氮肥利用對水稻不同生育期的影響概述

陳浩，張秀英，周游，吳玉紅，王薇，郝興順，邢麗紅，龔亞麗，薛艷，秦宇航

(1.漢中市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，陜西漢中723000；2.襄陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院,湖北襄陽441057)

氮肥利用對水稻不同生育期的影響概述

陳浩1，張秀英1，周游2，吳玉紅1，王薇1，郝興順1，邢麗紅1，龔亞麗1，薛艷1，秦宇航1

(1.漢中市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，陜西漢中723000；2.襄陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院,湖北襄陽441057)

明確水稻生育期氮肥利用與產(chǎn)量的關(guān)系，對水稻高產(chǎn)和合理施肥措施的制定具有重要意義。在相同落谷量、等氮量條件下，氮肥基施比例過多，不利于水稻萌芽而影響成苗率。莖蘗增長速度與最高分蘗數(shù)隨基施氮肥比例增加而提高，但基肥施氮量大易造成水稻群體過大而使成穗率降低。前期基蘗肥高時，可促進(jìn)水稻的地上部分生長以及物質(zhì)運(yùn)輸，更有利于中稻分蘗，但也會抑制地下部分的生長。降低基施氮肥比例可促進(jìn)根系生長，增加穗肥比例，可增加地上部分干物質(zhì)量，保持后期根系活力，并提高產(chǎn)量和抗倒伏能力。在水稻不同生育期，適宜的施氮量利于水稻群體的高效生長，形成較高的成穗率、單穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量，提高水稻產(chǎn)量。

水稻；生育期；氮肥；利用

肥料是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的生產(chǎn)資料之一，對作物增產(chǎn)、品質(zhì)改善及農(nóng)業(yè)增效具有重要意義。目前，我國化肥產(chǎn)業(yè)(主要是氮肥產(chǎn)業(yè))一直存在著生產(chǎn)量大、使用不合理及利用率低等問題[1-4]，這是造成農(nóng)業(yè)面源污染和嚴(yán)重制約農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要原因之一。而氮素是植物生長的必需元素，氮肥合理運(yùn)籌和科學(xué)管理對提高糧食產(chǎn)量，改善糧食品質(zhì)、增加土地肥力、減少環(huán)境污染，以及增加農(nóng)民收入至關(guān)重要。氮肥利用水平與作物種類、土壤肥力水平、自然氣候環(huán)境和施肥措施等因素密切相關(guān)。如何提高氮肥利用率已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相關(guān)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題之一。

1 氮肥利用對水稻生長的影響

1.1 氮肥在水稻苗期到拔節(jié)期對水稻的影響

在氮肥施用水平適宜的條件下，水稻初期（苗期）隨著基肥比例的增加，秧苗莖蘗數(shù)呈迅速增長態(tài)勢。不同基施氮肥處理下，水稻移栽后28～31 d可達(dá)到最高分蘗。從秧苗至拔節(jié)期階段，隨著氮素增加，單位面積莖蘗數(shù)量與氮肥量呈正相關(guān)，各處理增加情況存在顯著差異[5-6]，表明氮肥利用方式對水稻分蘗數(shù)量影響顯著。特別是在分蘗期，在氮肥施用總量一致的情況下，最高分蘗數(shù)與基肥氮素施用水平呈正相關(guān)；在基肥氮素施用水平一致的情況下，秧苗最高分蘗數(shù)會隨著氮肥施用時間后移呈下降趨勢。在水稻基肥施氮水平一致的情況下，成穗率會隨著氮肥施用的后移有所提高。表明在水稻莖蘗數(shù)相同條件下，氮肥施用期推移利于水稻對氮素的吸收，從而提高了水稻穗粒數(shù)[7-9]。水稻分蘗盛期，增施氮肥降低了水稻氮素積累量，表明在高氮施用條件下，水稻前期分蘗對作物氮素積累有一定的抑制作用。而幼穗分化二期和齊穗期，氮素積累隨施氮量的提高而增加[10]。

