不同氮素水平对铁粳11 号氮素利用率的影响

李 兵

（铁岭市农业科学院，辽宁 铁岭 112616）

氮是影响水稻产量最重要的因素之一，增加氮肥施用量可以提高产量。但不合理的氮肥投入会导致氮肥利用率的降低，施肥经济效益下降［1-2］，同时也会对环境造成污染。 目前发达国家纯氮投入水平约150 kg·hm-2左右［3-4］，我国水稻高产栽培中，纯氮施用量在300～350 kg·hm-2，有些地区甚至高达400 kg·hm-2以上， 氮肥的过量投入导致平均利用率只有28%～41%，低于发达国家水平［5］。 同时对环境也造成了很大的污染［6-8］。 铁粳11 号是铁岭市农业科学院新育成的水稻新品种，2014 年通过国家农作物品种审定委员会审定， 品质达到国家《优质稻谷》标准1 级，目前是辽宁中熟地区的主栽品种之一。为了配套科学的栽培技术，试验研究氮肥施用量比生产上常用减少30%对铁粳11 号氮素利用效率及产量的影响，为配套科学栽培技术提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验方法

试验在铁岭市农业科学院水稻试验田进行。试验品种为铁粳11 号，半直立穗型，生育期153 d 左右。田间土壤为棕壤土，耕层0～20 cm 土层营养指标含量见表1。

表1 土壤耕层0～20 cm 土层营养指标含量

设3 个氮肥处理水平：（1）T0： 纯氮为0 kg·hm-2；（2）T1：纯氮为147 kg·hm-2；（3）T2：纯氮为210 kg·hm-2。 氮肥分三次施用，基肥、蘖肥和穗肥分别占施用总量的60%、30%和10%。所有处理均施用过磷酸钙610 kg·hm-2， 做基肥一次施用；硫酸钾153 kg·hm-2，做基肥和穗肥各施50%。

采用塑料小棚旱育苗， 插秧规格30 cm×13.3 cm，每穴3 苗，小区面积44.1 m2，3 次重复。 各小区单独打埂，单灌单排，其它栽培措施同一般生产田。

1.2 测定项目及方法

在拔节期、 齐穗期和成熟期分别在每小区选取具有代表性植株5 丛，清洗去根，把叶片、茎鞘和穗分开，放烘箱经105 ℃杀青30 min，然后80℃烘干至恒重称重， 然后分别粉碎过筛后采用凯氏定氮法测定氮素含量［9］。

成熟期每小区选6 m2收割，晾干，人工脱粒后计算产量。

氮素累积量=成熟期某器官干物重×某器官含氮量；

氮素分配比例表示某器官的氮素累积量占植株总的氮素累积量的比例；

氮素回收率（NRE）=（施氮区植株总吸氮量-空白区植株总吸氮量）／施氮量×100；

氮素收获指数（NHI）=籽粒吸氮量／植株总吸氮量；

氮素生理利用率（NPE）=（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）；

氮肥偏生产力（PFP）= 稻谷产量／施氮量。

2 结果与分析

2.1 不同氮素水平对铁粳11 号干物质积累的影响

辽北地区水稻栽培纯氮投入一般在210 kg·hm-2左右， 试验的T1 处理水平是在此基础上减少30%设置的，即147 kg·hm-2。表2 表明，相比正常氮处理， 减氮处理拔节期叶和茎鞘的干物质积累量均减少了， 茎鞘干物质的积累量相比于正常氮处理的减少量达到了显著水平， 说明减氮处理对拔节期的植株生长造成了一定的影响， 但总的干物质积累量二者之间差异不显著。 生长进入齐穗期后，虽然减氮处理的叶、茎鞘、穗的干物质积累量仍少于正常氮处理， 但两个处理之间的差异均不显著。 成熟期0 氮处理的叶、茎鞘、穗于物质积累量显著少于减氮处理和正常氮处理的， 而减氮处理只有叶的干物质积累量显著少于正常氮处理，茎鞘干物质积累量只略低于正常氮处理的，差异不显著。 说明减少氮的施入量对叶片生长发育造成了明显的影响。 减氮处理的稻穗干物质产量接近于正常氮处理的，说明虽然减少了30%的氮肥投入， 但没有明显降低铁粳11 号的产量水平。

