不同基因型水稻產(chǎn)量和氮效率對(duì)減量施肥反應(yīng)的差異性研究

張榮萍，陶詩順

(西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，中國 綿陽 611000)

?

不同基因型水稻產(chǎn)量和氮效率對(duì)減量施肥反應(yīng)的差異性研究

張榮萍，陶詩順*

(西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，中國 綿陽 611000)

選用36個(gè)不同基因型水稻材料，以常規(guī)施氮肥處理為對(duì)照，研究在7.5 kg/(667 m2)和5 kg/(667 m2)兩個(gè)減量施氮肥處理下不同基因型水稻的產(chǎn)量和氮肥偏生產(chǎn)力表現(xiàn).結(jié)果表明，在減量施氮肥處理下供試的36個(gè)水稻產(chǎn)量和氮肥偏生產(chǎn)力間均存在極顯著的基因型差異，且隨著施肥量的降低，大多數(shù)品種的單株有效穗數(shù)、每穗著粒數(shù)和每穗實(shí)粒數(shù)呈下降趨勢(shì).灰色關(guān)聯(lián)度分析表明，減量施氮肥處理下主要是通過影響單株有效穗和每穗著粒數(shù)而導(dǎo)致產(chǎn)量降低.蓉優(yōu)918，花香優(yōu)1號(hào)，內(nèi)2優(yōu)111和泰優(yōu)99這4個(gè)品種在減量施肥處理下產(chǎn)量綜合性狀較良好，且氮肥利用效率高，可作為減量施肥生產(chǎn)推廣品種.

減量施肥；產(chǎn)量；氮肥偏生產(chǎn)力；基因型差異

安全優(yōu)質(zhì)水稻的均衡增產(chǎn)是我國水稻栽培的目標(biāo).施肥是水稻增產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵措施之一[1]，但在水稻增產(chǎn)的同時(shí)不科學(xué)施肥、過量施肥尤其是過量氮肥的施用，不僅降低了肥料利用率，同時(shí)給生態(tài)環(huán)境污染和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展帶來了巨大的威脅[2-5].因此，針對(duì)傳統(tǒng)施肥方式開展水稻生產(chǎn)減氮、減磷研究已成為新的研究熱點(diǎn)之一.

川東丘陵區(qū)的小春多為小麥或油菜，且收獲后秸稈還田有利于改良和培肥土壤，為大春水稻的種植進(jìn)行合理的減量施肥提供了可行性保障.但減量施肥下如何保障高產(chǎn)，鑒于不同基因型水稻對(duì)低肥脅迫的自身調(diào)節(jié)能力和肥料高效利用的機(jī)制和遺傳潛力存在差異[6-7]，選育出肥料高效的應(yīng)答品種成為實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)和解決肥料施用問題的最經(jīng)濟(jì)有效途徑之一.前人關(guān)于肥料運(yùn)籌研究主要集中于肥料施用效果和氮肥高效利用評(píng)價(jià)指標(biāo)的篩選等方面[8-11]，而關(guān)于減量處理下水稻產(chǎn)量穩(wěn)定性與生態(tài)區(qū)適應(yīng)性相結(jié)合的研究尚不多見.因此本研究以36個(gè)不同基因型水稻為試驗(yàn)材料，研究減量施氮處理下其產(chǎn)量相關(guān)性狀和氮肥利用效率的基因型差異，采用灰色關(guān)聯(lián)度分析法篩選出減量施氮下高產(chǎn)且氮高效利用的水稻品種，以期為川東丘陵地區(qū)水稻高產(chǎn)栽培和減量施肥技術(shù)的推廣應(yīng)用提供理論和實(shí)踐依據(jù).

1 試驗(yàn)材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

選用四川省近年審定或具有代表性的36個(gè)雜交稻品種為材料，品種名稱和編號(hào)見表1.

表1 水稻品種和編號(hào)

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2014年在西南科技大學(xué)試驗(yàn)田進(jìn)行.

1.2.1 水稻育秧與移栽 于4月10日采用旱育秧，旱育秧按當(dāng)?shù)卮竺娣e生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程進(jìn)行.于5月28日移栽，秧齡50天.每個(gè)試驗(yàn)品種每處理種植1行，行距36 cm，株距18 cm，每穴單株，每個(gè)品種10株，密度為1.54×105/hm2.

