嘉興地區不同年代粳稻品種產量及氮素利用效率

魯晨妮 周雪 程旺大 張紅梅 沈亞強 王保君 朱靜娜 胡文凌 章斐 陳貴*

（1 嘉興市農業科學研究院，浙江 嘉興314016；2 浙江省嘉興生態環境監測中心，浙江 嘉興314000；第一作者：LCN2019@163.

com；*通訊作者：chenzhao2004@163.com）

水稻是我國主要的糧食作物，氮素是水稻生長的重要元素，也是提高水稻產量的重要因子。近年來，隨著耕地面積的減少以及人口總量的增加，培育高產水稻品種、配套使用先進栽培技術和增加生產投入成為保障糧食安全的主要措施[1-3]。合理施用氮肥可以提高水稻產量、改良稻米品質、提高氮素利用率并減少因為過度施肥而對環境造成的負面影響[4-5]。另外，由于不同水稻品種對氮素的利用率不同，培育氮素利用率高和回收率高的品種可以減少生產過程中肥料的投入[6-9]。因此，本研究選取嘉興地區培育并處于生產中的水稻作為供試品種，對水稻氮素吸收、積累、轉運和利用隨著年代變化的趨勢進行研究，期望可以為培育和篩選氮素高效利用的水稻品種提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試品種為秀水128（浙審稻2007003）、秀水134（浙審稻2010003）、嘉58（浙審稻2013011）、嘉67（浙審稻2016002）和秀水14（浙審稻2017009）等5 個常規粳稻，均由嘉興市農業科學研究院選育。

1.2 試驗方法

于2018 年在嘉興市農科院古塘試驗基地進行，該地屬于亞熱帶季風氣候，年平均溫度約15℃，年降水量1 200 mm 左右，年輻射量462 kJ/cm2。供試土壤為青紫泥，基本理化性質如下：pH 值6.26、有機質32.7 g/kg、全氮0.16%、堿解氮41 mg/kg、有效磷2.57 mg/kg、速效鉀134 mg/kg。供試點氮肥（尿素）施用量為225 kg/hm2，按照基肥∶分蘗肥∶穗肥為4∶3∶3 的比例施用；磷肥（過磷酸鈣）施用量為65 kg/hm2，鉀肥（氯化鉀）施用量為90 kg/hm2，磷鉀肥作基肥一次性施入。田間水分管理和病蟲害防治同當地大田。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 產量及產量構成因子

收獲前各小區取2 m2水稻，脫粒曬干后測定稻谷產量。取5 叢代表性樣品進行考種，分別考查每穗粒數、空秕粒數、千粒重等。

1.3.2 地上部干物質

成熟期于各小區分別取有代表性的水稻植株地上部，105℃殺青30 min，于烘箱70℃下烘至恒質量，稱重，計算地上部干物質累積量。

1.3.3 氮素積累

將水稻植物樣品磨碎，H2SO4-H2O2消解后采用凱氏定氮法測定氮素含量，計算氮的累積量。

1.3.4 土壤養分

水稻收獲之后，采用五點法在各試驗小區采集土壤樣品，取樣深度為0～20 cm，混合均勻后剔除石塊、植物根系等侵入體，測定土壤養分。土壤有機質用H2SO4-K2Cr2O7外加熱法測定；全氮采用H2SO4混合催化劑消解，凱氏定氮法測定；堿解氮采用堿解擴散法測定；有效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定；速效鉀采用1.0 mol/L 醋酸銨浸提-火焰光度法測定[10]。

