種植密度及氮肥投入量對水稻氮素利用效率的協同效應研究

武浩

摘? ? 要：影響水稻生長和產量的因素中，肥料用量和種植密度占據重要比重，分析移栽密度和氮肥用量對于水稻氮素利用效率的影響，是促進水稻科學栽植和施肥的重要依據。選擇華優2號、B優827、豐優香占及Q優1號為試驗材料進行大田種植試驗。通過統計和分析不同品種在不同氮肥用量和種植密度下的生長、產量及氮素利用率情況等特征，得出結論，使用常規氮肥和中密度種植方案可以確保水稻高產，上述4個水稻品種在中氮高密度下的產量比在中密度和常規氮量下的產量低，但對提升水稻氮肥利用率有積極作用。相對于常規施氮用量，合理增加種植密度并適當減少氮肥用量的種植方案下，水稻產量變化并不明顯，但是可以提升氮肥利用率。綜合來看，增密減氮是一種資源節約型和環境友好型的水稻生產模式。

關鍵詞：密度;氮肥;水稻;氮素利用率;協同效應

文章編號：1005-2690（2022）06-0008-03? ? ? ?中國圖書分類號：S147? ? ? ?文獻標志碼：B

1 研究綜述

1.1 水稻氮素吸收利用機制

試驗研究發現，水稻作為一種水生農作物，其生長過程中需要持續灌溉，所以水稻種植的土壤長期被水掩蓋，這樣會導致土壤中氮含量較少。氮素在水稻土壤中的存在形式主要是銨態氮，水稻在生長發育中吸收氮肥，是將銨態氮作為主要吸收物質[1]。水稻通過根系吸收土壤中的銨態氮，前期水稻根系相對發達，可以大量吸收土壤中的銨態氮，但是到了水稻生長后期，根系會產生一定程度的退化，根部吸收銨態氮的能力減弱，導致營養不足。

水稻通過根部向莖葉提供必要的氮素養分，促進水稻生長[2]。水稻的根系形態及特征也會影響其對氮素的吸收，一般根系比較發達的水稻品種對氮素吸收能力強。而水稻根系不僅影響其對氮素的吸收，還會影響銨態氮礦質化進程，這時水稻根部吸收氮素的能力會逐漸削弱[3]。水稻根系在一定程度上能夠激活土壤中的固氮菌，可以提升氮素吸收效率。相對于其他農作物，水稻根系對氮肥的利用率比較高，這主要是因為水稻自身所含的氮素水平低，而其生長發育中需要大量氮素支持，所以會通過根系大量吸收氮素營養[4]。水稻葉片可以通過光合作用促進氮素吸收，在水稻抽穗期，葉片氮素含量和葉綠素含量都不斷上升，其對氮素的利用率也不斷提升[5]。

研究可知，在影響水稻產量的因素中，氮肥施用量是決定性因素，在一定的施氮量區間，施氮量越高，水稻產量越高，但是當施氮量達到某個臨界值時，雖然施氮量提高，但是水稻產量可能區域穩定，甚至會有產量回落的情況，所以施氮量和水稻產量之間是一種拋物線關系，施氮量達到一定量，產量處于頂峰，而后施氮量增加對于產量并沒有促進作用，甚至有反作用。可見，氮肥并不是越多越好，必須要保證施氮量合理，這是保證水稻高產、穩產的關鍵。水稻在不同生育期對氮素的需求不一樣，因此在施氮肥時，應把握水稻的不同生長時期，合理控制氮肥施用量，保證科學合理施肥[6]。基肥和蘗肥用量是影響水稻分蘗的主要因素，是否能夠實現有效分蘗直接關系水稻的出穗率，如果基肥、蘗肥施用量不足，會影響分蘗，導致成穗率下降，不利于水稻高產，而施用量過多，會增加很多無效分蘗，導致莖稈細弱，降低水稻穗質量，還容易出現病蟲害，反而會導致水稻產量降低。在水稻生長后期，合理施加穗肥至關重要，這對于水稻穗分化和有效率具有重要的促進作用[7-9]。

整體來看，對水稻施肥不僅要科學用量，還需要配合水稻生長發育的不同階段進行，這樣才能夠保證在水稻生長的各個階段有充足的營養，從而提升水稻產量。研究表明，通過降低基蘗肥用量，增加水稻生育后期的氮肥用量，可以提升水稻產量。

1.2 氮肥水平、密度共同作用對水稻生長發育和產量的影響

影響水稻生長發育的因素中，氮素和種植密度是關鍵，都會影響水稻產量，是水稻種植管理中的重要內容。氮素營養對水稻生長發育有重要促進作用，植株密度會對水稻生長環境產生作用進而影響水稻生長發育。如果水稻種植比較密集，施加氮肥后對于增加水稻群體穗數是有效的，但是密度過大，會導致水稻稻穗結實率下降，不利于增產。水稻種植密度適中，氮肥施用量和水稻產量之間的關系為拋物線關系，密度適中時，288 kg/hm2氮肥施用量下水稻產量達到最大值。在氮肥施用量一致時，種植密度為27萬穴/hm2時產量達到最大值。在生產過程中，水稻種植密度低，施加較多的基蘗肥能夠確保前期分蘗。如果水稻種植密度稀疏，氮肥施用量會對水稻產量影響增大，這種情況下的水稻產量和施氮量是正比例關系。在早稻種植早期，過多施加氮肥并不能加速水稻分蘗，水稻種植密度低，氮肥施用量大反而可能導致水稻產量下降。

