不同地力條件下氮肥施用量對水稻生產(chǎn)力的影響

鄔剛 吳爽 袁嫚嫚 王莉莉 張兆冬 唐春富 張祥明 王文軍 孫義祥 王德正

摘要 [目的]篩選出適宜安徽水稻生產(chǎn)的氮高效品種。[方法]以兩優(yōu)100、廣兩優(yōu)6308和兩優(yōu)培九為試驗材料，探討高、低土壤地力下5個氮肥水平對水稻生產(chǎn)力的影響。[結(jié)果]隨著施氮量的增加，2個地力水平下不同水稻品種的產(chǎn)量均呈先上升后下降的趨勢。無論在高肥力土壤還是低肥力土壤，0、52、104 kg/hm2水平下兩優(yōu)100和廣兩優(yōu)6308的產(chǎn)量均顯著高于兩優(yōu)培九；不同品種的產(chǎn)量差異主要由有效穗數(shù)和穗粒數(shù)共同決定的。以兩優(yōu)培九最佳經(jīng)濟產(chǎn)量為目標(biāo)產(chǎn)量時，選擇種植兩優(yōu)100或廣兩優(yōu)6308可至少節(jié)約氮肥14.4%～18.5%。[結(jié)論]兩優(yōu)100和廣兩優(yōu)6308在生產(chǎn)中具有較大的節(jié)肥潛力，將為安徽水稻高效優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞 地力；水稻品種；生產(chǎn)力；氮肥

中圖分類號 S511 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）06-0028-03

Effects of Nitrogen Fertilizer Application on Rice Productivity under Two Soil Fertility Conditions

WU Gang1，WU Shuang2，YUAN Man-man1，SUN Yi-xiang1*，WANG De-zheng2* et al

（1.Soil and Fertilizer Institute，Anhui Academy of Agricultural Sciences，Hefei，Anhui 230031；2.Rice research Institute，Anhui Academy of Agricultural Sciences，Hefei，Anhui 230031）

Abstract [Objective] To screen out rice varieties with high nitrogen utilization efficiency in Anhui Province.[Method] With Liangyou 100，Guangliangyou 6308 and Liangyoupeijiu as the test materials，we discussed the effects of five nitrogen levels on rice productivity under high and low soil fertilities.[Result] With the increase of nitrogen application，yields of different rice varieties on two soil fertilities firstly enhanced and then decreased.Under both high and low soil fertilities，yields of Liangyou 100 and Guangliangyou 6308 at 0，52 and 104 kg/hm2 nitrogen levels were significantly higher than that of Liangyoupeijiu；the differences in yield were determined by the number of productive ear and the kernels per spike.When taking the optimal economic yield of Liangyoupeijiu as the target yield，planting Liangyou 100 or Guangliangyou 6308 could at least save nitrogen fertilizer by 14.4%-18.5%.[Conclusion] Liangyou 100 or Guangliangyou 6308 has relatively greater potential in fertilizer saving in production，and this research provides technical support for the rice high quality and efficiency production in Anhui Province.

Key words Soil fertility；Rice varieties；Productivity；Nitrogen fertilizer

水稻是我國最重要的糧食作物，全國60%以上的人口以稻米為主食。在水稻種植面積受限制的情況下，持續(xù)提高水稻單產(chǎn)是保障我國未來糧食安全的必然選擇。氮肥的施用是實現(xiàn)水稻高產(chǎn)的重要措施之一，在水稻增產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用[1-2]。然而過量施用氮肥會直接或間接引起水稻病蟲害，倒伏加劇，品質(zhì)、產(chǎn)量和氮肥利用率降低以及一些環(huán)境污染問題[3-4]，如水體富營養(yǎng)化、地下水污染等。據(jù)報道，我國水稻生產(chǎn)中的氮肥利用率僅為28.3%[5]，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他國家和地區(qū)40%～60%的氮肥利用率[6]。因此，如何提高氮肥利用率和減少環(huán)境污染是目前重要的研究課題。

