有機無機肥配施對雜交水稻干物質生產、養分吸收及產量形成的影響

秦建權 馮躍華葉勇 李香玲 李杰 王旭 雷義 楊遠志 王貴焜

（貴州大學農學院，貴陽550025；第一作者：gzujqqin@163.com；*通訊作者：fengyuehua2006@126.com）

有機無機肥配施對雜交水稻干物質生產、養分吸收及產量形成的影響

秦建權 馮躍華*葉勇 李香玲 李杰 王旭 雷義 楊遠志 王貴焜

（貴州大學農學院，貴陽550025；第一作者：gzujqqin@163.com；*通訊作者：fengyuehua2006@126.com）

增施有機肥、減少化學肥料的施用是減少環境污染和水稻可持續生產的重要途徑。為探明有機肥和無機肥配施對水稻產量形成的影響機制，本研究以雜交稻中優808為材料，比較了不施肥（T1）、純化學肥料（T2）、等養分條件下53%無機化肥N配合施用47%有機肥N（T3）、86%無機化肥N配合施用14%有機肥N（T4）4種處理間的水稻產量和養分吸收差異情況。結果表明，T3、T4處理比T1處理顯著增產；等養分條件下，T3、T4處理與T2處理間的產量差異不顯著，其中T4處理的產量略高于T2。與T2處理相比，T4、T3處理的單位面積穗數和每穗粒數分別增加6.08%、6.76%和7.76%、7.27%，單位面積穎花數顯著增加14.63%和14.69%，但結實率和千粒重差異不顯著；同時T3、T4處理的葉面積指數高于T2處理，提高了粒葉比，源庫關系較協調，促進了后期干物質生產和養分的吸收與積累，從而增加了水稻產量。

雜交水稻；有機肥；無機肥；養分吸收；產量

水稻（Oryza Sativa L.）是人類最重要的糧食作物，隨著世界人口的膨脹和非洲及拉丁美洲食用水稻的人口增加，世界上約有50%的人口以稻米為主食[1]。據預測[2-3]，到2025年，世界糧食產量需增加50%才能基本滿足人口日益增長的需求。因此，為適應世界人口的增長和保障糧食安全，進一步提高水稻的產量顯得日趨迫切且具有挑戰性，而提高水稻產量的主要途徑是擴大種植面積和提高水稻的單產。朱德峰等[4]研究表明，在過去的幾十年中，水稻總產增長中面積增長的貢獻率為27%，單產提高的貢獻率為73%；在單產增產中，更多的依賴于化學肥料的大量施用，而長期大量施用化肥會導致土壤肥力退化、肥料損失嚴重且污染環境[5]。如何協調水稻生產中高產與環境友好的關系是栽培學家和生態學家研究的重點。

氮肥管理是水稻栽培中增產效益最顯著的技術，對提高水稻單產發揮著重要作用。我國水稻氮肥消費量高達570萬t，位居世界第一，占我國氮肥總消費量的24%，占世界水稻氮肥消費總量的37%，單季水稻氮肥用量平均為180 kg/hm2（蘇湖地區平均達375 kg/ hm2），比世界稻田氮肥單位面積用量高35%左右[5]，而氮肥的吸收利用率和農學利用率均低于世界平均水平，氮肥利用率僅為30%~35%，比發達國家低15~20個百分點[6]。不合理的氮肥投入已成為制約水稻生產的重要限制因素。氮肥的過量施用一方面使氮素的利用率大幅度下降；另一方面，沒有被作物吸收利用的過量氮素進入水體、大氣，造成嚴重的面源污染，對其他溫室氣體CH4、CO2的釋放也造成重要影響[7-8]。通過配施有機肥，不僅能夠改善土壤養分平衡和有效性、土壤物理性狀、增加土壤有機質含量、降低土壤容重、增加土壤孔隙度和降低化肥損失率，對培肥和提高生態系統生產力起著關鍵作用，而且在提高作物產量和改善作物品質方面也有重要作用[9-10]。孟琳等[11]研究指出，有機氮肥與化學氮肥配施比單一施用化學氮肥能夠獲得更高或持平的稻谷產量，并且能夠有效提高氮肥利用率。目前，關于有機肥和無機肥配施對土壤理化性狀和水稻產量的影響雖有一定的報道，但對水稻養分的吸收、干物質形成與積累及產量形成的影響研究較少。為此，本試驗在等養分條件下，研究了有機無機肥配施對水稻干物質積累、養分吸收及產量形成的影響，旨在探明有機肥與無機肥配施對水稻產量形成的影響機制，以期為水稻的可持續生產、減少肥料損失和合理施肥提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

