氮肥運(yùn)籌對超級稻庫源關(guān)系、干物質(zhì)積累及產(chǎn)量的影響①

楊安中，吳文革，李澤福，段素梅，陳　剛，許有尊

（1 安徽科技學(xué)院農(nóng)學(xué)院，安徽鳳陽　233100；2 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所，合肥　230031）

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氮肥運(yùn)籌對超級稻庫源關(guān)系、干物質(zhì)積累及產(chǎn)量的影響①

楊安中1，吳文革2，李澤福2，段素梅1，陳剛2，許有尊2

（1 安徽科技學(xué)院農(nóng)學(xué)院，安徽鳳陽233100；2 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所，合肥230031）

摘要：以“揚(yáng)兩優(yōu)6號”和“新兩優(yōu)6號”兩個超級稻品種為材料，在總施氮（尿素）量600 kg/hm2條件下，研究了氮肥運(yùn)籌方式對超級稻庫源關(guān)系、干物質(zhì)積累及產(chǎn)量的影響，以期為超級稻高氮肥用量的情況下合理運(yùn)籌氮肥提供依據(jù)。結(jié)果表明：與氮肥全部作為基肥施用（對照）相比，氮肥施用后移，使超級稻分蘗數(shù)減少、成穗率提高；齊穗期有效葉面積提高，庫源關(guān)系協(xié)調(diào)；中后期干物質(zhì)積累顯著增加，產(chǎn)量顯著提高。其中，兩個品種均是基肥︰分蘗肥︰促花肥︰?；ǚ施U粒肥為3︰1︰1︰1︰0的處理產(chǎn)量最高，分別較對照增產(chǎn)22.86%、27.15%，增產(chǎn)均達(dá)極顯著水平；重施分蘗肥處理（基肥、分蘗肥各占50%）的產(chǎn)量最低，分別較對照減產(chǎn)7.69%、6.32%，減產(chǎn)分別達(dá)極顯著、顯著水平。

關(guān)鍵詞：氮肥運(yùn)籌；超級稻；庫源關(guān)系；干物質(zhì)積累；產(chǎn)量

水稻是我國的主要糧食作物之一，常年種植面積占糧食作物播種面積的 28% 左右，總產(chǎn)約占糧食作物總產(chǎn)量的 40% 以上，全國有近 60% 左右的人口以稻米為主食［1-2］。因此，不斷提高水稻產(chǎn)量及品質(zhì)，對保障我國糧食安全、增加農(nóng)民收入、維護(hù)社會穩(wěn)定都具有重要的現(xiàn)實意義。隨著我國城鎮(zhèn)化的加快發(fā)展，大量的土地被征用，要穩(wěn)定稻谷總產(chǎn)量、滿足國民生活的需求，就必須不斷提高水稻單產(chǎn)。近年來，為了不斷提高水稻單產(chǎn)及品質(zhì)，水稻科研工作者在育種及栽培技術(shù)方面做了大量的創(chuàng)新性研究工作，并取得了大量研究成果。如在栽培技術(shù)上先后推出了水稻超高產(chǎn)栽培技術(shù)［3］、水稻稀長大栽培技術(shù)［4］、精確定量栽培技術(shù)［5］、雜交中稻雙超高產(chǎn)栽培技術(shù)［6］、階段栽培法［7］等；在水稻育種方面育成了眾多高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)品種，尤其是培育出了大量超級稻新品種，截止2013年由國家審定的超級稻品種就有110余個，每公頃單產(chǎn)最高達(dá)13 500 kg以上［7］。但是，目前水稻大面積生產(chǎn)上的單產(chǎn)還較低，平均每公頃在7 500 kg左右，其主要原因是栽培技術(shù)不合理，良種與良法不配套，沒有充分發(fā)揮良種的生產(chǎn)潛力［8］。氮肥是影響水稻生長及產(chǎn)量的重要因素之一。前人大量研究證明，在全生育期氮肥用量相同的情況下，不同的運(yùn)籌方式對水稻生長及產(chǎn)量亦有較大的影響［8-9］。超級稻的主要特點之一就是庫容量大，要獲得高產(chǎn)必須在穩(wěn)定穗數(shù)的基礎(chǔ)上培育大穗［5， 7］。保持大穗型品種中后期有較高的有效葉面積、協(xié)調(diào)好庫源關(guān)系、增加干物質(zhì)的積累、延長灌漿期對提高產(chǎn)量具有非常重要的作用［10-13］。超級稻品種在安徽省沿淮稻區(qū)栽培面積逐年擴(kuò)大，目前農(nóng)民種植超級稻全生育期氮肥用量在270 kg/hm2（純氮）左右，氮肥施用水平偏高，往往導(dǎo)致倒伏而減產(chǎn)、效益下降。為了探討高氮水平下氮肥運(yùn)籌方式對超級稻庫源關(guān)系、干物質(zhì)積累及產(chǎn)量的影響，特設(shè)本試驗，旨在為超級稻栽培高氮水平下氮肥的合理運(yùn)籌提供技術(shù)及理論參考。

