不同水稻品种对施氮量的响应研究

2020-07-14张兆冬王家宝邬刚袁嫚嫚王莉莉孙义祥

安徽农业科学 2020年13期

张兆冬　王家宝　邬刚　袁嫚嫚　王莉莉　孙义祥

摘要以两优培九和两优100为试验材料，研究在不同施氮水平下，2个品种在不同生育期的干物质积累量、茎蘖动态以及氮肥效率的差异。结果表明，在分蘖期和抽穗期，两优100和两优培九干物质最大积累量分别发生在156 kg/hm2（N3）和208 kg/hm2（N4）氮水平，最大分蘖期分别出现在N3和N4水平;在氮水平较低的条件下，两优100的氮肥农学效率和氮肥偏生产力均高于两优培九。说明两优100具有更高的氮素吸收效率，属于氮高效品种。

关键词施氮量;水稻品种;响应;氮高效

中图分类号 S143.1文献标识码 A文章编号 0517-6611（2020）13-0147-03

Abstract Liangyoupeijiu and Liangyou100 were used as experimental materials to study the differences of dry matter accumulation， tiller dynamics and nitrogen efficiency between two varieties at different growth stages under different nitrogen application levels.The results showed that the maximum dry matter accumulation of Liangyou100 and Liangyoupeijiu occurred at the level of 156 kg/hm2 （N3） and 208 kg/hm2 （N4） respectively， and the maximum tillers stage appeared at the level of N3 and N4 respectively. Under the condition of low N level， the agronomic efficiency and partial productivity of nitrogen fertilizer of Liangyou100 were higher than those of Liangyoupeijiu. The results showed that Liangyou 100 had higher nitrogen absorption efficiency and belonged to nitrogen efficient variety.

Key words Nitrogen application amount;Rice varieties;Response;Nitrogen efficiency

增施氮肥是提高农作物产量最为直接和有效的方法之一[1]，但由于氮肥的过量施用所导致的肥料利用率下降和对环境造成的负面影响也日益凸出。由于氮肥过量施用而直接或间接引起的土壤酸化、温室气体排放量增加、地下水硝酸盐含量增加等环境问题日益严重[2-6]。因此，如何通过品种选育、栽培等技术手段来减少农作物对氮素的需求成为众多学者研究的课题。

随着育种技术的不断提升，前人在水稻氮高效品种的选育方面取得了重大成果，选用适宜的氮高效品种作为区域主栽品种，不仅能减少氮肥施用量，提高氮肥利用率，还可以在环境保护、资源配置等方面带来帮助[7]。研究表明，氮高效品种在拔节期时，其总根长、单位土体根系数量、根表面积和根干重均显著高于低效型，且高效型根系具有更大的吸收面积，根系氧化还原力更强，主要氮代谢酶活性也较高[8];邬刚等[9]通过对不同地力条件下氮高效品种和氮低效品种的氮素吸收规律研究后发现，在以最佳经济产量为目标产量时，选择氮高效品种可节氮14.4%～18.5%，且低地力水平条件下节氮潜力更高;李敏等[10]以不同氮效率水稻品种为试验材料，结果发现，氮高效型品种的成穗率和收获指数均高于中效型品种。

笔者以中籼稻品种两优培九和两优100为研究对象，研究2种水稻品种对不同氮肥施用量的响应，以期为水稻减肥增效、合理配置氮肥资源提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用氮肥为大颗粒尿素（46%N）、普通过磷酸钙（12%P2O5）和氯化钾（60%K2O）;试验用水稻品种为中籼稻两优培九和两优100。三叶期移栽，基本苗为22.2万穴/hm2，行距30 cm，株距15 cm。

1.2 试验地概况

试验于2016年在安徽省定远县池河镇半面店村进行，前茬为小麦，土壤为黄褐土，土壤有机质含量16.65 g/kg，全氮含量0.96 g/kg，有效磷含量15.16 mg/kg，速效钾含量116.32 mg/kg。

