施氮量和氮肥运筹模式对糯稻养分吸收积累和氮肥利用率的影响

蒋鹏，熊洪，朱永川，张林，周兴兵，刘茂，郭晓艺，徐富贤*

(1.四川省农业科学院水稻高粱研究所/农业部西南水稻生物学与遗传育种重点实验室，四川 德阳 618000；2.国家水稻改良中心四川泸州分中心，四川 泸州 646100)



施氮量和氮肥运筹模式对糯稻养分吸收积累和氮肥利用率的影响

蒋鹏1,2，熊洪1,2，朱永川1,2，张林1,2，周兴兵1,2，刘茂1,2，郭晓艺1,2，徐富贤1,2*

(1.四川省农业科学院水稻高粱研究所/农业部西南水稻生物学与遗传育种重点实验室，四川 德阳 618000；2.国家水稻改良中心四川泸州分中心，四川 泸州 646100)

以渝香糯1号为材料，设0、120、180 kg/hm23个施氮水平(分别记为N0、N120、N180)，2种氮肥运筹模式(基肥与蘖肥的质量比为70%∶30%(A)和基肥、蘖肥与穗肥的质量比为50%∶20%∶30%(B))，于2014年在四川德阳进行施氮量和氮肥运筹模式对糯稻养分吸收积累及氮肥利用率影响的大田试验。结果表明：不同施氮量处理对糯稻氮、磷、钾的吸收量影响显著；采用 B种模式，糯稻的氮、磷、钾吸收量均较 A种模式的小；与A种模式相比，采用B种模式每生产1 000 kg稻谷，氮、磷、钾需要量分别降低14.1%、10.2%、7.8%；随着施氮量增加，产量呈增加趋势，但氮肥利用率呈下降趋势，不同氮肥运筹模式间糯稻氮肥利用率差异不显著。综合试验结果，糯稻的适宜施氮量为120 kg/hm2，氮肥运筹模式以基肥、蘖肥与穗肥的质量比50%∶20%∶30%为佳。

糯稻；氮肥运筹；养分积累；氮肥利用率；产量

投稿网址：http://xb.ijournal.cn

氮、磷、钾是水稻正常生长必不可少的3大营养元素，合理施用对水稻产量、品质、养分吸收积累及其利用率的提高至关重要。氮、磷、钾养分的吸收积累不仅受遗传基因的控制[1–2]，还受施肥技术[3–4]、肥料类型[5–6]以及环境因子等因素的综合影响。前人针对水稻氮、磷、钾养分吸收积累及其利用率进行了大量的研究，并且得到了一些重要的结论：水稻产量与施氮量呈开口向下的抛物线关系[7]；氮肥利用率与施氮量之间存在显著的二次相关[8]；随着施氮量的增加，氮素积累量呈增加趋势，氮素生产效率和氮收获指数呈下降趋势[9–10]；高产水稻对氮、磷、钾养分的吸收积累具有前期小，中后期大的特点[11]；随着产量水平的提高，超级稻每生产1 000 kg稻谷氮、磷、钾需要量呈下降趋势[12]。蒋鹏等[13]研究发现，适宜的增加施氮量和适当的氮肥后移有利于糯稻产量和品质的协同提高。但这些研究主要针对非糯稻或施氮量、氮肥运筹对糯稻产量、品质影响等方面，而有关不同施氮量和氮肥运筹下糯稻氮、磷、钾吸收利用特征的研究鲜见报道。探明糯稻对氮磷钾养分的吸收积累，是指导高效、优质施肥的基础，因此，本研究以渝香糯1号为试材，通过田间试验研究施氮量和氮肥运筹对糯稻氮、磷、钾养分吸收积累的影响，以期为糯稻合理施肥提供理论依据和技术指导。

1　材料与方法

1.1材料

供试水稻为渝香糯1号。种子由重庆市农业科学院再生稻研究中心提供。试验地前茬为蔬菜。土壤pH值为7.85、有效氮含量138 mg/kg、有效磷含量15 mg/kg、有效钾含量114 mg/kg、全氮含量2.2 g/kg、全磷含量1.3 g/kg、全钾含量16.4 g/kg、有机质含量42.4 g/kg。

