氮肥对超级稻南粳9108群体质量和产量的影响

张国良，闫元景，宋宁垣，李东洋，陈孔飞，郑 樊，梁 财，张安存

(1.淮阴工学院 生命科学与食品工程学院，江苏 淮安 223003；2.江苏省白马湖农场，江苏 淮安 223216)

氮肥对超级稻南粳9108群体质量和产量的影响

张国良1，闫元景1，宋宁垣1，李东洋1，陈孔飞1，郑 樊1，梁 财1，张安存2

(1.淮阴工学院 生命科学与食品工程学院，江苏 淮安 223003；2.江苏省白马湖农场，江苏 淮安 223216)

以超级稻南粳9108为材料，根据精确施氮的原理确定施氮量为270 kg/hm2，设置氮肥的基蘖肥∶穗肥比例分别为6∶4、5∶5、4∶6，研究氮肥运筹对采用基质育秧和机插毯苗条件下的水稻产量和群体质量的影响。结果表明，基蘖肥∶穗肥比例分别为6∶4的处理，可以显著增加单位面积上群体的穗数、每穗粒数、总颖花量和千粒质量，显著提高分蘖数和茎蘖成穗率，显著增加有效分蘖临界叶龄期的叶绿素含量，减缓了成熟期倒3叶的叶绿素衰减速率，能显著促进植株干物质积累，特别是显著提高抽穗后干物质的生产积累能力，显著提升颖花/叶和粒重/叶，水稻群体质量较优，产量也高。

精确施氮；氮肥运筹；水稻；群体质量；产量

0 引言

水稻是江苏省主要的粮食作物，生产上为了追求高产和超高产，往往存在着氮肥施用量过大、氮肥运筹不合理等问题。这不仅导致氮肥利用率下降，浪费了氮肥，还会导致河流和湖泊等水体的富营养化问题，污染了环境。据马立珩等[1]调查了江苏省30个市(县)水稻氮肥施用情况，发现苏北、苏中、苏南3个地区分别有57%、55%和54%的农户氮肥施用过量，氮肥生产力偏低。因此，如何氮肥减施增效成为当前水稻生产上亟待解决的问题。凌启鸿等[2]以斯坦福公式为基础建立了水稻精确定量施氮理论和技术，确定了水稻精确定量施氮技术理论的3个参数，在我国水稻生产中进行应用，取得了较好的效果。2010年以后，机插稻工厂化集中育秧技术日趋完善，作为主推技术在江苏省很多县区进行推广应用[3]。机插稻工厂化集中育秧往往采用基质育秧，其与以往的大苗手插秧不同，其秧龄一般在3～4叶期。在基质育秧的情况下，如何在精确施氮的基础上进行合理的氮肥运筹？本研究在调查水稻空白产量为440kg/667m2的基础上，根据凌启鸿等的精确施氮理论，求取700 kg/667m2目标产量的水稻施纯氮量为18.05 kg/667m2。据此，设定施纯氮量18.0 kg/667m2，设置不同的氮肥运筹方式，研究其对超级稻南粳9108群体质量和产量的影响，以期为建立与基质育秧相配套的氮肥施用技术提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试地点和品种

2014年在江苏白马湖农场农科所标准试验田进行试验，前茬为小麦，土壤质地为砂壤土，耕作层有机质2.21%，碱解氮101.4 mg/kg，速效磷25.6 mg/kg，速效钾83.9 mg/kg。试验田排灌方便。供试品种为农业部确认的超级稻南粳9108。

1.2 育秧方式

采用有机基质育秧，水稻种子播种量为150g谷/盘。育秧用塑料硬盘规格为58cm×28cm×2.5cm。在育秧盘内铺放2.0cm厚的育秧基质，将芽谷均匀撒播后再覆盖0.5cm厚的基质，播种后浇透水(基质含水量60%)。在播种后15～20d进行机插秧。

1.3 试验设计

施氮量为270 kg/hm2，氮肥运筹设置三个处理，即基蘖肥∶穗肥比例设置6∶4、5∶5、4∶6，详见表1。基肥施用复合肥600kg/hm2，其氮、磷、钾含量均为15%，折算纯N90 kg /hm2。穗肥分别在倒4叶和倒2叶等量施用，以尿素作为穗肥施用。每个处理重复3次，小区面积为20m2，小区田埂用塑料薄膜包埂，水浆独立排灌。6月12日机插。株行距30×13cm，每穴4苗，基本苗6.8万/667m2。其他按常规田间管理。

