氮肥運(yùn)籌對(duì)濱海鹽堿地水稻產(chǎn)量及氮肥利用率的影響

任海+李旭+呂小紅+隋鑫+王宇+付立東

摘要：以超級(jí)稻鹽豐47為材料，采用小區(qū)對(duì)比試驗(yàn)方法，研究氮肥運(yùn)籌對(duì)濱海稻區(qū)水稻生育性狀、產(chǎn)量及氮素利用率的影響。結(jié)果表明，不同處理分蘗高峰期隨著基蘗肥所占比例的增大而提早，有效分蘗臨界期、拔節(jié)期莖蘗數(shù)隨著基蘗肥所占比例的增大而增加。有效分蘗臨界期、拔節(jié)期、齊穗期群體葉面積指數(shù)隨著基蘗肥所占比例的增加而增大。在有效分蘗臨界期、拔節(jié)期、齊穗期，A、B、C、D不同處理的干物質(zhì)積累量與基蘗肥所占比例呈正相關(guān)；在成熟期，與穗肥所占比例呈多元相關(guān)。有效分蘗臨界期、拔節(jié)期不同處理水稻植株吸氮量與基蘗肥所占的比例呈正相關(guān)；在齊穗期、成熟期不同處理階段吸氮量與穗肥所占的比例呈多元相關(guān)。基肥、蘗肥與穗肥比例2 ∶5 ∶3的B處理的產(chǎn)量為10.40 t/hm2，比A處理（2 ∶4 ∶4）、C處理（2 ∶6 ∶2）、D處理（2 ∶8 ∶0）分別增產(chǎn)3.5%、3.9%、7.7%；其單位面積有效穗數(shù)及穎花數(shù)、生物產(chǎn)量及抽穗至成熟期干物質(zhì)積累量占產(chǎn)量的比例、氮肥利用率均高于A處理、C處理、D處理。依據(jù)水稻不同生育時(shí)期需氮特點(diǎn)，適當(dāng)降低基蘗肥比例，增加穗肥比例，改變“大頭肥”的施肥方式，在保證獲得適宜莖蘗數(shù)的基礎(chǔ)上，提高成穗率，確保在孕穗期之初封行（葉面積指數(shù)達(dá)到最大值），促進(jìn)大穗的形成和單位面積穎花數(shù)的增加，在提高生物產(chǎn)量的同時(shí)注重提高齊穗至成熟期的干物質(zhì)產(chǎn)量和千粒質(zhì)量是獲得水稻超高產(chǎn)的有效途徑。

關(guān)鍵詞：氮肥運(yùn)籌；葉面積指數(shù)；干物質(zhì)積累量；產(chǎn)量；氮素利用率；100 kg籽粒吸氮量

中圖分類號(hào)： S511.06 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2016）09-0086-03

水稻是中國(guó)種植面積最大、產(chǎn)量最高的糧食作物，全國(guó)有近2/3的人口以稻米為主食[1]。氮素是限制水稻生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成的重要因子[2-4]，不僅氮素施入量對(duì)水稻產(chǎn)量有直接影響，而且其基蘗穗肥的施入比例對(duì)水稻產(chǎn)量也有一定的影響[5-8]。田智慧等研究表明，相同施氮水平（240 kg/hm2）下，產(chǎn)量隨中后期施氮比例的增加而增加[9]。凌啟鴻等通過(guò)對(duì)水稻精確定量栽培技術(shù)研究得出，5個(gè)伸長(zhǎng)節(jié)間以上的單季稻中苗移栽，基蘗肥與穗肥比例以5.5 ∶4.5 產(chǎn)量最高，并且氮肥利用率可提高到42%以上[10]。近年來(lái)，水稻生產(chǎn)上大量施入氮肥造成氮肥利用率的下降[11]，既浪費(fèi)了農(nóng)業(yè)資源，增加了生產(chǎn)成本，又污染了水稻和土壤環(huán)境。針對(duì)濱海稻區(qū)超級(jí)稻示范推廣項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中所存在的氮肥施入量偏大、基蘗肥所占比例過(guò)大、氮素利用率較低等問(wèn)題[12]，遼寧省鹽堿地利用研究所開展了氮肥運(yùn)籌對(duì)超級(jí)稻生育及產(chǎn)量的影響試驗(yàn)，旨在明確超級(jí)稻對(duì)氮肥的吸收特點(diǎn)，研究分析超級(jí)稻適宜其高產(chǎn)栽培的基蘗穗肥施入比例，形成可量化的氮肥高效運(yùn)籌技術(shù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試土壤為濱海鹽漬型水稻土，耕層土壤（0～15 cm）有機(jī)質(zhì)含量為19.96 mg/kg、全氮含量1.01 mg/kg、堿解氮含量85.32 mg/kg、速效磷含量 25.36 mg/kg、速效鉀含量199.12 mg/kg、全鹽含量1.72 mg/kg，pH值7.52。供試水稻品種鹽豐47，全生育期156～160 d，15.5～16.0張葉片。供試肥料包括尿素（含N 46%），由盤錦中潤(rùn)化工有限公司生產(chǎn)；磷酸二銨（含N 18%、P2O5 46%），由云南云天化國(guó)際化工股份有限公司生產(chǎn)；硫酸鉀（含K2O 50%），由盤錦恒興化工有限責(zé)任公司生產(chǎn)。

