施氮量及氮肥运筹对超级粳稻生长发育和氮素利用特性的影响

崔月峰+孙国才+卢铁钢

摘要：以超级粳稻沈农265为试材，设置不同施氮量和基蘖肥与穗粒肥比例以研究该品种的产量及氮肥利用特性变化。结果表明：基蘖肥（BTF）与穗粒肥（EGF）比为8 ∶2或7 ∶3时，产量随施氮量的增加而增加；基蘖肥与穗粒肥比为6 ∶4时，中氮水平更有利于产量提高；同一基蘖肥与穗粒肥比例下，随施氮量的增加，总吸氮量增加，氮素生理利用率和收获指数降低。在中低氮处理下，穗粒肥比例越高越有利于产量、总吸氮量和氮素回收率增加，而高氮处理下基蘖肥 ∶穗粒肥为7 ∶3时更为有利；同一施氮量下，穗粒肥比例越高氮素生理利用率和收获指数越低。高施氮量（255 kg/hm2）、基蘖肥与穗粒肥比为7 ∶3处理增加了生育后期叶、茎、穗干物质积累量，由于较高的有效穗数和每穗实粒数，使产量达最高，为9 581.5 kg/hm2，较其他处理增加2.4%～20.1%，并提高氮素利用率，高产高效。

关键词：施氮；水稻；产量；氮肥利用

中图分类号：S511.01

文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2016）04-0125-04

水稻是我国第一大粮食作物[1]。施氮是水稻生长和产量形成的最重要调控手段之一，前人研究表明，施氮量和施氮方法对水稻的群体构建、物质生产和转运、产量形成以及氮肥利用率均有重要影响[2-6]。而近年来，随着高产耐肥水稻品种的培育和推广，氮肥施用量逐年增加，在促进水稻单产大幅度上升的同时，盲目施用氮肥造成氮肥利用率降低、水稻生产成本增加和环境污染加重等问题[7-8]。因此，确定水稻合理的氮肥运筹模式，增加产量和经济效益、提高氮肥利用率、控制农业面源污染是一个值得深入研究的课题。沈农265是“中国超级稻育种”项目实施以来育成的第一个粳型超级稻品种，株型理想，穗型直立，生理优势强，具有较强的抗病、抗逆和广适性，产量潜力巨大。为充分发挥该品种的优良特性，研究了其高产高效的施氮量及基蘖肥、穗粒肥比例，形成可量化的氮肥高效运筹技术，以期为生产上提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2013年在辽宁省铁岭市农业科学院内水稻试验田进行。供试土壤为棕壤土，耕层0～20 cm土层营养指标含量见表1。供试品种为沈阳农业大学选育的超级粳稻沈农265，主茎15片叶，生育期约155 d。

1.2 试验设计

采用随机区组设计，4个氮素（纯氮）水平处理，即对照：0 kg/hm2；低氮：165 kg/hm2；中氮：210 kg/hm2；高氮：255 kg/hm2；3个基蘖肥（BTF）与穗粒肥（EGF）不同比例处理，即8 ∶2、7 ∶3、6 ∶4。所有处理均施用12%过磷酸钙 875 kg/hm2 和52%硫酸钾202 kg/hm2，全部过磷酸钙做基肥一次施用，硫酸钾做基肥和穗肥（倒4叶）各施50%；氮肥统一用46%的尿素，分基肥、蘖肥（移栽后10 d）、穗肥（倒4叶）、粒肥（倒2叶）4次施用，基蘖肥中60%作基肥、40%作蘖肥，穗粒肥中60%作穗肥、40%作粒肥。插秧规格30 cm×13.3 cm，每穴3苗，重复3次，共计30个小区，每小区长 4.2 m，宽3 m，小区面积12.6 m2。4月18日播种，5月28日移栽。各小区单独打埂，单灌单排，除草、病虫害防治等栽培措施同一般生产田。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 茎蘖动态 定点定时调查记载茎蘖消长动态。从分蘖期至孕穗期每7 d调查1次茎蘖数，调查样点10丛定位。

1.3.2 干物质积累 在齐穗期和成熟期取代表性植株每小区6丛，植株连根拔出、清洗、去根。把叶片、茎鞘、穗分开，烘干（方法：在鼓风烘箱中，105 ℃下杀青30 min，80 ℃下烘干，烘干时间48～72 h），称干质量。

1.3.3 产量及其构成因素 成熟期在调查茎蘖数的定点处调查有效穗，选6 m2实割，晾干，人工脱粒后计算产量，另外每小区取有代表性的丛4丛，风干后进行室内烤种，测定其穗粒数、结实率、千粒质量等。

