氮肥用量及移栽密度對雜交水稻產(chǎn)量及氮肥利用率的影響

萬開軍，金明慧，羅衛(wèi)彬，鐘艷麗，肖榮英

（1. 信陽農(nóng)林學(xué)院，河南 信陽 464000；2. 信陽市農(nóng)村經(jīng)濟(jì)信息中心，河南 信陽 464000）

氮素是水稻生長所需的重要元素，不合理施用氮肥一直是限制水稻高產(chǎn)的主要原因之一。過量的氮肥不僅給農(nóng)民造成經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，同時導(dǎo)致氨揮發(fā)、反硝化、淋失等一系列氮素?fù)p失，由稻田氮素?fù)p失而引起的環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重。因此，水稻如何合理施用氮肥仍然是亟需解決的問題。移栽密度對水稻產(chǎn)量有重要影響。適宜的栽插密度能使水稻有效地利用光能，充分利用地力，并保證水稻個體的正常發(fā)育和群體的協(xié)調(diào)發(fā)展，還使水稻單位面積穗數(shù)、粒數(shù)和粒質(zhì)量得到統(tǒng)一，從而獲得高產(chǎn)。另外，適宜的移栽密度使水稻能高效吸收土壤氮素以降低環(huán)境壓力，并且提高氮肥的經(jīng)濟(jì)效益。自大生物量的超級雜交稻面世以來，種植密度有由密植向稀植發(fā)展的趨勢。林玉棋、馬國輝等、周江明等系統(tǒng)地研究了氮肥、密度及其互作對水稻產(chǎn)量的影響，并提出了氮肥用量與密度水平的最佳組合。本研究在田間條件下比較了不同移栽密對水稻氮肥響應(yīng)的差異，評價了不同栽培密度下氮素吸收、利用效率的差異，以期為水稻高效生產(chǎn)提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2015年進(jìn)行，供試水稻品種為岡優(yōu)1237。試驗(yàn)田設(shè)在信陽市平橋區(qū)。試驗(yàn)地土壤為水稻土，質(zhì)地較黏。0～20 cm耕層土壤pH值為 6.33，有機(jī)質(zhì)為32.09 g/kg，堿解氮為150.68 mg/kg，速效磷為2.88 mg/kg，速效鉀為83.51 mg/kg，緩效鉀為630.68 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計與方法

氮肥用量設(shè)6個處理：CK(不施肥)；N4(純氮60 kg/hm2)；N8(純氮120 kg/hm2)；N12（純氮180 kg/hm2）；N16(純氮240 kg/hm2)；N20(純氮300 kg/hm2)。

氮肥用量按上述方案，P2O5用量為60 kg/hm2，K2O用量為75 kg/hm2。其中，P2O5全部用作基肥；K2O分2次施入，60%作基肥、40%作穗肥；氮肥分3次施入，60%作基肥、20%作返青（插秧后7～10 d）肥、20%作穗粒肥。

在氮肥用量的基礎(chǔ)上設(shè)2個移栽密度，移栽密度1為18萬株/hm2，移栽密度2為24萬株/hm2。

小區(qū)面積為30 m2，3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。田間管理同當(dāng)?shù)卮筇铩?/p>

水稻成熟期每小區(qū)隨機(jī)取10株考種，分析水稻秸稈和籽粒中氮、磷、鉀養(yǎng)分含量。土壤和植物樣品均采用常規(guī)分析法。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel處理、作圖，采用DPS統(tǒng)計軟件以LSD法進(jìn)行統(tǒng)計分析。

相關(guān)參數(shù)計算方法：

氮總吸收量＝稻谷產(chǎn)量×稻谷含氮量＋稻草產(chǎn)量×稻草含氮量；

100 kg籽粒需氮量＝氮總吸收量／稻谷產(chǎn)量×100；

氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率＝干物質(zhì)積累量／氮總吸收量；氮素稻谷生產(chǎn)效率＝稻谷產(chǎn)量／氮總吸收量；氮素收獲指數(shù)＝稻谷氮吸收量／氮總吸收量×100%；氮肥吸收利用率＝（施氮區(qū)氮總吸收量－無氮區(qū)氮總吸收量）／施氮量×100%；