1.2 方法

試驗(yàn)于2012—2014年在遼寧省大洼縣的遼寧省鹽堿地利用研究所試驗(yàn)地進(jìn)行，數(shù)據(jù)取于3年試驗(yàn)結(jié)果的平均值。試驗(yàn)共設(shè)7個(gè)處理，分別為A（氮素基肥、蘗肥、穗肥的比例為2 ∶4 ∶4，下同）、B（2 ∶5 ∶3）、C（2 ∶6 ∶2）、D（2 ∶8 ∶0）、E（2 ∶0 ∶0）、F（2 ∶5 ∶0）、CK（空白對(duì)照）。隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，小區(qū)面積24.0 m2。A、B、C、D等4個(gè)處理的氮素施入量為240 kg/hm2相同，E、F等2個(gè)處理氮素的基肥施入量同于B處理。不同處理的磷肥P2O5為105 kg/hm2，鉀肥K2O施入量為90 kg/hm2，不同處理施入量相同。磷肥分為底肥50%、蘗肥50%，鉀肥分為蘗肥67%、穗肥33%。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 葉齡 B、D等2個(gè)處理的每個(gè)小區(qū)分別栽插帶標(biāo)記秧齡的秧苗15株，秧苗返青后5～10 d觀察1次。

1.3.2 莖蘗 每小區(qū)定植10穴，分蘗始期后6～7 d調(diào)查1次莖蘗數(shù)。有效分蘗臨界期（N代表主莖總?cè)~片數(shù)、n代表伸長(zhǎng)節(jié)間數(shù)，簡(jiǎn)稱臨界期）、拔節(jié)期、齊穗期、成熟期進(jìn)行普查。

1.3.3 葉面積指數(shù) 有效分蘗臨界期、拔節(jié)期、齊穗期，每小區(qū)取3穴有代表性植株，調(diào)查葉面積，齊穗期分株測(cè)定有效葉面積、無(wú)效葉面積、高效葉面積、低效葉面積。葉面積值等于葉片長(zhǎng)寬之積乘以系數(shù)0.75。

1.3.4 干物質(zhì)量 利用調(diào)查葉面積的植物樣測(cè)定植株干物質(zhì)量，成熟期測(cè)定籽粒和莖葉干物質(zhì)量。首先將莖葉、穗分開，分別裝入樣品袋，用105 ℃殺青30 min，然后在85 ℃下烘干至恒質(zhì)量。

1.3.5 收獲指數(shù) 利用調(diào)查干物質(zhì)量的植物樣測(cè)定收獲指數(shù)。收獲指數(shù)為成熟期的籽粒干質(zhì)量除以籽粒與莖桿干質(zhì)量（包括植株地上的穗軸、莖、葉及葉鞘）之和。

1.3.6 氮含量 采用凱氏半微量定氮法測(cè)定氮含量，利用調(diào)查干物重的植物樣測(cè)定植株、籽粒（成熟期）移栽期、有效分蘗臨界期、拔節(jié)期、齊穗期、成熟期氮含量。

1.3.7 產(chǎn)量構(gòu)成與實(shí)產(chǎn) 成熟期每小區(qū)取具有代表性植株5穴，進(jìn)行室內(nèi)考種，調(diào)查每穴平均穗數(shù)、株高、穗長(zhǎng)，調(diào)查每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒質(zhì)量（飽粒質(zhì)量）。收獲，脫谷，記實(shí)產(chǎn)。

