改進施氮運籌對水稻產(chǎn)量和氮素吸收利用的影響

胡雅杰， 朱大偉， 邢志鵬， 龔金龍， 張洪程， 戴其根， 霍中洋，許 軻， 魏海燕， 郭保衛(wèi)

(揚州大學(xué)農(nóng)業(yè)部長江流域稻作技術(shù)創(chuàng)新中心， 楊州大學(xué)江蘇省作物遺傳生理重點實驗室培育點， 江蘇揚州 225009)

改進施氮運籌對水稻產(chǎn)量和氮素吸收利用的影響

胡雅杰， 朱大偉， 邢志鵬， 龔金龍， 張洪程*， 戴其根， 霍中洋，許 軻， 魏海燕， 郭保衛(wèi)

(揚州大學(xué)農(nóng)業(yè)部長江流域稻作技術(shù)創(chuàng)新中心， 楊州大學(xué)江蘇省作物遺傳生理重點實驗室培育點， 江蘇揚州 225009)

【目的】秸稈還田不僅可改良土壤和增加土壤有機質(zhì)，還能提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)。但秸稈還田后，土壤有機酸積累和微生物固氮，抑制水稻前期生長。在長江流域稻麥兩熟地區(qū)，當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶往往通過增加施氮量來解決秸稈還田的負效應(yīng)，造成肥料浪費和氮污染。因此，探索研究秸稈還田條件下水稻優(yōu)化的氮肥運籌措施，闡明水稻產(chǎn)量形成和氮素吸收與利用對氮素響應(yīng)特征，對于提高水稻產(chǎn)量和氮素利用效率具有重要意義?！痉椒ā?012_2013年，以超級粳稻武運粳24號和寧粳3號為材料，在江蘇省興化市進行大田試驗，在秸稈全量還田條件下，設(shè)置常規(guī)施氮300 kg/hm2(N1)、增加施氮量345 kg/hm2(N2)和常規(guī)施氮運籌(CFP，基肥 ∶分蘗肥 ∶穗肥=3 ∶3 ∶4)、改進施氮運籌(MFP，基肥 ∶分蘗肥 ∶穗肥=4 ∶3 ∶3)，以無氮處理為對照，研究施氮量和氮肥運籌措施對水稻產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)成、干物質(zhì)積累、氮素積累、氮素吸收速率和氮肥利用效率的影響?！窘Y(jié)果】隨著氮肥水平提高，水稻穗數(shù)顯著增加，每穗粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重下降，最終增產(chǎn)不顯著。與常規(guī)施氮運籌比較，改進氮肥運籌顯著增加穗數(shù)，顯著提高群體穎花量并增產(chǎn)，在N1水平下，改進施氮運籌增產(chǎn)幅度為5.18%_7.10%，高于N2水平的2.70%_4.29%。隨著施氮量增加，水稻分蘗中期、拔節(jié)期、移栽期至分蘗中期、分蘗中期至拔節(jié)期干物質(zhì)積累量、氮素積累量顯著增加，最終成熟期干物質(zhì)積累量和氮素積累量有所增加，但差異不顯著，而氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥吸收利用率和氮偏肥生產(chǎn)力顯著下降。與常規(guī)氮運籌處理相比，改進氮運籌顯著增加水稻移栽期至分蘗中期干物質(zhì)積累量、氮素積累量和氮素吸收速率，增加成熟期干物質(zhì)積累量和氮素積累量，提高氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥吸收利用率、氮肥生理利用率和氮偏肥生產(chǎn)力，在N1水平下成熟期干物質(zhì)積累量和氮素積累量分別增加6.52%和5.55%，氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥吸收利用率、氮肥生理利用率和氮偏肥生產(chǎn)力分別提高13.36%、8.55%、4.44%和5.29%，差異均達顯著水平?！窘Y(jié)論】秸稈全量還田條件下，增加氮肥用量水稻增產(chǎn)不顯著，且氮肥利用效率低。不增加氮肥用量，通過適當(dāng)提高基肥比例(基肥 ∶分蘗肥 ∶穗肥=4 ∶3 ∶3)，可實現(xiàn)提高水稻產(chǎn)量、干物質(zhì)積累量、氮素積累量和氮肥利用效率。

