氮、磷节约高产型水稻品种筛选
2020-04-12李敏付敬锋贾朝羡姬广梅周维佳罗德强江学海
李敏 付敬锋,2 贾朝羡,2 姬广梅 周维佳 罗德强 江学海
（1贵州省农业科学院水稻研究所，贵阳550006；2 贵州大学农学院，贵阳550025；第一作者：limin-good@sohu.com）
水稻是我国最重要的粮食作物，绿色发展是我国现阶段水稻生产的必然选择。2018年“中央一号文件”明确提出开展农业绿色发展行动，实现投入品减量化、生产清洁化[1]。氮、磷是水稻需求量较大的营养元素，施用氮肥和磷肥是水稻增产的重要手段[2-3]，但我国化肥用量尤其是氮肥用量过高，造成生产成本增加、资源浪费和环境污染等一系列问题[4-8]。研发新型高效肥料产品[2]、改进肥料施用方法[9]和选用肥料高效利用的水稻品种[10-12]均是减少肥料用量的重要手段。为了在减少化肥用量的同时不降低水稻产量，本研究以当地区域试验对照品种和生产中推广面积最大的品种在正常施肥条件下的产量作为标准，筛选肥料高效利用的水稻品种，为水稻减肥增效提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
选用贵州省水稻研究所近年来选育的黔优35、T香优557、安优101、成优981、成优33、汕优108、金优785、D44/QR35、黔优790、Y 两优585、全优785、成优489 等12 个杂交籼稻品种（组合）为试验材料，以国家（长江上游）水稻区试对照品种F 优498 和贵州省水稻生产中应用面积最大的宜香优2115 作为对照。
1.2 试验设计
试验设在贵州省遵义市湄潭县高台镇窑上村。试验田前作为冬闲，土壤肥力中等。
2017年试验：以F 优498（CK1）和宜香优2115（CK2）为材料，分别设置5 个施氮处理（纯氮用量分别为0、105、150、195 和240 kg/hm2，纯磷用量为75 kg/hm2）和5 个施磷量处理（纯磷用量分别为0、37.5、75、112.5、150 kg/hm2，纯氮用量为150 kg/hm2），3 次重复，小区面积6 m2。4月10日播种，5月10日移栽，移栽行株距为30 cm×20 cm，单苗栽插。氮肥中基肥∶分蘖肥∶穗肥比例分别为4∶3∶3；磷肥作底肥一次性施入；钾肥施用量为150 kg/hm2，分基肥和拔节肥2 次等量施入。
2018年试验：以上述14 个水稻品种为研究对象，分别设置4 个施氮处理（纯氮用量分别为0、105、150、195 kg/hm2，分别用N0、N1、N2、N3 表示，纯磷用量为75 kg/hm2）和4 个施磷量处理（纯磷用量分别为0、37.5、75、112.5 kg/hm2，分别用P0、P1、P2、P3 表示，纯氮用量为150 kg/hm2），3 次重复，小区面积6 m2。其余栽培措施均同2017年试验。
1.3 测定项目及方法
观察记载各品种主要生育时期，成熟期各小区定点观察连续20 株植株的有效穗数，按平均有效穗数取4 株植株稻穗进行考种，用水漂法测定实粒数，并计算结实率，将实粒烘干后以1 000 粒为1 个样本计算千粒重，重复3 次，误差不大于0.1 g，各小区实收测产。氮肥偏生产力=施氮区水稻产量/施氮量；氮肥农学利用率=（施氮区水稻产量-氮空白区水稻产量）/施氮量；磷肥偏生产力=施磷区水稻产量/施磷量；磷肥农学利用率=（施磷区水稻产量-磷空白区水稻产量）/施磷量。
图1 对照品种在不同施氮量下的产量表现（2017）
表1 减氮后各水稻品种的产量表现
1.4 数据处理
采用Excel 2013 软件进行数据录入、处理和作图，采用SPSS 13.0 进行方差分析。
2 结果与分析
2.1 对照品种的适宜施氮量
图1 显示，随着施氮量增加，F 优498（CK1）和宜香优2115（CK2）产量呈先增加后减少的趋势，F 优498在各施氮量条件下的产量均高于宜香优2115，但2 个品种均在施氮量为195 kg/hm2时产量最高，在施氮量240 kg/hm2时（N4）产量有所降低。因此，本试验条件下F 优498 和宜香优2115 的适宜施氮量均为195 kg/hm2。
2.2 减氮后水稻品种的产量
2018年的数据（表1）表明，F 优498（CK1）和宜香优2115（CK2）均在施氮量195 kg/hm2时获得最高产量，平均产量为10.23 t/hm2。与CK1 和CK2 在施氮量195 kg/hm2时平均产量相比，成优981、成优33、汕优108、D44/QR35、成优489 等5 个品种（组合）在施氮量150 kg/hm2时的产量均有所增加，平均增产3.97%，以汕优108 产量最高，达10.82 t/hm2。在施氮量105 kg/hm2时，12 个供试水稻品种的产量均显著下降，平均较对照品种在施氮量195 kg/hm2时平均产量降低了16.13%，说明过量减氮会严重影响水稻品种产量。