以中優808為試驗材料，整個大田試驗于2015年在貴州省綏陽縣風華鎮銀堡村（27°55′59″N，107°05′14″E，H=865 m）進行；試驗地耕層土壤pH值5.65、有機質含量為2.90 g/kg、堿解氮153.59 mg/kg、速效磷34.70 mg/kg、速效鉀244.01 mg/kg、全氮2.25 g/kg、全磷0.93 g/kg、全鉀23.53 g/kg。試驗采用隨機區組設計，共設4個處理：T1，不施肥；T2，施純化肥，按氮150 kg/ hm2、P2O596 kg/hm2、K2O 135 kg/hm2進行施肥；T3，有機無機肥配施（與T2處理等養分），有機肥采用廄肥（含氮0.31%、含磷0.17%、含鉀0.22%），施用量為22 500 kg/hm2，養分不足部分用化肥補足，施用量為N 80.25 kg/hm2、P2O58.40 kg/hm2、K2O 75.30 kg/hm2；T4，有機無機肥配施（與T2處理等養分），有機肥采用商品有機肥（含氮2.79%、含磷0.79%、含鉀1.16%），施用量為750 kg/hm2，養分不足部分用化肥補足，施用量為N 129.30 kg/hm2、P2O582.43 kg/hm2、K2O 124.52 kg/hm2。有機肥和磷肥全部作基肥施用，氮肥按基肥∶分蘗肥∶促花肥∶保花肥=7∶4∶6∶3施用，鉀肥按基肥和促花肥各50%施用。

大田試驗于4月5日播種，5月27日移栽，8月15日抽穗，10月2日成熟；移栽規格16.7 cm×30.0 cm，每個小區面積21m2，3次重復，分小區單排單灌，田埂用塑料薄膜覆蓋，大田自移栽起保持田面3～5 cm水層，成熟前7 d斷水，自然落干。其他田間管理和病蟲害防治同高產栽培。

1.2 測定項目與方法

1.2.1 群體干物質積累量和葉面積指數

分別在抽穗期和成熟期取樣，每小區取生長均勻并有代表性的植株6叢，在抽穗期，將樣品分成葉、莖鞘、穗3部分，用長×寬系數法測定葉面積；在成熟期，將樣品分成莖鞘、葉、枝梗、實粒、秕粒5部分；105℃殺青30 min，80℃烘干到恒重后稱重，然后計算群體地上部干物質積累量[12]。

1.2.2 粒葉比

采用穎花數/葉面積、實粒數/葉面積、粒重/葉面積3種形式表示[12]。

1.2.3 產量與產量構成

于成熟期，每個小區取中心5 m2作為測產小區，人工脫粒，曬干風選稱重，稱取3個50 g實粒，采用烘干法測定水分含量，然后以13.5%的水分含量來計算稻谷產量。在測產取樣的同時，取代表性植株6叢帶回室內考種，測定有效分蘗數，確定單位面積有效穗數，然后剪去根，將樣品分成稻草和穗子，穗子采用手工脫粒，脫粒后通過水選法將實粒和空粒分開，經曬干后，稱實粒和空粒總質量，然后從實粒和空粒中分別稱取3個30 g小樣，數每個小樣的粒數，確定每穗粒數和結實率，然后于70℃烘干5 d直到質量穩定，冷卻至恒溫然后稱干質量，用來考查籽粒千粒重[12－13]。

