超級(jí)雜交晚稻豐源優(yōu)299經(jīng)濟(jì)施氮量和生態(tài)施氮量研究

周 靜，孟桂元，馬國(guó)輝，龍繼銳

（1.湖南人文科技學(xué)院，湖南婁底417000，2.國(guó)家雜交水稻工程技術(shù)研究中心，湖南長(zhǎng)沙410125）

80年代開始，我國(guó)一直把增加氮肥投入作為發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要途徑之一，目前已是世界上氮肥消費(fèi)量最多的國(guó)家之一[1]，并且這種消費(fèi)量還將逐年增長(zhǎng)，何時(shí)到達(dá)最高峰，還不清楚。但可表明，我國(guó)農(nóng)田氮肥污染程度和廣度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出發(fā)達(dá)國(guó)家，而且，發(fā)展的速度更是其他國(guó)家無法相比[2]。如這一問題不引起重視，將直接影響我國(guó)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，如何兼顧氮肥施用的高產(chǎn)和高效，降低其對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響是一項(xiàng)重要而緊迫的任務(wù)。以往的研究中，分別研究經(jīng)濟(jì)施氮量和生態(tài)施氮量較多[3-5]，而兼顧超級(jí)雜交晚稻經(jīng)濟(jì)、生態(tài)的施氮量的研究較少。為此，本研究選擇中國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)之一的湖南湘東高產(chǎn)稻區(qū)，在節(jié)氮管理?xiàng)l件下，研究超級(jí)雜交晚稻的生長(zhǎng)規(guī)律，以此來確定合理節(jié)氮量，使之既能保證作物高產(chǎn)，又能提高氮肥利用率，避免對(duì)生態(tài)環(huán)境的威脅。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)于2009年在湖南省醴陵市泗汾鎮(zhèn)農(nóng)場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行。供試品種為超級(jí)雜交晚稻豐源優(yōu)299（該品種屬三系雜交中熟晚秈稻，在長(zhǎng)江流域雙季稻區(qū)作雙季晚稻種植，全生育期114d，豐產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)性好，普遍栽培產(chǎn)量均在9 t/hm2），供試肥料為史丹利水稻高效復(fù)合肥（N︰P︰K=23︰7︰15）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)設(shè)6個(gè)處理：S0：不施氮肥，施磷肥和鉀肥；S1：節(jié)氮50%，史丹利水稻高效復(fù)合肥391.5 kg/hm2，折合純氮90 kg/hm2；S2：節(jié)氮 25%，史丹利高效復(fù)合肥 586.5 kg/hm2，折合純氮135 kg/hm2；S3：農(nóng)民習(xí)慣施氮量，史丹利高效復(fù)合肥783.0 kg/hm2，折合純氮 180 kg/hm2；S4：超氮 25%，史丹利高效復(fù)合肥 978 kg/hm2，折合純氮 225 kg/hm2；S5：超氮 50%，史丹利高效復(fù)合肥1174.5 kg/hm2，折合純氮270 kg/hm2。3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，6個(gè)處理，一次性基肥施入，磷、鉀分別以過磷酸鈣和氯化鉀補(bǔ)為相同。小區(qū)面積30m2，小區(qū)間起20cm高、30cm寬的埂隔離，埂上覆膜，單排單灌。6月21日播種，7月14日移栽，株行距20 cm×20 cm，田間管理保持一致。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 分蘗動(dòng)態(tài) 移栽10 d后，每小區(qū)選取植株10蔸定點(diǎn)觀察，之后每隔4d觀察1次，直到分蘗完全停止。

1.3.2 葉面積 分別在分蘗盛期、孕穗期、乳熟期和成熟期梅花形5點(diǎn)采樣，每小區(qū)取植株5蔸，用長(zhǎng)寬系數(shù)法測(cè)定葉面積。

1.3.3 谷草比和氮肥利用率 在成熟期，收獲單株地上部分，把籽粒和稻草分開，70℃烘干后稱籽粒和稻草重量，計(jì)算谷草比。在成熟期，收獲水稻籽粒，70℃烘干后稱籽粒產(chǎn)量，按曾建敏等人[6]的描述進(jìn)行氮肥利用效率指標(biāo)的推算，其中：氮肥偏生產(chǎn)力(PFP＝施肥區(qū)的籽粒產(chǎn)量/氮肥施用量；氮肥農(nóng)學(xué)利用率(AE)＝（施氮肥區(qū)籽粒產(chǎn)量-不施氮肥區(qū)籽粒產(chǎn)量）/施氮量(即單位施氮量的產(chǎn)量增加量)。

1.3.4 產(chǎn)量與產(chǎn)量性狀 于成熟期每小區(qū)選取50株測(cè)定株高，統(tǒng)計(jì)有效穗。收獲前每小區(qū)取樣5蔸，統(tǒng)計(jì)每穗總粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、千粒重等。成熟期按小區(qū)單打單收，曬干后折合成含水量13.5%谷子重量，計(jì)算產(chǎn)量。