1.3.4 氮素含量 将成熟期烘干的叶、茎、穗分别粉碎过筛后采用凯氏定氮法测定氮素含量。

1.4 有关参数计算方法

植株总吸氮量=成熟期植株总干物质质量×植株总含氮量；氮素回收率（NRE）=（施氮区植株总吸氮量-空白区植株总吸氮量）/施氮量×100%；氮素生理利用率（NPE）=（施氮区产量-空白区产量）/（施氮区植株总吸氮量-空白区植株总吸氮量）；氮素收获指数（NHI）=籽粒吸氮量/植株总吸氮量。

1.5 数据处理与分析

采用Excel、DPS软件进行数据处理和方差分析。

2 结果与分析

2.1 沈农265茎蘖动态特性变化

从表2可以看出，在BTF ∶EGF为8 ∶2和7 ∶3时，移栽后茎蘖数随施氮量的增加而增加；在BTF ∶EGF为6 ∶4时，茎蘖数随施氮量的增加呈先增后减趋势，但成穗率仍呈降低趋势。在低氮处理下，增加穗粒肥比例使茎蘖数呈先降后升趋势，对最高分蘖临界期没有影响；在中氮和高氮处理下，增加穗粒肥比例使茎蘖数呈先升后降趋势，且使最高茎蘖临界期有提前的迹象。同一基蘖肥与穗粒肥比例下，随施氮量增加成穗率呈降低趋势，而同一施氮量下，基蘖肥与穗粒肥比为7 ∶3时获得较高成穗率。

2.2 沈农265干物质积累变化

由表3可见，齐穗期时，在BTF ∶EGF为8 ∶2处理下，随施氮量的增加，叶干质量呈增加趋势，茎和穗以及总干质量呈先增后减趋势；在BTF ∶EGF为7 ∶3处理下，植株各器官干质量都随施氮量的增加而增加；在BTF ∶EGF为6 ∶4处理下，随施氮量的增加，叶干质量先降后增，茎干质量先增后减，穗干质量降低，但总干质量呈增加趋势；增加穗粒肥比例有利于促进低氮水平下干物质积累，对中氮水平影响不大，而高氮水平下则以基蘖肥与穗粒肥比为7 ∶3时更为突出。成熟期时，在BTF ∶EGF为8 ∶2和7 ∶3处理下，随施氮量的增加，植株各器官及总干质量都呈增加趋势；在BTF ∶EGF为 6 ∶4 处理下，随施氮量增加，叶、茎干质量增加，而穗和总干质量呈先增后减趋势；在中低氮处理下，增加穗粒肥比例有利于促进植株各器官以及总干质量的增加；在高氮处理下，植株各器官以及总干质量均以BTF ∶EGF为7 ∶3处理占有优势。

2.3 沈农265产量及构成因素变化

从表4可以看出，在BTF ∶EGF为8 ∶2时，产量随施氮量的增加而增加，是由于有效穗数和结实率的增加；在 BTF ∶EGF 为7 ∶3时，施氮量增加促进产量增加，是由于有效穗数和每穗实粒数的增加；在BTF ∶EGF为6 ∶4时，产量以中氮水平下最高，是由于每穗实粒数的增加。在低氮处理下，增加穗粒肥比例使有效穗数和结实率有增加趋势，进而提高了产量；在中氮处理下，增加穗粒肥比例使有效穗数和每穗实粒数有所提升，从而使产量增加；在高氮处理下，BTF ∶EGF为 7 ∶3 处理下产量更高，是由于其产量构成因素更加协调造成的。综合来看，高氮、基蘖肥与穗粒肥比为7 ∶3处理的产量达最高，为9 581.5 kg/hm2，较其他氮肥运筹处理提高24%～20.1%，以较高的有效穗数和每穗实粒数来获得高产，是沈农265的最佳氮肥运筹模式。

2.4 沈农265氮素利用特性变化

从表5可以看出，在BTF ∶EGF为8 ∶2和7 ∶3时，总吸氮量、氮素回收率随施氮量的增加而增加，氮素生理利用率和氮素收获指数随施氮量的增加而降低；在BTF ∶EGF为6 ∶4时，总吸氮量随施氮量的增加而增加，氮素回收率呈先增后减趋势，氮素生理利用率和氮素收获指数随施氮量的增加而降低。在低氮和中氮处理下，增加穗粒肥比例有利于总吸氮量和氮素回收率的增加，而使氮素生理利用率和氮素收获指数有降低趋势。在高氮处理下，总吸氮量和氮素回收率以 BTF ∶EGF 为7 ∶3时达最高，而氮素生理利用率和氮素收获指数在增加穗粒肥比例的运筹下依然呈现降低趋势。