1.2.2 施肥處理及灌溉 試驗(yàn)設(shè)3種施氮水平：(1)常規(guī)施氮(T1)10.0 kg/(667 m2),(2)減量施氮水平1(T2)7.5 kg/(667 m2)，(3)減量施氮水平2(T3)5.0 kg/(667 m2)，常規(guī)施肥(T1)作為對(duì)照CK.隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù).施用肥料為大糧倉牌水稻優(yōu)化配方復(fù)混肥,其養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為N(19%)+P2O5(10%)+K2O(6%).按底肥60%，追肥(分蘗)40%施用.每區(qū)面積38 m2，小區(qū)間用寬度為40 cm的厚型層板包覆雙層塑料薄膜隔離，層板深入土表下25 cm左右，壓緊壓實(shí)，以防區(qū)間串肥.為避免灌溉水所含養(yǎng)分對(duì)試驗(yàn)的影響，試驗(yàn)所用灌溉水一律采用潔凈自來水.其他栽培管理按當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)栽培方法進(jìn)行.

1.2.3 測(cè)定內(nèi)容和方法

(1)有效穗數(shù) 成熟前，各處理每品種植株全部計(jì)數(shù)有效穗數(shù)(非正常株除外)，求平均每株有效穗數(shù).

(2)穗部性狀 分別將上述取樣株稻穗全部摘下，置于尼龍網(wǎng)袋內(nèi)風(fēng)干至水分含量達(dá)13.5%左右時(shí)脫粒，測(cè)定每穗著粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒質(zhì)量和單穗質(zhì)量.并根據(jù)每株有效穗數(shù)和單穗質(zhì)量計(jì)算出每株的籽粒質(zhì)量和理論產(chǎn)量.根據(jù)測(cè)定結(jié)果計(jì)算氮肥偏生產(chǎn)力(kg·kg-1)= 稻谷產(chǎn)量/施氮量.

1.3 數(shù)據(jù)分析

在Excel 2003中進(jìn)行數(shù)據(jù)整理及初步分析，用SPSS 22.0數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 減量施氮處理下不同雜交稻品種產(chǎn)量的基因型差異

對(duì)單株有效穗數(shù)、每穗著粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒質(zhì)量5個(gè)產(chǎn)量相關(guān)性狀進(jìn)行方差分析(見表2)，結(jié)果表明，5個(gè)性狀材料間差異均達(dá)極顯著水平，表明供試的36份材料在同一性狀上具有較大差異，類型豐富；處理間除結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量外，其余3個(gè)性狀處理間差異均達(dá)顯著或極顯著水平，表明結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量受減量施肥影響較單株有效穗、每穗著粒數(shù)和每穗實(shí)粒數(shù)小.方差分析結(jié)果表明，該試驗(yàn)結(jié)果能夠真實(shí)反映這些材料在減量施肥處理下氮利用效率的遺傳差異性.

2.1.1 減量施氮處理下單株有效穗數(shù)的基因型差異 由表2可見，不同施肥處理下36個(gè)雜交稻品種的單株有效穗數(shù)差異均達(dá)到了極顯著水平(F=27.842**，P<0.01)；且隨施肥量的減少，大多數(shù)品種的有效穗數(shù)呈下降趨勢(shì).

與T1相比，不同基因型品種的有效穗數(shù)對(duì)T2處理的反應(yīng)差異較大,相對(duì)變化幅度為-0.57%～15.65%.在T2處理下，單株有效穗數(shù)上升的品種有9個(gè)，按升幅從大到小為4，14，18，2，32，24，13，28，23，其中顯著性上升的品種為4(15.65%)；有效穗數(shù)呈下降趨勢(shì)的品種有27個(gè)，其中顯著性下降的品種為8(7.28%)，16(7.87%)，31(11.17%)，26(11.25%)，10(11.54%)，33(12.35%)，21(12.65%)，17(13.86%)，36(14.59%)，11(15.21%)，19(15.38%)，9(18.85%)，20(21.79%)和34(28.92%).

在T3處理下有效穗數(shù)的相對(duì)變化幅度為-1.54%～13.53%，不同品種在處理間的變化幅度差異較大，存在明顯的基因型差異.單株有效穗數(shù)增加的品種有3個(gè)，其中14和18比T1處理下分別增加了13.53%和11.18%；有效穗數(shù)較T1處理顯著性減少的品種有27個(gè)，其中10，32，1，21，27，8，33，3，34，36，11，16，20，9這14個(gè)品種的單株有效穗降幅均超過了15%.

