供氮水平對南粳9108群體質量和產量的影響

李慧龍，宋曉華，段斌，魯濤，劉秋員

(1信陽市農業科學院，河南 信陽 464000；2 信陽市農業經濟管理指導站，河南 信陽 464000；3信陽農林學院 科研處，河南 信陽 464000)

水稻是我國重要的糧食作物。已有研究表明，氮肥與水稻產量關系密切[1-4]，因此，關于水稻施氮量的問題一直是研究熱點。雖然前人對水稻適宜施氮量進行了大量研究，但研究結果不一。魏海燕等[5]認為施氮量在300kg/hm2時，水稻產量最高；陳露等[6]認為超級稻品種適宜施氮量為360 kg/hm2；郭保衛等[4]認為在秸稈全量還田下，施氮量為270 kg/hm2條件下產量最高；馮躍華等[7]認為超級雜交稻最佳施氮量為254.2kg/hm2；高帥等[8]認為常規稻和雜交稻均在施氮水平為 180 kg/hm2時產量最高；張軍等[9]認為應根據不同地力水平確定適宜施氮量，并建議高地力田適宜施氮量為240～270 kg/hm2，中地力田為 285～315 kg/hm2，低地力田為330～360 kg/hm2。造成以上研究結果的差異，可能與供試品種、種植方式、供試土壤、生態環境等不同有關。因此，針對某一特定生態區域開展水稻適宜施氮量的研究，可為當地水稻生產準確施氮提供指導。本文以豫南地區近年來在“秈改粳”工作中主推的優質食味粳稻品種南粳9108為材料，系統研究不同供氮水平對其產量形成和群體質量的影響，以明確南粳9108在豫南地區的適宜施氮量，為實現其高產優質栽培提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與供試品種

試驗于2018年在信陽市農業科學院試驗農場進行。試驗地前茬為小麥，土壤有機質含量為15.7g/kg，全氮0.29 g/kg，速效磷16.6 mg/kg，速效鉀 73.8 mg/kg。供試品種為江蘇省農業科學院育成的優質食味粳稻品種南粳9108，該品種全生育期150d左右，每穗粒數130左右。

1.2 試驗設計

試驗共設置4個氮肥用量，分別為0 kg/667m2(N0)、8 kg/667m2(N8)、16 kg/667m2(N16)、24 kg/667m2(N24)，氮肥基蘗肥比例為6:4；磷、鉀用量分別為5 kg/667m2、6 kg/667m2，一次性基施。株行距為15×30 cm，小區面積12 m2，3次重復，試驗采用隨機區組設計。小區田埂用塑料薄膜包埂，以防氮肥互串。試驗于5月22日播種，6月21日移栽，單本栽插。其他田間管理措施均按豫南地區粳稻高產栽培技術要求進行操作。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 干物質積累 分別于拔節期、抽穗期、成熟期，每個生育期以小區平均莖蘗數為標準，取代表性植株3叢，植株連根拔出，清洗，去根。把葉片、莖鞘、穗分開，105℃下殺青30 min，80℃下烘干至恒重，測定葉片、莖鞘和穗各部位干物質量。

1.3.2 葉面積指數(LAI) 田間取樣與抽穗期取干物質積累樣品同步進行。每處理取 3穴，剪下所有葉片，用直尺量取長與寬，然后以長×寬×0.75 計算葉面積，并將葉面積分為總葉面積(所有莖蘗的葉面積)、有效葉面積(有效莖蘗的葉面積)和高效葉面積(有效莖蘗頂3葉的葉面積)，再折算成相應的葉面積指數。

1.3.3 葉綠素含量(SPAD值)的測定 在抽穗期、乳熟期(抽穗后20d)、成熟期(收割前1d)，每個小區用日本產葉綠素測定儀(SPAD-502)測量10片劍葉的葉綠素含量，每片葉測定基部、中部及葉尖部三處，取其平均值。

