嘉兴地区不同年代粳稻品种产量及氮素利用效率

鲁晨妮 周雪 程旺大 张红梅 沈亚强 王保君 朱静娜 胡文凌 章斐 陈贵*

（1 嘉兴市农业科学研究院，浙江 嘉兴314016；2 浙江省嘉兴生态环境监测中心，浙江 嘉兴314000；第一作者：LCN2019@163.

com；*通讯作者：chenzhao2004@163.com）

水稻是我国主要的粮食作物，氮素是水稻生长的重要元素，也是提高水稻产量的重要因子。近年来，随着耕地面积的减少以及人口总量的增加，培育高产水稻品种、配套使用先进栽培技术和增加生产投入成为保障粮食安全的主要措施[1-3]。合理施用氮肥可以提高水稻产量、改良稻米品质、提高氮素利用率并减少因为过度施肥而对环境造成的负面影响[4-5]。另外，由于不同水稻品种对氮素的利用率不同，培育氮素利用率高和回收率高的品种可以减少生产过程中肥料的投入[6-9]。因此，本研究选取嘉兴地区培育并处于生产中的水稻作为供试品种，对水稻氮素吸收、积累、转运和利用随着年代变化的趋势进行研究，期望可以为培育和筛选氮素高效利用的水稻品种提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试品种为秀水128（浙审稻2007003）、秀水134（浙审稻2010003）、嘉58（浙审稻2013011）、嘉67（浙审稻2016002）和秀水14（浙审稻2017009）等5 个常规粳稻，均由嘉兴市农业科学研究院选育。

1.2 试验方法

于2018 年在嘉兴市农科院古塘试验基地进行，该地属于亚热带季风气候，年平均温度约15℃，年降水量1 200 mm 左右，年辐射量462 kJ/cm2。供试土壤为青紫泥，基本理化性质如下：pH 值6.26、有机质32.7 g/kg、全氮0.16%、碱解氮41 mg/kg、有效磷2.57 mg/kg、速效钾134 mg/kg。供试点氮肥（尿素）施用量为225 kg/hm2，按照基肥∶分蘖肥∶穗肥为4∶3∶3 的比例施用；磷肥（过磷酸钙）施用量为65 kg/hm2，钾肥（氯化钾）施用量为90 kg/hm2，磷钾肥作基肥一次性施入。田间水分管理和病虫害防治同当地大田。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 产量及产量构成因子

收获前各小区取2 m2水稻，脱粒晒干后测定稻谷产量。取5 丛代表性样品进行考种，分别考查每穗粒数、空秕粒数、千粒重等。

1.3.2 地上部干物质

成熟期于各小区分别取有代表性的水稻植株地上部，105℃杀青30 min，于烘箱70℃下烘至恒质量，称重，计算地上部干物质累积量。

1.3.3 氮素积累

将水稻植物样品磨碎，H2SO4-H2O2消解后采用凯氏定氮法测定氮素含量，计算氮的累积量。

1.3.4 土壤养分

水稻收获之后，采用五点法在各试验小区采集土壤样品，取样深度为0～20 cm，混合均匀后剔除石块、植物根系等侵入体，测定土壤养分。土壤有机质用H2SO4-K2Cr2O7外加热法测定；全氮采用H2SO4混合催化剂消解，凯氏定氮法测定；碱解氮采用碱解扩散法测定；有效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定；速效钾采用1.0 mol/L 醋酸铵浸提-火焰光度法测定[10]。

