不同早期施肥模式对双季稻区机插晚稻养分与干物质积累及产量的影响

2018-10-17潘孝晨唐海明聂泽民肖小平汤文光程凯凯郭立君

作物研究 2018年5期

潘孝晨，唐海明*，聂泽民，肖小平，李超，汤文光，程凯凯，汪柯，郭立君

（1湖南大学研究生院隆平分院，长沙410125；2湖南省土壤肥料研究所，长沙410125；3南县农业局，湖南南县413200）

水稻是我国主要的粮食作物之一，在粮食生产安全中有重要的地位。水稻产量受许多因素的影响，如施肥、耕作方式、灌溉等管理措施［1］。施肥是水稻增产稳产最主要的农艺措施之一，它不仅可改善土壤环境、提高土壤肥力，也可以培肥地力，挖掘农田生产潜力［2］。单一的通过增加肥料的施用量并不是增加水稻产量的唯一途径，合理的施肥时期、施肥模式是促进水稻增产的关键因素。

前人研究表明，合理的基追肥比例对水稻生长发育、干物质积累、产量构成及产量等具有重要影响。董春华等认为，一次性施入底肥能增加双季稻植株地上部生物学和水稻产量［3］。黄国龙等认为与一次性全层施肥相比，分次施肥可以改善机插双季稻的产量构成并提高产量［8］。薛利红等认为施用一定比例的基肥有利于缩短缓苗期，促进分蘖早发［4］。范立慧认为合理的施用基肥有利于促进水稻分蘖快发、早发［5］。林月荣等研究发现，随着基肥比例的下降，水稻单位面积的有效穗数明显下降［7］。冯卫东等研究发现，适当增加分蘖肥和穗肥比例可显著增加收获穗数、结实率和千粒重，提高水稻产量［6］。李华等对不同氮肥管理下的机插水稻研究表明，施氮量270～330 kg/hm2，基蘖肥∶穗肥为 5∶5或 6∶4能获得较高产量［10］。以往的研究多集中在生育期施肥总量、后期穗肥的适宜施氮量等方面，对于前期基肥和分蘖肥适宜施肥比例的研究较少［5］。

湖南省是我国重要的双季稻区，洞庭湖平原又是湖南重要的粮食主产区。在该区域的水稻生产过程中，机插晚稻常出现秧苗返青慢、生育期推迟等现象，不利于水稻正常生长发育和高产［8］。因此，笔者于2015～2016年在湖南南县开展了不同早期施肥模式对机插晚稻养分和干物质积累及产量的影响研究，旨在探明洞庭湖区双季机插晚稻早期最适宜基蘖肥运筹比例、基蘖肥的比例是否对晚稻营养、干物质积累及产量有影响等问题。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在洞庭湖平原区的南县茅草街镇新尚村进行。该地种植模式为冬闲—双季稻，土壤类型：长江冲积物发育的紫潮泥，土壤肥力中等。试验前耕层土壤养分含量：有机质30.1 g/kg、全氮1.80 g/kg、全磷1.37 g/kg、全钾18.3 g/kg、碱解氮138.5 mg/kg、有效磷 49.5 mg/kg、速效钾 68.7 mg/kg，pH值7.8。

1.2 试验设计及田间管理

试验设4个处理：T1.基肥∶分蘖肥=5∶5；T2.基肥∶分蘖肥=7∶3；T3.轻简化一次性施肥；CK.不施肥（对照）。为了方便机械操作，大田采取大区试验，每个处理区面积均为240 m2，无重复。2015年，供试晚稻品种‘H518’，6月25日播种，7月19日移栽，移栽规格为行距26.4 cm，株距13.2 cm。2016年，供试晚稻品种‘岳优518’，6月27日播种，7月22日移栽，移栽规格为行距26.4 cm，株距13.2 cm。晚稻季共施纯 N 180 kg/hm2、P2O545 kg/hm2和K2O 120 kg/hm2。一次性施肥的氮肥为缓控释肥，其中N含量为42%，作基肥一次性施入。分蘖肥在基肥施用10 d后按比例分别施入，磷肥为普通过磷酸钙，钾肥为氯化钾。其中，T1和T2处理N和K2O按各施肥比例进行，P2O5均作为基肥一次性施入。移栽后10 d均进行田间杂草防除，水分管理采用前期淹水、中期烤田和后期干湿交替，其他管理措施同常规大田生产。

1.3 测定项目和方法

1.3.1 生育期记载

2015和2016年，观察记载各处理晚稻的移栽期、分蘖盛期、孕穗期、齐穗期和成熟期；计算各处理晚稻大田生育期天数。

1.3.2 植株株高、干物质和植株养分含量及养分利用率

分别于水稻成熟期每个处理中选择3个点，每个点随机选择10穴水稻，测定植株的株高，计算平均值；同时，每个点中随机选择10穴水稻先用清水冲洗干净，用滤纸吸干附着水，然后将植株按茎、叶和穗部位装袋，于105℃杀青30 min，80℃烘至恒重，测定干物质量；将样品粉碎过0.5 mm筛，测定植株各部位的氮、磷、钾养分含量。

