淮北地區(qū)水稻品種氮肥群體最高生產(chǎn)力及氮素吸收利用特性

梁 健 李 軍 李曉峰 舒 鵬 張洪程 霍中洋戴其根 許 軻魏海燕 郭保衛(wèi)

揚州大學(xué)農(nóng)業(yè)部長江流域稻作技術(shù)創(chuàng)新中心 / 江蘇省作物遺傳生理重點實驗室， 江蘇揚州 225009

淮北地區(qū)水稻品種氮肥群體最高生產(chǎn)力及氮素吸收利用特性

梁 健 李 軍 李曉峰 舒 鵬 張洪程 霍中洋*戴其根 許 軻魏海燕 郭保衛(wèi)

揚州大學(xué)農(nóng)業(yè)部長江流域稻作技術(shù)創(chuàng)新中心 / 江蘇省作物遺傳生理重點實驗室， 江蘇揚州 225009

以淮北地區(qū)有代表性的34個中熟中粳品種為試材， 設(shè)置7個氮肥水平（0、150.0、187.5、225.0、262.5、300.0、337.5 kg hm-2）， 得出各品種在這7個氮肥水平下出現(xiàn)的最高產(chǎn)量， 將該最高產(chǎn)量定義為氮肥群體最高生產(chǎn)力。在此基礎(chǔ)上， 按氮肥群體最高生產(chǎn)力高低將品種劃分為 4個等級， 即頂層水平（≥10.50 t hm-2）、高層水平（9.75～10.50 t hm-2）、中層水平（9.00～9.75 t hm-2）和底層水平（≤9.00 t hm-2）， 比較研究不同氮肥群體最高生產(chǎn)力等級品種的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素、群體光合物質(zhì)生產(chǎn)和氮素吸收利用差異。結(jié)果表明， 所有品種的氮肥群體最高生產(chǎn)力均出現(xiàn)在225.0、262.5、300.0 kg hm-2三個氮肥水平， 不同氮肥群體生產(chǎn)力差異極顯著； 隨著生產(chǎn)力水平的提高， 單位面積穗數(shù)先增加后降低， 每穗粒數(shù)與群體穎花量顯著增加， 結(jié)實率顯著下降； 莖蘗成穗率、葉面積指數(shù)、光合勢、有效葉面積率、高效葉面積率、粒葉比、總干物質(zhì)積累量均以頂層水平最高， 底層水平最低； 移栽至拔節(jié)階段的氮素積累比例表現(xiàn)為底層＞中層＞高層＞頂層水平， 拔節(jié)至抽穗、抽穗至成熟階段表現(xiàn)為頂層＞高層＞中層＞底層水平； 移栽至拔節(jié)、拔節(jié)至抽穗及抽穗至成熟階段的氮素吸收速率以頂層最高， 頂層水平較底層水平分別高36.59%、34.36%和51.85%； 隨著氮肥群體生產(chǎn)力等級的提高， 氮素吸收利用率和百千克籽粒吸氮量均提高； 中熟中粳稻品種有氮低效型、氮中效型、氮較高效型和氮高效型， 武運粳27、中稻1號、寧粳4號、連粳7號為高產(chǎn)氮高效品種。

中熟中粳； 生產(chǎn)力； 產(chǎn)量； 氮肥吸收利用

我國是世界上水稻種植面積最大的國家， 全國有60%以上的人口以稻米為主食［1-2］。近些年， 隨著人口的增長以及生活質(zhì)量的提高， 人們對水稻高產(chǎn)高效也提出了更高的要求?；幢钡貐^(qū)是我國重要的稻區(qū)之一， 在稻麥兩熟種植制度下， 以種植中熟中粳稻為主。目前， 該地區(qū)市面上在售的中熟中粳稻存在多、亂、雜的現(xiàn)象， 給當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶選擇高產(chǎn)高效品種帶來了一定的影響。

氮肥是調(diào)控水稻產(chǎn)量的重要措施， 但盲目投入氮肥不僅降低水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)， 而且降低氮素吸收利用率， 造成經(jīng)濟損失［3］。劉金山等［4］通過研究表明， 過量施氮會影響土壤有機碳、氮的組成與數(shù)量，進而改變土壤供氮能力且造成土壤氮素殘留污染環(huán)境。如何在現(xiàn)有甚至減少氮肥投入情況下大幅度提高單產(chǎn)與氮素利用效率， 從而減少對環(huán)境的影響，是該地區(qū)亟待解決的重要問題之一［5-7］。前人研究發(fā)現(xiàn)［8-10］， 水稻品種產(chǎn)量隨著氮肥施用量的增加表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢， 也就是說， 水稻品種產(chǎn)量對氮肥的響應(yīng)具有一個臨界點， 當(dāng)該水稻品種在某一施氮水平下最大限度地發(fā)揮其增長潛力而達到最高產(chǎn)時， 則將該最高產(chǎn)量定義為氮肥群體最高生產(chǎn)力。氮肥群體最高生產(chǎn)力的提出， 不僅反映出該品種的產(chǎn)量潛力， 還可以作為鑒別不同水稻品種最高生產(chǎn)力和氮素高效利用協(xié)調(diào)關(guān)系的一個可行指標(biāo)［11］。此前， 就水稻品種氮肥群體最高生產(chǎn)力的研究報道多以遲熟中粳和早熟晚粳為對象［12-15］， 未見報道適宜淮北稻區(qū)大面積種植的中熟中粳稻的研究。為此，本研究以該地區(qū)普遍種植的34個中熟中粳水稻為試材， 通過氮肥施用量的調(diào)控， 使各品種達到最高生產(chǎn)力， 依據(jù)此， 將試材劃分為4個產(chǎn)量等級， 對各等級水稻品種的產(chǎn)量結(jié)構(gòu)、群體生長特征、氮素吸收利用等方面比較研究， 明確淮北地區(qū)中熟中粳品種氮肥群體最高生產(chǎn)力及其形成特征和最適施氮量，以期為該地區(qū)品種改良及因種合理施氮提出理論與實踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試品種

