基蘗氮肥施用時(shí)期對(duì)寒地水稻產(chǎn)量及氮肥利用率的影響

孫文宏，紀(jì)偉波，陳秋雪，張明聰

（1.黑龍江省農(nóng)墾總局牡丹江管理局種子管理局，密山 158300；2.黑龍江省八五六農(nóng)場(chǎng)；3.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院）

合理施氮是提高水稻產(chǎn)量和肥料利用率、保持農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑，對(duì)于保障我國(guó)糧食安全至關(guān)重要[1]。關(guān)于氮肥施用對(duì)水稻產(chǎn)量及利用率的研究一直是科學(xué)研究中的熱點(diǎn)。目前，黑龍江農(nóng)墾育秧較多的使用超級(jí)大棚缽形毯式育秧方式，較傳統(tǒng)的秧苗素質(zhì)好，盤根效果好，插秧后返青快，或插秧后立即返青[2-3]，傳統(tǒng)的蘗肥施用時(shí)期較之延后，導(dǎo)致蘗肥利用效率降低，限制了分蘗的早生快發(fā)，不利于根系對(duì)養(yǎng)分的吸收。而以往研究多集中在穗肥氮的施用量及其施用時(shí)期、基蘗氮和穗肥氮的施用比例、不同類型氮肥的施用方式等方面[4-6]。他們的研究表明，水稻生育后期氮素施用比例較高的處理，其產(chǎn)量和肥料利用率均高于后期氮素比例相對(duì)較低處理[7-9]。而在應(yīng)用超級(jí)大棚缽形毯式育秧方式下水稻返青快，但基蘗氮肥施用時(shí)期對(duì)水稻產(chǎn)量及肥料利用率有何影響的相關(guān)報(bào)道較少。因此，在黑龍江農(nóng)墾應(yīng)用超級(jí)大棚缽形毯式育秧下，明確水稻基蘗肥的施用時(shí)期對(duì)水稻的群體結(jié)構(gòu)和產(chǎn)量性狀的影響，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)質(zhì)量與肥料利用率的統(tǒng)一是當(dāng)前亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。為此，設(shè)置了6種基蘗氮的施用處理，以探尋水稻群體對(duì)不同時(shí)期施用基、蘗氮肥的響應(yīng)，明確提高水稻產(chǎn)量和氮肥利用率的基蘗肥施用方法，以期為寒地水稻合理施用氮肥提供理論參考和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2011～2012年在黑龍江省八五六農(nóng)場(chǎng)科技園區(qū)進(jìn)行。供試水稻品種為空育131，主莖葉片數(shù)為11，全生育期127 d。供試肥料為尿素（N 46%）、三料（P2O546%）、硫酸鉀（K2O 50%）。供試土壤為草甸白漿土，土壤基本理化性質(zhì)見表1。

表1 供試土壤基礎(chǔ)肥力Table 1 Basic fertilities of soils used in experiments

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)處理，磷肥均作基肥一次性施用，鉀肥均分基肥和穗肥兩次施用，前后兩次的比例為1∶1。小區(qū)面積45m2，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，采用超級(jí)大棚缽形毯式育秧方式，插秧規(guī)格均為9×4寸，單排單灌，其他管理措施與大田相同。各處理施肥量見表2，除T1不施氮外，其他處理總施純氮量相同，為96.6 kg·km-2，并按基、蘗、穗肥4∶4∶2的比例施用。

其中，T1：不施氮處理；T2：習(xí)慣施肥，蘗肥于返青后施用（插秧后7 d）；T3：蘗肥于插秧期施用，其他與常規(guī)相同；T4：基肥不施氮肥，基肥和蘗肥的總氮量于返青后施用（插秧后7 d）；T5：基肥不施氮肥，基肥和蘗肥的總氮量于插秧期施用；T6：基肥和蘗肥的總氮量作基肥施用，其他同常規(guī)。

表2 氮肥施用時(shí)期及用量（kg·km-2）Table 2 Timing and amountof N applied fertilizer

1.3 調(diào)查項(xiàng)目與方法

（1）葉齡進(jìn)程：秧田4葉期開始標(biāo)記主莖葉齡，移栽時(shí)第4重復(fù)每個(gè)小區(qū)栽插10株帶標(biāo)記的秧苗，返青后每5 d記錄一次葉齡；

