氮肥和穴苗数对机插中粳稻金粳818产量及氮素吸收利用的影响

张军 王爱华 方书亮 周冬冬 李必忠 张永进 刘忠红 葛梦婕

摘要：为探讨淮北地区机插粳稻绿色高效栽培技术关键。以中熟中粳金粳818为材料，研究施氮量和穴苗数对其产量、群体特征及氮素吸收利用的影响。结果表明，随着施氮量增加，水稻产量呈先增后降的变化趋势，以施氮量 270 kg/hm2 处理的产量最高，氮素吸收利用率呈降低的变化趋势，以225 kg/hm2处理最高。同一施氮量条件下，随着穴苗数增加，各处理产量变化趋势不同，其中以270 kg/hm2条件下的5苗/穴处理产量最高，而氮素吸收利用率呈降低趋势，均以3苗/穴处理最高。施氮量270 kg/hm2结合栽插密度5苗/穴的处理群体茎蘖动态升降平稳，中后期具备较高的光合物质生产能力，最终实产最高，且群体的氮素吸收利用率达44.28%，表明适度增密减氮可作为当地机插稻节肥高效生产的科学参考。

关键词：机插中粳稻;施氮量;穴苗数;产量;产量构成因素;群体特征;氮素吸收利用

中图分类号： S511.06;S511.04

文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2019）15-0113-04

氮素是水稻生长所需的重要营养元素之一，但过量施用氮肥不仅影响农民种植收益，还会导致氮素亏损易引起面源污染。前人在增加水稻产量提升氮肥利用率方面做了大量研究[1-3]，如筛选高效肥料、选育氮高效水稻品种、增施有机肥培肥地力等，这些对于减少氮肥盲目施用和提升经济和社会效益均发挥了巨大作用。前人关于机插稻适宜栽插密度也做过相关研究[4-6]，但由于试验地或品种不同大家得出的研究结论不同。也有开展栽插密度与氮肥耦合的相关研究，谢小兵等研究认为，低氮密植利于超级稻产量和氮素利用率的提高[7]。王绍华等的研究表明，维持一定的基本苗数，在中氮水平下可促进水稻吸氮，提升氮素利用率，降低生产成本[8]。江苏省淮安市机插稻面积常年稳定在15万hm2左右，虽然机插秧技术在当地推广近20年，但农户对机插稻农机农艺配套技术应用方面仍存有较多问题，尤其在大田栽插密度和施肥两者结合方面，农户习惯使用高氮密植栽培方法，不仅种植效益不高，还易引起环境污染。金粳818是天津市水稻研究所用津稻9618和津稻1007选育的粳型常规水稻品种，该品种是带有抗咪唑类除草剂基因的国审水稻品种，种植过程中配套使用专用除草剂，能经济有效地控制田间杂草和杂稻危害，正常年份单产超过10 500 kg/hm2，出米率较对照连粳7号和华粳5号高2%～3%，备受农户和市场的欢迎，淮安市每年种植面积稳定在3.3万hm2以上且有增加趋势，但当地针对该品种高产高效的适宜施氮量和栽插穴苗数的研究较少，因此，笔者在当地进行了机插中粳稻金粳818施氮量与穴苗数耦合试验，目的是为新形势下当地机插稻高产高效栽培提供理论和技术依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点及品种

试验于2017年在江苏省淮安市稻麦示范基地淮阴区凌桥镇（118°51′E、33°35′N）进行。该区位于淮河以北，属于温带季风气候，年均气温14 ℃左右，年降水量960 mm左右，全年日照时数2 358.4 h左右，无霜期239 d左右。试验地前茬为小麦（产量6 985.80 kg/hm2），土壤类型属淤泥质土，0～20 cm 土层有机质含量21.42 g/kg、全氮含量1.59 g/kg、速效磷含量48.22 mg/kg、速效钾含量98.28 mg/kg。选用品种为中熟中粳金粳818，主茎总叶数14～15张，伸长节间数5～6个，千粒质量26.5 g，材料由淮安市金地种业科技有限公司提供。

1.2 试验设计

育秧方式为常规毯苗育秧，播种期为6月1日，秧龄按22 d计算，人工模拟机插，根据当地大面积机插稻生产要求，栽插规格统一为30 cm×12 cm。采用施氮量（N）×穴苗数（A）两因素试验，3次重复，随机区组排列，小区面积15 m2;主区设置4个施氮（尿素）水平，施氮量分别为0、225、270、315 kg/hm2，编为N0、N225、N270、N315处理，穴栽苗数为副区，设置3个水平，分别为3、5、7苗/穴，编为A1、A2、A3处理。氮肥运筹按基肥 ∶ 蘖肥 ∶ 穗肥=3 ∶ 4 ∶ 3施用，分蘖肥于移栽后7、14 d等量施用，穗肥于倒4叶期施用。磷肥（过磷酸钙）施用量折合P2O5 90 kg/hm2，鉀肥（氯化钾）施用量折合K2O 150 kg/hm2，磷肥一次性基施，钾肥分别于耕翻前、拔节期等量施入。水分管理及病虫草害防治等相关的栽培措施均按照高产栽培要求实施。