選用淮北地區(qū)普遍種植、生育期基本一致的34個中熟中粳水稻品種， 即中稻1號、新稻18、連粳11、泗稻12、連粳9號、淮稻14、徐稻3號、蘇秀10號、蘇秀326、鹽稻11、華粳6號、連粳4號、鎮(zhèn)稻99、鎮(zhèn)稻88、鄭稻19、鹽稻12、武運粳27、寧粳4號、連粳7號、淮稻11、華粳2號、W026、泗1108、泗稻11、徐稻8號、津稻263、泗稻785、武運粳21、徐稻5號、鄭稻18、華粳1號、徐稻2號、豫粳6號和蘇秀867。千粒重在24～28 g之間。全生育期151～156 d。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2014年和2015年在揚州大學(xué)江蘇省連云港市東海縣平明試驗基地進行。試驗土質(zhì)為沙壤土， 地力平衡、中等， 前茬小麥。土壤含氮 1.53 g kg-1、堿解氮90.30 mg kg-1、速效磷34.4 mg kg-1、速效鉀88.6 mg kg-1。采用裂區(qū)設(shè)計， 以施氮量（純氮）水平為主區(qū)， 設(shè)置7個施氮水平， 即0、150.0、187.5、225.0、262.5、300.0、337.5 kg hm-2。品種為裂區(qū)， 裂區(qū)面積為10 m2， 品種隨機排列， 重復(fù)3次， 共714個小區(qū)。各小區(qū)均分布于同一田塊， 面積為 9000 m2。主區(qū)間做埂隔離， 并用塑料薄膜覆蓋埂體， 保證各主區(qū)單獨排灌。兩年均采用機插軟盤育秧， 5月30日播種， 6月20日移栽機插。栽插密度為每公頃28.5萬穴（11.7 cm × 30.0 cm）， 每穴4苗。氮肥按照基肥∶蘗肥∶穗肥 = 3∶3∶4施用， 其中穗肥分別于倒四葉和倒二葉葉齡期等量施入。此外， 各小區(qū)分別于前作小麥?zhǔn)斋@后基施P2O5135 kg hm-2， K2O分別于耕翻前、拔節(jié)期各施67.5 kg hm-2。其他管理措施按照常規(guī)栽培要求實施。

1.3 測定內(nèi)容與方法

1.3.1 莖蘗動態(tài) 在各處理小區(qū)固定 20穴作為觀察點， 于有效分蘗臨界葉齡期、拔節(jié)期、抽穗期、成熟期調(diào)查莖蘗數(shù)， 觀察莖蘗消長動態(tài)。

1.3.2 葉面積和干物質(zhì) 分別于拔節(jié)期、抽穗期、成熟期， 每小區(qū)取代表性的植株 2穴， 用 Li-3000A型自動葉面積儀測量植株葉面積。105℃下殺青30 min， 80℃烘干72 h后稱重， 計算干物重， 并留樣測定植株養(yǎng)分。

1.3.3 植株全氮 將拔節(jié)期、抽穗期、成熟期的留樣植株粉碎， 采用 H2SO4-H2O2消化， 半微量凱氏定氮法測定氮素。

1.3.4 產(chǎn)量及其結(jié)構(gòu) 成熟期從每小區(qū)選擇生長整齊的中部6行， 每行10穴， 共收割60穴， 脫粒、曬干， 測定實際產(chǎn)量。同時根據(jù)成熟期普查莖蘗數(shù)，從每小區(qū)選取平均莖蘗數(shù)相當(dāng)?shù)牡局?2穴， 自然風(fēng)干后測定每穗粒數(shù)、結(jié)實率與千粒重。

1.4 數(shù)據(jù)處理

光合勢（m2d m-2） = ［（L1+L2）/2］ （t2-t1）。式中L1和L2為前后2次測定的葉面積（m2m-2）， t1和t2為前后2次測定的時間（d）

有效葉面積率（%） = 有效葉面積指數(shù)/最大葉面積指數(shù)×100

高效葉面積率（%） = 高效葉面積指數(shù)/最大葉面積指數(shù)×100

粒葉比含 3種表示方式， 即穎花/葉（cm2） = 總穎花數(shù)/孕穗期葉面積； 實粒/葉（cm2） = 總實粒數(shù)/孕穗期葉面積； 粒重（mg）/葉（cm2） = 籽粒產(chǎn)量/孕穗期葉面積

氮素吸收量（kg hm-2） = 該時期地上部干物重×含氮率

氮素總吸收量（kg hm-2） = 成熟期地上部干物重×含氮率

氮素階段吸收量（kg hm-2） = 后一時期氮素吸收量-前一時期氮素吸收累積量

氮素階段吸收速率（kg hm-2d-1） = 氮素階段吸收量/前后兩時期間隔的天數(shù)

氮素吸收利用率（%） = （施氮區(qū)植株總吸氮量-無氮區(qū)植株總吸氮量）/氮素施用量×100

百千克籽粒吸氮量（kg） = 總吸氮量/稻谷產(chǎn)量×100

使用Microsoft Excel 2003處理數(shù)據(jù)， 唐啟義的DPS軟件統(tǒng)計分析， SigmaPlot作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 水稻氮肥最高生產(chǎn)力及產(chǎn)量構(gòu)成因素

2.1.1 不同水稻品種氮肥群體最高生產(chǎn)力及其差異

對34個中熟中粳水稻兩年的氮肥群體最高生產(chǎn)力平均值及其對氮肥的響應(yīng)分析表明， 不同水稻品種間差異極顯著（表 1）。供試品種中有 19個產(chǎn)量達到 9.75 t hm-2以上， 其中有 7個品種達到10.5 t hm-2。15個品種產(chǎn)量低于9.75 t hm-2， 其中4個品種產(chǎn)量低于9 t hm-2。相同生產(chǎn)力等級品種對應(yīng)的施氮量也不同。如達到高層生產(chǎn)力水平的品種有 12個， 其中連粳 9號、淮稻 14及徐稻 3號等 3個品種在施氮量 225 kg hm-2下產(chǎn)量最高，蘇秀10號等7個品種在施氮量262.5 kg hm-2下產(chǎn)量最高， 鄭稻 19、鹽稻 12等 2個品種在施氮量300.0 kg hm-2下產(chǎn)量最高。其他3個生產(chǎn)力等級也有相似規(guī)律。這說明， 不同品種氮肥群體最高生產(chǎn)力的適宜施氮量差異顯著， 過高或過低均不利于高產(chǎn)的形成。此外， 由表1還可以看出， 施氮量低于225.0 kg hm-2均不能發(fā)揮中熟中粳稻品種的產(chǎn)量潛力。