1.3.5 經(jīng)濟(jì)效益分析 對(duì)不同節(jié)氮條件下超級(jí)雜交晚稻的稻谷產(chǎn)量、產(chǎn)值、勞動(dòng)成本、物質(zhì)成本、總成本、凈產(chǎn)值和利潤(rùn)等進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 分蘗動(dòng)態(tài)

通過對(duì)不同節(jié)氮條件下超級(jí)雜交晚稻的分蘗動(dòng)態(tài)（圖1）分析可知，各處理分蘗數(shù)先升后降，S0、S3和S5在移栽后24d達(dá)到分蘗高峰，分別為235.35萬個(gè)/hm2、390.75萬個(gè)/hm2和481.35萬個(gè)/hm2，S1、S2和S4分蘗高峰期出現(xiàn)在移栽后28d，較S0推遲4 d，最大分蘗數(shù)分別為403.35萬個(gè)/hm2、365.70萬個(gè)/hm2和430.65萬個(gè)/hm2，最大分蘗數(shù)從小到大的依次順序?yàn)?S0＜S2＜S3＜S1＜S4＜S5，表明節(jié)氮 25%（S2）對(duì)最高分蘗影響較小。

圖1 不同施氮量的超級(jí)雜交晚稻分蘗動(dòng)態(tài)

通過對(duì)不同節(jié)氮條件下超級(jí)雜交晚稻分蘗速率（表1）的分析，分蘗速率總體表現(xiàn)為下降的趨勢(shì)，移栽后8d，分蘗速率最大，從大到小順序?yàn)?S3（46.8 萬 /hm2·d）＞S5（43.8 萬 /hm2·d）＞S4（42.00 萬 /hm2·d）＞S1（39.75 萬 /hm2·d）＞S2（38.40 萬/hm2·d）＞S0（21.15 萬 /hm2·d）。表明施用氮肥適量，分蘗速率最大，減少施氮量和超量施氮量會(huì)降低分蘗速率。而有效穗S0 為 150.6 萬 /hm2，S1 為 206.55 萬 /hm2，S2 為 219.15 萬/hm2，S3 為 227.7 萬 /hm2，S4 為 222 萬 /hm2和 S5207.3 萬/hm2，則可得成穗率則S0最高，為70.2%。顯著高于S1、S2、S3、S4和S5，其次為S2和S3，均為58.4%，顯著高于S5。而S2和S3之間差異不顯著，說明隨著施用量的增加，成穗率反而降低。其節(jié)氮25%與農(nóng)民習(xí)慣施氮量成穗率差異不大。

表1 不同施氮量的超級(jí)雜交晚稻分蘗速率 （單位：萬/hm2·d）

2.2 葉面積指數(shù)

從表2可知，不同節(jié)氮條件下超級(jí)雜交晚稻葉面積指數(shù)分蘗期隨施氮量的增加而增加。分蘗期S5為3.95，顯著高于S1、S2、S3、S4和S0。乳熟期和成熟期呈開口向下拋物線狀，S3最大，分別為5.50和2.88，隨著節(jié)氮量的增加，葉面積指數(shù)降低，超過S4施氮量后，隨著施氮量的增加，葉面積指數(shù)也降低。說明節(jié)氮25%不影響群體穩(wěn)健生長(zhǎng)和后期功能葉面積指數(shù)增加，促進(jìn)大穗壯穗，同時(shí)也說明超氮量25%和超氮量50%有利于促進(jìn)禾苗早生快發(fā)，但不利于后期禾苗群體的正常生長(zhǎng)和發(fā)育。

2.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

表2 不同施氮量的超級(jí)雜交晚稻葉面積指數(shù)

通過對(duì)不同節(jié)氮條件下超級(jí)雜交晚稻產(chǎn)量（表3）分析，S3 產(chǎn)量最高，為 7.30 t/hm2，其次是 S2，為 6.89 t/hm2，S2 較 S1減產(chǎn)5.63%，但S1與S2差異不顯著，S1實(shí)際產(chǎn)量為6.49 t/hm2，較S3減產(chǎn)11.10%，減產(chǎn)顯著。

表3 不同施氮量的超級(jí)雜交晚稻產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀

由表3可知，有效穗以S3最高，為227.70萬/hm2，其次是 S4，222.00 萬 /hm2，S0 最低，150.60 萬 /hm2，S1、S2、S3、S4和S5顯著高于S0，S1、S2、S3、S4和S5之間差異不顯著。由此可見，合理的肥料施用量是保證禾苗群體健壯生長(zhǎng)，促進(jìn)壯穗，提高成穗率的關(guān)鍵之一。

從產(chǎn)量構(gòu)成因素看，不同節(jié)氮條件下超級(jí)雜交晚稻總粒數(shù)與有效穗規(guī)律相似，以S3最多，162.5粒/穗；其次是S5，166.9 粒 /穗；S0最少，123.9 粒 /穗，S1、S2、S3、S4 和 S5 顯著高于S0，S1、S2、S3、S4和S5之間差異不顯著。實(shí)粒數(shù)以 S3最多，115.0粒 /穗；其次是 S5，113.6粒 /穗，S0最少，81.5粒/穗，顯著低于其他處理。結(jié)實(shí)率以S2最高，為76.4%，其次是S3，為70.8%，但各處理之間結(jié)實(shí)率不顯著。

