增苗節(jié)氮對晚稻生物學(xué)特性及產(chǎn)量的影響

匡煒 方寶華 李超 劉洋 朱國奇 戴力 張玉燭

摘 要：針對目前湖南部分地區(qū)水稻生產(chǎn)中氮肥施用過量的問題，以湘晚秈12號為試驗材料，設(shè)置以施氮量為主區(qū)、拋栽密度為副區(qū)的裂區(qū)試驗，分析兩因素及其互作對晚稻生產(chǎn)的影響。結(jié)果表明：施氮量與拋栽密度的交互作用不顯著，但對水稻產(chǎn)量有較大影響;在施氮量9 kg/667m2、拋栽密度2.6萬株/667m2模式下，晚稻理論產(chǎn)量最高，為572.29 kg/667m2;通過二次多項式回歸分析施氮量、拋栽密度密度與產(chǎn)量間的關(guān)系可知，產(chǎn)量最高為562.26 kg/667m2時，對應(yīng)的施氮量為10.33 kg/667m2、拋栽密度為2.6萬株/667m2，比常規(guī)施氮量節(jié)省13.92%。這說明合理減少氮肥用量、提高拋秧密度可實(shí)現(xiàn)水稻穩(wěn)產(chǎn)、氮肥高效利用。

關(guān)鍵詞：增苗節(jié)氮;互作效應(yīng);晚稻;生物學(xué)特性;產(chǎn)量

中圖分類號：S511.33文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-060X（2020）03-0014-03

Abstract： In order to solve the problem of excessive nitrogen application in rice production in some areas of Hunan Province， a split-plot design was conducted by using the late rice cultivar Xiangwanyan No. 12 as the test material， nitrogen application level as the main factor， and planting density as the secondary factor， influences of two factors and their interactions on late rice production were analyzed. The results show that nitrogen application level and transplanting density have great influence on rice yield， but the interaction between nitrogen application level and transplanting density is not obvious. Under the nitrogen application rate of 135 kg/hm2 and the planting density of?390 000 plants/hm2， the highest theoretical yield was 8 584.35 kg/hm2. Through the quadratic polynomial regression analysis of the relationship between nitrogen ?application rate， planting density and grain yield， it indicated that when the highest yield was 8 433.9 kg/hm2， the corresponding planting density was 390 000 plants/hm2 and nitrogen application rate was 154.95 kg/hm2， 13.92% less than the conventional nitrogen consumption. The above results show that reasonablely reducing nitrogen consumption and increasing planting density can not only achieve stable rice yield but also increase the nitrogen utilization rate.

Key words： reducing nitrogen consumption and increasing planting density; interaction effect; late rice; biological characteristics; yield

氮肥損失嚴(yán)重是我國水稻種植過程中的一大問題，既帶來經(jīng)濟(jì)損失又造成環(huán)境污染。我國集約化種植區(qū)氮肥施用過量的現(xiàn)象相當(dāng)普遍，如果這種粗放施肥方式得不到實(shí)質(zhì)性改善，那么施氮過量造成的環(huán)境污染問題將越來越嚴(yán)重[1-5]。種植密度也是影響水稻生產(chǎn)的一個重要因素，前人通過研究發(fā)現(xiàn)密度對水稻的養(yǎng)分吸收、品質(zhì)、產(chǎn)量等都有影響[3-8]。目前，關(guān)于肥料和密度對水稻產(chǎn)量及氮肥利用率的協(xié)作效應(yīng)已有相關(guān)報道[9-13]，但關(guān)于增苗節(jié)氮措施對湖南地區(qū)拋栽晚稻影響的報道較少見。研究以常規(guī)稻為材料，通過增苗節(jié)氮的栽培措施，在穩(wěn)產(chǎn)的前提下實(shí)現(xiàn)節(jié)氮的目標(biāo)，以期為湖南地區(qū)晚稻減氮栽培提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況及供試品種

