基于蛙稻生態(tài)種養(yǎng)模式氮肥運(yùn)籌對水稻農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響

王華君，王新其，丁國平，朱元宏，趙志鵬，薛建德，曹黎明，吳雄興

（1上海青浦現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)發(fā)展有限公司，上海 201717；2上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物育種栽培研究所，上海 201403；3青浦區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，上海 201717）

基于蛙稻生態(tài)種養(yǎng)模式氮肥運(yùn)籌對水稻農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響

王華君1，王新其2*，丁國平1，朱元宏1，趙志鵬2，薛建德1，曹黎明2，吳雄興3

（1上海青浦現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)發(fā)展有限公司，上海 201717；2上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物育種栽培研究所，上海 201403；3青浦區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，上海 201717）

在蛙稻生態(tài)種養(yǎng)條件下，研究了基蘗肥與穗肥氮比例對水稻主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，當(dāng)總施氮量為300 kg/hm2時，提高基蘗肥與穗肥氮比例對水稻株高、分蘗、有效穗數(shù)有促進(jìn)作用，對總粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)及千粒重有負(fù)向作用；基蘗肥與穗肥氮比例7∶3時，水稻分蘗成穗率最高，達(dá)68.9%，6∶4時最低，為63.4%?；Y肥與穗肥氮比例7∶3時，產(chǎn)量最高，為11 464.1 kg/hm2，與其他處理差異達(dá)到極顯著水平，其他3個處理間的產(chǎn)量無顯著差異。綜合試驗結(jié)果，水稻基蘗肥與穗肥氮適宜比例為7∶3。

氮肥運(yùn)籌；農(nóng)藝性狀；產(chǎn)量；蛙稻生態(tài)種養(yǎng)

隨著人們對糧食生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)、生態(tài)型需求日益突出，一些新型的稻作模式如稻-蛙、稻-鴨、稻-蟹、稻-魚等生態(tài)種養(yǎng)共作模式隨之產(chǎn)生［1-4］。蛙稻生態(tài)種養(yǎng)是一種重要的半自然半人工生態(tài)系統(tǒng)，是以商品有機(jī)肥為基蘗肥，蛙的排泄物為補(bǔ)充，利用食物鏈的關(guān)系通過合理的溝系配制和水漿調(diào)控技術(shù)，圍繞“以稻養(yǎng)蛙、以蛙護(hù)稻、以蛙促稻”來達(dá)到田間生態(tài)平衡和良性循環(huán)，是一種種養(yǎng)結(jié)合生態(tài)高效生產(chǎn)模式。但由于蛙稻生態(tài)種養(yǎng)在栽培管理上受到綠色栽培管理的限制，蛙稻產(chǎn)量偏低問題突出，嚴(yán)重影響著蛙稻生產(chǎn)者的積極性。氮肥是水稻高產(chǎn)栽培的重要調(diào)控因子，科學(xué)合理的肥料運(yùn)籌是水稻增產(chǎn)的重要途徑。在蛙稻生態(tài)種養(yǎng)模式下，如何通過氮肥運(yùn)籌提高水稻產(chǎn)量是蛙稻生產(chǎn)者急盼解決的問題。以往的研究主要集中于蛙稻種養(yǎng)模式下水稻病蟲害綜合防治、蛙稻生態(tài)種養(yǎng)技術(shù)以及農(nóng)田生態(tài)效應(yīng)等方面的研究［5-7］，對蛙稻種養(yǎng)模式下氮肥前后比例的研究較少。本研究以高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、綜合抗性強(qiáng)的雜交晚粳‘花優(yōu)14’組合為蛙稻生態(tài)種養(yǎng)的水稻品種，以基蘗肥與穗肥的氮肥比例進(jìn)行試驗處理，以期篩選出適宜的蛙稻氮肥施用方案，為“蛙-稻”生態(tài)種養(yǎng)模式的生產(chǎn)部門和農(nóng)戶提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1．1 試驗品種

試驗品種為‘花優(yōu)14’，由上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物育種栽培研究所選育。

