氮肥运筹对不同类型水稻产量和氮素吸收的影响

布哈丽且木·阿不力孜 白志刚 黄洁 王奉斌 金千瑜 张均华*

（1新疆农业科学院核技术生物技术研究所，乌鲁木齐830091；2中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室，杭州310006；*通讯作者：zhangjunhua＠caas．cn）

水稻是我国主要粮食作物之一，其产量的提高在很大程度上依赖于肥料特别是氮肥的合理施用[1]。但由于氮素在土壤中有较强的移动性，因此也是造成环境污染的重要源头。近几十年来，我国水稻种植中氮肥投入总体呈现上升趋势，据2014年统计结果，以水稻为主栽作物的长江中下游地区农田氮肥用量达到了640．2万t[2]，过量施氮不仅未能显著提升水稻产量，还降低了肥料利用率（目前水稻氮肥利用率仅为30%～40%），同时对环境造成压力[3－5]。因此，优化氮肥施用方式、降低氮肥用量、提高氮肥利用率、实现高产高效是保障水稻种植可持续发展的迫切需求[6]。

关于氮肥在稻田土壤环境中的循环利用及损失途径已有较多研究[4，7－8]。但是，我国水稻种植区域广，栽培的水稻类型多，不同类型水稻对氮肥的响应不同[9]。本文以江浙地区广为种植的籼稻品种中浙优1号和粳稻品种南粳5055为研究对象，探索氮肥运筹对不同类型水稻品种生长发育及产量形成的影响，以期为不同类型水稻品种有针对性的制定适宜的氮肥管理策略提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2016年在中国水稻研究所富阳试验基地（30°4′49″N，119°56′1″E，处于热带中部湿润季风气候区）进行，基地年均气温 16．1℃，降雨量 1 441．9 mm，日照时数1 927．7 h，无霜期231 d。试验地土壤为青紫泥土，耕作层有机质 36．8 g/kg，全氮 2．65 g/kg，碱解氮 142 mg/kg，速效磷 17 mg/kg，速效钾 141 mg/kg，pH 值 6．9。

1.2 试验设计

以中浙优1号（杂交籼稻）、南粳5055（优质食味常规稻）试验材料。采用裂区试验设计，主因素为氮肥用量（以尿素的形式施入土壤），设2个水平：N255，目标产量需氮量的 100%（225 kg/hm2）；N180，目标产量需氮量的80%（180 kg/hm2）。副因素为施氮比例（基肥∶分蘖肥∶穗肥），设3个水平，其中，中浙优1号分别为50∶40∶10（P1）、50∶30∶20（P2）、50∶20∶30（P3），南粳 5055 分别为40∶40∶20（R1）、40∶30∶30（R2）、40∶20∶40（R3）。随机区组设计，每处理3次重复，小区面积19．32 m2。

磷、钾用量以常规施氮量目标为基准，按N∶P∶K为1∶0．45∶0．9 的比例确定，其中磷肥（重过磷酸钙）全部作基肥，钾肥（硫酸钾）中基肥、穗肥各50%。

1.3 采样及测定方法

1．3．1 地上部生长量

分别在苗期、分蘖期、齐穗期、成熟期采样，每小区随机取9丛植株，105℃杀青30 min，75℃烘干，称重。

1．3．2 地上部吸氮量

图1 不同施氮处理对水稻地上部生长量的影响

图2 不同施氮处理对水稻地上部吸氮量的影响

水稻样品烘干、粉碎、过100目筛后，采用凯氏定氮法测定其全氮含量，并根据干物质量计算地上部吸氮量。

1．3．3 SPAD 值

水稻分蘖盛期之后每隔10～15 d测定水稻上三叶的SPAD 值（SPAD502）。

1．3．4 产量

收获时每小区单打单收，晒干后测定水稻产量。

1.4 数据处理

试验所得数据采用SAS 9．0软件进行统计分析，LSD法检验差异显著性（α=0．05）。

2 结果与分析

2.1 地上部生长量及吸氮量

从图1可见，氮肥用量对2种水稻的地上部生长量无明显影响，但施氮比例对其表现出显著的调控作用，穗肥比例最高的处理（P3、R3）地上部生物量也最高（特别是在成熟期）。比如成熟期中浙优1号地上部干物质量，P3处理较P1和P2处理分别高 3．2%～6．6%和 6．8%～11．6%；南粳 5055 成熟期地上部干物质量，R3处理较R1和R2 处理分别高 16．4%～19．5%和0．3%～7．3%。不同氮肥处理对水稻地上部吸氮量的影响与生长量表现的规律一致（图2）。

2.2SPAD值

水稻叶片SPAD值可在一定程度上反映叶片叶绿素含量。由图3可以看出，中浙优1号从9月9日（齐穗期）开始，SPAD值开始下降；南粳5055从8月25日之后即表现下降趋势。但2个品种穗肥比例最高的处理（P3、R3）SPAD值也最高。

2.3 产量

从图4可见，中浙优1号N180处理的产量高于N225处理，南粳5055与此相反。不同施氮比例间比较，穗肥比例最高的处理（P3、R3）产量也最高。

图3 不同施氮处理对水稻叶片SPAD值的影响

图4 不同施氮处理对水稻产量的影响

3 结论与讨论

氮肥对提高粮食产量起到了很大的作用，然而随着氮肥用量的不断增加，其对产量的贡献却逐步降低，而且伴随产生了大量的环境问题。因此，提高作物氮肥利用率，减少氮肥的施用已成为全社会关注的焦点。不同的水稻品种在氮肥需求方面有很大差异[10－13]，比如籼稻品种比粳稻品种的氮肥需求量相对较少[14]，再比如早稻、中稻、晚稻较适宜的施氮量分别为 150～225 kg/hm2、225 kg/hm2和 150～210 kg/hm2[15－16]。因而了解不同类型水稻品种对氮肥的吸收、利用特性是合理确定氮肥用量的前提。在本研究中，籼稻品种中浙优1号在施氮量180 kg/hm2条件下的产量高于225 kg/hm2，而粳稻品种南粳5055与此相反。说明在本试验条件下，籼稻品种比粳稻品种的需氮量少。而且2种水稻的产量存在明显区别，中浙优1号明显高于南粳5055，但地上部生长量和氮素吸收量并没有显著差异，说明南粳5055的茎叶等营养器官生长量更大，对氮肥的耐性也更高。

除了施肥量，氮肥分配比例对作物生长和产量形成的影响也很大，其本质是作物不同生育时期对氮素的需求不同。在本试验条件下，无论中浙优1号还是南粳5055，增加穗肥施用比例更有利于产量的提高。这实质反映了水稻的氮肥需求规律：当水稻由营养生长期逐渐进入生殖生长期，随着水稻籽粒的逐渐形成，对氮素的需求量也随之增加。因此，同等施氮量条件下，在生殖生长期分配更多的氮肥更有利于水稻籽粒的形成及成熟。所以，实现水稻高产高效的根本途径在于明确不同水稻品种的氮肥需求规律，并据此制定适宜的氮肥运筹策略。