氮肥運籌； 超級粳稻； 產(chǎn)量； 氮素吸收； 氮肥利用率

中國是水稻生產(chǎn)和稻米消費大國，也是世界上最大的氮肥生產(chǎn)和消費國[1-3]。為追求水稻高產(chǎn)，農(nóng)民往往增加施氮量。過量施氮不僅造成水稻徒長，貪青晚熟，易倒伏，籽粒充實度降低，病蟲害增多[4]，還降低氮肥利用率，對生態(tài)環(huán)境造成不良影響[5]。據(jù)報道，太湖地區(qū)單季稻區(qū)氮肥用量達300_360 kg/hm2，氮肥利用率僅為20%_35%，低于世界平均水平[6]。前人關(guān)于施氮量及氮肥運籌對水稻產(chǎn)量[7-11]和氮素吸收利用[12-14]做了大量研究，如王秀斌等[10]研究雙季稻低、中和高產(chǎn)田的適宜施氮量分別為120、180和240 kg/hm2。王允青等[11]研究認為，雜交中秈稻氮肥運籌以基肥 ∶分蘗肥 ∶穗肥=4 ∶3 ∶3為宜。而在秸稈還田后，C/N比值較高，微生物與水稻爭氮，造成水稻前期氮素供應(yīng)不足，使得分蘗減少，影響水稻群體穗數(shù)形成。朱從海等[15]研究認為秸稈腐爛需消耗氮素，增施氮肥利于提高水稻產(chǎn)量。王建明等[16]研究認為，秸稈還田明顯減少穗數(shù)，提高基蘗肥比例能增加穗數(shù)。而在秸稈還田條件下，機插超級粳稻品種如何合理施氮及氮肥運籌鮮見報道。因此，本試驗以當(dāng)前生產(chǎn)中面積較大的2個超級稻品種武運粳24號和寧粳3號為材料，設(shè)置常規(guī)施氮量(N1)、增加施氮量(N2)和常規(guī)施氮運籌(Conventional fertilizer-nitrogen practice, CFP)、改進施氮運籌(Modified fertilizer-nitrogen practice, MFP)，探討秸稈還田條件下氮肥對水稻產(chǎn)量和氮素吸收利用的影響，以期為秸稈還田下水稻高產(chǎn)高效栽培提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 供試地點與材料

2012_2013年在揚州大學(xué)農(nóng)學(xué)院校外試驗基地江蘇省興化市釣魚鎮(zhèn)(33°05′N，119°58′E)進行試驗。該區(qū)位于江蘇里下河腹部，屬北亞熱帶濕潤氣候區(qū)，年平均溫度15℃左右，年降水量1024 mm左右，全年日照時數(shù)2305 h左右，無霜期227 d左右。試驗地前茬為小麥(產(chǎn)量約6.7 t/hm2)，土壤類型勤泥土，質(zhì)地黏性。2012和2013年試驗地(土層0—20 cm)分別含有機質(zhì)25.37 g/kg和25.86 g/kg、全氮1.63 g/kg和1.68 g/kg、速效磷13.1 mg/kg和12.5 mg/kg、速效鉀146.2 mg/kg和135.24 mg/kg。

供試材料為超級稻品種武運粳24號和寧粳3號。

1.2 試驗設(shè)計

兩年試驗設(shè)計相同，采用“4+X”試驗，隨機區(qū)組設(shè)計，重復(fù)3次，小區(qū)面積為20 m2。設(shè)置2個氮肥水平，分別為常規(guī)施氮量300 kg/hm2(N1)、增施15%量345 kg/hm2(N2)，每個氮肥水平下設(shè)置2個氮肥分配比例： 常規(guī)施氮運籌(CFP)基肥 ∶分蘗肥 ∶穗肥=3 ∶3 ∶4和改進施氮運籌(MFP)基肥 ∶分蘗肥 ∶穗肥=4 ∶3 ∶3，以無氮肥為對照(CK)?；仕疽圃郧?天施用，分蘗肥栽后7天施用，穗肥分倒4葉和倒2葉等量均施。磷肥一次基施120 kg/hm2，鉀肥施用240 kg/hm2，分基肥和穗肥(倒4葉)施用。供試氮肥為尿素(46.2%)，磷肥為過磷酸鈣(12%)，鉀肥為氯化鉀(60%)。