养分利用率=（处理水稻地上部分养分积累量-对照水稻地上部分养分积累量）/施肥量

1.3.3 产量及产量构成因素

水稻成熟期，从各处理区选择长势均匀的水稻3个点，每个点1 m2，计数单位面积内的有效穗数；从每区中随机选取5穴考种，测定每穗粒数、结实率、千粒重和水稻实际产量等指标，计算平均值。

1.4 数据处理

试验数据均采用Microsoft Excel 2003软件进行处理，采用SPSS统计软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥模式的机插晚稻大田生育期与株高

从表1可知，不同施肥模式对机插晚稻大田生育期均有一定影响。以CK的大田生育期最短，分别为96和97 d；T3处理的大田生育期最长，分别为104（2015）和101 d（2016）；T1和 T2处理大田生育期分别为99 d和98 d。在不同施肥处理间，T2处理机插晚稻各个主要生育时期均比T1和T3提早。同时，2个年份各处理机插晚稻植株的株高大小顺序均表现为T2＞T3＞T1＞CK，其中T2处理的机插晚稻株高最高，为别为 94.8（2015）和 97.5 cm（2016），其次是 T3处理，株高分别为88.1（2015）和95.1 cm（2016），CK处理的株高最矮，3个施肥处理机插晚稻植株株高均显著高于CK。

表1 不同施肥模式下机插晚稻大田生育期与株高Table 1 Grow th period and plant height of late rice planted by machine under different fertilization modes

2.2 机插条件下不同施肥模式水稻各部位干物质积累特性

由表2可知，机插条件下不同施肥模式对水稻植株各部位干物质积累具有一定影响。2个年份T2处理的机插晚稻植株茎、叶、籽粒及地上部分的干物质积累量均高于T1、T3和CK处理，T2处理机插晚稻植株茎、叶、籽粒及地上部分的干物质积累量分别为 5634.9、1755.75、12 994.9、19 951.1 kg/hm2（2015）和 3442.95、1701.9、9059.7、14 204.55 kg/hm2（2016）；其次是 T3和 T1处理，CK处理机插晚稻植株叶、籽粒及地上部分干物质积累量最低，均显著低于T1、T2和T3处理。在植株不同部位干物质积累量中，籽粒干物质积累量均为最高，均高于植株茎和叶干物质积累量。

表2 不同施肥模式下机插晚稻植株各部位干物质积累量（kg/hm2）Table 2 Dry matter accumulation characteristics in different parts of late rice planted by machine w ith different fertilization modes（kg/hm2）

2.3 机插条件下不同施肥模式晚稻产量及产量构成

从表3可见，不同施肥模式对机插晚稻产量及产量构成因素均有一定影响。2个年份中，各处理晚稻产量大小顺序均表现为T2＞T1＞T3＞CK，其中以T2处理最高，分别为8154（2015）和6703.5 kg/hm2（2016），比 CK增产67.36%和9.16%；其次是T1和T3处理，分别比CK增产62.5%、56.8%（2015）和6.52%、4.08%（2016）。机插晚稻不同施肥模式有效穗数和每穗粒数均显著高于CK处理。

表3 不同施肥模式下机插晚稻产量及产量构成因素Table 3 Yield and yield com ponents of late rice planted by machine w ith different fertilization modes

2.4 不同施肥模式的水稻植株N、P、K积累量

由表4可知，不同施肥模式对机插晚稻植株N、P、K素积累量的影响不同。2个年份中，T2处理植株茎、叶、籽粒和地上部分的N素积累量均为最高，分别为 451.95、199.95、2098.5、2870.55 kg/hm2（2015）和 318.6、171.7、1808.5、2298.9 kg/hm2（2016），其次是T3处理，T2和T3处理机插晚稻植株茎、叶、籽粒及地上部分N、P、K元素积累量均高于T1和CK处理；植株N、K素积累量均显著高于T1和T3处理（p＜0.05）。CK处理的机插晚稻各部位N素积累量均最低，T2和T3处理植株叶、籽粒和地上部分的P素积累均无显著性差异。2015年，T2处理的地上部分N、P、K养分利用率均最高，均显著高于T1处理，2016年T3处理的地上部分N、P、K养分利用率均最高，N和P素在植株各部分积累量大小顺序表现为：籽粒＞茎＞叶，K元素在植株各部分积累量大小顺序表现为：茎＞籽粒＞叶。

表4 不同施肥模式下机插晚稻植株N、P、K积累量（kg/hm2）Table 4 Accumulation amount of N，P and K in late rice planted by machine w ith different fertilization modes