表1 水稻产量及产量构成因子表现

表2 水稻地上部干物质积累量、氮素积累量和谷草比

表3 水稻氮素吸收及利用情况

1.4 数据处理

用Excel 2013 软件进行数据处理和分析。氮素利用效率（kg/kg）=稻谷产量/土壤供氮量（耕层土壤有效氮与施氮量之和）；氮吸收效率（kg/kg）=水稻植株总吸氮量/土壤供氮量；氮素生理利用率（kg/kg）=水稻植株总干物质累积量/水稻植株总吸氮量；氮肥表观利用率（%）=（水稻植株总氮积累-不施肥土壤供氮量）/施肥量×100；茎秆干物质转运量（kg/hm2）=齐穗期茎秆干物质积累量－成熟期茎秆干物质积累；茎秆干物质转运效率（%）=（齐穗期茎秆干物质积累量－成熟期茎秆干物质积累量）/齐穗期茎秆干物质积累量×100；茎秆氮转运量（kg/hm2）=齐穗期茎秆氮累积量－成熟期茎秆氮累积量；茎秆氮转运效率（%）=（齐穗期茎秆氮累积量－成熟期茎秆氮累积量）/齐穗期茎秆氮累积量×100；氮收获指数（kg/kg）=成熟期水稻穗氮积累量/成熟期水稻植株总氮积累量；谷草比=水稻籽粒产量/水稻秸秆产量。

2 结果与分析

2.1 不同年代育成品种的产量及产量构成

由表1 可知，随着品种年代的演进，水稻产量总体呈现上升趋势，其中，秀水14 产量最高，达到9.58 t/hm2，与秀水128、秀水134、嘉58 和嘉67 相比分别增加了15.84%、4.81%、21.42%和12.44%；不同品种有效穗数差异不大，最早育成的秀水128 和最晚育成的秀水14 同为388.00 万/hm2；每穗粒数和千粒重均呈现上升趋势，秀水14 的每穗粒数比秀水128 提高了13.17%，千粒重提高了13.39%；结实率略有降低，秀水14 比秀水128 低了4.42 个百分点，降幅为4.85%。

2.2 不同年代育成品种干物质和氮素积累量

由表2 可知，随着品种育成年份的演进，水稻地上部干物质积累量和地上部氮累积量呈现上升趋势，与秀水128 相比，秀水14 地上部干物质积累量提高了15.17%，地上部氮累积量提高了19.81%。说明后来选育的品种的物质积累能力更强。各品种谷草比维持在0.89～1.01 之间，差异不大。

2.3 不同年代育成品种氮素吸收及利用情况

从表3 可见，随着品种育成年代演进，水稻氮素利用效率、氮素吸收效率和氮肥表观利用率总体呈上升趋势，相比秀水128，秀水14 氮素利用效率提高了15.82%、氮素吸收效率提高了20.00%、氮肥表观利用率提高了12.56%；地上部干物质氮素生理利用效率和谷物氮素生理利用效率整体呈下降趋势，相比秀水128，秀水14 分别下降了6.31%和5.15%。

表4 水稻氮素和干物质转运情况

2.4 不同年代育成品种氮素和干物质转运情况

由表4 可见，随着品种育成年代演进，水稻茎秆干物质转运量、氮素转运量、干物质转运效率、氮素转运效率和氮收获指数总体表现为逐渐增长趋势，秀水14的茎秆干物质转运量、氮素转运量、干物质转运效率、氮素转运效率和氮收获指数分别为0.84 t/hm2、96 kg/hm2、6.70%、51.34%和0.63，而秀水128 仅分别为0.08 t/hm2、41 kg/hm2、0.69%、30.00%和0.54。

3 讨论与结论

崔菁菁等[11]研究发现，不同年代水稻品种抽穗期的叶片氮含量与产量呈极显著相关性。在本试验中，不同年代育成的水稻品种产量的增长与水稻氮素吸收和利用增长的趋势相同。陈贵等[6]研究发现，水稻氮累积量增加对氮素吸收效率有促进作用，但是可能导致氮素生理利用效率降低。本试验得出了类似结论。本试验结果表明，随着育成年代的演进，嘉兴地区常规粳稻品种产量呈增长趋势，地上部干物质和氮累积能力增强，氮素吸收效率、氮素利用效率和氮肥表观利用率提高。