氮肥不同基追比例對水稻產(chǎn)量和氮素吸收利用的影響

李啟紅，賀雙明，劉瓊峰，李明德

（1.湘鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)局，湖南 湘鄉(xiāng) 411400；2.湖南省土壤肥料研究所，湖南 長沙 410125）

氮肥是水稻生產(chǎn)上最重要的肥料，對于促進(jìn)水稻分蘗、提高產(chǎn)量的作用顯著。近10 a來，隨著水稻品種的改良和產(chǎn)量的提高，施氮量不斷加大。目前，在水稻高產(chǎn)栽培中，氮肥 (純氮)施用量已達(dá)300～350 kg/hm2，甚至有的高達(dá) 400～450 kg/hm2，這樣不僅造成氮素的浪費，而且污染環(huán)境[1]。造成氮肥過度施用的一個重要因素是肥料運籌不當(dāng)，因此水稻氮肥運籌[2]及如何提高其利用率的問題已成為研究熱點。但以往的研究多是關(guān)于肥料類型、供氮水平及施氮時期等，其中研究最多的是品種間氮肥利用率差異[3-4]。而關(guān)于基追比例對氮肥利用率的影響，尤其是基肥、蘗肥、穗肥、粒肥分施比例的研究則較少。本試驗在基礎(chǔ)地力和施氮量相同的條件下，研究了在早稻生育期不同的基肥-分蘗肥-穗肥-壯籽肥基追比例對水稻產(chǎn)量及氮素吸收利用的影響，以期探討高產(chǎn)水稻田形成的需氮特性，為合理施氮提供理論和實踐的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2011年4～7月在湖南湘鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗農(nóng)場的雙季稻田進(jìn)行，供試水稻品種為“盛湘1號”。供試土壤為第四紀(jì)紅色粘土發(fā)育的紅黃泥。土壤基本理化性狀為：pH值5.84，有機(jī)質(zhì)31.4 g/kg，全氮 2.55 g/kg，全磷 0.43 g/kg，全鉀 14.6 g/kg，堿解氮 176 mg/kg，有效磷 16.6 mg/kg，速效鉀107 mg/kg。供試水稻品種為盛湘1號。供試肥料為尿素（含N 46%）、過磷酸鈣（含P2O512%）、氯化鉀（含K2O 60%）。

1.2 試驗設(shè)計與方法

試驗在高產(chǎn)施氮總量（試驗田總施純氮165 kg/hm2）相同的條件下，設(shè)計基肥-分蘗肥-穗肥-壯籽肥不同施氮比例的6個處理（基肥，插秧前施；分蘗肥，插秧后7天施；穗肥，水稻劍葉剛露尖時施；壯籽肥，齊穗時施），即基-蘗-穗-粒肥比例分別為1∶0∶0∶0（A1）、0.6∶0.4∶0∶0（A2）、0.6∶0.2∶0.2∶0（A3）、0.4∶0.6∶0∶0（A4）、0.4∶0.3∶0.3∶0（A5）、0.4∶0.3∶0.2∶0.1（A6），同時設(shè)一個無N區(qū)（CK）。所有處理中，除施氮的比例不同外，磷鉀肥相同，磷肥全部作基肥；鉀肥60%作基肥，40%作分蘗肥。N-P2O5-K2O的施用量分別為165-75-105 kg/hm2。隨機(jī)區(qū)組排列，設(shè)3次重復(fù)。小區(qū)面積30 m2，單灌單排，試驗區(qū)生育期內(nèi)的田間管理同大田。

1.3 測定項目和方法

1.3.1 土壤和植株的養(yǎng)分測定 采用常規(guī)分析方法[5]測定了基礎(chǔ)土壤和水稻生長不同時期的土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀的含量及pH值等指標(biāo)。利用調(diào)查葉面積的植物樣測定其干物重，成熟期測定籽粒和莖稈的干物重。首先將莖葉和穗 (成熟期)分開，分別裝入樣品袋，105℃殺青30 min，然后在85℃下烘干至恒重[6]。采用凱氏半微量定氮法測定植株樣品在分蘗期、孕穗期、抽穗期、乳熟期和成熟期的氮素含量[7]。

1.3.2 考察記載及樣品采集 水稻從返青期起，每個小區(qū)標(biāo)記10蔸定位植株，每隔5 d調(diào)查1次莖蘗數(shù)和株高，一直到曬田復(fù)水止。試驗前取基礎(chǔ)土樣；在水稻的分蘗期、孕穗期、抽穗期、乳熟期、成熟期每個處理取土壤樣品和植株樣品（每個小區(qū)5點取樣，每點取1株）。水稻收獲時每個小區(qū)取考種樣（每個小區(qū)5點取樣，每點取1株），調(diào)查其有效穗數(shù)、每穗（株）總粒數(shù)、實粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重。水稻收獲時分小區(qū)計產(chǎn)，測定每個小區(qū)的稻草和稻谷的實際產(chǎn)量。