表1 水稻產量及產量構成因子表現

表2 水稻地上部干物質積累量、氮素積累量和谷草比

表3 水稻氮素吸收及利用情況

1.4 數據處理

用Excel 2013 軟件進行數據處理和分析。氮素利用效率（kg/kg）=稻谷產量/土壤供氮量（耕層土壤有效氮與施氮量之和）；氮吸收效率（kg/kg）=水稻植株總吸氮量/土壤供氮量；氮素生理利用率（kg/kg）=水稻植株總干物質累積量/水稻植株總吸氮量；氮肥表觀利用率（%）=（水稻植株總氮積累-不施肥土壤供氮量）/施肥量×100；莖稈干物質轉運量（kg/hm2）=齊穗期莖稈干物質積累量－成熟期莖稈干物質積累；莖稈干物質轉運效率（%）=（齊穗期莖稈干物質積累量－成熟期莖稈干物質積累量）/齊穗期莖稈干物質積累量×100；莖稈氮轉運量（kg/hm2）=齊穗期莖稈氮累積量－成熟期莖稈氮累積量；莖稈氮轉運效率（%）=（齊穗期莖稈氮累積量－成熟期莖稈氮累積量）/齊穗期莖稈氮累積量×100；氮收獲指數（kg/kg）=成熟期水稻穗氮積累量/成熟期水稻植株總氮積累量；谷草比=水稻籽粒產量/水稻秸稈產量。

2 結果與分析

2.1 不同年代育成品種的產量及產量構成

由表1 可知，隨著品種年代的演進，水稻產量總體呈現上升趨勢，其中，秀水14 產量最高，達到9.58 t/hm2，與秀水128、秀水134、嘉58 和嘉67 相比分別增加了15.84%、4.81%、21.42%和12.44%；不同品種有效穗數差異不大，最早育成的秀水128 和最晚育成的秀水14 同為388.00 萬/hm2；每穗粒數和千粒重均呈現上升趨勢，秀水14 的每穗粒數比秀水128 提高了13.17%，千粒重提高了13.39%；結實率略有降低，秀水14 比秀水128 低了4.42 個百分點，降幅為4.85%。

2.2 不同年代育成品種干物質和氮素積累量

由表2 可知，隨著品種育成年份的演進，水稻地上部干物質積累量和地上部氮累積量呈現上升趨勢，與秀水128 相比，秀水14 地上部干物質積累量提高了15.17%，地上部氮累積量提高了19.81%。說明后來選育的品種的物質積累能力更強。各品種谷草比維持在0.89～1.01 之間，差異不大。

2.3 不同年代育成品種氮素吸收及利用情況

從表3 可見，隨著品種育成年代演進，水稻氮素利用效率、氮素吸收效率和氮肥表觀利用率總體呈上升趨勢，相比秀水128，秀水14 氮素利用效率提高了15.82%、氮素吸收效率提高了20.00%、氮肥表觀利用率提高了12.56%；地上部干物質氮素生理利用效率和谷物氮素生理利用效率整體呈下降趨勢，相比秀水128，秀水14 分別下降了6.31%和5.15%。

表4 水稻氮素和干物質轉運情況

2.4 不同年代育成品種氮素和干物質轉運情況

由表4 可見，隨著品種育成年代演進，水稻莖稈干物質轉運量、氮素轉運量、干物質轉運效率、氮素轉運效率和氮收獲指數總體表現為逐漸增長趨勢，秀水14的莖稈干物質轉運量、氮素轉運量、干物質轉運效率、氮素轉運效率和氮收獲指數分別為0.84 t/hm2、96 kg/hm2、6.70%、51.34%和0.63，而秀水128 僅分別為0.08 t/hm2、41 kg/hm2、0.69%、30.00%和0.54。

3 討論與結論

崔菁菁等[11]研究發現，不同年代水稻品種抽穗期的葉片氮含量與產量呈極顯著相關性。在本試驗中，不同年代育成的水稻品種產量的增長與水稻氮素吸收和利用增長的趨勢相同。陳貴等[6]研究發現，水稻氮累積量增加對氮素吸收效率有促進作用，但是可能導致氮素生理利用效率降低。本試驗得出了類似結論。本試驗結果表明，隨著育成年代的演進，嘉興地區常規粳稻品種產量呈增長趨勢，地上部干物質和氮累積能力增強，氮素吸收效率、氮素利用效率和氮肥表觀利用率提高。