近年來，氮高效品種的選育越來越受到人們的關(guān)注，研究人員試圖通過氮高效品種的應(yīng)用來減少氮肥的施用和減緩氮肥對環(huán)境的污染[7-9]。氮高效基因型可描述為在不同供氮水平下都有較高的產(chǎn)量，同時意味著氮高效品種能吸收大量的氮或有較高的氮生理利用效率[10]；氮高效基因型各個生育期的氮素積累量、抽穗前期的氮素吸收速率和氮素利用效率均比低效基因型高[11]，且氮高、低利用效率基因型間的根系形態(tài)差異顯著，在低氮水平上，氮高效基因型在生育期中細(xì)分枝根更長、粗分枝根表面積和不定根根長等均比氮低效基因型高[12]。以上大部分研究都是不同品種在同一個試驗點上得出的結(jié)論，而不同地力水平上不同品種的研究較少。鑒于此，該試驗選取2個地力水平，以安徽主要的中秈稻品種兩優(yōu)100、廣兩優(yōu)6308、兩優(yōu)培九為對象，研究氮肥施用量對不同水稻品種生產(chǎn)力的影響，篩選出適合安徽水稻生產(chǎn)的氮高效品種，以期為安徽水稻高效優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

高肥力試驗于2016年在安徽省天長市永豐鎮(zhèn)橋灣社區(qū)灣頭隊進行，前茬為小麥，土壤為淮河下游的沖擊型水稻土，其基本化學(xué)性質(zhì)見表1；低肥力試驗于2016年在安徽定遠(yuǎn)縣池河鎮(zhèn)半面店村進行，前茬為小麥，土壤為黃褐土，其基本化學(xué)性質(zhì)見表1。

1.2 供試品種 試驗采用3個中秈稻品種，分別為兩優(yōu)100、廣兩優(yōu)6308、兩優(yōu)培九。

1.3 方法

采用裂區(qū)設(shè)計，主因素為氮肥水平，施純氮量（N）分為6個水平：0（N0）、52 kg/hm2（N1）、104 kg/hm2（N2）、156 kg/hm2（N3）、208 kg/hm2（N4）、260 kg/hm2（N5）。氮肥運籌為基肥∶分蘗肥∶穗肥=4∶3∶3。副因素為水稻品種，設(shè)3個品種：兩優(yōu)100、廣兩優(yōu)6308和兩優(yōu)培九。主區(qū)面積60 m2（6 m×10 m），3次重復(fù)，隨機區(qū)組排列，各處理磷、鉀肥用量相同，磷肥用量為60 kg/hm2 P2O5，鉀肥用量為90 kg/hm2 K2O，磷鉀肥作為基肥1次全部施入土壤。氮、磷、鉀肥分別為普通尿素、普通過磷酸鈣和氯化鉀。小區(qū)間做埂隔離，并用塑料薄膜覆蓋埂體，保證各小區(qū)單獨排灌。栽插密度為22.2萬穴/hm2（30 cm×15 cm）。其他管理措施統(tǒng)一按常規(guī)栽培要求實施。

成熟期每個小區(qū)單打單收，測定實際產(chǎn)量；每個處理取10株成熟稻株，用于測定產(chǎn)量構(gòu)成因素。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2007和SPSS 17.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮水平對不同水稻品種產(chǎn)量的影響

由圖1可知，隨著施氮量的增加，2個地力農(nóng)田下不同水稻品種的產(chǎn)量均呈先上升后下降的趨勢。在高肥力農(nóng)田，3個水稻品種的產(chǎn)量均顯著高于低肥力下的產(chǎn)量。在低肥力農(nóng)田，N0、N1和N2水平下兩優(yōu)100和廣兩優(yōu)6308的產(chǎn)量顯著高于兩優(yōu)培九，尤其在N0水平下產(chǎn)量差異最大，兩優(yōu)100和廣兩優(yōu)6308的產(chǎn)量較兩優(yōu)培九顯著提高26.9%和24.2%；N3、N4和N5水平3個品種的產(chǎn)量無顯著差異；兩優(yōu)100和廣兩優(yōu)6308的最高產(chǎn)量在N2水平上出現(xiàn)，而兩優(yōu)培九在N4水平出現(xiàn)。在高肥力農(nóng)田，兩優(yōu)100的產(chǎn)量在5個N水平下均顯著高于兩優(yōu)培九，分別提高了19.3%、12.2%、16.9%、14.9%、13.3%和4.8%；廣兩優(yōu)6308的產(chǎn)量僅在N0、N1、N2水平上顯著高于兩優(yōu)培九，其他N水平無顯著差異；兩優(yōu)100和廣兩優(yōu)6308的最高產(chǎn)量在N3水平上出現(xiàn)，而兩優(yōu)培九在N4水平出現(xiàn)。無論在高肥力土壤還是低肥力土壤，不施氮肥處理的兩優(yōu)100和廣兩優(yōu)6308產(chǎn)量均高于兩優(yōu)培九，且兩優(yōu)100和廣兩優(yōu)6308的基礎(chǔ)產(chǎn)量受土壤肥力的影響較小，說明兩優(yōu)100和廣兩優(yōu)6308是氮高效型品種。

