不同氮肥运筹模式下机插密度对粳稻产量和品质的影响

2024-06-03金鑫林晶晶李长亚郭红杨力刘洪进夏思成王文彬

江苏农业科学 2024年8期

金鑫林晶晶李长亚郭红杨力刘洪进夏思成王文彬

摘要：为了明确适合粳稻品种高产优质栽培的机插密度及缓释氮肥、常规氮肥的配施模式，以盐粳15号为材料，采用2因素裂区试验，设置3种氮肥运筹模式，即 300 kg/hm2 常规氮肥按高产栽培施肥模式分次施用、240 kg/hm2 缓释氮肥一次基施、180 kg/hm2缓释氮肥与 60 kg/hm2 常规氮肥配施；设置4种机插密度处理，即在机插行距均为25 cm下，株距分别设为11、13、15、17 cm。机插行距25 cm时，随着株距增加，盐粳15号的茎蘖数、有效穗数降低，穗粒数、1次枝梗数、2次枝梗数增加，结实率、千粒重、理论产量表现为先升后降，理论产量与株距呈二次曲线关系，根据曲线方程计算出盐粳15号高产最适株距为13～14 cm。300 kg/hm2常规氮肥高产施肥模式虽然产量高，但肥料用量多，且稻米食味品质下降；240 kg/hm2 缓释氮肥一次基施影响大穗形成，不利于高产；180 kg/hm2缓释氮肥与60 kg/hm2常规氮肥配施，可以在降低氮肥用量的同时，利于产量提高和品质形成。得出结论，机插行距为25 cm时，株距13～14 cm，种植密度为28.57万～30.77万穴/hm2，有利于盐粳15号提高产量；180 kg/hm2缓释氮肥基施与60 kg/hm2常規氮肥配施模式，可以在降低总施氮量的条件下，取得较高的产量和较好的品质，适宜进一步推广应用。

关键词：盐粳15号；株距；产量；品质；氮肥运筹模式；机插密度

中图分类号：S511.2+20.4；S511.2+20.6 文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2024）08-0058-06

收稿日期：2023-05-19

基金项目：江苏现代农业产业技术体系建设专项（编号：JATS［2022］260）。

作者简介：金鑫（1988—），男，江苏宿迁人，硕士，高级农艺师，主要从事水稻绿色高质高效生产技术研究与推广。E-mail：470498363@qq.com。

通信作者：林晶晶，硕士，讲师，主要从事植物生理生态研究。E-mail：jingjinglin11@163.com。

水稻是我国最重要的口粮作物，水稻产量的稳定和品质的提升，对于维护我国粮食安全具有重要意义。在水稻生长过程中，氮肥的作用最为显著，大量研究表明，近年来水稻产量的提高在一定程度上主要依赖氮肥投入的增加［1］。但是，过量施用氮肥，不仅会导致氮肥利用率降低，增加水稻生产成本，还会加重环境污染和资源浪费，不利于绿色可持续发展［2-3］。缓释氮肥作为一种新型肥料，具有供应养分时间长、肥料利用率高的优点，一次施用可以实现水稻一生全程供氮的效果，目前已在生产上大面积推广应用［4-9］。但缓释氮肥生产成本高，经济投入大，后期肥效不足。通过缓释氮肥和常规氮肥配施，可以有效解决以上难题。因此，生产上有关不同氮肥运筹模式特别是缓释氮肥与常规氮肥配施的研究越来越多［10-12］。调节机插密度是调控水稻群体质量、提高产量的重要手段，适宜的机插密度可以合理调控群体内部资源分配，有利于构建高质量群体；但不同水稻品种高产的最适机插密度是不同的［13-15］。盐粳15号是盐城市盐都区农业科学研究所培育的超级粳稻品种，2022年在苏中、苏北适宜地区应用面积超5万hm2，目前已成为当地的主要品种。有关盐粳15号适宜的氮肥运筹模式和机插密度的研究尚属空白。本研究以盐粳15号为材料，通过设置不同氮肥运筹模式和株距，研究其对水稻群体质量、产量及其构成因素和品质的影响，旨在提高盐粳15号的群体质量和产量的同时，合理降低总氮肥施用量，为机插水稻高产优质栽培提供理论与实践依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试肥料：缓释肥为南京农业大学农学院提供的硫包膜掺混肥硫包衣尿素（sulfur coated urea，SCU），其中N、P2O5、K2O的质量比为27 ∶10 ∶12，氮肥为普通尿素（N质量分数为46.3%），磷肥为过磷酸钙（P2O5质量分数为12.5%），钾肥为氯化钾（K2O质量分数为57%）。供试品种：盐粳15号，为超级稻品种，由盐城市盐都区农业科学研究所提供，生育期147.5 d。采用机插毯苗育秧，5月25日落谷，6月15日人工模拟机插秧移栽。

