氮肥运筹对机插双季稻产量、氮肥利用率及经济效益的影响
2016-11-04王秀斌徐新朋孙静文梁国庆刘光荣
王秀斌,徐新朋,孙静文,梁国庆,刘光荣,周 卫
(1 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,农业部植物营养与肥料重点实验室,北京 100081;2 江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所,江西南昌 330200)
氮肥运筹对机插双季稻产量、氮肥利用率及经济效益的影响
王秀斌1,徐新朋1,孙静文1,梁国庆1,刘光荣2,周卫1*
(1 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,农业部植物营养与肥料重点实验室,北京 100081;2 江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所,江西南昌 330200)
【目的】随着劳动力成本的提高,机械插秧是降低水稻生产劳动强度的必要措施之一,研究适应该技术的氮肥施用时期和比例,对推广该技术,实现机插双季稻稳产高产具有重要意义。【方法】以早稻和晚稻为试验材料,进行机插双季稻氮肥施用田间试验。在同一施氮量下,设置氮素基肥∶分蘖肥∶穗肥比例为8∶2∶0(N8∶2∶0)、7∶2∶1(N7∶2∶1)、6∶2∶2(N6∶2∶2)、5∶2∶3(N5∶2∶3)、4∶2∶4(N4∶2∶4)、3∶2∶5(N3∶2∶5)和不施氮肥(CK)7 个处理。调查了早稻和晚稻产量形成、氮素吸收以及氮肥利用特征,讨论了氮肥后移与产量、产量形成及肥料利用率的关系。【结果】机插早、晚稻基肥∶分蘖肥∶穗肥比例分别为6∶2∶2 和 5∶2∶3 处理水稻高产的群体结构最合理,有效穗、穗粒数、结实率与千粒重的乘积最大,协调产量的各因子达最佳值。同时发现,机插早、晚稻穗肥比例与有效穗数呈极显著负相关,与穗粒数呈正相关,与结实率呈抛物线关系。施氮处理机插早、晚稻的籽粒和秸秆氮含量及氮素累积量较 CK 处理均有所增加,其中随着穗肥比例的增大,早、晚稻的籽粒和秸秆氮含量均呈现增加的趋势,而氮素累积量均呈先增后减的趋势。无论机插早稻(施氮量为 180 kg/hm2)还是晚稻试验(施氮量为 195 kg/hm2),随着穗肥比例的增大,氮肥贡献率(NCR)、氮肥农学利用率(NAE)、氮肥吸收利用率(NRE)、氮肥偏生产力(PFPN)以及经济效益均呈先增后减的趋势,其中早稻 N6∶2∶2处理 NCR、NAE、NRE、PFPN和经济效率均达最大值,晚稻 N5∶2∶3处理均达最大值;而早、晚稻氮肥生理利用率(NPE)随着穗肥比例的增大均呈现逐渐减少的趋势。【结论】在施氮量和分蘖肥比例相同的条件下,机插早、晚稻施基蘖肥与穗肥比例分别为 6∶2∶2 和 5∶2∶3 时,有利于水稻高产和氮肥高效,是较为理想的施肥模式。
氮肥运筹;机插;双季稻;产量;氮肥利用率;经济效益
氮肥是限制水稻生长发育和产量形成的重要因素[1-3],合理施用氮肥可优化水稻群体质量,提高茎蘖成穗率,获得高产[4-5]。已有研究表明,不仅施氮量的大小对水稻产量有直接影响[6-8],而且氮素基蘖穗肥的施入比例对水稻产量也有显著影响[9]。氮素基蘖穗肥的施入比例适宜值在不同稻区获得的结论各异,彭长青等[10-11]研究认为机插水稻的氮素基蘖肥与穗肥的比例为 6∶4 时效果最好,许晶等[12]则认为黑龙江寒地水稻基蘖肥与穗肥比例 8∶2 时产量较高。至今,机插水稻氮素运筹方面的研究多集中于单季稻区,而机插双季稻区合理的氮肥运筹条件下获得高产、高效的报道较少。
我国南方双季稻区水稻种植面积和产量分别占全国水稻种植面积和总产量的 41.75% 和 36.89%,是我国重要的水稻主产区[13]。随着水稻栽培技术不断进步,机插水稻育秧技术逐渐成熟和大田配套技术不断完善,机插水稻显示出明显的高产稳产性[14]。但由于机插稻秧龄较短、移栽植伤较大、全生育期缩短等特点[15-17],在种植与管理技术方面较常规人工移栽水稻具有明显的差异[18-19]。有关机插水稻氮肥运筹方面的研究,学者认为应根据机插水稻的秧苗和分蘖发生特点,调整机插水稻前后期的施氮比例[10-11,20],适当增加后期氮肥比例有利于机插稻植株生长[9]。因此,本研究以机插为核心技术,研究总施氮量一致的条件下,不同基蘖穗肥的施入比例对机插双季稻产量形成、氮素吸收及氮肥利用特征的影响。以期探明氮肥后移与产量、产量形成及肥料利用率的关系,为建立机插双季稻高产稳产栽培技术体系提供理论依据,同时也为生产实际提供技术支撑。
1 材料与方法
1.1试验地概况