前茬麥稈機械粉碎全量還田(秸稈還田量為6200 kg/hm2)，翻耕后灌水泡田2天，再次翻耕，小區(qū)間作埂包膜，保證水漿獨立排灌，小區(qū)作埂后施基肥，并進行人工翻耕整平。2012年和2013年5月26日和5月28日采用塑料軟盤播種，播種量(干種質(zhì)量)為110 g/盤，6月13日和6月15日人工模擬機插，栽插行株距為30 cm×13.3 cm，每穴3苗。機插時寸水移栽活棵，分蘗期穩(wěn)定的淺水層灌溉；在有效分蘗臨界葉齡的前一個葉齡(N-n-1)，莖蘗數(shù)達到預(yù)期穗數(shù)的80%時，開始排水?dāng)R田，輕擱、多擱；拔節(jié)至成熟期實行濕潤灌溉，干干濕濕；收獲前5_7 d斷水。病蟲草害防治按當(dāng)?shù)卮竺娣e生產(chǎn)統(tǒng)一實施。

1.3 測定內(nèi)容與方法

1.3.1 干物質(zhì)測定 分別于分蘗中期(栽后20天)、拔節(jié)期、抽穗期和成熟期，按小區(qū)莖蘗數(shù)的平均數(shù)取代表性植株3穴，105℃下殺青30 min，80℃下烘干至恒重，測定各器官干物質(zhì)重。

1.3.2 植株全氮的測定 將分蘗中期、拔節(jié)期、抽穗期、成熟期各器官(莖鞘、葉片和穗)烘干后粉碎，采用濃H2SO4碳化，H2O2高溫消煮, 以半微量凱氏定氮法測定各器官含氮量，并計算植株全氮量。

1.3.3 產(chǎn)量的測定 成熟期采用五點法每小區(qū)普查50穴，計算有效穗數(shù)，并根據(jù)平均成穗數(shù)取5穴調(diào)查每穗粒數(shù)、結(jié)實率，測定千粒重，計算理論產(chǎn)量，并實收核產(chǎn)。

1.3.4 數(shù)據(jù)計算和統(tǒng)計分析 氮素吸收量(kg/hm2) =該時期地上部干物重×氮含量[17]

氮素階段吸收量(kg/hm2) =后一時期氮素吸收量-前一時期氮素吸收量[17]

氮肥農(nóng)學(xué)利用率(kg/kg)=(施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量-氮空白區(qū)籽粒產(chǎn)量)/施氮量[5]

氮肥吸收利用率(%)=(施氮區(qū)水稻吸氮量-氮空白區(qū)水稻吸氮量)/施氮量×100[5]。

氮肥生理利用率 (kg/kg)=(施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量-氮空白區(qū)籽粒產(chǎn)量)/(施氮區(qū)水稻吸氮量-空白區(qū)水稻吸氮量)[18]

氮肥偏生產(chǎn)力(kg/kg)=水稻產(chǎn)量/施氮量[5]

氮素階段積累比例(%)= 氮素階段積累量/成熟期氮素積累量×100[18]

氮素階段吸收速率[kg/(hm2·d)]=氮素階段吸收量/前后兩時期間隔天數(shù)[17]

采用Microsoft Excel 2003進行數(shù)據(jù)的錄入和計算，運用SPSS 16.0軟件進行統(tǒng)計分析，對同年同品種處理間LSD多重比較。兩年試驗結(jié)果趨勢一致，本文主要以2013年數(shù)據(jù)作分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量及其構(gòu)成

對兩年兩品種不同施氮量和氮肥運籌的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素方差分析(表1)表明，不同氮肥運籌產(chǎn)量差異顯著，穗數(shù)在施氮量間和氮肥運籌間差異顯著，每穗粒數(shù)在品種間差異顯著，在年度、品種、施氮量和氮肥運籌間存在互作效應(yīng)，結(jié)實率在品種和年度互作間差異極顯著。2012_2013年，2個超級粳稻品種N1和N2水平產(chǎn)量平均值顯著高于CK，但N1與N2水平產(chǎn)量平均值相當(dāng)，差異不顯著(表2)。與CFP相比，N1水平下MFP增產(chǎn)5.18%_7.10%，差異達顯著水平，而N2水平下MFP增產(chǎn)2.70%_4.29%，差異不顯著。從群體穎花量來看，N1水平和N2水平群體穎花量平均值顯著高于CK，N1與N2水平間差異不顯著。與CFP相比，N1和N2水平下MFP顯著提高群體穎花量。再從產(chǎn)量構(gòu)成因素來看，與CK相比，2個超級粳稻品種N1和N2水平穗數(shù)和每穗粒數(shù)顯著增加，結(jié)實率顯著減少，千粒重相當(dāng)。隨著氮肥用量增加，超級粳稻穗數(shù)顯著增加，每穗粒數(shù)和千粒重相當(dāng)，2012年，武運粳24號N2水平結(jié)實率顯著低于N1水平，其他品種兩者差異不顯著。與CFP相比，N1和N2水平下MFP穗數(shù)顯著增加，每穗粒數(shù)有所增加，差異不顯著，結(jié)實率和千粒重變化不一。這說明秸稈還田條件下，較常規(guī)施氮運籌，改進施氮運籌顯著增加穗數(shù)，提高群體穎花量而增產(chǎn)，而增加施氮量增產(chǎn)效果不顯著。

