盐碱地条件下施氮量和栽插密度对水稻产量和品质的影响

2018-05-03蒋玉兰唐纪元戴其根

中国土壤与肥料 2018年2期

严凯，蒋玉兰，唐纪元，戴其根,2*

(1. 扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室，扬州江苏 225009；2. 扬州大学农业部长江流域稻作技术创新中心，扬州江苏 225009)

“农稳社稷，粮安天下”，粮食安全是国家安全的重要组成部分，是事关国计和社会稳定的首要问题。中国现有13.68亿人口，并且正以每年1 200万人的速度增加，充足的粮食是保证国民吃饱饭的条件，把饭碗端在自己手里是国家发展的重要因素[1-2]。随着社会发展和城市化进程的加快，耕地面积总量越来越逼近耕地红线，稳定粮食种植面积的压力越来越大，日显稀缺的耕地资源已成为我国粮食安全的瓶颈。我国海岸线蜿蜒曲折，沿岸滩涂资源丰富突出，是我国重要的后备土地资源之一。通过围垦熟化，将沿海滩涂盐碱地变为可利用的农用耕地是增加耕地的重要方法之一，水稻不仅是主粮作物，而且在耐盐碱上表现较好，常常作为盐碱地改良的首选作物。加强滩涂盐碱地水稻种植的研究，是当前滩涂作物研究的重点。

在盐碱地水稻栽培中，沿海滩涂特殊的地质条件，水稻往往不能取得高产优质。前人对盐碱地水稻品种的选育[3-4]、适合栽插密度[5-7]、灌溉方式[8]、肥料使用量和肥料运筹[9-13]等做了大量的探究，在适宜基本苗确定上，孙明法等[6]认为机插栽培每公顷 37.5 万穴，每穴5～6 苗，周根友等[7]认为每公顷栽插穴数以33 万穴，每穴苗数以 4～5 苗为宜；在施肥技术上，孙明法等[6]研究认为应多施有机肥与磷肥，少用速效化肥，每公顷施过磷酸钙750 kg、厩肥等有机肥15 000 kg、氮肥247.5 kg，基肥∶蘖肥∶穗肥比例为 3∶4∶3，沈瑞春[12]提出了早施苗肥、重施蘖肥与增施穗粒肥的施肥方法。然而对盐碱地上水稻具体的施氮量和栽插密度以及它们之间的互作关系还需要进一步探究，加之由于生活水平的提高，人们对稻米品质的要求也越来越高。本试验于射阳盐碱地选用优质软米9108为试验材料，在模拟机插条件下，设置了6个不同氮肥水平处理和两个栽插密度，分析了氮肥水平和栽插密度对水稻产量及稻米品质的影响，以期为盐碱地水稻的高产优质栽培提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地点和材料

供试材料为迟熟中粳型软米品种南粳9108。试验于2015年在江苏射阳顺泰农场进行。土壤为砂壤土，耕作层电导率为2.5～3.5 mS/m，pH值为8.0～8.7，碱解氮66.42 mg/kg，有效磷22.19 mg/kg，速效钾93 mg/kg，有机质3.51 g/kg。

1.2 试验设计

试验采用裂区试验，施氮量为主区，设每公顷施氮0 kg(N0)、210 kg(N210)、255 kg(N255)、300 kg(N300)、345 kg(N345)和390 kg(N390)，共6个水平；栽插密度为副区，设12 cm×25 cm(D1)、12 cm×30 cm(D2)两个水平，共12个处理，3次重复，每个主区面积60 m2，副区面积30 m2，各主区之间做埂，并用塑料薄膜覆盖埂体，保证单独排灌，防止窜肥。氮肥运筹为基蘖肥∶穗肥=6∶4，基蘖肥中基肥∶分蘖肥为5∶5，分蘖肥分2次，第一次在栽后7 d，第二次在栽后14 d。穗肥也分2次使用，分别在倒4叶和倒2叶施用，用量各半。同时每个小区施用过磷酸钙600 kg/hm2作为基肥。5月12日播种，秧龄为27 d，人工模拟机插，每穴4苗。