試驗于2018年在湖南省益陽市赫山區(qū)筆架山鄉(xiāng)中塘試驗基地進(jìn)行，該地處于中亞熱帶向北亞熱帶過渡的季風(fēng)濕潤性氣候帶。試驗田塊為雙季稻產(chǎn)區(qū)，土壤肥力條件均勻，前茬種植常規(guī)稻。供試品種為湘晚秈12號。

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用裂區(qū)設(shè)計，以施氮量為主區(qū)、拋栽密度為副區(qū)。施氮量（N）設(shè)3個處理，分別為：N1，0 kg/667m2、N2（節(jié)氮），9 kg/667m2;N3（常氮），12 kg/667m2。拋栽密度（M）設(shè)3個處理，分別為：M1（常苗），1.8萬株/667m2;M2（增苗1），2.2萬株/667m2;M3（增苗2）：2.6萬株/667m2;每株5～6苗。2個因素3個水平共計9個處理，分別為N1M1、N1M2、N1M3、N2M1、N2M2、N2M3、N3M1、N3M2、N3M3，小區(qū)面積20 m2，每個處理設(shè)3次重復(fù)，共27個小區(qū)。水稻移栽方式為拋栽。磷肥、鉀肥、水分、病蟲害防治等管理措施同一般豐產(chǎn)田。

1.3 測定項目與方法

株高：于成熟期按平均莖蘗數(shù)法從每個小區(qū)中選取3株水稻，測量地上部水稻植株高度。地上部干物質(zhì)重：按平均莖蘗數(shù)法在水稻分蘗盛期、始穗期、孕穗期、成熟期4個生育期取樣，每個小區(qū)選取3株，去根裝袋，在烘箱中105℃殺青1 h后于80℃烘干至恒重并稱重。理論產(chǎn)量：按平均有效穗數(shù)法從每個小區(qū)中選取3株水稻進(jìn)行考種，考察每穗實(shí)粒數(shù)、每穗空粒數(shù)和千粒重等理論產(chǎn)量構(gòu)成因子，計算理論產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有試驗數(shù)據(jù)的分析和作圖均在DPS和Excel軟件中完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 增苗節(jié)氮處理對晚稻成熟期株高的影響

由圖1可知，從施氮量來看，株高隨氮肥用量增加而增高，施氮量對晚稻成熟期株高影響顯著（P<0.05）;拋栽密度對晚稻成熟期株高影響顯著（P<0.05），表現(xiàn)為M1>M3>M2，N3M1處理的水稻植株最高，為107.00 cm。施氮量和拋栽密度對水稻株高的互作效應(yīng)不顯著。

2.2 增苗節(jié)氮處理對晚稻不同生育期干物質(zhì)的影響

由表1可知，隨施氮量的增加，分蘗期、始穗期、孕穗期、成熟期的干物質(zhì)量隨之增加;隨著拋栽密度的增加，分蘗期、始穗期、成熟期的干物質(zhì)量也隨之增加。N2、N3處理水稻成熟期的干物質(zhì)量均高于N1處理，這說明在低氮水平下，水稻也可以達(dá)到最適生長狀態(tài)。

統(tǒng)計分析結(jié)果表明，氮肥對4個時期水稻干物質(zhì)量的影響均達(dá)極顯著水平;拋栽密度對分蘗盛期、始穗期和成熟期水稻干物質(zhì)量的影響達(dá)極顯著水平，對孕穗期水稻干物質(zhì)量的影響達(dá)顯著水平;施氮量和拋栽密度對水稻干物質(zhì)量的互作效應(yīng)在分蘗盛期、孕穗期影響達(dá)顯著水平，在始穗期達(dá)極顯著水平，在成熟期不顯著。

2.3 增苗節(jié)氮對晚稻產(chǎn)量構(gòu)成因子及理論產(chǎn)量的影響

由表2可知，各處理理論產(chǎn)量由高到低排列依次為N2M3>N3M2>N3M3>N2M2>N3M1>N2M1>N1M3>N1M2>N1M1，N2M3處理的理論產(chǎn)量最高，為572.29 kg/667m2;施氮量和拋栽密度對晚稻理論產(chǎn)量的影響均達(dá)顯著水平，表現(xiàn)為隨著施氮量和拋栽密度的增加，水稻理論產(chǎn)量也隨之增高。