注(Note): *和**分別表示在5%和1%水平上差異顯著 Indicate significant differences at 5% and 1% levels, respectively；Y—年度Year； C—品種Cultivar； NR—施氮量Nitrogen rate； NA—氮肥運籌 Nitrogen application practice.

2.2 干物質(zhì)積累

由表3可知，秸稈還田條件下，2個超級粳稻品種關(guān)鍵生育期干物質(zhì)積累受氮肥影響較大。N1和N2水平分蘗中期、拔節(jié)期、抽穗期和成熟期干物質(zhì)積累量平均值顯著高于CK。與N1水平相比，N2水平分蘗中期和拔節(jié)期干物質(zhì)積累量平均值顯著提高，而抽穗期和成熟期干物質(zhì)積累量有所增加，但差異不顯著。由表3還可以看出，分蘗中期，N1水平和N2水平下MFP干物質(zhì)積累量顯著高于CFP，分別高出9.05%_12.06%和9.55%_9.88%；拔節(jié)期，N2水平下MFP干物質(zhì)積累量顯著增加；抽穗期和成熟期，N1水平下MFP干物質(zhì)積累量較CFP顯著提高，分別提高6.16%_6.32%和6.52%_6.53%，而N2水平下MFP干物質(zhì)積累量增加不顯著。說明秸稈還田條件下改進氮肥運籌利于提高水稻干物質(zhì)積累量。

注(Note): 不同大寫字母表示CK、N1均值和N2均值在5%水平上差異顯著，不同小寫字母表示N1+CFP、N1+MFP、N2+ CFP和N2+MFP處理在5%水平上差異顯著Capital letters mean significant differences at the 5% level under CK, mean of N1 and mean of N2, and lowercase letters mean significant differences at the 5% level under N1+CFP, N1+MFP, N2+ CFP and N2+MFP.

注(Note): 不同大寫字母表示CK、N1均值和N2均值在5%水平上差異顯著，不同小寫字母表示在N1+CFP、N1+MFP、N2+ CFP和N2+MFP處理在5%水平上差異顯著Capital letters mean significant differences at the 5% level under CK, mean of N1 and mean of N2, and lowercase letters mean significant differences at the 5% level under N1+CFP, N1+MFP, N2+ CFP and N2+MFP.

2.3 氮素積累

由表4可知，秸稈還田下不同氮肥水平超級粳稻氮素積累量存在差異。隨著氮肥用量增加，2個超級粳稻品種分蘗中期、拔節(jié)期、抽穗期和成熟期氮素積累量平均值增加，N2水平分蘗中期和拔節(jié)期氮素積累量較N1分別增加7.01%_7.27%和6.10%_6.50%，差異達顯著水平。與CFP相比，MFP提高超級粳稻分蘗中期、拔節(jié)期、抽穗期和成熟期氮素積累量，N1水平下MFP分蘗中期和成熟期顯著提高。

2.4 氮素階段積累

由表5可知，N1水平和N2水平各生育階段氮素積累量平均值顯著高于CK。隨著氮肥水平提高，移栽期至分蘗中期和分蘗中期至拔節(jié)期氮素積累量顯著增加，其氮素積累比例亦高。移栽期至分蘗中期，N1和N2水平下MFP氮素積累量較CFP高出11.38%_12.86%和13.02%_13.23%，差異達顯著水平，其積累比例亦高于CFP；分蘗中期至拔節(jié)期，N1水平MFP和CFP氮素積累量相當(dāng)，而N2水平下MFP顯著高于CFP；拔節(jié)至抽穗期和抽穗至成熟期，N1和N2水平MFP和CFP氮素積累量相當(dāng)，差異不顯著，但拔節(jié)至抽穗期MFP氮素積累比例較低。