2.1.2 減量施氮處理下每穗著粒數(shù)的基因型差異 36個(gè)雜交稻品種的每穗著粒數(shù)對(duì)減量施肥的反應(yīng)差異較大，均達(dá)到極顯著水平(F=10.45**，P<0.01)；隨施肥量的減少，大多數(shù)品種的每穗著粒數(shù)呈下降趨勢(shì)(見表2).與T1處理相比，在T2和T3處理下36個(gè)雜交稻品種每穗著粒數(shù)的相對(duì)變化幅度分別為-1.12%～12.62%和-0.67%～16.99%，不同品種在減量施肥處理下的變化幅度差異較大，存在明顯的基因型差異.每穗著粒數(shù)在T2處理下增加的品種有7個(gè)，其中顯著性增加的品種為20(12.62%)，16(8.24%)，9(5.85%)；每穗著粒數(shù)減少的品種有26個(gè)，其中顯著性減少的品種有16個(gè)(降幅為8.77%～19.72%，降幅從小到大順序?yàn)椋?7，24，29，15，2，21，32，14，3，10，35，13，18，36，4，28.在T3處理下每穗著粒數(shù)比T1增加的品種有11個(gè)，其中顯著性增加的品種為20(16.99%)和23(7.81%)；每穗著粒數(shù)較T1減少的品種有24個(gè)，其中顯著性減少的品種有15個(gè)，其中17，28，29，13，18，35的降幅均超過了15%.

2.1.3 減量施氮處理下每穗實(shí)粒數(shù)的基因型差異 不同施肥處理下36個(gè)雜交稻品種的每穗實(shí)粒數(shù)差異均達(dá)到極顯著水平(F=10.049**，P<0.01)；大多數(shù)品種在減量施肥處理下每穗實(shí)粒數(shù)有不同程度的降低(表2).與T1處理相比，在T2和T3處理下36個(gè)雜交稻品種每穗實(shí)粒數(shù)的相對(duì)變化幅度分別為-1.20%～14.25%和-2.40%～17.11%，不同品種在減量施肥處理下的變化幅度差異較大，存在明顯的基因型差異.每穗實(shí)粒數(shù)在T2處理下增加的品種有9個(gè)，其中顯著性增加的品種為20(14.25%)；每穗實(shí)粒數(shù)顯著減少的品種有20個(gè)(降幅為5.74%～20.10%)，其中35，21，3，18，14，36，4，28的降幅均超過了12%.在T3處理下每穗實(shí)粒數(shù)比T1增加的品種有11個(gè)，其中顯著性增加的品種為20(17.11%)；每穗實(shí)粒數(shù)較T1減少的品種有25個(gè)，其中顯著性減少的品種有17個(gè)(降幅為7.00%～27.09%)，其中13，36，21，22，17，18，29，28，35的降幅均超過了12%.

2.1.4 減量施氮處理下結(jié)實(shí)率的基因型差異 從表2可以看出，不同施肥處理下36個(gè)雜交稻品種的結(jié)實(shí)率差異均不顯著(F=0.943，P>0.05).與T1處理相比，在T2和T3處理下分別有20個(gè)和21個(gè)品種的結(jié)實(shí)率略增加，除T2處理下的10和33外，差異均不顯著；在T2和T3處理下分別有16個(gè)和15個(gè)品種的結(jié)實(shí)率降低，除T3處理下的31和10外，差異均不顯著.

2.1.5 減量施氮處理下千粒質(zhì)量的基因型差異 不同施肥處理下36個(gè)雜交稻品種的千粒質(zhì)量差異均不顯著(F=2.529，P>0.05)(表2).與T1處理相比，在T2和T3處理下分別有21個(gè)和17個(gè)品種的結(jié)實(shí)率略增加，除T2處理下的1和34,T3處理下的34外，差異均不顯著；在T2和T3處理下分別有15個(gè)和19個(gè)品種的結(jié)實(shí)率降低，但差異均不顯著.

