氮素穗肥施用期对一季籼粳杂交稻氮肥效率、产量和品质的影响

乐丽红 刘凯丽 陈忠平 王斌强 唐舟 程飞虎 张昆

（1 江西农业大学南昌商学院，332020，江西共青城；2 江西省农业技术推广中心，330046，江西南昌；3 江西省红壤及种质资源研究所，330045，江西南昌）

幼穗分化期是水稻生长发育过程中最为关键的一个时期，也是产量形成的关键时期，此时提供充足的养分可促进“源库流”运行顺畅，保障穗轴、枝梗和颖花等组织发育完全，减少退化[1]。水稻在幼穗分化到抽穗期间追施的肥料都称穗肥，增施穗肥可保证有效分蘖数，促进幼穗一、二枝梗和颖花分化，防止颖花退化，增加穗粒数和籽粒库容量，提高结实率和千粒重[2-4]。研究[5]表明，穗肥施用时间在一季稻种植中因苗情不同而异，稳长型的水稻在倒2 叶时期或倒3 叶和倒2叶时期分量等次施入，旺长型水稻的穗肥延后至倒1 叶或者抽穗期施入，不足型水稻则是在倒3叶期一次性施入。

籼粳杂交稻是21 世纪初培育的超级杂交稻，是指粳型（含偏粳型）不育系与偏籼型恢复系或籼型不育系与偏粳型恢复系组配而成的杂交稻组合，具有穗大粒多、充实度高、抗倒性好、产量潜力大、生产优势强等特点，特别是中后期生长优势明显[6]。而现在的高产栽培中多采用籼稻的管理方式进行，由于籼粳杂交稻灌浆时间约60d，比籼稻（40d）长20d，而较早的穗肥施用可能会对籽粒灌浆后期产生一定影响，因此需要针对籼粳杂交稻生育期长的特点开展穗肥合理施用时期的研究。本研究通过设置氮素穗肥不同施用时期，分析产量及其构成因素、剑叶相对叶绿素含量（SPAD 值）、灌浆期干物质积累和稻米品质的变化，为籼粳杂交稻优质高效栽培提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况与试验材料

试验于2019-2020 年在江西省红壤及种质资源研究所进贤基地（116°20ʹ24ʺE，28°15ʹ30ʺN）进行。供试土壤为红壤性水稻土，耕层（0～20cm）土壤含有机质25.82g/kg、全氮1.63g/kg、碱解氮164.85mg/kg、有效磷 15.96mg/kg、速效钾167.73mg/kg、pH 5.15。供试品种为籼粳杂交稻甬优12，作一季中稻种植。

1.2 试验设计

以不施氮素小区为对照，以水稻施氮量255kg/hm2、基肥:分蘖肥:穗肥=4:3:3 为基本施用条件，穗肥施用期有8 个，分别为抽穗前35d、抽穗前28d、抽穗前21d、抽穗前14d、抽穗前7d、抽穗期、抽穗后7d 和抽穗后14d。2019 年5 月13日播种，6 月9 日移栽，8 月25 日抽穗，10 月24日收获。2020 年5 月14 日播种，6 月11 日移栽，8 月27 日抽穗，10 月26 日收获。

采取随机区组试验，每个处理3 次重复，小区面积40.0m2，小区间做埂并覆膜以免串水串肥，手工栽插，秧龄为25d，栽插规格26.7cm×20.0cm，小区间四周设置保护行。磷钾肥施用为磷肥90kg/hm2、钾肥180kg/hm2，磷肥作基肥一次施入，钾肥按基肥:穗肥=1:1 施用，穗肥在抽穗前35d 施用。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 产量及其构成因素 抽穗期各小区随机调查水稻50 穴，测定有效穗数。水稻成熟后，每小区按平均有效穗数取代表性植株5 穴，考察穗粒数、结实率和千粒重，计算理论产量。每个小区单独测产，扣除水分杂质后折算实际产量。2020 年试验仅测定小区产量。