氮肥農(nóng)學(xué)利用率＝（施氮區(qū)稻谷產(chǎn)量－無氮區(qū)稻谷產(chǎn)量）／施氮量；

氮肥生理利用率＝（施氮區(qū)稻谷產(chǎn)量－無氮區(qū)稻谷產(chǎn)量）／（施氮區(qū)氮總吸收量－無氮區(qū)氮總吸收量。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥用量與移栽密度對雜交水稻產(chǎn)量的影響

不同處理水稻產(chǎn)量見表1。氮肥用量和移栽密度組合對水稻產(chǎn)量和總干物質(zhì)量有較大影響。移栽密度24萬株/hm2、氮肥用量240 kg/hm2稻谷產(chǎn)量和稻草產(chǎn)量均最高，稻谷產(chǎn)量為12 172 kg/hm2，稻草產(chǎn)量為15 572 kg/hm2。

從施氮水平單因子看，同一施氮水平下，移栽密度2比移栽密度1稻谷產(chǎn)量高588～2 579 kg/hm2，說明在相同氮肥用量情況下，適當(dāng)提高移栽密度能夠提高產(chǎn)量，并且氮肥用量越高，移栽密度越高則產(chǎn)量增加的越多。

從移栽密度單因子看，在同一移栽密度水平下，移栽密度1均以氮肥用量為180 kg/hm2稻谷產(chǎn)量和稻草產(chǎn)量最高，分別為9 969 kg/hm2和9 522 kg/hm2。隨著氮肥用量的進(jìn)一步增加，稻谷產(chǎn)量和稻草產(chǎn)量均降低，表明氮肥用量與稻谷產(chǎn)量呈現(xiàn)拋物線關(guān)系，氮肥用量180 kg/hm2是水稻施氮的產(chǎn)量拐點(diǎn)。移栽密度2時，隨氮肥用量的增加稻谷產(chǎn)量顯著增加，沒有出現(xiàn)產(chǎn)量拐點(diǎn)，說明氮肥是影響稻谷產(chǎn)量形成的主導(dǎo)因子。同時說明，在當(dāng)前農(nóng)戶重施氮肥的習(xí)慣下，提高移栽密度很有必要。移栽密度1時，施氮水平單因子的收獲指數(shù)沒有明顯變化，移栽密度2時，施氮水平單因子收獲指數(shù)顯著增加，說明提高移栽密度有利于提高稻谷產(chǎn)量和收獲指數(shù)，從而提高氮肥的有效利用。

表1 不同處理水稻產(chǎn)量性狀及收獲指數(shù)

2.2 氮肥用量和移栽密度與水稻產(chǎn)量和干物質(zhì)量的交互效應(yīng)

進(jìn)一步分析氮肥水平和移栽密度的互作對水稻產(chǎn)量和干物質(zhì)累積的影響發(fā)現(xiàn)，在移栽密度1時，均表現(xiàn)為水稻產(chǎn)量和總干物質(zhì)量隨著氮肥用量增加先增后降，在氮肥用量為180 kg/hm2時，水稻產(chǎn)量和總干物質(zhì)量最高（圖1—2）。移栽密度2時，均表現(xiàn)為水稻產(chǎn)量和總干物質(zhì)量隨著氮肥用量的增加而增加。生產(chǎn)中氮肥用量與移栽密度要合理搭配，氮肥用量對產(chǎn)量的影響比移栽密度對產(chǎn)量的影響大，在水稻生產(chǎn)中應(yīng)首先重視氮肥用量，同時適當(dāng)提高移栽密度。

圖1 氮肥用量和移栽密度與水稻產(chǎn)量的交互效應(yīng)

2.3 氮肥用量與移栽密度對水稻氮素吸收利用的影響

由表2可知，在氮肥單因子水平下，同一施氮水平，移栽密度2均比移栽密度1水稻的氮總吸收量和100 kg籽粒需氮量高。在移栽密度單因子水平下，同一移栽密度水平，氮總吸收量和100 kg籽粒需氮量均隨施氮量的增加而提高，說明施用氮肥可以顯著提高水稻氮總吸收量和100 kg籽粒需氮量；與之相反，施用氮肥顯著降低了氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率、氮素稻谷生產(chǎn)效率以及氮素收獲指數(shù)。在2個移栽密度中，均為施氮量越高此3項指標(biāo)值越低。同一施氮水平下移栽密度高的比移栽密度低的氮素稻谷生產(chǎn)效率、氮素收獲指數(shù)都低一些。以上說明施氮可以促進(jìn)水稻對氮素的吸收，但多吸收的氮素并沒有使籽粒產(chǎn)量同步增加，而是積累在稻草中，因此施氮量增加也導(dǎo)致了氮肥吸收利用率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率以及氮肥生理利用率的下降。

