不同氮鉀肥施用方法對(duì)水稻產(chǎn)量及抗倒伏性的影響

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不同氮鉀肥施用方法對(duì)水稻產(chǎn)量及抗倒伏性的影響

金正勛，鄭冠龍，朱立楠，孫璐璐，張忠臣，劉海英，徐振華，曲瑩

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，哈爾濱150030）

摘要：水稻倒伏常發(fā)生于籽粒灌漿中后期，是高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)的主要限制因素之一。試驗(yàn)選用寒地超級(jí)稻品種松粳9號(hào)，研究不同氮鉀肥施用方法對(duì)水稻產(chǎn)量性狀及莖稈抗倒特性的影響，為寒地水稻超高產(chǎn)抗倒栽培技術(shù)的建立提供理論依據(jù)。結(jié)果表明，施氮量為90 kg·hm-2時(shí)，增加生育前期氮肥施用量有利于提高單株穗數(shù)、每穗粒數(shù)和單株粒重，但施氮量為135 kg·hm-2時(shí)，減少生育前期氮肥施用量，而提高生育后期氮肥施用量更有利于提高單株穗數(shù)、每穗粒數(shù)和單株粒重；在同等施氮量條件下，增加生育前期氮肥施用量可極顯著增加第1和第2節(jié)間長度，并降低莖稈抗折力，尤其是施氮量高時(shí)這種影響更大；增加氮肥施用量時(shí)，相應(yīng)增加鉀肥施用量和減少生育前期氮肥施用量將有利于提高莖稈抗倒特性；增加生育后期氮肥施用量明顯提高莖稈全氮含量，而增加生育前期氮肥施用量有利于促進(jìn)水稻植株鉀的吸收和積累，提高莖稈鉀含量；莖稈氮含量與節(jié)間長度呈顯著或極顯著正相關(guān)，與抗折力呈負(fù)相關(guān)；莖稈鉀含量與節(jié)間長度呈顯著負(fù)相關(guān)，與抗折力呈極顯著正相關(guān)。

關(guān)鍵詞：水稻；氮鉀肥；施用方法；產(chǎn)量性狀；抗倒伏性

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間2015-3-13 15:21:00

[URL]http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20150313.1521.004.html

金正勛,鄭冠龍,朱立楠,等.不同氮鉀肥施用方法對(duì)水稻產(chǎn)量及抗倒伏性的影響[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2015, 46(3): 9-14.

倒伏是水稻高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)的主要限制因素之一。由于水稻抽穗后21 d起，莖稈中貯藏的淀粉等干物質(zhì)逐漸消失，莖稈抗折力降低，倒伏指數(shù)逐漸提高[1]。因此，水稻倒伏常發(fā)生于籽粒灌漿中后期，倒伏發(fā)生時(shí)期越早，倒伏程度越高，造成產(chǎn)量損失越大。水稻倒伏多發(fā)生在莖稈基部第1和第2節(jié)間[2]，莖稈基部節(jié)間充實(shí)度高、莖壁厚、節(jié)間短則抗倒性強(qiáng)。

增施氮肥是水稻增產(chǎn)的主要栽培措施之一，但增施氮肥也會(huì)在一定程度上增加莖稈基部節(jié)間長度，降低莖粗和壁厚以及莖稈淀粉、纖維素和木質(zhì)素含量，并影響莖鞘中氮、鉀、硅、鈣、鎂、鐵、鋅、銅、錳等礦質(zhì)元素含量，從而影響莖稈倒伏指數(shù)和抗倒能力[3]。莖稈基部節(jié)間倒伏指數(shù)與施氮量呈極顯著正相關(guān)，與節(jié)間長度呈正相關(guān)，與莖粗、莖壁厚度、莖鞘的鉀、鈣、銅及淀粉、纖維素和木質(zhì)素含量負(fù)相關(guān)。不合理的施氮容易引起倒伏，如基肥施用過量或拔節(jié)前追肥過多，促使水稻大量分蘗，群體偏大使基部節(jié)間拉長變細(xì)，莖稈發(fā)育質(zhì)量變差，在風(fēng)雨天氣極易發(fā)生倒伏。楊世民等研究表明[3]，施鉀肥可提高水稻抗倒伏能力，促進(jìn)物質(zhì)運(yùn)輸。