1.2.4 植株的養分吸收量

采用擴散法測定植株全氮含量，全磷用鉬銻抗比色法測定，全鉀用火焰光度法進行測定，結合干物質量計算單位面積植株養分吸收量[14]。

1.2.5 數據處理

數據用SAS軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 產量和產量構成

由表1可以看出，施肥處理（T2、T3、T4）的產量均顯著高于不施肥處理（T1），其中以T4處理的產量最高，其次為T2和T3處理，T2、T3、T4處理間產量差異不顯著。從產量構成因素來看，單位面積有效穗數T2、T3、T4處理顯著高于T1處理，其中以T3處理最高，與T2處理相比，T3和T4處理分別增加6.76%和6.08%，但是T2、T3、T4處理間差異不顯著；每穗粒數以T4處理最高，其次分別為T3、T2和T1處理，與T2處理相比，T4和T3處理分別提高了7.76%和7.27%，但是各處理間差異也不顯著；單位面積穎花數表現為T3＞T4＞T2＞T1，其中T3和T4處理均顯著高于T2和T1處理，與T2處理相比，T3和T4處理分別提高了14.69%和14.63%；結實率以T1處理最高，其次分別為T3、T2和T4處理，但各處理間差異不顯著；千粒重各處理間差異也不顯著，以T2處理相對較高。由此可見，在水稻生產中，相對于施用純化學肥料，有機肥與無機肥配施可以提高單位面積有效穗數和每穗粒數，導致單位面積穎花數顯著提高。此外，由于有機肥的肥效時間長，結實率和千粒重不會因單位面積穎花數的增加顯著降低，最終實現了水稻產量穩產或略有增加。

2.2 干物質積累、收獲指數與作物生長率

由表2可以看出，在抽穗期，干物質積累量T1處理顯著低于其他處理，T2、T3和T4處理間差異不顯著；在成熟期，干物質積累量T1處理顯著低于其他處理，T3處理顯著高于T2和T1處理，T4和T2處理間差異不顯著，與T2處理相比，T3和T4處理分別增加11.79%和7.06%；收獲指數各處理間差異不顯著，T3處理高于其他處理；抽穗期至成熟期的生長速率以T3處理最高，其次為T4和T2處理，T1處理最小，其中T3、T4處理與T1處理間達顯著差異。與T2處理相比，T3和T4處理分別增加35.37%和29.07%。由此可以看出，雖然在抽穗前干物質的積累在各處理間的差異不大，但是在抽穗后有機肥無機肥配施處理促進了后期水稻的生長，顯著增加了水稻群體后期的干物質積累量，這可能是有機肥無機肥配施增加水稻產量的主要原因之一。

表1 不同施肥處理對水稻產量及產量構成因素的影響

表2 不同處理對干物質積累量、收獲指數和生長速率的影響

表3 不同處理對水稻葉面積指數和粒葉比的影響

表4 不同處理對水稻養分氮、磷、鉀吸收的影響（kg/hm）2

2.3 葉面積指數與粒葉比

葉面積指數反映了水稻群體截獲光能的能力，粒葉比是衡量水稻源庫關系是否協調的一個重要指標。由表3可以看出，葉面積指數以T3處理最高，其次為T4和T2處理，T1處理最小，與干物質積累趨勢一致，其中，T1處理顯著低于T2、T3和T4處理，T2、T3、T4處理間差異不顯著；從粒葉比來看，無論穎花/葉、實粒/葉還是粒重/葉，各處理間差異均不顯著，由于T1處理的葉面積指數顯著小于其他處理，T1處理的粒葉比各參數均高于其他處理；與T2處理相比，T3和T4處理的粒葉比均大于T2處理。由此可見，有機肥無機肥配施不僅可以提高葉面積指數，而且能很好的協調水稻群體的源庫關系。

2.4 養分吸收積累量

由表4可以看出，T1處理的氮、磷和鉀吸收量均低于其他處理，其中氮和鉀吸收量與其他處理間的差異達顯著水平；T3處理的氮、磷、鉀吸收量大于T2處理，T4處理氮和磷的吸收量也大于T2處理，但是T2、T3、T4處理間氮、磷、鉀的吸收量無顯著差異。由此可見，有機肥無機肥配施在一定程度上能夠促進水稻植株對氮、磷和鉀的吸收。

