氮肥运筹对机插双季晚粳稻产量和氮肥利用率的影响

2017-05-26皮楚舒程建平赵锋李阳汪本

湖北农业科学 2017年8期

皮楚舒++程建平++赵锋++李阳++汪本福++张枝盛++石后兴++徐顺文

摘要：考察氮肥运筹对机械插秧双季晚粳产量和氮肥利用率的影响。结果表明，T3（基肥、蘖肥和穗肥比例为5∶3∶2）有效穗数最高，实际产量也最高，达到599.5 kg/667 m2，较T1（仅施基蘖肥）产量增加13.2%。随穗肥比例增加，水稻产量、生物量积累量和氮肥利用率均呈现先增后减的趋势，而茎鞘物质输出率（EPMSS）和转换率（TPMSS）逐渐减少。施氮处理齐穗后5 d灌浆速率均低于CK（不施氮），而后灌浆速率逐渐高于CK。总之，适当氮肥后移有利于提高水稻有效穗数、产量和氮肥利用率；氮肥在基肥、蘖肥和穗肥比例为5∶3∶2是机插双季晚粳最佳施氮模式。

关键词：双季晚粳稻；机插秧；氮肥运筹

中图分类号：S511.2+2；S511.3+3；S365 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）08-1474-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.08.018

Effect of Nitrogen Application to Yield Development and Nitrogen Fertilizer Efficiency of Machine-transplanted Late Japonica Rice in Double-Season Rice System

PI Chu-shu1，CHEN Jian-ping2，ZHAO Feng2，LI Yang2，WANG Ben-fu2，

ZHANG Zhi-sheng2，SHI Hou-xing3，XU Shun-wen3

（1.Xishui Agricultural Technology Extension Center，Xishui 438200，Hubei，China；2.Hubei Key Laboratory of Food Crop Germplasm and Genetic Improvement，Institute of Food Crops，Hubei Academy of Agricultural Sciences，Wuhan 430064，China；3.Yangxin Agriculture Bureau， Yangxin 435200，Hubei，China）

Abstract： The research on the influence of the nitrogen application to yield and nitrogen efficiency of late japonica rice in double season cropping system with machine-transplanted seedling. The results showed that the T3（basal fertilizer， tiller fertilizer and panicle fertilizer proportion 5∶3∶2） as the highest effective panicles，actual yield was the highest，up to 599.5 kg/667 m2， and the T1（only basal and tiller fertilizer） production increased by 13.2%. With the increase of panicle fertilizer proportion， the rice yield， biomass accumulation and agronomy utilization efficiency of nitrogen all showed a trend of first increasing after decreases， and photosynthetic material transfer rate（EPMSS） and conversion rate（TPMSS） gradually reduced. Full panicle nitrogen processing after 5 d grouting rate were lower than that of CK（no nitrogen fertilizer applied）， and then gradually higher than that of CK. Therefore， appropriate nitrogen back to improve the effective panicles of rice， yield and nitrogen utilization efficiency. The best mode of nitrogen application was that of basal fertilizer， tiller fertilizer and panicle fertilizer proportion 5∶3∶2 for late japonica in double season cropping system with machinery-transplanted seedling.

Key words： late japonica rice； machine-transplanted seedling； nitrogen application

2012年1月，国务院印发《全国现代农业发展规划（2011-2015）》，强调在适宜地区发展粳稻生产；同年3月，农业部也发布《全国粳稻生产发展规划（2011-2015）》，提出2015年粳稻种植面积力争扩大到100万hm2[1]。湖北省是全国重要的粮食生产基地，水稻产量占湖北粮食总产量的70%，常年播种面积占粮食种植面积的50%。湖北省江汉平原与鄂东南传统双季稻区，10月中下旬至11月初，温光资源丰富，有利于晚粳稻灌浆充实，创造高产，较大的昼夜温差有利于提高米质，较适宜发展双季晚粳稻生产[2]。双季稻生产可以提高复种指数，增加实际种植面积[3]，同时也普遍存在茬口和劳动力紧张等问题[4]。机械化插秧可以提高工作效率，破解这一瓶颈性问题。另外，粳稻耐低温，株型紧凑，后期不易早衰、倒伏和落粒，较籼稻更宜于机械化生产。近年来，湖北省通过选育和筛选一批适宜双季稻机械化生产的品种，优化双季稻机械化生产的品种搭配布局，同时创新双季稻机械化生产模式，完善关键環节技术模式是实现双季稻机械化的关键策略。程建平等[5]在多年研究的基础上，提出并开展水稻“早籼晚粳”双季机插栽培技术。

