氮密互作对滨海稻区不同品种粳稻产量及氮肥利用率的影响

吕小红，王 宇，马 畅，付立东，任 海，隋 鑫，杜 萌，李 旭，张文忠，隋国民

（1.辽宁省盐碱地利用研究所，辽宁盘锦 124010；2.沈阳农业大学水稻研究所,沈阳 110161；3.辽宁省农业科学院，沈阳 110161）

水稻是我国第一大粮食作物，我国半数以上人口以稻米为主要粮食。水稻产量不仅由品种特性决定，栽培技术对水稻产量也有重要影响，施氮量和插秧穴距是影响水稻产量形成的主要栽培因子。氮素是水稻生长中不可缺少的最重要营养元素，是植株体内叶绿素、核酸、多种酶和激素的重要组成成分，参与植物体内绝大多数的生理生化代谢。因而，施用氮肥是水稻生产中实现高产和养分高效利用最直接和有效的栽培措施。外施氮肥不仅可调节作物产量品质，还影响氮肥利用效率。前人研究结果表明，在合理的施氮量范围内，水稻产量会随着施氮水平的提高而增加，施氮量过高则会降低稻米品质，甚至减产，但施氮量是如何影响产量构成因素进而作用产量的，因研究材料、试验地点的不同而存在差异。关于施氮量对氮素吸收的影响，有学者认为随着施氮水平的提高，吸氮量呈上升趋势，但柳金来等的研究结果显示施氮量与氮素吸收两者存在单峰曲线关系，当施肥量大于137.5kg·hm时植株全氮含量下降，而晏娟等研究表明，这个阈值为200kg·hm和225kg·hm，可见，水稻的适宜施氮量暂时尚无定论，可能与研究地土壤状况或作物品种特性有关，还需要进一步研究明确。因此，针对特定地区和品种，如何合理施氮、提高氮肥利用率值得进一步研究。

另一方面，适宜的插秧密度促进个体的正常发育和群体的协调发展，是决定水稻产量和品质的又一个重要因素，也是作物生产中一个重要的栽培调节因子。前人研究结果表明，合理的插秧苗数能充分利用有效分蘖，控制无效分蘖，促进高产群体的建成和发展，利于穗数、粒数及粒重等产量构成因子的相互协调，同时，移栽基本苗的增加利于增加齐穗期群体叶面积指数与有效叶面积率，有利于增加收获穗数与单位面积最高茎蘖数，并且增加干物质量。目前学者们已开展了氮密互作对水稻生长发育方面的研究，但多集中在籼稻品种上，对粳稻尤其是不同氮效率粳稻品种的报道更少。故本研究以滨海稻区双高效型品种盐丰47、低氮高效型品种盐粳765为材料，分析氮密互作下不同氮效率粳稻的产量特性和氮素吸收利用效率，找到二者最佳的组合，以期揭示氮肥和密度互作对粳稻资源高效、高产优质栽培的作用机理，进而促进粳稻品种充分发挥产量潜力，实现水稻高产高效优质生产。

1 材料与方法

1.1 材料

于2019年4~10月在辽宁省盘锦市大洼区唐家镇盐碱地所实验基地（122.19°E，44.04°N）开展田间小区试验。供试土壤类型为滨海盐渍型水稻土，0~20cm耕层土壤化学性质背景值为：有机质含量2.48%、碱解氮83.58mg·kg、有效磷40.09mg·kg、速效钾249.96mg·kg、全盐0.20%，pH值7.74。

供试水稻（

Oryza Sativa

）材料分别为双高效型品种盐丰47和低氮高效型品种盐粳765。供试大地丰缓释复混肥（N∶PO∶KO=28∶18∶8）为锦州大地丰肥业有限公司生产；尿素（46%N）为盘锦中润化工有限公司生产；过磷酸钙（16%PO）为济南金雨源生物技术有限公司生产；硫酸钾（50%KO）为盘锦恒兴化工有限责任公司生产。

