基于蛙稻生态种养模式氮肥运筹对水稻农艺性状及产量的影响

王华君，王新其，丁国平，朱元宏，赵志鹏，薛建德，曹黎明，吴雄兴

（1上海青浦现代农业园区发展有限公司，上海 201717；2上海市农业科学院作物育种栽培研究所，上海 201403；3青浦区农业技术推广服务中心，上海 201717）

基于蛙稻生态种养模式氮肥运筹对水稻农艺性状及产量的影响

王华君1，王新其2*，丁国平1，朱元宏1，赵志鹏2，薛建德1，曹黎明2，吴雄兴3

（1上海青浦现代农业园区发展有限公司，上海 201717；2上海市农业科学院作物育种栽培研究所，上海 201403；3青浦区农业技术推广服务中心，上海 201717）

在蛙稻生态种养条件下，研究了基蘖肥与穗肥氮比例对水稻主要农艺性状及产量的影响。结果表明，当总施氮量为300 kg/hm2时，提高基蘖肥与穗肥氮比例对水稻株高、分蘖、有效穗数有促进作用，对总粒数、实粒数及千粒重有负向作用；基蘖肥与穗肥氮比例7∶3时，水稻分蘖成穗率最高，达68.9%，6∶4时最低，为63.4%。基蘖肥与穗肥氮比例7∶3时，产量最高，为11 464.1 kg/hm2，与其他处理差异达到极显著水平，其他3个处理间的产量无显著差异。综合试验结果，水稻基蘖肥与穗肥氮适宜比例为7∶3。

氮肥运筹；农艺性状；产量；蛙稻生态种养

随着人们对粮食生产的优质、生态型需求日益突出，一些新型的稻作模式如稻-蛙、稻-鸭、稻-蟹、稻-鱼等生态种养共作模式随之产生［1-4］。蛙稻生态种养是一种重要的半自然半人工生态系统，是以商品有机肥为基蘖肥，蛙的排泄物为补充，利用食物链的关系通过合理的沟系配制和水浆调控技术，围绕“以稻养蛙、以蛙护稻、以蛙促稻”来达到田间生态平衡和良性循环，是一种种养结合生态高效生产模式。但由于蛙稻生态种养在栽培管理上受到绿色栽培管理的限制，蛙稻产量偏低问题突出，严重影响着蛙稻生产者的积极性。氮肥是水稻高产栽培的重要调控因子，科学合理的肥料运筹是水稻增产的重要途径。在蛙稻生态种养模式下，如何通过氮肥运筹提高水稻产量是蛙稻生产者急盼解决的问题。以往的研究主要集中于蛙稻种养模式下水稻病虫害综合防治、蛙稻生态种养技术以及农田生态效应等方面的研究［5-7］，对蛙稻种养模式下氮肥前后比例的研究较少。本研究以高产优质、综合抗性强的杂交晚粳‘花优14’组合为蛙稻生态种养的水稻品种，以基蘖肥与穗肥的氮肥比例进行试验处理，以期筛选出适宜的蛙稻氮肥施用方案，为“蛙-稻”生态种养模式的生产部门和农户提供技术参考。

1 材料与方法

1．1 试验品种

试验品种为‘花优14’，由上海市农业科学院作物育种栽培研究所选育。

1．2 试验点概况

试验地点位于青浦区现代农业园区内，前茬为小麦茬，土壤肥力均衡。土壤全氮、全磷、全钾含量分别为2.00 g/kg、0.65 g/kg、16.53 g/kg，土壤为青紫泥土，有机质含量38.00 g/kg。速效N、有效P、速效K含量分别为130 mg/kg、13.4 mg/kg、102.0 mg/kg，pH 6.7。

1．3 试验设计及肥料运筹

1.3.1 试验设计

以水稻基蘖肥与穗肥氮比例为试验处理，设6∶4、7∶3、8∶2和9∶1共4个处理，重复3次，合计12个小区。小区面积6 m×3.5 m＝21 m2。小区间隔小田埂用黑色塑料薄膜包住并用塑料隔板隔开，每小区开设好灌排出口，四周设置保护行。

1.3.2 肥料运筹

试验总肥量纯氮为300 kg/hm2左右，扣除秧田需肥量约30 kg/hm2纯氮，大田纯氮用量剩余270 kg/hm2。大田基面肥统一施纯氮40%，即120.0 kg/hm2纯氮，需要菜饼1 380 kg/hm2+碳铵300 kg/hm2。分蘖肥分2次施用：第一次统一施20%纯氮量即碳铵300 kg/hm2；间隔7 d后施第二次分蘖肥，按第一次施后剩余纯氮量用尿素施用。穗肥在叶龄余数2.0—2.5时一次性用尿素施用。基肥、分蘖肥和穗肥的纯氮分配比例具体见表1。