试验于 2014年在江西省上高县大田进行,属亚热带季风湿润气候区。年平均气温 17.6℃,多年年均太阳辐射总量为 105×104Kcal/m2,累年平均日照1746 h,7 月份日照时数 252.2 h,为一年中最多月份。年平均降雨量 2107.7 mm,雨季多集中在 4~7月份。年平均无霜期 300 多天,非常适宜农作物生产,是典型的双季稻区。土壤类型属壤土,地力中上等。试验前土壤 pH 值 5.08,有机质 33.08 g/kg,全氮 1.93 g/kg,有效磷 45.94 mg/kg,速效钾 110.36 mg/kg,CEC 10.85 cmol/kg。
1.2试验设计
试验采取机插双季稻种植模式,设早、晚稻氮素基肥:蘖肥:穗肥比例:8∶2∶0(N8:2:0)、7∶2∶1(N7∶2∶1)、6∶2∶2(N6∶2∶2)、5∶2∶3(N5∶2∶3)、4∶2∶4(N4∶2∶4)、3∶2∶5(N3∶2∶5)和不施氮肥(CK)7 个处理,小区面积 333 m2。各处理早稻 N 180 kg/hm2、P2O590 kg/hm2,晚稻 N 195 kg/hm2、P2O560 kg/hm2,钾肥均为 K2O 165 kg/hm2,氮磷钾肥料品种分别为尿素,过磷酸钙和氯化钾。磷钾肥均一次性基施;氮肥分次施入,其中分蘖肥和穗肥分别在移栽后第 5 d 和倒 2叶期施入。早稻前茬为冬闲田,晚稻前茬为稻田。早、晚稻品种分别为中嘉早 17 和 H 优 518,机插规格均为 25 cm×14 cm。早稻于 3月17日播种,4 月11日机插,7月13日收割;晚稻于 6月26日播种,7月15日机插,10月13日收割。田间管理按照当地常规方法进行。
1.3测定项目与方法
1.3.1氮含量测定采集的植株样品在 105℃下杀青30 min,然后继续在 75℃烘干至恒重,粉碎和过筛。样品经 H2SO4-H2O2消煮后定容,过滤,采用流动注射分析仪(TRAACA-2000,德国)测定全氮含量。1.3.2测产与考种每个小区单打单收,田间直接测定产量,取 1 kg 水稻籽粒样品,烘干后计算含水量,再通过含水量折算出实际产量。
1.3.3计算方法氮肥贡献率=(施氮区产量-不施氮区产量)/施氮区产量×100%;
土壤氮素依存率=不施氮区地上部吸氮量/施氮区地上部吸氮量×100%;
氮肥农学利用率=(施氮区产量-不施氮区产量)/施氮量×100%;
氮肥吸收利用率=(施氮区地上部吸氮量-不施氮区地上部吸氮量)/施氮量×100%;
氮肥生理利用率(kg/kg,N)=(施氮区产量-不施氮区产量)/(施氮区地上部吸氮量-不施氮区地上部吸氮量);
氮肥偏生产力(kg/kg,N)=施氮区产量/施氮量。1.3.4统计方法试验数据采用 Microsoft Excel 2007进行处理,利用 SPSS13.0 数据处理系统进行方差分析和 LSD 多重比较。
2 结果与分析
2.1氮肥运筹对机插双季稻产量及构成因子的影响
研究结果表明,不同氮肥运筹对机插双季稻产量及其构成因子有显著影响(表1)。与不 施氮肥处理(CK)相比,施氮处理机 插早、晚稻产量均显著增加,其中早、晚稻产量增幅分别为 28.36%~43.45%和 45.35%~67.34%。在相同施氮量下,机插早、晚稻基肥:分蘖肥:穗肥比例分别为 6∶2∶2 和 5∶2∶3的处理产量最高,其产量较其它氮肥运筹的处理增幅分别为 6.68%~13.40% 和 4.42%~15.13%。
施氮处理机插早、晚稻的有效穗数和穗粒数较不施氮肥处理均显著增加,而其结实率及千粒重则有所降低(表1)。
从图1(a,d)可知,在分蘖肥比例相同的条件下(分蘖肥占 20%),穗肥比例与机插早、晚稻产量和结实率均呈抛物线关系,且随穗肥比例的增大呈现先升后降的趋势,可见机插早、晚稻产量和结实率均有一个适宜的基、蘖、穗肥比例;有效穗数与穗肥比例呈极显著负相关(早稻 y=-0.754x+315.0,R2=0.932;晚稻 y=-0.410x+377.9,R2=0.961),均随穗肥比例的增大而降低(图1b);穗粒数与穗肥比例呈极显著正相关(早稻 y=0.160x+106.6,R2=0.867;晚稻 y=0.228x+117.3,R2=0.634),随穗肥比例的增大而增加(图1c)。综合各产量及构成因素,在相同施氮量下,机插早、晚稻基肥 :分蘖肥 :穗肥比分别为 6∶2∶2 和 5∶2∶3的处理水稻高产的群体结构最合理,有效穗、穗粒数、结实率与千粒重的乘积最大,协调产量的各个因子达最佳值。
2.2氮肥运筹对机插双季稻茎蘖动态及成穗率的影响
合理的茎蘖动态和高成穗率是优质群体的指标。从表2可知,随着时间的推移,各处理机插早、晚稻的茎蘖消长变化趋势基本一致,总体呈现先增后减的趋势,至分蘖期茎蘖数均达到最大值。
