不同施氮量對節水抗旱稻產量及氮肥利用效率的影響

（204號（1 2）

中圖分類號：S511.062 文獻標志碼：A 文章編號：1673-6737（2025）04-0001-08

Effects of Different Nitrogen Application Rates on the Yield and Nitrogen Use Efficiency of Water-saving and Drought-resistance Rice

ZHANG Feng-jie12，LI Yangl2 ，WANG Hong-wei12 ，TA Nal2 WANG Jian ^1，2 ，ZHANG Li-yan12，BAO Hong-xia12*

（1 Tongliao Academy of Agriculture and Animal Husbandry Sciences/Tongliao Northern Key Laboratory ofRice Breeding，Tongliao，Inner Mongolia O28O15，China;

2 InnerMongolia KeyLaboratoryof Rice Breeding InnovationinNorthern Cold Region，Hinggan League， InnerMongolia 137400，China）

Abstract：Inordertosolvetheproblemof nitrogen fertilizerapplicationrateof water-savinganddrought-resistantrice，the efect of nitrogen fertilizerreductionontheyieldandnitrogenuseeficiencyof water-savinganddrought-resistantricewas studied.In2O22thepoexperimentwacarredout，andfivetreamentsweresetasotrol，lowrogenN1（pureogen 126kg/hm² ，medium nitrogen N2 （pure nitrogen153 kg/hm2），conventional nitrogenN3 （pure nitrogen18O kg/hm2）andhigh nitrogen N4 （pure nitrogen 200kg/hm² ）.The results showed that the yield of water-savingand drought-resistant rice was the highestunderN3conditions，buttherewasnosignificantdiferencebetweentheyieldofN2treatmentandN3treatment，and N2treatment otainedhighereconomicbenefitsbyreducingnitrogen fertilizerinput.TheN3treatmentcouldcontinuously increasethebiomassofwater-savinganddrought-resistantricethroughthetotalamountofnitrogenfertilizercontroland reasonablemanagementandfinallyreachthemaximumvalue，andtheN2treatmentwasnotsignificantlydiferentfromthe N3treatmentafteroptimizingthenitrogenfertilizerreduction，indicatingthattherewasroomforreducingnitrogenfertilizer. Withtheincreaseofnitrogenapplicationrate，thenitrogenaccumulationofwater-savinganddrought-resistantriceincreased significantly， but when the nitrogen application rate exceeded 153kg/hm² ，theincrease of nitrogen accumulation at the maturity stageof water-savinganddrought-resistant icesloweddown，sothenitrogenappicationrateofN2 mayreducethe wasteofnitrogenfertlier.Basedonfactorssuchasyield，nitrogenuptakeandutilization，andinputcost，thesuitable nitrogen fertilizer dosage for water-saving and drought-resistant rice was 153～180kg/hm²

Key Words：Water-saving and drought-resistance rice; Nitrogen fertilizer use efciency； Yield

水稻作為我國重要的糧食作物之一，對我國糧食安全起著至關重要的作用。2021年，我國稻谷種植面積為2992萬 hm² ，水稻單產達到7113.4kg/hm² ，同比增長 1.04% ，創下新高。水肥是調控水稻生長的主要因子，然而，長期以來的水田栽培使水稻種植對水分過度依賴，形成了在水稻生產過程中田間長期保持水層的種植方式，導致大量的甲烷排放。同時，化肥和農藥施用量的不斷增加，造成了嚴重的農業面源污染。可見，增強水稻品種的抗旱性，提高其水肥利用效率，發展節水節肥栽培技術，是實現水稻可持續發展的必然需求。

本試驗的供試品種滬旱6220是由上海市農業生物基因中心培育的節水抗旱稻，它是指既具有水稻的高產優質特性，又具有旱稻的節水抗旱特性的一種新的栽培稻品種類型。它是在水稻科技進步的基礎上，引進旱稻的節水抗旱特性而育成的新品種。在灌溉條件下，其產量、米質與水稻基本持平，但可節水 50% 以上；在栽培上，簡單易行，既可在水田節水栽培，又可在旱地直播種植，生產過程中節能低碳環保2。可見，節水抗旱稻是發展節水農業的優勢作物。