1.3 测定内容与方法

1.3.1 产量及构成

成熟期每个小区收割100穴测定实际产量；每个小区随机取5穴有代表性的稻株，测定产量构成因素。

1.3.2 茎蘖数

于拔节期、抽穗期、成熟期在各个小区连续数20穴水稻的茎蘖数，得到其平均数。

1.3.3 干物质量

于拔节期、抽穗期、成熟期在各个小区取3穴有代表性的植株，烘干，测定其质量。

1.3.4 稻米品质

水稻收获后脱粒，摊晒后储藏3个月，待理化性质稳定后，每处理称取6份，每份130 g稻谷，按照中华人民共和国国家标准—优质稻谷(GB/T 17891—1999)测定糙米率、精米率、整精米率、粒长、粒宽、长宽比、垩白率、垩白度。采用米饭食味计(STA1A) 自动测定米饭的香气、光泽、完整性、味道、口感的评分和综合评分值。

1.4 数据计算和统计分析

用Microsoft Excel(2003)和DPS(v9.50)统计软件分析数据和作图，采用最小显著差数法(LSD)进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 施氮量和密度对水稻产量的影响

由表1可以看出，施氮量对水稻产量及其构成因素均有极显著的影响，密度主要影响了单位面积穗数，此外，氮肥和密度的交互作用对水稻产量有显著影响。随着施氮量的增加，单位面积穗数呈现先上升后下降的趋势，且25 cm×12 cm密度下的穗数均比30 cm×12 cm密度下的多；施氮量的增加还会显著提高每穗粒数；而结实率和千粒重均随着施氮量的增加而降低；随着施氮量的增加，产量先上升后下降，且后期降幅明显，在低氮(N0～N300)下密度大的处理均比密度小的产量高，但差异不显著，而高氮(N345、N390)下密度小的比密度大的产量高，本试验中，产量在N300 D1最高，为8 387.12 kg/hm2，较不施氮低密度处理增产93%。

表1 不同氮肥及密度处理下盐碱地水稻产量及其构成因素

注：同一列数据后标以不同字母表示在0.05水平下差异显著。**表示在 0.01 水平上差异显著,*表示在 0.05 水平上差异显著,ns 表示差异不显著。下同。

2.2 施氮量和密度对水稻茎蘖数的影响

图1是各主要生育期各处理下每公顷水稻的茎蘖数。随着生育进程的不断推进，水稻的茎蘖数呈现先急速增加和缓慢下降最后趋于稳定的趋势。由图可知，不同时期不同氮肥处理下，密度大的(D1)均比密度小的(D2)茎蘖数多；就施氮水平而言，拔节期随着施氮量的增加，茎蘖数呈现上升趋势，抽穗期和成熟期，茎蘖数均随着施氮量的增加呈现向上升后下降的趋势，抽穗期在N345时茎蘖数最多，成熟期则在N300达到峰值。

图1 不同氮肥及密度处理下盐碱地水稻各时期茎蘖数

2.3 施氮量和密度对水稻干物质量的影响

由表2可以看出，随着生育进程的不断推进水稻的干物质量不断增加，除了抽穗期外，施氮量和移栽密度对水稻的干物质积累量有显著或极显著的交互作用。随着施氮量的增加，拔节期和抽穗期的干物质量均呈现上升趋势，而成熟期最大值则与产量相同，出现在N300。拔节期密度大的比密度小的干物质量大，抽穗期和成熟期也表现为低氮时密度大的干物质量大，高氮时密度小的干物质量大。施氮量和密度及二者交互作用均对收获指数有显著或极显著影响，施氮量与收获指数呈负相关(r2=0.92)，且各氮肥处理间差异显著。

