不同氮肥水平对珍珠糯分蘖动态和产量形成的影响

胡 杨，段 斌，何世界，方 玲，王青林，李慧龙，宋晓华，陈 龙

（信阳市农业科学院，河南 信阳 464000）

豫南地区水稻种植历史悠久，水稻常年种植面积53.33 万hm2，占河南省水稻种植总面积的83%，是河南省水稻的主产区［1］。糯米富含蛋白质和脂肪，营养价值较高，糯米及其制品市场潜力巨大，是休闲和膨化食品、白酒、啤酒的重要原料［2］。信阳市黄国粮业是水磨糯米粉生产龙头企业，每年订单采购糯稻超2 万hm2，因此在信阳市发展糯稻产业具有广阔的市场前景。加之，豫南地区属于亚热带向暖温带过渡的季风性气候区，雨量充沛，雨热同季，光照充足，特别适宜水稻生长发育，发展优质糯稻生产具有很大的潜力和突出的优势。但发展高产优质糯稻，肥料用量是关键的一环，通过研究其需求规律，为优质高产提供保证。大量研究表明，水稻的分蘖规律、产量的形成不仅受自身的特性及环境控制，合理的肥料使用量对分蘖及产量的形成也有着至关重要的作用。在信阳市传统的水稻生产过程中，单纯为了产量而偏向于过多施用氮肥，造成了肥料利用率低、生产成本增加、生态环境破坏［3-5］。苑俊丽等［6］研究表明，在一定的施氮量范围内，水稻产量随施氮水平的提高而增加。赵宏伟等［7］研究表明，当施氮量超过一定范围后，水稻易贪青晚熟，导致经济效益下降。合理的肥料使用，不仅能提高肥料利用率、降低生产成本，而且有利于保护环境，与农业部《到2020 年化肥使用量零增长行动方案》的决定相一致［8-10］。氮素是水稻生长发育所必需的三大营养元素之一，对水稻产量的贡献远大于磷、钾肥［11-14］。基于此，本试验立足于豫南地区，以信阳市农业科学院选育的珍珠糯为供试材料，通过不同的氮肥水平，研究不同氮肥水平对珍珠糯分蘖动态和产量形成的影响，以期为珍珠糯构建高质量群体提供理论参考，为该品种在生产上大面积应用提供技术支撑，对农民增收、农业增效和促进该区域糯稻产业化发展具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 供试品种

供试品种为信阳市农业科学院选育的珍珠糯，该品种在2010 年3 月经第五届河南省农作物品种审定委员会第四次会议审定命名（审定编号为豫审稻20100034）。目前，该品种为豫南稻区的主导糯稻品种。

1.2 试验设计

试验于2018 年在信阳市农业科学院试验田（114°05'E，32°07'N，海拔高度为75.9 m）进行。设置10 个施氮水平，按照每个处理纯氮用量22.5 kg/hm2的梯度依次增加，各处理纯氮用量分别为0（M1）、22.5 kg/hm2（M2）、45.0 kg/hm2（M3）、67.5 kg/hm2（M4）、90.0 kg/hm2（M5）、112.5 kg/hm2（M6）、135.0 kg/hm2（M7）、157.5 kg/hm2（M8）、180.0 kg/hm2（M9）、202.5 kg/hm2（M10），总共10 个处理，氮肥分基肥和穗肥2次施入（基肥∶穗肥=7∶3），磷、钾肥施用水平固定，移栽前每个小区施过磷酸钙（含P2O512%）656.25 kg/hm2、氯化钾（含K2O 60%）93.75 kg/hm2，均作基肥一次施入。每个处理3 次重复，每个小区面积13.34 m2。各小区间均用隔离板隔开，保证单独排灌，避免串灌串排。

采用434 孔育秧盘利用泥质法进行育秧，播种量为30 kg/hm2，于4 月20 日播种，在秧龄30 d 时进行移栽。移栽行株距30 cm×20 cm，双株苗栽插，基本苗为3.33 万/hm2，其他田间管理按照常规操作。