2.1.2 水稻氮肥最高生產(chǎn)力等級與產(chǎn)量構(gòu)成因素的關(guān)系 從表2可以看出， 4個生產(chǎn)力等級間的產(chǎn)量差異達極顯著水平， 兩年趨勢一致。兩年最高產(chǎn)較最低產(chǎn)分別高27.70%和23.72%。隨著生產(chǎn)力等級的遞增， 穗數(shù)表現(xiàn)出先增加后下降的趨勢， 高層和中層水平較頂層和底層差異顯著； 穗粒數(shù)和穎花數(shù)表現(xiàn)出增加的趨勢， 變異系數(shù)較大， 兩年分別達 9.32%、9.24%和9.14%、10.96%； 千粒重差異不顯著， 結(jié)實率下降， 但中層和高層差異不顯著， 兩年規(guī)律一致。

2.2 氮肥群體最高生產(chǎn)力水稻的群體特征

2.2.1 群體莖蘗動態(tài)特征 高層、中層、底層水平在有效分蘗臨界葉齡期的莖蘗數(shù)差異不顯著， 頂層水平極顯著低于其他3個生產(chǎn)力水平（表3）。拔節(jié)期各生產(chǎn)力等級莖蘗數(shù)達最大， 底層水平顯著高于其他 3個水平， 頂層水平最少， 隨后平緩下降并在成熟期趨于穩(wěn)定。以2015年數(shù)據(jù)分析， 頂層水平4個關(guān)鍵時期莖蘗數(shù)分別低于平均水平 2.49%、5.76%、0.94%和 0.77%。中層和高層水平在抽穗期和成熟期莖蘗數(shù)差異不顯著但與底層水平差異極顯著。底層水平在拔節(jié)期分蘗高而后下降迅速， 導(dǎo)致最終莖蘗成穗率低。群體莖蘗成穗率隨著生產(chǎn)力等級的遞增而升高， 兩年趨勢一致。以 2015年為例，中層水平比底層水平高 1.24%， 高層水平比中層水平高0.69%， 頂層水平比高層水平高2.57%。由此可以看出， 生產(chǎn)力等級越高， 拔節(jié)后的分蘗也越穩(wěn)定，莖蘗成穗率也越高。

表2 不同氮肥群體最高生產(chǎn)力等級水稻品種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素Table 2 Highest population productivity of N fertilization and yield components at different productivity levels

表3 不同氮肥群體最高生產(chǎn)力等級水稻品種莖蘗數(shù)及成穗率Table 3 Number of stems and tillers and percentage of productive tillers in different highest population productivity of N fertilization levels

2.2.2 群體光合物質(zhì)生產(chǎn)特征 圖 1表明， 各生產(chǎn)力等級均在抽穗期 LAI達到最大值。對各生育期進行分析， 拔節(jié)期隨著生產(chǎn)力等級的遞增，LAI無明顯差異； 抽穗期隨著生產(chǎn)力等級的遞增，LAI呈遞增趨勢， 兩年間頂層水平 LAI達7.25和7.26， 底層水平僅為3.64和3.75， 且該時期不同生產(chǎn)力等級間變異系數(shù)大， 達27.24%和 26.16%； 成熟期， 各生產(chǎn)力等級 LAI均下降， 但仍以頂層水平最高， 底層水平最低。說明較強的光合能力是獲取高產(chǎn)的原因。

圖1 不同氮肥群體最高生產(chǎn)力等級水稻品種各生育期的葉面積指數(shù)Fig. 1 Leaf area index at each growth stage in different highest population productivity of N fertilization levels

從兩年的群體光合勢看（圖 2）， 移栽至拔節(jié)期，隨著生產(chǎn)力等級的遞增， 群體光合勢稍有遞減但均不顯著。拔節(jié)至抽穗期， 頂層水平極顯著高于其他3個水平。以2015年數(shù)據(jù)為例， 頂層水平較高層、中層、底層水平分別高14.02%、15.24%和17.28%。抽穗至成熟期， 仍以頂層水平光合勢最高， 底層水平最低， 高層和中層水平差異不顯著。

圖2 不同氮肥群體最高生產(chǎn)力等級水稻品種各生育階段的光合勢Fig. 2 Photosynthetic potential at each growth stage in different highest population productivity of N fertilization levels

水稻上三葉長均隨生產(chǎn)力等級提高而增長。頂層、高層和中層水平品種均以倒二葉最長， 倒三葉次之（表4）。底層水平的倒二、倒三葉差異不顯著。隨著生產(chǎn)力等級的遞增， 有效葉面積率和高效葉面積率均提高， 但高層和中層水平差異未達到顯著或極顯著。以2015年為例， 頂層水平的有效葉面積率和高效葉面積率比4個生產(chǎn)力等級平均水平高2.71% 和5.94%， 較底層水平高7.02%和12.81%， 差異極顯著， 兩年規(guī)律一致。本試驗用穎花/葉、實粒/葉和粒重/葉3個指標(biāo)來表示粒葉比。由表4可看出， 粒葉比的3個指標(biāo)均隨生產(chǎn)力等級遞增而升高。

表4 不同氮肥群體最高生產(chǎn)力等級水稻品種葉面積組成及粒葉比Table 4 Components of leaf area and grain-leaf ratio in different highest population productivity of N fertilization levels