表1 肥料分配方案（以纯氮计算）Table 1 Fertilizer distribution scheme（Calculated by pure nitrogen）%

1．4 种植及管理

水稻种子经浸种催芽后于2014年5月20日播种，6月19日人工移栽。栽插株行距12 cm×30 cm，移栽密度约为27.75万穴/hm2，每穴栽插3—4棵，基本苗控制在75万—90万/hm2。移栽15 d后挖蛙沟围网，网高1.2—1.3 m，蛙沟四周预放置蛙采食投料台。投放虎纹蛙数量8 000头/hm2左右，规格为15—20 g/头。病虫害防治采用农业综合防治，药剂选择以生物类药剂替代化学防治。稻田水分管理采用好气性有氧灌溉即“浅-搁-湿”水管方法，搁田时应保持蛙沟半沟水，避免蛙沟断水而影响蛙生息状况。草害防治同常规生产。

1．5 考查、考种和小区测产

1.5.1 茎蘖动态调查

每处理选择代表性植株10穴，记录生育进程与分蘖动态。

1.5.2 苗情考查

分别于苗期、分蘖期、孕穗期、成熟期生育阶段选取代表性植株10穴考查苗情，测定叶面积指数和全株干物重。选取有代表性植株5穴，测量主茎全部叶片长和宽，105℃杀青2 h，烘干至恒重。根据重量比求出剩余叶面积，按公式计算叶面积＝长×宽×0.75，并计算叶面积指数（LAI）。在地上部性状考查后105℃杀青，80℃烘至恒重后测定各器官（茎鞘、叶片和穗）及全株的干物质重。

1.5.3 叶绿素相对含量测定［8-9］

在水稻不同生育期用SPAD-502plus叶绿素测定仪在定株定叶（用棉绒线固定并标记植株）测定上展叶的叶绿素相对含量SPAD值。以测定叶片（全展）的叶尖、中部和基部叶绿素相对含量，以其平均值作为叶片的SPAD值。每次测定时间为晴天9：00—10：00，跟踪测定至齐穗期。

1.5.4 取样考种及小区测产

成熟后，每处理3个重复随机各取10穴，进行室内考种。取样植株以单株为单位考查穗粒结构：每穗穗长、每穗总粒数、每穗实粒数、千粒重等。小区实割实收后，折标准水分14.5%后计产。

1．6 统计分析及图形处理

试验数据采用DPS v7.05版数据处理系统软件完成相关数据分析及差异显著性比较，利用Excel 2007进行图形绘制。

2 结果与分析

2．1 基蘖肥与穗肥氮比例对水稻株高的影响

在同等肥量条件下，基蘖肥氮比例高的处理对水稻成熟后植株高度略有增高作用，但各处理间差异较小（图1）。在苗期由于根系发育弱，肥力吸收差异较小，故基蘖肥与穗肥氮不同比例处理对水稻株高生长的影响几乎没有差异。但从分蘖期开始至孕穗期，高比例的基蘖肥对水稻株高有一定促进作用，随着基蘖肥氮比例增加，植株的高度也随之增加。株高最高为基蘖肥与穗肥氮比例9∶1处理，最低为6∶4处理，各处理间株高极差在5 cm左右。至齐穗期其株高的差异仍保持同样的趋势，但株高的差异缩小。从抗倒性角度考虑，蛙稻株高以基蘖肥与穗肥氮比例7∶3和6∶4比较适宜。

2．2 基蘖肥与穗肥氮比例对水稻茎蘖动态及成穗率的影响

由图2可见：各处理高峰苗均在7月31日左右，之后逐渐下降。基蘖肥氮比例高处理（9∶1、8∶2）高峰苗数达到405万/hm2左右，比基蘖肥氮比例低的处理（7∶3、6∶4）高30万/hm2；至高峰期后苗数下降较快，但在齐穗期后其有效穗数在处理中仍保持较高水平。从成穗率看，不同处理成穗率差异不大，在63.4%—68.9%，以穗肥氮素30%成穗率为最高，达68.9%，最低为穗肥40%处理，为63.4%。因此，适量追施穗肥有利于提高成穗率，但穗肥过高或过低均会降低成穗率。从本试验结果看，基蘖肥与穗肥氮比例7∶3成穗率最高，有利于获得高产。