1.3.2 抽穗后干物质积累量 分别在抽穗期与成熟期，按各小区平均茎蘖数取代表性植株5 穴，剪去根后，分茎鞘、叶和穗3 部分分别装袋，于105℃下杀青0.5h 后，于80℃下烘干至恒重并测定各器官干物质量。

1.3.3 齐穗后剑叶SPAD 值 分别在齐穗期、齐穗后10、20、30、50 和60d 用SPAD-502 叶绿素仪测定标记好的主茎剑叶SPAD 值。

1.3.4 氮肥利用效率 氮肥农学利用率=（施氮后所获得的籽粒产量–不施氮后所获得的籽粒产量）/氮肥投入量；氮肥偏生产力=施氮后所获得的籽粒产量/氮肥投入量。

1.3.5 稻米品质 水稻籽粒考种结束后，储藏3 个月后测定稻米品质，包括出糙率、精米率、整精米率、粒长、粒长宽比、垩白粒率、垩白度、直链淀粉含量、胶稠度和碱消值共10 个性状，采用农业部NY/T 83-1988《米质测定方法》进行测定。

1.4 数据处理

采用Excel 2010和SPSS进行数据处理和分析。

2 结果与分析

2.1 氮素穗肥施用期对籼粳杂交稻产量及其构成因素的影响

2019-2020 年不同处理产量有相同的趋势，随着穗肥施用期的推迟，呈现先增加后降低的趋势。2 年的产量与处理间的方差分析（表1）表明，产量在年度间的差异远小于处理间的差异，且年度与处理间的互作效益差异也不显著，而处理间的差异达极显著水平。因此，产量的数据取2 年的平均数进行分析。

从表2 可知，在抽穗前14d 施用穗肥产量达到最高，为12.90t/hm2，相比其他处理增产1.73%～11.38%，与抽穗前21d 处理差异未达显著水平，与其他处理的差异都达到显著水平。穗肥施用期对千粒重及结实率影响较小，对有效穗数、穗粒数及库容量有影响，重点是抽穗前施用穗肥影响较大，抽穗后施用穗肥影响较小。抽穗前施用穗肥，随着穗肥施用时间的推迟，有效穗数、穗粒数及库容量均呈先增加后降低的趋势；有效穗数在抽穗前28d 时施用最高，抽穗前14d 次之，两者差异不显著；穗粒数及库容量在抽穗前14d 施用最高，与其他处理差异显著。这说明抽穗前21～14d 施用穗肥，有效穗数多，穗大粒多，确保了大库容。产量及其构成因素的相关分析结果（表3）显示，穗粒数与产量的关系达到极显著正相关，相关系数0.525，表明增产原因为提高了穗粒数，增加了水稻库容量。

表2 氮素穗肥施用期对产量（2 年平均）及其构成因素的影响（2019 年）Table 2 Effects of application time of N fertilizer at spike differentiation stage on rice yield(average of two-year yield)and its components in 2019

表3 产量及其构成因素的相关系数（2019 年）Table 3 Correlation coefficients between yield and its components in 2019

2.2 氮素穗肥施用期对籼粳杂交稻齐穗后剑叶SPAD 值的影响

从图1 可以看出，穗肥施用时期对齐穗后不同时间的剑叶SPAD 值有显著影响。齐穗后SPAD值呈先增加后降低的趋势，齐穗后10d SPAD 值达到最大值，且齐穗后10 和20d 时各处理间SPAD值差异较小。齐穗后35d 随着穗肥施用时期的推迟，SPAD 值逐渐增加，表明穗肥后移能够提高籽粒灌浆后期剑叶叶绿素含量，延长剑叶的光合性能时间。

图1 齐穗后不同时间的剑叶SPAD 值（2019 年）Fig.1 SPAD values of flag leaves at different time after full heading(2019)