2.2.3 群體干物質(zhì)生產(chǎn)特征 隨著生產(chǎn)力等級的遞增， 群體干物質(zhì)積累總量增加， 差異極顯著（表5）。以2015年數(shù)據(jù)為例， 頂層水平分別比另3個等級水平高5.23%、14.29%和29.92%。從各個重要生育階段看， 移栽至拔節(jié)期， 高層水平的干物質(zhì)積累量最高， 底層水平最低， 但底層水平該階段的干物質(zhì)積累比例比其他 3個水平高， 差異極顯著。拔節(jié)至抽穗期頂層水平積累量開始升高且比例也在 4個等級水平中為最高， 兩年分別積累 43.19%和43.21%。底層水平積累量低于另 3個等級水平， 且比例最低， 兩年分別積累40.17%和40.25%。抽穗后，仍以頂層水平最高， 高層水平次之， 比例亦表現(xiàn)相似的規(guī)律， 兩年趨勢一致。

2.3 氮肥群體最高生產(chǎn)力水稻的氮素積累特征

2.3.1 氮素階段積累量及比例 兩年的群體總氮素積累量和 3個主要生育階段吸氮量均隨著生產(chǎn)力等級提高而增加。以2015年數(shù)據(jù)為例， 頂層水平在移栽至拔節(jié)期、拔節(jié)至抽穗期和抽穗至成熟期的氮素積累量分別比高層、中層、底層水平高13.82%、17.92%、56.09%， 20.49%、32.51%、96.85%和20.19%、34.53%、97.67%。拔節(jié)至抽穗期的氮素積累量較上一階段， 頂層水平明顯增加， 高層、中層水平少量增加而底層水平不增反減（表 6）， 這也表明， 拔節(jié)至抽穗期的吸氮量越多， 水稻產(chǎn)量越高。

移栽至拔節(jié)期 4個生產(chǎn)力等級氮素比例表現(xiàn)為底層＞中層＞高層＞頂層水平， 拔節(jié)后表現(xiàn)為頂層＞高層＞中層＞底層水平。以2015年數(shù)據(jù)為例， 抽穗至成熟階段， 頂層水平較高層水平， 高層水平較中層水平， 中層水平較底層水平分別高 2.01%、3.90%和4.00%， 變異系數(shù)為4.28%。

表5 不同氮肥群體最高生產(chǎn)力等級水稻品種階段干物質(zhì)積累量及比例Table 5 Dry matter accumulation and ratio at each growth stage in different highest population productivity of N fertilization levels

表6 不同氮肥群體最高生產(chǎn)力等級水稻品種階段氮素積累量及比例Table 6 N accumulation and ratio at each growth stage in different highest population productivity of N fertilization levels

2.3.2 氮素階段性吸收速率 由圖 3可以看出， 各生產(chǎn)力等級的氮素吸收率均在拔節(jié)至抽穗期最大， 移栽至拔節(jié)期次之， 抽穗至成熟期最小。3個生育階段均以頂層水平最高， 底層水平最低， 如 2015年， 頂層水平3個生育階段的氮素吸收速率較底層水平分別高出34.52%、35.37%和 50.17%， 差異極顯著。抽穗至成熟期高層水平和中層水平的吸收率差異未達到顯著水平。綜合圖3和表6可知， 氮素階段性吸收速率和氮素階段積累量在不同生產(chǎn)力等級間的變化規(guī)律基本一致。

2.3.3 氮素吸收利用率及百千克籽粒吸氮量 生產(chǎn)中常用氮素吸收利用率作為衡量氮素利用效率的指標(biāo)。從表 7可以看出， 隨著氮肥群體最高生產(chǎn)力等級的遞增， 氮素吸收利用率表現(xiàn)出極顯著的上升趨勢， 2014年、2015年的變異系數(shù)分別為10.23%、10.52%。百千克籽粒吸氮量也隨生產(chǎn)力等級遞增而增加， 如2015年， 頂層水平的百千克籽粒吸氮量比高層水平高 11.98%， 高層水平比中層水平， 中層水平比底層水平分別高1.05%和28.19%。

表7 不同氮肥群體最高生產(chǎn)力等級水稻品種氮素吸收利用效率Table 7 N uptake and utilization efficiency in different highest population productivity of N fertilization levels

以兩年的群體最高生產(chǎn)力水平下氮素吸收利用率平均值為基礎(chǔ)， 采用歐氏距離和離差平方和法對34個品種進行聚類分析， 可將水稻品種劃分為氮低效型、氮中效型、氮較高效型和氮高效型四類（表8），且無論是不同氮肥群體生產(chǎn)力等級， 還是同一氮肥群體生產(chǎn)力等級的水稻品種氮素吸收利用效率類型都表現(xiàn)出顯著差異。底層水平僅有氮低效型（豫粳 6號和蘇秀867）和氮中效型（華粳1號和徐稻2號）兩類， 變異系數(shù) 5.31%； 中層水平有氮低效型（華粳 2號和泗1108）、氮中效型（鄭稻18、淮稻11、W026、泗稻11、徐稻5號和泗稻785）、氮較高效型（徐稻8號和津稻 263）與氮高效型（武運粳 21）四類， 變異系數(shù)8.72%； 高層水平有氮中效型（鹽稻12、蘇秀326和鹽稻11）、氮較高效型（連粳9號、華粳6號、鎮(zhèn)稻99、鎮(zhèn)稻88、蘇秀10號和鄭稻19）與氮高效型（連粳4號、淮稻14和徐稻3號）三類， 變異系數(shù)5.97%；頂層水平有氮較高效型（新稻18、泗稻12和連粳11）與氮高效型（武運粳27、中稻1號、寧粳4號和連粳7號）兩類， 變異系數(shù)6.44%。