氮素作為作物生長的必需元素，可以滿足水稻增產的條件，但一味追求高產，極大增加氮肥的用量，嚴重降低了氮肥的利用率，目前世界平均氮肥利用率約為 46% ，而我國氮肥利用率僅為30%～35% 。因此，高效地利用環境資源，兼顧作物高產和氮肥高效，是農業未來長久的發展之路[5-7。本試驗研究了減施氮肥對節水抗旱稻生長發育和產量形成的影響，以期篩選出適宜通遼地區種植推廣的氮肥施用量，為滬旱6220的推廣提供理論依據及栽培技術參考。

1材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2022年在通遼市農牧科學研究所院內進行，該地區年均日照時數 1103.9h ，平均氣溫 19.2°C ，年降水量 420.2mm ，無霜期 130d 土壤有機質 8.21g/kg 堿解氮 56.53mg/kg 、有效磷 31.85mg/kg 、速效鉀 235.97mg/kg?pH 值7.25。

1.2 試驗設計

本試驗以滬旱6220為研究材料，設置不同施氮水平的盆栽試驗，使用高 50cm 、直徑 30cm 底部密封的塑料桶，每盆面積計 0.07m² 。共設5個處理，分別為對照NO（不施氮）低氮N1（純氮126kg/hm² ）、中氮N2（純氮 153kg/hm² ）、常規氮N3（純氮 180kg/hm² ）和高氮N4（純氮200kg/hm² ）。所施氮肥為硫銨（含氮量 21% ），按照基肥：分蘗肥：穗肥：粒肥 =2：1：1：1 施用。所有處理統一施用 P₂O₅112.5kg/hm².K₂O282kg/hm²， 均作基肥一次施入（表1）。

試驗于4月30日播種，6月10日移栽。每處理種植8盆，2穴/盆，定植3苗/穴，三次重復。塑料桶放置于遮雨棚內，保證光照、溫度、濕度等環境因素與外界一致，全生育期水分管理按常規高產栽培模式進行，嚴格控制病蟲害和雜草。

1.3 測定指標及方法

1.3.1株高返青期開始各處理選取代表性植株2盆掛牌標記，每隔7d調查一次，3次重復，直至株高穩定。

1.3.2分藥返青期開始各處理選取代表性植株2盆掛牌標記，每隔7d調查一次，3次重復，直至分蘗達到最大值。

1.3.3干物質重的測定分別于返青期、分蘗期、孕穗期、灌漿期和成熟期采集植株樣本，每處理選取有代表性植株3穴，分為根、莖葉和穗三部分，于105 C 殺青 30min 后，80℃烘干至恒重，稱重并計算干物質重。

1.3.4植株全氮測定分別于分蘗期、孕穗期、灌漿期和成熟期采集植株樣本，每處理選取有代表性植株3穴，剪去根部，分為莖葉和穗部兩部分，于105 C 殺青 30min 后，80 C 烘干至恒重，樣品粉碎過80目篩，測定全氮含量。

1.3.5光合速率于灌漿期，選擇晴朗無風的上午，采用光合測定儀測定節水抗旱稻劍葉、倒二葉和倒三葉的光合速率（ Pn ）、氣孔導率（Gs）胞間CO₂ 濃度（Ci）、蒸騰速率 （Tr） 。用葉綠素儀進行葉

綠素的測定。

1.3.6考種成熟期每處理取具有代表性的植株5穴進行室內考種，測定穗粒數、實粒數、空枇粒數、結實率和千粒重等。

1.3.7肥料利用率計算方法

氮素積累量（ kg/hm². ） Σ=Σ 稻谷產量 × 稻谷含氮量 + 稻草產量 × 稻草含氮量

氮肥農學效率 （kg/kg）= （施氮區產量－不施氮區產量）/氮肥施用量

氮素收獲指數 （%）= 水稻成熟期籽粒氮素的積累量／地上部氮素的積累量

氮肥當季回收率 （%）₌ （氮肥處理氮素的積累量-空白處理氮素的積累量）/小區的氮肥施用量

氮肥偏生產力 （kg/kg）= 施氮區產量/施氮量

轉運量 （kg/hm²）= 抽穗期莖鞘、葉片氮吸收量 -成熟時莖鞘、葉片氮滯留量

1.4 數據分析

數據采用MicrosoftExcel2016進行處理及作圖，采用SPSS23統計軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1施氮量對節水抗旱稻株高的影響