表2 不同施氮量及密度处理下水稻干物质积累量

2.4 施氮量和密度对稻米加工品质的影响

由表3可知，施氮量对稻米的加工品质影响较大，栽插密度对加工品质的影响比较小，随着施氮量的增加，糙米率，精米率，整精米率均随之上升，且最高施氮量和最低施氮量之间存在显著差异，密度增加会降低精米率，但处理间差异不显著。

表3 不同施氮量及密度处理下稻米加工品质 (%)

2.5 施氮量和密度对稻米外观品质的影响

由表4可知，施氮水平和密度处理对盐碱地稻米外观品质的影响很小，各处理间粒长、粒宽、长宽比的变化差异不显著，长宽比维持在1.6左右，但垩白对各处理尤其是施氮量的响应比较明显，随着施氮量的增加，垩白率和垩白度均呈现上升趋势，且密度大的比密度小的垩白率大，垩白度高。

表4 不同施氮量及密度处理下稻米外观品质

2.6 施氮量和密度对米饭蒸煮食味品质的影响

由表5可得出，密度对米饭的蒸煮食味品质影响较小，各密度处理间差异不显著;而施氮量对蒸煮食味品质的各个方面均存在较大的影响。随着施氮量的增加，米饭的香气、光泽、味道、口感、食味值均呈现下降趋势，食味值的极差接近10，而完整性则随着施氮量的增加呈现上升趋势。

表5 不同施氮量及密度处理下米饭蒸煮食味品质

3 讨论

3.1 施氮量和密度对盐碱地水稻产量及其构成因素的影响

盐碱地的水稻产量制约因素比较多，前期不易立苗早发，造成僵苗，导致分蘖数较少，单位面积穗数不够；中期生长不旺盛，造成每穗粒数减少；后期容易早衰，千粒重较小，早衰严重的造成倒伏，产量降低。陈海飞等[14]在中低产田以两优培九为材料进行研究，认为在每公顷施氮180 kg，密度为每公顷21万穴的处理下，水稻产量最高，为每公顷8 280 kg，且低氮条件下，适当增加密度有有利于增加单位面积穗数，从而提高产量。徐新朋等[15]以赣早籼54号和正成456为材料，探究江西双季稻栽培模式下适宜的施氮量和栽插密度，结果显示每季每公顷水稻施氮量为180 kg，栽插密度为26万穴时产量最高，每公顷产量分别达到9 810和11 355 kg，分析表明增加施氮量和移栽密度主要通过增加有效分蘖而提高水稻有效穗数及总穗粒数增加水稻产量。朱镇等[16]对本试验材料南粳9108研究认为，扬州地区每公顷施氮量262.5～300 kg，密度1.87万穴最好。本试验结果认为，在盐碱地条件下，增加施氮量和移栽密度，主要是增加了单位面积穗数，穗数是产量基础，穗数得到稳定，水稻才有可能获得高产，因此盐碱地种植可以适当增加施氮量并提高移栽密度，每公顷施氮量在300～345 kg，栽插穴数为33.3万穴(12 cm×25 cm)可以获得最高产量。

Yoshida等[17]认为，水稻单位面积的颖花数对子粒产量的贡献率为74%，而结实率和千粒重共同仅占26%。樊红柱等[18]研究得出相似的规律：穗粒数、结实率、千粒重并不是最大时，只要水稻单位面积有效穗数较高，其产量相应较大。前人研究表明[19-21]，盐胁迫会使水稻的各个产量构成因素有所下降，但结实率和千粒重因水稻品种、气候条件等因素较难调控，因此盐碱地条件下，提高水稻的单位面积穗数和每穗粒数至关重要，本试验通过适当增加施氮量和移栽密度从而提高了单位面积穗数和每穗粒数也得到这样的结论。