1．2 試驗點(diǎn)概況

試驗地點(diǎn)位于青浦區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)內(nèi)，前茬為小麥茬，土壤肥力均衡。土壤全氮、全磷、全鉀含量分別為2.00 g/kg、0.65 g/kg、16.53 g/kg，土壤為青紫泥土，有機(jī)質(zhì)含量38.00 g/kg。速效N、有效P、速效K含量分別為130 mg/kg、13.4 mg/kg、102.0 mg/kg，pH 6.7。

1．3 試驗設(shè)計及肥料運(yùn)籌

1.3.1 試驗設(shè)計

以水稻基蘗肥與穗肥氮比例為試驗處理，設(shè)6∶4、7∶3、8∶2和9∶1共4個處理，重復(fù)3次，合計12個小區(qū)。小區(qū)面積6 m×3.5 m＝21 m2。小區(qū)間隔小田埂用黑色塑料薄膜包住并用塑料隔板隔開，每小區(qū)開設(shè)好灌排出口，四周設(shè)置保護(hù)行。

1.3.2 肥料運(yùn)籌

試驗總肥量純氮為300 kg/hm2左右，扣除秧田需肥量約30 kg/hm2純氮，大田純氮用量剩余270 kg/hm2。大田基面肥統(tǒng)一施純氮40%，即120.0 kg/hm2純氮，需要菜餅1 380 kg/hm2+碳銨300 kg/hm2。分蘗肥分2次施用：第一次統(tǒng)一施20%純氮量即碳銨300 kg/hm2；間隔7 d后施第二次分蘗肥，按第一次施后剩余純氮量用尿素施用。穗肥在葉齡余數(shù)2.0—2.5時一次性用尿素施用?；?、分蘗肥和穗肥的純氮分配比例具體見表1。

表1 肥料分配方案（以純氮計算）Table 1 Fertilizer distribution scheme（Calculated by pure nitrogen）%

1．4 種植及管理

水稻種子經(jīng)浸種催芽后于2014年5月20日播種，6月19日人工移栽。栽插株行距12 cm×30 cm，移栽密度約為27.75萬穴/hm2，每穴栽插3—4棵，基本苗控制在75萬—90萬/hm2。移栽15 d后挖蛙溝圍網(wǎng)，網(wǎng)高1.2—1.3 m，蛙溝四周預(yù)放置蛙采食投料臺。投放虎紋蛙數(shù)量8 000頭/hm2左右，規(guī)格為15—20 g/頭。病蟲害防治采用農(nóng)業(yè)綜合防治，藥劑選擇以生物類藥劑替代化學(xué)防治。稻田水分管理采用好氣性有氧灌溉即“淺-擱-濕”水管方法，擱田時應(yīng)保持蛙溝半溝水，避免蛙溝斷水而影響蛙生息狀況。草害防治同常規(guī)生產(chǎn)。

1．5 考查、考種和小區(qū)測產(chǎn)

1.5.1 莖蘗動態(tài)調(diào)查

每處理選擇代表性植株10穴，記錄生育進(jìn)程與分蘗動態(tài)。

1.5.2 苗情考查

分別于苗期、分蘗期、孕穗期、成熟期生育階段選取代表性植株10穴考查苗情，測定葉面積指數(shù)和全株干物重。選取有代表性植株5穴，測量主莖全部葉片長和寬，105℃殺青2 h，烘干至恒重。根據(jù)重量比求出剩余葉面積，按公式計算葉面積＝長×寬×0.75，并計算葉面積指數(shù)（LAI）。在地上部性狀考查后105℃殺青，80℃烘至恒重后測定各器官（莖鞘、葉片和穗）及全株的干物質(zhì)重。

1.5.3 葉綠素相對含量測定［8-9］

在水稻不同生育期用SPAD-502plus葉綠素測定儀在定株定葉（用棉絨線固定并標(biāo)記植株）測定上展葉的葉綠素相對含量SPAD值。以測定葉片（全展）的葉尖、中部和基部葉綠素相對含量，以其平均值作為葉片的SPAD值。每次測定時間為晴天9：00—10：00，跟蹤測定至齊穗期。

1.5.4 取樣考種及小區(qū)測產(chǎn)

成熟后，每處理3個重復(fù)隨機(jī)各取10穴，進(jìn)行室內(nèi)考種。取樣植株以單株為單位考查穗粒結(jié)構(gòu)：每穗穗長、每穗總粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、千粒重等。小區(qū)實(shí)割實(shí)收后，折標(biāo)準(zhǔn)水分14.5%后計產(chǎn)。