1.2 试验设计与实施

试验于2022年在江苏省现代农业（稻麦）科技综合示范基地内进行，地处江苏省建湖县近湖街道西面。试验地土壤呈黏性，肥力中等偏上，地力均匀，前茬作物为小麦。土壤有机质含量为27.9 g/kg，全氮含量为1.64 g/kg，速效磷含量为 22.4 mg/kg，速效钾含量为208 mg/kg。设氮肥运筹（N）和密度（D）二因素裂区试验。其中，主区为肥料运筹，设置300 kg/hm2常规氮肥按高产栽培施肥模式分次施用（N1）、240 kg/hm2缓释氮肥一次基施（N2）、180 kg/hm2缓释氮肥与60 kg/hm2常规氮肥配施（N3）（表1）。副区为密度处理，在机插行距均为25 cm的基础上，通过设置11、13、15、17 cm不同机插株距，换算成种植密度分别为36.36万、30.77万、26.67万、23.53万穴/hm2，分别记为D1、D2、D3、D4处理。

田间小区计产面积为24 m2，重复3次，各小区间筑埂，并用塑料薄膜覆埂，以防肥水互渗。其他田间管理同当地大面积生产田。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 茎蘖动态

各小区定点调查20穴稻株，返青后（机插后7 d）定期调查1次茎蘖数，直至齐穗期。

1.3.2 考种与计产

收获时各小区调查具有代表性稻株60穴，计数有效穗数并计算平均值；分别取代表性稻株5穴，考察每穗粒数、结实率、穗长、1次枝梗数、2次枝梗数、千粒重等性状，测算理论产量。

1.3.3 稻谷品质

待稻谷水分稳定后，用近红外谷物分析仪对样品稻谷的水分含量、脂肪酸含量、直链淀粉含量、粗蛋白含量、胶稠度等品质指标进行测定。

1.4 数据计算与统计分析

采用Excel 2019、SPSS 21.0軟件进行数据分析，采用Duncans新复极差法进行差异显著性检验（α=0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同氮肥运筹模式下机插密度对盐粳15号产量及其构成因素的影响

由表2可知，不同氮肥运筹对结实率影响达极显著水平、对理论产量影响达显著水平；机插株距对穗数、粒数、结实率、千粒重的影响达显著水平，但对理论产量影响不显著；而不同氮肥运筹模式和株距的互作效应对盐梗15号产量及其构成因素的影响未达显著水平。各氮肥运筹模式下，随着株距的扩大，盐粳15号的有效穗数下降，而每穗粒数上升，结实率、千粒重整体表现为先升后降，理论产量也表现出先升后降的趋势，株距为D2的理论产量明显高于其余3个处理，N3D2处理产量最高、达 10.92 t/hm2，这主要是因为在较高穗数的基础上，构建了最高光合效率的群体，获得了适宜的穗粒数和明显提高的结实率、千粒重。D1的穗数过高，不利于大穗形成；D4的穗数明显不足，也不利于高产。

不同氮肥运筹模式之间，N1、N3处理的结实率和理论产量明显高于N2处理，而N1、N3处理之间差异不显著。

不同肥料运筹模式下，盐粳15号产量与株距均呈明显的二次曲线关系（图1），产量随着株距的增加呈先增后减的趋势。对多项式方程分析表明，在栽插行距为25 cm条件下，N1、N2、N3肥料处理产量出现最高时的栽插株距分别为14.28、13.98、13.42 cm（表3），表明在不同氮肥运筹模式下，株距控制在13～14 cm时，种植密度为28.57 万～30.77万穴/hm2，有利于提高盐粳15号的产量。

2.2 不同氮肥运筹模式下机插密度对盐粳15号茎蘖动态的影响

由表4可知，各时期株距对盐粳15号的茎蘖动态影响极显著，而不同氮肥运筹影响不显著。整体来看，随移栽后天数的增加各处理茎蘖数呈先升后降的趋势。受开始搁田影响，7月18日后各处理茎蘖数增幅明显降低，分蘖高峰期出现在7月26日，

不同氮肥运筹处理中，D1处理的茎蘖数均为最大，8月6日各茎蘖数动态大幅减少，9月3日茎蘖数降低速度明显减少。各氮肥运筹模式下，随着机插株距的增加，各处理茎蘖数动态呈显著降低的趋势，茎蘖数大小顺序均为D1＞D2＞D3＞D4。

2.3 不同氮肥运筹模式下机插密度对盐粳15号穗部性状的影响

由表5可知，不同氮肥运筹模式下，穗长、穗粒数均表现为N3>N1>N2，1次枝梗数、2次枝梗数均表现为N3＞N2＞N1，结实率表现为N1＞N3＞N2；在每种氮肥运筹模式下，穗长、穗粒数、2次枝梗数基本上随株距的增加而增加，结实率呈先增后减的趋势。可能随着机插株距的增加，密度降低，单株水稻可利用光合资源和氮肥更多，更利于形成大穗；同时穗型增大、穗粒数过多，一定程度上会导致结实率出现下降。N1、N3处理中，不同株距处理的着粒密度均随株距增加而呈增加趋势。与N1、N2处理相比，N3处理虽然穗长最长，1次、2次枝梗数最多，但由于着粒密度较低，最终粒数增加幅度不明显。

