氮肥運(yùn)籌對(duì)不同類(lèi)型水稻產(chǎn)量和氮素吸收的影響

布哈麗且木·阿不力孜 白志剛 黃潔 王奉斌 金千瑜 張均華*

（1新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院核技術(shù)生物技術(shù)研究所，烏魯木齊830091；2中國(guó)水稻研究所水稻生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州310006；*通訊作者：zhangjunhua＠caas．cn）

水稻是我國(guó)主要糧食作物之一，其產(chǎn)量的提高在很大程度上依賴(lài)于肥料特別是氮肥的合理施用[1]。但由于氮素在土壤中有較強(qiáng)的移動(dòng)性，因此也是造成環(huán)境污染的重要源頭。近幾十年來(lái)，我國(guó)水稻種植中氮肥投入總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，據(jù)2014年統(tǒng)計(jì)結(jié)果，以水稻為主栽作物的長(zhǎng)江中下游地區(qū)農(nóng)田氮肥用量達(dá)到了640．2萬(wàn)t[2]，過(guò)量施氮不僅未能顯著提升水稻產(chǎn)量，還降低了肥料利用率（目前水稻氮肥利用率僅為30%～40%），同時(shí)對(duì)環(huán)境造成壓力[3－5]。因此，優(yōu)化氮肥施用方式、降低氮肥用量、提高氮肥利用率、實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效是保障水稻種植可持續(xù)發(fā)展的迫切需求[6]。

關(guān)于氮肥在稻田土壤環(huán)境中的循環(huán)利用及損失途徑已有較多研究[4，7－8]。但是，我國(guó)水稻種植區(qū)域廣，栽培的水稻類(lèi)型多，不同類(lèi)型水稻對(duì)氮肥的響應(yīng)不同[9]。本文以江浙地區(qū)廣為種植的秈稻品種中浙優(yōu)1號(hào)和粳稻品種南粳5055為研究對(duì)象，探索氮肥運(yùn)籌對(duì)不同類(lèi)型水稻品種生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量形成的影響，以期為不同類(lèi)型水稻品種有針對(duì)性的制定適宜的氮肥管理策略提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2016年在中國(guó)水稻研究所富陽(yáng)試驗(yàn)基地（30°4′49″N，119°56′1″E，處于熱帶中部濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)）進(jìn)行，基地年均氣溫 16．1℃，降雨量 1 441．9 mm，日照時(shí)數(shù)1 927．7 h，無(wú)霜期231 d。試驗(yàn)地土壤為青紫泥土，耕作層有機(jī)質(zhì) 36．8 g/kg，全氮 2．65 g/kg，堿解氮 142 mg/kg，速效磷 17 mg/kg，速效鉀 141 mg/kg，pH 值 6．9。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以中浙優(yōu)1號(hào)（雜交秈稻）、南粳5055（優(yōu)質(zhì)食味常規(guī)稻）試驗(yàn)材料。采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，主因素為氮肥用量（以尿素的形式施入土壤），設(shè)2個(gè)水平：N255，目標(biāo)產(chǎn)量需氮量的 100%（225 kg/hm2）；N180，目標(biāo)產(chǎn)量需氮量的80%（180 kg/hm2）。副因素為施氮比例（基肥∶分蘗肥∶穗肥），設(shè)3個(gè)水平，其中，中浙優(yōu)1號(hào)分別為50∶40∶10（P1）、50∶30∶20（P2）、50∶20∶30（P3），南粳 5055 分別為40∶40∶20（R1）、40∶30∶30（R2）、40∶20∶40（R3）。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每處理3次重復(fù)，小區(qū)面積19．32 m2。

磷、鉀用量以常規(guī)施氮量目標(biāo)為基準(zhǔn)，按N∶P∶K為1∶0．45∶0．9 的比例確定，其中磷肥（重過(guò)磷酸鈣）全部作基肥，鉀肥（硫酸鉀）中基肥、穗肥各50%。

1.3 采樣及測(cè)定方法

1．3．1 地上部生長(zhǎng)量

分別在苗期、分蘗期、齊穗期、成熟期采樣，每小區(qū)隨機(jī)取9叢植株，105℃殺青30 min，75℃烘干，稱(chēng)重。

1．3．2 地上部吸氮量

圖1 不同施氮處理對(duì)水稻地上部生長(zhǎng)量的影響

圖2 不同施氮處理對(duì)水稻地上部吸氮量的影響

水稻樣品烘干、粉碎、過(guò)100目篩后，采用凱氏定氮法測(cè)定其全氮含量，并根據(jù)干物質(zhì)量計(jì)算地上部吸氮量。

1．3．3 SPAD 值

水稻分蘗盛期之后每隔10～15 d測(cè)定水稻上三葉的SPAD 值（SPAD502）。

1．3．4 產(chǎn)量

收獲時(shí)每小區(qū)單打單收，曬干后測(cè)定水稻產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)采用SAS 9．0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，LSD法檢驗(yàn)差異顯著性（α=0．05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 地上部生長(zhǎng)量及吸氮量

