增密减氮对高原粳稻产量及其氮肥利用效率的影响

何成贵 资月娥陈路华 梅贵华 郭肖艳 许石昆 桂媛 马淑琴 李贵勇*

（1陆良县农业技术推广中心，云南陆良655699；2云南省农业科学院粮食作物研究所，昆明650205；第一作者：379699542@qq.com；*通讯作者：liguiy980200@163.com）

2015年农业部提出，到2020年我国农业要实现“一控两减三基本”，即控制农业用水总量，减少化肥、农药使用量，基本解决畜禽污染、地膜回收和秸秆焚烧等问题[1]。水稻生产正向减量增效方向转型。云南省现有水稻面积100万hm2（粳稻有60万hm2），化肥平均用量488.25 kg/hm2，氮肥用量326.25 kg/hm2，远高于世界平均水平（120 kg/hm2）；而氮肥吸收利用效率仅为30%左右[2-3]。合理的种植密度及适宜的施氮水平是实现水稻高产及资源高效利用的关键[4-7]。本试验以高原粳稻陆育4号为材料，研究了增密减氮对高原粳稻产量及其氮肥利用效率的影响，以为水稻减肥增效提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验基本情况

试验于2016年、2017年在云南省曲靖市陆良县三岔河镇盘江村（25°06′N，103°76′E，年日照时数 2 448 h，年均温 14.8℃，年降雨量1 014 mm，海拔 1 842.80 m）进行。试验田前茬为蚕豆，土壤类型属于壤土，地力中上等，2016年检测，土壤有机质55.17 g/kg，速效氮235.02 mg/kg，速效磷 22.35 mg/kg，速效钾 143.11 mg/kg；2017年检测，土壤有机质55.37 g/kg，速效氮234.51 mg/kg，速效磷 22.01 mg/kg，速效钾 142.69 mg/kg。

参试品种为当地主推高原粳稻陆育4号，该品种于2016年通过云南省品种审定（审定编号：滇审稻2016011）。育秧方式为湿润育秧。播种、移栽均采用当地最佳节令进行：2016年3月25日播种，5月2日移栽；2017年3月26日播种，5月4日移栽。

1.2 试验设计

为双因素试验，分别为氮肥用量和移栽密度。氮肥用量设4个水平处理，即360 kg/hm2（100%N）、324 kg/hm2（90%N）、288 kg/hm2（80%N）、0 kg/hm2；移栽密度设4个水平处理，即30万丛/hm2（100%D）、36万丛/hm2（120%D）、39 万丛/hm2（130%D）、42 万丛/hm2（140%D）万/hm2，每丛2株苗；氮肥用量360 kg/hm2（100%N）、密度30万丛/hm2（100%D）为当地高产栽培处理，作对照（CK）。试验共16个处理，每个处理3次重复，随机区组排列，共48个小区，每个小区面积15 m2。氮肥中基肥∶分蘖肥∶促花肥∶保花肥为 1∶1∶1∶1；磷肥作基肥一次性施用，每hm2施过磷酸钙（含P2O512%）600 kg；钾肥作基肥和促花肥2次等量施用，每hm2施硫酸钾（含K2O 54%）150 kg。基肥在耕翻前施入，分蘖肥在移栽后7 d施用，促花肥和保花肥在倒4叶期和倒2叶期施用。在有效分蘖临界叶龄的前1个叶龄，当茎蘖数达到预期穗数的80%时开始排水晒田，轻晒、多晒；拔节至成熟期实行湿润灌溉，干湿交替。其他田间管理措施采用水稻精确定量栽培技术。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 叶龄

每7 d调查1次水稻的叶龄和茎蘖动态，一直到最后一片叶长全为止。

表1 氮肥用量和移栽密度对水稻产量及其结构的影响

1.3.2 产量及产量结构

收获期每小区调查50丛的穗数作为有效穗数，选择有代表性的5丛进行室内考种，考察实粒数、总粒数、结实率、千粒重，小区除去边行后实收测产。

1.3.3 水稻植株氮含量

于齐穗期和成熟期，根据各小区调查茎蘖数的平均值，选取具有代表性的植株5丛，分为茎叶和穗两部分，置于烘箱中105℃杀青1 h后，再80℃烘干至恒质量后称重，并保留部分样品测定氮含量，植株样品采用浓硫酸和双氧水消煮，凯氏定氮法测定氮含量。氮肥农学利用率（kg/kg）=（氮肥施用区产量-无氮肥区产量）/施氮量；氮肥偏生产力（kg/kg）=氮肥施用区产量/施氮量；氮肥吸收利用率（%）=（氮肥施用区植株总吸氮量-无氮肥区植株总吸氮量）×100/施氮量；氮肥生理利用率（kg/kg）=（氮肥施用区产量-无氮肥区产量）/（氮肥施用区植株总吸氮量-无氮肥区植株总吸氮量）。