1.2试验设计

于 2014年在四川省德阳市孝泉镇进行大田试验。设3个施氮水平(N0、N120、N180)和2种不同施氮比例，底肥与蘖肥质量比为70%∶30% (A)、底肥、蘖肥和穗肥的质量比为50%∶20%∶30% (B)，具体组合见表1。底肥于移栽前1 d施用；分蘖肥于移栽后 7~10 d施用；穗肥于幼穗分化二期施用。磷肥(P2O5)全部用作基肥，用量为62.4 kg/ hm2；钾肥分成基肥和穗肥2次施用，基肥和穗肥质量比50%∶50%，总用量为135 kg/hm2。小区面积20 m2。3次重复，随机区组排列。于4月5日播种，5月8日移栽，每公顷移栽19.5万穴，每穴4~5苗。其他按当地高产栽培管理进行。

表1　大田施氮组合Table 1 Nitrogen treatments in the paddy field experiment

1.3测定项目

1.3.1植株氮、磷、钾含量的测定

于成熟期，每小区取代表性植株5穴，将植株分成稻草、实粒、秕粒3部分，置于105 ℃下杀青30 min，75 ℃下烘至恒重，用百分之一电子天平称重，同时用植物粉碎机将样品粉碎，备用。采用凯氏定氮法测氮；采用钼锑抗比色法测磷；采用火焰光度计法测钾。

1.3.2产量的测定及肥料利用效率等的计算

于成熟期每小区单收单晒，折算为14%含水量后，计为实收产量。

氮肥农学利用率(kg/kg)为施氮处理产量与无氮处理产量之差与施氮量之比；氮肥偏生产力(kg/kg)为施氮处理产量与施氮量的比；氮肥吸收利用率(%)为施氮处理植株吸氮量与无氮处理植株吸氮量之差与施氮量的百分比；氮、磷、钾养分收获指数(%)分别指籽粒氮、磷、钾吸收量与植株氮、磷、钾吸收量之比；每生产1 000 kg稻谷的氮、磷或钾需要量(kg)为植株氮、磷或钾吸收量与籽粒产量之比。

1.4数据处理

采用Statistix 8软件进行数据分析，LSD法进行多重比较。

2　结果与分析

2.1氮、磷、钾吸收量及其收获指数

由表2可知，不同氮肥处理对渝香糯1号成熟期氮、磷、钾养分吸收量影响显著。与 N0相比，N120的氮、磷、钾成熟期吸收量分别增加了37.4%、15.0%、23.1%，N180的氮、磷、钾成熟期吸收量分别增加了54.5%、30.0%、36.6%。相同施氮量下，采用B种氮肥运筹模式的氮、磷、钾养分吸收量均较A种氮肥运筹模式的低，氮、磷、钾养分吸收量分别减少了 15.9%、11.5%、9.8%。不同处理下糯稻对氮、磷、钾养分吸收积累量的比值在1.0∶(0.22～0.27)∶(0.83～0.97)之间，随着后期氮肥用量增加，磷、钾吸收比值呈增加趋势。糯稻成熟期氮、磷、钾吸收量与收获产量呈开口向下的二次曲线关系(图1)。不同氮肥处理对渝香糯1号成熟期氮、磷、钾的收获指数影响显著，与 N0相比，N120的氮、磷收获指数平均分别增加5.9%、5.3%。相同施氮量条件下，采用B种氮肥运筹模式氮的收获指数较A种氮肥运筹模式的高，N120和 N180分别增加 1.9% 和5.6%，而采用B种氮肥运筹模式磷、钾的收获指数均较A种氮肥运筹模式的收获指数小。

表2　不同处理下渝香糯1号的氮、磷、钾吸收量和收获指数Table 2 N, P, K uptake and its harvest index of Yuxiangnuo 1 of different treatments

