肥料運(yùn)籌對(duì)機(jī)穴播水稻群體生長(zhǎng)效應(yīng)及產(chǎn)量的影響

王新其,李茂柏,趙志鵬,王玲燕,朱 峰,曹黎明*

（1上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物育種栽培研究所，上海 201403；2上海種子管理總站，上海 201103；3上海市農(nóng)業(yè)科技服務(wù)中心，上海 200335；4上海市奉賢區(qū)農(nóng)民科技教育培訓(xùn)中心，上海 201499）

水稻是我國(guó)重要的糧食作物，提高水稻綜合生產(chǎn)能力，是保障我國(guó)糧食安全的長(zhǎng)期戰(zhàn)略目標(biāo)。隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化快速發(fā)展，傳統(tǒng)的水稻人工撒播方式已逐步被機(jī)械直播所取代［1-3］。水稻機(jī)直播因生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、播種工效高、作業(yè)成本低等特點(diǎn)已成為機(jī)械稻作的主流，有效提升了水稻機(jī)械化作業(yè)水平，為水稻全程機(jī)械化生產(chǎn)提供了可能。水稻機(jī)械精量穴播，因能一次性完成開(kāi)溝、播種、施肥、覆蓋等工序，具有成穴成行、省工節(jié)本高效的優(yōu)勢(shì)［3-5］，順應(yīng)了水稻低碳種植發(fā)展的需求，所以在我國(guó)多地推廣應(yīng)用較快［5-10］。目前，水稻精量穴播農(nóng)機(jī)農(nóng)藝配套技術(shù)及增產(chǎn)機(jī)理已進(jìn)行了大量的研究，在水稻精量穴播條件下氮肥、播種密度［5，11-12］、群體生長(zhǎng)特性、產(chǎn)量的形成和生理特性等［12-16］方面已有較深入的探索，為水稻機(jī)械精量穴播的高產(chǎn)栽培提供了技術(shù)參考。緩釋肥是一種新型肥料，可延長(zhǎng)植物對(duì)其有效養(yǎng)分吸收利用的有效期，在提高肥料利用率和節(jié)能環(huán)保等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)［17-18］。

本研究以上海地區(qū)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)雜粳水稻新品種‘花優(yōu)14’為試驗(yàn)材料，采用緩釋肥與尿素配伍的肥料運(yùn)籌方式，對(duì)機(jī)械精量穴播水稻群體生長(zhǎng)效應(yīng)及產(chǎn)量結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，探索機(jī)械精量穴播稻作方式的高產(chǎn)技術(shù)途徑，以期為大面積推廣節(jié)省成本、高效水稻機(jī)械精量穴播稻作方式提供科學(xué)合理的施肥技術(shù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)條件

試驗(yàn)于2013年在上海市崇明長(zhǎng)江農(nóng)場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行，試驗(yàn)點(diǎn)土壤系長(zhǎng)江泥沙淤積而成的鹽漬沙壤土，地力中等。土壤耕層有機(jī)質(zhì)含量27.35 g/kg，堿解氮含量73.5 mg/kg，有效磷含量42.0 mg/kg，有效鉀含量186.5 mg/kg，全鹽含量0.8%—1.2%，pH 7.82—8.04。試驗(yàn)前茬為大麥，供試品種為上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院培育的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)雜交晚粳‘花優(yōu)14’，播種機(jī)為華南農(nóng)業(yè)大學(xué)自主研發(fā)的“2BD-10”型水稻精量穴播機(jī)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)以尿素折純N設(shè)置3個(gè)水平（N1—N3），分別為225 kg/hm2、300 kg/hm2、375 kg/hm2，同時(shí)設(shè)置緩釋肥及與尿素氮肥配伍處理（N4—N7），折純 N分別為165 kg/hm2、225 kg/hm2、300 kg/hm2和375 kg/hm2，N0為不施氮肥的空白對(duì)照，共8個(gè)處理。各處理重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積20 m2（5 m×4 m）。各區(qū)用包膜的塑料隔板分隔，單排單灌，周?chē)O(shè)保護(hù)行。緩釋肥選用硫酸鉀型-嘉安牌磷緩釋肥料（山東嘉安磷化肥有限公司），養(yǎng)分總有效成分為44.5%，其中N 22%、P2O510%、K2O 10%、Zn 2.5%。氮肥運(yùn)籌 N1—N3按基肥∶蘗肥∶穗肥 =4∶3∶3施用，并將 N0—N3處理補(bǔ)施磷（P2O5）、鉀（K2O）各 75 kg/hm2。N4—N7處理的緩釋肥全部作基肥隨機(jī)播種一次性施入表土內(nèi)，具體基追肥配比見(jiàn)表1。