1.2 方法

氮肥设N1（施氮量150kg·hm）、N2（施氮量195kg·hm）、N3（施氮量240kg·hm）和N4（施氮量285kg·hm）处理，以不施氮为对照（N0，施氮量0kg·hm）；密度设D1（83.40×10株·hm：行穴距30cm×18cm，每穴4~5株）、D2（93.75×10株·hm：行穴距30cm×16cm，每穴4~5株）和D3（107.25×10株·hm：行穴距30cm×14cm，每穴4~5株）处理。试验设3次重复，采用随机区组排列。不同施氮区间采用塑料波纹板分隔，单排单灌。

4月14日育苗，5月26日移栽，每穴4~5株，10月7日收获。氮肥分基肥、蘖肥及穗肥施用，按70∶16∶14比例分施，其中缓释复混肥做基肥，尿素做为追肥分别在插秧后2叶龄期和倒4叶龄期施入。磷肥、钾肥作为基肥一次性施入，缓释复混肥的磷钾缺失量分别采用过磷酸钙和硫酸钾作为补充肥源，施用量为PO108kg·hm，KO 48 kg·hm。其他田间管理同一般生产田。

1.2.1 不同品种粳稻的干物质积累量测定 成熟期每个小区取有代表性的3穴稻株，分成籽粒、茎秆两部分，先于105℃杀青30 min，然后在85℃下烘干至恒重，测定籽粒、茎秆干物质质量。地上部干物质积累量=籽粒干物质质量+茎秆干物质质量。

1.2.2 不同品种粳稻产量及其构成因素测定 在成熟期，每个小区取有代表性的3个测产点，每点取1m样地内稻株实收脱谷测产，折算成每公顷的产量。每小区均匀选取5穴，室内考种，测定穴穗数、穗实粒数、穗秕粒数和千粒重。

1.2.3 不同品种粳稻氮素积累量和氮肥利用率测定 将成熟期的粳稻秸秆和籽粒烘干后粉碎，采用半微量凯氏定氮法测定含氮量。按以下公式计算不同粳稻品种成熟期氮素积累量、氮肥农学利用率和氮肥吸收利用率。

1.3 数据分析方法

试验所得数据结果经Excel软件整理后，采用DPS7.05软件进行多因素方差（Mulit-Way ANOVA）分析，不同处理之间多重比较采用LSD(least-significant difference)方法，然后经过

t

检验(

p

<0.05)。绘图采用SPSS21.0软件完成。

2 结果与分析

2.1 氮密互作对滨海稻区不同品种粳稻成熟期干物质积累量的影响

由表1可知，粳稻成熟期干物质积累量受品种、移栽密度影响达到显著水平，受施氮量影响达到极显著水平，同时品种、施氮量、移栽密度三者的交互作用对粳稻成熟期干物质积累量的影响达到显著水平。

表1 氮密互作对滨海稻区不同品种粳稻成熟期干物质积累量影响的方差分析
Table 1 Analysis of variance on effect of nitrogen-density interaction on dry matter accumulation at maturity in different rices

表示影响显著(<0.05)，表示影响极显著(<0.01)。下同。
indicates significant effect at<0.05 level，indicates extremely significant effect at<0.01 level.Thesamebelow．

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由表2可知，在0～285kg·hm施氮量范围内，成熟期干物质积累量随着施氮量的增加而不断提高，且在240kg·hm和285kg·hm施氮量水平下的成熟期干物质积累量极显著高于其他施氮处理。两处理的成熟期干物质积累量分别较对照高68.12%和71.86%。

表2 施氮量对粳稻成熟期干物质积累量的影响
Table 2 Effect of nitrogen rate on dry matter accumulation at maturity of rices

注：同列不同大写字母表示差异极显著（<0.01），不同小写字母表示差异显著（<0.05）。下同。
Note:The different capital letters in the same column indicate extreme⁃ly significant difference(<0.01),and the different lowercase letters in the same column indicate significant difference(<0.05).The same be⁃low.

?

