氮肥后移對兩系超級雜交稻產(chǎn)量和氮肥利用率的影響

劉科等

摘要：為了探明氮肥不同施用時(shí)期和施用比例對兩系超級雜交稻產(chǎn)量和氮肥利用率的影響，以兩系超級雜交稻Y兩優(yōu)1號和C兩優(yōu)343為供試材料，設(shè)總氮肥施肥量為180 kg/hm2，分別設(shè)置基蘗肥（基肥+蘗肥）占總施肥量的比為0、40%、50%、60%、70%、100%。結(jié)果表明：氮肥運(yùn)籌模式N3能顯著提高產(chǎn)量和氮肥農(nóng)學(xué)利用率，大量的氮肥后移（N1）由于基蘗肥供應(yīng)不足造成分蘗減少，導(dǎo)致雜交稻有效穗數(shù)的下降，同時(shí)后期氮肥的大量施入，造成雜交稻貪青晚熟，結(jié)實(shí)率大幅度下降；而一次性基肥施肥模式（N5）由于前期基蘗肥過多，造成大量的無效分蘗，使得灌漿期氮素供應(yīng)不足，導(dǎo)致葉片早衰，造成結(jié)實(shí)率和每穗粒數(shù)的下降；N3模式的干物質(zhì)生產(chǎn)具有前促、中控、后穩(wěn)的特點(diǎn)，有利于物質(zhì)的積累和轉(zhuǎn)移，從而提高了產(chǎn)量和氮肥利用率。

關(guān)鍵詞：兩系超級雜交稻；氮肥運(yùn)籌；產(chǎn)量；氮肥利用率

中圖分類號： S365；S511.06文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2015）02-0070-04

收稿日期：2014-06-27

項(xiàng)目基金：國家科技支撐計(jì)劃（編號：2012BAD07B02）；國家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃（編號：104892013032）；高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金（編號：20124220120002）。

作者簡介：劉科（1993—），男，湖北孝感人，碩士研究生，主要從事水稻高產(chǎn)生理生態(tài)研究。E-mail：469652775@qq.com。

通信作者：張運(yùn)波，博士，講師，主要從事水稻高產(chǎn)栽培與生理研究。E-mail：yunbo1022@126.com。目前我國水稻種植面積已占世界的20%，而氮肥用量卻占世界水稻氮肥用量的37%[1-2]，同時(shí)我國稻田單季氮肥平均用量為180 kg/hm2，比世界單位面積用量高出75%[3]。我國水稻氮肥農(nóng)學(xué)利用率平均只有9.1 kg/kg[4]，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界水平。不合理施用氮肥，不僅造成資源浪費(fèi)和生產(chǎn)成本增加，還因氨揮發(fā)、反硝化、地表徑流等導(dǎo)致大氣污染和水體污染等一系列環(huán)境效應(yīng)[5-8]。

氮素是限制水稻生長發(fā)育及產(chǎn)量形成的重要養(yǎng)分因子之一，在水稻生長過程中氮素的動態(tài)管理一直是水稻生產(chǎn)中的重要措施[9-10]。研究結(jié)果表明，在水稻產(chǎn)量不降低甚至有所增加的前提下，實(shí)時(shí)、實(shí)地氮肥管理可以減少氮肥施用量，較大幅度地提高水稻氮肥利用率[11]。氮肥后移有利于成穗率的提高，延長生育期，側(cè)重后期施氮的處理較生育后期不施氮的處理產(chǎn)量明顯提高[12]。在我國農(nóng)村地區(qū)，由于勞動力的大量轉(zhuǎn)移，用工緊缺和勞動力價(jià)格的上漲，導(dǎo)致氮肥大量作為基肥一次性施入[13]。

我國土壤背景的氮含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于世界水平，氮肥的使用量卻在逐年快速增長，特別是在耐肥品種的大面積推廣以及不合理的施肥方法的影響下，水稻產(chǎn)量和氮肥利用率得不到提升[14-16]，同時(shí)兩系超級雜交稻在生產(chǎn)上有加快推廣的趨勢[17]。因此，探討兩系超級雜交稻品種合理的氮肥施用模式，對雜交水稻高產(chǎn)高效生產(chǎn)具有重要的意義。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2013年在長江大學(xué)校外試驗(yàn)基地進(jìn)行。以兩系超級雜交稻組合（Y兩優(yōu)1號和C兩優(yōu)343）為供試材料，總氮肥（基蘗肥+穗粒肥）施肥量設(shè)為180 kg/hm2，分別設(shè)置基蘗肥（基肥+蘗肥）占總施肥量的百分比為0、40%、50%、60%、70%、100% 6個(gè)處理，其中基肥和蘗肥的比例為6 ∶4，穗肥和粒肥的比例為6 ∶4，以尿素為肥源，具體施肥情況見表1；于2013年5月5日播種，采用濕潤育秧，6月4日移栽。插秧密度為23.3×23.3 cm。磷肥、鉀肥、鋅肥均作基肥一次性施入，磷肥的施用量為30 kg/hm2，鉀肥為 40 kg/hm2，鋅肥為5 kg/hm2，分別采用過磷酸鈣、氯化鉀、硫酸鋅作為肥源。試驗(yàn)設(shè)置4次重復(fù)，隨機(jī)排列，每小區(qū)面積為30 m2。小區(qū)間起20 cm高、30 cm寬的埂隔離，埂上覆膜，實(shí)行單獨(dú)排灌。田間按高產(chǎn)栽培精細(xì)管理，及時(shí)控制和防治病蟲害。