圍繞單施氮肥或施鉀肥量和施用方法與水稻高產(chǎn)和抗倒伏性關(guān)系國內(nèi)外已有研究報(bào)道。李娟等報(bào)道，增施氮肥不僅使植株高度增加，還會(huì)使莖稈機(jī)械強(qiáng)度下降[4-5]；張明聰?shù)葓?bào)道，通過減少總氮量，氮肥后移和適當(dāng)提高鉀肥用量等養(yǎng)分綜合管理措施優(yōu)化水稻節(jié)間配置，控制基部1、2節(jié)間長度，增加穗莖節(jié)長度，促進(jìn)莖稈粗壯，增加基部節(jié)間碳氮比，促進(jìn)莖稈充實(shí)，提高莖桿抗折力和抗倒伏能力[6]；郭玉華等報(bào)道，充足的鉀營養(yǎng)會(huì)使植物莖稈粗壯，強(qiáng)度增大，機(jī)械性能改善，提高抗倒伏能力[7]。但不同氮鉀肥配施對(duì)水稻莖稈抗倒特性和產(chǎn)量性狀的影響方面研究報(bào)道較少。因此，本試驗(yàn)選用寒地超級(jí)稻品種研究不同氮鉀肥施用方法對(duì)水稻莖稈抗倒特性和產(chǎn)量性狀的影響，旨在為寒地水稻超高產(chǎn)抗倒栽培技術(shù)建立提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試品種為寒地超級(jí)稻品種松粳9號(hào)。試驗(yàn)于2012年在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)校內(nèi)進(jìn)行盆栽試驗(yàn)，盆規(guī)格為長100 cm，寬40 cm，高60 cm。4月5日播種，大棚盤育苗，播量為每盤催芽籽150 g，5月25日單棵插秧，每盆等距離插12棵苗，各處理均插3盆。以不施任何肥料處理作為對(duì)照。施氮量設(shè)兩個(gè)水平，其中F1處理為純氮90 kg·hm-2，F(xiàn)2為處理純氮135 kg·hm-2；施氮肥方法設(shè)兩個(gè)水平，其中處理A1為基肥45%，分蘗肥25%，穗肥30%，不施粒肥，處理A2為基肥45%，分蘗肥10%，穗肥35%，粒肥10%；氮磷鉀比例設(shè)兩個(gè)水平，其中，R1為N?P2O5?K2O=1?0.5?0.5，R2為N?P2O5?K2O=1?0.5:1。磷肥全量和50%鉀肥作基肥插秧前施，剩余50%鉀肥于拔節(jié)前施，其余管理方法同正常大田管理。

1.2調(diào)查項(xiàng)目及測定方法

1.2.1抗折力測定方法

于抽穗后30 d每個(gè)處理取5個(gè)單株，按單株截下第1和第2節(jié)間莖稈去葉鞘，把莖稈兩端固定在兩塊獨(dú)立木板上，木板間距離5 cm，使莖稈中間懸空，在中間掛一個(gè)小鐵鉤，鐵鉤下端連接一個(gè)小塑料桶，逐漸向塑料桶內(nèi)加細(xì)沙子直至莖稈剛好彎折。測量小桶、沙子和鐵鉤總重即為莖稈抗折力?？拐哿挝粸榕ｎD[5]。

1.2.2莖稈氮鉀含量測定方法

取上述測定抗折力用的第1和第2節(jié)間莖稈，在80℃烘至恒重，用粉碎機(jī)粉碎至粉末，過80目篩后用濃硫酸和雙氧水法消煮，凱氏定氮法測莖稈全氮含量[8]，火焰分光光度計(jì)測莖稈全鉀含量[9]。1.2.3考種

