湘南地區(qū)不同氮肥用量對水稻農(nóng)藝性狀及氮肥利用率的影響

劉淑軍，黃平娜，秦道珠

（1.國家水稻產(chǎn)業(yè)祁陽綜合試驗站，湖南 祁陽 426182；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京 10081）

水稻是我國種植面積最廣和產(chǎn)量最高的糧食作物，也是氮肥消耗量最大的糧食作物。目前中國已成為世界氮肥的第一大消費(fèi)國[1]，氮肥消耗量占世界氮肥總量的30%,水稻生產(chǎn)消耗的氮肥占世界水稻氮肥總消耗量的37%[2]。1949～1998年50 a間，中國糧食年總產(chǎn)與化肥氮年使用量的相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.9。氮肥的增產(chǎn)效果與農(nóng)田的基礎(chǔ)產(chǎn)量有關(guān)[3]。可見，氮素作為作物生產(chǎn)所必須的營養(yǎng)元素，是影響水稻產(chǎn)量的一個重要因素。與其它的主要產(chǎn)稻國相比,中國水稻氮肥施用量高而利用率低[4－6]。據(jù)報道,特別是在中國南方一些主要水稻產(chǎn)區(qū)，水稻施氮量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于稻田單季稻平均氮肥用量。氮肥的不合理施用造成利用率下降[7]。湖南省作為中國水稻主產(chǎn)區(qū)之一，水稻占全省作物種植面積的75%。在高產(chǎn)水稻栽培中，稻農(nóng)偏施氮肥，而大部分氮施入稻田以各種形式進(jìn)入大氣和水體環(huán)境,這不僅造成肥料氮和能源的浪費(fèi)，而且對地下水質(zhì)也造成了潛在威脅[8]。因此，確定合理施氮量不僅可以提高水稻產(chǎn)量、氮肥利用率,還可以減少因過量施肥而造成的環(huán)境污染。本研究設(shè)置4個不同的氮肥用量水平，采用田間試驗與室內(nèi)分析相結(jié)合的研究方法，研究了不同施氮量條件下湘南地區(qū)雙季稻的農(nóng)藝性狀以及氮肥利用率，從而明確早、晚稻適宜的施氮量，為國家水稻產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究和水稻生產(chǎn)氮肥的精準(zhǔn)施用量提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與方法

試驗于2009年3-10月在湖南省祁陽縣文富市鎮(zhèn)官山坪村中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院紅壤試驗站稻田進(jìn)行。供試土壤屬湘南丘陵區(qū)第四紀(jì)紅壤發(fā)育的典型雙季稻田，面積1 300 m2，種植制度為稻—稻—油菜三熟制，前茬作物為油菜。供試稻田0～20 cm表層土壤的pH值為5.8，有機(jī)質(zhì)含量為23.673 g/kg，全氮1.518 g/kg，速效氮114.6 mg/kg，速效磷 19.0 mg/kg，速效鉀 49.2 mg/kg。

1.2 供試品種

供試早稻品種為金優(yōu)974，晚稻品種為金優(yōu)207，種植密度20 cm×20 cm，每穴插1～2顆秧苗。

1.3 試驗處理

試驗共設(shè)4個氮肥用量水平。（1）對照：不施氮肥（N0）；（2）比當(dāng)?shù)厮旧a(chǎn)施氮肥水平135 kg/hm2降低 30%（N1），N1=94.5 kg/hm2；（3） 按當(dāng)?shù)厮旧a(chǎn)平均施氮肥水平（N2），N2=135 kg/hm2；（4）比當(dāng)?shù)厮旧a(chǎn)施氮肥水平提高30%的施氮肥水平（N3），N3=175.5 kg/hm2；氮肥為尿素（含 N46%）。氮肥施用方法：氮肥70%作基肥、20%作分蘗肥、10%作穗肥。磷肥為過磷酸鈣（含P2O512%），P2O5=90.0 kg/hm2，磷肥100%作基肥用。鉀肥為氯化鉀（含K2O 60%），K2O=112.5 kg/hm2。鉀肥基肥和穗肥各占50%。所有處理均施用等量磷肥和鉀肥。試驗在同一塊稻田進(jìn)行，早、晚稻施肥量相等。試驗小區(qū)面積3 m×5 m＝15 m2，重復(fù)4次，隨機(jī)區(qū)組排列。