2.1.6 減量施氮處理下單株產(chǎn)量的基因型差異 從表2可見，不同施肥處理下36個(gè)雜交稻品種的單株產(chǎn)量差異均達(dá)到了極顯著水平(F=6.145**，P<0.01)，且隨施氮量的減少單株產(chǎn)量降低，且降低幅度明顯增加(除T3處理下14比T1略高外).與T1處理相比，T2處理下單株產(chǎn)量降幅為1.37%～29.79%，除1，2，6，14，16，18品種外，差異均達(dá)顯著水平，其中有9個(gè)品種降幅相對(duì)較小(降幅從小到大順序?yàn)?16，1，14，30，6，2，18，32，4)；降幅在15%以上的品種有35，17，10，28，21，34，36； T3處理下降幅為4.15%～34.56%，除14外差異均顯著，其中17，34，21，9，35的降幅超過了25.0%.

2.2 減量施氮處理下氮肥偏生產(chǎn)力的基因型差異

由表2可知，不同施肥處理下36個(gè)雜交稻品種的氮肥偏生產(chǎn)力差異均極顯著(F=478.063**，P<0.01).且隨著施肥量的減少，除T2處理下的34和36較T1略降低外，其余品種在減量施肥處理下的氮肥偏生產(chǎn)力均有不同程度的增加,增幅為2.82%～108.31%，除T2處理下的21外，差異均達(dá)到顯著水平.與T1相比，T2處理下的16，1，14，30，6，2，18，32和4這9個(gè)品種的增幅超過25%;T3處理下36個(gè)品種的氮肥偏生產(chǎn)力增幅均超過30%，尤其是14(108.31%)，30(88.87%)，18(85.56%)，5(85.51%)，26(83.16%)和1(80.00%)的氮肥偏生產(chǎn)力增幅較高，可見其在較低的施肥量下，具有較高的氮利用率.

表2 不同施氮處理下的產(chǎn)量相關(guān)性狀、產(chǎn)量和氮肥偏生產(chǎn)力

續(xù)表2

續(xù)表2

**注：同一欄內(nèi)數(shù)據(jù)后跟不同字母者表示在同一品種內(nèi)0.05水平上差異顯著，以下同.

2.3 減量施氮處理下不同雜交稻品種的性狀表現(xiàn)比較

與T1處理下相同性狀相比，減量施肥后產(chǎn)量相關(guān)性狀平均值除結(jié)實(shí)率和T2處理下的千粒質(zhì)量外均比T1降低，而氮肥偏生產(chǎn)力較T1增加，但不同雜交稻品種間降低和增加程度明顯不同，表明不同基因型材料在肥料高效利用上有明顯差異.從表3可看出，產(chǎn)量相關(guān)性狀在T2處理下每穗著粒數(shù)減幅最大(6.77%)，平均為193.71，其次為每穗實(shí)粒數(shù)(6.13%)和單株有效穗數(shù)(5.78%)，結(jié)實(shí)率變幅最小(0.47%)；而在T3處理下各產(chǎn)量相關(guān)性狀的單株有效穗數(shù)減幅最大(13.43%)，然后依次為每穗實(shí)粒數(shù)、每穗著粒數(shù)和結(jié)實(shí)率.

變異系數(shù)CV能反映不同性狀的遺傳差異，通過與T1處理相對(duì)數(shù)的轉(zhuǎn)化，消除了量綱的影響，可直接進(jìn)行比較，CV值越大,表明影響程度越大,反之,對(duì)性狀的影響程度越小.從表3中的CV值得出產(chǎn)量相關(guān)性狀受減量施肥處理影響從大到小順序均為：單株有效穗數(shù)、每穗著粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒質(zhì)量，表明在減量施肥處理下，對(duì)單株有效穗最大，每穗著粒數(shù)次之，千粒質(zhì)量影響最小.

表3 減量施肥處理下36個(gè)供試材料的性狀表現(xiàn)

2.4 同供試材料的灰色關(guān)聯(lián)度分析

2.4.1 參考系列的確定 灰色關(guān)聯(lián)分析的關(guān)鍵是確定參考系列XO，它決定著關(guān)聯(lián)分析的結(jié)果的可靠性.對(duì)于水稻的肥料利用效率來說，其肥料利用效率高低主要體現(xiàn)在產(chǎn)量上，因此本文選擇單株產(chǎn)量作為參考系列XO.

2.4.2 確定比較系列 將減量施肥處理下與水稻產(chǎn)量相關(guān)的單株有效穗數(shù)、每穗著粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量這5個(gè)指標(biāo)與正常施肥處理下這5個(gè)指標(biāo)的相對(duì)值作為比較系列.