1.2 氮肥在拔節(jié)期到抽穗期對水稻的影響

氮素基蘗肥施用量對水稻拔節(jié)期、抽穗期的莖蘗數(shù)產(chǎn)生一定影響。在不同的氮肥施用水平下，水稻莖蘗數(shù)增長速度隨著基肥施用量增多而加快，最高苗值越大，表明氮基肥施用量的增加，水稻無效分蘗也在增加。拔節(jié)期至抽穗期階段，無效分蘗逐漸死亡分解，其間部分氮素經(jīng)過長時間的礦化或微生物降解才可以轉(zhuǎn)運(yùn)到有效蘗，對水稻后期生長和水稻產(chǎn)量的貢獻(xiàn)很小，且影響水稻群體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，降低群體成穗率，不利于水稻對氮素的吸收與利用，從而影響稻谷產(chǎn)量[6,11]。水稻插植密度或施氮量一致時，拔節(jié)、抽穗期干物質(zhì)量和谷物產(chǎn)量隨著施氮量或密度的增加而增加，但增加到一定量時，稻谷產(chǎn)量增加量會逐漸降低，并且拔節(jié)期、抽穗期干物質(zhì)量與產(chǎn)量呈極顯著的二次曲線關(guān)系。當(dāng)拔節(jié)期、抽穗期干物質(zhì)過少時，群體優(yōu)勢降低，水稻穗數(shù)過少，嚴(yán)重影響水稻產(chǎn)量；當(dāng)拔節(jié)、抽穗期干物質(zhì)過多時，群體之間存在惡性競爭，成穗率降低，對水稻高產(chǎn)也產(chǎn)生一定影響[12]。

1.3 氮肥在抽穗到成熟期對水稻的的影響

在抽穗至成熟期氮全部作基肥，利于提高水稻根干質(zhì)量，后移部分氮肥作追肥處理，隨氮肥追施量的合理提高，水稻根干質(zhì)量也明顯提高[13-14]。研究表明，在抽穗期16 d分化過程中施氮，有利于含氮量高的功能葉片生產(chǎn)較高的光合產(chǎn)物，滿足穗分化的碳素需要，同時還可以使基部葉片有較高的含氮量，以維持根系的吸收養(yǎng)分能力，促使壯桿大穗的形成[15]。但在促使大穗形成的同時，相應(yīng)地可能會帶來結(jié)實(shí)率顯著降低的嚴(yán)重后果，因此生產(chǎn)上要盡量協(xié)調(diào)二者的關(guān)系。隨著氮肥比例的前移，成熟期明顯提前，比氮肥正常施用提前3～5 d。同時，株高與施氮量有顯著關(guān)系；隨施氮量的增加，綠度值呈增加趨勢；莖蘗數(shù)、有效穗數(shù)隨施氮量的增加而增加，但施氮到一定量時則呈持續(xù)緩慢增加；穗粒數(shù)隨施氮量的增加而增加，但到一定量后不增加反而下降；施氮量對粒質(zhì)量的影響表現(xiàn)為隨施氮量的增加而粒質(zhì)量下降[16]。

2 氮肥利用與水稻產(chǎn)量之間的關(guān)系

2.1 氮肥利用與有效穗之間的關(guān)系

有效穗的本質(zhì)就是有效分蘗，所以可以通過控制有效分蘗來增加有效穗。隨著施氮量的增加，莖蘗數(shù)和有效穗數(shù)不斷增加，但施氮量到一定水平時，會減緩增加的數(shù)量[17-19]。每穗粒數(shù)和實(shí)粒數(shù)與施氮量的關(guān)系呈為拋物線狀，隨著氮肥施用量的增加每穗粒數(shù)和實(shí)粒數(shù)呈上升趨勢，當(dāng)?shù)适┯玫揭欢繒r，每穗粒數(shù)和實(shí)粒數(shù)反而呈下降趨勢。同樣，氮肥施用量對粒質(zhì)量也會產(chǎn)生一定的影響，表現(xiàn)為隨施氮量的增加而粒質(zhì)量下降，并且隨著有效穗的增加而降低，這與施氮施用水平、水稻群體密度，以及有效穗數(shù)量有關(guān)。在考慮施肥關(guān)鍵技術(shù)上，只有掌握和利用最佳施氮量，做到精準(zhǔn)施肥，才能有效利用氮素，減少浪費(fèi)[20]。在平衡施肥方面，各肥料元素實(shí)現(xiàn)綜合調(diào)控，才能提高肥料利用率。因此，增加有效分蘗，減少無效分蘗，提高水稻后期群體生長優(yōu)勢，獲得高產(chǎn)，是提高氮肥合理利用與分配的關(guān)鍵。研究表明，當(dāng)?shù)适┯每偭恳欢〞r，施氮各時期施氮比例的后移能夠提高水稻產(chǎn)量，基、蘗、穗肥以4∶3∶3的比例施用，不利于結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量的提高，但可以增加有效穗數(shù)和穗實(shí)粒數(shù)，提高水稻產(chǎn)量[21-22]。