1.2調(diào)查內(nèi)容和方法

植株生長分析：分別在分蘗中期（MT）、孕穗期（BT）、齊穗期（FL）、成熟期（MA）取樣，每小區(qū)取9兜，洗凈泥沙，測定葉面積、株高、莖蘗數(shù)，然后剪去根，按葉、莖+鞘、穗分開，于105 ℃殺青20 min，然后在80 ℃下烘48 h以上，冷卻至恒溫稱干物質(zhì)量。

葉綠素含量（SPAD值）的測定：分別在分蘗中期、孕穗期、齊穗期、齊穗后15 d（FL15），用葉綠素含量測定儀SPAD-502測定心葉下的全展葉或者劍葉的SPAD值。

頂3葉葉型的測定：于齊穗期分別測定劍葉、倒2葉、倒3葉的葉長、葉，葉面積（cm2）=葉長（cm）×葉寬（cm）×0.75。

產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素：在成熟期，各小區(qū)分別從中心區(qū)取5 m2作為測產(chǎn)小區(qū)，人工脫粒，曬干風(fēng)選后稱取風(fēng)干質(zhì)量，同時(shí)測定樣品的水分含量，根據(jù)水分含量計(jì)算稻谷的干質(zhì)量，然后返回14%的吸濕水來計(jì)算稻谷產(chǎn)量。在測產(chǎn)取樣的同時(shí)，取正方形測產(chǎn)區(qū)的對角線10穴作為考種樣，考察水稻產(chǎn)量構(gòu)成性狀（有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒質(zhì)量等）。

2結(jié)果與分析

2.1不同氮肥運(yùn)籌模式對兩系超級雜交稻SPAD值變化的影響

從圖1中可以看出，不同氮肥運(yùn)籌模式對2個(gè)超級雜交稻組合的SPAD值影響顯著，N1和N2處理由于前期基蘗肥施用過少，穗粒肥使用過多，造成后期的葉片貪青，特別是N1處理模式下，在齊穗后15 d，2個(gè)超級雜交稻組合的SPAD值仍保持在41.5、41.2。N4、N5處理的氮肥運(yùn)籌模式下，前期施肥過量，后期氮肥營養(yǎng)供應(yīng)不足，造成葉片的早衰，特別是N5一次性作基肥施入模式下，齊穗后15 d劍葉的SPAD值下降迅速。N3氮肥運(yùn)籌模式下，SPAD值在全生育期保持在平穩(wěn)的升降狀態(tài)，尤其是在灌漿期水稻能保持較好的葉色，從而有利于后期光合產(chǎn)物的形成和累積，促進(jìn)大穗結(jié)實(shí)和提高產(chǎn)量。

2.2不同氮肥運(yùn)籌模式對干物質(zhì)積累動態(tài)的影響

從圖2可以看出，不同施肥模式對干物質(zhì)積累量影響顯著，在N1、N2施肥模式下，由于前期施肥量過少，生長較為緩慢。而N5模式下前期施肥量過多，使2個(gè)超級雜交稻組合早生快發(fā)，前期干物質(zhì)積累量迅速，后期由于氮肥供應(yīng)不足，干物質(zhì)積累量下降幅度較大。N3處理的干物質(zhì)積累量一直處于比較穩(wěn)定的增長狀態(tài)，Y兩優(yōu)1號、C兩優(yōu)343的干物質(zhì)積累量在成熟期達(dá)到最高，分別為1 771.2、1 734.6 g/m2，分別比對照高出46%、53%，干物質(zhì)總積累量得到了明顯的提高。

2.3不同氮肥運(yùn)籌模式對兩系超級雜交稻頂3葉的影響

從表2可以看出，不同施肥模式對超級雜交稻頂3葉的葉型有較大的影響。N0處理的Y兩優(yōu)1號倒1葉葉面積為

28.9 cm2，N5處理為52.4 cm2，差異顯著。2個(gè)品種同一處理之間也表現(xiàn)出明顯的差異，N5處理的Y兩優(yōu)1號倒3葉葉面積82.9 cm2，而C兩優(yōu)343的倒3葉葉面積在N5處理?xiàng)l件下僅為59.9 cm2，兩者相差23.0 cm2。在N4、N5模式下，由于前期施肥比例較高，有利于增加葉長、葉寬、葉面積，在齊穗期前具有較大的光合面積，但在灌漿期葉片衰老迅速，影響光合作用。N1、N2施肥模式下，由于前期氮素供應(yīng)不足，限制了葉片的生長，使光合葉面積較小，而N3處理下頂3葉的葉型相對較為理想。