表2 不同氮素水平的干物质积累（×102kg·hm-2）

2.2 不同氮素水平对铁粳11 号氮素分配的影响

表3 表明，0 氮处理和减氮处理的叶和穗的氮素含量均显著低于正常氮处理的， 达到了显著水平。 减氮处理的茎鞘氮素含量接近正常氮处理的，二者均显著高于无氮处理。减氮处理的叶的氮素累积量显著低于正常氮处理， 茎鞘和穗的氮素累积量也低于正常氮处理， 但没有达到差异显著的水平，但均显著高于无氮处理。说明减氮处理对茎鞘和穗的氮素累积量影响很小。在氮素分配上，正常氮处理在叶中的氮素分配高于减氮处理，在茎鞘和穗中的分配比例则低于减氮处理， 说明减氮处量减少了氮素在叶片中的累积， 促进了氮素向稻穗部位转移。

表3 不同氮素水平下成熟期的氮素分配

2.3 不同氮素水平对铁粳11 号氮素吸收及利用率的影响

表4 表明，与正常施氮量相比，无氮处理和减少氮肥施入均显著减少了铁粳11 号的总吸氮量，无氮处理的氮素收获指数显著高于正常氮处理的， 说明在低氮投入下植株会将吸收的氮素优先转移到穗部位利用。 减氮处理的氮素回收率也降低了11.1%。 但氮素收获指数和氮素生理利用率却高于正常施氮肥处理， 尤其是氮肥偏生产力极显著高于正常施氮肥处理， 说明虽然比正常施氮肥量减少了30%， 铁粳11 号能通过改变氮素在各器官的分配比例和提高氮素的利用效率增强氮素对水稻产量影响的直接效应， 以保证稻穗产量不降低。

表4 不同氮素水平的氮素利用率

3 结论与讨论

试验表明与正常施氮肥处理相比， 减少氮肥30%的施入量使铁粳11 在拔节期茎鞘干物质积累量和成熟期叶片干物质积累量均显著低于正常氮肥处理；营养器官（叶、茎鞘）和生殖器官（穗）氮素含量和氮素累积量在不同生育时期都比正常施氮肥处理减少， 尤其是叶片中的氮素含量和氮素累积量减少的更显著。 减少氮肥施入后，铁粳11号减少了氮素在叶片中的分配比例， 将吸收的氮素更多的分配到了稻穗部位， 从而使氮收获指数和氮肥偏生产力显著高于正常施氮处理。

适量的氮肥施用是高产的保障， 过多的氮肥施用虽然可以提高叶面积指数， 但可能影响叶片的功能进而降低后期的干物质积累［10］。 同时过量施肥还会增加倒伏、贪青迟熟、加重病虫害发生以及增加稻米品质变劣等风险。试验研究表明，正常施氮肥处理的叶片中氮积累量显著高于低氮处理的， 氮肥生理利用率和氮肥偏生产力均低于低氮处理的， 说明210 kg·hm-2施氮水平对于铁粳11号来讲有些过量， 多吸收的氮素在叶片中分配的比例增加， 在推广生产中应比正常施氮肥量减少用量。试验中铁粳11 号在比正常施氮肥水平减少30%情况下，减少了氮素在叶分中的分配比例，相应地增加了在穗中的分配比例， 从而使最终的经济产量并没有明显减少，说明铁粳11 号能够在低氮条件下调节自身的生理生化机制， 具有较高的氮素利用效率。关于铁粳11 号的最佳施氮肥量以及施肥方式见本项目的后继研究。