2.4.3 灰色關(guān)聯(lián)度的確定 將各指標(biāo)相對(duì)值數(shù)據(jù)利用標(biāo)準(zhǔn)差法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理結(jié)果求灰關(guān)聯(lián)差異信息空間(Δoi(k),即XO與Xi(標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果)的絕對(duì)值.根據(jù)公式,:￡i(K)=[minminΔoi(k)+ξmaxmaxΔoi(k)]/[Δoi(k)+ξmaxmaxΔoi(k)],求灰關(guān)聯(lián)系數(shù)(見表4)，minminΔoi(k)和maxmaxΔoi(k)為差異空間的最小值和最大值，分辨系數(shù)ξ取0.5.

2.4.4 產(chǎn)量相關(guān)性狀的關(guān)聯(lián)度分析從表4可以看出，減量施肥處理下關(guān)聯(lián)系數(shù)越大和排名越前的品種與正常處理下該品種的性狀越接近，說明該品種的性狀越穩(wěn)定.減量施肥處理下各產(chǎn)量性狀排名從大到小前6名分別是:單株有效穗數(shù)T2(23，5，25，7，17，22)和T3(27，25，15，10，23，7)，每穗著粒數(shù)T2(12，7，4，27，34，2)和T3(2，25，31，19，12，1)，每穗實(shí)粒數(shù)T2(25，35，15，7，27，5)和T3(31，29，3，18，15，11)，結(jié)實(shí)率T2(12，17，21，2，4，15)和T3(11，32，7，12，25，4);說明在川東丘陵區(qū)減量施肥下，7，23，25這3個(gè)品種為單株有效穗數(shù)性狀較穩(wěn)定的適宜栽培品種，12為每穗著粒數(shù)和結(jié)實(shí)率性狀較穩(wěn)定的適宜栽培品種，15為每穗實(shí)粒數(shù)性狀較穩(wěn)定的適宜栽培品種.

由表5可見，T1處理下產(chǎn)量相關(guān)性狀的關(guān)聯(lián)度從大到小排序是：單株有效穗數(shù)、千粒質(zhì)量、每穗著粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率；而2個(gè)減量施肥處理下產(chǎn)量相關(guān)性狀的關(guān)聯(lián)度從大到小排序是：單株有效穗數(shù)、每穗著粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒質(zhì)量，與2.3分析結(jié)果一致.

表4 產(chǎn)量相關(guān)性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)系數(shù)及排序

注：X1為單株有效穗數(shù),X2為每穗著粒數(shù)，X3為每穗實(shí)粒數(shù)，X4為結(jié)實(shí)率，X5為千粒質(zhì)量.

表5 不同施肥處理下產(chǎn)量相關(guān)性狀與產(chǎn)量的灰色關(guān)聯(lián)度分析

表6 減量施肥處理下36個(gè)品種的產(chǎn)量相關(guān)性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度及排序

注：T2和T3處理下X1∶X2∶X3∶X4∶X5的權(quán)重比例分別為0.212∶0.202∶0.199∶0.196∶0.190，0.204∶0.190∶0.189∶0.177∶0.174.

