不同氮肥用量對寒地水稻生長和產(chǎn)量的影響

王士強(qiáng)，趙海紅，王麗萍，顧春梅，趙黎明，王賀，那永光

（1.黑龍江省農(nóng)墾科學(xué)院水稻研究所，佳木斯154007；2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院佳木斯分院）

水稻是世界上最重要的糧食作物之一，約為30億人口提供了35%～60%的飲食熱量[1]。隨著人口增長和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，有人估計(jì)，到2030年，水稻產(chǎn)量必須較目前增加60%才能滿足人口增長的需求，其中中國的水稻產(chǎn)量必須在現(xiàn)有水平上提高20%[2-3]。目前，我國的水稻單產(chǎn)水平已超過6 t·hm-2，高出世界平均水平的65%，對保障我國的糧食安全起了重要作用[4-5]。但在另一方面，隨著水稻產(chǎn)量水平的提高，化肥特別是氮肥的施用量不斷增加，并且氮肥利用效率低，大量的化肥流失造成資源浪費(fèi)，并且給人類生存環(huán)境和健康帶來不同程度的危害[6]。因此指導(dǎo)水稻合理使用氮肥，科學(xué)施用氮肥，是節(jié)約成本降低能耗，提高品質(zhì)和產(chǎn)量的重要保證[7]，在高產(chǎn)中如何有效提高氮肥利用效率，合理的氮肥運(yùn)籌是亟待解決的重要問題。為了合理的施用氮肥，前人在水稻氮肥的投入[8-10]、氮肥利用效率[11]、光合作用與氮肥吸收利用[12-13]、氮肥種類和施用量[14-15]、施肥方法和時(shí)期[14-16]等方面已進(jìn)行了大量研究，劉綾[17]研究氮肥施用對水稻產(chǎn)量及氮磷鉀肥料利用率的影響，結(jié)果表明，隨著施肥量的增加產(chǎn)量不斷提高，但是當(dāng)?shù)实氖┯昧窟_(dá)到一定量后產(chǎn)量不增反減，施用的氮肥越多，氮肥利用率越低。錢永德[18]等研究表明，低氮配合低鎂或高氮配合高鎂時(shí)群體最高莖蘗較多，產(chǎn)量較高。取得了較為豐碩的成果，為氮肥增產(chǎn)潛力研究作出了重要貢獻(xiàn)。試驗(yàn)研究從3 種氮肥施用量對寒地水稻葉部性狀和產(chǎn)量形成因子方面入手，研究不同氮肥運(yùn)籌方式對水稻生長和產(chǎn)量的影響，為寒地稻作區(qū)生產(chǎn)中氮肥的合理運(yùn)用提供理論依據(jù)。

1 內(nèi)容與方法

1.1 試驗(yàn)地基本情況

試驗(yàn)在黑龍江省農(nóng)墾科學(xué)院水稻研究所科技園進(jìn)行，基礎(chǔ)肥力見表1。

表1 土壤基礎(chǔ)肥力狀況Table 1 Basic conditions of soil fertility

1.2 供試材料

供試品種 空育131（早熟11 片葉品種），墾鑒稻6 號（12 片葉品種）。

供試肥料 尿素（純氮≥46%），磷酸二銨（純氮≥18%，純磷≥46%），氯化鉀（純鉀≥60%），硅肥旺（有效硅≥25%）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法

處理見表2，采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，三次重復(fù)。4月12日播種，5月20日插秧，插秧規(guī)格30 cm×12 cm，每處理插8 行，行長8 m，每穴插0.27～0.34 hm-2。其他栽培技術(shù)措施同大田常規(guī)管理。施肥水平：硅肥旺450 kg·hm-2，磷酸二銨100 kg·hm-2，氯化鉀200 kg·hm-2，氮肥施肥比例按基：蘗∶調(diào)∶穗=4∶3∶1∶2 比例分期施入；基肥在插秧前施入，分蘗肥在4 葉后半葉施入，調(diào)節(jié)肥在倒5 葉施入，穗肥在倒2葉前半葉施入，磷肥全部基施；鉀肥60%基施、40%穗施。病、蟲、草正常管理。

