施氮量及氮肥運籌對超級粳稻生長發育和氮素利用特性的影響

崔月峰+孫國才+盧鐵鋼

摘要：以超級粳稻沈農265為試材，設置不同施氮量和基蘗肥與穗粒肥比例以研究該品種的產量及氮肥利用特性變化。結果表明：基蘗肥（BTF）與穗粒肥（EGF）比為8 ∶2或7 ∶3時，產量隨施氮量的增加而增加；基蘗肥與穗粒肥比為6 ∶4時，中氮水平更有利于產量提高；同一基蘗肥與穗粒肥比例下，隨施氮量的增加，總吸氮量增加，氮素生理利用率和收獲指數降低。在中低氮處理下，穗粒肥比例越高越有利于產量、總吸氮量和氮素回收率增加，而高氮處理下基蘗肥 ∶穗粒肥為7 ∶3時更為有利；同一施氮量下，穗粒肥比例越高氮素生理利用率和收獲指數越低。高施氮量（255 kg/hm2）、基蘗肥與穗粒肥比為7 ∶3處理增加了生育后期葉、莖、穗干物質積累量，由于較高的有效穗數和每穗實粒數，使產量達最高，為9 581.5 kg/hm2，較其他處理增加2.4%～20.1%，并提高氮素利用率，高產高效。

關鍵詞：施氮；水稻；產量；氮肥利用

中圖分類號：S511.01

文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2016）04-0125-04

水稻是我國第一大糧食作物[1]。施氮是水稻生長和產量形成的最重要調控手段之一，前人研究表明，施氮量和施氮方法對水稻的群體構建、物質生產和轉運、產量形成以及氮肥利用率均有重要影響[2-6]。而近年來，隨著高產耐肥水稻品種的培育和推廣，氮肥施用量逐年增加，在促進水稻單產大幅度上升的同時，盲目施用氮肥造成氮肥利用率降低、水稻生產成本增加和環境污染加重等問題[7-8]。因此，確定水稻合理的氮肥運籌模式，增加產量和經濟效益、提高氮肥利用率、控制農業面源污染是一個值得深入研究的課題。沈農265是“中國超級稻育種”項目實施以來育成的第一個粳型超級稻品種，株型理想，穗型直立，生理優勢強，具有較強的抗病、抗逆和廣適性，產量潛力巨大。為充分發揮該品種的優良特性，研究了其高產高效的施氮量及基蘗肥、穗粒肥比例，形成可量化的氮肥高效運籌技術，以期為生產上提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2013年在遼寧省鐵嶺市農業科學院內水稻試驗田進行。供試土壤為棕壤土，耕層0～20 cm土層營養指標含量見表1。供試品種為沈陽農業大學選育的超級粳稻沈農265，主莖15片葉，生育期約155 d。

1.2 試驗設計

采用隨機區組設計，4個氮素（純氮）水平處理，即對照：0 kg/hm2；低氮：165 kg/hm2；中氮：210 kg/hm2；高氮：255 kg/hm2；3個基蘗肥（BTF）與穗粒肥（EGF）不同比例處理，即8 ∶2、7 ∶3、6 ∶4。所有處理均施用12%過磷酸鈣 875 kg/hm2 和52%硫酸鉀202 kg/hm2，全部過磷酸鈣做基肥一次施用，硫酸鉀做基肥和穗肥（倒4葉）各施50%；氮肥統一用46%的尿素，分基肥、蘗肥（移栽后10 d）、穗肥（倒4葉）、粒肥（倒2葉）4次施用，基蘗肥中60%作基肥、40%作蘗肥，穗粒肥中60%作穗肥、40%作粒肥。插秧規格30 cm×13.3 cm，每穴3苗，重復3次，共計30個小區，每小區長 4.2 m，寬3 m，小區面積12.6 m2。4月18日播種，5月28日移栽。各小區單獨打埂，單灌單排，除草、病蟲害防治等栽培措施同一般生產田。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 莖蘗動態 定點定時調查記載莖蘗消長動態。從分蘗期至孕穗期每7 d調查1次莖蘗數，調查樣點10叢定位。

1.3.2 干物質積累 在齊穗期和成熟期取代表性植株每小區6叢，植株連根拔出、清洗、去根。把葉片、莖鞘、穗分開，烘干（方法：在鼓風烘箱中，105 ℃下殺青30 min，80 ℃下烘干，烘干時間48～72 h），稱干質量。

1.3.3 產量及其構成因素 成熟期在調查莖蘗數的定點處調查有效穗，選6 m2實割，晾干，人工脫粒后計算產量，另外每小區取有代表性的叢4叢，風干后進行室內烤種，測定其穗粒數、結實率、千粒質量等。