收獲時(shí)各處理取剩余的7個(gè)單株，自然干燥后按單株進(jìn)行室內(nèi)考種，考種項(xiàng)目包括每株穗數(shù)、粒數(shù)、空癟粒、粒重等，空癟粒調(diào)查采用風(fēng)選法。1.2.4數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用DPS 7.05與Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理。

2　結(jié)果與分析

2.1不同施肥處理對(duì)產(chǎn)量性狀的影響

由表1可見，在氮肥和鉀肥互作上，不同處理間單株穗數(shù)和千粒重沒有顯著差異，F(xiàn)1R1處理和F2R1處理每穗粒數(shù)和單株粒重都顯著或極顯著高于F1R2和F2R2處理，說明在同等施氮量條件下增施鉀肥并不一定提高單株粒重。在氮肥施用量和施用方法互作上，不同處理間單株穗數(shù)、每穗粒數(shù)、千粒重?zé)o顯著差異，在施氮量為90 kg·hm-2時(shí)，不同施氮方法間單株粒重沒有顯著差異，但在施氮量為135 kg·hm-2時(shí)，F(xiàn)2A2處理單株粒重顯著高于F2A1處理，說明施氮量較高時(shí)增加生育后期氮肥施用量有利于提高千粒重和單株粒重。

由表2可見，不同處理間產(chǎn)量性狀差異比較大，調(diào)查的產(chǎn)量性狀處理均比對(duì)照顯著或極顯著。單株粒重為F1R1A1處理極顯著高于其他處理，其次F1R1A2和F2R1A2，均顯著高于其他處理，說明在本試驗(yàn)中增加鉀肥施用量并未提高單株粒重。施氮量為90 kg·hm-2時(shí)，增加生育前期氮肥施用量有利于提高單株穗數(shù)、每穗粒數(shù)和單株粒重，但施氮量為135 kg·hm-2時(shí)，減少生育前期氮肥施用量，而提高生育后期氮肥施用量更有利于提高單株穗數(shù)、每穗粒數(shù)和單株粒重。說明根據(jù)氮肥施用量的不同應(yīng)采用不同的氮肥施用方法，氮肥施用量較高時(shí)應(yīng)增加生育后期氮肥施用量，以保證千粒重和單株粒重的提高。

表1　不同二因素施肥處理對(duì)產(chǎn)量性狀的影響Table 1　Effect of two factors in different fertilization treatments on yield traits

表2　不同三因素施肥處理對(duì)產(chǎn)量性狀的影響Table 2　Effect of three factors in different fertilization treatments on yield traits

2.2不同施肥處理對(duì)莖稈節(jié)間長度和抗折力的影響

由表3可見，F(xiàn)1A1和F2A1處理第1和第2節(jié)間長度均明顯大于F1A2和F2A2處理，而抗折力明顯小于F1A2和F2A2處理。說明在同等施氮量條件下，增加生育前期氮肥施用量可極顯著增加第1和第2節(jié)間長度，并降低莖稈抗折力，尤其是施氮量高時(shí)這種影響更大。由表3還可見，與F2R1處理相比，F(xiàn)2R2處理莖稈第1和第2節(jié)間長度明顯變短，而抗折力明顯變強(qiáng)，說明在氮肥施用量大時(shí)，增加鉀肥施用量有利于提高莖稈抗倒伏能力。

表3　二因素施肥處理對(duì)莖稈節(jié)間長度和抗折力的影響Table 3　Effects of two factors of fertilization on stem internode length and flexural strength

由表4可見，莖稈第1和第2節(jié)間長度最短，且抗折力最強(qiáng)的處理是F2R2A2，而莖稈第1和第2節(jié)間長度最長，且抗折力最弱的處理是F2R1A1，處理F2R2A2第1和第2節(jié)間長度比處理F2R1A1分別短3.2和3.1 cm，抗折力分別大于0.31和0.07 N，說明增加氮肥施用量時(shí)，相應(yīng)增加鉀肥施用量和減少生育前期氮肥施用量有利于提高莖稈抗倒特性。