粳稻与籼稻在氮肥吸收与利用上存在较大的差异，在双季稻机插晚粳上进行氮肥运筹的研究对于优化群体结构、提高氮肥利用率具有重要的研究意义[6，7]。本研究通过考察不同氮肥运筹下机插晚粳稻灌浆动态、光合物质积累、氮肥利用率以及产量构成因素，明确机插晚粳高产栽培的最佳氮肥运筹模式及其生物学机制，旨在为双季机插晚粳生产提供技术和理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验处理

试验位于黄冈市浠水县关口镇（E 115°38′， N 30°32′），属典型的亚热带大陆性季风气候，冬冷夏热，四季分明，光照充足，雨量充沛。试验田地势平坦，沙壤土质，肥力中等。土壤基本理化性状为有机质31.1 g/kg，全氮1.4 g/kg，速效磷10.2 mg/kg，速效钾62.0 mg/kg，pH 5.9。

品种选择鄂粳403，常规晚粳稻，由湖北省农业科学院粮食作物研究所培育。

试验于2016年6月30日采用软盘育秧，7月27日机插秧。插秧前施基肥，沉田1～2 d。插秧规格为行距30 cm，株距11 cm，取秧量最大，插秧深度1 cm。

试验采用单因素完全随机区组设计，按照氮肥在基肥、蘖肥和穗肥的施用比例設计，共4个处理，T1，70%∶30%∶0%；T2，60%∶30%∶10%；T3，50%∶30%∶20%；T4，40%∶30%∶30%。空白对照（CK）为不施氮肥处理。氮肥总用量为12 kg/667 m2，磷肥作为基肥一次性施入，钾肥分基肥和穗肥各50%施入。对照除不施氮肥外，磷钾肥同其他处理。氮肥采用尿素（含46%N），磷肥采用过磷酸钙（含14%P2O5），钾肥采用氯化钾（含60%K2O）。

小区之间筑土埂（基宽30 cm，埂高20 cm）。包膜防串渗，用幅宽1.0～1.2 m的塑料薄膜将土埂三面包裹防串渗，要求将小区内侧的隔离薄膜深入到田土的犁底层之下（入土30 cm以上），防止在耕层以上发生水、肥串渗。

1.2 测定项目与方法

1.2.1 干物质积累与转运茎鞘物质输出率和转换率的计算公式为茎鞘物质输出率（EPMSS）=[（A1+B1）-（A2+B2）]/（A1+B1）×100%，茎鞘物质转换率（TPMSS）=[（A1+B1）-（A2+B2）]/（C2-C1）×100%。式中，A1和A2、B1和B2、C1和C2分别为齐穗期和成熟期叶、茎鞘和穗的干物质量。

1.2.2 灌浆动态水稻破口期，选同一日破口穗挂牌，每小区挂30个牌。自始穗每5 d连牌取5穗，并按小区名称命名，烘干后测重，并保存。

1.2.3 产量构成水稻成熟期每小区对角线取样12穴，测定有效穗、每穗总粒数和每穗实粒数、千粒重等产量构成因子。水稻实粒与空秕粒用清水漂洗区分，其下沉粒为实粒，上浮粒为空秕粒。