2.2 氮肥利用與成穗率之間的關(guān)系

不同生育期氮肥施用比例與氮肥施用單位面積對水稻最高苗、有效穗數(shù)、成穗率影響顯著。在氮肥施用水平一致的條件下，隨水稻生育前期與后期施氮比例增加，高峰苗、有效穗數(shù)、成穗率會減少，表明增施氮肥對提高水稻單位面積穗數(shù)和成穗率具有明顯的促進(jìn)作用[23]，而穗肥施用比例的增加會提高成穗率，產(chǎn)量也隨之增加[24]。同樣，莖蘗數(shù)也會產(chǎn)生較大差異，水稻最高苗出現(xiàn)時間會隨著后期施氮比例的提高而推遲。當(dāng)總施氮量一定時，前期施氮量增加會減低成穗率，但千粒質(zhì)量會隨之增加。在產(chǎn)量構(gòu)成中穗粒數(shù)對產(chǎn)量的影響最大，其次為穗數(shù)，因此基、追肥施氮比例在(4～6)∶(4～6)之間能形成適宜的穗數(shù)和穗粒數(shù)，有利于形成高產(chǎn)[25]。此外，“穩(wěn)前、攻中、優(yōu)后”的氮肥運(yùn)籌方式，在保證穗內(nèi)因素（穗質(zhì)量、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒質(zhì)量）基本不變的情況下，可以有效提高穗外因素（穗數(shù)），表明該模式在高氮水平下可以優(yōu)化產(chǎn)量結(jié)構(gòu)。如果進(jìn)一步增加施肥量，其優(yōu)化產(chǎn)量結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢也許會更加明顯，具體情況有待相關(guān)研究進(jìn)一步驗(yàn)證[26]。

2.3 氮肥利用與千粒質(zhì)量之間的關(guān)系

在灌漿期將氮肥作追肥，搞好田間管理，前期施適當(dāng)?shù)牡追剩瑸樗旧成L期打好基礎(chǔ)，提高氮肥后期追施比例有利于增加水稻千粒質(zhì)量[27]。至于氮肥與千粒質(zhì)量更深一層的關(guān)系，還有待進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)。

3 水稻氮肥利用的改進(jìn)與發(fā)展

通過對施肥措施的改進(jìn)可以優(yōu)化水稻生理指標(biāo)，已有研究表明，采取“基肥氮素用量比傳統(tǒng)施肥技術(shù)減半，改分蘗期重追肥為最高分蘗期和幼穗形成期追肥”的新施肥技術(shù)，有利于提高孕穗期的耐冷性，提高水稻抗倒伏性和對稻瘟病的抗性。在水稻氮素管理中穗肥比例不宜太多。前期(基肥)氮肥比例較大的，后期追施氮比率下降，但提高氮肥后期追施比例有利于增加水稻千粒質(zhì)量。移栽至N—n期、N—n至拔節(jié)期的莖葉干物質(zhì)積累量均隨前期(基肥)施氮量的增加而增加，抽穗期的干物質(zhì)積累量均隨氮追施比例的增加而增加，抽穗至成熟期的干物質(zhì)積累量與水稻籽粒產(chǎn)量呈正相關(guān)[28]。