1.3 種植管理

供試稻種經(jīng)浸種催芽后（破胸露白即可），置陰涼處晾干至內(nèi)濕外干手抓易散落狀態(tài)。播前試驗(yàn)田深耕滅茬、水旋耕后留薄層水，耙地平整的田塊沉降1—2 d后，于5月26—28日選擇多云或陰天天氣，采用“2BD-10”型精量穴播機(jī)播種。播量30 kg/hm2，行株距25 cm×14 cm，穴數(shù)1.90×104/hm2，基本苗數(shù)控制在75×104/hm2左右。水漿管理苗期以濕潤(rùn)為主，中后期干濕交替，病、蟲(chóng)、草害管理同常規(guī)直播稻。

表1 各處理氮肥運(yùn)籌Table 1 Nitrogen application of each treatment

1.4 測(cè)定內(nèi)容及方法

1.4.1 莖蘗動(dòng)態(tài)、株高及葉齡

在苗后3葉時(shí)，每處理定點(diǎn)調(diào)查代表性水稻莖蘗分布20穴，每隔7 d調(diào)查1次水稻莖蘗數(shù)。同時(shí)，每處理選取12株有代表性單株進(jìn)行葉齡標(biāo)識(shí)，5—7 d調(diào)查1次，直至劍葉抽出。

1.4.2 葉綠素相對(duì)含量(SPAD)測(cè)定

在水稻抽穗后，用SPAD-502plus葉綠素測(cè)定儀測(cè)定水稻劍葉、倒2葉和倒3葉葉片的葉尖、中部和基部SPAD值，以其平均值作為葉片的SPAD值。每隔7 d測(cè)定1次，至葉片枯黃為止。

1.4.3 葉面積指數(shù)和生物量測(cè)定

分別于苗期、拔節(jié)期、齊穗期和成熟期，每處理取有代表性植株5穴，測(cè)量主莖部分葉片長(zhǎng)和寬，按公式計(jì)算葉面積（長(zhǎng)×寬×0.75），并計(jì)算葉面積指數(shù)（LAI）。考察地上部性狀后，105℃殺青10 min，80℃烘干至恒重，測(cè)定各器官（莖鞘、葉片和穗）及全株的生物量。

1.4.4 考種及測(cè)產(chǎn)

待水稻成熟后，每處理隨機(jī)取10穴進(jìn)行室內(nèi)穗粒結(jié)構(gòu)考種，并進(jìn)行測(cè)產(chǎn)。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖表繪制，方差和回歸分析等運(yùn)用DPS 7.05軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 肥料運(yùn)籌對(duì)水稻生育期和主莖總?cè)~片數(shù)的影響

肥料運(yùn)籌對(duì)水稻生育進(jìn)程及葉片生長(zhǎng)影響明顯（表2）。水稻全生育期隨著氮素水平增加而延長(zhǎng)，在尿素單施處理中，空白對(duì)照（N0）全生育期為153 d，而氮素高的處理（N3）全生育期達(dá)到161 d，兩者相差8 d。水稻全生育期在尿素與緩釋肥配伍處理間也呈同樣趨勢(shì)，表明氮素的增加會(huì)延遲水稻成熟。在等氮條件下，尿素與緩釋肥配伍處理的全生育期天數(shù)明顯多于尿素單施處理，兩者相差10—11 d。其生育進(jìn)程延遲主要為水稻中后期的生育階段相對(duì)推遲，這與緩釋肥肥效釋放緩慢有關(guān)。氮素對(duì)水稻主莖總?cè)~片數(shù)也有一定的影響，在水稻生長(zhǎng)前期，低氮處理的水稻葉片生長(zhǎng)較高氮處理慢，到中后期差異逐漸變小。低氮（N0、N1、N4）處理與高氮（N2、N3、N5—N7）處理之間生長(zhǎng)季內(nèi)主莖總?cè)~片數(shù)相差 1張（表 2）。在等氮條件下，尿素單施處理和尿素與緩釋肥配伍處理的主莖總?cè)~片數(shù)沒(méi)有差異。由此表明，過(guò)多施用氮肥是延長(zhǎng)水稻生育進(jìn)程的主要因素，適宜的氮肥量及尿素與緩釋肥配伍比例能合理控制水稻生育期。

表2 氮肥處理對(duì)水稻生育進(jìn)程的影響Table 2 Effects of nitrogen treatment on the grow th and development of rice