由圖1可知，滬旱6220的株高隨生育進程的推進呈逐漸增加趨勢，在6月22日＼～8月1日增長迅速，此時節水抗旱稻處于返青期至抽穗期，在8月1日后趨于穩定。隨著施氮量的增加株高增加，且施氮處理均顯著高于不施氮處理，N1＼～N4處理最終株高較NO分別增加了 30.5%.30.6% 、31.4% 和 32.2% 。在7月24日，此時節水抗旱稻處于拔節期，表現為N4處理顯著高于N3和N2處理，N3和N2處理顯著高于N1處理，N2和N3處理間差異不顯著。說明增加施氮量可以顯著增加拔節前后節水抗旱稻株高，但對最終株高影響不顯著。

2.2施氮量對節水抗旱稻分藥動態的影響

由表2可知，施氮處理分蘗數隨生育進程推進呈先增加后減少的趨勢，在拔節期分蘗數最高。在不同施氮量下，最高分蘗數隨施氮量的增多而增多，表現為N4處理顯著高于N1、N2和N3處理，N2和N3處理間差異不顯著。最終分蘗數表現為N2＼～N4處理顯著高于N1處理，N2、N3和N4處理之間差異不顯著。

注：同一列數據后不同小寫字母表示在 5% 水平上差異顯著。下同。

由表3可知，有效穗數隨著施氮量的增加而增加，且施氮處理與不施氮處理間差異顯著，成穗率表現為隨施氮量增加而減少，所有施氮處理成穗率均顯著低于不施氮處理，施氮處理間表現為N4處理顯著低于N1、N2和N3處理，N2和N3處理間差異不顯著。說明增施氮肥可以增加節水抗旱稻有效穗數，但過量施用氮肥會顯著降低成穗率。

2.3施氮量對節水抗旱稻光合特性的影響

2.3.1施氮量對節水抗旱稻SPAD值的影響從圖2可以看出，籽粒灌漿期，不同處理劍葉的SPAD值均高于倒二葉和倒三葉的SPAD值。不同氮肥處理間劍葉進行比較表現為：施氮量越高SPAD值越高，且N3和N4處理顯著高于不施氮處理。不同氮肥處理倒二葉進行比較表現為：N3和N4處理顯著高于不施氮處理，其他處理差異不顯著。倒三葉進行比較表現為：N3處理的SPAD值最高，但各處理間差異不顯著。說明氮肥能夠增加節水抗旱稻的葉色。

2.3.2施氮量對節水抗旱稻劍葉光合速率的影響由表4可知，施氮處理可以顯著提高劍葉的光合速率，具體表現為 N2gt;N3gt;N4gt;N1gt;N0 ，施氮處理間差異不顯著。

2.4施氮量對節水抗旱稻干物質積累的影響

節水抗旱稻地上部生物量隨生育進程推進呈遂漸增加趨勢，但不同氮肥處理間存在顯著差異（圖3）。總體而言，與不施氮處理相比，施用氮肥處理均顯著提高各生育時期的地上部生物量，成熟期各處理分別較NO提高了 105.4% 、 125.5% 、

142.1% 和 118.5% ，表明氮肥對節水抗旱稻生長具有顯著促進作用。不同氮肥處理節水抗旱稻成熟前各處理地上部生物量均為N4處理最高，分蘗期表現為N4、N3和N2處理顯著高于N1處理，但N4、N3和N2處理間差異不顯著；孕穗期表現為N4、N3處理顯著高于N2和N1處理；灌漿期表現為N4、N3和N2處理顯著高于N1處理，但N4、N3和N2處理間差異不顯著。

成熟期N3和N2處理顯著高于N1處理，與N4處理差異不顯著，表明隨著施氮量增加可以促進節水抗旱稻生育前期生物量生產，但高氮模式不利于花后生物量的形成。N3處理通過氮肥的總量控制和合理運籌可持續增加節水抗旱稻生物量并最終達到最大值，N2處理進行氮肥減量優化后與N3處理差異不顯著，表明氮肥具有減施的空間，但不宜過多減施，否則會影響節水抗旱稻生物量造成產量降低。