2.3不同施肥處理對(duì)莖稈氮和鉀含量的影響

由表5可見，處理F1R1A2、F1R2A2、F2R1A2、F2R2A2莖稈全氮含量均顯著或略高于相對(duì)應(yīng)的處理F1R1A1、F1R2A1、F2R1A1、F2R2A1，而處理F1R1A1、F1R2A1、F2R2A1莖稈鉀含量均顯著高于其他處理，說明增加生育后期氮肥施用量明顯提高莖稈全氮含量，而增加生育前期氮肥施用量有利于促進(jìn)水稻植株鉀的吸收和積累，進(jìn)而提高莖稈鉀含量。

相關(guān)分析表明（見表6），莖稈氮含量與節(jié)間長度呈顯著或極顯著正相關(guān)，與抗折力呈負(fù)相關(guān)；莖稈鉀含量與節(jié)間長度呈顯著負(fù)相關(guān)，與抗折力呈極顯著正相關(guān)。說明莖稈氮含量增加不利于提高莖稈抗倒特性，而莖稈鉀含量增加有利于提高莖稈抗倒特性。

表4　三因素施肥處理對(duì)莖稈節(jié)間長度和抗折力的影響Table 4　Effects of three factors of fertilization on stem internode length and flexural strength

表5　不同三因素施肥處理對(duì)水稻莖稈氮和鉀含量的影響Table 5　Effects of three factors different fertilizer treatments on rice stem nitrogen and potassium content

表6　莖稈N和K含量與節(jié)間長度及抗折力的相關(guān)性Table 6　Correlation between N and K content in stem with internode length and flexural strength

3　討論與結(jié)論

大量研究和生產(chǎn)實(shí)踐證明[10-12]，為實(shí)現(xiàn)水稻產(chǎn)量進(jìn)一步突破，適當(dāng)增加株高可提高群體物質(zhì)生產(chǎn)力、增加生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。馬均等[13]研究結(jié)果表明，株高與單株穗重、籽粒產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，重穗型品種單穗重大、產(chǎn)量高與其株高的適當(dāng)增加密切相關(guān)。獲得生物產(chǎn)量突破的重要途徑之一是增加株高，而株高的增加勢必帶來倒伏危險(xiǎn)。另一方面，追求高產(chǎn)更高產(chǎn)過程中增施氮肥是必不可少的栽培措施之一。增施氮肥不僅使植株高度增加，還會(huì)使莖稈機(jī)械強(qiáng)度下降[3,5]。由本試驗(yàn)結(jié)果也可知，增施氮肥增加單株粒重的同時(shí)也顯著提高莖稈氮素含量，而且莖稈氮含量與節(jié)間長度呈顯著或極顯著正相關(guān)，與抗折力呈負(fù)相關(guān)，表明增施氮肥可顯著提高單株粒重和降低莖桿抗倒性。因此，尋找植株矮化以外的抗倒因素，成為水稻高產(chǎn)的重要研究內(nèi)容。