（2）水稻莖蘗動(dòng)態(tài)變化：在水稻返青后到抽穗期（7月17日）每7 d調(diào)查一次水稻分蘗數(shù)，每個(gè)小區(qū)選取有代表性的植株10穴，調(diào)查水稻分蘗數(shù)，取平均值為該小區(qū)的分蘗數(shù)；

（3）透光率：在齊穗期測(cè)定水稻基部和冠層頂部的光強(qiáng)，基部與冠層頂部光強(qiáng)比值的百分率為群體透光率（指標(biāo)1、2、3僅在2012年進(jìn)行測(cè)定）；

（4）干物積累量與植株含氮量：于分蘗盛期、齊穗期和成熟期每處理選取具有平均分蘗的植株3穴，洗凈后，按莖葉和穗分開（分蘗盛期不分莖葉和穗），105℃殺青30min后，75℃烘干至恒重，干燥冷卻至室溫后稱取樣品干重，稱重后粉碎，采用H2SO4-H2O2消煮法，測(cè)定植株含氮量；

（5）考種測(cè)產(chǎn)：每個(gè)小區(qū)選取有代表性的兩點(diǎn)，每點(diǎn)數(shù)相連的20穴的有效穗數(shù)，選取接近該平均有效穗數(shù)的2穴植株，考查每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重等，根據(jù)各產(chǎn)量構(gòu)成要素計(jì)算小區(qū)理論產(chǎn)量。

1.4 計(jì)算方法及數(shù)據(jù)分析

氮肥吸收利用率=（施肥區(qū)作物氮素積累量-空白區(qū)氮素積累量）÷施用氮肥總量×100%

氮肥農(nóng)學(xué)利用率=（施氮區(qū)作物產(chǎn)量-空白區(qū)產(chǎn)量）÷施用氮肥總量

氮肥偏生產(chǎn)力=施氮區(qū)產(chǎn)量÷施用氮肥總量

試驗(yàn)結(jié)果采用Excel和DPS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)水稻分蘗成穗率的影響

從表3可以看出，不施氮處理最高分蘗數(shù)和有效穗數(shù)均最小，但分蘗成穗率為各處理最高。與T2和T3相比，T4、T5和T6分蘗成穗率均降低，其中，與T2相比，T6降低7個(gè)百分點(diǎn)（P＜0.05）；與T3相比，T4、T5和T6分別降低10.6、8.5和13.6個(gè)百分點(diǎn)（P＜0.05）；T3較 T2分蘗成穗率提高了 9.09%（P＜0.05）；T4和T5最高分蘗數(shù)、有效穗數(shù)與分蘗成穗率均無(wú)顯著差別。試驗(yàn)條件下，插秧期施蘗肥滿足作物對(duì)養(yǎng)分的需求，有效控制無(wú)效分蘗的發(fā)生，提高分蘗成穗率，而返青后施蘗肥（習(xí)慣施肥）處理，使無(wú)效分蘗增多，造成成穗率偏低。

表3 水稻分蘗成穗率的影響（2012年）Table 3 Effects of density on ear-bearing tiller rate of rice

2.2 不同處理對(duì)水稻齊穗期群體透光率的影響

于2012年測(cè)定了各處理群體輻射光與透射光的分布情況。從圖1中可以看出，T3的透光率最小，與T2相比降低11.6%（P＜0.05），與T4和T5相比分別降低15.0%和11.2%（P＜0.05），說(shuō)明蘗肥于插秧期施用可加速群體增長(zhǎng)，降低群體下部透光量，而蘗肥于返青期施用可能是由于限制了營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期群體的形態(tài)建成，導(dǎo)致生殖生長(zhǎng)群體生長(zhǎng)減緩，基肥氮并入蘗肥于插秧時(shí)或返青后施用處理則可能是由于本田養(yǎng)分供應(yīng)不良，限制群體生長(zhǎng)；T4和T5相比無(wú)明顯差別，說(shuō)明基肥氮并入蘗肥于返青后或插秧時(shí)施用對(duì)此時(shí)的透光率沒有影響；T6處理與施氮處理相比均無(wú)明顯差別，T1處理群體透光率最大。

圖1 不同處理對(duì)水稻齊穗期群體透光率的影響（2012年）Fig.1 Effects of different Nmanagements on light transmittance after heading