从不同氮肥运筹方式来看,施氮处理机插早、晚稻的茎蘖数较 CK 处理均显著增加,且各时期(除移栽期)茎蘖数随穗肥比例的增大逐渐减少。早、晚稻成穗率与穗肥比例呈二次抛物线曲线关系(早稻 y=-0.009x2+0.474x+58.05,R2=0.810;晚稻 y=-0.007x2+0.472x+66.80,R2=0.982),其中在分蘖肥比例相同的条件下(分蘖肥占 20%),早稻 N6∶2∶2处理成穗率达到最大值,为 63.67%,晚稻N5∶2∶3处理成穗率达到最大值,为 73.34%(图2),这表明穗肥比例过大或过小均不能提高成穗率,最高成穗率有一个适宜的基蘖穗肥比例范围。因此,本试验在施氮量和分蘖肥比例相同的条件下,机插双季稻穗肥比例适宜的范围为 20%~30%,有利于提高成穗率。
表1 不同氮肥运筹双季稻产量及其构成Table 1 Yield and yield components of double-cropping rice affected by nitrogen allocation rate
图1 穗肥比例与产量、有效穗、穗粒数和结实率的关系Fig.1 The relation between panicle fertilizer proportion and yield and yield components
表2 不同氮肥运筹水稻不同生育期茎蘖数(×104/hm2)Table 2 Tiller numbers in growth stages of rice affected by nitrogen allocation ratio
图2 穗肥比例与成穗率的关系Fig.2 The relation between ratio of panicle fertilizer and percentage of earbearing tiller
2.3氮肥运筹对机插双季稻氮吸收的影响
从表3可以知,施氮处理机插早、晚稻的籽粒和秸秆氮含量较 CK 处理均有所增加,其早、晚稻籽粒含氮量增幅分别为 11.43%~18.10% 和 8.79%~26.37%,秸秆含氮量增幅分别为 8.33%~33.33% 和7.69%~21.15%;且在分蘖肥比例相同的条件下,随着穗肥比例的增大,早、晚稻的籽粒和秸秆氮含量均呈现增加的趋势。
施氮处理机插早、晚稻氮素累积量较 CK 处理均显著增加,其早、晚稻增幅分别为 43.78%~67.41% 和 63.76%~107.65%;且在分蘖肥比例相同的条件下,随着穗肥比例的增大,早、晚稻氮素累积量均呈先增后减的趋势,其中早稻基肥 : 分蘖肥 :穗肥比例为 6 : 2 : 2 的处理氮素累积量达到最大值,为134.71 kg/hm2,晚稻基肥:分蘖肥:穗肥比例为 5 : 2 : 3的处理氮素累积量达到最大值,为 168.07 kg/hm2。
2.4氮肥运筹对氮肥贡献率和土壤氮素依存率的影响
表4显示,无论机插早稻还是晚稻试验,在分蘖肥比例相同的条件下(分蘖肥占 20%),随着穗肥比例的增大,氮肥贡献率(NCR)均呈先增后减的趋势,其中机插早稻 N7:2:1处理 NCR 达到最大值,为 29.54%,机插晚稻 N6:2:2处理 NCR 达到最大值,为 40.24%;研究还发现,同一氮肥运筹方式下机插晚稻的 NCR 均显著高于早稻的。机插早、晚稻的氮素依存率(SNDR)随着穗肥比例的增大呈先减后增的趋势,其中早稻 N7:2:1处理 SNDR 值最低,为 53.90%,晚稻 N6:2:2处理 SNDR 值最低,达48.16%。
表3 不同氮肥运筹双季稻氮素含量和累积量Table 3 Effects of nitrogen application on nitrogen uptake of double-cropping rice
表4 氮肥运筹对稻田氮肥贡献率和土壤氮素依存率的影响Table 4 Effect of nitrogen application on NCR and SNDR in paddy fields
2.5氮肥运筹对氮肥利用率的影响
从表5可知,无论机插早稻还是晚稻试验,在分蘖肥比例相同的条件下,随着穗肥比例的增大,氮肥农学利用率(NAE)、氮肥吸收利用率(NRE)和氮肥偏生产力(PFPN)均呈先增后减的趋势,其中机插早稻 N6:2:2处理 NAE、NRE 和 PFPN均达到最大值,且分别为 11.47 kg/kg、35.59%和38.82 kg/kg,机插晚稻 N5:2:3处理 NAE、NRE 和PFPN均达到最大值,且分别为 18.56 kg/kg、44.68%和 46.13 kg/kg。研究还发现,机插早、晚稻氮肥生理利用率(NPE)随着穗肥比例的增大均呈现逐渐下降的趋势,其早、晚稻 NPE 的变幅分别为25.97~33.84 kg/kg 和 36.06~47.23 kg/kg。可见,机插早、晚稻基肥:分蘖肥:穗肥比例分别为 6 : 2 : 2和 5 : 2 : 3 时,有利于水稻高产和氮肥高效。