3.2 施氮量和密度对盐碱地水稻群体质量的影响

施氮量和栽植密度是调节水稻群体结构、提高产量的重要措施之一，适宜的施氮量和栽植密度是优化群体质量的重要基础。水稻群体质量指标包括抽穗至成熟期群体光合生产量、叶面积指数、总颖花量、粒叶比、有效叶面积率和高效叶面积率、单茎茎鞘重、颖花根活量和颖花根流量、成穗率等。凌启鸿等[22]认为抽穗至成熟期群体光合生产量是衡量水稻群体质量的核心指标，适宜的叶面积指数是水稻高产群体的基础指标，且在稳定适宜穗数的同时还应该提高茎蘖成穗率。

前人关于施氮量和移栽密度对水稻群体质量的影响做了大量研究[22-28]。凌启鸿等[22]研究认为，移栽密度过小，虽然个体生长旺，但不易控制分蘖，收获时无效分蘖增加，群体分蘖降低；反之，移栽密度过大，个体生长受到抑制，穗数过多，后期容易引起倒伏。施氮量过小，光合积累量不够，群体发育受到抑制；而施氮量过高则引起个体旺长倒伏，甚至造成肥害减产。陈海飞等[14]认为适度增加施氮量与提高移栽密度可以提高水稻群体茎蘖数，减少无效分蘖，优化水稻群体结构，在保证茎蘖数的前提下提高成穗率。盐碱地条件下，分蘖很容易受到盐胁迫的影响而减少，造成分蘖缺位，因此盐碱地条件下尤其要注意分蘖的发生。陈露等[29]研究不同年代中粳稻品种对施氮量的响应，认为2000年以前的中粳稻品种在施氮量240 kg/hm2下具有较高的茎蘖成穗率、抽穗至成熟期的干物质积累、有效叶面积和高效叶面积指数、粒叶比，而2000年以后的超级稻品种则在施氮量360 kg/hm2下具有较高的上述群体质量指标。姚辰[30]通过比较寒地条件下不同栽插密度和施氮量对穗数型和穗重型水稻群体的影响发现，随插秧密度的增加单穴分蘖数减小，并随施氮量的增加而增加，各品种均表现出同一趋势，每平方米分蘖数则随插秧密度和施氮量的增加而增加，穗数型品种比穗重型品种分蘖增长快，最高分蘖数高于穗重型品种。随着水稻生育期的推进，各品种每平方米干物质的积累量逐渐增加。每平方米干物质积累量以及抽穗期和成熟期茎叶、穗和地上部干物质积累量相同插秧密度下随施氮量增加而增加；相同施氮量水平下，随插秧密度的增加而降低。本研究结果显示，盐碱地条件下，施氮量的提高虽会显著增加茎蘖数、干物质积累量，但同时也降低了成穗率和收获指数，因此本研究结果表明，增加有效穗数是关键，提高后期干物质积累是基础，机插水稻成穗率70%以上，收获指数0.45左右，单位面积有效穗数375万，后期干物质积累量达到40%是盐碱地水稻取得每公顷产量8 250 kg的重要保证。

3.3 施氮量和密度对盐碱地稻米品质的影响

关于稻米品质对肥料和密度的响应，相关的研究结果有很多，但由于品种类型、气候条件、试验设计等原因，前人的研究结果不尽相同。徐春梅等[31]以中早22为材料研究表明，糙米率、精米率和整精米率在一定范围内随施氮量增加而提高，但施氮量超过150 kg/hm2时反而下降，李永杰[32]也持此观点。此外，徐春梅等[31]认为整精米率还会随着密度的升高而降低。整精米率的提高可能是由于糙米中蛋白质含量的增加而导致糙米中淀粉的分散性降低和黏性增加，或者是蛋白质含量增加可以提高稻米硬度，增强稻米抗碾磨破坏的能力。而殷春渊等[33]则认为，随着施氮量增加，稻米加工品质变化规律不明显，即受氮肥影响较小，差异不明显，基本表现为在低氮肥处理下，稻米的出糙率、精米率和整精米率相对较高。本研究认为，碾磨品质与稻米中的蛋白质含量的高低有关，其原因可能是如徐春梅等[31]所言蛋白质含量高，稻米整体的抗破坏能力就随之提高，施氮量的增加会显著提高稻米的碾磨品质，而密度的变化则对碾磨品质的影响较小，增加密度会略微提高精米率和整精米率，但增幅不显著。