3 小結與討論

長期大量施用化學肥料易造成土壤退化、肥料損失，并且會造成嚴重的水體污染等環境問題，而單施有機肥易造成當季水稻產量減產。有機肥無機肥配施是減輕化學肥料污染和增加水稻產量的重要途徑，在水稻生產中已成為一種發展趨勢[15-17]。本研究結果表明，施用肥料的處理產量顯著高于不施用任何肥料的處理，相對于純施化學肥料的T2處理，有機肥無機肥配施的T3和T4處理水稻產量沒有顯著降低，T4處理產量反而高于T2處理，增產的主要原因是有機肥無機肥配施處理能夠增加單位面積有效穗數和每穗粒數，從而顯著提高單位面積的穎花數，而結實率和千粒重不會顯著降低；同時T3和T4處理能適當增加葉面積指數，提高粒葉比，協調源庫關系，促進水稻抽穗至成熟期的物質生產，增加后期干物質積累量，這可能與有機肥養分釋放較慢、肥效長有關。同時有機肥無機肥配施有利于促進水稻植株養分向籽粒中轉移和分配，從而提高水稻籽粒產量。此外，有機肥無機肥配施能夠促進水稻對氮、磷和鉀養分的吸收，主要可能是有機肥無機肥配施中有機肥易被微生物利用，刺激了土壤微生物的活動，從而增強了植株的養分吸收能力。

在水稻實際生產中，長期大量施用化肥和單施有機肥均不是解決水稻高產和環境保護的途徑，充分利用無機肥的速效性和有機肥的持久性特點，通過有機肥無機肥配合施用的施肥技術，不僅能夠改良土壤理化性狀，提高土壤肥力，而且在水稻高產、穩產、優質和高效方面具有重要的作用。

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Effects of Combined Inorganic-organic Fertilizer on Dry M atter Production,Nutrient Absorption and Yield Formation in Hybrid Rice

QIN Jianquan,FENG Yuehua*,YE Yong,LIXiangling,LIJie,WANG Xu,LEIYi,YANG Yuanzhi,WANG Guikun
（College of Agronomy,Guizhou University,Guiyang 550025,China;1st author:gzujqqin@163.com;*Corresponding author:fengyuehua2006@126.com）

Increasing organic fertilizer and reducing the application of chemical fertilizer is an important approach for reducing environmental pollution and rice sustainable production.Aiming to ascertain the mechanism of combined inorganic-organic fertilizer on rice yield formation,an experimentwas conducted to study the yield and nutrientabsorption of a hybrid rice variety‘Zhongyou 808’under four different fertilization treatments.The results showed that,the yield of combined inorganic-organic fertilizer treatment（T3 and T4）were significantly higher than that of no fertilizer treatment（T1）,there were no significant difference among T4,T3 and T2 treatment,and the yield of T4 treatmentwas higher than thatof the chemical fertilizer treatment（T2）.Compared to T2 treatment,the effective panicles per unit area and total grains of T4 and T3 treatment were increased by 6.08%,6.76%,7.76%and 7.27%,the spikelet number per unitwere significantly increased by 14.63%and 14.69%.There were no significant difference in seed setting rate and 1000-grain weight among different treatments.The leaf area index of T3 and T4 treatmentwere higher than that of T2 treatment, which improved the grain-leaf ratio,the coordination of source-sink,the drymatter production,nutrient absorption and utilization at late growth stage,thus increased the rice yields.

hybrid rice;organic fertilizer;chemical fertilizer;nutrientabsorption;yield

S511.062

：A

：1006-8082（2017）03-0059-04

2016－09－17

國家自然科學基金（31360311，31160263）；公益性行業（農業）科研專項經費項目子項（201503118-03）；貴州省農業科技攻關項目（黔科合NY[2011]3085號、黔科合NY[2013]3005號）；貴州省作物學省級重點學科建設計劃（黔學位合字ZDXK[2014]8號）；貴州省普通高等學校糧油作物遺傳改良與生理生態特色重點實驗室項目（黔教合KY字[2015]333）