1.2.4 氮肥利用率氮肥利用率=（施氮区作物产量-空白作物产量）/施氮量×100%

1.3 数据处理

用Excel软件和SPSS11.5软件对数据进行方差分析、多重比较（采用Duncans法，P<0.05为显著水平）等分析方法处理。

2 结果与分析

2.1 光合物质转运

由表1可知，不同氮肥运筹处理的晚粳稻生物量差异显著。齐穗期和成熟期生物量均表现为T3>T2>T1>T4>CK，叶、茎、穗重均有此表现趋势。CK生物量显著低于施氮处理，并随着氮肥后移水稻生物量和穗重呈现先增后减的趋势，其中，基肥、蘖肥和穗肥的施用比例为50%：30%：20%（T3）时的生物量最高。施氮处理茎鞘物质输出率（EPMSS）和茎鞘物质转换率（TPMSS）显著低于CK，随着氮肥后移的比例增加，逐渐减少。由此可见，齐穗前期光合物质积累是CK子粒干物质积累的主要来源，而随着氮肥的后移，齐穗后叶、茎光合物质积累在子粒干物质积累总量中所占的比例逐渐提高，总体表现为齐穗茎鞘物质积累转化率和转换率的减少。

2.2 灌浆动态

由图1可知，灌浆前5 d，施氮处理灌浆速率较CK小，随后开始加速。齐穗后5～10 d，施氮处理灌浆速率逐渐超过CK，各处理灌浆速率均达到最大。10 d后，各处理灌浆速率均开始下降，但施氮处理下降速率明显低于CK。其中，T3在齐穗15～25 d，灌浆速率呈现较小的降幅。T2和T1在齐穗15～25 d，灌浆速率呈现较小的升幅。T4在齐穗后5～15 d灌浆速率保持较高的数值，但到齐穗15 d后，灌浆速率显著下降。由此可见，通过氮肥后移，可以提高机插晚粳稻主茎穗的灌浆。

2.3 产量及其构成

由表2可知，不同氮肥处理机插秧晚粳稻产量及其构成差异明显。从产量构成上看，影响水稻产量的主要因素是有效穗数。有效穗数表现为T3>T2>T1>T4>CK。施氮肥处理均较CK有效穗数增加，其中，T3、T2和T1有效穗数提高的幅度分别为69.2%、54.1%和36.6%。T4有效穗数也高于CK，但差异不显著。T4和CK穗粒数显著高于其他处理，这可能与这两个处理以主茎和1～2次分蘖成穗为主有关。各处理理论产量和实际产量的差异规律一致，产量表现为T3>T2>T1>T4>CK。其中，T3、T2、T1和T4实际产量分别较CK增产45.0%、37.2%、28.2%和15.8%，T3较T1产量增产13.2%。

2.4 氮肥农学利用效率

由图2可知，不同氮肥运筹处理下机插秧晚粳稻氮肥利用率差异显著。随氮肥后移，T1、T2、T3氮肥利用率逐渐增大，但T4却显著低于其他处理。其中，T3氮肥利用率较T4和T1分别提高64.9%和37.4%。

3 小结与讨论

3.1 氮肥运筹对水稻产量的影响

氮肥运筹是基于适宜施氮量合理分配水稻不同生育期氮肥配比的田间管理措施[8]。张洪程等[9]提出合理的氮肥运筹模式的高产机制，通过氮肥后移可以巩固有效分蘖，以高成穗率争足穗；攻取大穗，优化中期群体结构，至抽穗期既有足量干物质积累又具有较高粒叶比；强化抽穗后光合物质生产与积累，协调物质运转，以强源畅流促充实。在中国双季稻区，氮肥施用习惯采用“一轰头”的施肥方式，即基蘖肥与穗肥比例为10∶0，其注重以增穗提高产量。赵锋等[10]对机插早稻氮肥运筹的研究发现，基肥：分蘖肥：穗肥为5∶3∶2时显著高于只施基蘖肥处理，且产量最高，这与本研究结果一致。本研究发现，足够的有效穗数依然是机插晚粳稻产量形成的基础，这可能与晚粳品种分蘖能力较差、穗库容较小有关。

