不同輪作制度下不同氮肥運(yùn)籌對(duì)水稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)的影響

彭明健 龔明強(qiáng) 易 峰 楊 景 周定邦 王 爽 李進(jìn)前

(1上海光明長(zhǎng)江現(xiàn)代農(nóng)業(yè)有限公司，上海市崇明區(qū) 202178;2光明米業(yè)（集團(tuán)）有限公司，上海市崇明區(qū) 202171)

近年來，光明米業(yè)（集團(tuán)）有限公司陸續(xù)優(yōu)化水旱輪作制度，在冬季種植油菜、蠶豆、紫云英，并實(shí)現(xiàn)秸稈全量還田。在此基礎(chǔ)上，為減少肥料投入量和施肥次數(shù)，改善土壤理化性狀，提高肥料利用率，促進(jìn)水稻優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，筆者開展了不同輪作制度下不同氮肥運(yùn)籌對(duì)水稻優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培技術(shù)體系的研究?，F(xiàn)將相關(guān)試驗(yàn)研究情況報(bào)道如下。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)概況

試驗(yàn)于2016年10月—2017年10月在上海市崇明區(qū)躍進(jìn)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行，供試田塊為砂壤土。供試水稻品種為早熟晚粳“銀香38”，采用精量穴播機(jī)播種，保證各試驗(yàn)處理區(qū)的基本苗數(shù)一致。供試肥料為綠先機(jī)復(fù)合肥（氮∶磷∶鉀為12∶10∶14）和尿素（含氮46.2%）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用雙因素設(shè)計(jì)，其中，L為輪作制度，設(shè)稻-麥（L1）、稻-油(L2)、稻-蠶豆(L3)3個(gè)輪作處理，在2016年水稻收割后，在試驗(yàn)田分別種植小麥、油菜、蠶豆（綠肥），翌年5月中旬小麥、油菜收獲后秸稈全量還田，蠶豆作為綠肥在5月初進(jìn)行翻耕漚肥處理，5月下旬種植水稻；依據(jù)氮肥運(yùn)籌不同設(shè)5個(gè)氮肥施用處理（N），見表1。N1、N2、N3、N4處理的小區(qū)面積均為1 334 m2，不設(shè)重復(fù)；N5處理（空白對(duì)照）的小區(qū)面積為12 m2，重復(fù)3次。各小區(qū)間筑田埂隔離，獨(dú)立進(jìn)排水。

表1 不同處理肥料運(yùn)籌情況 （單位：kg）

1.3 測(cè)定內(nèi)容與方法

土壤養(yǎng)分含量測(cè)定：分別于輪作作物種植前、水稻播種前、水稻成熟期，在各小區(qū)取土樣，測(cè)定土壤速效氮含量、速效鉀含量、速效磷含量、有機(jī)質(zhì)含量、pH等。

水稻干物質(zhì)積累量測(cè)定：分別在水稻分蘗高峰期、拔節(jié)期、孕穗期、齊穗期、成熟期，每小區(qū)取5穴具有代表性的植株，去掉根部，將穗部和植株部分分開，然后放入烤箱，105 ℃殺青，70 ℃烘至恒重，測(cè)定水稻植株各器官干物質(zhì)重。

水稻莖蘗動(dòng)態(tài)調(diào)查：自水稻4葉期開始，每隔7 d調(diào)查1次苗情。

水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素測(cè)定：于水稻成熟期，各處理采用3點(diǎn)取樣法，每個(gè)點(diǎn)取有代表性的植株100穴，從中選取具有平均穗數(shù)的植株10穴，測(cè)定水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素；在水稻收割前，每小區(qū)框取12 m2左右的植株，測(cè)定各處理的實(shí)際產(chǎn)量。

稻米品質(zhì)測(cè)定：采用實(shí)驗(yàn)室用的谷物脫殼機(jī)與JMJ-100精米機(jī)，測(cè)定糙米率、精米率、整精米率、堊白粒率、堊白面積、堊白度等，測(cè)定方法參照NY/T 593-2013標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 莖蘗動(dòng)態(tài)分析