1.3 试验设计

采用裂区试验设计，主因素为纯氮施用量，设6个施氮水平：0（N0）、52 kg/hm2（N1 ）、104 kg/hm2（N2）、156 kg/hm2（N3）、208 kg/hm2（N4）、260 kg/hm2（N5），氮肥按基肥∶分蘖肥∶穗肥=4∶3∶3运筹，副因素为水稻品种，设2个品种：两优培九和两优100。主区面积60 m2（6 m×10 m），3次重复，随机区组排列，各处理磷、钾肥用量相同，磷肥（P2O5）用量为60 kg/hm2，钾肥（K2O）用量为90 kg/hm2，磷钾肥作为基肥一次性施入。小区间田埂用防水布覆盖，隔离防渗。

1.4 样品采集及分析方法

在试验小区定点10穴，分别在分蘗盛期和分蘖末期记载分蘖数，同时每小区选取长势中等且一致的水稻2穴采样，测定干物重。收获期，水稻用小型收割机全部实收，单独计产。

肥料的表观利用率和农学利用率按照以下公式计算：

氮肥农学利用率=（施氮肥后所获的作物产量-不施氮肥条件下作物的产量）/氮肥投入量

氮肥偏生产力=施氮后所获得籽粒产量/氮肥投入量

1.5 数据分析

试验数据用Excel 2007进行处理和分析，用SPSS 20.0的ANOVA进行显著性分析，P<0.05表示差异显著，P<0.01表示差异极显著，P>0.05表示差异不显著。

2 结果与分析

2.1 施氮水平对不同水稻品种干物质积累的影响

由图1可知，在不同采样时期，2个品种水稻的干物质积累量均随施氮量的升高，呈先上升后下降的规律。分蘖期和抽穗期，不施氮处理中，2个不同品种的水稻干物质积累量分别为2 547、3 011和9 011、9 511 kg/hm2，两优100比两优培九分别高18%和5.5%，说明相对于两优培九，两优100对氮素的吸收能力更强，两优100氮素效率更高。分蘖期时，两优100和两优培九最大干物质积累量分别出现在N2和N3处理，2个品种最高干物质量分别为4 709和4 358 kg/hm2，两者相差351 kg/hm2。抽穗期时，两优100和两优培九最大干物质积累量分别出现在N3和N4水平，两者分别为15 450和16 484 kg/hm2。两优100最大干物质积累量出现时的施氮水平均低于两优培九，说明两优100对氮素的利用效率更高。

2.2 施氮水平对不同水稻品种茎蘖动态的影响

分别在分蘖盛期和分蘖末期观测水稻分蘖数（图2）。结果表明，不同施氮水平和不同观测时期，两优100分蘖数始终高于两优培九，且2个品种的水稻分蘖数均随着施氮量的增加呈先升高后降低的趋势。分蘖盛期时，两优培九的最高分蘖出现在N4水平，为476.6×104 hm2，而两优100的最高分蘖数出现在N3水平，为601.6×104 hm2。分蘖末期时，两优培九的最大分蘖数出现在N4水平，为362.6×104 hm2，两优100的最高分蘖数出现在N3水平，为477.2×104 hm2。分蘖末期时，水稻单位面积分蘖数越多，表明其有效穗数越多，而有效穗数又是水稻产量构成要素之一，因此，兩优100在较低施氮量时可达到较高的分蘖数，说明两优100的节氮潜力更高。

2.3 施氮水平对不同水稻品种氮肥利用率的影响

由图3可知，随着施氮量的增加，2个品种水稻的氮肥农学利用率和氮肥偏生产力均呈下降趋势。

分别依据水稻氮肥农学利用率（y，kg/kg）、氮肥偏生产力（y，kg/kg）与施肥量（x，kg/hm2）的关系可以建立一次线性回归方程（y=kx+b）。由方程可知，当施氮量较低时，两优100的氮肥农学利用率和氮肥偏生产力均高于两优培九，当施氮量达145.4 kg/hm2时，2个品种氮肥农学利用率相同，均为23.24 kg/kg，随着施氮量的继续增加，两优培九的氮肥农学利用率超过两优100;当施氮量为217.4 kg/hm2时，2个品种的氮肥偏生产力相同，均为41.8 kg/kg，随着施氮量的继续增加，两优培九的氮肥偏生产力超过两优100。说明在维持较高氮肥利用率情况下，相较于两优培九，两优100对氮素的需求量更低。

