N016.92±0.47f6.78±0.13fg60.09±3.02bc36.66±1.29b22.18±1.53c12.70±0.61bc39.65±2.46eD1N126.15±3.17d8.72±0.81de56.36±5.71cde29.00±2.26cd22.42±3.70c11.56±1.47bc62.89±3.32cD1N245.66±1.19a11.70±0.45c59.88±1.33bc30.00±0.05cd29.18±0.49a11.87±0.09bc84.84±1.90aD1N346.25±3.34a15.27±1.06b57.87±3.41bcd33.60±1.48bc27.78±3.25ab14.85±1.78b88.42±6.08aD2N021.73±0.16e2.98±0.14h67.41±1.58a19.03±1.05f24.73±0.63abc4.60±0.34d52.86±1.40dD2N134.30±3.59c9.24±0.63de61.18±0.28bc26.91±1.04de26.13±1.12abc10.97±0.01bc70.08±5.75bcD2N244.56±1.10ab18.53±1.52a63.85±0.01ab43.27±2.85a28.69±1.95ab17.57±2.52a90.37±6.65aD2N340.25±2.11b9.68±0.87cd52.10±3.26def22.11±1.16ef23.63±1.49bc9.76±1.05c85.65±1.15aD3N013.35±1.02f7.38±1.14ef55.05±2.33cde46.86±4.80a17.93±2.35d13.39±2.92bc42.98±3.27eD3N122.23±3.08e5.46±0.69g50.40±3.61ef21.85±1.29ef18.10±2.05d6.70±0.66d68.63±0.96bcD3N241.12±1.82b10.75±0.44cd58.88±0.24bc29.98±0.25cd28.73±1.41ab12.05±0.81bc76.03±2.83bD3N340.12±0.90b11.37±1.78c48.81±1.34f24.99±3.96de25.63±0.57abc14.16±2.34b66.73±1.63cD30.70**27.60**34.55**42.42**34.47**25.04**92.45**N314.91**180.23**15.93**36.45**23.53**17.23**182.99**D×N7.57**47.53**3.69*55.19**4.67**21.46**859.00**

1)N0、N1、N2、N3表示施氮量分别为0、150、225、300 kg·hm-2,D1、D2、D3表示栽插密度分别为2.000×105、2.667×105、4.000×105穴·hm-2,同一列数据后凡是有一个相同小写字母者表示差异不显著(P>0.05,LSD法)；D为施氮量、N为栽插密度、D×N为施氮量与栽插密度的互作,数据后标注“*”、“**”分别表示F值达0.05、0.01的显著水平。

各图中相同栽插密度柱子上凡是有一个相同小写字母者，表示差异不显著(P>0.05,LSD法)。

2.2.5粳稻D46产量及其构成因素和氮素吸收、运转、分配及氮效率的相关性分析粳稻D46产量与有效穗数和千粒质量呈极显著正相关关系(P<0.01)，与每穗粒数呈显著正相关关系(P<0.05)；有效穗数与千粒质量呈极显著正相关关系(P<0.01)(表6)。

表6粳稻D46产量与产量影响因子的相关性1)

Tab.6Correlation of yield and yield components of

japonica rice cultivar D46

性状有效穗数每穗粒数结实率千粒质量产量有效穗数1.000每穗粒数-0.0071.000结实率-0.172-0.0181.000千粒质量0.816**0.2020.0891.000产量0.822**0.369*-0.1660.762**1.000

1)*和**分别表示在0.05和0.01水平上显著相关。

表7的结果显示，各生育期的氮素积累量、叶和茎鞘氮素运转量与有效穗、每穗粒数、结实率、千粒质量、产量呈显著或极显著正相关关系；叶和茎鞘的氮素分配率与有效穗、结实率呈显著或极显著负相关关系，与产量呈极显著正相关；氮稻谷生产效率与有效穗和每穗粒数呈显著负相关，与千粒质量极呈显著正相关；氮生理利用率与千粒质量呈显著正相关；氮偏生产力与每穗粒数、结实率、产量呈显著负相关，与千粒质量呈极显著正相关；氮表观利用率与每穗粒数呈显著正相关，与千粒质量呈显著负相关。可见，水稻植株体内氮素积累及转运分配与产量关系密切。水稻产量形成主要是通过其生育期内氮素积累与运转影响有效穗、每穗粒数、结实率以及千粒质量来实现的。不同生育期氮素吸收以及叶、茎鞘氮素转运对水稻有效穗数、穗粒数、产量起正效应，叶、茎鞘和穗氮素分配却表现为负效应。氮稻谷生产效率、氮素偏生产力和氮表观利用率均能很好地响应施氮对产量和植株氮素吸收利用的影响。