图1　糯稻产量与成熟期氮、磷、钾吸收量的关系Fig. 1 Relationship between grain yield and N, P, K uptake at maturity

2.2每生产1 000 kg稻谷氮、磷、钾的需要量

由表3可知，不同施氮处理对渝香糯1号每生产1 000 kg稻谷氮的需要量影响显著。随着施氮量的增加，每生产1 000 kg稻谷的需氮量成增加趋势。施氮量相同的条件下，采用B种氮肥运筹模式每生产1 000 kg稻谷氮的需要量较A种氮肥运筹模式的少，N120和N180分别减少了14.3%和13.9%。不同施氮量处理对渝香糯1号每生产1 000 kg稻谷钾的需要量影响不显著。与A种氮肥运筹模式相比，采用B种氮肥运筹模式每生产1 000 kg稻谷磷、钾需要量分别降低了10.2%和7.8%。

表3　不同处理下渝香糯1号每生产1 000 kg稻谷氮、磷、钾的需要量Table 3 N, P, K requirements of aboveground plants for producing 1 000 kg grains of Yuxiangnuo 1 under different treatments

2.3产量及氮肥利用率

不同施氮量对渝香糯1号的产量影响显著，与N0相比，N120和 N180的产量分别增加了 29.8%和31.8%。施氮量相同条件下，采用B种氮肥运筹模式，渝香糯1号产量较A种氮肥运筹模式的低，N120和N180分别减少了2.8%和2.0%，但差异不显著。不同施氮量对渝香糯1号氮肥农学利用率和氮肥偏生产力影响显著。与N120相比，N180氮肥农学利用率和氮肥偏生产力分别降低了 28.9%和32.3%(表4)。施氮量相同条件下，不同氮肥运筹模式对氮肥农学利用率和氮肥偏生产力影响不显著。采用A种氮肥运筹模式，随着施氮量的增加，渝香糯1号氮肥吸收利用率呈下降趋势，而采用B种氮肥运筹模式，随着施氮量的增加，渝香糯1号氮肥吸收利用率呈增加趋势，说明适当的氮肥后移有利于提高氮肥吸收利用率。

表4　不同处理下渝香糯1号产量及氮肥利用率Table 4 Grain yield and nitrogen use efficiency of Yuxiangnuo 1 under different treatments

3　结论与讨论

本研究结果表明，每生产1 000 kg糯稻氮、磷、钾需要量分别为16.2～20.9、3.7～4.5、14.9～17.7 kg，氮、钾需要量与文献[12]报道的基本一致，但磷需要量高于非糯稻，可见在糯稻生产上适当增加磷肥施用量有利于糯稻产量的提高。本研究结果还显示，适当的增加穗肥用量，每生产1 000 kg糯稻氮、磷、钾需要量呈下降趋势，这可能与施用穗肥后氮、磷、钾的收获指数相对较高有关。相关分析结果表明，糯稻氮、磷、钾养分吸收量与产量呈开口向下二次曲线关系，即随着产量水平的提高，糯稻对氮、磷、钾养分吸收量增加，但在较高产量水平时，氮、磷、钾养分的吸收量增加相对较少，即产量水平较高时，氮、磷、钾养分利用率也较高，这一结果与敖和军等[12]在超级杂交稻上的结果基本一致。

明确糯稻植株氮、磷、钾吸收积累量的比例是实现糯稻生产平衡施肥的主要依据。高产水稻植株对氮、磷、钾的积累量比值为 1.0∶(0.12～0.18)∶(1.0～1.1)[14]，也有研究显示超级杂交稻地上部植株该比值为1.0∶(0.13～0.19)∶(0.87～1.19)[12]。本研究结果显示，糯稻地上部植株氮、磷、钾的积累量比值为 1.0∶(0.22～0.27)∶(0.83～0.97)，钾的比值与前人的结果较为相似，但磷的比值则高于前人的研究结果，也就是说在糯稻生产上要适当增加磷肥用量。磷可增加糯稻分蘖，促进穗的形成及淀粉的合成[15]，进而现实高产、优质的目的。由此可见，糯稻生产的氮、磷、钾施用比例应以1.0∶0.3∶1.0为佳。