1　材料與方法

1.1供試材料及試驗地概況

試驗于2012年4—10月在安徽科技學(xué)院種植科技園進(jìn)行。試驗地土壤為黃褐土，前茬為小麥，耕作層土壤有機(jī)質(zhì)含量為12.36 g/kg，堿解氮為72 mg/kg，速效磷29 mg/kg，速效鉀為138 mg/kg。供試水稻品種為雜交水稻揚(yáng)兩優(yōu)6號、新兩優(yōu)6號；供試氮肥為安慶石化集團(tuán)生產(chǎn)的雙環(huán)牌尿素（N：46.4%）。

1.2試驗設(shè)計與方法

試驗設(shè)氮肥運(yùn)籌和不同品種兩個因素。氮肥運(yùn)籌設(shè)5個方式，具體運(yùn)籌方式見表1；品種設(shè)揚(yáng)兩優(yōu)6號、新兩優(yōu)6號兩個品種。全生育期施氮（尿素）總量各處理均600 kg/hm2。氮肥分為基肥（移栽前整地時施用）、分蘗肥（移栽后7天施用）、促花肥（移栽后35天施用）、?；ǚ剩ㄒ圃院?6天施用）、粒肥（齊穗時施用）5個施肥時期施完。采用裂區(qū)設(shè)計，主區(qū)為肥料運(yùn)籌方式，副區(qū)為品種。小區(qū)面積4 m × 3 m，3次重復(fù)。小區(qū)間距1.0 m，雙埂隔離，用薄膜包埂，以防滲漏，獨立排灌。

表1　各處理施肥設(shè)計 （尿素kg/hm2）Table 1　Design of nitrogen fertilization for various treatments

1.3栽培管理方法

2012年4月20日浸種催芽，用150 mg/kg稀效唑溶液浸種24 h，瀝干水后催芽播種，苗床播種量（芽谷）為55 g/m2，4月25日播種，旱育秧。苗床整地前施氮磷鉀含量均為15% 的三元復(fù)合肥25 g/m2作基肥，結(jié)合床土澆水用400倍“敵克松”溶液對床土進(jìn)行消毒。苗床的病蟲草害及肥水等管理措施同大田生產(chǎn)。參照農(nóng)民栽培超級稻的施肥水平，于大田耕地前施過磷酸鈣600 kg/hm2、氯化鉀450 kg/hm2。6月2日移栽，栽插密度為16.7 cm × 26.7 cm，選擇大小均勻一致、帶蘗數(shù)相同的秧苗栽插，每穴栽插1粒種子苗。試驗小區(qū)病蟲草害等均統(tǒng)一管理，具體管理方法與大田生產(chǎn)相同。

1.4測定項目及統(tǒng)計分析方法

秧苗移栽成活后每小區(qū)選擇莖蘗數(shù)相等的 5穴定點供觀察、記載及成熟后取樣用。定點后每隔 7天調(diào)查1次莖蘗數(shù)，直至莖蘗數(shù)穩(wěn)定為止；于拔節(jié)期、抽穗期和成熟期每個小區(qū)取非邊行且生長均勻有代表性的 5 穴為樣品烘干測定干物質(zhì)重；齊穗期以相同方法取樣用LI-3100C型葉面積儀測定成穗莖蘗的葉面積（有效葉面積），并考查穎花數(shù)；水稻成熟后將定點穴取回，考查有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、穗實粒數(shù)、千粒重；分小區(qū)收割測定實際產(chǎn)量。數(shù)據(jù)分析用DPS v 7.05軟件進(jìn)行。