表1 试验设计

1.4 测定项目与方法

分别在分蘖初期、够苗期、拔节期、抽穗期、成熟期，测定株高、茎蘖动态、叶龄、叶长、叶宽、叶绿素含量(SPAD值)和干物质重。计算叶绿素含量衰减率，叶绿素含量衰减率=(抽穗期叶绿素含量-成熟期叶绿素含量)÷抽穗期叶绿素含量×100%。

在成熟期考种、测定理论产量和实产，记载每公顷穗数、每穗粒数、结实率和千粒质量。具体方法如下：成熟期每个田块取5个观察点，每点取50穴，共250穴测定穗数；每个田块取50穴装于网袋内，风干后，脱粒、去杂质(不去空瘪粒)，求出50穴的总粒数，进而计算出每穗粒数；用水漂法去除空瘪粒，计算结实率；称1000粒干种子质量，重复3次，误差不超过0.05克。收割实产，测定水分，去除杂质，折算实产。并计算颖花/叶、实粒/叶、粒重/叶和成穗率。颖花/叶(朵/cm2)=总颖花数/抽穗期叶面积，实粒/叶(个/cm2)=总实粒数/抽穗期叶面积，粒重/叶(mg/cm2)=总粒重/抽穗期叶面积，成穗率(%)=成熟期有效茎蘖数/拔节期茎蘖数×100。

2 材料与方法

2.1 氮肥运筹对南粳9108产量及其构成的影响

同列中标以不同小写字母的值分别在0.05水平差异显著，下表同。

毯苗机插南粳9108，基蘖肥与穗肥不同比例处理间的产量差异显著(表2)。三个处理的理论产量和实际产量均表现为基蘖肥与穗肥比例为6∶4>基蘖肥∶穗肥比例为5∶5>基蘖肥∶穗肥比例为4∶6的处理。分析南粳9108的产量构成因素，随着基蘖肥占总施氮量比例的降低，穗数、每穗粒数、总颖花量、千粒质量均显著减少，结实率显著增加。说明基蘖肥与穗肥比例为6∶4的处理更有利于高产，其在稳定穗数的基础上，后期适量施用穗肥可以显著提高每穗粒数，同时能够提高千粒质量，形成合理的产量结构。

2.2 氮肥运筹对南粳9108群体茎蘖动态和成穗率的影响

由表3可知，基蘖肥与穗肥比例对南粳9108不同生育期茎蘖数和成穗率影响显著。从有效分蘖临界叶龄期开始各处理茎蘖数均表现为随着基蘖肥占总施氮量比例的降低而下降，在最高茎蘖苗期之后，群体茎蘖数消亡较快，到成熟期，茎蘖数仍表现为基蘖肥与穗肥比例为6∶4 > 基蘖肥∶穗肥比例为5∶5 > 基蘖肥∶穗肥比例为4∶6的处理，成穗率也呈现出同样的规律，这基蘖肥和穗肥合理的比例，不仅可以提高茎蘖数，还可以提高分蘖成穗率。

表2 氮肥运筹对南粳9108产量及其结构的影响

表3 氮肥运筹对南粳9108茎蘖动态和成穗率的影响

2.3 氮肥运筹对南粳9108叶绿素含量和叶面积指数的影响

由表4可知，基蘖肥与穗肥比例对南粳9108分蘖初期的叶绿素含量影响不显著，有效分蘖临界叶龄期的叶绿素含量表现为随着基蘖肥占总施氮量比例的降低而显著下降，拔节期则表现为显著增加，抽穗后对叶绿素含量的影响不显著。抽穗后对产量贡献比较大的主要是稻株上部三张叶片，从表5来看，基蘖肥与穗肥不同比例显著影响了抽穗期倒1叶的叶绿素含量，表现为随着基蘖肥占总施氮量比例的降低而显著增加；基蘖肥与穗肥不同比例显著影响了成熟期倒3叶的叶绿素含量，表现为基蘖肥与穗肥比例为5∶5 > 基蘖肥∶穗肥比例为6∶4 > 基蘖肥∶穗肥比例为4∶6的处理；基蘖肥与穗肥不同比例显著影响了抽穗期至成熟期倒3叶的叶绿素衰减率，表现为随着基蘖肥占总施氮量比例的降低而显著增加。基蘖肥与穗肥不同比例对不同生育时期叶面积指数的影响，仅显著影响了拔节期的叶面积指数，表现为基蘖肥与穗肥比例为5∶5 的叶面积指数显著大于6∶4和4∶6的处理，对其他生育时期的叶面积指数影响不显著(表6)。以上说明，前期基蘖肥比例较大的处理，叶绿素含量增加显著，但在拔节后叶绿素含量增加不如穗肥比例较大的处理，抽穗期倒1叶的叶绿素含量也不如穗肥比较较大的处理，抽穗后倒3叶的叶绿素衰减率小于穗肥比例较大的处理。