1.3 测定指标及方法

各小区定点10 穴作为观察点，分蘖期前期每7天进行一次调查，后期每3 天调查一次，共进行10 次分蘖调查，对几个关键生育时期进行调查，分别记录始穗期、齐穗期和成熟期的日期，成熟收割前1 天调查有效穗数，每个处理取样5 穴进行室内考种，试验数据用Excel 和SPSS 进行统计分析。另外，计算氮肥农学效率、边际产量和边际收益，计算公式如下：

氮肥农学效率=（施N 处理产量-不施N 处理产量）/施N 量；

边际产量=［处理i 产量-处理（i-1）产量］/［处理i施N 量-处理（i-1）施N 量］；

边际收益=［处理i 收入-处理（i-1）收入］/［处理i施N 费用-处理（i-1）施N 费用］。

2 结果与分析

2.1 施氮量对分蘖动态和分蘖成穗率的影响

通过田间调查发现，在移栽后一个月，各处理分蘖动态呈先增加后减少的趋势，分蘖数量随着氮肥用量的增加总体呈增加趋势，但当纯氮用量大于135.0 kg/hm2时这种增加趋势减缓。M1 处理分蘖盛期较其他处理推后，说明氮肥的合理施用能让珍珠糯早返苗、早分蘖，提前到达分蘖盛期。M10 处理在后期一直处于最高值，说明分蘖的数量和氮肥的用量关系密切。

图1 不同氮水平下珍珠糯的分蘖动态

图2 不同氮水平下珍珠糯的分蘖成穗率

从图2 可以看出，M1 的分蘖成穗率最高（78.54%），结合图1 可知，M1 的最高分蘖数少，田间通风透光性好，无效分蘖少，故分蘖成穗率高；分蘖成穗率最低的是M7（60.73%），该处理前期氮肥营养充足，分蘖较多，而后期穗肥用量少，营养不足，且前期分蘖较多造成田间通风性不好，导致成穗率最低；M10 处理的最高分蘖数最多，而其分蘖成穗率仅高于M4、M7，说明氮肥的用量并不是越多，分蘖成穗率越高，必须均衡其产量形成的各个因素，合理施用氮肥，控制好群体数量，减少无效分蘖的发生。

2.2 施氮量对生育期和产量及产量构成的影响

从表1可以看出，珍珠糯在不同氮水平处理下均能正常生长和成熟，但生育期及产量的构成情况却受到不同程度的影响。氮肥用量太多和太少都会导致始穗期和齐穗期延迟，这可能和肥料不足导致的营养缺乏和肥料过多导致的营养生长时间延长有关，但成熟期除了M10处理外，其他处理成熟期相近。

有效穗方面，随着氮肥用量的增加，有效穗随之增加；结实率方面，所有处理都保持在80%以上，但随着氮肥用量的增加，结实率出现下降的趋势；千粒重方面，随着氮肥用量的增加，千粒重先增加，在纯氮用量为157.5 kg/hm2后，千粒重开始下降；产量方面，各处理随着氮肥用量的增加先增加后减少，在纯氮用量为157.5 kg/hm2时达到最大值。

表1 不同氮水平下珍珠糯的的生育期和产量构成

2.3 施氮量对氮肥农学效率和经济效益的影响

由图3 可知，氮肥农学效率随施氮量的增加呈先增加后减少的趋势，在纯氮用量为157.5 kg/hm2时达最大。这说明在一定范围内，氮肥用量的提高可以增加经济产量，但是超过这个限值，将不能带来经济产量，导致投入和产出不呈正比。

由表2 可以看出，在一定的范围内，随着施氮量的增加，珍珠糯的纯收入、边际产量和边际收益呈先增加后减少的趋势，在纯氮用量为157.5 kg/hm2时纯收入达到最大，边际产量和边际效益则在纯氮用量为135.0 kg/hm2时最大，当纯氮用量超过180.0 kg/hm2时已成负值，出现了报酬递减效应。

图3 不同氮水平下珍珠糯的氮肥农学效率

根据施纯氮量（X）和边际收益（Y）数据进行经济效益曲线拟合，所得拟合方程为：Y=-0.002 546X2+0.488 431X-5.105 225，R2=0.828 8，当Y=0时，X=182.57 kg/hm2。根据拟合方程，当边际收益等于0 时的施氮量即为边界施氮量，氮肥用量超过边界施氮量即为奢侈用氮，不能带来经济收益，当X=96.88 kg/hm2时，Y最大，即经济效益最高。