1.4 氮肥利用率的計算

（1）氮肥表觀利用率=（施氮區(qū)地上部分氮素積累量-對照區(qū)地上部分氮素積累量）/施氮量；（2）氮肥農(nóng)藝?yán)寐?（施氮區(qū)作物產(chǎn)量-對照區(qū)作物產(chǎn)量）/施氮量；（3）氮肥生理利用率=（施氮區(qū)產(chǎn)量-對照區(qū)產(chǎn)量）/（施氮區(qū)植株總吸氮量-對照區(qū)植株總吸氮量）；（4）氮肥偏生產(chǎn)力=施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量；（5）土壤氮素依存率（%）=土壤基礎(chǔ)供氮量/施氮處理水稻吸氮總量×100%。

1.5 數(shù)據(jù)分析 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析利用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和軟件Microsoft Excel 2003進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥不同基追比例對水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

從表1產(chǎn)量數(shù)據(jù)可以看出，施氮處理的產(chǎn)量都比CK高，且差異達(dá)顯著水平，表明施氮肥比不施氮肥增產(chǎn)效果顯著。在相同氮肥用量不同追施比例下，各處理間水稻產(chǎn)量差異也明顯。與氮肥全作基肥施用的 A1 處理相比較，A2、A3、A4、A5、A6 處理分別增加了2.2%、5.2%、9.6%、6.9%，、10.4%，表明水稻在氮肥作基肥減小的情況下，可以通過補(bǔ)充足夠的蘗肥使植株分蘗數(shù)增多來提高產(chǎn)量，還可以通過平衡施用基-蘗-穗-籽肥使有效穗和籽粒增多來保證產(chǎn)量。

表1 氮肥不同基追比例對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

從表1中產(chǎn)量構(gòu)成因素來看，施氮肥的各處理有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重均比不施氮肥的CK處理的要大，但結(jié)實率以CK的最高。氮肥全做基肥的A1處理的穗粒數(shù)多于其他處理，但有效穗數(shù)、結(jié)實率和千粒重均小于其他處理。A2和A3處理的穗粒數(shù)和結(jié)實率比A4、A5、A6處理的要大，而千粒重以A5處理的最大，說明適當(dāng)增加穗肥的比例，能夠提高成穗率，促進(jìn)大穗的形成和單位面積穎花數(shù)的增加，有利于成熟期千粒重的累積。A5和A6處理的有效穗數(shù)相等，A6處理的結(jié)實率和千粒重都小于A5處理，但穗粒數(shù)和產(chǎn)量則大于A5處理，說明粒肥的施用有利于植株生長、增加穗粒數(shù)，能夠在一定程度上保證水稻產(chǎn)量。由此看來，構(gòu)成水稻產(chǎn)量的幾個影響因素是相互聯(lián)系的，某一因素的增加，往往伴隨著其他因素的降低，因此為了獲得較高的產(chǎn)量，必須使這幾個因素達(dá)到一個最佳平衡狀態(tài)[8]。

2.2 氮肥不同基追比例對水稻氮肥吸收利用率的影響

目前國外通用的氮肥利用率包括氮肥表觀利用率、氮肥農(nóng)藝?yán)寐?、氮肥生理利用率、氮肥偏生產(chǎn)力和氮素依存率等，可以從不同的側(cè)面描述作物對氮素或氮肥的利用率[9]。氮肥表觀利用率是指施肥區(qū)作物氮素積累量與空白區(qū)氮素積累量的差占施氮量的百分?jǐn)?shù)；氮肥農(nóng)藝?yán)寐适侵甘┯玫屎笤黾拥漠a(chǎn)量與施用氮肥量的比值，它表明施用的每千克純氮增產(chǎn)的能力；氮肥生理利用率反映了作物對所吸收的氮素肥料在作物體內(nèi)的利用率；氮肥偏生產(chǎn)力反映了作物吸收肥料氮和土壤氮后所產(chǎn)生的邊際效應(yīng)；土壤氮素依存率則反映了土壤氮對作物氮營養(yǎng)的貢獻(xiàn)率。