1.3.4 氮素含量 將成熟期烘干的葉、莖、穗分別粉碎過篩后采用凱氏定氮法測定氮素含量。

1.4 有關參數計算方法

植株總吸氮量=成熟期植株總干物質質量×植株總含氮量；氮素回收率（NRE）=（施氮區植株總吸氮量-空白區植株總吸氮量）/施氮量×100%；氮素生理利用率（NPE）=（施氮區產量-空白區產量）/（施氮區植株總吸氮量-空白區植株總吸氮量）；氮素收獲指數（NHI）=籽粒吸氮量/植株總吸氮量。

1.5 數據處理與分析

采用Excel、DPS軟件進行數據處理和方差分析。

2 結果與分析

2.1 沈農265莖蘗動態特性變化

從表2可以看出，在BTF ∶EGF為8 ∶2和7 ∶3時，移栽后莖蘗數隨施氮量的增加而增加；在BTF ∶EGF為6 ∶4時，莖蘗數隨施氮量的增加呈先增后減趨勢，但成穗率仍呈降低趨勢。在低氮處理下，增加穗粒肥比例使莖蘗數呈先降后升趨勢，對最高分蘗臨界期沒有影響；在中氮和高氮處理下，增加穗粒肥比例使莖蘗數呈先升后降趨勢，且使最高莖蘗臨界期有提前的跡象。同一基蘗肥與穗粒肥比例下，隨施氮量增加成穗率呈降低趨勢，而同一施氮量下，基蘗肥與穗粒肥比為7 ∶3時獲得較高成穗率。

2.2 沈農265干物質積累變化

由表3可見，齊穗期時，在BTF ∶EGF為8 ∶2處理下，隨施氮量的增加，葉干質量呈增加趨勢，莖和穗以及總干質量呈先增后減趨勢；在BTF ∶EGF為7 ∶3處理下，植株各器官干質量都隨施氮量的增加而增加；在BTF ∶EGF為6 ∶4處理下，隨施氮量的增加，葉干質量先降后增，莖干質量先增后減，穗干質量降低，但總干質量呈增加趨勢；增加穗粒肥比例有利于促進低氮水平下干物質積累，對中氮水平影響不大，而高氮水平下則以基蘗肥與穗粒肥比為7 ∶3時更為突出。成熟期時，在BTF ∶EGF為8 ∶2和7 ∶3處理下，隨施氮量的增加，植株各器官及總干質量都呈增加趨勢；在BTF ∶EGF為 6 ∶4 處理下，隨施氮量增加，葉、莖干質量增加，而穗和總干質量呈先增后減趨勢；在中低氮處理下，增加穗粒肥比例有利于促進植株各器官以及總干質量的增加；在高氮處理下，植株各器官以及總干質量均以BTF ∶EGF為7 ∶3處理占有優勢。

2.3 沈農265產量及構成因素變化

從表4可以看出，在BTF ∶EGF為8 ∶2時，產量隨施氮量的增加而增加，是由于有效穗數和結實率的增加；在 BTF ∶EGF 為7 ∶3時，施氮量增加促進產量增加，是由于有效穗數和每穗實粒數的增加；在BTF ∶EGF為6 ∶4時，產量以中氮水平下最高，是由于每穗實粒數的增加。在低氮處理下，增加穗粒肥比例使有效穗數和結實率有增加趨勢，進而提高了產量；在中氮處理下，增加穗粒肥比例使有效穗數和每穗實粒數有所提升，從而使產量增加；在高氮處理下，BTF ∶EGF為 7 ∶3 處理下產量更高，是由于其產量構成因素更加協調造成的。綜合來看，高氮、基蘗肥與穗粒肥比為7 ∶3處理的產量達最高，為9 581.5 kg/hm2，較其他氮肥運籌處理提高24%～20.1%，以較高的有效穗數和每穗實粒數來獲得高產，是沈農265的最佳氮肥運籌模式。

2.4 沈農265氮素利用特性變化

從表5可以看出，在BTF ∶EGF為8 ∶2和7 ∶3時，總吸氮量、氮素回收率隨施氮量的增加而增加，氮素生理利用率和氮素收獲指數隨施氮量的增加而降低；在BTF ∶EGF為6 ∶4時，總吸氮量隨施氮量的增加而增加，氮素回收率呈先增后減趨勢，氮素生理利用率和氮素收獲指數隨施氮量的增加而降低。在低氮和中氮處理下，增加穗粒肥比例有利于總吸氮量和氮素回收率的增加，而使氮素生理利用率和氮素收獲指數有降低趨勢。在高氮處理下，總吸氮量和氮素回收率以 BTF ∶EGF 為7 ∶3時達最高，而氮素生理利用率和氮素收獲指數在增加穗粒肥比例的運籌下依然呈現降低趨勢。