已有研究结果表明，随着氮肥用量的增加，水稻氮肥农学利用率、氮肥偏生产力、氮肥吸收利用率呈降低趋势，且表现出密切的负相关性[16–18]。彭建伟等[19–20]研究还发现，相同施氮量条件下，科学的氮肥运筹模式能有效的提高氮肥利用率，减少氮素损失。有机肥和无机肥配施可实现水稻产量和氮肥利用率协同提高[21]。本研究结果表明，随着施氮量的增加，糯稻氮肥农学利用率、氮肥偏生产力、氮肥吸收利用率呈下降趋势。在施氮量相同条件下，2种氮肥运筹模式间的糯稻氮肥农学利用率、氮肥偏生产力、氮肥吸收利用率差异不显著。

综上所述，在糯稻生产上适宜的施氮量为 120 kg/hm2，氮、磷、钾施用比例以1.0∶0.3∶1.0为佳，采用 B种氮肥运筹模式(底肥、蘖肥与穗肥质量比为50%∶20%∶30%)可实现产量和肥料利用率的协调提高。

[1] 张耀鸿，张亚丽，黄启为，等．不同氮肥水平下水稻产量以及氮素吸收、利用的基因型差异比较[J]．植物营养与肥料学报，2006，12(5)：616–621．

[2] 邹应斌，陈玉枚，徐国生，等．双季超级稻产量和氮磷钾吸收的基因型差异[J]．作物研究，2008，22(4)：225–229．

[3] Huang H L，He F，Cui K H，et al．Determination of optimal nitrogen rate for rice varieties using a chlorophyll meter [J]．Field Crops Research，2008，105：70–80．

[4] 吴文革，张四海，赵决建，等．氮肥运筹模式对双季稻北缘水稻氮素吸收利用及产量的影响[J]．植物营养与肥料学报，2007，13(5)：757–764．

[5] 李方敏，樊小林，陈文东．控释肥对水稻产量和氮肥利用效率的影响[J]．植物营养与肥料学报，2005，11(4)：494–500．

[6] 曹兵，徐秋明，任军，等．延迟释放型包衣尿素对水稻生长和氮素吸收的影响[J]．植物营养与肥料学报，2005，11(3)：352–356．

[7] 曾勇军，石庆华，潘晓华，等．施氮量对高产早稻氮素利用特征及产量形成的影响[J]．作物学报，2008，34(8)：1409–1419．

[8] 张军，张洪程，段祥茂，等．地力与施氮量对超级稻产量、品质及氮肥利用率的影响[J]．作物学报，2011，37(11)：2020–2029．

[9] 江立庚，曹卫星，甘秀芹，等．不同施氮水平对南方早稻氮素吸收利用及其产量和品质的影响[J]．中国农业科学，2004，37(4)：490–496．

[10] 万靓军，张洪程，霍中洋，等．氮肥运筹对超级杂交粳稻产量及氮肥利用率的影响[J]．作物学报，2007，33(2)：175–182．

[11] 蒋鹏，黄敏，Ibrahim M d，等．“三定”栽培对双季超级稻养分吸收积累及氮肥利用率的影响[J]．作物学报，2011，37(12)：2194–2207．

[12] 敖和军，王淑红，邹应斌，等．不同施肥水平下超级杂交稻对氮、磷、钾的吸收积累[J]．中国农业科学，2008，41(10)：3123–3132．

[13] 蒋鹏，熊洪，张林，等．施氮量和氮肥运筹模式对糯稻产量及品质的影响[J]．作物研究，2015，29(6)：595–598．

[14] Ying J F，Peng S B，Yang G Q，et al．Comparison of high-yield rice in tropical and subtropical environments：II．Nitrogen accumulation and utilization efficiency [J]. Field Crops Research，1998，57：85–93．

