麥稻互套耕作下配施有機(jī)氮無機(jī)氮穗肥對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

劉 建,魏亞鳳,李 波,汪 波,楊美英,薛亞光

(江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所,江蘇 南通 226541)

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麥稻互套耕作下配施有機(jī)氮無機(jī)氮穗肥對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

劉 建,魏亞鳳,李 波,汪 波,楊美英,薛亞光

(江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所,江蘇 南通 226541)

摘要：研究了麥稻寬窄行(40 cm+20 cm)互套耕作模式下配施有機(jī)N無機(jī)N穗肥不同處理對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響。結(jié)果表明：與常規(guī)施肥相比，單獨(dú)施用有機(jī)N促花肥均表現(xiàn)出減產(chǎn)，而無機(jī)N與有機(jī)N促花肥配合施用的部分處理表現(xiàn)出增產(chǎn)，其中以處理A6B3(促花肥為1/2常規(guī)量的無機(jī)N肥+無機(jī)N常規(guī)量1.5倍的有機(jī)肥，保花肥為常規(guī)量無機(jī)N肥)的增產(chǎn)率最高，達(dá)4.60%；單施有機(jī)N促花肥的水稻單位面積穗數(shù)顯著降低,而保花肥對其無顯著影響;混施有機(jī)N無機(jī)N促花肥處理的每穗粒數(shù)顯著增多,每穗粒數(shù)也隨保花肥無機(jī)N量的增加而增多;結(jié)實(shí)率在不同促花肥處理間差異較小,而在不同保花肥處理間差異較大;單施有機(jī)N促花肥可以顯著提高千粒重,施用1/2常規(guī)量的無機(jī)N保花肥可以獲得最高的千粒重。

關(guān)鍵詞：麥稻互套耕作;水稻;有機(jī)氮肥；無機(jī)氮肥；配施;產(chǎn)量;產(chǎn)量構(gòu)成

麥稻兩熟制是我國長江流域糧食主產(chǎn)區(qū)的主體耕作制度,對保障糧食安全具有重大意義。在促進(jìn)稻、麥持續(xù)增產(chǎn)的過程中,化肥投入量不斷加大，有調(diào)查資料[1]顯示,蘇北、蘇中和蘇南地區(qū)農(nóng)戶水稻平均施氮量分別為339.6、353.3和310.1 kg/hm2；有的地方年均施氮量高達(dá)562.5 kg/hm2,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于發(fā)達(dá)國家約150 kg/hm2的水平[2]。化學(xué)氮肥的大量施用,還會(huì)增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，破壞生態(tài)環(huán)境，威脅人類的健康[3-6]。為了實(shí)現(xiàn)稻麥秸稈全量低碳式還田,我們研發(fā)出麥稻互套耕作技術(shù)模式[7-10],在該模式下對小麥、水稻均實(shí)現(xiàn)寬空幅(空幅寬≥35 cm)種植,這為稻田追施有機(jī)肥創(chuàng)造了條件。我們進(jìn)行了麥稻互套耕作技術(shù)模式下配施有機(jī)N無機(jī)N穗肥對水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成影響的研究,以期為探索我國南方集約稻田高產(chǎn)水稻控施化肥的技術(shù)途徑提供依據(jù)。

1材料與方法

試驗(yàn)于2013年在江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所(如皋薛窯)試驗(yàn)田進(jìn)行,為沙壤土,土壤肥力中上等。水稻前茬為小麥,采用麥稻互套耕作技術(shù)模式[7]種植,并依照該模式實(shí)施麥稻秸稈全量還田。在種植小麥時(shí)，按60 cm寬為1個(gè)種植組合,其中麥幅20 cm，空幅40 cm,麥田畦寬22 cm(含墑溝寬20 cm),麥田墑溝深20 cm,小麥留茬高度30 cm,其余麥秸埋入麥田墑溝。水稻供試品種為遲熟中粳稻南粳44,于5月15日播種,6月16日移栽,移栽秧苗葉齡為5.1葉；在麥田寬空幅內(nèi)按20 cm行距種植2行水稻(跨高留茬麥秸為稻株寬行,行距40 cm),株距11.5 cm,每穴栽插3本。在稻行整地前施用基肥45%復(fù)合肥800 kg/hm2(其N、P2O5、K2O含量均為15%)，于水稻移栽后5 d施用分蘗肥尿素130.4 kg/hm2；其余田間管理按常規(guī)高產(chǎn)要求進(jìn)行。

