麦稻互套耕作下配施有机氮无机氮穗肥对水稻产量及其构成的影响

刘 建,魏亚凤,李 波,汪 波,杨美英,薛亚光

(江苏沿江地区农业科学研究所,江苏 南通 226541)



麦稻互套耕作下配施有机氮无机氮穗肥对水稻产量及其构成的影响

刘 建,魏亚凤,李 波,汪 波,杨美英,薛亚光

(江苏沿江地区农业科学研究所,江苏 南通 226541)

摘要：研究了麦稻宽窄行(40 cm+20 cm)互套耕作模式下配施有机N无机N穗肥不同处理对水稻产量及其构成因子的影响。结果表明：与常规施肥相比，单独施用有机N促花肥均表现出减产，而无机N与有机N促花肥配合施用的部分处理表现出增产，其中以处理A6B3(促花肥为1/2常规量的无机N肥+无机N常规量1.5倍的有机肥，保花肥为常规量无机N肥)的增产率最高，达4.60%；单施有机N促花肥的水稻单位面积穗数显著降低,而保花肥对其无显著影响;混施有机N无机N促花肥处理的每穗粒数显著增多,每穗粒数也随保花肥无机N量的增加而增多;结实率在不同促花肥处理间差异较小,而在不同保花肥处理间差异较大;单施有机N促花肥可以显著提高千粒重,施用1/2常规量的无机N保花肥可以获得最高的千粒重。

关键词：麦稻互套耕作;水稻;有机氮肥；无机氮肥；配施;产量;产量构成

麦稻两熟制是我国长江流域粮食主产区的主体耕作制度,对保障粮食安全具有重大意义。在促进稻、麦持续增产的过程中,化肥投入量不断加大，有调查资料[1]显示,苏北、苏中和苏南地区农户水稻平均施氮量分别为339.6、353.3和310.1 kg/hm2；有的地方年均施氮量高达562.5 kg/hm2,远远高于发达国家约150 kg/hm2的水平[2]。化学氮肥的大量施用,还会增加农业生产成本，破坏生态环境，威胁人类的健康[3-6]。为了实现稻麦秸秆全量低碳式还田,我们研发出麦稻互套耕作技术模式[7-10],在该模式下对小麦、水稻均实现宽空幅(空幅宽≥35 cm)种植,这为稻田追施有机肥创造了条件。我们进行了麦稻互套耕作技术模式下配施有机N无机N穗肥对水稻产量及产量构成影响的研究,以期为探索我国南方集约稻田高产水稻控施化肥的技术途径提供依据。

1材料与方法

试验于2013年在江苏沿江地区农业科学研究所(如皋薛窑)试验田进行,为沙壤土,土壤肥力中上等。水稻前茬为小麦,采用麦稻互套耕作技术模式[7]种植,并依照该模式实施麦稻秸秆全量还田。在种植小麦时，按60 cm宽为1个种植组合,其中麦幅20 cm，空幅40 cm,麦田畦宽22 cm(含墒沟宽20 cm),麦田墒沟深20 cm,小麦留茬高度30 cm,其余麦秸埋入麦田墒沟。水稻供试品种为迟熟中粳稻南粳44,于5月15日播种,6月16日移栽,移栽秧苗叶龄为5.1叶；在麦田宽空幅内按20 cm行距种植2行水稻(跨高留茬麦秸为稻株宽行,行距40 cm),株距11.5 cm,每穴栽插3本。在稻行整地前施用基肥45%复合肥800 kg/hm2(其N、P2O5、K2O含量均为15%)，于水稻移栽后5 d施用分蘖肥尿素130.4 kg/hm2；其余田间管理按常规高产要求进行。

1.1试验设计

试验采用主、副区裂区设计。在主区(A区)按促花肥施用量和种类的不同设置7个处理，分别是:处理A1,常规施肥(施45%复合肥560 kg/hm2、无机N 84 kg/hm2); A2,施用与常规无机N等量的有机N(施腐熟鸡粪4.098 t/hm2); A3,施用常规无机N 1.5倍量的有机N(施腐熟鸡粪6.147 t/hm2,折纯N 126 kg/hm2); A4,施用常规无机N 2倍量的有机N(施腐熟鸡粪8.196 t/hm2,折纯N 168 kg/hm2); A5,常规无机N量减半+常规化肥等N量的有机N,即施用45%复合肥280 kg/hm2+腐熟鸡粪4.098 t/hm2(折纯N 126 kg/hm2); A6,常规无机N量减半+常规化肥1.5倍N量的有机N,即45%复合肥280 kg/hm2+腐熟鸡粪6.147 t/hm2(折纯N 168 kg/hm2); A7,常规无机N量减半+常规化肥2倍N量的有机N,即施用45%复合肥280 kg/hm2+腐熟鸡粪8.196 t/hm2(折纯N 210 kg/hm2)。