表7粳稻D46氮素吸收分配利用与产量性状间的相关性1)

Tab.7Correlation between yield components and N accumulation, translocation, distribution and use efficiency of japonica rice cultivar D46

性状生育期或部位有效穗数每穗粒数结实率千粒质量产量氮素积累拔节期0.582*0.633*0.659**0.885**0.729**抽穗期0.745**0.617*0.695**0.894**0.763**成熟期0.679**0.663**0.630*0.963**0.740**氮素运转量叶0.792**0.670**0.711**0.822**0.813**茎鞘0.663**0.4430.835**0.577*0.843**氮素分配叶-0.739**-0.442-0.617*0.4870.707**茎鞘-0.748**-0.539*-0.596*0.5100.746**穗-0.236-0.1740.1740.1620.191氮收获指数0.1200.0660.3140.2200.387氮稻谷生产效率-0.596*-0.558*-0.5140.938**0.474氮农学利用率-0.0920.409-0.1890.1750.469氮生理利用率-0.315-0.070-0.2130.522*0.187氮偏生产力-0.474-0.543*-0.601*0.818**-0.574*氮表观利用率0.3210.719**-0.030-0.586*0.393

1)*和**分别表示0.05 和0.01 水平显著相关。

3讨论与结论

3.1施氮量及栽插密度对水稻产量形成的影响

施氮量和栽插密度是影响水稻产量的决定性因素。大量的研究表明，适宜的种植密度、适量的施氮量不仅能够显著地提高水稻产量，还能够提高肥料利用效率。鲁艳红等[9]研究指出，当氮肥施用量为180 kg·hm-2时，籼稻皖153产量最高(9 259.5 kg·hm-2)，比不施肥增产26.8%；周江明等[10]研究指出早稻施氮105 kg·hm-2、晚稻施氮165 kg·hm-2是水稻施氮的技术拐点。林洪鑫等[5]提出超级早稻中早22发挥其高产潜力是氮肥施用量为195 kg·hm-2与种植密度3.00×105蔸·hm-2搭配；雷振山等[11]则认为Ⅱ优838在高密度(2.04×105穴·hm-2)下的产量比低密度(1.08×105穴·hm-2)高出13～424 kg·hm-2，而冈优1237则高出 588～2 579 kg·hm-2；陈海飞等[12]研究指出，低产田水稻栽培密度为2.1×105穴·hm-2、施氮量为180 kg·hm-2可获得较高水稻产量和氮肥利用效率。综上所述，不同水稻品种的最适栽插密度和施氮量不尽相同，水稻产量随种植密度或者施氮量增加而提高，但增产效率逐渐下降。一定范围内施氮量、种植密度与产量呈抛物线关系[9, 12-14]。本研究中，水稻产量与有效穗数之间呈极显著正相关关系，这表明施氮量和栽插密度提高水稻产量是通过增加有效穗数实现的。这与徐春梅等[15]的研究结果一致。在施氮量<225 kg·hm-2时，提高栽插密度显著提升水稻籽粒产量，这是由于栽插密度的提高，增加了水稻群体茎蘖数量和干物质量的积累，而干物质量是保障高产的基础[16]。但当进一步提高氮肥用量和栽插密度时，水稻群体之间的竞争加强，无效分蘖数增加，结实率降低，从而导致产量增加不显著。当氮肥用量从225 kg·hm-2增加至300 kg·hm-2，水稻产量下降，这说明通过高施氮量来提高水稻产量是不现实的。本试验条件下，粳稻D46在施氮量为225 kg·hm-2、栽插密度为2.667×105穴·hm-2时的产量是最高的，达到7 580 kg·hm-2。

3.2施氮量及栽插密度对水稻氮素利用率的影响

我国稻田单季氮肥吸收利用效率在30%左右[10, 17]，大部分氮素未被作物吸收利用而残留在土壤或者进入到环境中。面对氮肥吸收利用效率低下、农业面源污染严重以及农业生产成本投入高等问题，已有研究采用高效水稻品种[8, 18-21]、水肥耦合调控技术[22-24]以及精准高效的田间管理栽培技术[25-28]等措施来提高氮素利用率和减少氮素淋溶损失。本研究结果显示，减少氮肥施用量能够显著提升其利用效率，这与前人研究结果[9, 29-30]相符。粳稻D46施氮量从150 kg·hm-2增加至300 kg·hm-2，氮素生理利用率、农学利用率和偏生产力分别从20.07、5.71、44.79 kg·kg-1降低至13.16、3.76、23.31 kg·kg-1，分别降低了34.43%、34.15%和 47.96%。这是由于施氮量增加，部分氮素未被植株吸收利用而随着田间灌溉水流失或者渗漏至地下，从而降低了氮肥吸收利用效率；另一方面外源氮肥用量增加导致水稻植株体内氮素积累过剩而发生贪青晚熟，使运输到籽粒部分的物质相对较少，导致氮素的收获指数和生理利用率下降。以上结果表明，在保证水稻稳产高产的前提下，适度地增加栽插密度，提高水稻植株体内氮素累积量，以减少氮素的损失，并结合水稻秸秆还田等废弃物循环利用途径，提高氮肥利用效率。在本研究试验条件下，施氮量225 kg·hm-2、栽插密度2.667×105穴·hm-2是粳稻D46的高效节本栽培技术组合。