由表6可知，穗长与粒数、1次枝梗数、2次枝梗数之间均呈极显著正相关，相关系数分别为0.80、0.71、0.87；穗粒数与1次枝梗数、2次枝梗数均极显著正相关；1次枝梗数与2次枝梗数之间极显著正相关；着粒密度只与穗粒数呈极显著正相关；结实率与其余各指标均无显著相关性。

2.4 不同氮肥运筹模式下机插密度对盐粳15号品质的影响

本试验采用近红外谷物分析仪，初步测定稻谷样品的水分含量、脂肪酸含量、直链淀粉含量、粗蛋

白含量、胶稠度等品质指标。结果分析如下：不同氮肥运筹模式对粗蛋白含量、胶稠度影响达显著水平；机插株距对水分含量影响达极显著水平（表7）。

不同氮肥运筹模式和株距的互作效应虽然对水分、脂肪酸含量影响均达极显著水平，但各处理间并没有表现出有规律的变化趋势。

稻谷中的直链淀粉含量、粗蛋白含量和胶稠度是决定稻谷食味值的重要指标，与米饭的硬度、弹性、黏性有关。有研究表明，一般中至低等直链淀粉含量的米饭较软，适口性更好，饭粒光泽度较好；胶稠度大（>60 mm）的米饭，口感湿润软滑，冷却不回生，品质更好；一般蛋白质含量大的品种，往往米饭生硬，适口性差，而稻米蛋白质含量与施氮量呈正相关。本试验中，不同氮肥运筹模式对粗蛋白含量、胶稠度的影响均达显著水平，表现为N1处理的粗蛋白含量最高，N3处理居中，N2处理最低；胶稠度的顺序相反，为N2>N3>N1；氮肥运筹模式对各处理直链淀粉含量影响的表现与粗蛋白含量一致，为N1>N3>N2，但未达显著水平。

3 讨论

3.1 不同氮肥运筹模式下机插密度对盐粳15号产量的影响及原因分析

水稻产量构成因素包括有效穗数、每穗粒数、结实率、千粒重，各因素相互作用，共同影响产量的形成；不同机插密度对产量的各构成因素产生作用，从而影响最终产量［16-17］。本试验中，当行距固定为25 cm时，在11～17 cm株距范围内，随着株距的增加（栽插密度减小），不同氮肥运筹处理下，单位面积的有效穗数显著减小，穗长、1次枝梗数、2次枝梗数增加，导致穗粒数有所增加，结实率、千粒重先增后减，最终理论产量表现为先增后减；最高产量均出现在株距13 cm处，表明密度过高或过低，均不利于协调产量构成因素之间的关系，从而影响产量提升。本研究中，不同肥料运筹处理产量与株距均呈明显的二次曲线关系，根据曲线方程计算而得的高产最适株距分别为14.28、13.98、13.42 cm，集中于13～14 cm。

大量研究表明，合理的氮肥运筹能够优化植株的群体结构，减少无效分蘖，维持生育后期较强的光合生产能力和较高的物质转运效率，从而增加水稻产量［18-19］。本试验中，常规高产氮肥（N1）处理氮肥总量多20%，且通过施肥满足各生育期养分需求，最终获得高產；全生育期缓释氮肥一次基施（N2）处理的平均产量明显低于另外2个处理，可能是因为缓释氮肥一次基施后可满足盐粳15号前中期生长发育所需的养分，但在后期养分不足，导致结实率、千粒重有所降低，从而影响最终产量的形成；缓释氮肥与常规氮肥配施（N3）处理的氮肥总量与N2相同，采用分次施用，虽然前期肥料用量少，但基本足够穗数形成，并通过穗肥满足后期灌浆结实的养分需求，从而获得较高的穗长、粒重、穗粒数，最终取得高产。这与吕小红等研究认为的缓释肥以基蘖肥形式施用条件下，适当后移速效氮蘖肥的施入，能提高成熟期穗数、颖花量，从而有利于机插水稻产量提高［20］的结果一致。

3.2 不同氮肥运筹模式下机插密度对盐粳15号品质的影响

不同氮肥运筹模式显著影响盐粳15号的粗蛋白含量、胶稠度，粗蛋白含量表现为N1>N3>N2，胶稠度大小顺序相反；直链淀粉含量表现与粗蛋含量一致，但未达显著水平。可能与各处理水稻生育后期氮肥用量高低有关，缓释氮肥一次基施后期未用常规氮肥，粗蛋白、直链淀粉含量最低，胶稠度高，对于稻米食味值提高有利。常规高产氮肥处理后期追施氮肥较多，粗蛋白、直链淀粉含量最高，胶稠度显著降低。缓释氮肥与常规氮肥配施处理居于两者之间。

4 结论

机插行距为25 cm、株距13～14 cm，种植密度为28.57万～30.77万穴/hm2，有利于盐粳15号构建穗数、穗粒数、结实率、粒重协调的高质量群体，促进产量提升。该株距可以作为在苏中、苏北地区盐粳15号机插秧栽培的适宜株距。

常规高产氮肥处理产量高，但品质有所降低；缓释氮肥一次基施后期肥力不足，难以形成高产；通过缓释氮肥与常规氮肥配施，可以在降低总氮用量的条件下，取得较高产量和较好的品质，且成本不高，适宜进一步推广应用。

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