由表2可知，各處理的高峰苗數(shù)均出現(xiàn)在7月12日，其中L3N4處理的高峰苗數(shù)最高，比其他處理每667 m2高0.2萬～16.26萬苗。在不同輪作制度下，均以N4處理的高峰苗數(shù)最高，N5處理的高峰苗數(shù)最少，說明水稻莖蘗動(dòng)態(tài)受氮肥運(yùn)籌的影響較大。L3處理的平均最高苗數(shù)高于其他兩個(gè)輪作制度，說明稻-蠶豆輪作的田間速效氮供應(yīng)最為充足。

由表2可知，在N1、N2、N3、N4處理中，成穗率隨著分蘗期氮肥施用量的增加，大體呈降低的趨勢(shì)，這可能是因?yàn)榉痔Y期氮肥施用過多會(huì)導(dǎo)致水稻無效分蘗增加，進(jìn)而影響水稻群體質(zhì)量；同時(shí)，在相同輪作制度下，施用2次穗肥的成穗率高于施用1次穗肥的。因此，在水稻生產(chǎn)上，需在保證群體穗數(shù)充足的條件下，適量前氮后移或提早擱田，以提高水稻成穗率和群體光合生產(chǎn)能力。

表2 各處理莖蘗動(dòng)態(tài)

2.2 水稻生長(zhǎng)不同時(shí)期干物質(zhì)積累量變化

由表3可知，水稻抽穗前干物質(zhì)積累量隨分蘗肥施用量的增加而增加；齊穗后增加穗肥施用量，干物質(zhì)積累量無顯著變化；成熟期干物質(zhì)積累量以L3N1處理最高，每667 m2為1 310.27 kg；在L1和L2輪作制度中均以N2處理的干物質(zhì)積累量最高，每667 m2分別為1 176.70 kg和1 261.79 kg；比較兩個(gè)相同純氮施用量處理（N1與N3），L1、L2兩種輪作制度下均是N1處理的干物質(zhì)積累量低于N3處理，說明前期氮肥施用較少，不僅會(huì)影響水稻群體結(jié)構(gòu)，也會(huì)減少成熟期干物質(zhì)積累量；不施肥處理的干物質(zhì)積累量遠(yuǎn)低于其他施肥處理，但由于L3N5處理在成熟期的干物質(zhì)積累量比L1N5、L2N5處理高，說明L3輪作制度更能提升土壤肥力，優(yōu)化土壤結(jié)構(gòu)。

2.3 水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素分析

由表4可知，在相同輪作制度、相同純氮總施用量條件下，隨著前期氮肥施用量的增加，水稻每穗總粒數(shù)和結(jié)實(shí)率呈減少的趨勢(shì)；而比較后期穗肥施用量相同的N1與N2處理，前期氮肥施用量增加的N2處理的每穗總粒數(shù)和結(jié)實(shí)率均低于N1處理。從千粒重看，在氮肥施用總量相同的條件下，穗肥施用2次處理的千粒重較高，而在穗肥施用一致的條件下，基蘗肥施用量的增加也會(huì)導(dǎo)致千粒重下降。從理論產(chǎn)量看，L3N1處理的產(chǎn)量最高，每667 m2達(dá)635.02 kg，比同一輪作制度下其他施肥處理的產(chǎn)量分別高0.65%、2.11%、4.01%、65.58%，比其他輪作制度的最高產(chǎn)量處理（L1N2、L2N2處理）分別高5.96%和3.57%。從不施肥處理計(jì)算，L1、L2、L3輪作制度的土壤生產(chǎn)力分別是57.53%、58.57%、60.40%，說明L3輪作制度的土壤生產(chǎn)力最高。從經(jīng)濟(jì)系數(shù)看，氮肥施用量越大，經(jīng)濟(jì)系數(shù)越低，在氮肥施用總量相同的條件下，氮肥后移能提高經(jīng)濟(jì)系數(shù)。

表3 各處理水稻生長(zhǎng)不同時(shí)期的干物質(zhì)積累量(單位：kg)

