供氮水平对南粳9108群体质量和产量的影响

李慧龙，宋晓华，段斌，鲁涛，刘秋员

(1信阳市农业科学院，河南 信阳 464000；2 信阳市农业经济管理指导站，河南 信阳 464000；3信阳农林学院 科研处，河南 信阳 464000)

水稻是我国重要的粮食作物。已有研究表明，氮肥与水稻产量关系密切[1-4]，因此，关于水稻施氮量的问题一直是研究热点。虽然前人对水稻适宜施氮量进行了大量研究，但研究结果不一。魏海燕等[5]认为施氮量在300kg/hm2时，水稻产量最高；陈露等[6]认为超级稻品种适宜施氮量为360 kg/hm2；郭保卫等[4]认为在秸秆全量还田下，施氮量为270 kg/hm2条件下产量最高；冯跃华等[7]认为超级杂交稻最佳施氮量为254.2kg/hm2；高帅等[8]认为常规稻和杂交稻均在施氮水平为 180 kg/hm2时产量最高；张军等[9]认为应根据不同地力水平确定适宜施氮量，并建议高地力田适宜施氮量为240～270 kg/hm2，中地力田为 285～315 kg/hm2，低地力田为330～360 kg/hm2。造成以上研究结果的差异，可能与供试品种、种植方式、供试土壤、生态环境等不同有关。因此，针对某一特定生态区域开展水稻适宜施氮量的研究，可为当地水稻生产准确施氮提供指导。本文以豫南地区近年来在“籼改粳”工作中主推的优质食味粳稻品种南粳9108为材料，系统研究不同供氮水平对其产量形成和群体质量的影响，以明确南粳9108在豫南地区的适宜施氮量，为实现其高产优质栽培提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验地点与供试品种

试验于2018年在信阳市农业科学院试验农场进行。试验地前茬为小麦，土壤有机质含量为15.7g/kg，全氮0.29 g/kg，速效磷16.6 mg/kg，速效钾 73.8 mg/kg。供试品种为江苏省农业科学院育成的优质食味粳稻品种南粳9108，该品种全生育期150d左右，每穗粒数130左右。

1.2 试验设计

试验共设置4个氮肥用量，分别为0 kg/667m2(N0)、8 kg/667m2(N8)、16 kg/667m2(N16)、24 kg/667m2(N24)，氮肥基蘖肥比例为6:4；磷、钾用量分别为5 kg/667m2、6 kg/667m2，一次性基施。株行距为15×30 cm，小区面积12 m2，3次重复，试验采用随机区组设计。小区田埂用塑料薄膜包埂，以防氮肥互串。试验于5月22日播种，6月21日移栽，单本栽插。其他田间管理措施均按豫南地区粳稻高产栽培技术要求进行操作。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 干物质积累 分别于拔节期、抽穗期、成熟期，每个生育期以小区平均茎蘖数为标准，取代表性植株3丛，植株连根拔出，清洗，去根。把叶片、茎鞘、穗分开，105℃下杀青30 min，80℃下烘干至恒重，测定叶片、茎鞘和穗各部位干物质量。

1.3.2 叶面积指数(LAI) 田间取样与抽穗期取干物质积累样品同步进行。每处理取 3穴，剪下所有叶片，用直尺量取长与宽，然后以长×宽×0.75 计算叶面积，并将叶面积分为总叶面积(所有茎蘖的叶面积)、有效叶面积(有效茎蘖的叶面积)和高效叶面积(有效茎蘖顶3叶的叶面积)，再折算成相应的叶面积指数。

1.3.3 叶绿素含量(SPAD值)的测定 在抽穗期、乳熟期(抽穗后20d)、成熟期(收割前1d)，每个小区用日本产叶绿素测定仪(SPAD-502)测量10片剑叶的叶绿素含量，每片叶测定基部、中部及叶尖部三处，取其平均值。