2.6氮肥运筹对双季稻经济效益的影响
从表6可以得出,与不施肥处理相比,施氮处理机插早、晚稻的产值、纯收入以及产投比均显著增加,其早稻增幅分别为 26.50%~43.45%,76.93%~126.12% 和 26.50%~43.45%,晚稻增幅分别为 45.45%~67.34%,93.53%~138.89% 和45.35%~67.34%。机插早、晚稻的产值、纯收入和产投比均随着施穗肥比例的增加呈现先增后减的趋势,其中机插早、晚稻分别在 N6∶2∶2和 N5∶2∶3处理下三个指标均达到最大值。研究还发现,同一氮肥运筹方式下机插晚稻的产值、纯收入和产投比均显著高于早稻的。
表5 氮肥运筹对双季稻氮肥利用率的影响Table 5 Effect of nitrogen application on N use efficiency of double-cropping rice
表6 氮肥运筹对双季稻经济效益(yuan/hm2)Table 6 Effects of nitrogen application on economic benefits of double-cropping rice
3 讨论与结论
3.1水稻产量及构成因子
调整氮素基蘖穗肥比例,可协调水稻的群体指标,促进水稻增产[4,9,16]。氮素基蘖穗肥施入比例适宜值在不同稻区获得的结论各异,主要受土壤性状、气候条件、水稻品种、移栽基本苗等多因素影响[10,17,20]。本研究结果表明,在总施氮量和分蘖肥比例相同的条件下(分蘖肥占 20%),机插早、晚稻产量随着穗肥施用比例的增加均呈现先增后减的趋势,其中早稻在施氮量 180 kg/hm2下,基、蘖、穗肥比例为 6∶2∶2 的处理产量最高,这与许晶等[12]在黑龙江寒地水稻的研究结果一致;晚稻在施氮量 195 kg/hm2下,基、蘖、穗肥比例为 5∶2∶3 的处理产量最高,这与付立东等[9]的研究结果较吻合。早晚稻获得高产的基蘖穗肥施入比例不同,其可能原因是早稻季气温相对较低,生育期延长,适当增加基蘖肥比例可提高分蘖期土壤速效氮浓度,促进水稻营养生长期对氮素的吸收,保证在有效分蘖临界期之初达到预期收获穗数[11,21]。水稻群体生长从基本苗到有效穗之间有一个茎蘖消长过程,水稻分蘖发生受环境因素影响较大,其中氮素营养是影响分藥发生的重要因子之一[22-23]。De Datta[24]指出,水稻前期施用氮肥主要影响水稻的分蘖和单位面积的穗数,氮素在幼穗分化期和灌浆结实期主要影响水稻的每穗粒数和结实率。本研究结果显示,机插早、晚稻穗肥比例与有效穗数呈极显著负相关,与穗粒数呈正相关,与结实率呈抛物线关系,这与郭宏文等报道[25]的结果基本一致,而与罗明报道的结果不完全相似,罗明[26]研究认为,机插小苗前期施氮占总施氮比例为 57%左右时,产量最高;前期施氮比例与穗数呈极显著负相关,与穗粒数、千粒重呈正相关,与结实率呈抛物线关系。总的来看,本研究认为机插早、晚稻基、蘖、穗肥施入比例分别为 6∶2∶2 和5∶2∶3 的处理水稻高产的群体结构最合理,有效穗、穗粒数、结实率与千粒重的乘积最大,协调产量的各个因子达最佳值。可见,适宜的基蘖穗肥施入比例,才能确保在获得预期穗数的基础上满足水稻生育中后期的氮素供应,提高水稻群体光合作用,协调足穗与大穗之间的矛盾,保证籽粒灌浆所需养分供给。
3.2氮肥利用率和经济效益
氮肥施用量和施用时期对氮肥利用率影响显著。国际上通用的氮肥利用率定量指标包括氮肥生理利用率,氮肥吸收利用率,氮肥农学利用率和氮肥偏生产力[27-28],这些指标从不同的侧面描述了作物对氮素或氮肥的利用率。我国氮肥利用率通常指作物对施入土壤中氮肥吸收利用程度的表现,近十年来,其他三个指标的应用也已引起重视[29]。已有研究表明,适宜施氮量和基蘖肥与穗肥比例,能为水稻整个生育期提供比较平衡的氮素供应,可促进氮素吸收,提高氮肥利用效率,协调产量构成因素,从而提高产量,节本增效[30]。本研究结果表明,在总施氮量和分蘖肥比例相同的条件下(分蘖肥占20%),增加穗肥施入比例可提高植株、子粒含氮率,这与前人的研究结果基本一致[3]。有研究表明水稻产量的高低与成熟期氮素累积量关系密切,本研究发现早、晚稻分别在 N6∶2∶2和 N5∶2∶3处理下水稻产量和氮素积累量均达到最大值,说明适当的前氮后移能促进水稻对氮素的吸收,提高产量。