從圖1可見(jiàn)，氮肥用量對(duì)2種水稻的地上部生長(zhǎng)量無(wú)明顯影響，但施氮比例對(duì)其表現(xiàn)出顯著的調(diào)控作用，穗肥比例最高的處理（P3、R3）地上部生物量也最高（特別是在成熟期）。比如成熟期中浙優(yōu)1號(hào)地上部干物質(zhì)量，P3處理較P1和P2處理分別高 3．2%～6．6%和 6．8%～11．6%；南粳 5055 成熟期地上部干物質(zhì)量，R3處理較R1和R2 處理分別高 16．4%～19．5%和0．3%～7．3%。不同氮肥處理對(duì)水稻地上部吸氮量的影響與生長(zhǎng)量表現(xiàn)的規(guī)律一致（圖2）。

2.2SPAD值

水稻葉片SPAD值可在一定程度上反映葉片葉綠素含量。由圖3可以看出，中浙優(yōu)1號(hào)從9月9日（齊穗期）開(kāi)始，SPAD值開(kāi)始下降；南粳5055從8月25日之后即表現(xiàn)下降趨勢(shì)。但2個(gè)品種穗肥比例最高的處理（P3、R3）SPAD值也最高。

2.3 產(chǎn)量

從圖4可見(jiàn)，中浙優(yōu)1號(hào)N180處理的產(chǎn)量高于N225處理，南粳5055與此相反。不同施氮比例間比較，穗肥比例最高的處理（P3、R3）產(chǎn)量也最高。

圖3 不同施氮處理對(duì)水稻葉片SPAD值的影響

圖4 不同施氮處理對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

3 結(jié)論與討論

氮肥對(duì)提高糧食產(chǎn)量起到了很大的作用，然而隨著氮肥用量的不斷增加，其對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)卻逐步降低，而且伴隨產(chǎn)生了大量的環(huán)境問(wèn)題。因此，提高作物氮肥利用率，減少氮肥的施用已成為全社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。不同的水稻品種在氮肥需求方面有很大差異[10－13]，比如秈稻品種比粳稻品種的氮肥需求量相對(duì)較少[14]，再比如早稻、中稻、晚稻較適宜的施氮量分別為 150～225 kg/hm2、225 kg/hm2和 150～210 kg/hm2[15－16]。因而了解不同類(lèi)型水稻品種對(duì)氮肥的吸收、利用特性是合理確定氮肥用量的前提。在本研究中，秈稻品種中浙優(yōu)1號(hào)在施氮量180 kg/hm2條件下的產(chǎn)量高于225 kg/hm2，而粳稻品種南粳5055與此相反。說(shuō)明在本試驗(yàn)條件下，秈稻品種比粳稻品種的需氮量少。而且2種水稻的產(chǎn)量存在明顯區(qū)別，中浙優(yōu)1號(hào)明顯高于南粳5055，但地上部生長(zhǎng)量和氮素吸收量并沒(méi)有顯著差異，說(shuō)明南粳5055的莖葉等營(yíng)養(yǎng)器官生長(zhǎng)量更大，對(duì)氮肥的耐性也更高。

除了施肥量，氮肥分配比例對(duì)作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成的影響也很大，其本質(zhì)是作物不同生育時(shí)期對(duì)氮素的需求不同。在本試驗(yàn)條件下，無(wú)論中浙優(yōu)1號(hào)還是南粳5055，增加穗肥施用比例更有利于產(chǎn)量的提高。這實(shí)質(zhì)反映了水稻的氮肥需求規(guī)律：當(dāng)水稻由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期逐漸進(jìn)入生殖生長(zhǎng)期，隨著水稻籽粒的逐漸形成，對(duì)氮素的需求量也隨之增加。因此，同等施氮量條件下，在生殖生長(zhǎng)期分配更多的氮肥更有利于水稻籽粒的形成及成熟。所以，實(shí)現(xiàn)水稻高產(chǎn)高效的根本途徑在于明確不同水稻品種的氮肥需求規(guī)律，并據(jù)此制定適宜的氮肥運(yùn)籌策略。