2.4 谷重和草重及谷草比

通過對(duì)谷重和草重及谷草比（表4）的分析可知，谷重以S3最大，與S0差異顯著，與其他處理之間差異不顯著。草重則隨著施氮量的增加而增加，S5最大，為24.57g/株，而谷草比以 S3最高，為 1.34；其次是 S1，為 1.28；S5 最少，為 1.12，表明施氮量在0 kg/hm2-180 kg/hm2之間，增加氮肥施用量，稻谷重量增加，而施氮量在180 kg/hm2-270 kg/hm2范圍內(nèi)，增加氮肥施用量，稻草重量增加較多，而谷重增加較少。

表4 不同施氮量的超級(jí)雜交晚稻谷草比

2.5 經(jīng)濟(jì)效益

從表5可知，不同節(jié)氮條件下超級(jí)雜交晚稻生產(chǎn)成本除肥料成本不同外，其他各項(xiàng)支出相同，并隨著肥料施用量的增加，生產(chǎn)成本增加，S5的生產(chǎn)成本最高，9808.5元/hm2，產(chǎn)值和純收入以S3最高，分別為13438.5元/hm2和4804.50元/hm2。經(jīng)方差分析，S4、S3、S2和S1與S5和S0差異顯著，但S4、S3、S2和S1之間差異不顯著，S5和S0差異顯著。結(jié)果表明：從經(jīng)濟(jì)角度分析，施氮量S2和S3純收入較高，從環(huán)保角度分析，S2最環(huán)保，且不影響產(chǎn)量。

表5 不同施氮量的超級(jí)雜交晚稻經(jīng)濟(jì)效益分析

2.6 氮肥利用率

從圖2可知，氮肥利用率隨著施氮量的增加反而下降。氮肥偏生產(chǎn)力以S1最高，71.78 kg/kg N，即在一定地力條件下，1 kg純氮能生產(chǎn)71.78 kg稻谷，其次為S2，52.54 kg/kg N，各處理之間差異顯著。氮肥農(nóng)學(xué)利用率與氮肥偏生產(chǎn)力規(guī)律相同，從大到小順序?yàn)?S1（27.38 kg/kg N）＞S2（22.94 kg/kg N）＞S3（16.28 kg/kgN）＞S4（12.87 kg/kgN）＞S5（10.73 kg/kgN），即排除地力的影響，1 kg純氮能生產(chǎn)的稻谷重量最多為27.38 kg。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

超級(jí)雜交晚稻豐源優(yōu)299最佳施氮量是農(nóng)民習(xí)慣施氮量純氮180.00 kg/hm2，也是最經(jīng)濟(jì)施氮量，而最生態(tài)施氮量為農(nóng)民習(xí)慣施氮量減少25%，為135.00 kg/hm2純氮。

3.2 討論

圖2 不同施氮量的超級(jí)雜交晚稻氮肥利用率

大量研究認(rèn)為，隨著施氮量的增加，水稻生物學(xué)產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量增加，但施氮量增加到臨界值后，生物學(xué)產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)學(xué)產(chǎn)量反而下降，同時(shí)增加農(nóng)田生態(tài)污染，超級(jí)雜交稻實(shí)際施氮量已達(dá)到并超過農(nóng)戶經(jīng)濟(jì)效益最佳施氮量和生態(tài)施氮量，靠增加氮肥投入來獲得產(chǎn)量提高已是得不償失，應(yīng)當(dāng)尋求實(shí)施高效生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)提高生產(chǎn)水平的同時(shí)保護(hù)生態(tài)環(huán)境，因此，經(jīng)濟(jì)施氮量和生態(tài)施氮量應(yīng)允而生。本研究從節(jié)本增效方面考慮，豐源優(yōu)299經(jīng)濟(jì)施氮量180.00 kg/hm2，這與王業(yè)農(nóng)等研究相同[7]。豐源優(yōu)299生態(tài)施氮量為135 kg/hm2，低于雜交晚粳“浙優(yōu)12”生態(tài)施氮量234.8 kg/hm2-241.0 kg/hm2[8]，這可能與水稻品種和土壤肥力差異有關(guān)。

本研究發(fā)現(xiàn)，豐源優(yōu)299生態(tài)施氮量均不同程度降低成熟期葉面積指數(shù)、產(chǎn)量、純收入、氮肥利用率，但提高了成穗率和孕穗期葉面積指數(shù)，因此，豐源優(yōu)299生態(tài)產(chǎn)量6.89t/hm2，只比經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量減產(chǎn)5.63%，減產(chǎn)不顯著，從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展、建立良性的養(yǎng)分循環(huán)機(jī)制和社會(huì)三效益三合一方面考慮，生態(tài)施氮量比經(jīng)濟(jì)施氮量更適宜指導(dǎo)農(nóng)民大田生產(chǎn)。

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