3 结论与讨论

较高的干物质积累量是维持农作物高产的前提[11]。研究表明，水稻干物质积累量与水稻产量关系密切[12]。该研究中，在低氮水平下，两优100的干物质积累量高于两优培九，而不施氮条件下，两优100干物质积累量在分蘖期和抽穗期分别比两优培九高18%和5.5%，说明两优100为氮高效型品种，这与尹西翔[13]的研究结果类似;但李敏等[10]通过研究发现，氮高效型品种在各生育期物质量均有所下降，但后期成穗率更高。

氮素营养是影响水稻分蘖的最主要因素之一，在一定范围内，水稻分蘖数随着氮肥施用量的增加而增加[14]，氮高效品种由于对氮素的利用效率更高，因此在较低氮水平条件下能发生更多的分蘖[15]，但随着施氮量继续增加，氮肥过量所带来的负面效应又会对水稻分蘖产生抑制作用。该研究中，两优100和两优培九在分蘖盛期和分蘖末期，最大分蘖数分别出现在N3和N4水平，说明两优100在氮水平较低的情况下能达到较高的分蘖数，其对氮素的利用效率更高。

由于地力水平、土壤类型等因素的影响，作物经济效益随施肥量的增加符合报酬递减规律[16]。因此，如何提高氮肥效率是笔者关心的问题。该研究中，2个水稻品种的农学利用率和氮肥偏生产力均随着施氮量的增加而降低，二者呈一次线性关系，通过方程拟合得出，当施氮量低于145.4 kg/hm2时，两优100的氮肥农学利用率高于两优培九;当施氮量低于217.4 kg/hm2时，两优100的氮肥偏生产力高于两优培九，说明两优100对氮素吸收的效率更高。

综上所述，两优100在氮水平较低的情况下，可以获得更高的干物质积累量、分蘖数、氮肥农学利用率及氮肥偏生产力，该品种为氮高效品种。但相关养分吸收机理和环境影响有待进一步研究。

参考文献

[1] PENG S B，TANG Q Y，ZOU Y B.Current status and challenges of rice production in China[J].Plant production science，2009，12（1）：3-8.

[2] NAM H，KWAK J，LIM S，et al.Fertilizer uptake of paddy rice in two soils with different fertility underexperimental warming with elevated CO2[J].Plant soil，2013，369：563-575.

[3] 孔箐锌，陈阜.我国农田污染现状与防治对策[J].农业工程技术（新能源产业），2010（4）：23-26.

[4] GUO J H，LIU X J，ZHANG Y，et al.Significant acidification in major Chinese croplands[J].Science，2010，327（5968）：1008-1010.

[5] 申建波，張福锁，SIDDIQUE K H M.资源可持续利用促进中国农业发展[J].Engineering，2018，4（5）：21-24.

[6] 彭少兵，黄见良，钟旭华，等.提高中国稻田氮肥利用率的研究策略[J].中国农业科学，2002，35（9）：1095-1103.

[7] 冯洋，陈海飞，胡孝明，等.我国南方主推水稻品种氮效率筛选及评价[J].植物营养与肥料学报，2014，20（5）：1051-1062.

[8] 程建峰，戴廷波，荆奇，等.不同水稻基因型的根系形态生理特性与高效氮素吸收[J].土壤学报，2007，44（2）：266-272.

[9] 邬刚，吴爽，袁嫚嫚，等.不同地力条件下氮肥施用量对水稻生产力的影响[J].安徽农业科学，2017，45（6）：28-30.

[10] 李敏，张洪程，杨雄，等.水稻高产氮高效型品种的物质积累与转运特性[J].作物学报，2013，39（1）：101-109.

[11] 杨惠杰，李义珍，杨仁崔，等.超高产水稻的干物质生产特性研究[J].中国水稻科学，2001，15（4）：265-270.

[12] 徐一兰，刘唐兴，付爱斌.不同灌溉方式对双季稻植株生理特性和干物质积累及产量的影响[J].华北农学报，2019，34（5）：106-115.

[13] 尹西翔.水稻氮高效品种的筛选及其机理的初步探讨[D].武汉：华中农业大学，2005.

[14] 袁嫚嫚，邬刚，李若清，等.配方肥对早、晚稻的茎蘖动态、养分积累和产量的影响[J].磷肥与复肥，2015，30（2）：43-45.