1．6 統(tǒng)計分析及圖形處理

試驗數(shù)據(jù)采用DPS v7.05版數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件完成相關(guān)數(shù)據(jù)分析及差異顯著性比較，利用Excel 2007進(jìn)行圖形繪制。

2 結(jié)果與分析

2．1 基蘗肥與穗肥氮比例對水稻株高的影響

在同等肥量條件下，基蘗肥氮比例高的處理對水稻成熟后植株高度略有增高作用，但各處理間差異較?。▓D1）。在苗期由于根系發(fā)育弱，肥力吸收差異較小，故基蘗肥與穗肥氮不同比例處理對水稻株高生長的影響幾乎沒有差異。但從分蘗期開始至孕穗期，高比例的基蘗肥對水稻株高有一定促進(jìn)作用，隨著基蘗肥氮比例增加，植株的高度也隨之增加。株高最高為基蘗肥與穗肥氮比例9∶1處理，最低為6∶4處理，各處理間株高極差在5 cm左右。至齊穗期其株高的差異仍保持同樣的趨勢，但株高的差異縮小。從抗倒性角度考慮，蛙稻株高以基蘗肥與穗肥氮比例7∶3和6∶4比較適宜。

2．2 基蘗肥與穗肥氮比例對水稻莖蘗動態(tài)及成穗率的影響

由圖2可見：各處理高峰苗均在7月31日左右，之后逐漸下降。基蘗肥氮比例高處理（9∶1、8∶2）高峰苗數(shù)達(dá)到405萬/hm2左右，比基蘗肥氮比例低的處理（7∶3、6∶4）高30萬/hm2；至高峰期后苗數(shù)下降較快，但在齊穗期后其有效穗數(shù)在處理中仍保持較高水平。從成穗率看，不同處理成穗率差異不大，在63.4%—68.9%，以穗肥氮素30%成穗率為最高，達(dá)68.9%，最低為穗肥40%處理，為63.4%。因此，適量追施穗肥有利于提高成穗率，但穗肥過高或過低均會降低成穗率。從本試驗結(jié)果看，基蘗肥與穗肥氮比例7∶3成穗率最高，有利于獲得高產(chǎn)。

圖1 不同基蘗肥與穗肥氮比例對水稻株高的影響Fig．1 Effect of different nitrogen ratios of basic tillering fertilizer and panicle fertilizer on the plant height of rice

圖2 不同基蘗肥與穗肥氮比例下水稻莖蘗動態(tài)變化Fig．2 The dynamic changes of rice tiller with different nitrogen ratios of basic tillering fertilizer and panicle fertilizer

2．3 基蘗肥與穗肥氮比例對水稻葉綠素相對含量的影響

基蘗肥與穗肥氮比例對水稻不同生育階段的葉綠素相對含量SPAD值有一定的影響（圖3）。不同處理的葉綠素相對含量總體表現(xiàn)為苗期較低，至分蘗高峰最高，之后逐漸下降。在各處理中，基蘗肥氮比例高處理（9∶1和8∶2）水稻在前期植株生長茂盛，其葉綠素相對含量較高，但在高峰期后下降明顯，中后期葉綠素相對含量低于基蘗肥氮比例低處理（6∶4和7∶3）。因此，基蘗肥與穗肥氮比例為7∶3或6∶4的處理，能在水稻生長中后期保持較高的葉綠素相對含量，對干物質(zhì)的光合積累有積極作用。但基蘗肥與穗肥氮比例6∶4的處理，中后期葉片相對葉綠素含量最高，易造成貪青遲熟。