表4 各處理水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

2.4 稻米品質(zhì)分析

由表5可知，在氮肥施用總量相同的條件下，氮肥后移會(huì)導(dǎo)致稻米的糙米率、精米率和整精米率下降；在穗肥施用一致的條件下，L1、L2輪作制度的稻米糙米率、精米率和整精米率均隨分蘗肥施用量的增加而增加，而L3輪作制度的稻米糙米率、精米率和整精米率隨分蘗肥施用量的增加而降低，這可能與L3輪作制度的氮肥供應(yīng)較高、水稻無效分蘗增加有關(guān)。在不同輪作制度下，N5處理（不施肥）的稻米糙米率、精米率和整精米率均低于其他施肥處理，說明氮肥施用過高或過低均對(duì)稻米品質(zhì)有影響。從堊白度看，隨穗肥氮肥施用量的增加，堊白度增加；在穗肥施用一致的條件下，堊白度隨分蘗期氮肥施用量的增加而增加；在不同輪作制度下，均是N5處理的堊白度最低。以上結(jié)果說明，氮肥施用量的增加，會(huì)使稻米外觀品質(zhì)下降。

3 結(jié)論與討論

合理的水旱輪作，能改變土壤環(huán)境，增加土壤養(yǎng)分積累，為作物生長(zhǎng)創(chuàng)造有利的條件；不斷調(diào)整和改善施肥結(jié)構(gòu)，可提高水稻單產(chǎn)；在水稻群體莖蘗動(dòng)態(tài)合理的基礎(chǔ)上，穩(wěn)定有效穗數(shù)，控制無效分蘗產(chǎn)生，提高莖蘗成穗率，構(gòu)建適宜的葉面積指數(shù)，是水稻高產(chǎn)栽培的必要手段。

表5 各處理的稻米品質(zhì)分析 （單位：%）

本試驗(yàn)結(jié)果表明，以稻-蠶豆（L3）輪作制度的土壤速效氮供應(yīng)最為充足，水稻分蘗能力最高；同時(shí)，施用2次穗肥處理的水稻成穗率高于施用1次穗肥處理。從干物質(zhì)積累量看，稻-蠶豆（L3）輪作制度下，N1處理比其他3個(gè)施肥處理的成熟期干物質(zhì)積累量多，這可能是因?yàn)槠渌┓侍幚淼姆痔Y期施氮量過大，使水稻群體生長(zhǎng)過于旺盛，無效分蘗增多，田間透光性差，影響了水稻后期干物質(zhì)積累；在稻-麥（L1）、稻-油（L2）兩個(gè)輪作制度下，由于N1處理的前期施氮量較小，造成水稻群體過小，從而降低了成熟期水稻的干物質(zhì)積累量；在稻-蠶豆（L3）輪作制度下，不施肥處理的成熟期干物質(zhì)積累量比其他兩個(gè)輪作制度高，說明稻-蠶豆輪作可顯著提升土壤肥力。從理論產(chǎn)量看，L3N1處理的產(chǎn)量最高，每667 m2達(dá)635.02 kg，比同一輪作制度下其他施肥處理的產(chǎn)量分別高0.65%、2.11%、4.01%、65.58%，比其他輪作制度（L1N2、L2N2處理）的最高產(chǎn)量分別高5.96%和3.57%。L1、L2、L3輪作制度的土壤生產(chǎn)力分別是57.53%、58.57%、60.40%，以L3輪作制度的土壤生產(chǎn)力最高。由于抽穗期干物質(zhì)積累量和成熟期產(chǎn)量變化保持一致，所以提高成熟期干物質(zhì)積累，擴(kuò)庫(kù)強(qiáng)源是增加水稻單產(chǎn)的重要調(diào)控手段。氮肥施用量越多，經(jīng)濟(jì)系數(shù)越低，在純氮總施用量相同的條件下，氮肥后移能提高水稻經(jīng)濟(jì)系數(shù)，這主要是減少了分蘗肥氮肥施用量，從而減少了無效分蘗的產(chǎn)生，且增加了穗期的氮肥施用量，有利于維持抽穗期水稻的根系活力和葉片光合能力，從而提高了水稻千粒重、成熟度和耐貯能力。穗肥中氮肥施用量和全生育期的氮肥施用量過高或過低均會(huì)對(duì)稻米碾磨品質(zhì)和外觀品質(zhì)有一定影響。綜上，建議采用L3輪作制度、N3氮肥運(yùn)籌方式，其水稻產(chǎn)量最高，土壤生產(chǎn)力最高，每667 m2純氮總施用量降低1.15 kg，稻米精米率高，堊白度低。

稻-綠肥輪作雖能有效提高水稻產(chǎn)量，增加土壤肥力，減少肥料使用量，從而減少對(duì)環(huán)境的污染，但對(duì)田塊的周年效益和土壤理化性狀的影響還需進(jìn)一步研究。