從表2中可以看出，在相同施氮量的條件下，氮肥不同基追比例對水稻氮肥的利用率不一樣。各處理的氮肥表觀利用率依次為A3>A2>A1>A5>A4>A6；氮肥農(nóng)藝?yán)寐室来螢锳6>A4>A5>A3>A2>A1。其中A4處理的氮肥表觀利用率較低，而氮肥農(nóng)藝?yán)寐蕜t較高，且A4、A5、A2和A1處理的氮肥表觀利用率和氮肥農(nóng)藝?yán)寐食尸F(xiàn)出負(fù)相關(guān)關(guān)系。這說明提高分蘗肥比例和穗肥比例有利于水稻的增產(chǎn)，但不利于水稻對氮素的回收與利用。氮肥生理利用率依次為A6>A4>A5>A2>A1>A3，其中A4和A6處理分別比A1處理提高55.8%和61.4%，即A4和A6處理作物對所吸收氮肥在水稻植株體內(nèi)的利用率高于A1處理，說明平衡各生長發(fā)育時期的施肥比一次性作基肥施入更能有效地利用氮肥；A3處理的氮肥生理利用率最小，比A5處理下降了18.1%。這說明水稻穗肥比例的增加可以明顯提高氮肥生理利用率[10]。

表2 氮肥利用率

由表2可見，各處理的氮肥偏生產(chǎn)力依次為A6>A4>A5>A3>A2>A1，其中A4處理的氮肥偏生產(chǎn)力較高，達(dá)39.8 kg/kg，說明水稻分蘗肥比例的提高有利于提高氮肥偏生產(chǎn)力；A5處理比A3處理僅增加1.6%，說明水稻穗肥比例的提高對氮肥偏生產(chǎn)力的影響不明顯[11]。土壤氮肥依存率依次為A6>A4>A5>A1>A2>A3，其中基-蘗-穗-粒肥的平衡施用處理A6的土壤氮素依存率最高，達(dá)45.6%，其次是分蘗肥比例最高的A4處理，A5處理比A3處理高出10.8%。這說明平衡施用基-蘗-穗-粒肥能促進(jìn)水稻充分利用土壤中的氮素，水稻分蘗肥比例和穗肥比例的提高也可使土壤氮素依存率增大。

2.3 氮肥不同基追比例對水稻各生育期氮素吸收利用的影響

氮肥不同基追分施比例下水稻各生育期植株體內(nèi)的氮素積累量差異明顯。從表3中可知，水稻地上部氮素積累量總體表現(xiàn)為隨生育期的推移而逐步增加[12]，A3、A5和A6處理的植株地上部氮素積累量在乳熟期達(dá)最高值，其他處理均在成熟期達(dá)到最高值。每個生育期的氮素階段吸收量是不一樣的，氮素階段吸收量A1處理在成熟期，A2、A6處理在抽穗期達(dá)最高外，其他各處理的均以孕穗期最高，說明孕穗和抽穗時期是水稻吸收氮素養(yǎng)分的高峰期，也是目前推廣水稻應(yīng)適當(dāng)增加穗肥比例的原因。各處理的氮素階段吸收量分蘗期是整個生育期的第二、三位，表明水稻生產(chǎn)中蘗肥的投入也不可小覷。

表3 水稻植株群體在各個生育期的吸氮量

3 結(jié)論

（1）在施氮量相同的情況下，氮肥不同基追比例對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素有重要影響。研究表明：水稻足夠的分蘗肥能夠促進(jìn)植株分蘗數(shù)增多來提高水稻產(chǎn)量，平衡施用基-蘗-穗-籽肥可通過增加有效穗和籽粒數(shù)來保證水稻的高產(chǎn)。

（2）農(nóng)民習(xí)慣施肥方式在水稻生育前期優(yōu)勢明顯，但后期的生殖生長階段氮素養(yǎng)分供給不足，不利于從源到庫的轉(zhuǎn)化，說明盲目加大前期施氮量會造成肥料利用率低，分蘗質(zhì)量下降。本研究在基礎(chǔ)地力和施氮量相同的情況下，發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)靥岣叻痔Y肥比例和穗肥比例以及平衡施用基-蘗-穗-籽肥均可以提高水稻的氮肥農(nóng)藝?yán)寐?、氮肥生理利用率和土壤氮素依存率，但對氮肥偏生產(chǎn)力的影響不明顯，與氮肥表觀利用率呈現(xiàn)出一定負(fù)相關(guān)。

（3）水稻不同生育時期的氮素吸收及利用研究結(jié)果表明：氮肥不同基追分施比例處理間各時期植株體內(nèi)氮素積累量差異明顯，分蘗期、孕穗期和抽穗期是水稻吸收氮素養(yǎng)分的高峰期，說明分蘗肥和穗肥在水稻高產(chǎn)中具有非常重要作用。

綜上所述，在水稻的生產(chǎn)實踐中要注重基-蘗-穗-籽肥的平衡施用。

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