2.2 肥料運(yùn)籌對(duì)水稻株高生長(zhǎng)和莖蘗消長(zhǎng)動(dòng)態(tài)的影響

水稻株高生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)表明（圖1），在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期，水稻株高與氮素水平呈正向趨勢(shì)，低氮處理（N0、N1、N4、N5）的株高明顯低于高氮處理（N2、N3、N6、N7）。在拔節(jié)期前，等氮條件下，尿素單施處理的水稻株高高于尿素與緩釋肥配伍處理，孕穗期后呈現(xiàn)相反趨勢(shì)，齊穗期后處理間高度差異逐漸縮小。從水稻株高增長(zhǎng)量變化過(guò)程可以看出，從苗期至孕穗期各處理水稻株高增長(zhǎng)量呈現(xiàn)“慢-快-慢-快”的變化規(guī)律。在分蘗盛期至分蘗高峰期間（7月11—18日），各處理株高日增長(zhǎng)量處于最快時(shí)期，與施氮量呈正向趨勢(shì)。在等氮條件下，尿素單施處理的株高日增長(zhǎng)量明顯高于尿素與緩釋肥配伍處理。分蘗高峰期后，各處理株高日增長(zhǎng)量逐漸下降，至拔節(jié)前最低（7月26日—8月2日）。拔節(jié)期至孕穗期，等氮條件下，尿素單施處理的株高日增長(zhǎng)量下降速度明顯高于尿素與緩釋肥配伍處理。拔節(jié)孕穗期（8月16—30日），各處理的株高日增量又呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，在等氮條件下，尿素與緩釋肥配伍處理日增量明顯高于尿素單施處理。至成熟期，尿素與緩釋肥配伍處理的株高比尿素單施處理增加（4.03±0.48）cm。由此表明，緩釋肥施用會(huì)增加水稻株高，適宜的氮素量和尿素與緩釋肥合理配比是控制水稻植株偏高的關(guān)鍵措施。

水稻群體莖蘗消長(zhǎng)動(dòng)態(tài)表明（圖2），低氮處理（N0、N1、N4、N5）水稻群體前期分蘗發(fā)生慢，在分蘗高峰時(shí)群體莖蘗數(shù)較少；高氮處理（N2、N3、N6、N7）分蘗發(fā)生快，在分蘗高峰時(shí)群體的莖蘗數(shù)較多。在等氮條件下，雖然尿素與緩釋肥配伍處理（N5—N7）的基肥施用比例高于尿素單施處理，但由于肥料中的養(yǎng)分釋放慢和時(shí)效長(zhǎng)，其群體分蘗發(fā)生比較平穩(wěn)，群體莖蘗高峰苗發(fā)生數(shù)比尿素單施處理少，且在分蘗高峰后群體莖蘗數(shù)下降比較平緩。至齊穗期后，尿素與緩釋肥配伍處理（N5—N7）的莖蘗數(shù)明顯高于尿素單施處理（N1—N3）。因此，適宜的氮素量和尿素與緩釋肥合理配比有利于水稻群體成穗率的提高。

圖1 氮肥處理對(duì)水稻株高生長(zhǎng)的影響Fig.1 Effects of nitrogen treatment on high grow th of rice

圖2 氮素處理對(duì)水稻莖蘗動(dòng)態(tài)的影響Fig.2 Effects of nitrogen treatment on the dynam ics of rice stem and tiller

2.3 肥料運(yùn)籌對(duì)水稻葉綠素相對(duì)含量及葉面積指數(shù)的影響

葉綠素相對(duì)含量檢測(cè)顯示，氮素用量及肥料運(yùn)籌方式對(duì)水稻后期葉片的SPAD值有明顯的影響。在水稻抽穗后，各處理劍葉SPAD值先緩慢上升，至齊穗期達(dá)到高峰后逐漸下降，不同氮素處理的劍葉SPAD值變化趨勢(shì)一致（圖3）。高氮處理比低氮處理的劍葉SPAD值高，同等氮素以尿素與緩釋肥配伍處理的SPAD值高于尿素單施處理。尿素與緩釋肥配伍處理的水稻劍葉SPAD值在達(dá)到高峰后下降緩慢，而尿素單施處理劍葉SPAD值達(dá)到高峰后下降較快，易于早衰。各處理的倒2、倒3葉呈現(xiàn)同樣的趨勢(shì)。因此，尿素配施緩釋肥可延緩水稻劍葉衰老，有利于提高水稻籽粒后期灌漿充實(shí)度。

圖3 各處理水稻抽穗后劍葉葉綠素相對(duì)含量的變化Fig.3 Change of the chlorophyll relative content in the rice sword leaf of each treatment after heading

