有機(jī)無機(jī)肥配施對雜交水稻干物質(zhì)生產(chǎn)、養(yǎng)分吸收及產(chǎn)量形成的影響

秦建權(quán) 馮躍華葉勇 李香玲 李杰 王旭 雷義 楊遠(yuǎn)志 王貴焜

（貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院，貴陽550025；第一作者：gzujqqin@163.com；*通訊作者：fengyuehua2006@126.com）

有機(jī)無機(jī)肥配施對雜交水稻干物質(zhì)生產(chǎn)、養(yǎng)分吸收及產(chǎn)量形成的影響

秦建權(quán) 馮躍華*葉勇 李香玲 李杰 王旭 雷義 楊遠(yuǎn)志 王貴焜

（貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院，貴陽550025；第一作者：gzujqqin@163.com；*通訊作者：fengyuehua2006@126.com）

增施有機(jī)肥、減少化學(xué)肥料的施用是減少環(huán)境污染和水稻可持續(xù)生產(chǎn)的重要途徑。為探明有機(jī)肥和無機(jī)肥配施對水稻產(chǎn)量形成的影響機(jī)制，本研究以雜交稻中優(yōu)808為材料，比較了不施肥（T1）、純化學(xué)肥料（T2）、等養(yǎng)分條件下53%無機(jī)化肥N配合施用47%有機(jī)肥N（T3）、86%無機(jī)化肥N配合施用14%有機(jī)肥N（T4）4種處理間的水稻產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收差異情況。結(jié)果表明，T3、T4處理比T1處理顯著增產(chǎn)；等養(yǎng)分條件下，T3、T4處理與T2處理間的產(chǎn)量差異不顯著，其中T4處理的產(chǎn)量略高于T2。與T2處理相比，T4、T3處理的單位面積穗數(shù)和每穗粒數(shù)分別增加6.08%、6.76%和7.76%、7.27%，單位面積穎花數(shù)顯著增加14.63%和14.69%，但結(jié)實(shí)率和千粒重差異不顯著；同時(shí)T3、T4處理的葉面積指數(shù)高于T2處理，提高了粒葉比，源庫關(guān)系較協(xié)調(diào)，促進(jìn)了后期干物質(zhì)生產(chǎn)和養(yǎng)分的吸收與積累，從而增加了水稻產(chǎn)量。

雜交水稻；有機(jī)肥；無機(jī)肥；養(yǎng)分吸收；產(chǎn)量

水稻（Oryza Sativa L.）是人類最重要的糧食作物，隨著世界人口的膨脹和非洲及拉丁美洲食用水稻的人口增加，世界上約有50%的人口以稻米為主食[1]。據(jù)預(yù)測[2-3]，到2025年，世界糧食產(chǎn)量需增加50%才能基本滿足人口日益增長的需求。因此，為適應(yīng)世界人口的增長和保障糧食安全，進(jìn)一步提高水稻的產(chǎn)量顯得日趨迫切且具有挑戰(zhàn)性，而提高水稻產(chǎn)量的主要途徑是擴(kuò)大種植面積和提高水稻的單產(chǎn)。朱德峰等[4]研究表明，在過去的幾十年中，水稻總產(chǎn)增長中面積增長的貢獻(xiàn)率為27%，單產(chǎn)提高的貢獻(xiàn)率為73%；在單產(chǎn)增產(chǎn)中，更多的依賴于化學(xué)肥料的大量施用，而長期大量施用化肥會(huì)導(dǎo)致土壤肥力退化、肥料損失嚴(yán)重且污染環(huán)境[5]。如何協(xié)調(diào)水稻生產(chǎn)中高產(chǎn)與環(huán)境友好的關(guān)系是栽培學(xué)家和生態(tài)學(xué)家研究的重點(diǎn)。