2.3 氮素穗肥施用期对籼粳杂交稻灌浆期干物质积累的影响

从图2 可以看出，穗肥施用期对水稻群体质量和灌浆期的干物质积累量影响较大。抽穗期群体干物质量随着穗肥施用时间的推迟逐渐降低，完熟期群体干物质量和抽穗至成熟期群体干物质积累量呈先增加后降低的趋势，并在抽穗前14d 施用时均达到最大值，分别为28.20 和10.22t/hm2。这说明，籼粳杂交稻穗肥施用时间为抽穗前21d～抽穗前14d，早施或晚施均不利于水稻籽粒灌浆期群体质量的优化。

图2 抽穗后干物质积累量（2019 年）Fig.2 Dry matter accumulation amount after heading date(2019)

2.4 氮素穗肥施用期对籼粳杂交稻氮肥利用率的影响

从表4 可知，随着穗肥施用期的推迟，氮肥农学利用率和氮肥偏生产力呈先上升后下降的趋势，2019 年以抽穗前14d 施穗肥处理氮肥农学利用率和氮肥偏生力最高，分别为18.59 和50.51kg/kg，较其他处理分别提高4.92%～14.59%和12.60%～52.88%。其次是抽穗前21d 施穗肥处理，抽穗后7d 施穗肥，2 年平均氮肥农学利用率和氮肥偏生产力最低。这说明穗肥施用过早或过迟均不利于氮肥的吸收利用。

表4 氮素穗肥施用期对氮肥利用效率的影响Table 4 Effects of applying time of panicle fertilizer on nitrogen use efficiency

2.5 氮素穗肥施用期对籼粳杂交稻稻米品质的影响

表5 显示，不同处理对水稻的稻米品质有不同影响。抽穗前35d 到抽穗后7d 施用穗肥对水稻出糙率和精米率影响较小，但显著影响稻米整精米率，随着穗肥施用期的推迟，水稻的整精米率呈先增加后降低的趋势，抽穗前35d 施用穗肥显著降低了整精米率，抽穗后14d 施用穗肥使糙米率、精米率和整精米率均显著降低，表明过早（抽穗前35d）或过晚（抽穗后14d）施用穗肥均不利于稻米碾压品质，使稻米碾压品质下降。穗肥施用期对稻米外观品质和蒸煮品质影响较大，随着穗肥施用期的推迟，稻米垩白粒率和垩白度呈先下降后上升的趋势，胶稠度呈下降趋势，稻米外观品质先上升后下降。

产量与稻米品质的相关性结果（表6）显示，产量与稻米垩白粒率、垩白度和碱消值呈极显著正相关关系，相关系数分别为0.639、0.613 和0.494，表明随着产量的增加，稻米品质有变差的趋势。

表6 产量与稻米品质相关性分析（2019 年）Table 6 Correlation analysis between yield and rice quality in 2019

3 讨论

自甬优系列籼粳杂交稻出现以来，多个团队对甬优系列的高产栽培技术、产量构成因素、源库特征、干物质生产等方面作了大量研究，总结出甬优系列杂交稻具有总颖花量大、平均每穗粒数极高、抽穗后灌浆天数长、干物质量显著或极显著提高等特点，并提出高产攻关应通过控制有效穗数和主攻大穗的栽培方式。

3.1 穗肥施用期对群体结构和产量形成的影响

王晓燕等[6]认为，扩大库容量是实现水稻高产、超高产的前提，应通过增加穗数、穗粒数或二者皆增加的途径来实现。刘迎雪等[7]认为，重穗型品种增产的主要影响因子为每穗粒数和结实率，而穗肥是保证每穗粒数的关键。穗肥施用过早会造成高峰苗过多，群体质量恶化，穗肥施用过迟会使穗型和叶面积变小，均不利于高产的形成[8]；穗分化2 期施用穗肥有利于延缓叶片衰老，延长叶片功能期[9]。本研究也得出相似结论，抽穗前35～28d 施用穗肥，导致群体分蘖数量增多，但多形成小穗，造成穗粒数下降，叶片比例增多，茎穗比例下降，不利于形成良好的群体结构。抽穗期和抽穗后施穗肥，群体茎蘖数虽然适宜，后期光合性能较好，但由于库容量受限制，群体干物质积累和茎叶养分输出不高，产量也下降。抽穗前21～14d 施用穗肥有利于保持良好的群体结构，穗粒数增加，抽穗期后剑叶叶绿素含量适宜，有利于灌浆期群体干物质的积累和茎鞘干物质的输出，因此获得高产。