2.3 减氮后各水稻品种的氮肥利用率
从表2 可见，随着施氮量逐渐减少，水稻氮肥偏生产力逐渐升高，氮肥农学利用率以施氮量150 kg/hm2时最高。施氮量195 kg/hm2时，12 个新品种（组合）的平均氮肥偏生产力和农学利用率较对照品种分别降低1.9%和3.66%，其中，汕优108 和Y 两优585 高于对照。施氮量150 kg/hm2时，12 个新品种（组合）的平均氮肥偏生产力和农学利用率较对照品种分别提高2.56%和9.61%，其中，安优101、成优33、汕优108、D44/QR35、黔优790、Y 两优585、成优489 高于对照。
2.4 节氮高产型水稻品种的产量构成因素
从表3 可见，与正常施氮条件下（施氮量195 kg/hm2）的对照品种相比，5 个节氮高产型水稻品种/组合在减氮条件下（施氮量150 kg/hm2）的有效穗数和结实率基本相当，穗粒数平均增加了14.53%，群体颖花量平均增加了11.71%，差异达显著水平，而千粒重平均降低了7.14%。说明节氮高产型水稻品种在一定有效穗数和结实率的基础上，具有更大穗型和更多的群体颖花量。
2.5 对照品种的适宜施磷量
图2 显示，随着施磷量增加，F 优498（CK1）和宜香优2115（CK2）产量呈先增加后减少的趋势，F 优498在各施磷量条件下的产量均高于宜香优2115，但2 个水稻品种均在施磷量112.5 kg/hm2时产量最高，在施磷量150 kg/hm2时产量有所降低。因此，本试验条件下F 优498 和宜香优2115 的适宜施磷量为112.5 kg/hm2。
2.6 减磷后水稻品种的产量
2018年的数据（表4）表明，与F 优498 和宜香优2115 在施磷量112.5 kg/hm2时的平均产量相比，汕优108 和D44/QR35 在施磷量75 kg/hm2时的产量均有所增加，平均增产3.2%，以汕优108 产量最高，为10.89 t/hm2，属于节磷高产型水稻品种。此外，成优981、成优33、成优489 等3 个品种在施磷量75 kg/hm2时产量较对照有所降低，但差异未达显著水平。在施磷量37.5 kg/hm2时，12 个供试水稻品种的产量均显著下降，平均较对照品种在施磷量112.5 kg/hm2时的产量降低了12.32%，说明过量减磷会造成水稻减产。
表2 不同氮肥水平下水稻品种的氮肥利用率（2018） （kg/kg）
表3 节氮高产型水稻品种的产量构成因素（2018）
图2 对照品种在不同施磷量下的产量表现（2017）
2.7 减磷后水稻品种的磷肥利用率
表4 减磷后各水稻品种的产量表现 （t/hm2）
从表5 可见，随着施磷量的减少，水稻磷肥偏生产力逐渐升高。磷肥农学利用率总体以施磷量75 kg/hm2时最高。施磷量112.5 kg/hm2时，成优981、D44/QR35、Y 两优585、全优785 和成优489 的磷肥偏生产力和农学利用率均高于对照。施磷量75 kg/hm2时，汕优108、D44/QR35、Y 两优585、成优489 的磷肥偏生产力和农学利用率均高于对照。
表5 不同磷肥水平下水稻品种的磷肥利用率（2018） （kg/kg）
表6 节磷高产型水稻品种的产量构成因素（2018）
2.8 节磷高产型水稻品种的产量构成因素
从表6 可见，与正常施磷条件下（施磷量112.5 kg/hm2）的对照品种相比，2 个节氮高产型水稻品种/组合在减磷条件下（施磷量75 kg/hm2）的有效穗数平均降低了6.67%，结实率和千粒重分别降低了1.28%和8.39%，但穗粒数和群体颖花量平均增加了29.63%和20.70%，差异达显著水平。说明节磷高产型水稻品种的主要产量特点是具有更大穗型和更多的群体颖花量。
3 小结与讨论
水稻生产绿色发展有利于保证稻米安全和保护生态环境[1]，而减少化肥施用量则是水稻绿色发展的重要内容，研发新型高效肥料产品、改进肥料施用方法和选用肥料高效利用的水稻品种均是减少肥料用量的重要手段[2-4]。在耕地面积不断减少和稻米刚性需求的形势下，如何在减少化肥用量的前提下不降低水稻产量显得十分重要。
因此，以本地区域试验对照品种和生产中推广面积最大的品种在正常施肥条件下的产量作为标准，寻求在减肥条件下产量与正常施肥条件下对照品种产量相当的水稻品种。研究表明，与对照品种相比，成优981、成优33、汕优108、D44/QR35、成优489 等5 个新品种（组合）在产量不降低的情况下，可节约用氮45 kg/hm2，汕优108 和D44/QR35 在产量不降低的情况下，可节约用磷37.5 kg/hm2。必须要指出的是，筛选出的节氮高产型品种和节磷高产型品种多属于普通高产品种，虽然能实现节肥高产，但其稻米品质一般[13]，而优质稻新品种如T 香优557 在减肥条件下的产量较对照明显减产，说明目前兼具肥料利用率高与食味品质优良的水稻品种仍比较匮乏。