圖2 氮肥用量和移栽密度與水稻總干物質(zhì)量的交互效應(yīng)

表2 不同處理水稻氮素吸收利用情況

氮肥農(nóng)學(xué)利用率反映單位施肥量下作物籽粒產(chǎn)量的增加情況，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者最關(guān)心的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一。試驗(yàn)表明，氮肥、移栽密度對水稻農(nóng)學(xué)利用率有較大的影響，而互作效應(yīng)各不相同，隨著氮肥用量的增加，2種移栽密度的氮肥農(nóng)學(xué)利用率呈現(xiàn)下降的趨勢，均以低氮處理的氮肥農(nóng)學(xué)利用率最高。移栽密度1時低氮處理（純氮60 kg/hm2）氮肥農(nóng)學(xué)利用率為14.8 kg/kg，高氮處理（純氮300 kg/hm2）為4.7 kg/kg；移栽密度2時，低氮處理（純氮120 kg/hm2）氮肥農(nóng)學(xué)利用率為29.6 kg/kg，高氮處理（純氮240 kg/hm2）為9.8 kg/kg，其明顯低于低氮和中氮處理，說明隨氮肥用量的增加，單位氮素增產(chǎn)效果降低。

氮肥吸收利用率是作物吸收利用氮肥的主要指標(biāo)。方差分析表明，氮肥水平、移栽密度及其互作對水稻氮肥吸收利用率有顯著影響（表2）。同一施氮水平，移栽密度2的氮肥吸收利用率比移栽密度1氮肥吸收利用率提高5.2%～12.9%，說明提高移栽密度能夠提高氮肥吸收利用率。同一移栽密度水平，表現(xiàn)為隨氮肥用量增加，利用率降低。表明肥料施用越多損失越多，合理施肥并與移栽密度有機(jī)結(jié)合能夠提高肥料利用率，這與諸多研究結(jié)果一致。從整體上看，低氮水平或中氮水平比高氮水平更有利于氮肥吸收利用率的提高。

3 結(jié)論與討論

田間試驗(yàn)結(jié)果表明，施氮水平和移栽密度對水稻產(chǎn)量有顯著影響，但其互作效應(yīng)不明顯；同一施氮水平時，提高栽培密度，稻谷產(chǎn)量增加，總的氮素積累量增加。由于增加氮素積累部分不能同步轉(zhuǎn)運(yùn)到經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量中，氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥生理利用率及氮素收獲指數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢，說明隨氮肥用量的增加，單位氮素增產(chǎn)效果降低。高移栽密度的氮肥利用率比低移栽密度增加5.2%～12.9%。說明提高移栽密度，減少氮肥用量，能明顯提高氮肥利用率。以上結(jié)果表明，在穩(wěn)定高產(chǎn)的基礎(chǔ)上，水稻生產(chǎn)應(yīng)盡可能增加移栽密度，提高植株氮素積累量，將施入的無機(jī)氮最大化地轉(zhuǎn)化為有機(jī)氮，減少氮肥流失，并通過秸稈還田為下茬作物提供豐富的有機(jī)氮源，提高氮肥利用率。同時，在資源日益短缺、生產(chǎn)成本漸高及面源污染比較嚴(yán)重的形勢下，密植少氮應(yīng)是值得推廣的水稻栽培技術(shù)。

氮素施用與移栽密度作為水稻生產(chǎn)的主要栽培技術(shù)，其對水稻產(chǎn)量有決定性的影響，不同水稻品種存在耐肥能力差異，氮肥最佳施用量并不相同。而移栽密度也沒有統(tǒng)一的最佳施用量，只要合理搭配，均可使水稻高產(chǎn)。這些研究有一個共性，即在一定范圍內(nèi)，產(chǎn)量隨著氮肥或移栽密度的增加而提高，增產(chǎn)效果逐漸下降；當(dāng)?shù)视昧炕蛞圃悦芏仍竭^一定界限后，產(chǎn)量出現(xiàn)下降趨勢。亦即，氮肥、移栽密度與水稻產(chǎn)量呈現(xiàn)單峰曲線的關(guān)系，在水稻栽培中應(yīng)給予關(guān)注。