已有研究报道,前氮后移在低施氮量下能够提高氮肥的利用效率,而在高施氮量下反而使氮肥的利用受到限制[31]。林忠成等[32]研究表明,在总施氮量为 N 225 kg/hm2水平下,随着穗肥比例增大,氮肥吸收利用率增大,氮肥生理利用率减少,氮肥农学利用率先增大后略有减小;同时,当基蘖肥占总施氮量 60%~70% 时,双季早、晚稻具有较高的干物质积累量、氮素积累量、氮素当季利用率和氮素农艺效率。吴文革等[33-34]研究在施 N 180 kg/hm2的条件下,基∶蘖∶穗肥=50∶25∶25 的运筹模式是双季稻北缘地区早稻的合理施肥方式。可能原因与试验所选用的材料类型[35]和试验所处的生态环境[36]等密切相关。本研究结果指出,无论机插早稻(施氮量为 180 kg/hm2)还是晚稻试验(施氮量为 195 kg/hm2),在总施氮量和分蘖肥比例相同的条件下,随着穗肥比例的增大,氮肥贡献率(NCR)、氮肥农学利用率(NAE)、氮肥吸收利用率(NRE)、氮肥偏生产力(PFPN)以及经济效益均呈先增后减的趋势,其中早稻 N6∶2∶2处理 NCR、NAE、NRE、PFPN和经济效率均达最大值,晚稻 N5∶2∶3处理均达到最大值;而早、晚稻氮肥生理利用率(NPE)随着穗肥比例的增大均呈现逐渐减少的趋势,这与林忠成等[32]的研究结果相一致。可见,在不改变施氮量的前提下,机插早、晚稻施基、蘖、穗肥的施入比例分别为 6∶2∶2 和 5∶2∶3 时,有利于水稻高产和氮肥高效,为实现机插杂交稻高效高产提供理论依据。
[1]Awan T H, Cruz P C S, Chauhan B S. Growth analysis and biomass partitioning of Cyperus iria in response to rice planting density and nitrogen rate [J]. Crop Protection, 2015, 74, 92-102.
[2]赵锋, 程建平, 汪本福, 等. 氮肥运筹对机械栽植早稻两优 287 根系特征和产量的影响 [J]. 湖北农业科学, 2013, 52(7): 1505-1509. Zhao F, Cheng J P, Wang B F, et al. Effect of nitrogen management patterns to root traits and yield of mechanical planting early rice variety Liangyou 287 [J]. Hubei Agricultural Sciences, 2013, 52(7): 1505-1509.
[3]王丹, 付立东, 吕小红. 氮肥运筹对机插水稻产量及氮肥利用率的影响 [J]. 湖北农业科学, 2014, 53(22): 5372-5374. Wang D, Fu L D, Lü X H. Effects of nitrogen application on yield and nitrogen use efficiency of machine-transplanted rice [J]. Hubei Agricultural Sciences, 2014, 53(22): 5372-5374.
[4]郭万胜, 韩国路, 冯明, 等. 氮肥运筹对钵苗机插水稻产量及其群体质量影响试验研究 [J]. 北方水稻, 2014, 44(5): 39-40. Guo W S, Han G M, Feng M, et al. Effect of nitrogen application on yield and population quality on mechanical transplanting rice with pot seedling [J]. North Rice, 2014, 44(5): 39-40.
[5]陈刚, 吴文革, 孙如银, 等. 氮肥追施方式对机插杂交中籼稻群体质量及产量形成的影响 [J]. 中国土壤与肥料, 2015,(2): 78-82. Chen G, Wu W G, Sun R Y, et al. Effects of nitrogen topdressing on population quality and yield formation of machine transplanted middle-season indica hybrid rice [J]. Soil and Fertilizer Science in China, 2015,(2): 78-82.