1.4 数据处理

所有数据均为2年（2016年、2017年）试验的平均值，采用Excel 2010软件进行处理分析。

2 结果与分析

2.1 产量及产量结构

从表1可见，在减少氮肥用量的情况下，提高移栽密度可以获得增产，但增产不显著。减少10%氮肥用量（324 kg/hm2）和增加 20%移栽密度（36万/hm2）的处理产量比对照增产0.78 t/hm2，增6.37%；减少20%氮肥用量（288 kg/hm2）和增加 30%移栽密度（39万/hm2）的处理产量比对照增产0.50 t/hm2，增4.07%。氮肥用量为324 kg/hm2、288 kg/hm2的处理比其他2个施氮处理（0、360 kg/hm2）增产显著；移栽密度 36 万/hm2、39万/hm2处理比其他2个密度处理（30万/hm2、42万/hm2）增产显著；不施氮肥处理与其他处理相比减产显著。随着氮肥用量减少和移栽密度的增加，有效穗数、颖花量先增加后减少，穗粒数减少，对千粒重的影响较小；结实率随着氮肥用量减少而增加，随着密度的增加而降低。减少10%氮肥用量和增加20%移栽密度的处理有效穗数、颖花量最高，分别为 439.01 穗/m2、5.31 万朵/m2；减少20%氮肥用量和增加30%移栽密度的处理次之，有效穗数、颖花量分别为429.39穗/m2、5.15万朵/m2。对照的穗粒数最高，不施氮肥处理、密度最小处理的结实率较高。

表2 氮肥用量和移栽密度对氮肥利用率的影响

2.2 氮肥利用效率

从表2可见，氮肥农学利用率、偏生产力、吸收利用率、生理利用率随着氮肥用量的减少呈增加的趋势；而随着移栽密度的增加，先增加后减少。减少10%氮肥用量和增加20%移栽密度的氮肥农学利用率、偏生产力、吸收利用率分别为 19.12 kg/kg、40.31 kg/kg、44.60%，比对照分别提高 2.34 kg/kg、6.20 kg/kg、5.84%，差异显著；减少20%氮肥用量和增加30%移栽密度的处理氮肥农学利用率、偏生产力、吸收利用率分别为 20.05 kg/kg、44.38 kg/kg、47.39%，比对照分别提高3.26 kg/kg、10.26 kg/kg、8.63%，差异显著。

3 讨论

本试验结果表明，适当的增加密度和减少氮肥用量可以获得比对照更高的产量，主要原因是合理的增加密度可以弥补减少氮肥用量所引起的分蘖减少，获得较高的有效穗数。本试验减少10%氮肥用量和增加20%移栽密度的处理有效穗数为439.01穗/m2，减少20%氮肥用量和增加30%移栽密度的处理有效穗数为429.39穗/m2。前期减少氮肥用量可以控制无效分蘖的发生，提高群体质量，氮肥后移（后期促花肥、保花肥）可促进大穗形成和花后籽粒灌浆[8-9]。如果氮肥减少幅度过大，增加的密度难以弥补分蘖的减少，导致地上部生物量明显下降，颖花量下降，必然会减产。所以，合理兼顾有效穗数、穗粒数，获得较多的颖花数，将有较大增产潜力。本研究减少10%氮肥用量和增加20%移栽密度的处理颖花量为5.31万朵/m2，减少20%氮肥用量和增加30%移栽密度的处理颖花量为5.15万朵/m2，这2个处理产量均比对照增产。

在本试验中，适当的增密减氮不仅提高了产量，同时显著提高了氮肥农学利用率、偏生产力、吸收利用率，实现了高原粳稻高产与资源高效的协调。但是增密减氮幅度过高，虽然可以进一步提高氮肥利用效率，但产量显著下降，不利于粮食安全[4-5，9]。本研究表明，减少10%氮肥用量和增加20%移栽密度的处理氮肥农学利用率、偏生产力、吸收利用率比对照分别提高2.34 kg/kg、6.20 kg/kg、5.84%，差异显著；减少 20%氮肥用量和增加30%移栽密度的处理氮肥农学利用率、偏生产力、吸收利用率比对照分别提高3.26 kg/kg、10.26 kg/kg、8.63%，差异显著。