1.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用主、副區(qū)裂區(qū)設(shè)計(jì)。在主區(qū)(A區(qū))按促花肥施用量和種類的不同設(shè)置7個(gè)處理，分別是:處理A1,常規(guī)施肥(施45%復(fù)合肥560 kg/hm2、無機(jī)N 84 kg/hm2); A2,施用與常規(guī)無機(jī)N等量的有機(jī)N(施腐熟雞糞4.098 t/hm2); A3,施用常規(guī)無機(jī)N 1.5倍量的有機(jī)N(施腐熟雞糞6.147 t/hm2,折純N 126 kg/hm2); A4,施用常規(guī)無機(jī)N 2倍量的有機(jī)N(施腐熟雞糞8.196 t/hm2,折純N 168 kg/hm2); A5,常規(guī)無機(jī)N量減半+常規(guī)化肥等N量的有機(jī)N,即施用45%復(fù)合肥280 kg/hm2+腐熟雞糞4.098 t/hm2(折純N 126 kg/hm2); A6,常規(guī)無機(jī)N量減半+常規(guī)化肥1.5倍N量的有機(jī)N,即45%復(fù)合肥280 kg/hm2+腐熟雞糞6.147 t/hm2(折純N 168 kg/hm2); A7,常規(guī)無機(jī)N量減半+常規(guī)化肥2倍N量的有機(jī)N,即施用45%復(fù)合肥280 kg/hm2+腐熟雞糞8.196 t/hm2(折純N 210 kg/hm2)。

在副區(qū)(B區(qū))按保花肥化肥施用量的不同設(shè)置3個(gè)處理，分別是:處理B1,不施保花肥; B2,常規(guī)無機(jī)N量減半(折純N 18 kg/hm2,施尿素39.1 kg/hm2); B3,常規(guī)施肥(施尿素78.2 kg/hm2、無機(jī)N 36 kg/hm2)。

主區(qū)的小區(qū)規(guī)格為9.0 m×6.6 m,副區(qū)的小區(qū)規(guī)格為3.0 m×6.6 m,小區(qū)之間相互隔離以防串肥；A、B區(qū)的不同處理共組合成21個(gè)配施處理(詳見表1)，每個(gè)處理重復(fù)3次。促花肥在葉齡余數(shù)3.2～3.5時(shí)施用,保花肥在葉齡余數(shù)1.0～1.2時(shí)施用。

表1　配施水稻有機(jī)N無機(jī)N穗肥的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

1.2測定項(xiàng)目與方法

在水稻成熟收獲前,每小區(qū)選定居中兩行,測計(jì)單位面積有效穗數(shù)；在各小區(qū)取樣2點(diǎn),每點(diǎn)連續(xù)取樣10穴,進(jìn)行室內(nèi)考種，測查水稻總粒數(shù)和實(shí)粒數(shù)。收獲時(shí)各試驗(yàn)小區(qū)單獨(dú)收獲計(jì)產(chǎn),折算成單位面積產(chǎn)量。選取1000實(shí)粒樣本(干種子)稱重,重復(fù)3次(誤差不超過0.05 g)，求取千粒重。

對試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2003和Stst統(tǒng)計(jì)分析軟件(由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)王紹華設(shè)計(jì))進(jìn)行數(shù)據(jù)整理分析。

2結(jié)果與分析

2.1處理效應(yīng)的方差分析

試驗(yàn)結(jié)果(表2)表明：產(chǎn)量、單位面積穗數(shù)、每穗總粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重在促花肥有機(jī)N、無機(jī)N不同施用處理間存在顯著差異(P<0.05);產(chǎn)量、每穗總粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重在保花肥無機(jī)N不同施用量處理間的差異顯著;除千粒重外,產(chǎn)量、單位面積穗數(shù)、每穗總粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、每穗實(shí)粒數(shù)在促花肥處理×保花肥處理的互作效應(yīng)均不顯著。