氮肥管理是水稻栽培中增產(chǎn)效益最顯著的技術(shù)，對提高水稻單產(chǎn)發(fā)揮著重要作用。我國水稻氮肥消費(fèi)量高達(dá)570萬t，位居世界第一，占我國氮肥總消費(fèi)量的24%，占世界水稻氮肥消費(fèi)總量的37%，單季水稻氮肥用量平均為180 kg/hm2（蘇湖地區(qū)平均達(dá)375 kg/ hm2），比世界稻田氮肥單位面積用量高35%左右[5]，而氮肥的吸收利用率和農(nóng)學(xué)利用率均低于世界平均水平，氮肥利用率僅為30%~35%，比發(fā)達(dá)國家低15~20個(gè)百分點(diǎn)[6]。不合理的氮肥投入已成為制約水稻生產(chǎn)的重要限制因素。氮肥的過量施用一方面使氮素的利用率大幅度下降；另一方面，沒有被作物吸收利用的過量氮素進(jìn)入水體、大氣，造成嚴(yán)重的面源污染，對其他溫室氣體CH4、CO2的釋放也造成重要影響[7-8]。通過配施有機(jī)肥，不僅能夠改善土壤養(yǎng)分平衡和有效性、土壤物理性狀、增加土壤有機(jī)質(zhì)含量、降低土壤容重、增加土壤孔隙度和降低化肥損失率，對培肥和提高生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力起著關(guān)鍵作用，而且在提高作物產(chǎn)量和改善作物品質(zhì)方面也有重要作用[9-10]。孟琳等[11]研究指出，有機(jī)氮肥與化學(xué)氮肥配施比單一施用化學(xué)氮肥能夠獲得更高或持平的稻谷產(chǎn)量，并且能夠有效提高氮肥利用率。目前，關(guān)于有機(jī)肥和無機(jī)肥配施對土壤理化性狀和水稻產(chǎn)量的影響雖有一定的報(bào)道，但對水稻養(yǎng)分的吸收、干物質(zhì)形成與積累及產(chǎn)量形成的影響研究較少。為此，本試驗(yàn)在等養(yǎng)分條件下，研究了有機(jī)無機(jī)肥配施對水稻干物質(zhì)積累、養(yǎng)分吸收及產(chǎn)量形成的影響，旨在探明有機(jī)肥與無機(jī)肥配施對水稻產(chǎn)量形成的影響機(jī)制，以期為水稻的可持續(xù)生產(chǎn)、減少肥料損失和合理施肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以中優(yōu)808為試驗(yàn)材料，整個(gè)大田試驗(yàn)于2015年在貴州省綏陽縣風(fēng)華鎮(zhèn)銀堡村（27°55′59″N，107°05′14″E，H=865 m）進(jìn)行；試驗(yàn)地耕層土壤pH值5.65、有機(jī)質(zhì)含量為2.90 g/kg、堿解氮153.59 mg/kg、速效磷34.70 mg/kg、速效鉀244.01 mg/kg、全氮2.25 g/kg、全磷0.93 g/kg、全鉀23.53 g/kg。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)4個(gè)處理：T1，不施肥；T2，施純化肥，按氮150 kg/ hm2、P2O596 kg/hm2、K2O 135 kg/hm2進(jìn)行施肥；T3，有機(jī)無機(jī)肥配施（與T2處理等養(yǎng)分），有機(jī)肥采用廄肥（含氮0.31%、含磷0.17%、含鉀0.22%），施用量為22 500 kg/hm2，養(yǎng)分不足部分用化肥補(bǔ)足，施用量為N 80.25 kg/hm2、P2O58.40 kg/hm2、K2O 75.30 kg/hm2；T4，有機(jī)無機(jī)肥配施（與T2處理等養(yǎng)分），有機(jī)肥采用商品有機(jī)肥（含氮2.79%、含磷0.79%、含鉀1.16%），施用量為750 kg/hm2，養(yǎng)分不足部分用化肥補(bǔ)足，施用量為N 129.30 kg/hm2、P2O582.43 kg/hm2、K2O 124.52 kg/hm2。有機(jī)肥和磷肥全部作基肥施用，氮肥按基肥∶分蘗肥∶促花肥∶?；ǚ?7∶4∶6∶3施用，鉀肥按基肥和促花肥各50%施用。