在影響倒伏的各種因素中，莖稈物理性狀是影響倒伏的主要因素，莖稈機(jī)械強(qiáng)度是抗倒伏最重要的育種選擇指標(biāo)[14]。水稻莖稈強(qiáng)度與莖稈充實(shí)度呈極顯著正相關(guān)，水稻生長發(fā)育后期，含有更多淀粉和多糖的莖稈有更強(qiáng)的韌性。楊長明等研究表明，水稻基部莖壁厚度和抗折力與莖稈K2O含量呈顯著正相關(guān)[15]。纖維素和木質(zhì)素可以提升莖稈抵抗來自各個(gè)方向產(chǎn)生的壓力。張豐轉(zhuǎn)等[16]研究表明，水稻莖稈中鉀含量與莖稈抗折強(qiáng)度呈極顯著正相關(guān)。楊世民等研究也表明莖稈中鉀含量與莖稈強(qiáng)度呈二次函數(shù)關(guān)系[3]。水稻中下部節(jié)間莖壁厚度和莖粗與莖稈抗折力呈正相關(guān)[17]。鉀能促使植物厚壁細(xì)胞木質(zhì)化，厚角組織細(xì)胞加厚，角質(zhì)發(fā)育以及纖維含量增加。因此，充足的鉀營養(yǎng)會(huì)使植物莖稈粗壯，強(qiáng)度增大，機(jī)械性能改善，提高抗倒伏能力[7,18]。由本試驗(yàn)結(jié)果可知，莖稈鉀含量與第1節(jié)間抗折力呈極顯著正相關(guān)，表明增施鉀肥可以大幅提高水稻莖稈強(qiáng)度，提高抗倒性，鉀肥對(duì)水稻莖稈節(jié)間長短影響明顯，增施鉀肥可以縮短莖基部節(jié)間長度，大幅降低水稻倒伏指數(shù)。但鉀含量過高導(dǎo)致莖稈物質(zhì)輸出加大，降低莖稈充實(shí)度，降低莖稈抗倒伏能力[5]。提高水稻抗倒伏能力

[24]金銘璐,楊春剛,余騰瓊,等.中國水稻微核心種質(zhì)不同生育時(shí)期耐冷性鑒定及其相關(guān)分析[J].植物遺傳資源學(xué)報(bào), 2009, 10 (4): 540-546.

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為目的的鉀肥施用量不能過多。

Jin Zhengxun, Zheng Guanlong, Zhu Linan, et al. Effect of different nitrogen and potassium fertilizer applications on rice yield and lodging resistance[J]. Journal of Northeast Agricultural University, 2015, 46(3): 9-14. (in Chinese with English abstract)/JIN Zhengxun, ZHENG Guanlong, ZHU Linan, SUN Lulu,

Effect of different nitrogen and potassium fertilizer applications on rice

yield and lodging resistance

ZHANG Zhongchen, LIU Haiying, XU Zhenhua, QU Ying(School of Agriculture, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China)

Abstract:Rice lodging usually occurs in the middle and the end of grain filling, and it is one of the major elements to affect high and stable yield and good quality. The experiment took Songjing9, a super kind of rice in cold region, as a sample to test the results of different usages of nitrogen and potassium fertilizer towards rice yield and its lodging resistance. The results showed that it was effective to increase the panicles and the grain weight per plant and the number of grains per ear when more nitrogen was used in the early stage of rice growth with the nitrogen application amount 90 kg·hm-2. And it was more effective when less nitrogen was used in the same stage with the amount 135 kg·hm-2. Internode length of the first and the second stems noticeably increased and the flexural strength of stem decreased when more nitrogen was applied in the early stage of rice growth. The influence would be more effective when the nitrogen amount adds up. However, it would be beneficial to strengthen the flexural strength of stems when more potassiumbook=46,ebook=10and less nitrogen were used in the early planting stage. The nitrogen content of stems obviously increased when more nitrogen were used in the late stage of rice growth; the potassium content thus increased when nitrogen were applied in the early stage, which helped the rice to absorb and accumulate more potassium. The nitrogen content of stems was passively correlated to the internode length, and negatively to the flexural strength. On the contrary, the potassium content of stems was negatively and positively correlated to the internode length, and passively to the flexural strength.

Key words:rice; nitrogen and potassium fertilizer; applications; yield traits; lodging resistance

作者簡介：金正勛（1960-），男，教授，博士，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)樗具z傳育種及栽培技術(shù)。E-mail：zxjin326@hotmail.com

基金項(xiàng)目：科技部“十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2011BAD16B11-02YJ02）；“十二五”農(nóng)村領(lǐng)域國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2013BAD20B04-2S）

收稿日期：2014-11-26

文章編號(hào)：1005-9369（2015）03-0009-06

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

中圖分類號(hào)：S511