图1 不同基蘖肥与穗肥氮比例对水稻株高的影响Fig．1 Effect of different nitrogen ratios of basic tillering fertilizer and panicle fertilizer on the plant height of rice

图2 不同基蘖肥与穗肥氮比例下水稻茎蘖动态变化Fig．2 The dynamic changes of rice tiller with different nitrogen ratios of basic tillering fertilizer and panicle fertilizer

2．3 基蘖肥与穗肥氮比例对水稻叶绿素相对含量的影响

基蘖肥与穗肥氮比例对水稻不同生育阶段的叶绿素相对含量SPAD值有一定的影响（图3）。不同处理的叶绿素相对含量总体表现为苗期较低，至分蘖高峰最高，之后逐渐下降。在各处理中，基蘖肥氮比例高处理（9∶1和8∶2）水稻在前期植株生长茂盛，其叶绿素相对含量较高，但在高峰期后下降明显，中后期叶绿素相对含量低于基蘖肥氮比例低处理（6∶4和7∶3）。因此，基蘖肥与穗肥氮比例为7∶3或6∶4的处理，能在水稻生长中后期保持较高的叶绿素相对含量，对干物质的光合积累有积极作用。但基蘖肥与穗肥氮比例6∶4的处理，中后期叶片相对叶绿素含量最高，易造成贪青迟熟。

2．4 基蘖肥与穗肥氮比例对水稻叶面积指数的影响

不同基蘖肥与穗肥氮比例处理，其叶面积指数（LAI）前期较低且各处理间差异不明显，至孕穗期时各处理间叶面积指数均较高，在8左右，处理间也存在一定差异。叶面积指数最高为基蘖肥氮比例高的处理（9∶1），达到8.55，至齐穗期，叶面积指数保持最高仍为9∶1处理，其次为7∶3和8∶2处理，最低为6∶4处理（图4）。水稻高产群体在齐穗期灌浆时需要适宜的叶面积指数，过高表明群体生长过于旺盛，高效叶面积比例下降，且易造成群体郁闭，不利于光合物质积累，过低则造成群体的源不足，会降低群体籽粒干物质的积累，不利于获得高产。基蘖肥与穗肥氮比例7∶3的处理叶面积指数比较适宜，孕穗期达到了8.37，至齐穗期叶面积指数虽有所降低，但降低缓慢仍保持在6.22，有利于籽粒灌浆填库。

图3 基蘖肥与穗肥氮比例对水稻叶绿素相对含量的影响Fig．3 Effect of different nitrogen ratios of basic tillering fertilizer and panicle fertilizer on the relative content of chlorophyll of rice

图4 基蘖肥与穗肥氮比例对水稻叶面积指数的影响Fig．4 Effect of different nitrogen ratios of basic tillering fertilizer and panicle fertilizer on the leaf area index of rice

2．5 基蘖肥与穗肥氮比例对水稻干物质积累的影响

水稻干物质积累在整个生育期呈现逻辑斯特分布，各基蘖肥与穗肥氮比例处理对干物质积累存在明显的影响。图5显示，在水稻生长前期干物质积累差异较小，但至中后期（孕穗期后），基蘖肥氮比例高的处理其干物质积累明显高于基蘖肥氮比例低的处理，即干物质积累与前期的氮肥用量成正向效应。基蘖肥与穗肥氮比例高的处理由于前期氮素高，干物质积累较多，易造成生长过茂，增加病虫害危害的风险。而基蘖肥与穗肥氮比例低处理，其干物质积累前期偏低，因源不足导致中后期籽粒灌浆能力不强，加上叶片的消亡，单株干物质呈下降趋势。基蘖肥与穗肥氮比例7∶3处理干物质积累的发展相对合理，中后期单株干物质能保持平稳的增加。

图5 基蘖肥与穗肥氮比例对水稻干物质积累的影响Fig．5 Effect of different nitrogen ratios of basic tillering fertilizer and panicle fertilizer on dry matter accumultion of each growth stage in rice

2．6 基蘖肥与穗肥氮比例对产量的影响

产量及产量构成分析表明，基蘖肥与穗肥氮比例对水稻产量及产量构成有明显的影响（表2）。随着穗肥氮比例提高，总粒数和实粒数呈现增加的趋势，但有效穗数、千粒重和结实率则呈递减趋势。除有效穗、总粒数和实粒数处理间有显著或极显著差异外，结实率、千粒重处理间差异不明显；产量以穗肥30%最高，小区实产达到了11 464.1 kg/hm2，与其他处理达到极显著差异水平。产量最低为10%穗肥处理，实产为9 474.6 kg/hm2。穗肥40%、20%和10%之间产量没有显著差异。因此，前期基蘖肥氮比例的提高能有效促进水稻的分蘖，且能保持较高的有效穗数，但因后期穗肥减少，总粒数和实粒数反而降低，故产量并不高。