3 討論

3.1 不同氮肥群體生產(chǎn)力等級品種產(chǎn)量構(gòu)成因素的協(xié)同特征

水稻的產(chǎn)量構(gòu)成因素包括單位面積穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重。庫容和充實度是水稻高產(chǎn)的重要特征和生理基礎(chǔ)， 獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵在于協(xié)調(diào)群體穎花量與粒數(shù)、結(jié)實率的關(guān)系［16］?；糁醒蟮龋?7］研究表明， 水稻從底層水平向中層水平過渡是通過增加穗數(shù)， 輔之穗粒數(shù)來實現(xiàn)的。張洪程等［18］指出，隨著中層水平向高層水平， 高層水平向頂層水平生產(chǎn)力的提高， 穗數(shù)卻略有下降而通過增加穗粒數(shù)來實現(xiàn)增產(chǎn)。徐正進等［19］分析近十年來日本育成的超高產(chǎn)品種的產(chǎn)量結(jié)構(gòu)， 也表明超高產(chǎn)品種穗粒數(shù)大幅度提高， 而單位面積穗數(shù)有所下降。吳桂成等［20］的研究表明， 高產(chǎn)（中層水平）向更高產(chǎn)（高層水平）、超高產(chǎn)（頂層水平）過渡， 主要是依靠足穗基礎(chǔ)上增加每穗粒數(shù)。楊建昌等［21］通過對中熟粳稻產(chǎn)量比較認(rèn)為高產(chǎn)到更高產(chǎn)， 雖然穗數(shù)有所增加， 但總穎花數(shù)的增加主要在于每穗粒數(shù)的增加。本試驗表明，產(chǎn)量與穎花數(shù)極顯著正相關(guān)， 生產(chǎn)力等級由底層水平到中層水平主要以提高有效穗數(shù)和穗粒數(shù)來擴大庫容； 中層水平到高層水平及高層水平到頂層水平，主要依靠增加每穗粒數(shù)來提高群體穎花量。因此保證足穗與攻取大穗是高產(chǎn)的一個基本規(guī)律。本試驗中4個生產(chǎn)力水平的千粒重差異不明顯， 而結(jié)實率與每穗粒數(shù)呈負(fù)相關(guān)， 這與相關(guān)研究規(guī)律一致［22-24］。

3.2 氮肥群體最高生產(chǎn)力處于頂層水平的群體特征

產(chǎn)量是水稻生長過程中一系列生理生化反應(yīng)的最終結(jié)果， 分析比較氮肥群體最高生產(chǎn)力處于頂層水平等級與其他生產(chǎn)力等級的群體莖蘗動態(tài)和光合生產(chǎn)特性， 有利于揭示其產(chǎn)量差異形成的原因。本研究結(jié)果表明， 與底層、中層和高層水平相比， 頂層水平在拔節(jié)前尤其是有效分蘗臨界葉齡期至拔節(jié)期的群體莖蘗與光合生產(chǎn)量相對較低， 拔節(jié)后的莖蘗數(shù)下降平緩， 干物質(zhì)積累量顯著提高， 這與 Takai等［25］、馬均等［26］的研究一致。但本研究還發(fā)現(xiàn)， 頂層水平的拔節(jié)至抽穗、抽穗至成熟階段的干物質(zhì)積累量占總積累量的比例更高， 分別達 43%以上和35%以上。粒葉比表現(xiàn)為頂層水平顯著高于其他 3個水平。說明保持拔節(jié)前相對適宜的群體莖蘗數(shù)與干物質(zhì)積累量， 控制有效分蘗臨界葉齡期至拔節(jié)期的群體莖蘗數(shù)與光合生產(chǎn)量， 提高粒葉比， 協(xié)調(diào)群體源庫關(guān)系， 促進拔節(jié)后尤其是抽穗至成熟階段的干物質(zhì)積累及比例， 確保籽粒灌漿物質(zhì)充分， 是頂層水平群體高產(chǎn)形成的重要特征與途徑。凌啟鴻等［27］研究提出， 抽穗期光合生產(chǎn)量與產(chǎn)量呈拋物線關(guān)系， 即抽穗期的光合生產(chǎn)量存在一個最佳值， 或多、或少都不利于高產(chǎn)形成。本研究表明， 頂層水平在抽穗期的干物質(zhì)積累量、葉面積指數(shù)和群體光合勢顯著高于其他3個水平， 有效葉面積率達94%以上，說明培育抽穗期具有更高的適宜干物質(zhì)積累量的水稻品種仍是挖掘單產(chǎn)潛力的重要途徑之一。

3.3 淮北稻區(qū)高產(chǎn)氮高效品種的篩選

淮北地區(qū)是我國重要的水稻產(chǎn)區(qū)， 全生育期一般在 151～156 d， 種植品種大多以中熟中粳稻為主，但大面積生產(chǎn)的品種繁多， 產(chǎn)量水平參差不齊， 施肥隨意性大， 合理選用適合區(qū)域生產(chǎn)的高產(chǎn)與氮高效品種是當(dāng)前生產(chǎn)上亟需研究與解決的問題。孟天瑤等［12］研究表明雜交秈稻群體最高層生產(chǎn)力對應(yīng)的施氮量集中在 225.0～262.5 kg hm-2， 常規(guī)粳稻在300.0 kg hm-2， 雜交粳稻和秈粳雜交稻在 262.5～300.0 kg hm-2。葛夢婕等［23］研究也表明， 粳稻最高產(chǎn)量下的施氮量在262.5～300.0 kg hm-2。本試驗對34個中熟中粳稻品種進行產(chǎn)量和施氮量分析后得出，不同品種最高生產(chǎn)力所對應(yīng)的施氮量不同， 但均集中在 225.0～300.0 kg hm-2， 與張洪程等［18］研究長江中下游地區(qū)代表性的 50個早熟晚粳氮肥群體最高生產(chǎn)力對應(yīng)的施氮量在225.0～300.0 kg hm-2一致。但本研究發(fā)現(xiàn)， 氮肥群體最高生產(chǎn)力等級處于頂層水平的水稻品種， 其氮素吸收利用率具有顯著差異（表1和表8）。因此， 篩選并應(yīng)用氮肥群體生產(chǎn)力與氮素吸收利用率“雙高”水稻品種， 是水稻高產(chǎn)高效生產(chǎn)的關(guān)鍵。其中連粳7號、中稻1號、武運粳27和寧粳4號等4個水稻品種在高氮下達最高產(chǎn)， 且氮素吸收利用率高， 而其他品種屬于氮較高、中和低效型， 產(chǎn)量也未達到高產(chǎn)要求。淮北地區(qū)大面積生產(chǎn)上應(yīng)選用上述連粳7號等4個中熟中粳稻品種。