1.3.4 产量及其结构 成熟期各小区定点50穴调查单位面积穗数，并按平均穗数取5穴带回室内，调查穗粒数、结实率、千粒重等，并核收实际产量。

1.4 数据计算和统计分析

有效叶面积率(%)=有效叶面积/总叶面积；

高效叶面积率(%)=高效叶面积/总叶面积；

叶绿素含量衰减率(%)= (A时期叶绿素含量-B时期叶绿素含量 )/A时期叶绿素含量；

茎鞘物质输出率(%)=(抽穗期茎鞘干重-成熟时茎鞘干重)/抽穗期茎鞘干重；

茎鞘物质转换率(%)=(抽穗期茎鞘干重-成熟时茎鞘干重)/籽粒干重；

颖花/叶(个/cm2)=总颖花数/抽穗期叶面积；

实粒/叶(粒/cm2)=总实粒数/抽穗期叶面积；

粒重/叶(mg/cm2)=总粒重/抽穗期叶面积。

试验数据用Excel整理，用SPSS 19.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 供氮水平对南粳9108产量及其结构的影响

由表1可知，随着供氮水平的增加，产量表现出先升高后降低的趋势，以N16处理最高，达到657.88 kg/667m2，并且要极显著高于N0和N8处理，其次是N24处理，产量为625.82 kg/667m2，与N16处理产量差异达到了显著水平。从产量构成因素看，随着供氮水平的增加，有效穗数、每穗粒数均呈升高趋势，而结实率和千粒重呈下降趋势。

表1 不同供氮水平下南粳9108产量及其构成因素

注： 表中同列数据后小写和大写字母者分别表示差异达0.05、0.01显著水平，下同。

2.2 供氮水平对南粳9108叶面积和粒叶比的影响

由表2可知，随着供氮水平提高，总叶面积指数呈极显著增加趋势，以N24处理最高，达到7.37；而有效叶面积率和高效叶面积率呈现先增加后降低的趋势，均以N16处理最高。粒叶比方面，颖花/叶、粒数/叶均有随着供氮水平提高而增加的趋势，但二者均以N16处理最高，粒重/叶表现出相反的规律，随着供氮水平的提高呈现出降低的趋势，以N0处理最高，其次是N16处理，N24处理最低。

表2 不同供氮水平下南粳9108叶面积及粒叶比

2.3 供氮水平对南粳9108叶片叶绿素含量及其衰减率的影响

由表3可以看出，南粳9108剑叶SPAD值随着供氮水平的提高表现出增大的趋势，在抽穗期、乳熟期、成熟期均是以N24处理最高，而且在成熟期各供氮水平之间的差异均达到了极显著水平。从叶绿素含量衰减率来看，其随供氮水平的增加表现出降低的趋势，而且“乳熟期-成熟期”的衰减率均要明显高于“抽穗期-乳熟期”。

表3 不同供氮水平下南粳9108剑叶SPAD值及其衰减率

2.4 供氮水平对南粳9108干物质积累分配与转运的影响

2.4.1 供氮水平对南粳9108干物质积累的影响 不同供氮水平下南粳9108的干物质积累量如表4。随着供氮水平的增加，干物质积累量在3个生育期均呈增加趋势，以N24处理最高，但N24处理与N16处理之间差异不显著，与N0和N8处理差异均达到了极显著水平。从收获指数来看，供氮水平的增加，降低了收获指数，以N0处理最高，为0.56，N24处理最低，只有0.46，二者之间的差异达到了极显著水平。

表4 不同供氮水平下南粳9108干物质积累量

2.4.2 供氮水平对南粳9108干物质阶段积累及比例的影响 从表5可以看出，播种-拔节、拔节-抽穗、抽穗-成熟3个生育阶段干物质积累量均随着供氮水平提高呈增加趋势，以N24处理最高，但与N16处理差异不显著，与N0处理差异均达到了极显著水平。

表5 不同供氮水平下南粳9108干物质阶段积累特征

从各生育阶段物质积累量比例来看，各供氮水平下均是以“拔节-抽穗”积累量和积累比例最高，其次是“抽穗-成熟期”，“播种-拔节”最低；随着供氮水平的提高，“播种-拔节”的积累比例有升高趋势，以N16处理积累比例最高，但3个施氮处理之间差异不显著，“拔节-抽穗”和“抽穗-成熟”的积累比例有降低趋势，特别是N16和N24处理要极显著低于N0处理。