統(tǒng)計分析結(jié)果表明，施氮量和拋栽密度對有效穗數(shù)的影響均達(dá)顯著水平，但兩因素互作對其影響不顯著，在3種施氮水平下有效穗數(shù)均在M3處理出現(xiàn)最大值，有效穗數(shù)隨施氮量的增加先增后減，在N2水平時達(dá)到最大值;施氮量對每穗粒數(shù)的影響顯著，拋栽密度對每穗粒數(shù)的影響不顯著，兩因素互作對每穗粒數(shù)的影響也不顯著，隨施氮量的增加每穗粒數(shù)隨之增加;施氮量、拋栽密度對結(jié)實(shí)率的影響均不顯著，但兩因素互作對其影響顯著;施氮量、拋栽密度對千粒重的影響均不顯著，兩因素互作對其影響也不顯著，說明千粒重不是影響產(chǎn)量的主要因子。

利用 DPS 軟件建立施氮量（X1）、拋栽密度（X2）、產(chǎn)量（Y）之間的二次多項回歸模型，其回歸方程為Y=-264.022 170 1+48.738 024 31X1+357.813 106 8X2-2.132 438 293 8X12-49.027 557 60X22-1.806 351 883 0X1X2，經(jīng)過F檢驗差異顯著（F=19.48，P=0.017），理論產(chǎn)量與預(yù)測值顯著相關(guān)（R=0.959 3）。這說明施氮量、拋栽密度和產(chǎn)量三者之間的回歸關(guān)系顯著。由方程可知，當(dāng)理論產(chǎn)量達(dá)最大值562.26 kg/667m2時，拋栽密度為2.6萬株/667m2、施氮量為10.33 kg/667m2，與常規(guī)施氮量（12 kg/667m2）相比節(jié)肥13.92%，其結(jié)果與該試驗理論產(chǎn)量最大值572.29 kg/667m2大體相當(dāng)。

3 結(jié)論與討論

科學(xué)施氮肥與合理的密度是保障水稻高產(chǎn)的重要手段。陳海飛等[14]研究發(fā)現(xiàn)，在低產(chǎn)田氮肥投入少的時候，提高移栽密度增產(chǎn)效果明顯;朱相成等[15]研究認(rèn)為，適度增密減氮可兼顧水稻高產(chǎn);巨小棠等[1]也認(rèn)為通過栽培措施可以在降低氮肥使用量的情況下保持產(chǎn)量不降低。筆者的研究結(jié)果也表明，在減少氮肥用量的情況下通過合理提高拋栽密度可保持產(chǎn)量不降低，這與李超等[13]對早稻增苗節(jié)氮的研究結(jié)果一致。

化肥是解決我國未來10～30 a內(nèi)糧食安全隱患的重要手段，在我國糧食豐產(chǎn)中起著重要作用[16]，但是在實(shí)際生產(chǎn)中有19.1%的氮肥未能全部利用而流失到環(huán)境中，引發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境污染問題[4]。朱相成等[15]認(rèn)為適度增密減氮能提高氮肥利用效率，減少溫室氣體排放;萬開軍等[10]也認(rèn)為增苗節(jié)氮能提高氮肥利用率。這種栽培技術(shù)能有效緩解當(dāng)前我國水稻生產(chǎn)成本日益增高、環(huán)境污染越來越嚴(yán)重的情況，值得大力推廣。

綜上所述，增苗節(jié)氮能在減施氮肥的情況下提高氮肥利用效率，同時保持產(chǎn)量不降低，改善該區(qū)域稻田土壤理化特性，有利于水稻生產(chǎn)節(jié)本增效，減輕環(huán)境污染，帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

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（責(zé)任編輯：成 平）