有研究表明[34]不同品种垩白对氮肥的反应不同。杨泽敏等[35]认为稻米的垩白率和垩白大小与施氮量呈显著的负相关；但有日本学者[36]则认为后期较多的氮肥施用会增加稻米的垩白。密度方面，钟旭华等[37]对优质米品种“双竹粘”研究认为，每穴穗数与垩白率呈极显著正相关。本试验结果表明，施氮量和密度对稻米粒型没有影响，但施氮量和密度均与稻米外观品质呈正相关，即施氮量越多，密度越大，垩白度和垩白率越高，外观品质越差，这与杨泽敏等[35]的研究结果相似。

稻米的蒸煮食味品质越来越受到人们的关注和重视，本研究材料南粳9108由于其较好的食味品质，近年来在江苏地区受到人们的喜爱。栽培方式会对稻米的食味品质有很大的影响，姜元华等[38]对本试验材料研究认为，氮肥对粳型软米食味品质及质构特征存在显著影响，随着施氮量的增加，香气、光泽、味道、口感和食味值呈下降趋势，完整性则一直增加，食味指标对氮肥的敏感程度为口感>光泽>食味值>味道>香气>完整性，本试验研究结果与姜元华相同。程效义等[39]以杂交粳稻辽优5218和常规粳稻辽星1号为试材得出结论，增施氮肥或降低密度可提高辽优5218和辽星1号籽粒的蛋白质含量，降低食味值。而丁震乾等[40]以4个从日本引进的优质食味粳稻品种(系)为供试材料研究发现，产量随施氮量的增加呈先上升后下降的趋势，最大值为225 kg/hm2施氮水平，且米饭外观、黏度、平衡度、食味值随施氮量的增加均呈不同程度的下降趋势，在高氮时下降比较明显，而硬度随施氮量的增加呈现不同程度的上升趋势。张欣等[41]认为，可以用食味值将米饭分为差(<50)、一般(50～60)、较好(60～70)、好(>70)4个等级，在本试验中，施氮量小于345 kg/hm2的处理食味值均高于70，说明在最高产量的处理(N300D1)下，仍然可以获得较好的品质，达到高产优质协调。

4 结论

施氮量和栽插密度均会对水稻产量和稻米品质产生影响，随着施氮量的增加，水稻产量呈现先上升后下降的趋势，密度方面则表现为低氮条件下，产量和密度呈正相关，高氮条件下，产量和密度呈负相关。增加施氮量在提高水稻碾磨品质的同时，降低了外观品质和蒸煮食味品质。在盐碱地条件下，采用12 cm×25 cm的栽插密度，每公顷施氮300 kg是南粳9108获得高产优质适宜的栽培措施。

参考文献:

[1]封志明.中国未来人口发展的粮食安全与耕地保障[J].人口研究,2007,(2):15-29.

[2]穆怀中,张文晓.中国耕地资源人口生存系数研究[J].人口研究,2014,(3):14-27.

[3]杨福,梁正伟,王志春,等.水稻耐盐碱品种(系)筛选试验与省区域试验产量性状的比较[J].吉林农业大学学报,2007,(6):596-600.

[4]王军海,申世吉.苏打盐碱土灌区适种水稻品种研究[J].吉林水利,2014,(9):1-4.

[5]马波.盐碱与非盐碱环境下密度对寒地粳稻产量及农艺性状的影响[J].中国种业,2015,(1):39-41.