由表3可知，随着移栽密度增大，成熟期干物质积累量呈现递增趋势，密度为107.25×10株·hm处理的成熟期干物质积累量显著高于移栽密度为83.40×10株·hm的干物质积累量。

表3 移栽密度对粳稻成熟期干物质积累量的影响
Table 3 Effect of transplanted density on dry matter accumulation at maturity rices

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2.2 氮密互作对滨海稻区不同品种粳稻产量性状的影响

由表4可知，施氮量与密度互作对粳稻产量及其构成因素产生一定的正交互作用。其中，产量受施氮量影响达到极显著水平，受施氮量与移栽密度的交互作用、品种与施氮量及密度三者交互作用影响显著；品种、施氮量、品种与施氮量交互作用及施氮量与密度交互作用极显著影响颖花量，而密度及品种与施氮量及密度三者交互作用对颖花量影响显著；实粒数受品种、施氮量、移栽密度、品种与施氮量互作、施氮量与移栽密度交互作用极显著，受品种与施氮量及密度三者交互作用影响显著；结实率受施氮量影响极显著；千粒重受施氮量影响显著。可见，施氮量可通过作用颖花量、实粒数、结实率和千粒重来调节产量，而移栽密度可通过影响颖花量和实粒数来调节产量。

表4 氮密互作对不同品种粳稻产量及产量构成因素影响的方差分析
Table 4 Analysis of variance on the effect of nitrogen-density interaction on yield and yield components of different rices

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由表5可知，在0～240kg·hm施氮量范围内，产量、颖花量随着施氮量的增加而不断提高，但当施氮量达到285kg·hm时，产量、颖花量开始出现降低。收获穗数随着施氮量的增加而不断增多。实粒数以施氮量195～240kg·hm时较高，显著大于其他施氮水平；施氮处理的结实率极显著小于零氮处理，各施氮处理间差异不显著；千粒重以零氮处理最大，施氮量240～285kg·hm处理千粒重显著低于零氮处理。随着施氮量的增加，水稻产量先增加后降低，颖花量和实粒数呈先增加后降低的变化趋势，结实率和千粒重呈降低趋势。

表5 施氮量对粳稻产量及产量构成的影响
Table 5 Effects of nitrogen rate on yield and its components of rice

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由表6可知，随着移栽密度增大，产量、收获穗数、颖花量呈现递增趋势，这种递增趋势在移栽密度超过93.75×10株·hm后渐缓。实粒数随移栽密度增大呈现下降趋势，各密度下水稻结实率、千粒重差异不显著。

表6 移栽密度对粳稻产量及产量构成的影响
Table 6 Effects of transplanted density on yield and yield components of rice

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由表7可知，盐丰47的最高产量（10046.55kg·hm）出现在N3D2处理，盐粳765的最高产量（9395.70kg·hm）出现在N3D3处理，2个品种产量在施氮量超过240kg·hm后下降。可见，在150~195kg·hm施氮量范围内，可通过增大2个水稻品种移栽密度达到高产目的；在240~285kg·hm施氮量范围内，盐丰47的适宜移栽密度为（83.40~93.75）×10株·hm，盐粳765的适宜移栽密度为（93.75~107.25）×10株·hm。

表7 氮密互作对不同品种粳稻产量的影响
Table 7 Effects of nitrogen-density interaction on yield of different rices

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2.3 氮密互作对不同品种粳稻氮素积累量的影响

由表8可知，成熟期秸秆氮素积累量、籽粒氮素积累量和氮素积累总量均随着施氮量增大而增多，其随移栽密度的增大而呈现多元变化规律。在施氮量为N2（195kg·hm）水平下，随着移栽密度的增加盐丰47粳稻成熟期秸秆氮素积累量增加，高移栽密度（107.25×10株·hm）下秸秆氮素积累量显著高于低移栽密度（83.40×10株·hm）处理。在其余施氮量水平下，不同移栽密度处理的盐丰47成熟期秸秆氮素积累量间差异不显著。在施氮量为N0水平下，D1处理盐粳765粳稻成熟期秸秆氮素积累量最低，D2处理最高，差异达到显著水平，D3处理秸秆氮素积累量有所下降，但与D2处理差异并不显著。在其余施氮量水平下，不同移栽密度处理的盐粳765成熟期秸秆氮素积累量间差异不显著。