葉面積指數(shù)（LAI）是水稻群體結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要量化指標(biāo)。對(duì)精量機(jī)穴播氮素處理水稻生育期群體LAI測(cè)定顯示（表3），各處理群體LAI隨著水稻生育進(jìn)程逐漸增大，至孕穗期達(dá)到最大，之后逐漸降低。在相同生育期中，氮素用量與群體LAI均呈現(xiàn)正向趨勢(shì)。在苗期，各處理LAI除N0較小外，其余處理均在0.86—1.42。其中，同等氮素以尿素單施處理的LAI相對(duì)較大，但無(wú)顯著差異。至拔節(jié)期，緩釋肥與尿素配伍處理的LAI均極顯著大于等氮尿素單施處理。在孕穗期，高氮處理的LAI較大，在8.45—9.64，顯著或極顯著大于低氮處理。在等氮條件下，LAI以緩釋肥與尿素配伍處理大于尿素單施處理，但差異不顯著。齊穗期至成熟期呈同樣趨勢(shì)。

表3 氮肥運(yùn)籌對(duì)水稻群體葉面積指數(shù)的影響Table 3 Effects of nitrogen app lication on leaf area index of rice population

2.4 群體生物量積累動(dòng)態(tài)變化及分配

群體生物量積累結(jié)果表明，各處理群體生物量積累量占收獲總生物量的比例在苗期均較低，除N0（空白對(duì)照）處理為7.4%外，其他處理均在10%左右，相互間差異也較小。之后逐漸增加，至拔節(jié)期尿素單施處理（N1—N3）生物量積累均在17%左右，明顯低于等氮尿素與緩釋肥配伍處理（N5—N7）。在齊穗期，各處理生物量積累最快，約占總生物量的60%—70%（圖4）。水稻群體生物量積累量和占總生物量的比例均以尿素與緩釋肥配伍處理相對(duì)較高，這可能與緩釋肥隨種深施肥料利用率提高有關(guān)；齊穗期群體生物量占總生物量的比例與收獲總生物量擬合方程為：Y=-59.973x2+8 119.5x-252337（R2=0.8241*）。分析該方程可知，水稻齊穗期群體生物量越高其收獲時(shí)總生物量就越大，但群體生物量占總生物量比例至68.05%時(shí)出現(xiàn)下降趨勢(shì)，表明并非齊穗期群體生物量越高籽粒產(chǎn)量就越高。

表4結(jié)果顯示，在測(cè)定的生育階段中，各處理苗期葉片的干物質(zhì)分配比例較大，達(dá)42.1%—51.0%，其中N3處理葉片干物質(zhì)分配比例極顯著高于其他處理，而莖鞘干物質(zhì)分配比例則相反；在拔節(jié)期，各處理的葉片干物質(zhì)分配比例總體呈下降趨勢(shì)，除N0處理極顯著低于其他處理外，其余處理間無(wú)顯著差異。但N0處理的莖鞘干物質(zhì)比例極顯著高于其他處理，N3處理顯著和極顯著低于N5和N0處理；至齊穗期，葉片干物質(zhì)分配比例急劇下降，最高為N1處理，最低為N2處理，兩者達(dá)極顯著差異。同等氮素下，N5處理的葉片干物質(zhì)比例顯著低于N1、N2與N6處理，N3與N7處理間差異不顯著。莖鞘干物質(zhì)分配最低為N0處理，顯著低于N2、N5、N6處理，其他處理差異不顯著。穗干物質(zhì)分配比例N0處理最高，極顯著高于N1、N4和N6處理，顯著高于N5和N7處理，同等氮素以尿素單施處理相對(duì)較高；在成熟期，葉片和莖鞘的干物質(zhì)分配比例繼續(xù)下降，同等氮素N7和N6處理葉片干物質(zhì)分配比例分別顯著高于N3和N2處理，N5與N1處理差異不顯著。莖鞘干物質(zhì)分配比例以N0和N4處理較高，分別為30.5%和31.2%。N0處理極顯著高于N6、N7，N4處理極顯著高于其他處理，N6、N7處理較低。穗部生物量比例高的處理均能達(dá)到高產(chǎn)，N2、N6處理的穗部生物量比例均達(dá)到60%以上，最高的N6處理極顯著高于N0—N5處理（N2除外），顯著高于N7處理。穗部干物質(zhì)比例較低為N0和N4處理，僅為55.3%和52.5%。

圖4 各處理水稻主要生育階段生物量比較Fig.4 Comparison of biomass in themain grow th stages of rice of each treatment

表4 氮肥處理對(duì)不同組織器官干物質(zhì)分配的影響Table 4 Effects of nitrogen treatment on the distribution of dry matter in different tissues and organs %