[6] 孙明法,严国红,唐红生,等.江苏沿海滩涂盐碱地水稻种植技术要点[J].大麦与谷类科学,2012,(1): 6-7.

[7] 周根友,陈启康,姜平,等.沿海滩涂耐盐水稻安全高产栽培技术[J].江苏农业科学,2013,41(11):70-71.

[8]丁红,刘迪.肇州县库里泡沿岸盐碱地改造区水稻灌溉制度研究[J].水利天地,2015,(3):32-35.

[9]马波.耐盐碱水稻品种在中度盐碱条件下高产肥密优化研究[J].黑龙江农业科学,2015,(3):9-11,31.

[10] 齐春艳,侯立刚,马巍,等.不同氮肥施入量对盐碱地水稻氮素吸收及产量的影响[J].吉林农业科学,2014,(6):25-27,42.

[11] 黄立华,沈娟,冯国忠,等.不同氮磷钾肥配施对盐碱地水稻产量性状和吸肥规律的影响[J].农业现代化研究,2010,(2):216-219.

[12] 沈瑞春.重盐碱地水稻高产栽培技术[J].新疆农垦科技,1984,(6):21-22.

[13] 田军仓,王炳亮.盐碱地水稻生理及水稻田氮素流失研究[J].宁夏农学院学报,2004,(3):38-41.

[14] 陈海飞,冯洋,蔡红梅,等.氮肥与移栽密度互作对低产田水稻群体结构及产量的影响[J].植物营养与肥料学报,2014,20(6):1319-1328.

[15] 徐新朋,周卫,梁国庆,等.氮肥用量和密度对双季稻产量及氮肥利用率的影响[J].植物营养与肥料学报,2015,21(3):763-772.

[16] 朱镇,赵庆勇,张亚东,等.播期、施氮量和密度对南粳9108产量及其构成因素的影响[J].西南农业学报,2016,(3):590-594.

[17] Yoshida S,Cock J H,Parao F T.Physiological aspects of high yields[M].//Rice breeding.Los Baos,Philippines: International Rice Research Institute,1972.455-469.

[18] 樊红柱,曾祥忠,张冀,等.移栽密度与供氮水平对水稻产量、氮素利用影响[J].西南农业学报,2010,(4):1137-1141.

[19] 罗成科,肖国举,张峰举,等.不同浓度复合盐胁迫对水稻产量和品质的影响[J].干旱区资源与环境,2017,(1):137-141.

[20] 余为仆.秸秆还田条件下盐胁迫对水稻产量与品质形成的影响[D].扬州:扬州大学,2014.

[21] 吕海艳.盐碱胁迫对水稻根系形态特征及产量的影响[D].长春: 中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所),2014.

[22] 凌启鸿,张洪程,蔡建中,等.水稻高产群体质量及其优化控制探讨[J].中国农业科学,1993,(6):1-11.

[23] 郭保卫,胡雅杰,钱海军,等.秸秆还田下适宜施氮量提高机插稻南粳9108产量和群体质量[J].中国水稻科学,2015,(5):511-518.

[24] 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.

[25] 黄建新,罗文极.试论水稻高产群体质量栽培技术[J].现代农业装备,2014,(4):46-48.

[26] 武彪,冯跃华,刘翔,等.机插密度与施氮量对超级杂交籼稻准两优527群体质量及产量形成的影响[J].杂交水稻,2013,(5):75-80.

[27] 薛亚光,葛立立,王康君,等.不同栽培模式对杂交粳稻群体质量的影响[J].作物学报,2013,39(2):280-291.

[28] 谢力,袁继超,雍远成,等.氮肥和栽插密度对杂交稻金优527群体质量和产量的影响[J].作物杂志,2007,(4):37-40.

[29] 陈露,张伟杨,王志琴,等.施氮量对江苏不同年代中粳稻品种产量与群体质量的影响[J].作物学报,2014,40(8):1412-1423.