2　結(jié)果與分析

2.1氮肥運(yùn)籌方式對超級稻莖蘗動態(tài)及成穗率的影響

由圖1看出，氮肥運(yùn)籌方式對超級稻莖蘗動態(tài)有明顯影響，兩個品種莖蘗數(shù)變化的規(guī)律基本相同。處理A大約在秧苗移栽返青后30 天（7月4日）左右莖蘗數(shù)達(dá)到最高峰，此后莖蘗數(shù)開始下降，至孕穗期（7 月18日）基本穩(wěn)定；處理B在返青后的37 天（7月11日）左右莖蘗數(shù)達(dá)最高峰，此后莖蘗數(shù)開始下降，至孕穗期后7 天（7月25日）左右基本穩(wěn)定；處理C、D、E莖蘗數(shù)的變化規(guī)律與處理B的變化規(guī)律基本相同；各處理最高莖蘗數(shù)為處理B＞處理A＞處理C＞處理D＞處理E。從圖2看出，兩個品種各處理成穗率變化規(guī)律亦基本相同，從大到小的順序是處理 E＞處理 D＞處理C＞處理A＞處理B，通過方差分析及差異顯著性測定得出，處理C、D、E的成穗率較處理A及處理B成穗率的差異均達(dá)極顯著水平。綜上分析看出，在施氮肥總量相同的條件下，全部作為基肥一次性施用（處理 A）或重施基蘗肥（處理 B）均導(dǎo)致兩個超級稻品種分蘗大量發(fā)生、莖蘗總數(shù)多和分蘗成穗率低；而降低基蘗肥和適量增施穗粒肥，有利于減少無效分蘗發(fā)生，提高分蘗成穗率。

圖1　超級稻莖蘗動態(tài)（a. 揚(yáng)兩優(yōu)6號；b. 新兩優(yōu)6號）Fig. 1　Tiller dynamics of super hybrid rice （a. yangliangyou-6； b. xinliangyou-6）

圖2　各處理分蘗成穗率Fig. 2　Panicle bearing tiller rate

2.2氮肥運(yùn)籌方式對超級稻庫源關(guān)系的影響

水稻群體的庫源關(guān)系常用穎花數(shù)/葉面積的值（粒葉比）來衡量，它反映了單位葉面積所負(fù)載的庫容大小，是衡量群體質(zhì)量高低及庫源關(guān)系是否協(xié)調(diào)的一項重要指標(biāo)。從表2結(jié)果看出，揚(yáng)兩優(yōu)6號總穎花量處理A、B、C、D差異均不顯著，但均顯著高于處理E；齊穗期有效葉面積處理D顯著高于處理A，與處理B、C、E差異不顯著，處理B、C、E與處理A差異不顯著；粒葉比各處理之間差異不顯著，但是隨著氮肥的后移單位葉面積承載的庫容量（穎花數(shù)）呈降低趨勢。新兩優(yōu)6號各處理的庫源關(guān)系的變化規(guī)律與揚(yáng)兩優(yōu)6號的規(guī)律基本相同。說明在總施氮水平不變的情況下，不同的氮肥運(yùn)籌對超級稻總穎花量、齊穗期有效葉面積均產(chǎn)生較大影響，從而影響到群體的庫源關(guān)系。

表2　各處理庫源關(guān)系Table 2　The relationship between source and sink for various treatments

表3　不同處理干物質(zhì)積累動態(tài)Table 3　Dynamics of dry matter accumulation of various treatments

2.3氮肥運(yùn)籌方式對超級稻干物質(zhì)積累的影響

前人大量的研究證明，作物群體的干物質(zhì)生產(chǎn)與積累狀況是決定作物高產(chǎn)的基礎(chǔ)。本試驗結(jié)果（表 3）表明，氮肥總用量相同的情況下，氮肥運(yùn)籌方式不同干物質(zhì)積累動態(tài)及全生育期干物質(zhì)積累總量均不同。以揚(yáng)兩優(yōu)6號為例，拔節(jié)前干物質(zhì)積累量及占全生育期總干物質(zhì)的比例均隨氮肥的后移呈下降趨勢，即增加基肥及分蘗肥的施用，有利于提高拔節(jié)前期干物質(zhì)的積累量及其比例，干物質(zhì)積累量處理A、處理B顯著高于處理 C、D、E；拔節(jié)至抽穗期各處理干物質(zhì)積累總量是處理D＞處理C＞處理E＞處理B＞處理A，且處理D、C、E干物質(zhì)積累量顯著高于處理A，說明增加孕穗肥用量有利于增加拔節(jié)至抽穗期的干物質(zhì)積累，但占全生育期干物質(zhì)的比例處理間差異不顯著；抽穗至成熟期干物質(zhì)的積累及占全生育期干物質(zhì)的比例均隨著氮肥的后移呈增加趨勢，其中干物質(zhì)積累量處理C與處理A差異顯著，處理D、處理E與處理A差異極顯著，處理B與處理A差異不顯著，說明增加穗粒肥的施用有利于促進(jìn)超級稻生育后期干物質(zhì)的積累；全生育期干物質(zhì)積累總量是處理D＞處理E＞處理C＞處理B＞處理A，但處理間干物質(zhì)積累總量差異不顯著。