1.4 氮素吸收與利用方法計(jì)算

吸氮量=植株干物質(zhì)積累量×植株含氮量+籽粒（成熟期）干物質(zhì)產(chǎn)量×籽粒含氮量；100 kg籽粒吸氮量=生產(chǎn)100 kg 水稻的植株、籽粒吸氮量；氮肥利用率=施氮肥區(qū)與不施氮肥區(qū)植株、籽粒氮素積累量之差占施氮量的比例；氮肥生產(chǎn)效率=施氮區(qū)與不施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量之差與施氮量之比。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel、DPS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥運(yùn)籌對(duì)水稻莖蘗的影響

從表1可以看出，不同處理分蘗高峰期隨著基蘗肥所占比例的增大而提前，有效分蘗臨界期、拔節(jié)期莖蘗數(shù)隨著基蘗肥所占比例的增大而增加。成熟期單位面積收獲穗數(shù)以B處理最多，為358.5萬(wàn)株/hm2，其次是C處理（348.9萬(wàn)株/hm2）、A處理（346.2萬(wàn)株/hm2）、D處理（345.2萬(wàn)株/hm2）；A、B、C、D等4個(gè)處理的成穗率以A處理最高，B處理次之，C、D處理位居第3、第4位。

2.2 氮肥運(yùn)籌對(duì)水稻葉面積指數(shù)的影響

從表2可以看出，有效分蘗臨界期、拔節(jié)期、齊穗期群體葉面積指數(shù)隨著基蘗肥所占比例的增加而增大。A處理與B、C、D處理相比，臨界期葉面積指數(shù)降低的幅度較小，拔節(jié)期降幅隨各處理葉面積指數(shù)的增加而增大，齊穗期降幅又有所減小。齊穗期A處理葉面積指數(shù)為5.38，比B、C、D處理分別降低0.31、0.31、0.33；A處理的有效葉面積率和高效葉面積率分別為96.5%、72.5%，均居首位，B、C處理居中，D處理最小。

2.3 氮肥運(yùn)籌對(duì)水稻干物質(zhì)積累量的影響

從表3可以看出，有效分蘗臨界期、拔節(jié)期、齊穗期A、B、C、D等4個(gè)處理的干物質(zhì)積累量與基蘗肥所占比例呈正相關(guān)，成熟期與穗肥所占比例呈多元相關(guān)。B處理整個(gè)生育期干物質(zhì)積累量為17.62 t/hm2，比C、D、A處理分別增加2.1%、4.0%、5.1%。A處理的收獲指數(shù)為0.59，B、C、D處理分別為0.58、0.57、0.54。齊穗至成熟期，A處理干物質(zhì)積累量占其籽粒產(chǎn)量最高，為79.3%，B處理為77.3%、C處理為74.8%、D處理為71.6%。

2.4 氮肥運(yùn)籌對(duì)水稻植株吸氮量和氮素利用率的影響

從表4可以看出，臨界期、拔節(jié)期不同處理水稻植株吸氮量與基蘗肥所占的比例呈正相關(guān)；齊穗期、成熟期不同處理階段吸氮量與穗肥所占的比例呈多元相關(guān)。成熟期B處理累計(jì)吸氮量最高，為174.2 kg/hm2，A處理為170.4 kg/hm2、C處理為169.2 kg/hm2、D處理為162.9 kg/hm2。

B處理氮肥利用率最高，為40.08%，其次是A、C、D處理，分別為38.52%、38.06%、35.41%。A、B、C、D等4個(gè)處理100 kg籽粒吸氮量為1.67～1.69 kg，CK為1.27 kg。B處理氮肥生產(chǎn)效率最高，為17.8，A、C、D處理分別為16.4、16.2、14.7。產(chǎn)量較高的B處理從有效分蘗臨界期至拔節(jié)期、拔節(jié)至齊穗期、齊穗至成熟期的吸氮量占其總吸氮量的比例分別為26.7%、40.2%、17.9%。

2.5 氮肥運(yùn)籌對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

從表5可以看出，B處理單位面積的穎花量為45 070萬(wàn)朵/hm2，A處理為44 396萬(wàn)朵/hm2、C處理為43 421萬(wàn)朵/hm2，均高于D處理42 102萬(wàn)朵/hm2。D處理結(jié)實(shí)率最高，為91.9%，其次是C、B、A處理；A、B、C、D等4個(gè)處理間千粒質(zhì)量無(wú)明顯變化規(guī)律。B處理產(chǎn)量10.40 t/hm2，分別比A、C、D處理增產(chǎn)3.5%、3.9%、7.7%。B處理與D處理間產(chǎn)量差異達(dá)到顯著水平，但A、B、C處理間，B、C、D處理間差異不顯著。