3.2 氮肥运筹对水稻干物质转运的影响

随着氮肥后移，晚粳光合物质转运率降低，表明齐穗前光合物质积累量对产量的贡献率逐渐减少，当基肥：蘖肥：穗肥比例为4∶3∶3时，水稻生物量和穗重显著下降。有研究认为，氮肥后移比例过高会显著加重转运贡献率的负效应，只有当氮素基蘖肥与穗肥比例协调时才能提高氮素在抽穗前的累积，促进结实期氮素向子粒转运，才能尽可能地提高结实期各营养器官氮素的转运贡献率及收获指数[11，12]。

3.3 氮肥运筹对水稻氮肥利用的影响

万靓军等[13]研究认为氮肥利用率随着穗肥施氮比例的下降，呈先升后降的趋势，以基蘖肥与穗肥比例6∶4时氮素利用效率最高。何虎等[14]研究认为等施氮量条件下，氮素积累量随穗肥施用比例下降而降低，氮素利用率和生理利用率以基肥：分蘖肥：穗肥為5∶2∶3时最高。本研究发现，随着穗肥比例增加，水稻氮肥利用率呈先升后降的趋势，以基肥∶分蘖肥∶穗肥为5∶3∶2时最高。

有效穗数是影响不同氮肥运筹机插晚粳稻产量的主要因素，T3（基肥、蘖肥和穗肥比例为5∶3∶2）有效穗数最高，实际产量为599.5 kg/667 m2，较T1（仅施基蘖肥）产量增加13.2%。随着穗肥比例增加，水稻产量、生物量积累量和氮肥利用率均呈先增后减的趋势，而茎鞘物质输出率（EPMSS）和茎鞘物质转换率（TPMSS）逐渐减少。施氮处理齐穗后5 d灌浆速率均低于CK（不施氮），而后灌浆速率逐渐高于CK。由此可见，提高有效穗数是增加机插晚粳稻产量的关键，适当氮肥后移有利于增加产量、提高氮肥利用率，其中氮肥在基肥、蘖肥和穗肥比例为5∶3∶2是最佳施氮模式。

参考文献：

[1] 方杰，谭旭生，李智谋，等.湖南洞庭湖区发展“早籼晚粳”的优势分析及关键技术[J].农业科技通讯，2015（11）：166-168.

[2] 张似松，汤颢军，柴婷婷，等.加快粳稻发展，进一步做强湖北省水稻产业[J].湖北农业科学，2012，51（3）：450-453.

[3] RAY D K，FOLEY J A. Increasing global crop harvest frequency： Recent trends and future directions[J].Environ Res Lett，2013，8（4）：4041-4050.

[4] 朱德峰，陈惠哲，徐一成，等.我国双季稻生产机械化制约因子与发展对策[J].中国稻米，2013，19（4）：1-4.

[5] 程建平，李阳，赵锋，等.湖北省“早籼晚粳”双季稻机械插秧高产高效栽培技术[J].湖北农业科学，2016，55（23）：6067-6133.

[6] 龚振恺，万靓军，李刚，等.移栽秧龄和中期氮肥运筹对机插水稻宁粳1号生产力的影响[J].江苏农业科学，2006（3）：16-19.

[7] 潘晓华，李木英，曾勇军，等.江西双季稻主要种植方式及其配套栽培对策[J].江西农业大学学报，2013，35（1）：1-6.

[8] 胡群，夏敏，张洪程，等.氮肥运筹对钵苗机插优质食味水稻产量及氮素吸收利用的影响[J].作物学报，2016，42（11）：1666-1676.

[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，2011，37（10）：1837-1851.

[10] 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.

[11] 孙永健，孙园园，刘树金，等.水分管理和氮肥运筹对水稻养分吸收、转运及分配的影响[J].作物学报，2011，37（12）：2221-2232.