大田試驗(yàn)于4月5日播種，5月27日移栽，8月15日抽穗，10月2日成熟；移栽規(guī)格16.7 cm×30.0 cm，每個(gè)小區(qū)面積21m2，3次重復(fù)，分小區(qū)單排單灌，田埂用塑料薄膜覆蓋，大田自移栽起保持田面3～5 cm水層，成熟前7 d斷水，自然落干。其他田間管理和病蟲害防治同高產(chǎn)栽培。

1.2 測定項(xiàng)目與方法

1.2.1 群體干物質(zhì)積累量和葉面積指數(shù)

分別在抽穗期和成熟期取樣，每小區(qū)取生長均勻并有代表性的植株6叢，在抽穗期，將樣品分成葉、莖鞘、穗3部分，用長×寬系數(shù)法測定葉面積；在成熟期，將樣品分成莖鞘、葉、枝梗、實(shí)粒、秕粒5部分；105℃殺青30 min，80℃烘干到恒重后稱重，然后計(jì)算群體地上部干物質(zhì)積累量[12]。

1.2.2 粒葉比

采用穎花數(shù)/葉面積、實(shí)粒數(shù)/葉面積、粒重/葉面積3種形式表示[12]。

1.2.3 產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成

于成熟期，每個(gè)小區(qū)取中心5 m2作為測產(chǎn)小區(qū)，人工脫粒，曬干風(fēng)選稱重，稱取3個(gè)50 g實(shí)粒，采用烘干法測定水分含量，然后以13.5%的水分含量來計(jì)算稻谷產(chǎn)量。在測產(chǎn)取樣的同時(shí)，取代表性植株6叢帶回室內(nèi)考種，測定有效分蘗數(shù)，確定單位面積有效穗數(shù)，然后剪去根，將樣品分成稻草和穗子，穗子采用手工脫粒，脫粒后通過水選法將實(shí)粒和空粒分開，經(jīng)曬干后，稱實(shí)粒和空?？傎|(zhì)量，然后從實(shí)粒和空粒中分別稱取3個(gè)30 g小樣，數(shù)每個(gè)小樣的粒數(shù)，確定每穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率，然后于70℃烘干5 d直到質(zhì)量穩(wěn)定，冷卻至恒溫然后稱干質(zhì)量，用來考查籽粒千粒重[12－13]。

1.2.4 植株的養(yǎng)分吸收量

采用擴(kuò)散法測定植株全氮含量，全磷用鉬銻抗比色法測定，全鉀用火焰光度法進(jìn)行測定，結(jié)合干物質(zhì)量計(jì)算單位面積植株養(yǎng)分吸收量[14]。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)用SAS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成

由表1可以看出，施肥處理（T2、T3、T4）的產(chǎn)量均顯著高于不施肥處理（T1），其中以T4處理的產(chǎn)量最高，其次為T2和T3處理，T2、T3、T4處理間產(chǎn)量差異不顯著。從產(chǎn)量構(gòu)成因素來看，單位面積有效穗數(shù)T2、T3、T4處理顯著高于T1處理，其中以T3處理最高，與T2處理相比，T3和T4處理分別增加6.76%和6.08%，但是T2、T3、T4處理間差異不顯著；每穗粒數(shù)以T4處理最高，其次分別為T3、T2和T1處理，與T2處理相比，T4和T3處理分別提高了7.76%和7.27%，但是各處理間差異也不顯著；單位面積穎花數(shù)表現(xiàn)為T3＞T4＞T2＞T1，其中T3和T4處理均顯著高于T2和T1處理，與T2處理相比，T3和T4處理分別提高了14.69%和14.63%；結(jié)實(shí)率以T1處理最高，其次分別為T3、T2和T4處理，但各處理間差異不顯著；千粒重各處理間差異也不顯著，以T2處理相對較高。由此可見，在水稻生產(chǎn)中，相對于施用純化學(xué)肥料，有機(jī)肥與無機(jī)肥配施可以提高單位面積有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)，導(dǎo)致單位面積穎花數(shù)顯著提高。此外，由于有機(jī)肥的肥效時(shí)間長，結(jié)實(shí)率和千粒重不會(huì)因單位面積穎花數(shù)的增加顯著降低，最終實(shí)現(xiàn)了水稻產(chǎn)量穩(wěn)產(chǎn)或略有增加。