4 結(jié)論

淮北地區(qū)中熟中粳稻氮肥群體最高生產(chǎn)力的施氮量在225.0～300.0 kg hm-2之間； 頂層水平等級的群體穎花數(shù)、成穗率、最大葉面積指數(shù)、粒葉比、群體干物質(zhì)積累總量、氮素總積累量、階段吸收速率、氮素利用率和百千克籽粒吸氮量均高； 移栽至拔節(jié)階段高層水平等級干物質(zhì)積累量高， 拔節(jié)后頂層水平等級高； 移栽至拔節(jié)階段底層水平等級干物質(zhì)積累比例和氮素積累比例高， 拔節(jié)后頂層水平等級高； 連粳7號、中稻1號、武運粳27和寧粳4號等4個中熟中粳稻品種屬于高產(chǎn)氮高效型水稻品種。

在傳統(tǒng)語文教學(xué)課堂中，教師往往將自我作為課堂中心，一味追求教學(xué)目標(biāo)的實現(xiàn)，著重課堂內(nèi)容的通讀，往往忽視了學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)進度。因此，要想提高教學(xué)課堂效率，就必須轉(zhuǎn)變教學(xué)模式，將學(xué)生作為課堂主體，將課堂變成學(xué)堂而不是講堂。首先，教師要反思教學(xué)方法，認(rèn)清不足，做出相應(yīng)措施；其次，教師可以通過開展課堂小組的學(xué)習(xí)模式，組織學(xué)生在課堂上通過小組間的討論來進行對課文的學(xué)習(xí)，同時可展開多樣化的小組間競賽模式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，大大提高課堂上的學(xué)習(xí)效率；最后，教師應(yīng)充分了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進度與狀態(tài)，積極引導(dǎo)學(xué)生解決問題，同時培養(yǎng)學(xué)生敢于提問、積極思考的學(xué)習(xí)狀態(tài)，進一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

References

［1］ 凌啟鴻， 張洪程， 丁艷鋒， 張益彬. 水稻高產(chǎn)技術(shù)的新發(fā)展——精確定量栽培. 中國稻米， 2005， （1）： 3-7

Ling Q H， Zhang H C， Ding Y F， Zhang Y B. The new development of the technique for high yield rice—precise and quantitative cultivation. China Rice， 2005， （1）： 3-7 （in Chinese）

［2］ 王志敏， 王樹安. 發(fā)展超高產(chǎn)技術(shù)， 確保中國未來 16億人口的糧食安全. 中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報， 2000， 2（7）： 8-11

Wang Z M， Wang S A. Develop super high yield techniques of grain crops for feeding 1.6 billion people in future. Rev China Agric Sci Technol， 2000， 2（7）： 8-11 （in Chinese）

［3］ 巨曉棠， 谷保靜. 我國農(nóng)田氮肥施用現(xiàn)狀、問題及趨勢. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報， 2014， 20： 783-795

Ju X T， Gu B J. Status-quo， problem and trend of nitrogen fertilization in China. Plant Nutr Fert Sci， 2014， 20： 783-795 （in Chinese with English abstract）

［4］ 劉金山， 戴健， 劉洋， 郭雄， 王朝輝. 過量施氮對旱地土壤碳、氮及供氮能力的影響. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報， 2015， 21：112-120

Liu J S， Dai J， Liu Y， Guo X， Wang Z H. Effects of excessive nitrogen fertilization on soil organic carbon and nitrogen and nitrogen supply capacity in dryland. Plant Nutr Fert Sci， 2015， 21：112-120 （in Chinese with English abstract）

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

［6］ 李曉， 陳春燕， 鄭家奎， 唐莎. 基于文獻計量學(xué)的超級稻研究動態(tài). 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2009， 42： 4197-4208

Li X， Chen C Y， Zheng J K， Tang S. Research dynamics on super rice based on bibliometric. Sci Agric Sin， 2009， 42： 4197-4208 （in Chinese with English abstract）

［7］ 安寧. 我國水稻高產(chǎn)高效的實現(xiàn)途徑研究. 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文， 北京， 2015

An N. Approach to Realize High Yield and High Nitrogen Use Efficiency of Irrigated Rice in China. PhD Dissertation of China Agricultural University， Beijing， China， 2015 （in Chinese with English abstract）

［8］ 李敏， 張洪程， 李國業(yè)， 魏海燕， 殷春淵， 馬群， 楊雄. 水稻氮效率基因型差異及其機理研究進展. 核農(nóng)學(xué)報， 2011， 25：1057-1063

Li M， Zhang H C， Li G Y， Wei H Y， Yin C Y， Ma Q， Yang X. Genotypic difference of nitrogen use efficiency in rice its morphological and physiological mechanisms. J Nucl Agric Sci， 2011，25： 1057-1063 （in Chinese with English abstract）

［9］ 蘇祖芳， 周培南， 許乃霞， 張亞潔. 密肥條件對水稻氮素吸收和產(chǎn)量形成的影響. 中國水稻科學(xué)， 2001， 15： 281-286

Su Z F， Zhou P N， Xu N X， Zhang Y J. Effects of nitrogen and planting density on N-absorption and yield of rice. Chin J Rice Sci， 2001， 15： 281-286 （in Chinese with English abstract）

［10］ 葉全寶. 不同水稻基因型對氮肥反應(yīng)的差異及氮素利用效率的研究. 揚州大學(xué)博士學(xué)位論文， 江蘇揚州， 2005

Ye Q B. Study on Differences in Response of Rice Genotypes to Nitrogen Fertilization and Nitrogen Use Efficiency. PhD Dissertation of Yangzhou University， Yangzhou， China， 2005 （in Chinese with English abstract）

［11］ 楊雄. 不同氮肥群體最高生產(chǎn)力水稻品種氮磷鉀的積累、分配與轉(zhuǎn)運的差異性分析. 揚州大學(xué)碩士學(xué)位論文， 江蘇揚州，2012

Yang X. The Accumulation， Distribution and Translocation of NPK of Rice Varieties with Different Productivity Levels. MS Thesis of Yangzhou University， Yangzhou， China， 2012 （in Chinese with English abstract）

［12］ 孟天瑤， 許俊偉， 邵子彬， 葛夢婕， 張洪程， 魏海燕， 戴其根，霍中洋， 許軻， 郭保衛(wèi)， 荊培培. 甬優(yōu)系列秈粳雜交稻氮肥群體最高生產(chǎn)力的優(yōu)勢及形成特征. 作物學(xué)報， 2015， 41：1711-1725