研究發現，分蘗能力弱的水稻品種不適合用稀植高氮的栽植方式，這種栽植模式不僅可能導致產量降低，還會污染環境。學者通過對長江中下游雙季稻區進行試驗研究發現，適當增大水稻種植密度，并適當降低氮肥施用量，反而可以促進水稻高產。通過增大密度，減少氮肥用量，水稻高產概率比較大。

因為稀植高氮不僅浪費資源，也會破壞生態環境，不符合可持續發展觀念要求。對比之下，增密減氮是一種環境友好型、資源節約型的有效增產栽植模式。據我國農業發展情況來看，我國人均土地面積少，糧食安全事關重大，要保證糧食產量，在水稻生產中必須要施肥，但現實情況是，在農業生產中大量施加化肥已經帶來了嚴重的環境問題，導致資源浪費。整體來看，密植減氮是最理想的氮肥施用方案，這對于減少氮肥投入、增加水稻產量、減少土壤污染具有重要作用。

要促進水稻產業可持續發展，需要研究更理想的生產栽植模式，通過適當增大植株密度，減少氮肥施用量，結合不同的水稻品種來合理制定氮肥施用量方案是科學施肥的關鍵，這對于提升水稻氮素吸收利用效率，促進水稻高產，實現農業綠色發展、協調發展有重要作用。E48B7F46-0E4A-43F7-847A-9B6DA7C70FCD

2 試驗分析

2.1 材料準備

選擇華優2號、B優827、豐優香占以及雜交Q優1號為試驗材料，在水稻種植大田中開展種植試驗。

2.2 試驗設計

在試驗區進行裂區設計，主區為氮肥水平，華優2號氮肥水平分別為低氮（136 kg/hm2）、中氮（151 kg/hm2）、常規氮（182 kg/hm2），用N136、N151、N182表示，B優827、豐優香占以及雜交Q優1號氮肥水平分別為低氮（155 kg/hm2）、中氮（176 kg/hm2）、常規氮（212 kg/hm2），分別以N155、N176、N212表示，以N0表示不施加氮肥。

副區為機插密度。設置3個密度水平，分別為低密度（30 cm×20 cm）、中密度（30 cm×18 cm）以及高密度（30 cm×16 cm），分別用D1、D2、D3表示，重復3次。小區面積約為42 m2。氮肥按照基肥（移栽前1 d）、分蘗肥（移栽后7 d和12 d連續兩次按照3∶1施加）以及穗肥（孕穗期）施加。

具體不同氮肥水平的施氮量和機插密度如表1、表2所示。

2.3 結果分析

2.3.1 氮肥水平和密度對水稻各器官氮含量的影響

通過統計試驗數據可知，水稻莖鞘部位的氮含量相對于葉和穗而言更低，隨著施氮量不斷增加，水稻各個部位的氮吸收量也增加。選擇不同的水稻品種，使用低氮施肥方案和常規氮施肥方案所得的結果有顯著差異，相對來說，水稻種植密度對于氮含量影響相對較弱。水稻不同部位的氮含量因為生長發育會呈現消耗狀態，相對而言，成熟時期的水稻不同部位氮含量比其發育生長時期更低。氮肥水平為N212D2的莖鞘氮含量最高，達到1.23%。B優827成熟期莖鞘氮含量以常規氮肥水平N212D1最高，葉片氮含量以常規氮肥水平N212D1最高，穗氮含量以常規氮低密度N212D1最高。華優2號成熟期常規氮N182D2氮含量最高，莖鞘、葉片、穗氮含量在常規氮低密度N182D1時達到最大值。

2.3.2 種植密度對不同氮肥水平利用率和施氮量的影響

研究發現，種植密度不同，不同品種的水稻氮肥利用率和施氮量之間呈反比例關系，不同品種在低氮情況下的氮肥利用率都能夠達到最大值。在不同施氮肥條件下，水稻對氮肥的利用率存在明顯差異。在施氮量一致的情況下，水稻氮肥利用率主要和水稻的種植密度密切相關，種植密度大，氮肥利用率高，差異顯著。研究發現，不同品種的水稻氮肥偏生產力、氮肥利用率、氮肥回收利用率和施氮量之間也呈反比例關系，氮肥偏生產力在同樣的種植密度下會因為施氮量的增加而降低。在相同氮肥水平下，種植密度增大，氮肥偏生產力也會隨之增加。可見，在不同水稻品種中，施氮量持續增加，氮肥吸收率也呈增長趨勢，而過量施加氮肥，會讓水稻過度吸收氮素，這些氮素在水稻的莖葉中留存，不會繼續向稻穗傳輸，所以導致水稻的氮素吸收率反而降低。

3 結束語

綜合試驗和分析結果來看，稀植高氮的常規種植方案在眾多方案中是實現高產的最佳方案，但是會導致資源浪費，而且會破壞生態環境，不符合可持續發展理念，不建議推廣。增密減氮能合理控制栽植密度和氮肥投入量，是一種環境友好型、資源節約型的有效增產栽植模式。要想促進水稻產業可持續發展，需要研究生產栽植模式，適當增大植株密度，減少氮肥施用量。應結合不同的水稻品種來確定其對氮肥的需求和土壤中的氮含量施肥，有效提升水稻氮素吸收利用效率，促進水稻高產。

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