與傳統(tǒng)氮肥相比，緩釋肥料作為一種新型肥料在水稻生產(chǎn)中逐漸被廣泛應(yīng)用。它在延長肥料分解、釋放時間的同時，還可以根據(jù)植物需求自動調(diào)節(jié)養(yǎng)分釋放，提高肥料養(yǎng)分的利用率。既不會因釋放不足造成植物缺乏養(yǎng)分而生長不良，也不會因釋放過量造成養(yǎng)分流失與浪費(fèi)，更加智能、環(huán)保、高效。這是一種使養(yǎng)分的供應(yīng)能力與作物生長發(fā)育的需肥要求相協(xié)調(diào)一致的新型肥料[29-32]。已有研究表明，緩釋肥降低氮的淋溶和氣態(tài)氮損失的效果，肥料利用率從35%提高到50%左右，氮肥流失率顯著降低，氮肥用量節(jié)省30%～50%[33]。緩釋肥料對水稻吸氮量的效應(yīng)表現(xiàn)在水稻地上部分氮素吸收量，即水稻莖葉和穗部含氮量與其地上部干物質(zhì)質(zhì)量之積。不同緩釋肥對水稻生育期內(nèi)地上部分氮素吸收影響具有一定差異，而水稻在分蘗期到收獲期時形成干物質(zhì)量最大，研究表明，該階段不同緩釋肥對水稻氮素吸收量貢獻(xiàn)的大小順序?yàn)椋篒BDU＞OM≥U＞GUS＞CDu＞CK，與產(chǎn)量增加的順序完全吻合，說明緩釋肥料IBDIU和OM在水稻生長的中后期仍能釋放或提供相當(dāng)數(shù)量的氮素養(yǎng)分，使水稻正常生長[34-36]。因此，緩釋肥的選擇和利用可望替代傳統(tǒng)肥料，是提高肥料養(yǎng)分利用率的主要關(guān)鍵問題之一。

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Effects of Nitrogen Utilization on Different Growth Stages of Rice

CHEN Hao,ZHANG Xiu-ying,ZHOU You,WU Yu-hong,WANG Wei,HAO Xing-shun,XING Li-hong, GONG Ya-li,XUE Yan,QIN Yu-hang
(1.Hanzhong Research Institute of Agricultural Sciences,Hanzhong,723000,China; 2.Xiangyang Academy of Agricultural Sciences,Xiangyang,441057,China)

A clear understanding of the relationship between nitrogen utilization at rice growth stages and its yield is of great significance for establishing effective fertilization strategies and attaining a high yield.With a fixed rice seeding rate and nitrogen fertilization rate,an overly high proportion of nitrogen fertilization at the basal stage is not conducive to rice germination,thereby reducing the survival rate of seedlings.Elevating the basal nitrogen rate leads to increases in the rate of stem and tiller growth and the maximum of tiller number,but a reduction in the rate of spikelet formation caused by a large rice population.High proportions of N-fertilization at basal and tillering stages can promote the growth of above-ground parts of rice plants and material transport,being especially conducive to rice tillering,but can inhibit the growth of the under-ground parts.By contrast,a low proportion of basal nitrogen rate can promote root growth;increasing the proportion of N-fertilization at the panicle stage can improve the dry weight of the above-ground parts and the vigor of the roots,leading to a higher yield and stronger anti-lodging ability.All in all,appropriate N-fertilization rates at different growth stages of rice can stimulate the efficient growth of rice population;and increase the rate of spikelet formation,grain number per panicle,and 1000 grain weight,therefore elevating rice yield.

Rice;Growth stage;Nitrogen fertilizer;Utilization

S143

：A

：1673-6486-20160261

陳浩,張秀英,周游,吳玉紅,王薇,郝興順,邢麗紅,龔亞麗,薛艷,秦宇航.氮肥利用對水稻不同生育期的影響概述[J/OL].大麥與谷類科學(xué),2017,34(1):11-14[2017-02-10].http://www.cnki.net/kcms/detail/32.1769.S.20170210.1815.003.html

2016-09-25

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)資金資助(CARS-01-83)；陜西省科技統(tǒng)籌創(chuàng)新工程計(jì)劃項(xiàng)目(2015KTCL02-21)；陜西省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新與攻關(guān)項(xiàng)目(2016NY-180)。

陳浩（1983—），男，碩士，農(nóng)藝師，主要從事作物栽培和農(nóng)業(yè)生態(tài)研究。E-mail:84915135@qq.com。