表8 氮密互作对不同品种粳稻成熟期氮素积累量的影响
Table 8 Effects of nitrogen-density interaction on nitrogen accumulation at maturity of different rices

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在施氮量为N2水平下，随着移栽密度的增加盐丰47粳稻成熟期籽粒氮素积累量逐渐增加，D2和D3处理与D1处理间差异达到显著水平，D2和D3处理间差异未达到显著水平。在施氮量为N3水平下，D2处理的籽粒氮素积累量最高，显著高于D1和D3处理。在其余施氮量水平下，不同移栽密度处理间籽粒氮素积累量差异未达到显著水平。在施氮量为N4水平下，盐粳765粳稻成熟期籽粒氮素积累量随移栽密度的增加而显著减少，D1处理与D2和D3处理差异达到显著水平。在其余施氮量水平下，不同移栽密度处理间籽粒氮素积累量差异未达到显著水平。

盐丰47在施氮量N2水平下，氮素积累总量随移栽密度增加而增加；在N0、N1、N3和N4水平下，氮素积累总量呈先升高后降低的趋势；N4D2处理的氮素积累总量最高。盐粳765在施氮量N0、N1和N2水平下，氮素积累总量随移栽密度增加呈先升后降的趋势；在施氮量N3水平下，氮素积累总量随移栽密度增加而增加；在施氮量N4水平下，氮素积累总量随移栽密度增加而下降。N4D1处理的氮素积累总量最高。

盐丰47施氮处理的平均秸秆氮素积累量、平均籽粒氮素积累量和平均氮素积累总量分别较零氮处理平均积累量增加60.92%、62.00%和61.67%；盐粳765施氮处理的平均秸秆氮素积累量、平均籽粒氮素积累量和平均氮素积累总量分别较零氮处理平均积累量增加49.25%、54.71%和53.18%。

2.4 氮密互作对不同品种粳稻氮素利用率的影响

由图1a可知，随着施氮量的增加，盐丰47的氮肥农学利用率呈先降后升再降的变化趋势，施氮量为N3和N1水平的处理氮肥农学利用率较高；氮肥吸收利用率呈先升后降的变化趋势，施氮量为N1水平的处理氮肥吸收利用率较低。随着移栽密度的增加，施氮量为N1和N4水平的处理盐丰47的氮肥农学利用效率呈逐渐降低的趋势，施氮量为N2水平的处理农学利用效率变化不大，施氮量为N3水平的处理农学利用率呈先增加后降低的变化趋势；施氮量为N1和N2水平的处理氮肥的吸收利用率随移栽密度增加而增加，施氮量为N3水平的处理随移栽密度增加氮肥的的吸收利用率变化不大，施氮量为N4水平的处理随移栽密度增加，氮肥的吸收利用率呈下降趋势。盐丰47在低中高氮水平上均出现较高的氮肥吸收利用率和农学利用率，N2D3处理的氮肥吸收利用率最高，达40.77%，N3D2处理的农学利用率最高，达20.52kg·kg。

由图1b可知，随着施氮量的增加，盐粳765的氮肥农学利用率呈先降低，后略有回升，再继续降低的变化趋势，施氮量为N1水平的处理氮肥农学利用率较高；氮肥吸收利用率亦是呈先降低，后略有回升，再继续降低的变化趋势，施氮量为N1水平的处理氮肥吸收利用率较高。随着移栽密度的增加，在施氮量为N1、N2和N4水平下盐粳765氮肥农学利用率呈下降趋势，在施氮量为N3水平下农学利用率呈先降低后升高的趋势。盐粳765在低氮条件下氮肥吸收利用率、农学利用率较高，N1D3处理的氮肥吸收利用率最高，达35.40%，N1D2处理的氮肥农学利用率最高，达20.90kg·kg。氮密互作下，盐丰47各处理的平均氮肥吸收利用率、氮肥农学利用率分别较盐粳765平均氮肥吸收利用率、氮肥农学利用率提高1.61个百分点和0.60kg·kg。

