氮肥运筹对中稻武运粳24号产量、品质及氮肥利用率的影响

2017-11-06朱德进王艳蓉

浙江农业科学 2017年10期

关键词：施氮基肥利用率

朱德进，宋亚，黄卉，王艳蓉

(江苏省泰州市姜堰区农业委员会，江苏泰州 225300)

氮肥运筹对中稻武运粳24号产量、品质及氮肥利用率的影响

朱德进，宋亚，黄卉，王艳蓉

(江苏省泰州市姜堰区农业委员会，江苏泰州 225300)

以姜堰一季中稻武运粳24号为研究对象，优化氮肥施用量和施肥次数，研究施氮策略对水稻产量和品质的影响。结果表明，叶片SPAD值对氮肥用量反应较灵敏。分蘖期叶片SPAD值以FFP+N(农民习惯加氮)处理最高，2年平均为42.9；在孕穗期和成熟期则以OPT(农民习惯减氮且优化施肥比例)处理最高，2年均值分别为39.3和37.7，显著高于其他处理。OPT处理的穗数、穗粒数以及结实率有明显提高，2年产量分别达7 855.0和8 366.6 kg·hm-2，显著高于其他施氮处理。OPT处理的氮肥表观利用率、氮肥农学利用率和氮肥偏生产力相对FFP分别提高23.6%、237.7%和9.5%。该试验区适当降低氮肥用量，同时增加氮肥后期施用比例，可有效提高氮肥利用率和水稻产量。

水稻；施肥方式；施氮量；氮肥利用率；武运粳24号

水稻是我国主要粮食作物之一，其产量和品质对我国粮食安全起到至关重要的作用[1]。长江中下游地区是我国水稻主产区之一，近年来一季稻播种面积逐年扩大，其在江苏省粮食生产中的地位也越来越重要[2]。然而现有调查数据表明，江苏不同地区水稻氮肥用量水平变异大，同一地区不同农户的肥料施用量和施用时期也不一致。另一方面，由于农村青壮年劳动力大量向城镇转移，当前的农事操作多由年长者操作，因此，农民为了方便常常将大部分的肥料做基肥施用，仅在后期追施少量氮肥，这些因素明显限制了水稻产量和肥料利用率的提高，也直接影响着农民的经济收入[3-4]。氮素作为影响水稻产量的主要因子之一，其运筹、调控措施应当根据当地土壤地力情况、气候条件以及水稻各生育时期植株含氮量而定，这样才能实现水稻的高产高效[4-5]。近年化肥用量高速增长，但作物产量却增加缓慢，如何更加合理地指导农民施肥、提高作物产量和提高肥料利用率是当前养分管理上急需解决的问题。国际水稻研究所推出的水稻实时实地氮肥管理技术(real-time nitrogen management，RTNM)备受欢迎[6]。稻田实地氮肥管理技术与农民习惯施肥相比，可以降低氮肥用量，增加水稻产量，提高氮肥利用率[7-8]。本研究通过研究不同氮肥施用措施对江苏省一季中稻产量、品质和氮肥利用率的影响，通过不同施氮方式的比较，探讨在不减少水稻产量的前提下，如何降低氮肥用量、提高氮肥利用率，以及在增加氮肥施用量的情况下进一步获得水稻高产的可能性，旨在指导农民经济合理施肥，减少习惯施肥不合理性造成的肥料浪费和环境污染。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2015—2016年在江苏省泰州市姜堰区梅垛村进行。前茬为小麦，供试土壤为高砂土，土壤pH(土水比为1∶1)为7.6，有机质含量为11.7 g·kg-1，有效磷为12.6 mg·kg-1，速效钾为133.0 mg·kg-1，2年试验所用水稻品种均为武运粳24号。

1.2 处理设计

设5个处理：CK不施肥；农民习惯FFP处理N 250 kg·hm-2(基肥∶分蘖肥∶穗肥60∶20∶20)，P2O5和K2O 均90 kg·hm-2(基肥)；FFP-N处理N 200 kg·hm-2(基肥∶分蘖肥∶穗肥60∶20∶20)，P2O5和K2O 均90 kg·hm-2(基肥)；FFP+N处理N 300 kg·hm-2(基肥∶分蘖肥∶穗肥60∶20∶20)，P2O5和K2O 均90 kg·hm-2(基肥)；OPT处理N 200 kg·hm-2(基肥∶分蘖肥∶穗肥20∶40∶40)，P2O5(基肥)和K2O(基肥∶穗肥50∶50)均90 kg·hm-2(基肥)。氮肥用尿素，磷肥用过磷酸钙，钾肥用氯化钾。施肥前灌水，随后施肥、耙地插秧。每个小区用40 cm高的PVC板间隔以防止窜水窜肥，实行单排单灌。2年试验的水稻均于5月10日育苗，6月10日移栽，密度14 814株·hm-2，小区面积为4 m×6 m。每处理重复4次，随机区组排列。灌水、除草、治虫等田间管理措施与当地习惯相同。