3 讨论

3.1 不同施肥模式对机插晚稻植株干物质和养分积累的影响

水稻干物质是其产量的物质基础，水稻营养生长阶段干物质的积累是水稻最终产量的重要基础，水稻在不同时期对营养元素的需求量不同，某一生育时期所提供的养分过多或过少都不利于干物质的积累，因而不同生育时期合理的施肥量对植株干物质的积累具有重要作用［11］。本研究发现，各施肥处理晚稻植株干物质积累量均显著高于CK处理，T2和T3处理的晚稻茎、叶、籽粒及地上部分干物质积累量最高，但2个处理的结果无显著性差异，这与聂凌利等［12］研究一致。其原因可能是施肥能够改善土壤的理化性质提高肥力，提供作物生长所需的大量元素和微量元素，增加了各个施肥处理机插晚稻植株干物质积累量。基肥∶分蘖肥=7∶3（T2）和一次性施肥（T3）这两种施肥方式下，晚稻植株茎和叶的干物质积累量在植株地上部分积累量中占较大比重，这是因为T2处理的基追肥比例较为合理，能满足机插晚稻植株各个生育期的养分供给；T3处理的大田生育期最长为101 d，比T1和T2多了2 d和3 d，所以晚稻吸收了更多的光、水和营养元素，植株的干物质积累量也得到提高。

邓国才认为，在一定的施肥范围内，施肥用量对水稻植株N、P、K影响差异显著，施肥措施可以调控水稻植株的N、P、K含量，同时水稻 N、P、K与水稻产量及施肥量呈极显著相关关系［13］。本研究结果表明，不同施肥模式对水稻养分积累影响不同。T2和T3处理对机插晚稻植株N、P、K积累量高于T1和CK处理，T2、T3处理的机插晚稻植株N、P、K素总积累量较高，这与陈恺林等［14］研究结果有所不同。其原因是本研究发现T2和T3处理的N、K、P素利用率最高，使机插晚稻植株养分能够充分的吸收积累，稻苗快速返青，积累较多的干物质，因此T2和T3处理机插晚稻的养分积累量最高。研究还发现，机插晚稻对N和K素的养分利用率较高，对P素的养分利用率最低；N、P、K含量在水稻不同器官的分布存在差异，机插晚稻植株N和P元素在各部分的积累量均表现为籽粒＞茎＞叶，K元素含量则表现为茎＞籽粒＞叶。

3.2 不同施肥方式对机插晚稻产量构成因素及产量的影响

施肥对水稻产量提升有显著的效果。丁凌云研究发现，基追肥比例为5∶5时，有利于提高水稻结实率和千粒重［15］。有研究表明，施用过量基肥会导致前期群体过大，成穗率较低，促进地上部分生长，抑制地下根系的生长［16，17］。杨从党等认为，适量施氮有利于促进水稻分蘖的发生，优化群体质量，增加有效穗数，提高产量［17］。本研究结果表明，与不施肥CK相比，施肥处理均能改善水稻产量构成因素，各施肥处理的有效穗数和每穗粒数均高于CK，而2016年各施肥处理产量构成因素高于CK但均无显著性差异，这与范立慧［5］的结论相一致。因为机插晚稻根系养分吸收利用能力比手插和抛栽低，同时不施肥土壤肥力较低导致机插晚稻前期养分供应不足影响晚稻生长发育，不利于改善晚稻产量构成因素；而施肥处理养分供应充足并改善了土壤理化性质，同时T1、T2和T3处理机插晚稻植株地上部分干物质积累量均显著高于CK处理，所以晚稻有效穗数和每穗粒数明显高于CK。可能因为本研究基肥与分蘖肥施肥时间间隔仅为10 d，机插晚稻根系对不同时期肥料的吸收时间较短，没有明显表现出不同基肥和分蘖肥比例影响机插晚稻的差异，造成产量构成因素在T1、T2和T3处理间没有显著性差异。

本研究结果表明，2个年份各施肥处理（T1、T2、T3）产量均显著高于CK，各处理晚稻产量大小顺序表现为T2＞T1＞T3＞CK，T1和T2处理产量明显高于T3和CK处理，其主要原因是在基肥∶分蘖肥=5∶5和7∶3处理的施肥模式下更有利于机插高产群体的形成，提高成穗率、增加有效穗数，并能有效促进幼穗分化，增加每穗粒数；T1和T2处理因为具有较多的有效穗数和每穗粒数，地上部分干物质积累量较多，所以其机插晚稻能获得高产。综上，基肥∶分蘖肥=7∶3的早期施肥模式能获得较高产量，这一结果与范立慧［5］的研究结果不一致。范立慧认为基肥∶分蘖肥比例为5∶5时，水稻更高产。究其原因很可能是因为本试验的施氮量仅为180 kg/hm2，远低于范立慧的施氮量（300 kg/hm2），同时不同地区土壤类型及水分管理的不同也会造成不同的试验结果。

本研究3个施肥处理间产量无显著性差异，这可能是因为基肥和分蘖肥施用的时间间隔较短，机插晚稻在这段时间处于返青期，根系吸收养分的能力较弱，所以机插晚稻对肥料的吸收利用量比较低，对该地区水稻茎、叶和籽粒干物质积累和养分积累量差异不明显，对产量构成因素及产量的影响效果不明显，导致T1、T2和T3处理机插晚稻植株生长情况相似。本研究结果发现，在机插晚稻生长前期，不同基肥与分蘖肥运筹比例没有对当地机插晚稻提供差异显著的效果，因此今后在探究高产施肥模式时不能只考虑基肥与分蘖肥的比例，还应进一步研究基、蘖肥与穗粒肥之间合适的比例。