图1 氮密互作对不同品种粳稻氮素利用率的影响Figure 1 Effect of nitrogen-density interaction on nitrogen use efficiency of different japonica rices

3 讨论与结论

水稻产量和品质除了由品种本身的遗传因素决定外，栽培调控发挥着重要作用，特别是氮肥施用量和移植密度。研究表明，氮素营养状况与水稻的群体特性、产量性状有着密切关系，在一定范围内，稻谷产量随着施氮量的增加而提高，超过一定限度后，再增加施氮量，水稻产量增加不明显甚至减产。本研究也取得了类似的结果，盐丰47的最高产量（10046.55kg·hm）出现在N3D2处理，盐粳765的最高产量（9395.70kg·hm）出现在N3D3处理，2个粳稻品种产量在施氮量超过N3（240kg·hm）后下降。

潘月卓等研究表明，移栽基本苗的增加一方面利于增加齐穗期群体叶面积指数与有效叶面积率，有利于增加收获穗数与单位面积最高茎蘖数，并且增加干物质量；另一方面不利于齐穗后干物质和籽粒干物质积累。邱枫等的研究结果表明，25cm栽插行距在增加有效穗数，提高单位面积颖花量、千粒重、穗粒数等方面，具有较明显的増产优势。不同品种间行距增大、株距减小可使穗数、实粒数、结实率、千粒重等产量构成因素指标均而呈增大趋势。本研究通过方差分析发现，在滨海稻区施氮量通过作用颖花量、实粒数、结实率和千粒重来调节粳稻产量，而移栽密度主要影响颖花量和实粒数以协调粳稻产量。在150~195kg·hm施氮量范围内，可增大2个粳稻品种移栽密度；在240~285kg·hm施氮量范围内，盐丰47的适宜移栽密度为（83.40~93.75）×10株·hm，盐粳765的适宜移栽密度为（93.75~107.25）×10株·hm。盐丰47（株型松散适中，分蘖力强）和盐粳765（株型紧凑，分蘖力强）在同一移栽密度下，二者株型的差异对水稻群体构建会产生怎样的影响，将在后续工作中进一步研究。

适宜的施氮量会促进水稻的养分转化和干物质积累，增加株高、有效穗数和产量，但过量的施氮量会导致水稻营养生长过剩和贪青晩熟，并且养分在茎鞘和叶片中积累，转移到籽粒中的养分偏少，甚至有一部分会造成化肥资源的浪费和污染并危害生态环境安全。张洪程等研究认为，氮肥利用率随施氮量的增加而增加，至中肥处理达最大值，而高肥处理则显著降低。本研究结果表明，成熟期2个品种粳稻秸秆氮素积累量、籽粒氮素积累量和氮素积累总量均随着施氮量增大而增多。成熟期秸秆氮素积累量、籽粒氮素积累量和氮素积累总量随密度的增大而呈现多元变化规律。盐丰47的氮素积累量增幅远高于盐粳765，说明在氮密互作下盐丰47对氮更敏感。2个品种粳稻氮肥农学利用率总体上随着施氮量增加呈现下降趋势，氮肥吸收利用率表现不一，盐丰47在N2D3处理的氮肥吸收利用率最高，达40.77%，而盐粳765在N1D3处理的氮肥吸收利用率最高，达35.40%。这可能与品种本身吸收利用氮肥特性有关，与戢林等的高效基因型水稻的氮肥利用率高于低效基因型水稻氮肥利用率结论一致。

综合考虑产量和氮肥吸收利用率，双高效型品种盐丰47的最佳氮密组合为施氮量195kg·hm，移栽密度107.25×10株·hm；低氮高效型品种盐粳765的最佳氮密组合为施氮量150kg·hm，移栽密度107.25×10株·hm。采用最佳氮密组合有利于充分发挥粳稻品种的产量潜力，进而实现水稻的高产高效优质生产。