在副区(B区)按保花肥化肥施用量的不同设置3个处理，分别是:处理B1,不施保花肥; B2,常规无机N量减半(折纯N 18 kg/hm2,施尿素39.1 kg/hm2); B3,常规施肥(施尿素78.2 kg/hm2、无机N 36 kg/hm2)。

主区的小区规格为9.0 m×6.6 m,副区的小区规格为3.0 m×6.6 m,小区之间相互隔离以防串肥；A、B区的不同处理共组合成21个配施处理(详见表1)，每个处理重复3次。促花肥在叶龄余数3.2～3.5时施用,保花肥在叶龄余数1.0～1.2时施用。

表1　配施水稻有机N无机N穗肥的试验设计方案

1.2测定项目与方法

在水稻成熟收获前,每小区选定居中两行,测计单位面积有效穗数；在各小区取样2点,每点连续取样10穴,进行室内考种，测查水稻总粒数和实粒数。收获时各试验小区单独收获计产,折算成单位面积产量。选取1000实粒样本(干种子)称重,重复3次(误差不超过0.05 g)，求取千粒重。

对试验数据采用Microsoft Excel 2003和Stst统计分析软件(由南京农业大学王绍华设计)进行数据整理分析。

2结果与分析

2.1处理效应的方差分析

试验结果(表2)表明：产量、单位面积穗数、每穗总粒数、结实率、每穗实粒数和千粒重在促花肥有机N、无机N不同施用处理间存在显著差异(P<0.05);产量、每穗总粒数、结实率、每穗实粒数和千粒重在保花肥无机N不同施用量处理间的差异显著;除千粒重外,产量、单位面积穗数、每穗总粒数、结实率、每穗实粒数在促花肥处理×保花肥处理的互作效应均不显著。

表2　不同施肥处理水稻产量及其构成因素的方差分析结果(F值)

注：在数据的上角标记“*”和“**”分别表示在0.05和0.01水平下差异显著；未标记表示差异不显著(P>0.05)。

2.2不同处理对水稻产量的影响

穗期有机无机N肥配施不同处理对水稻产量具有较大的影响。从表3可以看出：在促花肥的不同处理中,单施有机肥的A2、A3、A43个处理的水稻单位面积实收产量平均值均极显著地低于常规施肥处理A1的，分别比A1减产13.96%、7.83%、3.51%；对于施用常规无机N减半加有机肥的A5、A6、A73个处理,除A5与A1处理间产量差异不显著外, A6、A7的平均产量均极显著地高于A1处理的，分别比A1增产3.38%、4.07%；随着保花化肥N用量的增加,水稻单位面积实收产量平均值极显著地增加；对单施有机促花肥的3个处理A2、A3、A4而言，在保花肥施用量相同的条件下，水稻产量随着有机促花肥施用量的增加而增高，但均比处理A1减产，减产幅度以A4最小；对施用常规无机N减半加有机促花肥的3个处理A5、A6、A7而言，当不施用保花肥(处理B1)或配合施用常规半量无机N保花肥(处理B2)时，水稻产量随着有机促花肥施用量的增加而增高，而当配合施用常规量无机N保花肥(处理B3)时，水稻产量随着有机促花肥施用量的增加而先增高后下降，以处理A6(常规无机N量减半+常规化肥1.5倍N量的有机N)的水稻产量最高，比处理A1增产4.60%。由此可见,通过有机无机N穗肥配施实现水稻增产是可行的。

2.3不同处理对水稻产量构成因子的影响

2.3.1不同处理的单位面积成穗数由表4可见:在混合施用无机N和有机N促花肥的A5、A6、A73个处理中,虽然水稻单位面积穗数随着有机肥用量的增加而增多,但这3个处理之间以及它们与施用常规量无机N促花肥的A1处理间的差异均不显著,且均显著地高于单独施用有机促花肥的A2、A3、A43个处理的；在单施有机促花肥的3个处理中,水稻单位面积穗数随着有机肥用量的增加而增多,部分处理间差异达显著水平,但A4与A3间、A3与A2间差异不显著；与A1处理相比,A2、A3、A43个处理的单位面积成穗数分别下降了8.52%、6.80%和5.33%,差异均达极显著水平。保花肥的化肥N用量对水稻单位面积穗数无显著影响。这是因为,促花肥施用化肥或是化肥与有机肥混施时,其肥力效果较单施有机肥迅速,有利于部分高节位分蘖成穗；而保花肥施用期迟,此时分蘖能否成穗已经定型,因而对单位面积穗数几乎无影响。