2.4.3 供氮水平对南粳9108干物质分配与转运的影响 不同供氮水平下南粳9108干物质在各器官的分配如表6。随着供氮水平的增加，茎鞘干物质的比例在拔节期、抽穗期均呈降低趋势，以N0处理最高，N24处理最低，二者之间的差异达到显著水平，而在成熟期表现出相反的规律，呈升高趋势；叶干物质的比例在3个生育期均随着供氮水平的提高而增加，但成熟期各供氮水平之间的差异并不显著；穗干物质比例在抽穗期各供氮水平之间差异不显著，成熟期则表现出随供氮水平增加而降低的趋势。

不同供氮水平下的茎鞘物质转运特征如表7。从表7可以看出，茎鞘物质输出量随着供氮水平的提高表现出先升高后降低的趋势，以N16处理最高，达到101.10 kg/677m2，N24处理最低，只有58.40 kg/677m2。茎鞘物质输出率和茎鞘物质转换率随着供氮水平的提高均表现出极显著的降低趋势，说明增施氮肥不利于茎鞘物质的转运和再利用。

表6 不同供氮水平下南粳9108干物质器官分配比例

表7 不同供氮水平下南粳9108茎鞘物质转运特征

3 结论与讨论

本试验研究结果表明，南粳9108产量随着供氮水平的增加，表现出先升高后降低的趋势，当施氮量为16 kg/667m2时，产量最高，达到657.88 kg/667m2。关于过量施氮肥引起减产的原因，郭保卫等[4]认为主要原因是群体颖花量减少；魏海燕[5]、钱银飞等[10]认为由穗数、千粒重和结实率降低引起；汪军等[11]认为与结实率显著降低有关，与每穗粒数和千粒重关系不大。本试验研究结果表明，供氮水平的增加，有效穗数、每穗粒数均呈升高趋势，而结实率和千粒重呈下降趋势，说明高氮条件下，结实率和千粒重的降低，可能是引起产量降低的主要原因。

高质量群体是水稻形成高产的重要基础，评价水稻群体质量，主要有抽穗后干物质积累量、叶面积指数、群体颖花量、成穗率和粒叶比等。关于群体质量评价指标，凌启鸿等认为抽穗后干物质积累量是衡量水稻群体质量的核心指标，粒叶比是衡量水稻源库协调水平的综合质量指标，而成穗率则是水稻群体质量的综合指标[12]。郭保卫等认为随着施氮量的增加，机插稻分蘖中期、拔节期、抽穗期和成熟期的茎蘖数、叶面积指数、光合势、干物质积累量均呈递增趋势，但高氮水平下上述指标增幅有变小趋势，而抽穗后干物质积累量、成穗率、有效叶面积率、高效叶面积率、颖花/叶、实粒/叶和粒重/叶呈先增后降的趋势，以施氮量 270 kg/hm2最高[4]。本试验研究的结果表明，随着供氮水平提高，总叶面积指数、颖花/叶、粒数/叶、剑叶SPAD值、干物质积累量呈增加趋势，有效叶面积率和高效叶面积率呈现先增加后降低的趋势，叶绿素含量衰减率呈降低趋势。试验说明增施一定的氮肥，可以有效地改善水稻群体质量指标，这也可能是施氮促进水稻增产的深层次原因。

水稻产量，一部分来源抽穗于后的光合产物，另一部分来源于抽穗期茎鞘贮藏物质，这部分占灌浆物质的20%～40%[12]。本试验研究结果表明，随着供氮水平的提高，茎鞘干物质分配比例在拔节期和抽穗期均呈下降趋势，说明增施氮肥并没有促进茎鞘中干物质积累量相应的增加。此外，本试验还发现，随着供氮水平的增加，茎鞘物质输出量表现出先升高后降低的趋势，以施氮量16 kg/667m2最高，而茎鞘物质输出率和茎鞘物质转换率均表现出降低趋势，说明增施氮肥不利于茎鞘物质的转运和再利用，这也可能是过量施氮引起减产的一个重要原因。