表2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 2 Experiment design

1.4 調(diào)查測試內(nèi)容及方法

水稻抽穗期，每小區(qū)取樣10 穴，用于測定劍葉、倒2 葉、倒3 葉、倒4 葉長和寬，小樣重，計(jì)算LAI 等（葉面積指數(shù)的測定，用一部分葉片擺出100 cm2后，測其小樣重，每穴葉面積=100 cm2×全葉鮮重/小樣重，LAI=每穴葉面積/每穴占地面積）和葉面積率（高效葉面積率=上三葉干重/全葉干重×100%；有效葉面積率=上四葉干重/全葉干重×100%）。成熟時(shí)每小區(qū)取樣10 穴，用于測定倒1、2、3、4 節(jié)間長，每穴谷重、草重，穗長、穗數(shù)、每穗著粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重。各小區(qū)實(shí)收計(jì)產(chǎn)。所得數(shù)據(jù)應(yīng)用EXCEL2003 軟件和DPS7.05 分析數(shù)據(jù)軟件包進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥施入量對水稻葉長、葉寬的影響

從表3可以看出，N300-295、N350-295 和N375-295 處理間劍葉、倒3 葉、倒4 葉的長和寬與倒2 葉長均不顯著，但N350-295 處理劍葉、倒2 葉的長和寬，倒3 葉長均最大，且N350-295 處理倒2葉寬顯著高于N300-295 處理；N300-131、N350-131和N375-131 處理間劍葉、倒2 葉、倒4 葉的長和寬與倒3 葉長均不顯著，且N350-295 處理劍葉、倒3葉、倒4 葉的長和寬均最大，而N375-295 處理的剩余指標(biāo)均最大，且N375-295 處理的劍葉、倒3 葉寬顯著高于N300-295 處理。

表3 兩品種水稻抽穗期的葉長、葉寬差異比較Table 3 Comparison of leaf length and leaf wide of rice heading date in two varieties

2.2 氮肥處理對水稻葉面積指數(shù)及葉面積率的影響

從表4 可以看出，在抽穗期，N350-295 處理的LAI、上三葉LAI、上四葉LAI 和有效葉面積率均最高，且顯著高于N300-295 處理；N350-131 處理的LAI、上三葉LAI、上四葉LAI、有效葉面積率和高效葉面積率均最高，但處理間差異不顯著；兩個(gè)品種間這五個(gè)指標(biāo)差異均不顯著，墾鑒稻6 處理的LAI 高于空育131，而上三葉LAI、上四葉LAI、有效葉面積率和高效葉面積率應(yīng)用空育131 品種較高。

表4 兩品種水稻抽穗期葉面積指數(shù)差異比較Table 4 Comparison of LAI of rice heading date in two varieties

2.3 氮肥處理對主莖穗長及穗下各伸長節(jié)間的影響

由表5 可以看出，應(yīng)用墾鑒稻6 號3 個(gè)處理中N350-295 處理的穗長、倒1～3 節(jié)間長和谷草比均最高，經(jīng)方差分析可知，N350-295 處理的谷草比顯著高于N300-295 和N375-295 的處理。應(yīng)用空育1 313 個(gè)處理中N375-131 處理的穗長、倒1～3 節(jié)間長和谷草比均最高，但處理間差異不顯著。

表5 兩品種水稻主莖莖稈各節(jié)間長度差異比較Table 5 Comparison of the internode length of rice main stem in two varieties