表3不同施肥处理的水稻实收产量

kg/hm2

表4不同施肥处理的水稻单位面积成穗数

万/hm2

2.3.2不同处理的每穗粒数由表5可见:在施用促花肥的A5、A6、A73个处理中,水稻的每穗粒数平均值均极显著地高于常规施肥处理A1的；单施有机促花肥的A2、A3两个处理的每穗粒数平均值均极显著地低于A1处理的,但处理A4与A1间每穗粒数平均值差异不显著；随着保花肥化肥N用量的增加,水稻每穗粒数的平均值极显著提高。可见,无论是促花肥还是保花肥,其施N水平均直接关系到每穗粒数的多少。与常规施肥处理(A1B3)相比,组合处理A6B2、A4B3、A7B2、A5B3、A7B3和A6B3的水稻每穗粒数逐渐增加，分别增加了1.4、2.1、3.5、4.0、8.9和6.7粒。因此这几个有机无机N配施处理均能够实现水稻每穗粒数的增加。

表5不同施肥处理的每穗粒数

粒/穗

2.3.3不同处理的结实率由表6可知：在促花肥的不同处理中,除A4、A7两个处理的结实率平均值显著地低于A5、A2两个处理外,其余各处理之间均无显著差异;在施用保花肥的3个处理中,随着N用量的增加，水稻结实率极显著地增加。在21个配施组合处理中，以A5B3(促花肥为1/2的常规无机N肥+与常规化肥等N量的有机肥，保花肥为常规量的无机N肥)的结实率最高,而以处理A4B1(促花肥为常规化肥2倍N量的有机肥，不施保花肥)的结实率最低。表明促花肥的不同处理对水稻结实率的影响较小,而保花肥的不同处理对结实率则有较大的影响。

表6不同施肥处理的结实率

%

2.3.4不同处理的千粒重从表7可以看出：在促花肥的不同处理中,单施有机肥的A2、A3、A43个处理的千粒重平均值均极显著地高于常规施肥处理A1的，增加幅度达0.36～0.53 g；而在配合施用无机N与有机N肥的A5、A6、A73个处理中,除A7的千粒重显著低于A1处理外，其余两个处理的千粒重与A1无显著差异；在施用保花肥的3个处理中，以处理B2(常规施N量减半)的千粒重平均值最高,处理B3(常规施N量)次之,而不施保花肥处理B1最低,3个处理间差异达极显著水平。因此，无论是促花肥还是保花肥,均对千粒重有着较大的影响。

表7不同施肥处理的千粒重

g

3小结和讨论

本研究初步探明了长江下游江苏沿江地区麦稻两熟互套耕作模式下,有机N无机N穗肥配施对水稻产量及产量构成因子的影响。与常规施肥(A1B3)相比,促花肥无机N减半并混施适量有机N,且保花肥施用常规量无机N表现出增产效应,其中促花肥混施1/2无机N与1.5倍常规量化肥N有机肥的处理(A6B3)增产4.60%;而促花肥单施有机N的处理和不施保花肥的处理均表现出减产,减产幅度达2.74%～22.40%。可见本研究设置的试验处理对水稻产量有着显著的影响,通过增施有机N促花肥以减施无机N促花肥能够达到水稻不减产甚至增产的目的。此外，本试验不同施肥处理对水稻产量构成因子也有影响,在单位面积成穗数、每穗粒数和千粒重之间存在较强的关联性,要实现水稻产量的增加,应以穗粒结构相协调为调控途径。

为了有利于提高水稻抽穗后群体的干物质积累量，有学者把水稻生育期间施肥简化为基肥、分蘖肥与穗肥,并实施前氮后移的施肥模式[4]。在水稻高产栽培中,由于有机肥的肥效发挥慢，且现行耕作模式下稻株行距小、不便于田间操作等,因此人们往往把有机肥集中在稻田耕地时作基肥施用。在麦稻互套耕作模式下,利用水稻的宽空幅追施有机肥作促花肥,通过与化肥减量配施,可弥补单施有机肥肥效慢的缺陷,实现水稻穗粒结构的协调,实现水稻不减产甚至增产的目的。氮肥运筹不仅会显著地影响水稻产量,对稻米品质也有较大的影响[11-12]。为此,基于麦稻互套耕作模式的促花肥有机N无机N配施的最适时期、其对稻米品质的影响等,有待于今后进一步研究。

参考文献:

[1] 马立珩,张莹,隋标,等.江苏省水稻过量施肥的影响因素分析[J].扬州大学学报：农业与生命科学版,2011,32(2):48-52，80.