2．4 基蘗肥與穗肥氮比例對水稻葉面積指數(shù)的影響

不同基蘗肥與穗肥氮比例處理，其葉面積指數(shù)（LAI）前期較低且各處理間差異不明顯，至孕穗期時各處理間葉面積指數(shù)均較高，在8左右，處理間也存在一定差異。葉面積指數(shù)最高為基蘗肥氮比例高的處理（9∶1），達(dá)到8.55，至齊穗期，葉面積指數(shù)保持最高仍為9∶1處理，其次為7∶3和8∶2處理，最低為6∶4處理（圖4）。水稻高產(chǎn)群體在齊穗期灌漿時需要適宜的葉面積指數(shù)，過高表明群體生長過于旺盛，高效葉面積比例下降，且易造成群體郁閉，不利于光合物質(zhì)積累，過低則造成群體的源不足，會降低群體籽粒干物質(zhì)的積累，不利于獲得高產(chǎn)?；Y肥與穗肥氮比例7∶3的處理葉面積指數(shù)比較適宜，孕穗期達(dá)到了8.37，至齊穗期葉面積指數(shù)雖有所降低，但降低緩慢仍保持在6.22，有利于籽粒灌漿填庫。

圖3 基蘗肥與穗肥氮比例對水稻葉綠素相對含量的影響Fig．3 Effect of different nitrogen ratios of basic tillering fertilizer and panicle fertilizer on the relative content of chlorophyll of rice

圖4 基蘗肥與穗肥氮比例對水稻葉面積指數(shù)的影響Fig．4 Effect of different nitrogen ratios of basic tillering fertilizer and panicle fertilizer on the leaf area index of rice

2．5 基蘗肥與穗肥氮比例對水稻干物質(zhì)積累的影響

水稻干物質(zhì)積累在整個生育期呈現(xiàn)邏輯斯特分布，各基蘗肥與穗肥氮比例處理對干物質(zhì)積累存在明顯的影響。圖5顯示，在水稻生長前期干物質(zhì)積累差異較小，但至中后期（孕穗期后），基蘗肥氮比例高的處理其干物質(zhì)積累明顯高于基蘗肥氮比例低的處理，即干物質(zhì)積累與前期的氮肥用量成正向效應(yīng)?；Y肥與穗肥氮比例高的處理由于前期氮素高，干物質(zhì)積累較多，易造成生長過茂，增加病蟲害危害的風(fēng)險。而基蘗肥與穗肥氮比例低處理，其干物質(zhì)積累前期偏低，因源不足導(dǎo)致中后期籽粒灌漿能力不強(qiáng)，加上葉片的消亡，單株干物質(zhì)呈下降趨勢?；Y肥與穗肥氮比例7∶3處理干物質(zhì)積累的發(fā)展相對合理，中后期單株干物質(zhì)能保持平穩(wěn)的增加。

圖5 基蘗肥與穗肥氮比例對水稻干物質(zhì)積累的影響Fig．5 Effect of different nitrogen ratios of basic tillering fertilizer and panicle fertilizer on dry matter accumultion of each growth stage in rice

2．6 基蘗肥與穗肥氮比例對產(chǎn)量的影響

產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成分析表明，基蘗肥與穗肥氮比例對水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成有明顯的影響（表2）。隨著穗肥氮比例提高，總粒數(shù)和實(shí)粒數(shù)呈現(xiàn)增加的趨勢，但有效穗數(shù)、千粒重和結(jié)實(shí)率則呈遞減趨勢。除有效穗、總粒數(shù)和實(shí)粒數(shù)處理間有顯著或極顯著差異外，結(jié)實(shí)率、千粒重處理間差異不明顯；產(chǎn)量以穗肥30%最高，小區(qū)實(shí)產(chǎn)達(dá)到了11 464.1 kg/hm2，與其他處理達(dá)到極顯著差異水平。產(chǎn)量最低為10%穗肥處理，實(shí)產(chǎn)為9 474.6 kg/hm2。穗肥40%、20%和10%之間產(chǎn)量沒有顯著差異。因此，前期基蘗肥氮比例的提高能有效促進(jìn)水稻的分蘗，且能保持較高的有效穗數(shù)，但因后期穗肥減少，總粒數(shù)和實(shí)粒數(shù)反而降低，故產(chǎn)量并不高。

表2 基蘗肥與穗肥氮比例對水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響Table 2 Effect of different nitrogen ratios of basic tillering fertilizer and panicle fertilizer on yield and its components of rice