2.5 氮素階段吸收速率

由表6可知，N1和N2水平各生育階段氮素吸收速率顯著高于CK。隨著氮肥水平提高，移栽期至分蘗中期和分蘗中期至拔節(jié)期氮素吸收速率顯著增加；而拔節(jié)至抽穗期和抽穗至成熟期氮素吸收速率2個氮肥水平相當(dāng)。分析表6可知，移栽至分蘗中期，MFP氮素吸收速率顯著高于CFP；分蘗中期至拔節(jié)期，N2水平下MFP氮素吸收速率顯著高于CFP；拔節(jié)至抽穗期和抽穗至成熟期，2個氮肥水平下MFP與CFP氮素吸收速率相當(dāng)，差異不顯著。

2.6 氮肥利用率

由表7可知，隨著氮肥水平提高，除寧粳3號氮生理利用率外，2個超級粳稻品種氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥吸收利用率、氮肥生理利用率和氮偏肥生產(chǎn)力顯著下降。與CFP相比較，MFP提高了氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥吸收利用率、氮肥生理利用率和氮偏肥生產(chǎn)力，在N1水平下兩者差異達顯著水平。

注(Note): 不同大寫字母表示CK、N1均值和N2均值在5%水平上差異顯著，不同小寫字母表示N1+CFP、N1+MFP、N2+ CFP和N2+MFP處理在5%水平上差異顯著Capital letters mean significant differences at the 5% level under CK, mean of N1 and mean of N2, and lowercase letters mean significant differences at the 5% level under N1+CFP, N1+MFP, N2+ CFP and N2+MFP.

3 討論

3.1 改進施氮運籌對水稻產(chǎn)量的影響

已有大量研究報道，秸稈還田提高水稻產(chǎn)量5%_10%[19-21]。秸稈還田后水稻前期生長受抑制，具有明顯的減穗效應(yīng)，但抽穗后秸稈分解由吸氮轉(zhuǎn)為釋氮，促進后期群體生長[22]。沒有秸稈還田，凌啟鴻等[23]研究認為水稻中小苗移栽，氮肥運籌基蘗、穗肥以6 ∶4_5 ∶5利于獲得高產(chǎn)。針對早熟晚粳水稻品種，張洪程等[24]闡明水稻氮肥后移機理，提出氮肥后移(基蘗肥 ∶穗肥=5 ∶5)利于鞏固穗數(shù)，攻取大穗，提高水稻產(chǎn)量。本研究結(jié)果表明秸稈還田條件下改進施氮運籌(基蘗肥 ∶穗肥=7 ∶3)提高機插超級粳稻產(chǎn)量，主要是由于生育前期秸稈腐爛與水稻爭氮，抑制或推遲水稻分蘗，增加水稻高位分蘗數(shù)量，而適當(dāng)提高前期氮肥供應(yīng)量，彌補水稻分蘗期氮素不足，促進水稻低位優(yōu)勢分蘗發(fā)生，利于協(xié)調(diào)形成足量壯稈大穗。秸稈還田條件下，李勇等[25]研究認為氮肥優(yōu)化運籌方案為基蘗肥 ∶穗肥= 6.5 ∶3.5，基肥 ∶分蘗肥= 8 ∶2。本試驗條件下，氮肥分配比例改為基肥 ∶分蘗肥 ∶穗肥=4 ∶3 ∶3，顯著增加穗數(shù)而提高機插超級粳稻產(chǎn)量，與李勇等[25]研究結(jié)果具有相似之處。說明秸稈還田下提高基蘗肥比例利于增加水稻產(chǎn)量。由于本文氮肥運籌方式較少，其他氮肥運籌優(yōu)化方案是否增產(chǎn)有待深入研究。魏海燕等[26]研究認為秸稈不還田下機插超級稻適宜的施氮量為300 kg/hm2，能協(xié)調(diào)穗粒結(jié)構(gòu)，增加群體穎花量而提高產(chǎn)量。本試驗研究表明，秸稈還田條件下機插超級粳稻高產(chǎn)高效適宜施氮量為300 kg/hm2，而提高氮肥水平，機插超級粳稻穗數(shù)顯著增加，每穗粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重減少，增產(chǎn)效果不顯著。