表2 不同氮水平下珍珠糯的经济效益

3 讨论

3.1 氮肥用量对分蘖动态和分蘖成穗率的影响

肥料在中国农业生产中发挥着重要作用，肥料的合理施用就是要根据不同的作物解决施多少肥、在什么时期施肥、怎么施肥等一系列问题。研究表明，合理施氮可以有效促进水稻早生快发，增强植株光合作用，促进叶绿素合成，增加水稻干物质的积累，从而提高产量［15-18］。在稻田生态系统中，氮素是水稻产量提高的巨大动力，直接影响着经济产量［19］，水稻在一定范围内随着氮肥用量的增加，产量也随之增加，且分蘖动态和分蘖成穗率均受氮肥用量的影响［20］。 本研究珍珠糯在分蘖动态方面，在各个氮素水平下总体呈先上升，到达顶峰后分蘖停止，无效分蘖消亡；其分蘖数量随着氮水平的提高呈增加趋势，这与前人的研究结果一致［21］，结合分蘖成穗率，所有处理分蘖成穗率的范围为60.73%～78.54%，成穗率与氮肥的用量没有明显的线性关系，但要想获得高的分蘖数量和分蘖成穗率，必须控制好氮肥的用量，过少会导致分蘖群体数量少，造成减产，氮肥用量太多会导致无效分蘖数量增加，造成养分的浪费，不利于改善田间通风透光性，也不利于高产的形成。生产上，减少无效分蘖，提高分蘖成穗率是水稻高产的重要途径。

3.2 氮肥用量对生育时期和产量及产量构成因素的影响

不同氮肥施用量通过影响水稻植株的库容量，从而影响产量构成因素，如穗数、穗粒数、结实率和千粒重等，最终影响水稻的产量［22］。群体构建是高产的最基础环节，也是最为关键的一环，直接影响着后期有效穗的形成，当群体过大时，影响田间通风透光，导致无效分蘖过多，争夺养分，造成分蘖成穗率低，不利于高产田的形成。本研究中各施氮处理有效穗方面，随着氮肥用量的增加，有效穗随之增加，说明要想获得较高的水稻群体，必须合理增施氮肥；结实率方面，随着氮肥用量的增加，结实率反而下降，这可能与氮肥用量增加的情况下，前期肥料供应充足，导致前期营养生长过旺，后期生殖生长营养缺乏，导致秕粒数增加，说明合理施用氮肥对水稻的结实率至关重要；千粒重方面，随着氮肥用量的增加，千粒重先增加后下降，在纯氮用量为157.5 kg/hm2时达到最大，这可能是因为氮肥用量过大，导致营养生长旺盛，影响子粒灌浆，进而影响千粒重；各处理随着氮肥用量的增加产量先增加后下降，也在纯氮用量为157.50 kg/hm2时达最大，说明珍珠糯品种对氮肥的需求出现了报酬递减规律，故在生产上应合理控制氮肥用量，既发挥了最大效益，也减少了环境的污染。

3.3 氮肥用量对综合经济效益的影响

氮肥农学效率随着氮肥用量的增加而增加，达到一定水平（157.5 kg/hm2）后随之降低，施氮低的处理能提高氮肥农学效率，但明显降低了产量收益，施氮多的处理，氮肥农学效率低下，不仅增加了肥料成本，还会增加引发生态环境负面效应的危险。在一定的范围内，随着施氮量的增加，珍珠糯的纯收入、边际产量和边际收益也呈增加的趋势。但达到一定水平后，边际产量和边际效益随着氮肥用量的增加反而降低，出现了报酬递减效应，说明过多的施用氮肥，并不能带来经济产量的增加，将会造成肥料的浪费，土地环境的破环。

4 小结

珍珠糯的分蘖动态、分蘖成穗率、生育时期、产量构成因素、氮肥农学效率及经济效益均受氮肥水平的影响。生产上应综合考虑各方面的影响，合理运筹氮肥用量，发挥最大的经济效益，本研究根据拟合方程，当纯氮用量为96.88 kg/hm2时，经济效益达到最高，纯氮用量为157.5 kg/hm2（即尿素用量为337.3 kg/hm2）时，珍珠糯综合效益最高。故生产实践中，以此标准指导珍珠糯的氮肥用量。