表2　不同施肥處理水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的方差分析結(jié)果(F值)

注：在數(shù)據(jù)的上角標(biāo)記“*”和“**”分別表示在0.05和0.01水平下差異顯著；未標(biāo)記表示差異不顯著(P>0.05)。

2.2不同處理對水稻產(chǎn)量的影響

穗期有機(jī)無機(jī)N肥配施不同處理對水稻產(chǎn)量具有較大的影響。從表3可以看出：在促花肥的不同處理中,單施有機(jī)肥的A2、A3、A43個(gè)處理的水稻單位面積實(shí)收產(chǎn)量平均值均極顯著地低于常規(guī)施肥處理A1的，分別比A1減產(chǎn)13.96%、7.83%、3.51%；對于施用常規(guī)無機(jī)N減半加有機(jī)肥的A5、A6、A73個(gè)處理,除A5與A1處理間產(chǎn)量差異不顯著外, A6、A7的平均產(chǎn)量均極顯著地高于A1處理的，分別比A1增產(chǎn)3.38%、4.07%；隨著保花化肥N用量的增加,水稻單位面積實(shí)收產(chǎn)量平均值極顯著地增加；對單施有機(jī)促花肥的3個(gè)處理A2、A3、A4而言，在保花肥施用量相同的條件下，水稻產(chǎn)量隨著有機(jī)促花肥施用量的增加而增高，但均比處理A1減產(chǎn)，減產(chǎn)幅度以A4最小；對施用常規(guī)無機(jī)N減半加有機(jī)促花肥的3個(gè)處理A5、A6、A7而言，當(dāng)不施用保花肥(處理B1)或配合施用常規(guī)半量無機(jī)N保花肥(處理B2)時(shí)，水稻產(chǎn)量隨著有機(jī)促花肥施用量的增加而增高，而當(dāng)配合施用常規(guī)量無機(jī)N保花肥(處理B3)時(shí)，水稻產(chǎn)量隨著有機(jī)促花肥施用量的增加而先增高后下降，以處理A6(常規(guī)無機(jī)N量減半+常規(guī)化肥1.5倍N量的有機(jī)N)的水稻產(chǎn)量最高，比處理A1增產(chǎn)4.60%。由此可見,通過有機(jī)無機(jī)N穗肥配施實(shí)現(xiàn)水稻增產(chǎn)是可行的。

2.3不同處理對水稻產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

2.3.1不同處理的單位面積成穗數(shù)由表4可見:在混合施用無機(jī)N和有機(jī)N促花肥的A5、A6、A73個(gè)處理中,雖然水稻單位面積穗數(shù)隨著有機(jī)肥用量的增加而增多,但這3個(gè)處理之間以及它們與施用常規(guī)量無機(jī)N促花肥的A1處理間的差異均不顯著,且均顯著地高于單獨(dú)施用有機(jī)促花肥的A2、A3、A43個(gè)處理的；在單施有機(jī)促花肥的3個(gè)處理中,水稻單位面積穗數(shù)隨著有機(jī)肥用量的增加而增多,部分處理間差異達(dá)顯著水平,但A4與A3間、A3與A2間差異不顯著；與A1處理相比,A2、A3、A43個(gè)處理的單位面積成穗數(shù)分別下降了8.52%、6.80%和5.33%,差異均達(dá)極顯著水平。保花肥的化肥N用量對水稻單位面積穗數(shù)無顯著影響。這是因?yàn)?促花肥施用化肥或是化肥與有機(jī)肥混施時(shí),其肥力效果較單施有機(jī)肥迅速,有利于部分高節(jié)位分蘗成穗；而保花肥施用期遲,此時(shí)分蘗能否成穗已經(jīng)定型,因而對單位面積穗數(shù)幾乎無影響。

表3不同施肥處理的水稻實(shí)收產(chǎn)量

kg/hm2

表4不同施肥處理的水稻單位面積成穗數(shù)