1.3 测定内容与方法

1.3.1 茎蘖动态 各处理每小区定点10穴作为1个观察点，分别在水稻有效分蘖临界叶龄期[（N-n）期]、拔节期、孕穗期、抽穗期和成熟期考察群体茎蘖数

1.3.2 叶面积指数、干物质 于（N-n）期、拔节期、孕穗期、抽穗期和成熟期每处理取代表性植株3穴，其中1穴样本用于测叶面积，采用长宽系数法测定;另2穴样本105 ℃下杀青30 min，80 ℃烘箱烘至恒质量后，测定大田干物质量。

1.3.3 产量及其构成因素的测定 成熟期每处理普查50穴，计算有效穗数，取5穴调查每穗粒数、结实率，测定千粒质量、理论产量、小区实收产量。

1.3.4 氮素测定 用凯氏定氮法测定成熟期地上部植株的含氮量。相关参数计算方法如下：

氮素积累总量（kg/hm2）=成熟期单位面积植株（秸秆和籽粒）氮积累量的总和;

氮素农学利用率（kg/kg）=（施氮区产量-空白区产量）/施氮量;

氮肥偏生产力（kg/kg）=施氮区产量/施氮量;

氮素吸收利用率=（施氮区植株总吸氮量-空白区植株总吸氮量）/施氮量;

氮素生理利用率=（施氮区产量-空白区产量）/（施氮区植株总吸氮量-空白区植株总吸氮量）×100%。

2 结果与分析

2.1 水稻产量及其构成

由表1可知，随着施氮量增加，水稻产量呈先增后降的变化趋势，其中以N270处理的籽粒实产最高，其次是N315处理，再次是N225处理，其中N270处理产量极显著高于N225和N315处理，但后两者产量差异不显著。同一施氮水平下，随着穴苗数增加，N0和N225处理水稻实产均呈递增趋势，N270处理则呈先增后降趋势，而N315处理呈降低趋势，其中以N270A1、N270A2、N315A1处理的产量明显高于其他处理，实产分别达 10 419.46、10 674.60、10 591.95 kg/hm2。说明适当增加施氮量和穴苗数可以提高水稻产量，但当施氮量超过一定水平时，增加穴苗数，水稻产量均下降。

分析不同处理的产量构成因素（表1）可知，随着施氮量增加，机插稻穗数呈增加趋势，而每穗粒数、总颖花量、结实率、千粒质量均呈先增后降的趋势。同一施氮水平下，随着穴苗数增加，群体穗数均呈增加趋势，但穗型均变小;在N0和N225处理下，穴苗数增加，群体颖花量呈增加趋势，N270处理呈先增加后下降趋势，N315处理则呈下降趋势，不同处理的结实率和千粒质量均呈减小趋势。说明增加施氮量，可以增加群体有效穗数，但氮肥达到一定水平后，群体穗数增加幅度变小，穗数的增加不足以弥补穗型减小的损失，导致群体颖花量下降;另外，增加穴苗数一定程度上可以增加群体有效穗数和群体颖花量，但当氮肥达到一定水平后继续增加穴苗数，由于有效穗数的增加量变小，而穗型变小，也导致群体颖花量不足。本研究中的施氮量达270 kg/hm2时，5苗/穴处理对应的群体颖花量高于7苗/穴处理，而315 kg/hm2处理则是3苗/穴处理最高;另外，群体穗数增多，带来群体郁闭，导致光合不足，结实率和千粒质量也相应变小。表明当地采用常规机插方式，在氮肥适宜条件下可通过适当增加穴苗数或在控制穴苗数基础上增加施氮量这2个途径来提升金粳818群体有效穗数，从而获得较高群体颖花量，并维持相对较高的结实率和千粒质量，最终获得高产。

2.2 群体茎蘖动态

由表2可知，氮肥施用量对其不同生育期水稻群体茎蘖数影响极显著，表现为自（N-n）期至成熟期高氮处理均高于低氮处理，可见氮肥能够促进机插稻群体分蘖，但群体最终成穗率呈相反趋势，不施氮处理的成穗率最高，达75.15%，其余依次为N225、N270、N315处理，分别较N0处理低2.77%、467%、8.28%。进一步分析表明，同一施氮水平下，穴苗数对水稻群体茎蘖动态影响与氮肥处理相似，隨穴栽苗数增加，不同生育期群体茎蘖数均亦表现为增加趋势，而群体成穗率亦呈相反的变化趋势。

2.3 群体叶面积指数

叶面积指数（LAI）是群体光合源的重要指标，也是衡量群体大小的主要标准。由表3可知，随着施氮量增加，（N-n）期和拔节期的群体LAI均呈增加趋势，而孕穗期、抽穗期和成熟期表现为先增后降趋势，除拔节期、孕穗期、抽穗期的N270和N315处理差异不显著外，其他不同氮肥处理间LAI差异显著或极显著;不同处理最大LAI出现在孕穗期，N270和N315处理的最大LAI分别为7.47和7.20，极显著高于N225、N0处理。随着穴苗数增加，N0和N225处理各生育期的群体LAI均呈增加趋势;N270和N315处理的前期亦呈增加趋势，而后期变化趋势各异，N270处理从孕穗期至抽穗期，群体LAI呈先增后降趋势，而N315处理从孕穗期至成熟期呈降低趋势。同一氮肥处理最大LAI亦均出现在孕穗期，以N270A2处理的群体LAI最大，为7.82，其次是N315A1处理，为7.65。