3 结论与讨论

在水稻的高产栽培中，要想发挥氮肥对水稻的增产作用，必须确定适宜的氮肥水平和施氮比例，使氮肥的施用时期与水稻对氮肥的需求相一致[9]。周江明等认为，随着氮肥增加，水稻产量提高，但当氮用量超过一定范围后，产量和部分产量构成因素降低[10]。吴国训等和徐茂等的研究表明，适当增加水稻穗肥氮施用比例，是控制无效分蘖发生、提高成穗率、改善群体质量、提高产量的有效途径[11-12]。陈温福等认为增加生物产量是超高产的物质基础，优化产量结构是超高产的必要条件[13]，凌启鸿提出抽穗后干物质积累是高产群体的核心指标[14]，杨建昌等认为抽穗前茎鞘中的光合产物对水稻产量的贡献只有10%，而产量越高，抽穗后光合产物对产量的贡献越大[15]。本试验结果表明，高氮、基蘖肥与穗粒肥比为7 ∶3处理下，水稻生育后期长势良好，无论是齐穗期还是成熟期植株各器官以及总干物质积累均占有优势，为沈农265获得高产奠定基础。张洪程等认为水稻超高产栽培的根本在于“强支撑、扩库容、促充实” [16]，程在全等认为超高产水稻在有效穗、粒数、千粒质量和干物质积累等各方面均占有优势[17]，宋桂云等研究表明，超级稻沈农265只有在高氮肥条件下才能发挥出高产潜力，由于单个穗的库容量大、群体生态环境好、花后根系吸收养分的能力强导致其产量高[18]。本试验结果表明基蘖肥与穗粒肥比为8 ∶2或7 ∶3时，产量随施氮量的增加而增加；基蘖肥与穗粒肥比为6 ∶4时，中氮水平更有利于产量提高；在中低氮处理下，穗粒肥比例越高越有利于产量增加，而高氮、基蘖肥与穗粒肥比为7 ∶3处理下沈农265产量达最高，为9 581.5 kg/hm2，较其他处理提高24%～20.1%，以显著增加的有效穗数和每穗实粒数来获得高产，这符合杨惠杰等认为“在稳定穗数的基础上，扩大产量库是实现高产更高产必须寻求的有效途径”的观点[19]，因此在水稻高产栽培措施上应适当减少基蘖肥而增加穗粒肥，确保适宜的有效穗数，增加生长中后期叶片的叶绿素含量，提高有效叶面积率以及群体光合势，促进物质运转和干物质积累，培育大穗，提高穗粒数和结实率，从而提高产量 [3，10，20-21]。

协调水稻对氮素需求与供应有2种途径，一是选育对氮素供应变化“缓冲”能力强的品种；二是根据水稻对氮素的需求调节施肥方式[22]。我国稻田的氮肥利用率一般为30%左右，低于世界平均水平，比美国、日本等发达国家低10～15百分点[23]，主要还是由于施肥量和施用方法不尽合理造成的。江立庚等研究表明，随施氮量增加，水稻氮素积累总量增加，而氮素的生产效率和收获指数下降[24]，林忠成等和陈露等认为超级稻生长发育中后期对养分的需求量大，基蘖肥比例适度下调，适当增加穗粒肥比重，能为水稻整个生育期提供比较平衡的氮素供应，促进氮素的吸收，提高氮肥当季利用效率[21，25]。本试验结果表明，在同一基蘖肥与穗粒肥的比例下，随施氮量的增加，总吸氮量呈增加趋势，氮素生理利用率和氮素收获指数则相反，说明通过增加氮肥用量所增加的植株氮素积累量，没有转化为籽粒产量生产优势，易造成水稻氮素奢侈吸收[2]，而在基蘖肥 ∶穗粒肥为8 ∶2和7 ∶3时，施氮量越高氮素回收率越大，在基蘖肥 ∶穗粒肥为6 ∶4时则表现为中氮水平下达最高，说明施氮量和基蘖肥与穗粒肥比例必须要相互协调一致才能提高沈农265的氮素回收率，如果在前期就施入大量的氮肥，而此时水稻庞大的根系尚未形成，水稻对氮素需要的绝对量也不是很大，氮在土壤和灌溉水中浓度高，停留时间长将加剧氮素的损失[26]。本试验结果还表明，无论施氮量多少，增加穗粒肥比例使氮素生理利用率和氮素收获指数有降低趋势；在中低氮处理下，增加穗粒肥比例有利于总吸氮量和氮素回收率的增加；而高氮条件下基蘖肥 ∶穗粒肥调整为7 ∶3时更有利于提高总吸氮量和氮素回收率。可见根据水稻对氮素的需求进行分次施肥并提高穗粒肥比例有助于植株对氮肥的吸收利用，是提高水稻氮素利用率的有效手段[27]。

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