2.4氮肥運(yùn)籌方式對超級稻產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)系數(shù)的影響

由表 4看出，兩個超級稻品種各處理的生物產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)系數(shù)均有明顯差異。生物產(chǎn)量兩個品種均是處理D＞處理E＞處理C＞處理B＞處理A；經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量揚(yáng)兩優(yōu)6號是處理D＞處理E＞處理C＞處理A＞處理B，新兩優(yōu)6號是處理D＞處理C＞處理E＞處理A＞處理B；經(jīng)濟(jì)系數(shù)揚(yáng)兩優(yōu)6號是處理D＞處理E＞處理C=處理A＞處理B，新兩優(yōu)6號是處理D＞處理C=處理A＞處理E＞處理B。從經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量來看，揚(yáng)兩優(yōu)6號處理D、處理E、處理C的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量分別達(dá)10 946.53、9 791.8、9 496.8 kg/hm2，較對照分別增產(chǎn)22.86%、9.90%、6.59%，均達(dá)極顯著水平；處理B產(chǎn)量為8 224.4 kg/hm2，較對照減產(chǎn)7.69%，減產(chǎn)達(dá)極顯著水平。新兩優(yōu)6號處理D、處理C經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量為11 654.2、9 805.1 kg/hm2，較對照增產(chǎn)幅度分別為27.15%、7.00%，均達(dá)極顯著水平；處理E產(chǎn)量為9 706.7 kg/hm2，較對照增產(chǎn)5.91%，達(dá)顯著水平；處理B產(chǎn)量為8 586.0 kg/hm2，較對照減產(chǎn)6.32%，達(dá)顯著水平。由以上結(jié)果分析得出，氮肥運(yùn)籌方式對兩個超級稻品種產(chǎn)量影響的規(guī)律基本相同，即基肥︰分蘗肥︰促花肥︰?；ǚ施U粒肥為 3︰1︰1︰1︰0的處理 D產(chǎn)量最高，基肥︰分蘗肥︰促進(jìn)花肥︰保花肥︰粒肥為1︰1︰0︰0︰0的處理B產(chǎn)量最低。

表4　不同處理產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)系數(shù)Table 4　Yields and economic indexes of various treatments