2.3 不同處理對(duì)水稻干物質(zhì)積累量的影響

從表4可以看出，T5在分蘗盛期全株干物質(zhì)積累量最大，與習(xí)慣施肥T2相比，兩年分別增加20.8%和11.4%（P＜0.05），與T4相比增加21.2%～20.7%（P＜0.05）。到齊穗期T3全株干物質(zhì)積累量達(dá)到最大，與返青期施蘗肥T2相比，增加26.9%和26.2%（P＜0.05）。到成熟期，T3穗重和全株總重均為各處理最高，與T2相比，全株總重增加15.4%（P＜0.05）和4.50%；與T4相比，T5全株重兩年分別增加4.67%和6.51%。表明，插秧期施用蘗肥可促進(jìn)抽穗后的干物質(zhì)積累。

表4 不同處理對(duì)水稻干物質(zhì)積累的影響（t·km-2）Table 4 Effects of different Nmanagements on drymatter accumulation of rice（t·km-2）

2.4 不同處理對(duì)水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

從表5可以看出，T3將蘗肥于插秧時(shí)施用，與 T2相比兩年收獲穗數(shù)分別增加 16.4穗·m-2和21.4穗·m-2，使水稻產(chǎn)量分別提高0.17 t·km-2和0.22 t·km-2；T4和T5分別將基肥氮并入蘗肥于返青后和插秧時(shí)施用，由于無(wú)基肥的施用，因此降低了本田土壤中的養(yǎng)分，影響了水稻群體的發(fā)育，與T2和 T3相比，2011和2012年收獲穗數(shù)分別降低 19.5穗·m-2和 36.6穗·m-2、34.6穗·m-2和39.4穗·m-2，結(jié)實(shí)率分別降低了4.8%和3.1%、1.1%和1.7%，使水稻產(chǎn)量降低9.51%和9.95%（P＜0.05）、20.9%和16.0%（P＜0.05）；T6蘗肥氮并入基肥基施，與T2相比結(jié)實(shí)率和產(chǎn)量均降低。

表5 不同處理對(duì)水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響Table 5 Effects of different Nmanagements on rice yield and its components

2.5 不同處理對(duì)氮肥利用率的影響

從表6可以看出，與T2相比，T3、T5兩年的氮素吸收利用率分別提高12.3和5.4個(gè)百分點(diǎn)、12.5和4.3個(gè)百分點(diǎn)，T4和T6兩年的氮素吸收利用率均低于T2，其中T3最高；從農(nóng)學(xué)利用率來(lái)看，T3每公斤氮可以生產(chǎn)稻谷最多，兩年分別達(dá)到46.3 kg和26.9 kg稻谷，T2次之，T2和T3分別比T4和T5兩年的氮肥農(nóng)學(xué)利用率提高了 1.6 kg·kg-1和 9.1 kg·kg-1、15.7 kg·kg-1和12.6 kg·kg-1（P＜0.05），說(shuō)明基蘗肥分開施用可提高氮肥的農(nóng)學(xué)利用率；氮肥偏生產(chǎn)力以T3處理最高；表明，在基肥氮正常施用的條件下，將蘗肥于插秧期施用，能夠增加抽穗后水稻的氮素吸收與積累量，有利于光合產(chǎn)物的合成和運(yùn)轉(zhuǎn)，提高氮肥利用率。

表6 不同處理對(duì)氮肥利用率的影響Table 6 Effects of different Nmanagements on fertilizer-N use efficiency