1.3.4 產量及其結構 成熟期各小區定點50穴調查單位面積穗數，并按平均穗數取5穴帶回室內，調查穗粒數、結實率、千粒重等，并核收實際產量。

1.4 數據計算和統計分析

有效葉面積率(%)=有效葉面積/總葉面積；

高效葉面積率(%)=高效葉面積/總葉面積；

葉綠素含量衰減率(%)= (A時期葉綠素含量-B時期葉綠素含量 )/A時期葉綠素含量；

莖鞘物質輸出率(%)=(抽穗期莖鞘干重-成熟時莖鞘干重)/抽穗期莖鞘干重；

莖鞘物質轉換率(%)=(抽穗期莖鞘干重-成熟時莖鞘干重)/籽粒干重；

穎花/葉(個/cm2)=總穎花數/抽穗期葉面積；

實粒/葉(粒/cm2)=總實粒數/抽穗期葉面積；

粒重/葉(mg/cm2)=總粒重/抽穗期葉面積。

試驗數據用Excel整理，用SPSS 19.0軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 供氮水平對南粳9108產量及其結構的影響

由表1可知，隨著供氮水平的增加，產量表現出先升高后降低的趨勢，以N16處理最高，達到657.88 kg/667m2，并且要極顯著高于N0和N8處理，其次是N24處理，產量為625.82 kg/667m2，與N16處理產量差異達到了顯著水平。從產量構成因素看，隨著供氮水平的增加，有效穗數、每穗粒數均呈升高趨勢，而結實率和千粒重呈下降趨勢。

表1 不同供氮水平下南粳9108產量及其構成因素

注： 表中同列數據后小寫和大寫字母者分別表示差異達0.05、0.01顯著水平，下同。

2.2 供氮水平對南粳9108葉面積和粒葉比的影響

由表2可知，隨著供氮水平提高，總葉面積指數呈極顯著增加趨勢，以N24處理最高，達到7.37；而有效葉面積率和高效葉面積率呈現先增加后降低的趨勢，均以N16處理最高。粒葉比方面，穎花/葉、粒數/葉均有隨著供氮水平提高而增加的趨勢，但二者均以N16處理最高，粒重/葉表現出相反的規律，隨著供氮水平的提高呈現出降低的趨勢，以N0處理最高，其次是N16處理，N24處理最低。

表2 不同供氮水平下南粳9108葉面積及粒葉比

2.3 供氮水平對南粳9108葉片葉綠素含量及其衰減率的影響

由表3可以看出，南粳9108劍葉SPAD值隨著供氮水平的提高表現出增大的趨勢，在抽穗期、乳熟期、成熟期均是以N24處理最高，而且在成熟期各供氮水平之間的差異均達到了極顯著水平。從葉綠素含量衰減率來看，其隨供氮水平的增加表現出降低的趨勢，而且“乳熟期-成熟期”的衰減率均要明顯高于“抽穗期-乳熟期”。

表3 不同供氮水平下南粳9108劍葉SPAD值及其衰減率

2.4 供氮水平對南粳9108干物質積累分配與轉運的影響

2.4.1 供氮水平對南粳9108干物質積累的影響 不同供氮水平下南粳9108的干物質積累量如表4。隨著供氮水平的增加，干物質積累量在3個生育期均呈增加趨勢，以N24處理最高，但N24處理與N16處理之間差異不顯著，與N0和N8處理差異均達到了極顯著水平。從收獲指數來看，供氮水平的增加，降低了收獲指數，以N0處理最高，為0.56，N24處理最低，只有0.46，二者之間的差異達到了極顯著水平。

表4 不同供氮水平下南粳9108干物質積累量

2.4.2 供氮水平對南粳9108干物質階段積累及比例的影響 從表5可以看出，播種-拔節、拔節-抽穗、抽穗-成熟3個生育階段干物質積累量均隨著供氮水平提高呈增加趨勢，以N24處理最高，但與N16處理差異不顯著，與N0處理差異均達到了極顯著水平。

表5 不同供氮水平下南粳9108干物質階段積累特征

從各生育階段物質積累量比例來看，各供氮水平下均是以“拔節-抽穗”積累量和積累比例最高，其次是“抽穗-成熟期”，“播種-拔節”最低；隨著供氮水平的提高，“播種-拔節”的積累比例有升高趨勢，以N16處理積累比例最高，但3個施氮處理之間差異不顯著，“拔節-抽穗”和“抽穗-成熟”的積累比例有降低趨勢，特別是N16和N24處理要極顯著低于N0處理。