2.2 干物質(zhì)積累、收獲指數(shù)與作物生長率

由表2可以看出，在抽穗期，干物質(zhì)積累量T1處理顯著低于其他處理，T2、T3和T4處理間差異不顯著；在成熟期，干物質(zhì)積累量T1處理顯著低于其他處理，T3處理顯著高于T2和T1處理，T4和T2處理間差異不顯著，與T2處理相比，T3和T4處理分別增加11.79%和7.06%；收獲指數(shù)各處理間差異不顯著，T3處理高于其他處理；抽穗期至成熟期的生長速率以T3處理最高，其次為T4和T2處理，T1處理最小，其中T3、T4處理與T1處理間達(dá)顯著差異。與T2處理相比，T3和T4處理分別增加35.37%和29.07%。由此可以看出，雖然在抽穗前干物質(zhì)的積累在各處理間的差異不大，但是在抽穗后有機(jī)肥無機(jī)肥配施處理促進(jìn)了后期水稻的生長，顯著增加了水稻群體后期的干物質(zhì)積累量，這可能是有機(jī)肥無機(jī)肥配施增加水稻產(chǎn)量的主要原因之一。

表1 不同施肥處理對水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

表2 不同處理對干物質(zhì)積累量、收獲指數(shù)和生長速率的影響

表3 不同處理對水稻葉面積指數(shù)和粒葉比的影響

表4 不同處理對水稻養(yǎng)分氮、磷、鉀吸收的影響（kg/hm）2

2.3 葉面積指數(shù)與粒葉比

葉面積指數(shù)反映了水稻群體截獲光能的能力，粒葉比是衡量水稻源庫關(guān)系是否協(xié)調(diào)的一個(gè)重要指標(biāo)。由表3可以看出，葉面積指數(shù)以T3處理最高，其次為T4和T2處理，T1處理最小，與干物質(zhì)積累趨勢一致，其中，T1處理顯著低于T2、T3和T4處理，T2、T3、T4處理間差異不顯著；從粒葉比來看，無論穎花/葉、實(shí)粒/葉還是粒重/葉，各處理間差異均不顯著，由于T1處理的葉面積指數(shù)顯著小于其他處理，T1處理的粒葉比各參數(shù)均高于其他處理；與T2處理相比，T3和T4處理的粒葉比均大于T2處理。由此可見，有機(jī)肥無機(jī)肥配施不僅可以提高葉面積指數(shù)，而且能很好的協(xié)調(diào)水稻群體的源庫關(guān)系。

2.4 養(yǎng)分吸收積累量

由表4可以看出，T1處理的氮、磷和鉀吸收量均低于其他處理，其中氮和鉀吸收量與其他處理間的差異達(dá)顯著水平；T3處理的氮、磷、鉀吸收量大于T2處理，T4處理氮和磷的吸收量也大于T2處理，但是T2、T3、T4處理間氮、磷、鉀的吸收量無顯著差異。由此可見，有機(jī)肥無機(jī)肥配施在一定程度上能夠促進(jìn)水稻植株對氮、磷和鉀的吸收。