1.3 测定项目和数据分析

分别在水稻分蘖期、穗分化期和成熟期用叶绿素仪(SPAD-502)测定植株最顶端完全叶的中间部位。每次重复16片叶，计算平均值。水稻收获前，每小区随机选取6蔸用于考查穗数、每穗粒数、结实率和千粒重等农学性状。小区单打单收。植株和籽粒样品氮含量经H2SO4-H2O2(V∶V5∶1)消煮，采用流动注射分析仪(FIAstar5000，Sweden)测定。收获后的水稻籽粒用近红外谷物分析仪(Infratec 1241 grain analyzer)测定精米的直链淀粉和蛋白质含量，其他稻米品质指标按国家农业部NY/T-593—2002 标准进行测定。试验数据采用Excel和SPSS软件进行数据处理和分析。

表观利用率=(施肥区吸氮量-CK吸氮量)/施氮量；

农学利用率=(施肥区产量-CK产量)/施氮量；

偏生产力=施肥区产量/施氮量。

2 结果与分析

2.1 对水稻SPAD值的影响

施氮方式对不同生育时期水稻叶片SPAD值具有显著影响(表1)。从2015年试验结果看，水稻分蘖期SPAD值有随氮用量的增加而增加的趋势，CK处理叶片SPAD值最低，仅为32.3。而FFP处理相对CK提高43.3%，SPAD值达到46.3。FFP-N处理相对FFP的SPAD值略有下降，但两者并无显著差异。FFP+N处理的SPAD值最高，为48.3，相对CK和FFP分别增加49.6%和4.3%。在水稻孕穗期不同处理叶片SPAD值变化规律与分蘖期略有不同。该时期叶片SPAD值最低的仍为CK处理，仅为28.1，显著低于其他施氮肥处理；SPAD值最高的为OPT处理，达到42.5，相对CK和FFP分别增加51.2%和12.7%，差异达显著水平。到水稻成熟期，CK、FFP和FFP-N处理叶片SPAD值之间无显著差异，平均为30.2；而OPT处理仍然为最高值37.9，相对CK和FFP，显著提高26.3%和23.1%。相同试验处理下年际间水稻叶片SPAD值有较大的变化，但对于不同氮肥处理间的差异规律并无显著影响。2016年试验结果显示，不同生育时期CK处理SPAD值均为最低。分蘖期水稻叶片SPAD值最高为FFP+N处理，孕穗和成熟期叶片SPAD值仍然以OPT处理最高，分别为36.1和37.5，相对同年的FFP均有8.7%～19.0%的增幅，差异显著。

表1 施氮方式对不同生育时期水稻叶片SPAD值的影响

2.2 对水稻农学性状和产量的影响

施氮方式对水稻农学性状的影响各有差异(表2)。水稻株高随着施氮量的增加有逐渐增加的趋势，但除CK最低外，不同施氮处理间无显著差异，2年试验结果均表现相同的趋势。2年试验结果均表明，施氮处理下对水稻穗长的影响并不大。不同施氮处理显著影响了水稻穗数，2015年穗数最高为OPT，达到234个·m-2，相对CK和FFP分别提高65.0%和12.9%。2016年水稻穗数仍然以OPT处理最高，其相对CK和FFP分别提高35.6%和8.4%。每穗粒数的变化规律与穗数相同，2年试验结果均以OPT处理最高，平均达147.7个，相对CK和FFP分别增加14.8%和9.3%，差异显著。而千粒重则相反，水稻千粒重最高的为CK处理，2年平均值为29.6 g，而OPT处理千粒重平均值仅为26.5 g，相对CK降低6.4%。水稻结实率同样为CK最高，施氮处理相对降低，其中FFP+N处理下降幅度最大，该处理2年相对CK平均下降10.6%，差异均达显著水平。但不同施氮处理间结实率并无显著差异。从水稻产量看，施氮方式对其具有显著影响，2015年不施氮的CK产量最低，仅为4 967.8 kg·hm-2；产量最高的为OPT处理，达7 855.0 kg·hm-2，相对CK和FFP分别增加58.1%和12.3%，差异显著。2016年水稻产量相对2015总体升高，最高的仍为OPT处理，相对CK和FFP分别增加39.1%和8.2%，差异达显著水平。