[15] 陆景陵．植物营养学[M]．北京：北京农业大学出版社，1994．

[16] Shukla A K，Ladha J K，Singh V K，et al．Calibrating the leaf color chart for nitrogen management in different genotypes of rice and wheat in a systems perspective[J]. Agronomy Journal，2004，96：1606–1621．

[17] Singh B，Singh Y，Ladha J K，et al．Chlorophyll meterand leaf chart-based nitrogen management for rice and wheat in northwestern India[J]．Agronomy Journal，2002，94：821–829．

[18] Peng S B，Roland J B，Huang J L，et al．Strategies for overcoming low agronomic nitrogen use efficiency in irrigated rice systems in China[J]．Field Crops Research，2006，96：37–47．

[19] 彭建伟，丁哲利，刘强，等．施氮模式对早稻农艺性状及氮肥利用率的影响[J]．湖南农业大学学报(自然科学版)，2010，36(2)：224–228．

[20] 钟胜兰，刘强，荣湘民，等．不同养分管理模式对早稻产量及氮肥利用率的影响[J]．湖南农业科学，2009 (7)：11–13．

[21] 向秀媛，刘强，荣湘民，等．有机肥和无机肥配施对双季稻产量及氮肥利用率的影响[J]．湖南农业大学学报(自然科学版)，2014，40(1)：72–77．

责任编辑：尹小红

英文编辑：梁 和

Effect of nitrogen rates and nitrogen application patterns on nutrient accumulation and nitrogen use efficiency of glutinous rice

Jiang Peng1,2, Xiong Hong1,2, Zhu Yongchuan1,2, Zhang Lin1,2, Zhou Xingbing1,2, Liu Mao1,2, Guo Xiaoyi1,2, Xu Fuxian1,2*
(1.Rice and Sorghum Research Institute, Sichuan Academy of Agricultural Sciences / Key Laboratory of Southwest Rice Biology and Genetic Breeding, Ministry of Agriculture, Deyang, Sichuan 618000, China; 2.Luzhou Branch of National Rice Improvement Center, Luzhou, Sichuan 646100, China)

An inbred glutinous rice of Yuxiangnuo 1 was used as experimental material, three nitrogen rates (N0, 0 kg/hm2; N120, 120 kg/hm2; N180, 180 kg/hm2) and two nitrogen application patterns (pattern A: 70% was applied as basal fertilizer and 30% in early tillering stage; pattern B: 50% N as basal fertilizer, 20% and 30% in early tillering and panicle initiation stage respectively) were designed to study the effect of nitrogen rates and nitrogen application patterns on nutrient accumulation and nitrogen use efficiency of glutinous rice. The results showed that: There was significantly difference in uptakes of nitrogen (N), phosphorus (P) and potassium (K) of glutinous rice among different nitrogen rate treatments. The uptakes of N, P, K of pattern B were less than those of pattern A. The demands of N, P, K per 1 000 kg grains of pattern B were 14.1%, 10.2% and 7.8% lower than those of pattern A, respectively. Grain yield of glutinous rice increased with N application rate increasing, while N use efficiency decreased with N application rate increasing. There was not significantly difference in N use efficiency of glutinous rice between pattern A and B. The results suggest that the N application rate of 120 kg/hm2with B nitrogen application pattern is the optimal choice for glutinousrice production.

glutinous rice; nitrogen management; nitrogen use efficiency; grain yield

蒋鹏(1982—)，男，广西桂平人，博士，助理研究员，主要从事水稻高产高效栽培理论与技术研究，jiangyipeng137@163.com；*通信作者，徐富贤，研究员，主要从事水稻高产高效栽培理论与技术研究，xu6501@163.com

S511.01

A

1007-1032(2016)04-0349-05

2016–01–04 修回日期：2016–06–10

四川省科学技术厅科技支撑计划项目(2014NZ0128)；四川省农科院中试熟化(大竹院县合作)项目；西南水稻创新体系建设项目