[6]刘桃菊, 朱冰, 江绍琳, 等. 施氮量对双季稻氮素吸收和产量的影响及其优化 [J]. 浙江农业学报, 2014, 26(4): 1004-1009. Liu T J, Zhu B, Jiang S L, et al. Effect of nitrogen rates on N uptake and use efficiency in double season rice and optimization of nitrogen application [J]. Acta Agriculturae Zhejiangensis, 2014, 26(4): 1004-1009
[7]Jian Z P, Wang F, Li Z Z, et al. Grain yield and nitrogen use efficiency responses to N application in Bt(Cry1Ab/Ac)transgenic two-line hybrid rice [J]. Field Crops Research, 2014, 155: 184-191.
[8]Deng F, Li W L, Ren W J, et al. Optimized nitrogen managements and polyaspartic acid urea improved dry matter production and yield of indica hybrid rice [J]. Soil and Tillage Research, 2015, 145: 1-9.
[9]付立东, 王宇, 李旭, 等. 氮素基蘖穗肥施入比例对机插水稻生育及产量的影响 [J]. 广东农业科学, 2014, 19: 52-55. Fu L D, Wang Y, Li X, et al. Effects of different rate of nitrogen base-tiller and panicle fertilizer on growth and yield of machinetransplanted rice [J]. Guangdong Agricultural Sciences, 2014, 19: 52-55.
[10]彭长青, 李世峰, 卞新民, 等. 机插水稻高产栽培关键技术的适宜值[J]. 应用生态学报, 2006, 35(9): 1619-1623. Peng C Q, Li S F, Bian X M, et al. Appropriate parameters for highyielding cultivation of machine-transplanted rice [J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2006, 35(9): 1619-1623.
[11]彭长青, 李世峰, 钱宗华, 等. 氮肥运筹对机插水稻产量形成的影响[J]. 安徽农业科学, 2005, 33(12): 2275-2276, 2297. Peng C Q, Li S F, Qian Z H, et al. Effect of nitrogen application on yield formation of machine transplanted rice [J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2005, 33(12): 2275-2276, 2297.
[12]许晶, 赵宏伟, 杜晓东, 等. 氮肥运筹对寒地水稻氮肥利用率及产量影响的研究 [J]. 作物杂志, 2011,(3): 86-89. Xu J, Zhao H W, Du X D, et al. Effects of nitrogen application on nitrogen use efficiency and yield of japonica rice in the cold region[J]. Crops, 2011,(3): 86-89.
[13]国家统计局. 中国统计年鉴[M]. 北京:中国统计出版社, 2013. National Bureau of Statistics China statistical yearbook [M]. Beijing: China Statistics Press, 2013.
[14]张锦萍, 钟平, 陈川, 等. 杂交稻机插秧现状及关键技术研究进展[J]. 现代农业科技, 2011(3): 50-52. Zhang J P, Zhong P, Chen C, et al. Status and research progress on key technlgues of hybrid rice transplanting with machinery [J]Modern Agricultural Sciences and Technology, 2011,(3): 50-52.
[15]张洪程, 赵品恒, 孙菊英, 等, 机插杂交粳稻超高产形成群体特征[J]. 农业工程学报, 2012, 28(2): 39-44. Zhang H C, Zhao P H, Sun J Y, et al. Population characteristics of super high yield formation of mechanical transplanted japonica hybrid rice [J]. Transactions of the CSAE, 2012, 28(2): 39-44.
[16]霍中洋, 魏海燕, 张洪程, 等. 穗肥运筹对不同秧龄机插超级稻宁粳1号产量及群体质量的影响 [J]. 作物学报, 2012,(8): 1460-1470. Huo Z Y, Wei H Y, Zhang H C, et al. Effect of panicle nitrogen fertilizer management on yield and population quality in mechanical transplanted super rice Ningjing 1 with different seedling ages [J]. Acta Agronomica Sinica, 2012,(8): 1460-1470.
[17]李杰, 张洪程, 董洋阳, 等. 不同生态区栽培方式对水稻产量、生育期及温光利用的影响 [J]. 中国农业科学, 2011, 44(13): 2661-2672. Li J, Zhang H C, Dong Y Y, et al. Effects of cultivation methods on yield, growth stage and utilization of temperature and lumination of rice in different ecological regions [J]. Scientia Agricultura Sinica,2011, 44(13): 2661-2672.
[18]高连兴, 赵秀荣. 机械化移栽方式对水稻产量及主要性状的影响[J]. 农业工程学报, 2002, 18(3): 45-48. Gao L X, Zhao X R. Effect of mechanized transplanting methods on rice yield & rice population growth trends [J]. Transactions of the CSAE, 2002, 18(3): 45-48.