3.2 穗肥运筹对氮肥利用率的影响

根据水稻不同生育阶段对氮素的需求，对氮肥进行合理运筹，使水稻各阶段的氮肥利用率均达到最佳状态，从而提高氮肥利用率，是保证水稻产量的同时减少氮素损失的有效措施。Peng 等[10]指出，水稻在幼穗分化期吸氮速率最大，且认为提高水稻氮肥利用率最直接有效的措施就是确定适宜的施氮量和穗肥施用时期。邹长明等[11]研究发现，水稻对氮肥的吸收利用因追肥的时期不同而有明显的差异，后期施肥的氮肥利用率明显高于前期施肥。钟旭华等[12]认为，穗粒肥施用显著提高水稻的吸氮总量和产量，相同施氮量下，氮肥作为穗粒肥施用的吸收利用率和农学利用率比基肥和分蘖肥高。余锋[13]以杂交稻品种Y 两优900、Y 两优6 号为试验材料，发现幼穗分化2 期是杂交稻穗肥的最佳施用时期。研究[14-16]发现，高产氮高效品种（如镇稻11 号）根系活力强、氮代谢酶活性高及氮素吸收利用能力强，茎秆干物质积累量增加及充实度加强，在生育后期可保持较高的群体氮素积累总量、光合势、干物质积累量及群体生长率，从而实现产量及氮肥利用率同步提高。本研究认为，籼粳杂交稻甬优12 干物质生产能力强、氮素农学利用率及偏生产力高，以抽穗前21d 至抽穗前14d 施用穗肥的氮肥农学利用率和氮肥偏生产率最高，穗肥施用过早或过迟，氮肥农学利用率及氮肥偏生产率均下降。

3.3 穗肥运筹对稻米品质的影响

许多研究[17-20]表明，氮肥后移对水稻加工品质有显著的影响，氮肥后移或增加后期氮肥供应能明显提高水稻糙米率、精米率和整精米率，在不施基肥或基肥不足的情况下，效果更为明显，主要在于灌浆结实期施氮可防止早衰，维持根系活力和叶片光合能力，显著提高千粒重。但是本研究发现，在适宜的时期内施用穗肥（抽穗前21d至抽穗期14d）可以保持稻米具有较高的加工品质，穗肥施用过早或过晚则会造成稻米加工品质下降。对于穗肥施用时期对稻米外观品质和蒸煮品质的影响，目前仍有不同的研究结果。万靓军等[21]认为，氮肥后移增加垩白的发生，使稻米外观品质变劣。而张岳芳等[22]认为，施用保花肥可降低垩白率和垩白度，减少直链淀粉含量。成臣等[14]和潘圣刚等[23]研究表明，氮肥施用由生育前期向中后期转移，垩白粒率和垩白度下降，米质改善。本研究认为，抽穗前施用穗肥，随氮肥施用期的推迟，稻米的垩白粒率和垩白度均显著下降，稻米外观品质变好；穗后施用穗肥，随着穗肥施用时期的推迟，稻米的垩白粒率和垩白度均呈上升趋势，稻米外观品质变差。

4 结论

综上所述，在江西种植一季籼粳杂交稻，抽穗前14～21d 是一季籼粳杂交稻的最佳氮素穗肥施用期，有利于提高抽穗后叶片SPAD 值和群体干物质积累量，促进氮肥的吸收与利用，确保充足的穗数和较大的穗型，增产提质显著。但随着产量的增加，水稻外观品质有所下降，如何解决产量增加和稻米品质下降的矛盾，需要作进一步的研究。