Meng T Y， Xu J W， Shao Z B， Ge M J， Zhang H C， Wei H Y， Dai Q G， Huo Z Y， Xu K， Guo B W， Jing P P. Advantages and their formation characteristics of the highest population productivity of nitrogen fertilization in japonica/indica hybrid rice of Yongyou series. Acta Agron Sin， 2015， 41： 1711-1725 （in Chinese with English abstract）

［13］ 姜元華， 張洪程， 趙可， 許俊偉， 韋還和， 龍厚元， 王文婷， 戴其根， 霍中洋， 許軻， 魏海燕， 郭保衛(wèi). 長江下游地區(qū)不同類型水稻品種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素特征的研究. 中國水稻科學(xué)，2014， 28： 621-631

Jiang Y H， Zhang H C， Zhao K， Xu J W， Wei H H， Long H Y，Wang W T， Dai Q G， Huo Z Y， Xu K， Wei H Y， Guo B W. Differences in yield and its components characteristics of different type rice cultivars in the lower reaches of the Yangtze River. Chin J Rice Sci， 2014， 28： 621-631 （in Chinese withEnglish abstract）

［14］ 花勁， 周年兵， 張軍， 張洪程， 霍中洋， 周培建， 程飛虎， 李國業(yè)， 黃大山， 陳忠平， 陳國梁， 戴其根， 許軻， 魏海燕， 高輝，郭保衛(wèi). 雙季稻區(qū)晚稻”秈改粳”品種篩選. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014， 47： 4582-4594

Hua J， Zhou N B， Zhang J， Zhang H C， Huo Z Y， Zhou P J，Cheng F H， Li G Y， Huang D S， Chen Z P， Chen G L， Dai Q G，Xu K， Wei H Y， Gao H， Guo B W. Selection of late rice cultivars of japonica rice switched from indica rice in double cropping rice area. Sci Agric Sin， 2014， 47： 4582-4594 （in Chinese with English abstract）

［15］ 龔金龍， 胡雅杰， 葛夢婕， 龍厚元， 常勇， 馬群， 楊雄， 張洪程，戴其根， 霍中洋， 許軻， 魏海燕. 南方粳型超級稻氮肥群體最高生產(chǎn)力及其形成特征的研究. 核農(nóng)學(xué)報， 2012， 26： 558-572

Gong J L， Hu Y J， Ge M J， Long H Y， Chang Y， Ma Q， Yang X，Zhang H C， Dai Q G， Huo Z Y， Xu K， Wei H Y. The highest population productivity of N fertilization and its formation characteristics on japonica super rice in south China. J Nucl Agric Sci，2012， 26： 558-572 （in Chinese with English abstract）

［16］ Ying J F， Peng S B， He Q R， Yang H， Yang C D， Visperas R M，Cassman K G. Comparison of high-yield in tropical and subtropical environments： I. Determinants of grain and dry matter yields. Field Crops Res， 1998， 57： 71-84

［17］ 霍中洋， 顧海永， 馬群， 楊雄， 李敏， 李國業(yè)， 戴其根， 許軻，魏海燕， 高輝， 蘆燕， 張洪程. 不同氮肥群體最高生產(chǎn)力水稻品種的氮素吸收利用差異. 作物學(xué)報， 2012， 38： 2061-2068

Huo Z Y， Gu H Y， Ma Q， Yang X， Li M， Li G Y， Dai Q G， Xu K，Wei H Y， Gao H， Lu Y， Zhang H C. Differences of nitrogen absorption and utilization in rice varieties with different productivity levels. Acta Agron Sin， 2012， 38： 2061-2068 （in Chinese with English abstract）

［18］ 張洪程， 馬群， 楊雄， 李敏， 葛夢婕， 李國業(yè)， 戴其根， 霍中洋，許軻， 魏海燕， 高輝， 劉艷陽. 水稻品種氮肥群體最高生產(chǎn)力及其增長規(guī)律. 作物學(xué)報， 2012， 38： 86-98

Zhang H C， Ma Q， Yang X， Li M， Ge M J， Li G Y， Dai Q G， Huo Z Y， Xu K， Wei H Y， Gao H， Liu Y Y. The highest population productivity of nitrogen fertilization and its variation rules in rice cultivars. Acta Agron Sin， 2012， 38： 86-98 （in Chinese with English abstract）

［19］ 徐正進， 陳溫福， 張龍步， 王進民， 董克. 從日本超高產(chǎn)品種（系）的選育看粳稻高產(chǎn)的方向. 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報， 1991，22（增刊）： 27-33

Xu Z J， Chen W F， Zhang L B， Wang J M， Dong K. Judging the way forward of breeding japonica rice for high-yield from the advance of breeding super-hybrid yield varieties in Japan. Shenyang Agric Univ， 1991， 22（suppl）： 27-23 （in Chinese with English abstract）

［20］ 吳桂成， 張洪程， 錢銀飛， 李德劍， 周有炎， 徐軍， 吳文革， 戴其根， 霍中洋， 許軻， 高輝， 徐宗進， 錢宗， 孫菊英， 趙品恒.粳型超級稻產(chǎn)量構(gòu)成因素協(xié)同規(guī)律及超高產(chǎn)特征的研究. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2010， 43： 266-276

Wu G C， Zhang H C， Qian Y F， Li D J， Zhou Y Y， Xu J， Wu W G，Dai Q G， Huo Z Y， Xu K， Gao H， Xu Z J， Qian Z， Sun J Y， Zhao P H. Rule of grain yield components from high yield to super high yield and the characters of super-high yielding japonica super rice. Sci Agric Sin， 2010， 43： 266-276 （in Chinese with English abstract）

［21］ 楊建昌， 杜永， 吳長付， 劉立軍， 王志琴， 朱慶森. 超高產(chǎn)粳型水稻生長發(fā)育特性的研究. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2006， 39：1336-1345

Yang J C， Du Y， Wu C F， Liu L J， Wang Z Q， Zhu Q S. Growth and development characteristics of super-high-yielding mid-season japonica rice. Sci Agric Sin， 2006， 39： 1336-1345 （in Chinese with English abstract）