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，基蘗肥與穗肥比例為2 ∶5 ∶3的B處理產(chǎn)量最高，其產(chǎn)量為10.40 t/hm2，比A、 C、D處理分別增產(chǎn)3.5%、3.9% 、7.7%。B處理在有效分蘗臨界期之初夠苗，高峰苗得到了較好的控制，成穗率較高，其單位面積收獲穗數(shù)及穎花數(shù)、成熟期生物產(chǎn)量及齊穗至成熟期干物質(zhì)積累量占籽粒產(chǎn)量的比例、氮肥利用率均高于A、C、D處理。

濱海稻區(qū)高產(chǎn)水稻群體在有效分蘗臨界期至拔節(jié)期、拔節(jié)至齊穗期、齊穗至成熟期的階段吸氮量占其總吸氮量的比例分別為26.7%、40.2%、17.9%。依據(jù)水稻不同生育時(shí)期需氮特點(diǎn)，適當(dāng)降低基蘗肥比例，增加穗肥比例，改變“大頭肥”的施肥方式，在保證獲得適宜莖蘗數(shù)的基礎(chǔ)上，提高成穗率，確保在孕穗期之初封行（葉面積指數(shù)達(dá)到最大值），促進(jìn)大穗的形成和單位面積穎花數(shù)的增加，在提高生物產(chǎn)量的同時(shí)注重提高齊穗至成熟期的干物質(zhì)產(chǎn)量和千粒質(zhì)量是獲得水稻超高產(chǎn)的有效途徑。

水稻分蘗期重施氮肥的傳統(tǒng)施肥方式，使水稻提早封行，雖然增加了齊穗期干物質(zhì)產(chǎn)量，但未增加籽粒產(chǎn)量，并且降低了群體質(zhì)量和植株抗性，浪費(fèi)了有限的農(nóng)業(yè)資源，降低了肥料利用率，增加了生產(chǎn)成本，污染了水稻和土壤環(huán)境[7，11，13-14]。適當(dāng)降低基蘗肥施入比例，增加穗肥施入比例，在實(shí)施定量施氮的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)水稻精確定量栽培，還應(yīng)與水稻定量播種旱育壯秧、定量本株稀植移栽、定量灌溉相結(jié)合。一是確保水稻在有效分蘗臨界期之初夠苗；二是降低拔節(jié)期植株含氮率，提高碳/氮，中和較多的氮素穗肥，在保證獲得高產(chǎn)的同時(shí)，提高植株抗性，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)。

本試驗(yàn)以基孽穗肥比例2 ∶5 ∶3的處理增產(chǎn)效果最佳，其比例略高于凌啟鴻等的研究結(jié)果[15-17]。這是由于濱海稻區(qū)的土壤黏重、春季耕層土壤含鹽量較高，以及早春氣溫回升較慢等原因降低了氮素的活性，阻礙水稻生育前期對(duì)氮素的吸收與利用；適當(dāng)增加蘗肥比例可提高分蘗期土壤速效氮濃度，一是可促進(jìn)水稻營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期對(duì)氮素的吸收，保證在有效分蘗臨界期之初達(dá)到預(yù)期有效穗數(shù)，二是雨季到來(lái)后，由于降水的增加，氣溫的升高，可增強(qiáng)土壤中氮素的活性，促進(jìn)水稻生殖生長(zhǎng)期對(duì)氮素的吸收，提高單位面積穎花數(shù)和結(jié)實(shí)率[18]。

水稻100 kg籽粒需氮量取決于水稻產(chǎn)量、施氮量、氮肥利用率及土壤供氮量。濱海稻區(qū)水稻100 kg籽粒需氮量為1.67～1.69 kg，低于常規(guī)一季粳稻100 kg籽粒需氮量[15]，主要是與鹽豐47的品種特性有關(guān)。一是該品種豐產(chǎn)性好，在常規(guī)施氮量條件下，平均產(chǎn)量可達(dá)到9 750～10 500 kg/hm2；二是該品種的收獲指數(shù)為0.57～0.59，明顯高于其他品種[8，12]，在相同生物產(chǎn)量的前提下，相對(duì)增加了籽粒產(chǎn)量，即在相同吸氮總量的前提下降低了100 kg籽粒需氮量。

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