2.4.5 不同雜交稻品種的關(guān)聯(lián)度分析 根據(jù)關(guān)聯(lián)度分析原則，關(guān)聯(lián)度越大的數(shù)列與正常處理越接近.由表6可以看出，36個(gè)品種正常施肥處理下產(chǎn)量的順序與T2和T3處理下的加權(quán)關(guān)聯(lián)度順序都不同.7,25,15,27,29這5個(gè)品種在T2處理下的加權(quán)關(guān)聯(lián)度較大，說明這5個(gè)品種在T2處理下較正常施肥處理下減產(chǎn)幅度小，且在正常施肥下產(chǎn)量范圍為661.89～777.19 kg/(667 m2).而20，4，14,36,34這5個(gè)品種在T2處理下的加權(quán)關(guān)聯(lián)度較低，表明其產(chǎn)量相關(guān)性狀綜合表現(xiàn)較差.12,2,32,15,7,4,1在T3處理下的加權(quán)關(guān)聯(lián)度較大，說明這7個(gè)品種在T3處理下較正常施肥處理下減產(chǎn)幅度小，且在正常施肥下產(chǎn)量范圍為662.91～777.19 kg/(667 m2).而36,16,18,9,14這5個(gè)品種在減量施肥處理下的加權(quán)關(guān)聯(lián)度較低，表明其產(chǎn)量相關(guān)性狀綜合表現(xiàn)較差.綜合T2和T3處理發(fā)現(xiàn)，12(蓉優(yōu)918)，15(花香優(yōu)1號(hào))，7(內(nèi)2優(yōu)111)，27(泰優(yōu)99)這4個(gè)品種在兩個(gè)減量施肥處理下的加權(quán)關(guān)聯(lián)度均較大，T2處理下產(chǎn)量范圍為609.12～697.65 kg/(667 m2)，T3處理下產(chǎn)量范圍為549.08～644.03 kg/(667 m2)，且氮肥偏生產(chǎn)力較高(78.49～128.81 kg/kg)說明這4個(gè)品種在減量施肥處理下較正常施肥下減產(chǎn)幅度小，其有效穗數(shù)、每穗著粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率等主要產(chǎn)量性狀在減量施肥下較穩(wěn)定，綜合表現(xiàn)優(yōu)良.而14(廣8優(yōu)451)，16(川谷優(yōu)399)，20(川谷優(yōu)204)，36(宜香2079)這4個(gè)品種在減量施肥處理下的加權(quán)關(guān)聯(lián)度較低，減量施肥處理下的產(chǎn)量各相關(guān)性狀易發(fā)生較大變化，綜合表現(xiàn)較差，尤其是T3處理下產(chǎn)量偏低,為501.18～543.47 kg/(667 m2)，減產(chǎn)幅度較大.

3 討論與結(jié)論

3.1 減量施肥對(duì)不同基因型雜交水稻產(chǎn)量和產(chǎn)量性狀的影響

氮肥是促進(jìn)水稻生長和獲得高產(chǎn)的最關(guān)鍵營養(yǎng)元素之一.中國單季水稻氮肥施用量平均為12 kg/(667 m2),比世界平均用量約高75%，同時(shí)中國水稻平均單產(chǎn)比世界平均單產(chǎn)高65%左右[12-13].張滿利等[14]認(rèn)為水稻產(chǎn)量隨施氮量的增加而增加，但增產(chǎn)幅度明顯下降.馬群等[15]研究指出，隨著施氮水平的增加，水稻產(chǎn)量呈先增后降的趨勢(shì).而向圣蘭等[16]研究發(fā)現(xiàn)緩控釋肥減量施肥未對(duì)作物產(chǎn)量造成顯著影響.王道中等[17]研究也認(rèn)為在中高肥力水平土壤上減少30%的常規(guī)施氮量，有效穗數(shù)下降，但水稻的結(jié)實(shí)率、每穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量明顯增加，不會(huì)造成明顯的減產(chǎn).莫釗文等[18]研究表明，與常規(guī)施肥相比，減氮處理下水稻的每穗總粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量增加但有效穗減少.這說明前人關(guān)于水稻施氮量過高或過低對(duì)產(chǎn)量相關(guān)性狀和產(chǎn)量影響的研究結(jié)論存在差異，這可能與其選擇的材料和處理及試驗(yàn)田土壤肥力不同有關(guān).本研究表明，2種減量施肥處理下，36個(gè)品種的產(chǎn)量均隨施氮量的減少而減少，且降低幅度明顯，但不同品種產(chǎn)量降幅受減量施肥的影響也存在明顯的基因型差異.當(dāng)施氮量降低到正常施肥的75%(T2)時(shí)，20%的雜交稻品種的單株有效穗數(shù)、每穗著粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)和55.6%的雜交稻品種的結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量均較正常施肥處理下略增加，但增幅不顯著，其余品種各產(chǎn)量相關(guān)性狀均較正常施肥處理有不同程度的下降.當(dāng)施氮量降低到正常施肥的50%(T3)時(shí)，單株有效穗和每穗著粒數(shù)除個(gè)別品種增加外均較正常施肥處理下降，降幅存在明顯的基因型差異，而有50%的雜交稻品種的結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量較正常施肥處理仍略增加，但增幅不顯著.

變異系數(shù)分析和加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度分析表明，減量施肥處理下各產(chǎn)量性狀的權(quán)重不同：單株有效穗數(shù)最大，每穗著粒數(shù)次之，其次為每穗實(shí)粒數(shù)和結(jié)實(shí)率，千粒質(zhì)量最小.減量施肥處理下主要通過影響單株有效穗數(shù)和每穗著粒數(shù)導(dǎo)致減產(chǎn)，其次是每穗實(shí)粒數(shù).這與張耀鴻等[19]研究提出的觀點(diǎn)一致，即：增加或減少氮肥用量對(duì)水稻產(chǎn)量產(chǎn)生的影響是否顯著主要看其單位有效穗數(shù)是否明顯改變，而每穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量的重要性位居其次.