［22］ Mohapatra P K， Sahu S K. Heterogeneity of primary branch development and spikelet survival in rice in relation to assimilates of primary branches. J Exp Bot， 1991， 42： 871-879

［23］ 葛夢婕， 王亞江， 顏希亭， 張洪程， 魏海燕， 戴其根， 霍中洋，許軻， 江峰， 朱聰聰. 長江中下游稻區(qū)粳型超級稻高產(chǎn)形成及氮素利用的研究. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報， 2014， 20： 259-270

Ge M J， Wang Y J， Yan X T， Zhang H C， Wei H Y， Dai Q G， Huo Z Y， Xu K， Jiang F， Zhu C C. Research on the formation of high yield and the nitrogen use of japonica super rice in the middle and lower areas of the Yangtze River. Plant Nutr Fert Sci， 2014，20： 259-270 （in Chinese with English abstract）

［24］ 陳愛忠， 潘曉華， 吳建富， 石慶華， 楊上勤. 施氮量對雙季超級稻產(chǎn)量、干物質(zhì)生產(chǎn)及氮素吸收利用的影響. 雜交水稻，2011， 26（2）： 58-63

Chen A Z， Pan X H， Wu J F， Shi Q H， Yang S Q. Effects of nitrogen application amount on yield， dry matter production and N-uptake and utilization of double-cropping super rice. Hybrid Rice， 2011， 26（2）： 58-63 （in Chinese）

［25］ Takai T， Matsuura S， Nishio T， Ohsumi A， Shiraiwa T， Horie T. Rice yield potential is closely related to crop growth rate during late reproductive period. Field Crops Res， 2006， 96： 328-335

［26］ 馬均， 朱慶森， 馬文波， 田彥華， 楊建昌， 周開達. 重穗型水稻光合作用、物質(zhì)積累與運轉(zhuǎn)的研究. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2003， 36：375-381

Ma J， Zhu Q S， Ma W B， Tian Y H， Yang J C， Zhou K D. Studies on the photosynthetic characteristics and accumulation and transformation of assimilation product in heavy panicle type of rice. Sci Agric Sin， 2003， 36： 375-381 （in Chinese with English abstract）

［27］ 凌啟鴻. 作物群體質(zhì)量. 上海： 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 2000. pp 1-210

Ling Q H. The Quality of Crop Population. Shanghai：Shanghai Scientific and Technical Publishers， 2000. pp 1-210 （in Chinese）

Yield， Nitrogen Absorption and Utilization of Rice Varieties with the Highest Population Productivity of Nitrogen Fertilization in Huaibei Area

LIANG Jian， LI Jun， LI Xiao-Feng， SHU Peng， ZHANG Hong-Cheng， HUO Zhong-Yang*， DAI Qi-Gen， XU Ke， WEI Hai-Yan， and GUO Bao-Wei
Innovation Center of Rice Cultivation Technology in Yangtze River Valley， Ministry of Agriculture / Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology of Jiangsu Province， Yangzhou University， Yangzhou 225009， China

The field experiment was carried out using 34 medium-maturing medium japonica rice varieties grown in Huaibei area with seven nitrogen application levels （0， 150.0， 187.5， 225.0， 262.5， 300.0， and 337.5 kg ha-1） to investigate their yield and nitrogen absorption and utilization. We defined the highest rice yields under different nitrogen levels as the highest population productivity of N fertilization. According to the highest population productivity of N fertilization， rice varieties were classified into four types including top type （TT）， high type （HT）， middle type （MT）， and low type （LT）. Yield components， population photosynthate production and N absorption and utilization of the four types rice varieties were compared. The main results indicated that optimum N levels of tested varieties corresponding to their highest population productivity of N fertilization converged in the range of 225.0-300.0 kg ha-1， while the highest grain yields were significantly different among tested varieties. With increasing productivity level， panicles per unit areaincreased firstly and decreased then， spikelets per panicle and total spikelet number increased and seed-setting rate declined percentage of productive tillers， leaf area index， photosynthetic potential， ratio of leaf area of productive tillers， ratio of leaf area from flag leaf to 3rd leaf， grain-leaf ratio and total dry matter accumulation increased. The ratio of nitrogen accumulation shown trend of LT ＞MT ＞ HT ＞ TT from transplanting to jointing stage and TT ＞ HT ＞ MT ＞ LT from jointing to heading stage and from heading to maturity stage. N uptake rate was the fastest in the top type， and the slowest in low type and 36.59%， 34.36%， 51.85% higher in top type than in low type at translating to jointing， jointing to heading and heading to maturity growing stages. N use efficiency and N requirement for 100 kg kernel increased with increasing productivity level. According to the N use efficiency， 34 varieties were divided into low ANRE （apparent nitrogen recovery efficiency）， middle ANRE， higher ANRE and high ANRE. Wuyunjing 27， Zhongdao 1，Ningjing 4， and Lianjing 7 belonged to high yield and high ANRE varieties.

Medium-maturing medium Japonica； Productivity； Yield； Nitrogen absorption and utilization

10.3724/SP.J.1006.2016.01188

本研究由國家糧食豐產(chǎn)科技工程項目（2011BAD16B03， 2013BAD07B09）， 國家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項（20130310）， 江蘇省重點研發(fā)項目（BE2015340）和揚州大學(xué)科技創(chuàng)新培育基金項目（2015CXJ042）資助。
This study was supported by the National Science and Technology Project of Food Production （2011BAD16B03， 2013BAD07B09）， the Special Fund for Agro-scientific Research in the Public Interest （201203102）， the Key Projects of Jiangsu Province （BE2015340）， and Cultivation of Science and Technology Innovation Fund of Yangzhou University （2015CXJ042）.
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（Corresponding author）： 霍中洋， E-mail： huozy69@163.com， Tel： 0514-87979220

聯(lián)系方式： E-mail： 365460342@qq.com， Tel： 18052595664
Received（

）： 2016-01-14； Accepted（接受日期）： 2016-05-09； Published online（網(wǎng)絡(luò)出版日期）： 2016-05-30.
URL： http：//www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20160530.0905.012.html