3 結論與討論

在水稻的高產栽培中，要想發揮氮肥對水稻的增產作用，必須確定適宜的氮肥水平和施氮比例，使氮肥的施用時期與水稻對氮肥的需求相一致[9]。周江明等認為，隨著氮肥增加，水稻產量提高，但當氮用量超過一定范圍后，產量和部分產量構成因素降低[10]。吳國訓等和徐茂等的研究表明，適當增加水稻穗肥氮施用比例，是控制無效分蘗發生、提高成穗率、改善群體質量、提高產量的有效途徑[11-12]。陳溫福等認為增加生物產量是超高產的物質基礎，優化產量結構是超高產的必要條件[13]，凌啟鴻提出抽穗后干物質積累是高產群體的核心指標[14]，楊建昌等認為抽穗前莖鞘中的光合產物對水稻產量的貢獻只有10%，而產量越高，抽穗后光合產物對產量的貢獻越大[15]。本試驗結果表明，高氮、基蘗肥與穗粒肥比為7 ∶3處理下，水稻生育后期長勢良好，無論是齊穗期還是成熟期植株各器官以及總干物質積累均占有優勢，為沈農265獲得高產奠定基礎。張洪程等認為水稻超高產栽培的根本在于“強支撐、擴庫容、促充實” [16]，程在全等認為超高產水稻在有效穗、粒數、千粒質量和干物質積累等各方面均占有優勢[17]，宋桂云等研究表明，超級稻沈農265只有在高氮肥條件下才能發揮出高產潛力，由于單個穗的庫容量大、群體生態環境好、花后根系吸收養分的能力強導致其產量高[18]。本試驗結果表明基蘗肥與穗粒肥比為8 ∶2或7 ∶3時，產量隨施氮量的增加而增加；基蘗肥與穗粒肥比為6 ∶4時，中氮水平更有利于產量提高；在中低氮處理下，穗粒肥比例越高越有利于產量增加，而高氮、基蘗肥與穗粒肥比為7 ∶3處理下沈農265產量達最高，為9 581.5 kg/hm2，較其他處理提高24%～20.1%，以顯著增加的有效穗數和每穗實粒數來獲得高產，這符合楊惠杰等認為“在穩定穗數的基礎上，擴大產量庫是實現高產更高產必須尋求的有效途徑”的觀點[19]，因此在水稻高產栽培措施上應適當減少基蘗肥而增加穗粒肥，確保適宜的有效穗數，增加生長中后期葉片的葉綠素含量，提高有效葉面積率以及群體光合勢，促進物質運轉和干物質積累，培育大穗，提高穗粒數和結實率，從而提高產量 [3，10，20-21]。

協調水稻對氮素需求與供應有2種途徑，一是選育對氮素供應變化“緩沖”能力強的品種；二是根據水稻對氮素的需求調節施肥方式[22]。我國稻田的氮肥利用率一般為30%左右，低于世界平均水平，比美國、日本等發達國家低10～15百分點[23]，主要還是由于施肥量和施用方法不盡合理造成的。江立庚等研究表明，隨施氮量增加，水稻氮素積累總量增加，而氮素的生產效率和收獲指數下降[24]，林忠成等和陳露等認為超級稻生長發育中后期對養分的需求量大，基蘗肥比例適度下調，適當增加穗粒肥比重，能為水稻整個生育期提供比較平衡的氮素供應，促進氮素的吸收，提高氮肥當季利用效率[21，25]。本試驗結果表明，在同一基蘗肥與穗粒肥的比例下，隨施氮量的增加，總吸氮量呈增加趨勢，氮素生理利用率和氮素收獲指數則相反，說明通過增加氮肥用量所增加的植株氮素積累量，沒有轉化為籽粒產量生產優勢，易造成水稻氮素奢侈吸收[2]，而在基蘗肥 ∶穗粒肥為8 ∶2和7 ∶3時，施氮量越高氮素回收率越大，在基蘗肥 ∶穗粒肥為6 ∶4時則表現為中氮水平下達最高，說明施氮量和基蘗肥與穗粒肥比例必須要相互協調一致才能提高沈農265的氮素回收率，如果在前期就施入大量的氮肥，而此時水稻龐大的根系尚未形成，水稻對氮素需要的絕對量也不是很大，氮在土壤和灌溉水中濃度高，停留時間長將加劇氮素的損失[26]。本試驗結果還表明，無論施氮量多少，增加穗粒肥比例使氮素生理利用率和氮素收獲指數有降低趨勢；在中低氮處理下，增加穗粒肥比例有利于總吸氮量和氮素回收率的增加；而高氮條件下基蘗肥 ∶穗粒肥調整為7 ∶3時更有利于提高總吸氮量和氮素回收率?？梢姼鶕緦Φ氐男枨筮M行分次施肥并提高穗粒肥比例有助于植株對氮肥的吸收利用，是提高水稻氮素利用率的有效手段[27]。

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