3 討論

水稻生殖生長(zhǎng)期（幼穗分化期）的氮肥施用方式對(duì)水稻產(chǎn)量、群體結(jié)構(gòu)及氮肥當(dāng)季利用率的影響有決定性作用[10]，然而沒有前期良好的群體結(jié)構(gòu)，是無(wú)法實(shí)現(xiàn)水稻的高產(chǎn)高效[11]。寒地由于早春氣溫較低，在栽培管理上，始終以促進(jìn)分蘗早生快發(fā)為核心。針對(duì)黑龍江農(nóng)墾較多采用的超級(jí)大棚缽形毯式育秧方式，水稻返青快，吸氮高峰提前，使傳統(tǒng)施用基蘗氮肥的肥料利用率降低[2-3]。試驗(yàn)研究證明，采用超級(jí)大棚缽形毯式育秧方式下，當(dāng)基肥正常施用時(shí)，插秧期施蘗肥處理能提高氮肥的利用率，促進(jìn)產(chǎn)量的增加；當(dāng)基肥不施用氮肥時(shí)，蘗肥在插秧期施用能提高氮素的吸收利用率，使產(chǎn)量增加。這是由于插秧和返青期水溫較低，尿素轉(zhuǎn)化為速效養(yǎng)分的時(shí)間較長(zhǎng)，另外超級(jí)大棚缽形毯式育秧方式下水稻返青快[3]，需求養(yǎng)分期提前，因此尿素應(yīng)于插秧期施用，利于分蘗的早生快發(fā)，促進(jìn)根系對(duì)速效養(yǎng)分的吸收。在寒地應(yīng)進(jìn)一步深入進(jìn)行因水稻品種、因栽培密度、因肥量的基蘗氮肥施用效果相關(guān)研究。

合理的群體結(jié)構(gòu)是水稻高產(chǎn)的基礎(chǔ)，通過(guò)建立合理的群體結(jié)構(gòu)，提高群體質(zhì)量，協(xié)調(diào)好群體與個(gè)體矛盾，是進(jìn)一步提高水稻單產(chǎn)的重要途徑[12]。在適宜的穗數(shù)條件下，提高成穗率，可以明顯提高產(chǎn)量[13-14]。試驗(yàn)結(jié)果表明，習(xí)慣施肥處理最高分蘗數(shù)最高，而有效穗數(shù)和分蘗成穗率均低于T3處理，習(xí)慣施肥處理產(chǎn)量低于T3處理。說(shuō)明習(xí)慣施肥處理在生育前期營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)旺盛，產(chǎn)生過(guò)多的無(wú)效分蘗，使群體通風(fēng)透光條件差，分蘗成穗率顯著降低。而T3施肥模式于插秧期施氮，滿足了作物對(duì)養(yǎng)分的需求，減少無(wú)效分蘗的發(fā)生，所以成穗率較高。大量學(xué)者研究也表明，隨著水稻葉面積指數(shù)的增加，投射到水稻基部的光強(qiáng)指數(shù)呈下降趨勢(shì)[15-17]。凌啟鴻[17]認(rèn)為葉面積最大值應(yīng)與生育期的干物質(zhì)積累高峰同時(shí)到來(lái)，過(guò)早易造成植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)期生長(zhǎng)過(guò)旺。齊穗期是水稻籽粒灌漿的高峰期，此時(shí)葉面積指數(shù)越大，光合生產(chǎn)能力越強(qiáng)，越有利于產(chǎn)量的提高。試驗(yàn)結(jié)果表明，于齊穗期測(cè)定各處理水稻基部透光率，T3處理透光率最低（17.0%），但T3處理產(chǎn)量最高（9.61 t·km-2）。說(shuō)明在齊穗期T3處理具有相對(duì)較大的葉面積指數(shù)，光合作用能力強(qiáng)，為籽粒灌漿提供較充裕的光合產(chǎn)物，增加了齊穗期和成熟期全株的干物質(zhì)積累量，進(jìn)而促進(jìn)了產(chǎn)量的提高。

4 結(jié)論

（1）研究結(jié)果表明，與習(xí)慣施肥（T2）相比，基肥正常施用時(shí)，插秧期施蘗肥處理（T3）滿足了水稻的需肥特性，形成合適的營(yíng)養(yǎng)體和健壯的群體素質(zhì)，分蘗成穗率提高了9.09%（P＜0.05），成熟期全株干物質(zhì)積累量增加4.50%～15.4%，齊穗期透光率降低11.6%（P＜0.05），產(chǎn)量增加0.12～0.17 t·km-2，氮素吸收利用率提高12.3%～12.5%（P＜0.05），實(shí)現(xiàn)在產(chǎn)質(zhì)量與肥料利用率的統(tǒng)一。

（2）當(dāng)基肥不施用氮肥時(shí)，基蘗肥于插秧時(shí)施用處理（T5）與基蘗肥于返青后施用處理（T4）相比，成熟期全株干物質(zhì)積累量增加4.67%～6.51%，產(chǎn)量增加0.12～0.49 t·km-2，氮素吸收利用率增加11.0%～11.1%（P＜0.05）。

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