3.3结论

本试验条件下，施氮量和栽插密度对产量有显著影响，且存在交互效应，产量提高主要是通过增加有效穗数实现的。施氮量<225 kg·hm-2时，提高栽插密度能显著提升水稻籽粒产量；施氮量>225 kg·hm-2时，继续增施氮肥水稻产量下降，这说明通过提高施氮量来提高水稻产量是不现实的。因此，在中氮水平225 kg·hm-2时，适当提高移栽密度对提高产量有重要作用。

水稻氮素吸收、运转、分配及氮效率受施氮量和栽插密度及其互作的影响。随着施氮量的增加，水稻植株体内氮素累积量增加，但增加的氮素积累部分不能同步增加相应的水稻籽粒产量，导致氮素生理利用率、农学利用率和偏生产力分别降低了34.43%、34.15%和 47.96%。在相同施氮量条件下，随栽插密度增加水稻氮素累积量呈降低趋势，因此，选择适宜栽插密度有利于提高水稻氮素吸收利用效率。综合考虑水稻产量、氮素吸收利用效率以及环境污染等因子，成都平原地区粳稻D46的高效节本栽培技术组合为施氮量225 kg·hm-2、栽插密度2.667×105穴·hm-2。

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【责任编辑庄延,周志红】

Effect of planting density and nitrogen application on yield and

nitrogen uptake and utilization of japonica rice cultivar D46

LAN Yan1, HUANG Peng1, JIANG Guchihong1, LEI Xiaobo1, XU Guangli1, DING Chunbang2, LI Tian1

(1 College of Agriculture, Sichuan Agricultural University, Wenjiang 611130, China;

2 College of Life Sciences, Sichuan Agricultural University, Yaan 625014, China)

Abstract：【Objective】 To explore the optimum nitrogen (N) application rate and planting density and N use efficiency of rice production in Chengdu plain, and provide a basis for establishment of rational cultivation management.【Method】Field experiments were carried out to investigate the interactive effect of N application rates (N 150、225、300 kg·hm-2) and planting densities (2.000×105、2.667×105、4.000×105seedlings·hm-2) on rice yield and N uptake and utilization efficiency ofjaponicarice cultivar D46 in Chengdu plain.【Result】Both N application rate and planting density showed significant effects on the rice yield (P<0.05). The rice yield increased with the increase of N application rate (<225 kg·hm-2) and planting density (<2.667×105seedlings·hm-2). The highest rice yield (7 580 kg·hm-2) was found with the N application rate of 225 kg·hm-2and planting density of 2.667×105seedlings·hm-2, which was significantly higher than that of other treatments (P<0.05). Increasing N application amount could significantly decrease N agronomic efficiency (NAE), N physiological efficiency (NPE), N partial factor productivity (NPFP) and N use efficiency for grain output (NUEG) (P<0.05), while harvest index (NHI) and nitrogen apparent utilization rate (NAUR) had no obvious change. NAE, NPE and NPFP decreased with the increase of planting density, especially for NAE and NPE, while the planting density had little effect on NUEG, NHI and NAUR.【Conclusion】The combination of N 225 kg·hm-2and 2.667×105seedlings·hm-2is the best for high yield and high N use efficiency ofjaponicarice D46 in Chengdu plain.

Key words：rice; nitrogen application rate; planting density; yield; nitrogen use efficiency

中图分类号：S511；S352.3

文献标志码：A

文章编号：1001-411X(2016)01-0020-09

基金项目：四川省科技厅科技支撑计划项目(2014NZ0103)

作者简介：兰艳(1992—)，女，硕士研究生，E-mail: lanyansicau@163.com； 通信作者：李天(1962—)，男，教授，博士，E-mail: lit@sicau.edu.cn

收稿日期：2015-04-12优先出版时间：2015-12-07

优先出版网址：http://www.cnki.net/kcms/detail/44.1110.s.20151207.1116.008.html

兰艳， 黄鹏， 江谷驰弘，等.施氮量和栽插密度对粳稻D46产量及氮肥利用率的影响[J].华南农业大学学报，2016,37(1):20-28.