3.2 減量施肥對(duì)不同基因型雜交水稻氮肥利用效率的影響

前人研究已證明緩、控釋氮肥能夠提高氮肥利用率，減少氮肥的施用量.馬群等[15]研究提出不同品種其構(gòu)建高產(chǎn)氮生產(chǎn)群體所需的總氮量不同，其氮素利用效率存在明顯的基因型差異.本研究結(jié)果也表明，氮肥偏生產(chǎn)力隨施氮量的減少而提高，提高幅度明顯增加，但品種間存在明顯的基因型差異.說明在不同的減量施肥水平條件下，不同基因型水稻品種的產(chǎn)量形成、減產(chǎn)幅度、氮肥利用效率存在較大差異，所以生產(chǎn)上應(yīng)該結(jié)合品種的產(chǎn)量潛力和肥料的吸收利用特性來確定減量施肥的水平.

3.3 減量施肥下產(chǎn)量表現(xiàn)較佳的適宜栽培品種的篩選

產(chǎn)量是受多基因控制的數(shù)量性狀.本研究利用加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度賦予各產(chǎn)量相關(guān)性狀不同的權(quán)重來進(jìn)行產(chǎn)量分析和評(píng)價(jià)雜交稻品種的優(yōu)劣，能更為準(zhǔn)確地反映不同基因型雜交稻對(duì)減量施肥的實(shí)際表現(xiàn)，篩選出適宜的栽培品種.本研究結(jié)果表明，在川東丘陵區(qū)減量施肥下，花香7號(hào)、內(nèi)2優(yōu)111和Q優(yōu)28為單株有效穗數(shù)性狀較穩(wěn)定的適宜栽培品種，蓉優(yōu)918為每穗著粒數(shù)和結(jié)實(shí)率性狀較穩(wěn)定的適宜栽培品種，花香優(yōu)1號(hào)為每穗實(shí)粒數(shù)性狀較穩(wěn)定的適宜栽培品種.綜合各產(chǎn)量性狀來看，蓉優(yōu)918，花香優(yōu)1號(hào)，內(nèi)2優(yōu)111和泰優(yōu)99這4個(gè)品種當(dāng)施肥量減少到正常施肥處理的75%時(shí)仍可達(dá)到較高產(chǎn)量,為609.12～697.65 kg/(667 m2)，當(dāng)施肥量減少到正常施肥量50%時(shí)產(chǎn)量范圍為549.08～644.03 kg/(667 m2)，且氮肥偏生產(chǎn)力較高(78.49～128.81 kg/kg)，說明減量施肥處理下這4個(gè)品種的產(chǎn)量相關(guān)性狀較穩(wěn)定，綜合表現(xiàn)較優(yōu)，氮肥利用效率高，適宜作為川東丘陵地區(qū)減量施肥的推廣品種.

另外，本研究減量施肥采用的是復(fù)合肥，未考慮氮磷鉀的互作效應(yīng)，且減量施肥對(duì)水稻產(chǎn)量及肥料利用率的影響和土壤肥力狀況有關(guān)，所以今后應(yīng)在三肥多因子互作、全面評(píng)估土壤肥力等方面做進(jìn)一步研究.

[1] 王偉妮,魯劍巍,李銀水,等.當(dāng)前生產(chǎn)條件下不同作物施肥效果和肥料貢獻(xiàn)率研究[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,43(19):3997-4007.

[2] 盧 娜,曲福田,馮淑怡,等.太湖流域上游地區(qū)不同施肥技術(shù)下水稻生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的影響分析——基于生命周期評(píng)價(jià)方法[J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2012,12(2):44-51.

[3] 郭勝利,周印東,張文菊,等.長期施用化肥對(duì)糧食生產(chǎn)和土壤質(zhì)量性狀的影響[J].水土保持研究,2003,10(1):16-22.

[4] 焦少俊,胡夏民,潘根興,等.施肥對(duì)太湖地區(qū)青紫泥水稻土稻季農(nóng)田氮磷流失的影響[J].生態(tài)學(xué)雜志,2007,26(4):495-500.