3 討論

前人研究表明，氮素對水稻群體主要農(nóng)藝性狀具有重要的調(diào)節(jié)作用［10-12］，氮肥運(yùn)籌不僅與水稻群體株高、莖蘗動態(tài)、葉面積指數(shù)、干物質(zhì)積累及成穗率等關(guān)系密切，并對產(chǎn)量構(gòu)成因素及產(chǎn)量影響較大［13-18］。水稻品種的類型不同其適宜氮素基蘗肥與穗肥的比例不盡一致，故氮肥科學(xué)運(yùn)籌對水稻的高產(chǎn)至關(guān)重要。對于雜交稻品種，過去一般采取“一頭轟”［19］的施肥方法，少施或不施穗肥，是一種豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的栽培策略。但眾多學(xué)者［10，12，14，17］認(rèn)為氮素基蘗肥與穗肥的氮比例偏高，高產(chǎn)栽培應(yīng)以6∶4或5∶5較為合理，通過氮肥后移，增施穗肥容易獲得高產(chǎn)。也有文獻(xiàn)提出［13，15-16］以7∶3或6∶4獲得高產(chǎn)，產(chǎn)量各因子間協(xié)調(diào)。綜合本試驗結(jié)果，在蛙稻生態(tài)種養(yǎng)模式下，水稻綠色栽培適宜的基蘗肥與穗肥氮素比例為7∶3。該處理具有較高的成穗率，在齊穗期能保持較高的葉綠素相對含量和干物質(zhì)積累。而基蘗肥氮素比例高的處理，雖然在前期對分蘗率和有效穗數(shù)均具有促進(jìn)作用，但對蛙稻的穎花數(shù)和實(shí)粒數(shù)及千粒重有負(fù)向效應(yīng)，其主要表現(xiàn)群體分蘗過多，有效莖蘗個體小，每穗穎花數(shù)減少，導(dǎo)致穗型較小。反之基蘗肥氮素比例低的處理，則會表現(xiàn)分蘗力弱，導(dǎo)致有效穗數(shù)不足，雖然穎花數(shù)和實(shí)粒數(shù)增加，但終因有效穗數(shù)不足而產(chǎn)量偏低。因此，合理的基蘗肥與穗肥氮素比例是蛙稻生態(tài)種養(yǎng)水稻高質(zhì)量群體建成的有效措施，也是獲得高產(chǎn)的重要保證。

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（責(zé)任編輯：閆其濤）

Effects of nitrogen application on agronomic traits and yield of rice based on eco-planting and breeding of rice and frog model

WANG Hua-jun1，WANG Xin-qi2*，DING Guo-ping1，ZHU Yuan-hong1，ZHAO Zhi-peng2，
XUE Jian-de1，CAO Li-ming2，WU Xiong-xing3
（1Shanghai Qingpu Modern Agriculture Park Development Co.，Ltd.，Shanghai 201717，China；2Crop Breeding and Cultivation Research Institute，Shanghai Academy of Agricultural Sciences，Shanghai 201403，China；3Qingpu District Agro-Technology Extension Center，Shanghai 201717，China）

Under the conditions of eco-planting and breeding of rice and frog，the effects of different nitrogen ratios of basic tillering fertilizer and panicle fertilizer on the major agronomic traits and yield of rice were studied.The results show that when the total amount of nitrogen was 300 kg/hm2，improving the nitrogen ratio of basic tillering fertilizer and panicle fertilizer could promote the plant height，tiller and effective panicle number of rice，but had negative effects on total grain number，grain number and 1 000-grain weight.When the nitrogen ratio of basic tillering fertilizer and panicle fertilizer was 7∶3，the spike rate of was the highest，reaching 68.9%，and that of the treatment 6∶4 was the lowest（63.4%）.The rice yield of treatment 7∶3 was the highest，reaching 11 464.1 kg/hm2，and the yield was extremely significantly higher than other treatments，there was no significant difference in yield between the other 3 treatments.Comprehensive considering the test results，the appropriate nitrogen ratio of basic tillering fertilizer and panicle fertilizer was 7∶3.

Nitrogen application；Agronomic traits；Yield；Eco-planting and breeding of rice and frog

S511.06

A

1000-3924（2016）06-082-05

2015-08-10

上海市科委重點(diǎn)科技攻關(guān)項目（12391900200）

王華君（1977—），女，在職碩士，高級農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)作物新品種管理及推廣。E-mail：w1h2j3-7＠163.com，Tel：021-59820299

*通信作者，E-mail：wxqsaas＠163.com，Tel：021-37912025