萬/hm2

2.3.2不同處理的每穗粒數(shù)由表5可見:在施用促花肥的A5、A6、A73個(gè)處理中,水稻的每穗粒數(shù)平均值均極顯著地高于常規(guī)施肥處理A1的；單施有機(jī)促花肥的A2、A3兩個(gè)處理的每穗粒數(shù)平均值均極顯著地低于A1處理的,但處理A4與A1間每穗粒數(shù)平均值差異不顯著；隨著保花肥化肥N用量的增加,水稻每穗粒數(shù)的平均值極顯著提高。可見,無論是促花肥還是保花肥,其施N水平均直接關(guān)系到每穗粒數(shù)的多少。與常規(guī)施肥處理(A1B3)相比,組合處理A6B2、A4B3、A7B2、A5B3、A7B3和A6B3的水稻每穗粒數(shù)逐漸增加，分別增加了1.4、2.1、3.5、4.0、8.9和6.7粒。因此這幾個(gè)有機(jī)無機(jī)N配施處理均能夠?qū)崿F(xiàn)水稻每穗粒數(shù)的增加。

表5不同施肥處理的每穗粒數(shù)

粒/穗

2.3.3不同處理的結(jié)實(shí)率由表6可知：在促花肥的不同處理中,除A4、A7兩個(gè)處理的結(jié)實(shí)率平均值顯著地低于A5、A2兩個(gè)處理外,其余各處理之間均無顯著差異;在施用保花肥的3個(gè)處理中,隨著N用量的增加，水稻結(jié)實(shí)率極顯著地增加。在21個(gè)配施組合處理中，以A5B3(促花肥為1/2的常規(guī)無機(jī)N肥+與常規(guī)化肥等N量的有機(jī)肥，保花肥為常規(guī)量的無機(jī)N肥)的結(jié)實(shí)率最高,而以處理A4B1(促花肥為常規(guī)化肥2倍N量的有機(jī)肥，不施保花肥)的結(jié)實(shí)率最低。表明促花肥的不同處理對水稻結(jié)實(shí)率的影響較小,而保花肥的不同處理對結(jié)實(shí)率則有較大的影響。

表6不同施肥處理的結(jié)實(shí)率

%

2.3.4不同處理的千粒重從表7可以看出：在促花肥的不同處理中,單施有機(jī)肥的A2、A3、A43個(gè)處理的千粒重平均值均極顯著地高于常規(guī)施肥處理A1的，增加幅度達(dá)0.36～0.53 g；而在配合施用無機(jī)N與有機(jī)N肥的A5、A6、A73個(gè)處理中,除A7的千粒重顯著低于A1處理外，其余兩個(gè)處理的千粒重與A1無顯著差異；在施用保花肥的3個(gè)處理中，以處理B2(常規(guī)施N量減半)的千粒重平均值最高,處理B3(常規(guī)施N量)次之,而不施保花肥處理B1最低,3個(gè)處理間差異達(dá)極顯著水平。因此，無論是促花肥還是保花肥,均對千粒重有著較大的影響。

表7不同施肥處理的千粒重

g

3小結(jié)和討論

本研究初步探明了長江下游江蘇沿江地區(qū)麥稻兩熟互套耕作模式下,有機(jī)N無機(jī)N穗肥配施對水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響。與常規(guī)施肥(A1B3)相比,促花肥無機(jī)N減半并混施適量有機(jī)N,且保花肥施用常規(guī)量無機(jī)N表現(xiàn)出增產(chǎn)效應(yīng),其中促花肥混施1/2無機(jī)N與1.5倍常規(guī)量化肥N有機(jī)肥的處理(A6B3)增產(chǎn)4.60%;而促花肥單施有機(jī)N的處理和不施保花肥的處理均表現(xiàn)出減產(chǎn),減產(chǎn)幅度達(dá)2.74%～22.40%。可見本研究設(shè)置的試驗(yàn)處理對水稻產(chǎn)量有著顯著的影響,通過增施有機(jī)N促花肥以減施無機(jī)N促花肥能夠達(dá)到水稻不減產(chǎn)甚至增產(chǎn)的目的。此外，本試驗(yàn)不同施肥處理對水稻產(chǎn)量構(gòu)成因子也有影響,在單位面積成穗數(shù)、每穗粒數(shù)和千粒重之間存在較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性,要實(shí)現(xiàn)水稻產(chǎn)量的增加,應(yīng)以穗粒結(jié)構(gòu)相協(xié)調(diào)為調(diào)控途徑。