氮肥用量對節水抗旱稻秸稈干物質積累的影響如圖4，分蘗期至成熟期均表現為 N4gt;N3gt; N2gt;N1gt;N0 ，說明施氮量可以顯著增加秸稈干物質積累量。隨著節水抗旱稻的生長發育，各個處理的秸稈干物質積累大體上表現為隨著生育進程推進呈先增加后降低的趨勢，在孕穗期達到最

大值。

氮肥用量對節水抗旱稻穗部干物質量的影響表現為：隨著節水抗旱稻的生長發育，各處理穗部干物質量表現為隨著生育進程推進呈逐漸增加的趨勢。在孕穗期，隨著施氮量的增加，穗部干物質量增加，但各處理間差異不顯著；灌漿期穗部干物質量為 N2gt;N3gt;N4gt;N1gt;N0 ，且各處理間差異達到顯著水平；成熟期穗部干物質量為N3gt;N2gt;N1gt;N4gt;N0 ，且各處理間差異達到顯著水平。

2.5不同處理對節水抗旱稻產量及其構成因素的影響

本研究結果表明（表5），不同處理最終產量表現為 N3gt;N2gt;N1gt;N4gt;N0 ，施氮處理分別較NO增加了 221.8% .220.0% 、 184.7% 、 165.0% ，N2和N3處理間差異不顯著；有效穗數表現為各施氮處理均顯著高于NO，且隨著氮肥用量的增加單位面積有效穗數逐漸增加；氮肥用量對千粒重的影響表現為隨著施氮量的增加而降低；氮肥用量對實粒數有顯著的影響，表現為 N2gt;N3gt;N1gt; N4gt;N0 ，施氮處理均顯著高于不施氮處理，N2和N3處理顯著高于N1和N4處理；結實率各處理間差異并不顯著。

本試驗對不同施氮量處理進行效益分析（表6），結果如下：各施氮處理的純收入比不施氮處理分別增加了 230.0%.274.6%.273.1% 和 192.2% ，

N2 處理純收入最高，N3其次。

綜上所述，施氮量主要通過影響單位面積有效穗數和實粒數來實現減氮增效，提高節水抗旱稻產量，本研究表明節水抗旱稻在N3條件下產量最高，N2處理經濟效益最好，適量施氮可以提高產量，降低投人，實現經濟效益最大化。

2.6施氮量對節水抗旱稻氮素積累的影響

不同處理對節水抗旱稻地上部分氮素含量的影響見表7，從孕穗期開始植株的總氮素含量隨著生育進程逐漸減少，各生育時期植株的總氮素含量隨著施氮量的增加而增加，各處理間表現為N4gt;N3gt;N2gt;N1 ，施氮處理總氮素含量均顯著高于不施氮處理，分蘗期至成熟期各施氮處理平均較NO 增加了 30.9%.46.2%.15.5%.33.2% ，在孕穗期提高得最明顯，說明施氮處理可以顯著增加花后氮素轉移的速率。

根據表8可知，秸稈的氮含量均隨著施氮量的增加而增加，施氮處理與不施氮處理之間差異普遍達到顯著水平。節水抗旱稻秸稈的氮含量隨著生育進程的發展而下降，穗部的氮含量隨著生育進程的發展而增加。成熟期秸稈氮含量以N4最高，為 0.97% ，穗部氮含量以N1、N2和N3最高，為 1.66% 。

不同施氮量在影響節水抗旱稻產量和氮累積與轉運的同時，也影響著節水抗旱稻的氮肥利用效率。從表9可見，氮肥農學效率、氮肥當季回收率均隨施氮量增加呈現出先增加后降低的趨勢，當施氮量為 153kg/hm² 時，氮肥當季回收率和氮肥農學效率達到最高，分別為 49.17% 和18.8kg/kg 。氮肥偏生產力和氮素收獲指數表現為隨施氮量的增加而降低。表明在穩產增產基礎上的氮肥優化管理可顯著提高節水抗旱稻氮肥利用效率、降低氮肥環境損失。