2.4.3 供氮水平對南粳9108干物質分配與轉運的影響 不同供氮水平下南粳9108干物質在各器官的分配如表6。隨著供氮水平的增加，莖鞘干物質的比例在拔節期、抽穗期均呈降低趨勢，以N0處理最高，N24處理最低，二者之間的差異達到顯著水平，而在成熟期表現出相反的規律，呈升高趨勢；葉干物質的比例在3個生育期均隨著供氮水平的提高而增加，但成熟期各供氮水平之間的差異并不顯著；穗干物質比例在抽穗期各供氮水平之間差異不顯著，成熟期則表現出隨供氮水平增加而降低的趨勢。

不同供氮水平下的莖鞘物質轉運特征如表7。從表7可以看出，莖鞘物質輸出量隨著供氮水平的提高表現出先升高后降低的趨勢，以N16處理最高，達到101.10 kg/677m2，N24處理最低，只有58.40 kg/677m2。莖鞘物質輸出率和莖鞘物質轉換率隨著供氮水平的提高均表現出極顯著的降低趨勢，說明增施氮肥不利于莖鞘物質的轉運和再利用。

表6 不同供氮水平下南粳9108干物質器官分配比例

表7 不同供氮水平下南粳9108莖鞘物質轉運特征

3 結論與討論

本試驗研究結果表明，南粳9108產量隨著供氮水平的增加，表現出先升高后降低的趨勢，當施氮量為16 kg/667m2時，產量最高，達到657.88 kg/667m2。關于過量施氮肥引起減產的原因，郭保衛等[4]認為主要原因是群體穎花量減少；魏海燕[5]、錢銀飛等[10]認為由穗數、千粒重和結實率降低引起；汪軍等[11]認為與結實率顯著降低有關，與每穗粒數和千粒重關系不大。本試驗研究結果表明，供氮水平的增加，有效穗數、每穗粒數均呈升高趨勢，而結實率和千粒重呈下降趨勢，說明高氮條件下，結實率和千粒重的降低，可能是引起產量降低的主要原因。

高質量群體是水稻形成高產的重要基礎，評價水稻群體質量，主要有抽穗后干物質積累量、葉面積指數、群體穎花量、成穗率和粒葉比等。關于群體質量評價指標，凌啟鴻等認為抽穗后干物質積累量是衡量水稻群體質量的核心指標，粒葉比是衡量水稻源庫協調水平的綜合質量指標，而成穗率則是水稻群體質量的綜合指標[12]。郭保衛等認為隨著施氮量的增加，機插稻分蘗中期、拔節期、抽穗期和成熟期的莖蘗數、葉面積指數、光合勢、干物質積累量均呈遞增趨勢，但高氮水平下上述指標增幅有變小趨勢，而抽穗后干物質積累量、成穗率、有效葉面積率、高效葉面積率、穎花/葉、實粒/葉和粒重/葉呈先增后降的趨勢，以施氮量 270 kg/hm2最高[4]。本試驗研究的結果表明，隨著供氮水平提高，總葉面積指數、穎花/葉、粒數/葉、劍葉SPAD值、干物質積累量呈增加趨勢，有效葉面積率和高效葉面積率呈現先增加后降低的趨勢，葉綠素含量衰減率呈降低趨勢。試驗說明增施一定的氮肥，可以有效地改善水稻群體質量指標，這也可能是施氮促進水稻增產的深層次原因。

水稻產量，一部分來源抽穗于后的光合產物，另一部分來源于抽穗期莖鞘貯藏物質，這部分占灌漿物質的20%～40%[12]。本試驗研究結果表明，隨著供氮水平的提高，莖鞘干物質分配比例在拔節期和抽穗期均呈下降趨勢，說明增施氮肥并沒有促進莖鞘中干物質積累量相應的增加。此外，本試驗還發現，隨著供氮水平的增加，莖鞘物質輸出量表現出先升高后降低的趨勢，以施氮量16 kg/667m2最高，而莖鞘物質輸出率和莖鞘物質轉換率均表現出降低趨勢，說明增施氮肥不利于莖鞘物質的轉運和再利用，這也可能是過量施氮引起減產的一個重要原因。