表2 基蘖肥与穗肥氮比例对水稻产量及产量构成的影响Table 2 Effect of different nitrogen ratios of basic tillering fertilizer and panicle fertilizer on yield and its components of rice

3 讨论

前人研究表明，氮素对水稻群体主要农艺性状具有重要的调节作用［10-12］，氮肥运筹不仅与水稻群体株高、茎蘖动态、叶面积指数、干物质积累及成穗率等关系密切，并对产量构成因素及产量影响较大［13-18］。水稻品种的类型不同其适宜氮素基蘖肥与穗肥的比例不尽一致，故氮肥科学运筹对水稻的高产至关重要。对于杂交稻品种，过去一般采取“一头轰”［19］的施肥方法，少施或不施穗肥，是一种丰产稳产的栽培策略。但众多学者［10，12，14，17］认为氮素基蘖肥与穗肥的氮比例偏高，高产栽培应以6∶4或5∶5较为合理，通过氮肥后移，增施穗肥容易获得高产。也有文献提出［13，15-16］以7∶3或6∶4获得高产，产量各因子间协调。综合本试验结果，在蛙稻生态种养模式下，水稻绿色栽培适宜的基蘖肥与穗肥氮素比例为7∶3。该处理具有较高的成穗率，在齐穗期能保持较高的叶绿素相对含量和干物质积累。而基蘖肥氮素比例高的处理，虽然在前期对分蘖率和有效穗数均具有促进作用，但对蛙稻的颖花数和实粒数及千粒重有负向效应，其主要表现群体分蘖过多，有效茎蘖个体小，每穗颖花数减少，导致穗型较小。反之基蘖肥氮素比例低的处理，则会表现分蘖力弱，导致有效穗数不足，虽然颖花数和实粒数增加，但终因有效穗数不足而产量偏低。因此，合理的基蘖肥与穗肥氮素比例是蛙稻生态种养水稻高质量群体建成的有效措施，也是获得高产的重要保证。

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（责任编辑：闫其涛）

Effects of nitrogen application on agronomic traits and yield of rice based on eco-planting and breeding of rice and frog model

WANG Hua-jun1，WANG Xin-qi2*，DING Guo-ping1，ZHU Yuan-hong1，ZHAO Zhi-peng2，
XUE Jian-de1，CAO Li-ming2，WU Xiong-xing3
（1Shanghai Qingpu Modern Agriculture Park Development Co.，Ltd.，Shanghai 201717，China；2Crop Breeding and Cultivation Research Institute，Shanghai Academy of Agricultural Sciences，Shanghai 201403，China；3Qingpu District Agro-Technology Extension Center，Shanghai 201717，China）

Under the conditions of eco-planting and breeding of rice and frog，the effects of different nitrogen ratios of basic tillering fertilizer and panicle fertilizer on the major agronomic traits and yield of rice were studied.The results show that when the total amount of nitrogen was 300 kg/hm2，improving the nitrogen ratio of basic tillering fertilizer and panicle fertilizer could promote the plant height，tiller and effective panicle number of rice，but had negative effects on total grain number，grain number and 1 000-grain weight.When the nitrogen ratio of basic tillering fertilizer and panicle fertilizer was 7∶3，the spike rate of was the highest，reaching 68.9%，and that of the treatment 6∶4 was the lowest（63.4%）.The rice yield of treatment 7∶3 was the highest，reaching 11 464.1 kg/hm2，and the yield was extremely significantly higher than other treatments，there was no significant difference in yield between the other 3 treatments.Comprehensive considering the test results，the appropriate nitrogen ratio of basic tillering fertilizer and panicle fertilizer was 7∶3.

Nitrogen application；Agronomic traits；Yield；Eco-planting and breeding of rice and frog

S511.06

A

1000-3924（2016）06-082-05

2015-08-10

上海市科委重点科技攻关项目（12391900200）

王华君（1977—），女，在职硕士，高级农艺师，主要从事农作物新品种管理及推广。E-mail：w1h2j3-7＠163.com，Tel：021-59820299

*通信作者，E-mail：wxqsaas＠163.com，Tel：021-37912025