[19]沈建辉, 曹卫星, 朱庆森. 不同育秧方式对水稻机插秧苗素质的影响 [J]. 南京农业大学学报, 2003, 26(3): 7-9. Shen J H, Cao W X, Zhu Q S. Effects of different seedling raising methods on rice seedling quality by mechanical transplanting [J]. Journal of Nanjing Agricultural University, 2003, 26(3): 7-9.
[20]袁奇, 于林惠, 石世杰. 机插秧每穴栽插苗数对水稻分蘖与成穗的影响 [J]. 农业工程学报, 2007, 23(10): 121-125. Yuan Q, Yu L H, Shi S J. Effects of different of planting seedlings per hill on outgrowth and tiller production for machine-transplanted rice [J]. Transactions of the CSAE, 2007, 23(10): 121-125.
[21]付立东, 王宇, 隋鑫, 等. 氮肥运筹对滨海盐碱地水稻生育及产量的影响 [J]. 沈阳农业大学学报, 2010, 41(3): 327-330.Fu L D, Wang Y, Sui X, et al. Effects of nitrogen fertilizer applications on growth and yield of rice in coastal saline-alkali land[J]. Journal of Shenyang Agricultural University, 2010, 41(3): 327-330.
[22]凌启鸿, 苏祖芳, 张海泉. 水稻成穗率与群体质量的关系及影响因素的研究 [J]. 作物学报, 1995, 21(4): 463-469. Ling Q H, Sun Z F, Zhang H Q. Relationship between earbearing tiller percentage and population quality and its influential factors in rice [J]. Acta Agronomica Sinica, 1995, 21(4): 463-469.
[23]张洪程, 王夫卫. 中国水稻群体研究进展 [J]. 中国水稻科学, 2001,15(1): 51-56. Zhang H C, Wang F W. Recent progress on research of rice population in China [J]. Chinese Journal of Rice Science, 2001,15(1): 51-56.
[24]De Datta S K. Improving nitrogen fertilizer efficiency in lowland rice in tropical Asia [J]. Fertilizer Reseatch, 1986, 9(1-2): 171-186.
[25]郭宏文, 李土明, 李刚, 候乐锋. 氮肥运筹对双季稻产量及氮素利用率的影响 [J]. 耕作与栽培, 2006,(3): 8-11. Guo H W, Li T M, Li G, Hou L F. Effects of nitrogen application on yield and nitrogen use efficiency of double cropping rice [J].Culture with Planting, 2006,(3): 8-11.
[26]罗明. 小中大苗三种栽培制度水稻的氮肥运筹研究[D]. 扬州大学博士学位论文, 2004. Luo M. Study on N-application of the three kinds of cultivating system of rice for small, middle and big shoot [D]. Yangzhou: PhD Dissertation of Yangzhou University, 2004.
[27]彭少兵, 黄见良, Roland Buresh, 等. 提高中国稻田氮肥利用率的研究策略 [J]. 中国农业科学, 2002, 35(9): 1095-1103. Peng S B, Huang J L, Buresh R, et al. Research strategy in improving fertilizer-nitrogen use efficiency of irrigated rice in China [J]. Scientia Agricultura Sinica, 2002, 35(9): 1095-1103.
[28]Novoa R, Loomis R S. Nitrogen and plant production [J]. Plant and Soil, 1981, 58: 177-204.
[29]刘立军, 桑大志, 刘翠莲, 等. 实时实地氮肥管理对水稻产量和氮素利用率的影响 [J]. 中国农业科学, 2003, 36(12): 1456-1461. Liu L J, Sang D Z, Liu C L, et al. Effects of real-time and sitespecific nitrogen managements on rice yield and nitrogen use efficiency [J]. Scientia Agricultura Sinica, 2003, 36(12): 1456-1461.
[30]卢铁钢, 崔月峰, 孙国才, 等. 氮肥运筹对水稻产量及氮素利用率的影响 [J]. Crop Research, 2012, 26(4): 320-323. Lu T G, Cui Y F, Sun G C, et al. Effects of nitrogen application on yield formation and nitrogen use efficiency of rice [J]. Crop Research, 2012, 26(4): 320-323.
[31]李珣, 苗立新, 孙杰, 等. 氮肥运筹对北方超级稻水稻氮素利用率的影响 [J]. 北方水稻, 2014, 44(5): 15-18. Li X, Miao L X, Sun J, et al. Effect of N-management on the nitrogen using efficiency of north super Rice [J]. North Rice, 2014, 44(5): 15-18.
[32]林忠成, 李土明, 吴福观, 等. 基蘖肥与穗肥氮比例对双季稻产量和碳氮比的影响 [J]. 植物营养与肥料学报, 2011, 17(2): 269-275. Lin Z C, Li T M, Wu F G, et al. Effects of nitrogen application on yield and C/N of double cropping rice [J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2011, 17(2): 269-275.