表2 施氮方式对收获期水稻农学性状和产量的影响

注：同年各处理间无相同小写字母表示差异显著。表3～4同。

2.3 对水稻氮肥利用率的影响

施氮方式显著影响水稻的氮肥利用率(表3)。从表观利用率结果看，2年均为FFP+N处理最低，平均为27.6%，最高为OPT处理，平均为40.4%，其相对FFP、FFP-N和FFP+N分别平均提高23.6%、22.5%和24.2%，差异显著。2年氮肥农学利用率则以FFP+N处理最低，OPT处理最高。OPT相对FFP+N处理平均增加了84.9%，差异显著。氮肥偏生产率的结果与农学利用率类似，OPT处理最高，FFP+N处理最低。2年增幅的均值达到62.0%，差异显著。氮肥农学利用率在年际间变化较大，OPT处理最高，平均为13.1 kg·kg-1，总体表现为OPT>FFP-N>FFP+N、FFP。氮肥偏生产力表现同样的变化，OPT处理2年均值达40.6 kg·kg-1，其他处理大小顺序为OPT>FFP-N>FFP+N、FFP，差异显著。

表3 施氮方式对水稻肥料利用率的影响

2.4 对水稻品质的影响

施氮方式对于水稻不同的营养指标的影响不同。表4结果显示，稻米出糙率受施氮方式影响不大，基本保持在75%～77%。精米率的变化规律总体表现为OPT最高，2年平均为74.2%。蛋白质含量受施氮方式的影响最明显，均为FFP+N处理最高，2年均值为8.8%，相对最低的CK平均提高18.5%，差异显著。直链淀粉的含量则表现相反的变化，即不施氮肥的CK处理为最高值，FFP和OPT处理直链淀粉含量则较低，但不同处理间差异并未达到显著水平。施氮方式对水稻碱消值的影响较小，2年不同处理的变异基本保持在6.3～6.6，差异不显著。

表4 施氮方式对水稻品质的影响

3 讨论

采用叶绿素仪测水稻叶片SPAD值来指导水稻氮肥施用的相关研究较多，该方法操作简单高效，已被相关的研究学者推广在水稻精量施肥上，在减少氮肥施用、提高氮肥利用效率、提高水稻产量上效果明显[7,9]。本文研究结果再次证明了水稻叶片SPAD值对于氮肥施用方式和用量的快速反应。FFP和FFP+N处理由于氮肥多集中在基肥施用，其分蘖期叶片SPAD值较大。而由于后期水稻需肥量大，但氮肥追肥比例又不足，所以这2个处理后期叶片SPAD值较小，表现出一定的养分供应不足的征兆。而对于氮肥后移处理(OPT)，增加穂肥和粒肥用量和比例，可有效减缓功能叶片衰老，利于提高其光合速率和延长光合功能期，最终有利于产量提高。同时从本试验结果看，不同时期叶片SPAD值与当期施氮水平具有一定的指示作用，所以对有条件的区域，可通过手持叶绿素仪来监测叶片的变化，从而高效指导施肥[9]。

氮肥施用方式对水稻株高、穗长的影响较小，而对每穗粒数、千粒重和结实率影响显著。常规的施肥比例下，一味地增加氮肥投入会降低水稻千粒重和结实率，因此这种施肥方式对于水稻产量的提升幅度有限，且不同年际间变异较大。所以对水稻产量的追求不能过多地依靠提高氮肥的施用量，尤其在当前氮肥用量水平较高的前提下。本文的OPT处理针对氮肥总量过多、基肥用量大的情况进行适当调整，降低氮肥总水平的同时，提高分蘖期和孕穗期的施用比例。结果表明，这种方式可在保证单位面积穗数的同时，提高每穗粒数及结实率，保障水稻高产的形成[10]。

现有文献研究结果表明，我国水稻氮肥表观利用率偏低。究其原因，一方面源于氮肥过量施用。本研究结果同样证明这一点[8-9]。相同种植条件下，2年FFP+N处理的氮肥表观利用率均低于FFP处理，可见在不改变氮肥施用方式的前提下，通过单一地提高肥料用量能一定程度增加水稻产量，但会面临氮肥表观利用率下降的风险。这一点在追求综合效益时要综合考虑。另一方面是施肥方式不合理。本试验区的稻田多为小农户种植，且多为年长的老人。所以为了方便操作，常将大量的尿素做基肥施用，追肥比例很小。大量氮肥用作基肥，在水稻需氮量少的苗期会存在大量损失的风险，导致水稻后期吸收不足，氮肥表观利用率偏低。当适当降低氮肥施用水平，将氮肥用在需肥多的中后期，可显著提高肥料利用效率和产量[11]。

稻米品质受水稻品种和生长环境等因素影响，氮肥施用方式的调整影响着水稻的营养环境。本试验条件下水稻蛋白质含量受氮肥施用方式的影响较大，总体表现为施氮量越大、后期氮肥施用比例越高，则稻米蛋白质含量越高，这与现有研究结果基本一致[12]，再一次证明了合理施氮下，氮肥运筹的调节对于水稻品质的改善作用要大于氮用量。

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