2.5 肥料運(yùn)籌對(duì)產(chǎn)量及產(chǎn)量因素的影響

由表5可見(jiàn)，隨著施氮量增加水稻產(chǎn)量隨之遞增，但至300 kg/hm2時(shí)反而降低（N3＜N2、N7＜N6）。氮素（x）與水稻產(chǎn)量（Y）擬合方程為 Y=-0.15x2+93.44x-3 794.73（R2=0.7645*），當(dāng)?shù)貫?11.47 kg/hm2，在本試驗(yàn)氮素范圍內(nèi)產(chǎn)量最高；在等氮條件下，尿素與緩釋肥配伍處理的產(chǎn)量顯著高于尿素單施處理（N5＞N1、N6＞N2、N7＞N3）。其中，N6處理產(chǎn)量最高，極顯著高于 N0、N1、N3、N5、N7處理，顯著高于N2處理。

氮素對(duì)水稻產(chǎn)量因素影響最大的是單位面積內(nèi)的有效穗數(shù)，其次為每穗實(shí)粒數(shù)，較小為結(jié)實(shí)率和千粒重。有效穗數(shù)以N6處理最高，極顯著高于N0、N1、N4處理，顯著高于N2處理，與N3、N5處理和N7處理間差異不顯著。在等氮條件下，除N7與N3處理無(wú)顯著差異外，尿素與緩釋肥配伍處理的有效穗數(shù)顯著高于尿素單施處理（N5＞N1、N6＞N2）。每穗實(shí)粒數(shù)最高為N2處理，極顯著高于其他處理。在等氮處理間，除N2極顯著高于N6外，其他對(duì)應(yīng)處理間差異不顯著。各處理結(jié)實(shí)率差異較小，除N1顯著高于N7外，與其他處理間差異不顯著。在等氮條件下，尿素與緩釋肥配伍處理的結(jié)實(shí)率高于尿素單施處理，但差異不顯著。處理間千粒重差異不顯著。

3 討論

3.1 緩釋肥能促進(jìn)水稻根系生長(zhǎng)并向土壤深層分布、保持根系活力［19］，對(duì)提高作物肥料的利用率，降低養(yǎng)分流失所產(chǎn)生的面源污染，以及保護(hù)生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。試驗(yàn)中出現(xiàn)尿素與緩釋肥配伍處理的成熟期延遲，病蟲(chóng)害發(fā)生比尿素單施處理相對(duì)偏重，其主要原因是緩釋肥配伍處理的水稻葉片嫩綠時(shí)間較長(zhǎng)，易于受病蟲(chóng)害侵襲。因此，在生產(chǎn)實(shí)際中，要降低病蟲(chóng)害的危害，除了選擇抗逆性強(qiáng)的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)水稻品種外，還需要科學(xué)的肥料運(yùn)籌及緩釋肥與化肥的適宜配比。

3.2 以往的研究表明，水稻產(chǎn)量形成的過(guò)程實(shí)質(zhì)上就是干物質(zhì)積累與分配的過(guò)程［20-21］，分析其在水稻生長(zhǎng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)變化是揭示產(chǎn)量形成高產(chǎn)群體調(diào)控指標(biāo)的重要內(nèi)容。本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)水稻齊穗期群體生物量占成熟期總生物量的比例與成熟期總生物量擬合曲線分析得知，在一定范圍內(nèi)，水稻齊穗期群體生物量比例與成熟期總生物量呈正向趨勢(shì)，但當(dāng)群體生物量比例增至68.05%，收獲時(shí)總生物學(xué)產(chǎn)量出現(xiàn)下降趨勢(shì)。依據(jù)水稻谷草比相對(duì)恒定的因素，認(rèn)為并非在齊穗期群體生物量越高籽粒產(chǎn)量就越高，還與水稻群體組織器官生物量分配、運(yùn)輸與轉(zhuǎn)化的結(jié)果有關(guān)，這與龔金龍等［21］研究基本一致。

3.3 水稻的產(chǎn)量是土壤肥力、施肥和氣候生產(chǎn)力的綜合反映［22］。本試驗(yàn)顯示，當(dāng)理論氮素用量為311.47 kg/hm2時(shí)，得到的理論最高產(chǎn)量低于實(shí)際產(chǎn)量，可能是采用緩釋肥配伍后，雖然氮素等量施用，但由于尿素與緩釋肥在土壤的釋放時(shí)間不同，作物對(duì)不同肥料類(lèi)型的利用率不一，使得到的水稻理論產(chǎn)量偏低。因此，本試驗(yàn)分析得到的理論氮素用量尚存在一定局限性，僅供參考。

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