[33]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. Wu W G, Zhang S H, Zhao J J, et al. Nitrogen uptake, utilization and rice yield in the north rim land of double cropping rice region as affected by different nitrogen management strategies [J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2007, 13(5): 757-764.
[34]吴文革, 徐军, 袁功平, 等. 双季稻北缘早稻优化氮肥施用研究 [J].安徽农业大学学报, 2007, 34(1): 57-60. Wu W G, Xu J, Yuan G P, et al. Optimal nitrogen application for the north rim land of double cropping rice [J]. Journal of Anhui Agricultural University, 2007, 34(1): 57-60.
[35]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. Zhang Y H, Zhang Y L, Huang Q W, et al. Effects of different nitrogen application rates on grain yields and nitrogen uptake and utilization by different rice cultivars [J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2006, 12(5): 616-621.
[36]程方民, 钟连进. 不同气候生态条件下稻米品质性状的变异及主要影响因子分析 [J]. 中国水稻科学, 2001, 15(3): 187-191. Cheng F M, Zhong L J. Variation of rice quality traits under different climate conditions and its main affected factors [J]. Chinese Journal of Rice Science, 2001, 15(3): 187-191.
Effects of nitrogen application on yield, nitrogen use efficiency and economic benefit of double-cropping rice by mechanical transplanting
WANG Xiu-bin1,XU Xing-peng1,SUN Jing-wen1,LIANG Guo-qing1,LIU Guang-rong2,ZHOU Wei1*
(1 Institute of Agricultural Resource and Regional Planning, CAAS, Key Lab of Plant Nutrition and Fertilizer Research, MOA,Beijing, 100081, China; 2 Institute of Soil and Fertilizer &Resources and Environment,Jiangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanchang 330200, China)
【Objectives】Machine-transplanted seedling has become one of the important ways for decreasing labor cost in rice cultivation. Studying the optimized N application is crucial for achieving high N use efficiency and stable and high yield of double-cropping rice.【Methods】Field experiments were conducted on a doublecropping rice using mechanical transplanting. Under the same nitrogen application rate and with no-nitrogen fertilizer as control(CK), six ratios of N fertilizer amount in basal: tillering: earring were designed as: 8 : 2 : 0(N8:2:0), 7 : 2 : 1(N7:2:1), 6 : 2 : 2(N6:2:2), 5 : 2 : 3(N5:2:3), 4 : 2 : 4(N4:2:4), 3 : 2 : 5(N3:2:5). The rice yield, and N absorption and use efficiency were investigated, the relationships among them were discussed.【Results】With the N ratio of basal: tillering: panicle of 6 : 2 : 2 for early rice, and 5 : 2 : 3 for late rice, the rice had more reasonable population structure, higher effective panicle number, more grain number per panicle, higher seedsetting rate and 1000-grain weight, and the optimal coordination of each factor. The N ratio in panicle fertilizer had a significantly negative correlation with the effective panicle number, but a positive correlation with the grain number per panicle, and had a parabolic relation with the seed-setting rate. For early and late rice, the N contents of both grain and straw and N accumulation amount in all N fertilizer treatments increased compared with those of CK treatment, where in the N contents of both grain and straw took on a rising trend with the increase of panicle fertilizer proportion, while the N accumulation amount first went up and then dropped down. Whether machinetransplanted early rice(N 180 kg/hm2)or late rice(N 195 kg/hm2), along with the increase of panicle fertilizer proportion, nitrogen contribution rate(NCR), nitrogen agronomic efficiency(NAE), nitrogen recovery efficiency(NRE), nitrogen partial factor productivity(PFPN)and economic benefit all increased first and then decreased,each reaching up to a maximum for early rice in the N6∶2∶2treatment and for late rice in the N5∶2∶3treatment,respectively. However, the physiological nitrogen efficiency(NPE)went down for early and late rice with the increase of panicle fertilizer proportion.【Conclusions】Under the same amounts of total N application and allocated proportion for tillering fertilizer, the N ratio of basal to tillering to panicle fertilizer N of 6 : 2 : 2 for early rice and 5 : 2 : 3 for late rice contributed to high yield of rice and high N utilization efficiency, and could be used as an ideal mode of nitrogen fertilizer application.
nitrogen application; machine-transplanted; double-cropping rice; yield; nitrogen use efficiency;economic benefit
S511.2;S506.2
A
1008-505X(2016)05-1167-10
2015-07-15接受日期:2016-03-15
日期:2016-05-26
现代农业产业技术体系建设专项资金(CARS-01-31);国家重点基础研究发展计划(2013CB127405)资助。
王秀斌(1975—),男,山西偏关人,博士,副研究员,主要从事作物高效施肥方面的研究。E-mail:wangxb@caas.ac.cn
Tel:010-82108671,E-mail:zhouwei02@caas.cn