為了有利于提高水稻抽穗后群體的干物質(zhì)積累量，有學(xué)者把水稻生育期間施肥簡化為基肥、分蘗肥與穗肥,并實(shí)施前氮后移的施肥模式[4]。在水稻高產(chǎn)栽培中,由于有機(jī)肥的肥效發(fā)揮慢，且現(xiàn)行耕作模式下稻株行距小、不便于田間操作等,因此人們往往把有機(jī)肥集中在稻田耕地時(shí)作基肥施用。在麥稻互套耕作模式下,利用水稻的寬空幅追施有機(jī)肥作促花肥,通過與化肥減量配施,可彌補(bǔ)單施有機(jī)肥肥效慢的缺陷,實(shí)現(xiàn)水稻穗粒結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào),實(shí)現(xiàn)水稻不減產(chǎn)甚至增產(chǎn)的目的。氮肥運(yùn)籌不僅會(huì)顯著地影響水稻產(chǎn)量,對稻米品質(zhì)也有較大的影響[11-12]。為此,基于麥稻互套耕作模式的促花肥有機(jī)N無機(jī)N配施的最適時(shí)期、其對稻米品質(zhì)的影響等,有待于今后進(jìn)一步研究。

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(責(zé)任編輯:黃榮華)

Effect of Panicle Fertilizer Organic N Combined with Inorganic N on Yield and Yield Components of Rice under Condition of Wheat-Rice Intercropping

LIU Jian, WEI Ya-feng, LI Bo, WANG Bo, YANG Mei-ying, XUE Ya-guang

(Institute of Agricultural Science Research in Riparian Area of Jiangsu, Nantong 226541, China)

Abstract：According to inorganic ecological problems caused by excessive application of inorganic N along lower Yangtze river, the effect of panicle fertilizer organic N replace inorganic N on yield and yield components under the condition of wheat rice intercropping was studied. The results showed that there existed great influence on rice yield in different treatments of panicle fertilizer organic N replace inorganic N. Compared with the conventional fertilization, inorganic N and half spikelet promoting fertilizer amount and organic fertilizers N, Paul fertilizer application of conventional amount of inorganic N showed the maximum yield increasing effect, up to 4.60%. While using the single application of organic N fertilizer treatment and Sportak fertilizers treatment showed a reduction, reduction amplitude reached 2.74%～22.40%. Using the single application of organic fertilizers, panicles per unit area decreased significantly, decrease of up to 5.33%～8.32%, the effect of preserving flower fertilizer was very small. The mixing inorganic and organic fertilizers increased grain number per panicle significantly, the paul fertilizer increased with the increasing of inorganic N. The seed setting rate of different treatments of spikelet promoting fertilizer existed small amplitude, and the different treatments of preserving flowers existed large amplitude. When using promoting processing N single application of organic fertilizers, 1000-grain weight were significantly increased, the average rate of increase was 0.36～0.53 g, the half amount N by application of inorganic processing preserving flowers was significantly higher than that of inorganic N fertilizer amount and conventional treatment. the rice spikelet promoting fertilizer in the increasing application of organic N to reduce the application of inorganic N, to achieve the rice yield and increasing yield, which had important significance to control the excessive chemical N fertilizer application of intensive paddy rice high yield in South of China.

Key words：Wheat-rice intercropping; Rice wide-narrow-row planting; Combined application of organic N and inorganic N; Yield; Yield components

中圖分類號(hào)：S511.062

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001-8581(2016)02-0001-05

作者簡介：劉建(1965─),男,江蘇如皋人,研究員,碩士,主要從事耕作栽培、生態(tài)農(nóng)業(yè)研究及農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)科技推廣工作。

基金項(xiàng)目：江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金項(xiàng)目[CX(12)3040];國家科技支撐計(jì)劃課題“長江三角洲集約農(nóng)區(qū)循環(huán)生產(chǎn)技術(shù)集成研

收稿日期：2015-07-21

究與示范”(2012BAD14B12-3)。