[2] 丁艳锋,刘胜环,王绍华,等.氮素基、蘖肥用量对水稻氮素吸收与利用的影响[J].作物学报,2004,30(8):762-767.

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[4] 张洪程,吴桂成,戴其根,等.水稻氮肥精确后移及其机制[J].作物学报,2011,37(10):1837-1851.

[5] 李荣刚,戴其根,皮家欢.江苏太湖稻麦两熟地区生态、经济施氮量的初步研究[J].江苏农业研究,2000,21(2):30-35.

[6] 何浩然,张林秀,李强.农民施肥行为及农业面源污染研究[J].农业技术经济,2006(2):2-10.

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[9] 魏亚凤,刘建,李波,等.稻麦秸秆行(沟)式套埋轻简还田模式与配套技术[J].江西农业学报,2013,25(4):15-17.

[10] 薛亚光,刘建,魏亚凤,等.基于秸秆全量还田的不同耕作方法下稻麦生产的碳效率及收益评估[J].农学学报,2015,25(3):223-227.

[11] 刘建,魏亚凤,吴魁,等.有机无机N不同配比与中粳稻稻米品质关系的研究[J].上海交通大学学报:农业科学版,2004,22(3):246-250.

[12] 刘建,魏亚凤,徐少安.水稻生育中期氮肥施用与稻米蛋白质含量及淀粉粘滞性的关系[J].江苏农业学报,2005,21(2):80-85.

(责任编辑:黄荣华)

Effect of Panicle Fertilizer Organic N Combined with Inorganic N on Yield and Yield Components of Rice under Condition of Wheat-Rice Intercropping

LIU Jian, WEI Ya-feng, LI Bo, WANG Bo, YANG Mei-ying, XUE Ya-guang

(Institute of Agricultural Science Research in Riparian Area of Jiangsu, Nantong 226541, China)

Abstract：According to inorganic ecological problems caused by excessive application of inorganic N along lower Yangtze river, the effect of panicle fertilizer organic N replace inorganic N on yield and yield components under the condition of wheat rice intercropping was studied. The results showed that there existed great influence on rice yield in different treatments of panicle fertilizer organic N replace inorganic N. Compared with the conventional fertilization, inorganic N and half spikelet promoting fertilizer amount and organic fertilizers N, Paul fertilizer application of conventional amount of inorganic N showed the maximum yield increasing effect, up to 4.60%. While using the single application of organic N fertilizer treatment and Sportak fertilizers treatment showed a reduction, reduction amplitude reached 2.74%～22.40%. Using the single application of organic fertilizers, panicles per unit area decreased significantly, decrease of up to 5.33%～8.32%, the effect of preserving flower fertilizer was very small. The mixing inorganic and organic fertilizers increased grain number per panicle significantly, the paul fertilizer increased with the increasing of inorganic N. The seed setting rate of different treatments of spikelet promoting fertilizer existed small amplitude, and the different treatments of preserving flowers existed large amplitude. When using promoting processing N single application of organic fertilizers, 1000-grain weight were significantly increased, the average rate of increase was 0.36～0.53 g, the half amount N by application of inorganic processing preserving flowers was significantly higher than that of inorganic N fertilizer amount and conventional treatment. the rice spikelet promoting fertilizer in the increasing application of organic N to reduce the application of inorganic N, to achieve the rice yield and increasing yield, which had important significance to control the excessive chemical N fertilizer application of intensive paddy rice high yield in South of China.

Key words：Wheat-rice intercropping; Rice wide-narrow-row planting; Combined application of organic N and inorganic N; Yield; Yield components

中图分类号：S511.062

文献标志码：A

文章编号：1001-8581(2016)02-0001-05

作者简介：刘建(1965─),男,江苏如皋人,研究员,硕士,主要从事耕作栽培、生态农业研究及农业综合开发科技推广工作。

基金项目：江苏省农业科技自主创新资金项目[CX(12)3040];国家科技支撑计划课题“长江三角洲集约农区循环生产技术集成研

收稿日期：2015-07-21

究与示范”(2012BAD14B12-3)。