2.4不同氮肥運(yùn)籌模式對水稻產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

從表3中產(chǎn)量上來看，N3處理氮肥運(yùn)籌模式的施肥方式能顯著提產(chǎn)量，Y兩優(yōu)1號、C兩優(yōu)343的產(chǎn)量在N3處理下分別達(dá)到9.21、9.02 t/hm2，較N0處理模式分別增長43.2%、46.9%。而N1、N5處理均相對造成產(chǎn)量的降低，Y兩優(yōu)1號在N1、N5模式下的產(chǎn)量分別為8.12、8.17 t/hm2，C兩優(yōu)343在N1、N5模式下的產(chǎn)量分別為8.10、8.22 t/hm2，2個(gè)雜交稻組合表現(xiàn)出相同的趨勢。由表3還可見，在N1模式下，由于基蘗肥供應(yīng)不足造成分蘗減少，導(dǎo)致有效穗數(shù)的下降，N5模式由于前期基蘗肥過多，造成大量的無效分蘗，最終導(dǎo)致有效穗數(shù)降低。在N2模式下，由于生育后期大量的氮肥施入， 造表2不同氮肥運(yùn)籌模式對兩系超級雜交稻上3葉的影響成貪青晚熟，結(jié)實(shí)率大幅度下降。N5模式由于氮肥的一次性施入，導(dǎo)致灌漿期葉片早衰，造成結(jié)實(shí)率和每穗粒數(shù)的下降。而N3模式對干物質(zhì)的生產(chǎn)具有前促、中控、后穩(wěn)的特點(diǎn)，有利于物質(zhì)的積累和轉(zhuǎn)移。從產(chǎn)量構(gòu)成因子來看，N3處理能提高產(chǎn)量的關(guān)鍵在于有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量的提高。

2.5不同氮肥運(yùn)籌模式對農(nóng)學(xué)利用率的影響

從表4可以看出，N3處理的氮肥農(nóng)學(xué)利用率最高，Y兩優(yōu)1號、C兩優(yōu)343的氮肥農(nóng)學(xué)利用率分別為 15.4、16.0 kg/kg，Y兩優(yōu)1號在N3處理下的農(nóng)學(xué)利用率比重施基肥（N1）高出63.8%，比重施穗肥（N5）的施肥方式高出58.8%；N3處理的C兩優(yōu)343 農(nóng)學(xué)利用率比重施基肥（N1）高出46.8%，比重施穗肥（N5）的施肥方式高出37.9%。從氮素的偏生產(chǎn)力（結(jié)果未列出，指谷物產(chǎn)量與施肥量的比值）上看，Y兩優(yōu)1號和C兩優(yōu)343在N3氮肥運(yùn)籌模式下均獲得了最高偏生產(chǎn)力，分別為51.1、50.1 kg/kg，充分反映了合理的氮肥運(yùn)籌能夠取得最大的氮肥農(nóng)學(xué)利用率，即N3（基蘗肥 ∶穗粒肥=6 ∶4）的施肥方式能顯著提高Y兩優(yōu)1號、C兩優(yōu)343的產(chǎn)量，為農(nóng)民施肥提出了科學(xué)的施肥方式。

3結(jié)論

本試驗(yàn)證實(shí)了不同氮肥運(yùn)籌對兩系超級雜交稻的產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成、農(nóng)學(xué)利用率有著顯著的影響。結(jié)果表明：N3氮肥運(yùn)籌模式能較好地協(xié)調(diào)各因子之間的關(guān)系，在高產(chǎn)的同時(shí)兼顧高效。從產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因子上看，N3氮肥運(yùn)籌模式的施肥方式能顯著提高水稻產(chǎn)量和氮肥利用率，而N1、N5處理均造成產(chǎn)量的降低。在N1模式下，由于基蘗肥供應(yīng)不足造成分蘗減少，導(dǎo)致有效穗數(shù)的下降，且生育后期大量的氮肥施入，造成貪青晚熟，結(jié)實(shí)率大幅度下降；N5模式由于前期基蘗肥過多，造成大量的無效分蘗，導(dǎo)致最終有效穗數(shù)降低，且由于氮肥的一次性施入，導(dǎo)致灌漿期葉片早衰，造成結(jié)實(shí)率和每穗粒數(shù)的下降。而N3模式具有前促、中控、后穩(wěn)的特點(diǎn)，有利于物質(zhì)的積累和轉(zhuǎn)移。從產(chǎn)量構(gòu)成因子來看，N3模式能提高產(chǎn)量的關(guān)鍵在于有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量的提高。N3模式下的葉面積指數(shù)也較高，收獲指數(shù)比重施基肥和重施穗肥的施肥方式要高，同時(shí)N3處理能顯著提高氮素的農(nóng)學(xué)利用率。

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