2.4 氮肥运筹对南粳9108干物质积累的影响

由表7可知，分蘖初期不同氮肥运筹处理间稻株干物质积累差异不显著，有效分蘖临界叶龄期以后，干物质积累量均表现为随着基蘖肥占总施氮量比例的降低而显著减少。说明水稻生育初期，基蘖肥所占比例较高并且适宜，能促进植株干物质积累，并为后期干物质生产搭好了良好的植株架子。抽穗后干物质积累量也说明基蘖肥所占比例较高能增强抽穗开花后群体干物质积累能力和光合生产能力，为增加产量奠定了物质基础。

表4 氮肥运筹对南粳9108叶绿素含量(SPAD值)的影响

表5 氮肥运筹对南粳9108抽穗后叶绿素含量及其衰减率的影响

表6 氮肥运筹对南粳9108叶面积指数的影响

表7 氮肥运筹对南粳9108干物质积累(t/hm2)的影响

表8 氮肥运筹对南粳9108株高的影响

2.5 氮肥运筹对南粳9108株高、颖花/叶、实粒/叶和粒重/叶的影响

从表8可知，氮肥运筹对超级稻南粳9108的株高和实粒/叶影响不显著，但显著影响了颖花/叶和粒重/叶，均表现为随着基蘖肥占总施氮量比例的降低而显著减少。说明基蘖肥与穗肥比例为6∶4的处理能较好地协调水稻群体的“源库”关系。

3 讨论

3.1 氮肥运筹对水稻产量的影响

肥料三要素中的氮肥是影响水稻产量及其构成要素关键的因素之一[4]，水稻的氮肥运筹是根据目标产量和基础地力，在确定适宜施氮量的基础上，合理分配主要生育时期施氮量的一项重要栽培措施。凌启鸿等[2]提出的水稻精确定量栽培，其核心就是精确定量施氮。对于氮肥运筹中基蘖肥与穗肥的比例，林忠诚等[5]研究发现对于双季早、晚稻，当总施氮量为 225 kg/hm2时，综合产量、氮素利用率及碳氮比值，基蘖肥与穗肥的比例为7∶3和6∶4时较好。吴文革等[6]研究发现对于杂交中籼机插水稻，氮肥的基蘖肥与穗肥适宜比例为6∶4，氮肥后移适当增加穗粒肥的比例有利于后期防早衰，提高产量。以上研究，要么是双季早、晚稻，要么是杂交中籼稻，对于单季超级粳稻，采用机插毯苗，其氮肥如何合理运筹？熊瑞恒等[7]研究发现，对于超级稻9108，采用营养土育秧和毯苗机插的方式，在总施氮量300 kg/hm2、氮素穗肥120 kg/hm2的条件下，氮素基肥45kg/hm2、分蘖肥135 kg/hm2处理产量最高，即基蘖肥与穗肥适宜比例也为6∶4。在本试验中，在运用精确定量施氮的方法确定施氮量270 kg/hm2的基础上，采用有机基质育秧和机插毯苗的方式，并设置氮肥的基蘖肥与穗肥比例为6∶4、5∶5和4∶6，结果发现基蘖肥与穗肥比例为6∶4的处理更有利于高产，其在提高分蘖成穗数的基础上，后期适量施用穗肥，可以显著提高每穗粒数，同时能够提高千粒质量，有利于协调穗数和大穗关系，进一步提高产量。