[5] 張永春,汪吉東,沈明星,等.長期不同施肥對(duì)太湖地區(qū)典型土壤酸化的影響[J].土壤學(xué)報(bào),2010,47(3):465-472.

[6] 楊靖民.不同基因型水稻對(duì)施用氮肥的響應(yīng)及氮效率研究[D].長春：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，2004.

[7] 戢 林,李廷軒,張錫洲,等.氮高效利用基因型水稻根系形態(tài)和活力特征[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,45(23):4770-4781.

[8] 吳 俊,樊劍波,何園球,等.不同減量施肥條件下稻田田面水氮素動(dòng)態(tài)變化及徑流損失研究[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)， 2012,21(9)：1561-1566.

[9] 王東升,樊劍波,葉利庭,等.不同氮效率水稻品種的群體發(fā)育特征[J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2010,33(5):101-106.

[10] 孫圓圓,孫永健,楊志遠(yuǎn),等.不同形態(tài)氮肥與結(jié)實(shí)期水分脅迫對(duì)水稻氮素利用及產(chǎn)量的影響[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2013,21(3):274-281.

[11] 徐富賢,張 林,萬緒奎,等.雜交中稻氮肥農(nóng)學(xué)利用率與植株地上部農(nóng)藝性狀關(guān)系研究[J].雜交水稻， 2008,23(6):58-64.

[12] PENG S B,BURESH R J,HUANG J L,etal.Strategies for overcoming low agronomic nitrogen use efficiency in irrigated rice systems in China[J].Field Crops Res,2006(96):37-47.

[13] 王偉妮,魯劍巍,何予卿,等.氮、磷、鉀肥對(duì)水稻產(chǎn)量、品質(zhì)及養(yǎng)分吸收利用的影響[J].中國水稻科學(xué),2011,25(6):645-653.

[14] 張滿利,陳 盈,隋國民,等.氮肥對(duì)水稻產(chǎn)量和氮肥利用率的影響[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào),2010,26(13):230-233.

[15] 馬 群,楊 雄,李 敏,等.不同氮肥群體最高生產(chǎn)力水稻品種的物質(zhì)生產(chǎn)積累[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2011,44(20):4159-4169.

[16] 向圣蘭,劉 敏,陸 敏,等.不同施氮水平對(duì)水稻產(chǎn)量、吸氮量及土壤肥力的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,36(19):8178-8179.

[17] 王道中,張成軍,郭熙盛.減量施肥對(duì)水稻生長及氮素利用率的影響[J].土壤通報(bào)， 2012,43(1)：161-165.

[18] 莫釗文,李 武,段美洋,等.減氮對(duì)華南早晚兼用型水稻產(chǎn)量、品質(zhì)及氮吸收利用的影響[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)， 2014,42(9)：83-89.

[19] 張耀鴻,張亞麗,黃啟為,等.不同氮肥水平下水稻產(chǎn)量以及氮素吸收、利用的基因型差異比較研究[J].植物營養(yǎng)與肥料， 2006,12(5):616-621.

(編輯 WJ)

Difference Study on the Impact of Reduced Amount of Applied Fertilizers to the Yield and Nitrogen Use Efficiencies of Different Rice Genotypes

ZHANGRong-ping,TAOShi-shun*

(School of Life Science and Engineering,Southwest University of Science and Technology,Mianyang 611000,China)

The characteristic expression of yield and nitrogen partial factor productivity of different rice genotypes was studied by using 36 varieties as the test objects under the two reduced amounts of applied fertilizer treatments,7.5 kg/(667 m2)and 5 kg/(667 m2).Our results indicated that under the reduced amount of applied fertilizer treatments,the yield reduction largely came from the decreased number of effective spikes per plant and seed number per panicle.The genotypes difference of yield and nitrogen partial factor productivity of 36 varieties were extremely significant.The following 4 varieties,Rongyou-918,Huaxiangyou-1,Nei-2-you-111 and Taiyou-99,had the best overall performance on yield comprehensive expressions,so it could be regarded as the varieties that could be widely utilized to allow the reduced amount of applied fertilizers.

reducing of the amount of applied fertilizer; yield; nitrogen use efficiencies; genotype difference

10.7612/j.issn.1000-2537.2016.05.005

2015-11-26

國家“十二五”科技支撐計(jì)劃(2013BAD07B13)

*通訊作者,E-mail：tss2203@163.com

S511

A

1000-2537(2016)05-0027-11