3討論與結論

3.1施氮量對節水抗旱稻產量與構成因素的 影響

單位面積有效穗數、每穗粒數、結實率及千粒重是產量構成的主要因素，有研究表明，有效穗數是影響水稻產量的主要因素-，還有人指出，提高水稻的有效穗數和每穗粒數是實現水稻高產的關鍵2。本研究結果表明，在N3條件下產量最高，其原因在于N1處理的肥量過低，導致群體生長不足，影響節水抗旱稻分蘗數及實粒數，而N4處理過量供應導致了節水抗旱稻生長過旺，無效分蘗增多[13]，并且后期貪青晚熟，導致千粒重、實粒數、結實率均有所降低，影響產量。而N3處理由于氮肥用量較為適宜，使個體與群體得到協調發展，在增加有效穗數的同時，穩定了結實率，增加了千粒重，從而產量得到了顯著的提高。這與張凱等人4研究相似，當施氮量超過 180kg/hm² 時，氮肥增產效果顯著降低，產肥比過低，造成肥料的浪費。N2處理雖然產量低于N3處理，但是投入成本低于N3處理，經濟效益更高。

在實際生產中，可以通過合理地減施氮肥，降低肥料投入成本和環境風險，同時增加有效分蘗數，避免過多的無效分蘗爭水爭肥，形成壯個體和高質量的水稻群體，獲得合理的葉面積指數，提高光合物質生產效率，增加干物質量，促進高產。

3.2施氮量對節水抗旱稻干物質生產與氮素積累的影響

干物質與養分積累作為水稻產量形成的基礎[15，，受氮肥用量影響顯著。水稻產量形成的過程就是物質生產與再分配的過程。有研究指出，水稻籽粒產量的 90% 來自于花后光合物質的積累，，水稻產量隨著水稻中后期干物質和氮素積累量的增加而提高[18.19]。拔節至齊穗階段是水稻營養生長的重要時期，該階段氮素與物質積累直接影響穗分化質量。因此，提高水稻生育后期的干物質與氮素積累和生育后期的積累比例，對水稻產量的提高至關重要。

宋智勇等人研究發現，隨施氮量的增加，水稻植株含氮量會顯著上升。本研究發現，在0～200kg/hm² 施氮范圍下，氮素含量在分蘗期至成熟期均隨施氮量的增加而顯著增加，這與潘圣剛、劉利等人[22.23研究結果相似。本研究結果表明，氮素供應量不足，節水抗旱稻氮素積累量較小，隨施氮量的提高，節水抗旱稻氮素積累量顯著提高。但當施氮量超過 150kg/hm² 時節水抗旱稻成熟期氮素積累量增加幅度放緩，因此采用N2的施氮量時，可能會減少氮肥的浪費。

相關研究發現24，從孕穗期到成熟期，水稻秸稈氮素分配比例呈減少趨勢。成熟期隨施氮量的提高，秸稈氮素分配比例均有所提高，穗部氮素分配比例有所減少。本研究結果表明，過低的施用氮肥時，秸稈氮素干物質分配比例較小，隨施氮量的提高，秸稈氮素分配比例提高，說明適宜的施氮量有利于穗部氮素積累量的提高，但過度施用氮肥時，穗部氮素增加效果降低。

3.3施氮量對氮素利用效率的影響

陳佳娜等人2研究發現，施氮量對氮肥農學效率具有顯著影響，氮肥農學效率隨施氮量的提高而減少，且高氮處理顯著低于低氮處理。董作珍、佘映軍、盧平等人[26-28研究表明，施氮量對氮素收獲指數具有顯著影響，隨著施氮量的增加，水稻植株體內氮素積累量顯著增加，但莖鞘氮素分配比例顯著上升，穗部的氮素分配比例卻顯著減少，更多的氮素留到了莖鞘中，導致氮素收獲指數隨施氮量的增加而降低。本研究發現，在 0～200kg/hm² 施氮范圍下，隨施氮量的增加，氮肥農學效率表現為先增加后降低的趨勢，且N4處理顯著低于其他施氮處理。氮素收獲指數均隨施氮量增加呈降低趨勢，且N4處理顯著低于其他施氮處理，N1、N2和N3處理之間差異不顯著。

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