1.4 測定項目與方法

（1）土壤養(yǎng)分測定：基礎(chǔ)土測定土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮、磷、鉀的含量及pH等主要指標(biāo)，均采用常規(guī)分析法[9]。即有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法，全氮采用半微量凱氏法，堿解氮采用堿解擴(kuò)散法，速效磷采用Olsen法，速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定。

（2）莖蘗動態(tài)調(diào)查：分蘗動態(tài)調(diào)查的樣點10叢定位。從水稻移栽開始至齊穗黃熟期，每5 d調(diào)查一次分蘗苗數(shù)。共4個重復(fù)。

（3）干物重及植株吸氮量：在成熟期以平均莖蘗數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，每小區(qū)取代表性植株6叢，植株連根拔出，清洗，去根，烘干稱重。其干物質(zhì)樣本保留做水稻植株含氮量分析（凱氏定氮法）。共4個重復(fù)。

（4）經(jīng)濟(jì)性狀：有效穗每小區(qū)調(diào)查30叢。并計算每叢平均穗數(shù)，以平均穗數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，在小區(qū)不同區(qū)域取株高、穗型有代表性的稻叢4叢，室內(nèi)風(fēng)干后考查每穗總粒數(shù)、實粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重。共4個重復(fù)。

（5）成熟期測產(chǎn)：每小區(qū)收獲6 m2測產(chǎn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 分蘗動態(tài)

從圖1可以看出，早稻移栽期各處理分蘗數(shù)基本一致，分蘗數(shù)隨著氮肥的增加而增加，從5月12日開始，施氮處理的分蘗數(shù)高于N0。從6月10日開始，N3處理的分蘗數(shù)顯著高于N1和N2。各處理的分蘗數(shù)在5月28～6月3日達(dá)到最高，其中N3、N2的最高分蘗出現(xiàn)在6月3日，N1、N0的最高分蘗出現(xiàn)在5月28日，該結(jié)果和張祥明等[10]的研究結(jié)果一致，施氮量低的處理最高分蘗時期出現(xiàn)早，而施氮量高的處理最高分蘗時期出現(xiàn)晚,這與氮水平的提高可促進(jìn)水稻的營養(yǎng)生長有關(guān)。

圖1 早稻分蘗動態(tài)

由圖1、圖2可見，不同氮肥用量對晚稻分蘗動態(tài)的影響不同于早稻。從8月2日開始，晚稻施氮處理的分蘗數(shù)高于N0，從7月27日開始，N3顯著高于N2、N1處理，N2和N1之間差異不顯著。從8月19日開始，施氮肥的三個處理分蘗數(shù)下降，以N3下降趨勢最大，其次為N2、N1，不施氮肥的N0下降趨勢最小。可見，增加氮肥用量在晚稻生長期間雖然增加了水稻分蘗數(shù)，同時也增加了水稻的無效分蘗，使得在后期大量無效分蘗死亡。

2.2 經(jīng)濟(jì)性狀

圖2 晚稻分蘗動態(tài)

從表1可以看出，氮肥的施用提高了早稻的有效穗數(shù)，各處理與對照之間差異顯著，增幅隨氮肥用量增加而增加。每穗的總粒數(shù)隨氮肥的增加而增加，但實粒數(shù)有所降低。同樣，N3處理的早稻結(jié)實率降低了。早稻的千粒重隨著氮肥的增加有降低的趨勢。統(tǒng)計分析結(jié)果表明：N1、N2、N3和N0處理之間有效穗數(shù)差異達(dá)顯著水平，總粒數(shù)、實粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重的差異均不顯著。

表1 早稻經(jīng)濟(jì)性狀

不同施氮量對晚稻產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響不同于早稻，氮肥的施用盡管提高了有效穗數(shù)，但隨著氮肥用量增加，有效穗數(shù)有所降低（見表2）。不同施氮量對每穗總粒數(shù)的影響和早稻一樣，隨著氮肥的增加而增加，以N3最高，和N0之間差異達(dá)顯著水平。和早稻不同的是，氮肥的施用降低了晚稻的實粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重，影響最顯著的為結(jié)實率，N1、N2、N3和N0之間的結(jié)實率差異達(dá)顯著水平，并隨氮肥用量增加而逐漸降低。和結(jié)實率一樣，晚稻的千粒重也隨氮肥用量增加而逐漸減小，只是減小幅度極小，處理之間差異不顯著。氮肥不同用量對晚稻實粒數(shù)的影響不明顯。