3 小結(jié)與討論

長期大量施用化學(xué)肥料易造成土壤退化、肥料損失，并且會(huì)造成嚴(yán)重的水體污染等環(huán)境問題，而單施有機(jī)肥易造成當(dāng)季水稻產(chǎn)量減產(chǎn)。有機(jī)肥無機(jī)肥配施是減輕化學(xué)肥料污染和增加水稻產(chǎn)量的重要途徑，在水稻生產(chǎn)中已成為一種發(fā)展趨勢[15-17]。本研究結(jié)果表明，施用肥料的處理產(chǎn)量顯著高于不施用任何肥料的處理，相對于純施化學(xué)肥料的T2處理，有機(jī)肥無機(jī)肥配施的T3和T4處理水稻產(chǎn)量沒有顯著降低，T4處理產(chǎn)量反而高于T2處理，增產(chǎn)的主要原因是有機(jī)肥無機(jī)肥配施處理能夠增加單位面積有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)，從而顯著提高單位面積的穎花數(shù)，而結(jié)實(shí)率和千粒重不會(huì)顯著降低；同時(shí)T3和T4處理能適當(dāng)增加葉面積指數(shù)，提高粒葉比，協(xié)調(diào)源庫關(guān)系，促進(jìn)水稻抽穗至成熟期的物質(zhì)生產(chǎn)，增加后期干物質(zhì)積累量，這可能與有機(jī)肥養(yǎng)分釋放較慢、肥效長有關(guān)。同時(shí)有機(jī)肥無機(jī)肥配施有利于促進(jìn)水稻植株養(yǎng)分向籽粒中轉(zhuǎn)移和分配，從而提高水稻籽粒產(chǎn)量。此外，有機(jī)肥無機(jī)肥配施能夠促進(jìn)水稻對氮、磷和鉀養(yǎng)分的吸收，主要可能是有機(jī)肥無機(jī)肥配施中有機(jī)肥易被微生物利用，刺激了土壤微生物的活動(dòng)，從而增強(qiáng)了植株的養(yǎng)分吸收能力。

在水稻實(shí)際生產(chǎn)中，長期大量施用化肥和單施有機(jī)肥均不是解決水稻高產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)的途徑，充分利用無機(jī)肥的速效性和有機(jī)肥的持久性特點(diǎn)，通過有機(jī)肥無機(jī)肥配合施用的施肥技術(shù)，不僅能夠改良土壤理化性狀，提高土壤肥力，而且在水稻高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和高效方面具有重要的作用。

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Effects of Combined Inorganic-organic Fertilizer on Dry M atter Production,Nutrient Absorption and Yield Formation in Hybrid Rice

QIN Jianquan,FENG Yuehua*,YE Yong,LIXiangling,LIJie,WANG Xu,LEIYi,YANG Yuanzhi,WANG Guikun
（College of Agronomy,Guizhou University,Guiyang 550025,China;1st author:gzujqqin@163.com;*Corresponding author:fengyuehua2006@126.com）

Increasing organic fertilizer and reducing the application of chemical fertilizer is an important approach for reducing environmental pollution and rice sustainable production.Aiming to ascertain the mechanism of combined inorganic-organic fertilizer on rice yield formation,an experimentwas conducted to study the yield and nutrientabsorption of a hybrid rice variety‘Zhongyou 808’under four different fertilization treatments.The results showed that,the yield of combined inorganic-organic fertilizer treatment（T3 and T4）were significantly higher than that of no fertilizer treatment（T1）,there were no significant difference among T4,T3 and T2 treatment,and the yield of T4 treatmentwas higher than thatof the chemical fertilizer treatment（T2）.Compared to T2 treatment,the effective panicles per unit area and total grains of T4 and T3 treatment were increased by 6.08%,6.76%,7.76%and 7.27%,the spikelet number per unitwere significantly increased by 14.63%and 14.69%.There were no significant difference in seed setting rate and 1000-grain weight among different treatments.The leaf area index of T3 and T4 treatmentwere higher than that of T2 treatment, which improved the grain-leaf ratio,the coordination of source-sink,the drymatter production,nutrient absorption and utilization at late growth stage,thus increased the rice yields.

hybrid rice;organic fertilizer;chemical fertilizer;nutrientabsorption;yield

S511.062

：A

：1006-8082（2017）03-0059-04

2016－09－17

國家自然科學(xué)基金（31360311，31160263）；公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目子項(xiàng)（201503118-03）；貴州省農(nóng)業(yè)科技攻關(guān)項(xiàng)目（黔科合NY[2011]3085號、黔科合NY[2013]3005號）；貴州省作物學(xué)省級重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)計(jì)劃（黔學(xué)位合字ZDXK[2014]8號）；貴州省普通高等學(xué)校糧油作物遺傳改良與生理生態(tài)特色重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目（黔教合KY字[2015]333）