2.4 群体干物质量

由表4可知，随着施氮量增加，（N-n）期、拔节期和孕穗期的群体干物质量均呈增加趋势，且各处理间差异极显著，而抽穗期和成熟期表现为先增后降趋势，除抽穗期的N270和N315处理差异不显著外，其他处理间差异显著或极显著。相同施氮水平下，随着穴苗数增加，各处理的群体干物质量变化趋势不同。低氮水平下，全生育期群体干物质量呈增加趋势;而N270和N315处理前期呈增加趋势，孕穗期至成熟期N270处理呈先增后降趋势，N315处理则呈降低趋势。以N270A2处理最终干物质量最高，达19 878.75 kg/hm2，其次是N315A1对应的3苗/穴处理，达19 535.70 kg/hm2。

2.5 群体氮素吸收利用

由表5可知，随着施氮量增加，氮素积累总量先增加后降低，以N270处理的氮素积累总量最高，达223.70 kg/hm2，不同氮肥处理间差异显著或极显著（N225和N315处理除外）;随着施氮量增加，氮素农学利用率、氮肥偏生产力、氮素吸收利用率和氮素生理利用率均呈降低的变化趋势，不同处理间差异达极显著水平（N270和N315处理的氮素生理利用率除外），可见施氮量增加到一定水平后，氮素积累总量明显下降，同时氮肥农学和吸收利用率也显著降低。同一施氮水平下，随着穴苗数增加，N225处理氮素积累总量表现为增加趋势，N270处理先增后降，而N315处理则呈降低趋势;氮素利用率的指标变化趋势较为复杂，随着穴苗数增加，氮素农学利用率和氮素吸收利用率呈降低趋势，氮肥偏生产力在N270处理呈先增后减的变化趋势，N315处理则呈递减趋势;氮素生理利用率在N225处理呈降低趋势，而N270和N315处理则呈先升后降趋势。综上表明，适度增加施氮量和穴苗数不仅能够增加金粳818群体的氮素积累总量，同时也保持相对较高的氮素吸收利用率，如本研究中N270A2处理氮素累积量达237.30 kg/hm2，氮素吸收利用率达到44.28%，氮素积累总量高于其他处理，同时氮素吸收利用率也高于高氮（N315）处理。

3 结论与讨论

适宜的施氮量和栽插密度是水稻高产高效栽培的两大技术关键，关于氮肥对水稻产量的影响前人已有大量研究，一致认为随着施氮量增加，水稻实产呈先增后减的变化趋势，本研究结论与前人相似，此处不再赘述。关于机插稻适宜栽插穴苗数方面前人亦做了较多研究，有人认为3苗/穴时产量最高[9]，有人认为小棵密植利于形成高产[10]，也有研究认为机插水稻栽插密度以3.5～4.7苗/穴为宜[11]。本研究结果表明，在N225处理条件下，随着穴苗数增加，产量呈增加趋势，N270处理条件下呈先增后降趋势，而N315处理下呈降低趋势。纵观前人的氮肥和密度耦合试验，其中密度设置多围绕不同穴数（株行距不同）开展研究，而关于机插稻施氮量和穴苗数耦合的研究较少，尤其关于淮北地区的相关研究尚未见报道。本研究结果表明，机插稻金粳818在施氮量为270 kg/hm2和穴苗数为5苗/穴时产量最高，达到10 674.60 kg/hm2，且在此条件下，群体茎蘖动态升降平稳，中后期具备较高的光合物质生产能力，最终群体的氮素吸收利用率达到44.28%，和其他处理相比，此组合水稻产量最高，同时氮素吸收利用率也高于高氮（N315）处理。

受温光条件、种植制度和常规机插秧特性影响，淮北地区机插稻的温光利用和实产远不及手栽稻，生产中选用的品种大多为中熟中粳类型，其更多依靠挖掘穗数潜力以实现高产，农户往往盲目增加施氮量和播种量以达到足穗目标，通过多地生产实绩佐证此做法不科学。本试验以代表性品种金粳818为试验材料，通过研究可以看出，在施氮量分别为270、315 kg/hm2条件下，对应栽插穴苗数分别为5、3苗/穴时产量较高，两者产量差异不显著，但前者较后者氮素吸收利用率高6.88%，达极显著水平;综合比较来看，2种耦合方式的经济效益差异不大，但前者的生态效益优于后者。因此，当前新形势下，适度的增密减氮措施可作为淮北地区机插稻绿色高效生产的一种科学参考，可进一步进行生产示范。当然，随着基本苗数增加，培育标准化壮秧技术要求更高，另外减氮基础上的大田肥水运筹技术也须要进一步完善。

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