3.2 氮肥运筹对水稻群体质量的影响

凌启鸿等[8]认为优化群体结构和塑造高质量群体是提高水稻产量的基础，水稻群体质量指标包括抽穗后干物质积累量、叶面积指数、群体颖花量、成穗率和粒叶比等。抽穗后干物质积累量是衡量水稻群体质量的核心指标，粒叶比是衡量水稻源库协调水平的综合质量指标，而成穗率则是水稻群体质量的综合指标。张洪程等[9]研究发现水稻氮肥精确后移，不仅可以实现高产，还可以巩固有效分蘖数，以高成穗率争足穗；可以优化中期群体结构，攻取大穗，到抽穗期保证足量干物质积累和较高的粒叶比，以强源畅流促充实，协调物质运转。本研究发现，基蘖肥和穗肥比例为6∶4的处理，不仅可以提高茎蘖数，还可以提高分蘖成穗率，增加有效分蘖临界叶龄期的叶绿素含量，减缓了成熟期倒3叶的叶绿素衰减速率，能促进植株干物质积累，显著增加抽穗后干物质积累量，显著提升颖花/叶和粒重/叶，水稻群体质量较优。

[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(2)：48-52，80．

[2] 凌启鸿，张洪程，戴其根，等.水稻精确定量施氮研究[J].中国农业科学，2005(12)：2457-2467.

[3] 张国良，杨洪建，邓建平，等.江苏省机插水稻工厂化育秧的现状、存在问题与展望[J].北方水稻，2014(3)：74-76.

[4] Nathan S,Richard C,Meng J, et al．Sheath blight severity and rice yield as affected by nitrogen fertilizer rate, application method and fungicide[J].Agron J,2003(6):1489-1496．

[5] 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(2)：269-275.

[6] 吴文革，张玉海，张健美，等. 氮肥运筹对机插杂交中籼水稻群体质量及产量形成的影响[J].安徽农业大学学报，2011(1):1-5.

[7] 熊瑞恒，杭玉浩，王强盛，等.麦秸还田配施基蘖氮肥提高机插超级粳稻分蘖成穗及产量[J].农业工程学报，2015(18):136-146.

[8] 凌启鸿．作物群体质量[M].上海:上海科学技术出版社，2000．

[9] 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(10)：1837-1851.

(责任编辑；孙文彬)

Effect of Nitrogen Application Regime on Population Quality and Yield of Nanjing 9108

ZHANG Guo-liang1, YAN Yuan-jing1, SONG Ning-yuan1, LI Dong-yang1, CHEN Kong-fei1, ZHENG Fan1, LIANG Cai1, ZHANG An-cun2

(1 College of Life Sciences and Food Engineering, Huaiyin Institute of Technology, Huaian 223003, China; 2 Baimahu Farm of Jiangsu Province, Huaian 223216, China)

The super rice variety ' Nanjing9108' was adopted in this study. The total amount of nitrogen applied in each treatment was 270 kg/hm2with different ratio of basal-tillering-fertilizer to panicle-fertilizer including 6:4, 5:5, and 4:6. Under the seedlings grown with organic matrix and the blanket-seedlings machine planting, the effects of the nitrogen application strategies on population quality and yield were studied. The results showed that the treatment with the ratio of basal-tillering-fertilizer to panicle-fertilizer of 6:4 had the highest yield, due to its higher spike number and spikelets per panicle based on more and stable panicle number, higher 1000-gain weight than these of other treatments. It could increase tiller number, productive tiller percentage, chlorophyll content in the critical leaf age of valid tiller significantly, reduce the decreasing rate of chlorophyll content in the third leaf from the top in the mature stage. It could also significantly promote dry matter accumulation, especially after heading, and significantly improve spikelet/leaf and grain weight/leaf, and its population quality was the best.

precise-using N; nitrogen application; rice; population quality; yield

2016-09-21

国家星火计划项目(2011GA690138);江苏省农业三新工程项目(SXGC[2016]158);江苏省农业科技自主创新资金项目(CX(12)3036);江苏省六大人才高峰项目(2012NY037);江苏省高校杰出青年教师培育聘专项目(2012);江苏高等学校大学生实践创新训练计划项目(201411049056x)

张国良(1976-)，男，江苏阜宁人，副教授,博士，主要从事农业技术和生物质转化研究。

S511

A

1009-7961(2017)01-0076-05