2.4 不同氮肥處理對產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

從不同品種各氮肥處理的考種結(jié)果可以看出（表6），各處理間理論產(chǎn)量差異不顯著，N350-295、N375-295、N350-131 處理的產(chǎn)量均較高，相差不大分 別 達(dá)10 737.30 kg·hm-2、10 028.40 kg·hm-2、10 043.85 kg·hm-2，同時(shí)在兩個(gè)品種內(nèi)氮肥施用量均為350 kg·hm-2的處理產(chǎn)量最高。N375-295 和N350-131 處理的實(shí)收產(chǎn)量均顯著高于N300-295 處理，但與N350-295 和N375-131 的處理間差異不顯著。N350-295 處理的每穴穗數(shù)和每穗著粒數(shù)均較大，且N350-295 處理的每穴穗數(shù)顯著高于N300-295 處理。N350-131 處理的每穴穗數(shù)和千粒重均較大，分別為24.78 穗/穴和27.84 g。

表6 各氮肥處理對兩品種水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響Table 6 Effects on grain yield and grain yield components of two rice varieties by different treatments

2.5 水稻形態(tài)特征及產(chǎn)量構(gòu)成因素與產(chǎn)量的相關(guān)分析

為了研究水稻形態(tài)特征及產(chǎn)量構(gòu)成因素與產(chǎn)量的相關(guān)性，試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行水稻生殖生長期的葉長序、抽穗期葉面積指數(shù)和葉面積率、主莖莖稈各節(jié)間長度、產(chǎn)量構(gòu)成因子方面調(diào)查。采用dps 軟件作相關(guān)分析，結(jié)果表明（表7），應(yīng)用空育131 水稻品種實(shí)收產(chǎn)量與LAI、上三葉LAI 和上四葉LAI 均呈極顯著正相關(guān)，與倒3 葉長、倒3 節(jié)間長和穗數(shù)均呈顯著正相關(guān)，與其他性狀相關(guān)性不明顯。應(yīng)用墾鑒稻6 號水稻品種實(shí)收產(chǎn)量與LAI、上三葉LAI、上四葉LAI 和劍葉長均呈顯著正相關(guān)，理論產(chǎn)量與谷草比、穗數(shù)和倒2 節(jié)間長均呈極顯著正相關(guān)，與LAI、上四葉LAI、穗長、著粒數(shù)和千粒重呈顯著正相關(guān)。LAI、上四葉LAI和穗數(shù)均與應(yīng)用2 個(gè)品種的理論產(chǎn)量和實(shí)收產(chǎn)量顯著正相關(guān)出現(xiàn)3 次，上三葉LAI 和倒2 節(jié)間長與理論產(chǎn)量和實(shí)收產(chǎn)量顯著正相關(guān)出現(xiàn)2 次。從以上相關(guān)系數(shù)中可以看出，不同處理主要對LAI、上三葉LAI、上四葉LAI 和穗數(shù)的影響最大，其次是倒2 節(jié)間長、著粒數(shù)、千粒重、穗長、倒3 節(jié)間長、劍葉長和倒3 葉長。

表7 水稻形態(tài)特征指標(biāo)及產(chǎn)量構(gòu)成因素與產(chǎn)量間相關(guān)系數(shù)Table 7 Coefficient of correlation between grain yield and grain yield components，shape characteristic indexes of rice

續(xù)表7 水稻形態(tài)特征指標(biāo)及產(chǎn)量構(gòu)成因素與產(chǎn)量間相關(guān)系數(shù)Continued table 7 Coefficient of correlation between grain yield and grain yield components，shape characteristic indexes of rice

3 結(jié)論

（1）墾鑒稻6 和空育131，在試驗(yàn)條件下氮肥施入量均為350 kg·hm-2的處理較好，分別比氮肥施入量均為300 kg·hm-2的處理增產(chǎn)9.05%和6.33%（折后實(shí)收產(chǎn)量），并且對每穴穗數(shù)有顯著提高，對每穗著粒數(shù)（墾鑒稻6）、千粒重（空育131）提高效果較好。