3　結(jié)論與討論

Mason 和 Maskell 于 1928 年提出了作物產(chǎn)量形成的庫源理論。幾十年來，國內(nèi)外學(xué)者對作物的庫源關(guān)系及其對產(chǎn)量形成的影響做了大量研究及報道。目前，我國學(xué)者將水稻的源庫關(guān)系大致分為庫限制型、源限制型、庫源協(xié)調(diào)型等 3 個類型。其中，庫源協(xié)調(diào)型同化產(chǎn)物積累充足、庫容量大、結(jié)實率高、籽粒灌漿充分、產(chǎn)量高。源強(qiáng)庫大是水稻高產(chǎn)的必要條件之一［14］。氮素是水稻的主要營養(yǎng)元素之一，合理的氮素營養(yǎng)具有強(qiáng)源、擴(kuò)庫等功能，主要體現(xiàn)在合理的氮肥用量及運(yùn)籌能提高水稻葉面積指數(shù)［15］、提高水稻光合作用速率、增穗、穩(wěn)粒、提高蔗糖合成酶活性等［16］。合理確定氮肥用量及運(yùn)籌方式是獲得水稻高產(chǎn)中的一項重要技術(shù)措施［9-21］。超級稻穗大粒多、庫容量大是其主要特點，要獲得高產(chǎn)必須在穩(wěn)定穗數(shù)的基礎(chǔ)上培育大穗［3］，在此基礎(chǔ)上穩(wěn)定的庫及有效充實度（灌漿）是超高產(chǎn)栽培的生理基礎(chǔ)［21］。而后期葉片的光合性能及維持時間長短（源）與庫有效充實度關(guān)系緊密［12］。前人大量研究證明，適當(dāng)降低基蘗肥、增加孕穗肥能提高分蘗成穗率，增加后期干物質(zhì)的積累，增加穗粒數(shù)及粒重，提高產(chǎn)量［16-19］。本試驗結(jié)果表明，揚(yáng)兩優(yōu)6號及新兩優(yōu)6號兩個超級稻品種在總施氮量不變的條件下，不同的氮肥運(yùn)籌方式對其庫源關(guān)系、成穗率、干物質(zhì)積累及產(chǎn)量等影響的規(guī)律與前人研究的結(jié)果基本一致，不同處理間產(chǎn)量差異較大，其中以基肥︰分蘗肥︰促花肥︰?；ǚ施U粒肥3︰1︰1︰1︰0的處理D產(chǎn)量最高，產(chǎn)量分別達(dá)10 946.53、11 654.2 kg/hm2，基肥︰分蘗肥︰促進(jìn)花肥︰?；ǚ施U粒肥為1︰1︰0︰0︰0的處理B產(chǎn)量最低，產(chǎn)量分別為8 224.4、8 586.0 kg/hm2。就其原因是氮肥全部作為基肥（處理A）或基肥、分蘗肥各占50%（處理 B）的運(yùn)籌方式，前期氮肥過多，使分蘗過多，封行早，導(dǎo)致田間環(huán)境惡化，分蘗成穗率低，盡管拔節(jié)前干物質(zhì)積累量及比例高，但孕穗期、灌漿期缺肥，使后期葉片提早衰老，有效光合面積及光合速率降低，后期的干物質(zhì)積累量及比例下降，單位葉面積承載的庫容量大、庫源關(guān)系不協(xié)調(diào)，盡管有效穗數(shù)有所增加，但結(jié)實率低、灌漿期短，導(dǎo)致穗實粒數(shù)及粒重下降明顯而減產(chǎn)；降低基肥、分蘗肥，適當(dāng)增加穗粒肥施用，有利于控制無效分蘗的發(fā)生，群體大小適宜，分蘗成穗率高，同時，孕穗期及灌漿期保持一定的氮素水平，使有效光合面積及光合速率提高，促進(jìn)了中后期干物質(zhì)積累，粒葉比適宜，庫源關(guān)系協(xié)調(diào)，結(jié)實率高，籽粒灌漿充分，使穗實粒數(shù)及粒重顯著提高，從而使產(chǎn)量提高。

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Effects of Nitrogen Application on Source-sink Relationship， Dry Matter Accumulation and Yield of Super Hybrid Rice

YANG Anzhong1， WU Wenge2， LI Zefu2， DUAN Sumei1， CHEN Gang2， XU Youzun2
（1 Agronomy College of Anhui Science and Technology University， Fengyang， Anhui233100， China；2 Rice Research Institute， Anhui Academy of Agricultural Sciences， Hefei230031， China）

Abstract：Effects of nitrogen application on source-sink relationship， dry matter accumulation and yield of Yangliangyou-6 and Xinliangyou-6 were studied. The total nitrogen fertilizer was 600 kg/hm2urea and applied with several modes. The results indicated that the postponing N application reduced the tiller number and increased panicle bearing tiller rate compared with total nitrogen applied as basal fertilizer. This type of nitrogen application also increased the effective leaf area of full heading date，coordinated the source-sink relationship， and increased the dry matter accumulation of middle period and final stage and the yield of rice significantly. Among the tested nitrogen application modes， the treatment with a ratio of basal fertilizer： tillering fertilizer：spikelet-promoting fertilizer： spikelet-protecting fertilizer： grain fertilizer at 3︰1︰1︰1︰0 obtained the highest grain yield， and the yields of Yangliangyou-6 and Xinliangyou-6 were increased by 22.86% and 27.15%. While that with the ratio at 1︰1︰0︰0︰0 had the lowest grain yield， and the yields of the two varieties of rice were decreased by 7.69% and 6.32%.

Key words：Nitrogen application； Super hybrid rice； Source-sink relationship； Dry matter accumulation； Yield

中圖分類號：S511.606.2

DOI：10.13758/j.cnki.tr.2016.02.007

基金項目：①國家科技支撐計劃項目（2011BAD16B06）、國家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項 （201309102）和安徽科技學(xué)院自然科學(xué)基金項目（ZRC2014424）資助。

作者簡介：楊安中（1959—），男，安徽六安人，教授，主要從事水稻高產(chǎn)栽培技術(shù)研究和教學(xué)工作。E-mail： anzhongy888@163.com