表2 晚稻經(jīng)濟(jì)性狀

2.3 產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益估算

從表3可以看出，氮肥的施用可顯著提高早稻產(chǎn)量，并隨著氮肥用量的增加而增加，N3的產(chǎn)量最高，和N1、N0之間差異達(dá)到顯著水平。早稻產(chǎn)量和氮肥用量之間呈曲線相關(guān)關(guān)系，y=-0.067 4N2+32.444N+2 530.1，R2=0.997 0，最高產(chǎn)量施氮量為240.7 kg/hm2，產(chǎn)量最高達(dá) 6 434.5 kg/hm2。早稻的純增收入隨著氮肥用量的增加而增加，N1、N2、N3比N0分別增收114.4%、133.0%、158.8%，增收效益明顯。純增收入和氮肥用量之間也呈曲線相關(guān)關(guān)系，y=-0.126 7N2+55.774N+3 797，R2=0.996 1，最高經(jīng)濟(jì)施氮量為220.1 kg/hm2，凈效益達(dá)到最高值，為9 935 元/hm2。

表3 早稻產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益估算

不同氮肥用量對晚稻產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的影響不同于早稻，從表4可以看出，氮肥的施用提高了晚稻的產(chǎn)量，但隨著氮肥用量的增加產(chǎn)量逐漸減少。晚稻產(chǎn)量和氮肥用量之間呈曲線相關(guān)關(guān)系，y=-0.070 9N2+17.344N+3 507.9，R2=0.963 6，最高產(chǎn)量施氮量為122.3 kg/hm2，產(chǎn)量最高達(dá)4 568.3 kg/hm2。和產(chǎn)量的變化趨勢一樣，純收入也隨著氮肥用量的增加而逐漸降低，純增收入和氮肥用量之間同樣呈曲線相關(guān)關(guān)系，y=-0.144 7N2+30.161N+6 196.4，R2=0.930 1，最高經(jīng)濟(jì)施氮量為104.2 kg/hm2，凈效益達(dá)到最高值，為7 768.5元/hm2。

表4 晚稻產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益估算

2.4 氮肥利用率

從表5可以看出，早稻的氮肥吸收利用率隨氮肥的增加而增加，土壤氮依存率和氮肥農(nóng)學(xué)利用率均隨氮肥的增加而下降，以N1的土壤氮依存率和氮肥農(nóng)學(xué)利用率最高，氮肥用量的增加反而降低了土壤對水稻吸收氮的貢獻(xiàn)。晚稻的氮肥吸收利用率以N1最高，其次分別為N3、N2；土壤氮依存率以常規(guī)施肥的N2最高，其次為N1、N3；氮肥農(nóng)學(xué)利用率和早稻一樣，隨著氮肥的增加而逐漸下降，以減氮的N1最高。

表5 早、晚稻的氮肥利用率

3 結(jié)論與討論

（1）氮肥的施用可明顯提高早、晚稻的分蘗數(shù)，并且隨著氮肥的增加，早、晚稻的分蘗數(shù)逐漸增加，進(jìn)入生殖生長階段，施氮肥的三個處理晚稻分蘗數(shù)下降，以增氮處理的下降趨勢最大；增施氮肥提高了早稻的有效穗數(shù)和每穗的總粒數(shù)，實粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重有降低的趨勢。而晚稻增施氮肥降低了有效穗數(shù)、結(jié)實率和千粒重，提高了每穗的總粒數(shù)，對實粒數(shù)的影響不顯著。

（2）適量增施氮肥可提高早稻產(chǎn)量，早稻最高產(chǎn)量施氮量為240.7 kg/hm2，最高產(chǎn)量達(dá)到6 434.5 kg/hm2，早稻純收入隨著氮肥用量的增加而增加，最高經(jīng)濟(jì)施氮量為220.1 kg/hm2，最高純收入為9 935.0元/hm2。晚稻產(chǎn)量和純收入隨著氮肥用量的增加而降低，以減氮處理最高，晚稻最高產(chǎn)量施氮量為122.3 kg/hm2，產(chǎn)量最高達(dá)4 568.3 kg/hm2，最高經(jīng)濟(jì)施氮量為104.2 kg/hm2，凈效益達(dá)到最高值，為 7 768.5 元/hm2。

（3）增施氮肥可提高早稻的氮肥吸收利用率，而早稻的土壤氮依存率和氮肥農(nóng)學(xué)利用率均隨著氮肥的增加而逐漸下降。增施氮肥可降低晚稻的氮肥農(nóng)學(xué)利用率，對晚稻的氮肥吸收利用率和土壤氮依存率影響不明顯。

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