因此，水稻秸稈還田后需要改進常規(guī)施氮運籌模式，提高基蘗肥施氮比例，緩解水稻前期因秸稈分解微生物爭氮造成氮素供應(yīng)不足，促進水稻分蘗，提高水稻有效穗數(shù)。而增加施氮量同樣提高穗數(shù)，但易造成群體過大，減少每穗粒數(shù)和結(jié)實率。

注(Note): 不同大寫字母表示CK、N1均值和N2均值在5%水平上差異顯著，不同小寫字母表示N1+CFP、N1+MFP、N2+ CFP和N2+MFP處理在5%水平上差異顯著Capital letters mean significant differences at the 5% level under CK, mean of N1 and mean of N2, and lowercase letters mean significant differences at the 5% level under N1+CFP, N1+MFP, N2+ CFP and N2+MFP.

注(Note): 不同大寫字母表示N1均值和N2均值在5%水平上差異顯著，不同小寫字母表示N1+CFP、N1+MFP、N2+ CFP和N2+MFP處理在5%水平上差異顯著Capital letters mean significant differences at the 5% level under mean of N1 and mean of N2, and lowercase letters mean significant differences at the 5% level under N1+CFP, N1+MFP, N2+ CFP and N2+MFP.

3.2 改進施氮運籌對水稻氮素吸收利用的影響

前人針對施氮量或氮肥運籌對水稻氮素吸收利用的影響報道較多，研究結(jié)果不一。秸稈不還田條件下，張耀鴻等[27]研究認為隨著施氮量增加，水稻總吸氮量和氮素利用率下降。本研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田下增加施氮量，機插超級粳稻各生育期吸氮量有所增加，氮肥利用率顯著下降。萬靚軍等[28]研究認為降低穗肥施氮比例，超級雜交稻氮肥利用效率呈先升后降，以基蘗肥、穗肥比例為6 ∶4時，氮素利用率最高。而吳文革等[14]研究指出，雙季早稻基肥 ∶蘗肥 ∶穗肥=5 ∶2.5 ∶2.5，促進氮素吸收，提高氮肥利用效率。本研究條件下，秸稈還田后改進施氮運籌(基蘗肥、穗肥比例為7 ∶3)提高水稻氮素利用率。王建明等[16]也研究認為，秸稈還田條件下水稻的氮吸收量和氮肥利用率隨基蘗肥 ∶穗肥比例提高而提高。造成上述差異的原因主要是秸稈還田降低水稻前期土壤有效氮含量，減少水稻前期吸氮量，而提高水稻后期土壤養(yǎng)分含量，促進水稻抽穗后氮素吸收積累[29]。因此，秸稈還田條件下適當(dāng)增加水稻前期氮素供應(yīng)量，利于協(xié)調(diào)水稻全生育期氮素吸收利用，提高氮素利用率。

本研究結(jié)果還表明，與常規(guī)施氮運籌相比，改進施氮運籌提高機插超級粳稻分蘗中期、拔節(jié)期、抽穗期和成熟期吸氮量，顯著增加移栽期至分蘗中期氮素積累量和氮素吸收速率。進一步相關(guān)分析表明，機插超級粳稻產(chǎn)量與分蘗中期吸氮量(r=0.841**)、抽穗期吸氮量(r=0.776*)和成熟期吸氮量(r=0.822*)呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系，與移栽期至分蘗中期氮積累量(r=0.841**)和氮素吸收速率(r=0.842**)、抽穗至成熟期氮積累量(r=0.809*)呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系。說明秸稈還田條件下，改進氮肥運籌，適當(dāng)提高基蘗肥比例，顯著增加移栽至分蘗中期氮素積累量和氮素吸收速率，協(xié)調(diào)生育中、后期物質(zhì)生產(chǎn)與氮素積累，提高水稻產(chǎn)量和氮肥利用率。

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Modifying nitrogen fertilization ratio to increase the yield and nitrogen uptake of superjaponicarice

HU Ya-jie, ZHU Da-wei, XING Zhi-peng, GONG Jin-long, ZHANG Hong-cheng*, DAI Qi-gen, HUO Zhong-yang,XU Ke, WEI Hai-yan, GUO Bao-wei