（2）不同施肥量處理主要對LAI、上三葉LAI、上四葉LAI 和穗數(shù)的影響最大，其次是倒2、3 節(jié)間長、著粒數(shù)、千粒重、穗長、劍葉長和倒3 葉長，有效葉面積率、高效葉面積率、倒2 和倒4 葉長和寬、倒1 和倒4 節(jié)節(jié)間長對水稻產(chǎn)量的影響較小。這說明試驗(yàn)肥料用量主要從LAI、上三葉LAI、上四葉LAI 和穗數(shù)等方面在提高水稻的產(chǎn)量效應(yīng)，說明施用氮肥有利于協(xié)調(diào)水稻植株形態(tài)特征及產(chǎn)量構(gòu)成因素之間的關(guān)系，從而使水稻產(chǎn)量顯著提高，但施用量過大反而會產(chǎn)生一定的副作用。

［1］Fageria N K.Plant tissue test for determination of optimum concentration and uptake of nitrogen at different growth stages in lowland rice ［J］.Commun Soil Sci Plan，2003（34）：259-270.

［2］Fageria N K.Yield physiology of rice［J］.J Plant Nutr，2007（30）：843-879.

［3］Peng S B，Tang Q Y，Zou Y B.Current status and challenges of rice production in China［J］.Plant Prod Sci，2009（12）：3-8.

［4］Zhang Q.Strategies for developing green super rice［J］.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，2007，104：16402－16409.

［5］Peng S B，Huang J，Cassman K G，et al.The importance of maintenance breeding：A case study of the first miracle rice variety-IR8［J］.Field Crops Research，2010，119：342-347.

［6］朱兆良，孫波.中國農(nóng)業(yè)面源污染控制對策研究［J］.環(huán)境保護(hù)，2008（8）：4-6.

［7］馬星桃，楊文珍，龍咸芝.水稻精確定量栽培下氮肥利用率研究初報(bào)［J］.農(nóng)業(yè)研究與應(yīng)用，2013（2）：9-12.

［8］李鴻偉，趙步洪，楊建昌.水稻高產(chǎn)與氮肥高效利用技術(shù)及其生物學(xué)基礎(chǔ)［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（32）：18157-18159.

［9］Peng S B，Buresh R J，Huang J L，et al.Strategies for overcoming low agronomic nitrogen use efficiency in irrigated rice systems in China［J］.Field Crop Res，2006（96）：37-47.

［10］王巧蘭，吳禮樹，趙竹青，等.氮水平對水稻植株氮素?fù)p失的影響［J］.植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2010，16（1）：14-19.

［11］薛亞光，陳婷婷，楊成，等.中粳稻不同栽培模式對產(chǎn)量及其生理特性的影響［J］.作物學(xué)報(bào)，2010，36（3）：466-476.

［12］Krapp A，Saliba Colomban IV，Daniel Vedele F.Analysis of C and N metabolisms and of C/N interactions using quantitative genetics［J］.Photosynth Res，2005（83）：251-263.

［13］魏海燕，張洪程，馬群，等.不同氮肥利用效率水稻基因型劍葉光合特性［J］.作物學(xué)報(bào)，2009，35（12）：2243-2251.

［14］徐富賢，熊洪，謝戎，等.水稻氮素利用效率的研究進(jìn)展及其動向［J］.植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2009，15（5）：1215-1225.

［15］李向輝，魯艷紅，廖育林，等.氮肥施用量對晚稻產(chǎn)量和氮肥利用效率的影響［J］.湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010（15）：52-54.

［16］袁嫚嫚，葉舒婭，劉楓，等.氮肥施用方法對水稻產(chǎn)量和氮肥利用率的影響［J］.河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，15（3）：39-41.

［17］劉綾.不同氮肥用量對水稻產(chǎn)量及氮磷鉀肥料利用率的影響［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2013（15）：26-27.

［18］錢永德，胡遠(yuǎn)富，鄭桂萍，等.群體莖數(shù)動態(tài)對龍粳20 稻谷產(chǎn)量與食味值的影響［J］.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，25（2）：5-11.