(InnovationCenterofRiceCultivationTechnologyintheYangtzeValley,MinistryofAgriculture/JiangsuKeyLaboratoryofCropGeneticsandPhysiology,YangzhouUniversity,Yangzhou,Jiangsu225009,China)

【Objectives】 Crop straw incorporation can increase soil organic matter and improve soil fertility, enhance crop yield and quality. However, it sometime inhibits rice growth in the vegetative stage due to accumulation of organic acids and N immobilization. Farmers usually deal with this phenomena through increasing the amount of nitrogen fertilizer in rice-wheat cropping system in the Yangtze Catchments. Excessive nitrogen input results in low nitrogen use efficiency and water and air pollution. Therefore, the optimization of nitrogen fertilization is important for the improvement of yield and nitrogen use efficiency of rice. 【Methods】 Local popularjaponicarice cultivars, Wuyunjing 24 and Ningjing 3, were selected as material, field experiments were conducted in Xinghua County, Jiangsu Province, China in 2012 and 2013.Two nitrogen rates (N1: 300 kg/ha and N2: 345 kg/ha) and two nitrogen application methods [conventional fertilizer-nitrogen practice (CFP, basal ∶tillering ∶earring =3 ∶3 ∶4) and modified fertilizer-nitrogen practice (MFP, basal ∶tillering ∶earring =4 ∶3 ∶3)] were designed. The yield, yield components, dry matter accumulation, nitrogen uptake and nitrogen use efficiency were investigated. 【Results】 With the increase of the nitrogen fertilizer rate, the unit area panicles of rice are increased significantly, but the spikelet per panicle, filled-grain percentage and 1000-grain weight are decreased, finally, the grain yield increase is not significant. The grain yield is higher using MFP than CFP, owing to the more panicles per unit area and the significant enhanced population spikelet as a result. The range of yield increase with the MFP in N1 is 5.18%-7.10%, higher than that in N2 (2.70%-4.29%). With the increase of nitrogen rate, the dry matter accumulation and nitrogen uptake at the middle tiller stage and the jointing stage, from transplanting stage to the middle tiller stage, and from the middle tiller stage to the jointing stage are significantly improved, but the dry matter accumulation and nitrogen uptake increases at the maturity are not significant, the nitrogen agronomic efficiency, nitrogen recovery efficiency and nitrogen partial factor productivity are consequently decreased significantly. In comparison with CFP, the dry matter accumulation and nitrogen uptake amount and rate from the transplanting stage to the middle tiller stage are improved significantly under MFP. The dry matter accumulation and nitrogen uptake at the maturity and nitrogen agronomic efficiency, nitrogen recovery efficiency, nitrogen physiological efficiency and nitrogen partial factor productivity of MFP are higher than those of CFP and the differences of those are significant in N1, and the dry matter accumulation and nitrogen uptake at the maturity, nitrogen agronomic efficiency, nitrogen recovery efficiency, nitrogen physiological efficiency and nitrogen partial factor productivity are increased by 6.52%, 5.55%, 13.36%, 8.55%, 4.44% and 5.29%, respectively. 【Conclusions】Under the straw completely incorporation, increasing the nitrogen fertilizer rate will not increase the rice yield, but decrease the N use efficiency. Keeping the normal nitrogen fertilizer input, modifying the ratio of nitrogen fertilizer input of basal ∶tillering ∶earring from 3 ∶3 ∶4 to 4 ∶3 ∶3 will be capable of significant increase of yield, dry matter accumulation, N uptake and N use efficiency in mechanical transplanted superjaponicarice with wheat straw return.

nitrogen application; superjaponicarice; grain yield; nitrogen uptake; nitrogen use efficiency

2014-01-06 接受日期： 2014-09-15

國家“十二五”科技支撐計劃重大項目(2011BAD16B03)；超級稻配套栽培技術(shù)開發(fā)與集成(農(nóng)業(yè)部專項)；江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新基金項目(CX[12]1003.9)；江蘇省科技支撐計劃(BE2012301)；江蘇省高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助。

胡雅杰(1988—)，男，江蘇泗陽人，博士研究生，主要從事水稻栽培研究。E-mail： yajiehu@163.com * 通信作者 Tel: 0514-87979220； E-mail： hczhang@yzu.edu.cn

S511.2+2.06

A

1008-505X(2015)01-0012-11