2.2 施氮水平對不同水稻品種產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表2可知，隨著氮肥施用量的增加，2個地力水平下不同水稻品種的有效穗數(shù)均呈先增加后穩(wěn)定的趨勢；但穗粒數(shù)和結(jié)實率在2個地力水平下的表現(xiàn)有差異，高肥力農(nóng)田下不同品種的穗粒數(shù)均表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，并且結(jié)實率變化不明顯；低肥力水平下穗粒數(shù)一直呈緩慢升高的趨勢，但結(jié)實率呈較明顯的降低趨勢。

在低肥力農(nóng)田上，3種品種在5個N水平上有效穗數(shù)和穗粒數(shù)由多到少依次為兩優(yōu)100、廣兩優(yōu)6308、兩優(yōu)培九。在高肥力農(nóng)田上，3個品種的有效穗數(shù)變化和低肥力農(nóng)田一致，但穗粒數(shù)僅在N0、N1和N2水平上大小順序為兩優(yōu)100、廣兩優(yōu)6308、兩優(yōu)培九。有效穗數(shù)和穗粒數(shù)與產(chǎn)量變化趨勢較一致。因此，可以推測出不同品種的產(chǎn)量差異可能是由有效穗數(shù)和穗粒數(shù)共同決定的。

2.3 不同肥力水平下水稻品種的最優(yōu)施氮量和最佳經(jīng)濟產(chǎn)量

由表3可知，依據(jù)水稻產(chǎn)量（y，kg/hm2）與施肥量（x，kg/hm2）的關(guān)系可建立一元二次回歸方程（y=Ax2+Bx+C），結(jié)合當(dāng)年水稻和氮肥的價格，求得水稻最佳經(jīng)濟氮肥用量及其對應(yīng)的最佳經(jīng)濟產(chǎn)量。在低肥力農(nóng)田中，不同品種的最佳經(jīng)濟產(chǎn)量由高到低的順序是兩優(yōu)100、廣兩優(yōu)6308、兩優(yōu)培九，而最優(yōu)施氮量的順序為兩優(yōu)培九、廣兩優(yōu)6308、兩優(yōu)100。與兩優(yōu)培九相比，兩優(yōu)100和廣兩優(yōu)6308的最優(yōu)施氮量分別降低了18.5%和16.9%；高肥力農(nóng)田不同品種的最佳經(jīng)濟產(chǎn)量和最優(yōu)施氮量與低肥力的變化趨勢基本一致，兩優(yōu)100和廣兩優(yōu)6308的最優(yōu)施氮量較兩優(yōu)培九分別降低了14.5%和14.4%。因此，以兩優(yōu)培九最佳經(jīng)濟產(chǎn)量為目標(biāo)產(chǎn)量時，選擇種植兩優(yōu)100或廣兩優(yōu)6308可節(jié)約氮肥14.4%～18.5%，在低肥力條件節(jié)約氮肥量高于高肥力條件。

3 結(jié)論

（1）隨著施氮量的增加，2個地力水平下不同水稻品種的產(chǎn)量均呈先上升后下降的趨勢。無論在高肥力土壤還是低肥力土壤，不施氮肥處理的兩優(yōu)100和廣兩優(yōu)6308產(chǎn)量都高于兩優(yōu)培九，且兩優(yōu)100和廣兩優(yōu)6308的基礎(chǔ)產(chǎn)量受土壤肥力的影響較小，說明兩優(yōu)100和廣兩優(yōu)6308是氮高效型品種。

（2）在低肥力農(nóng)田上，3個品種在5個N水平上有效穗數(shù)和穗粒數(shù)由高到低依次為兩優(yōu)100、廣兩優(yōu)6308、兩優(yōu)培九。在高肥力農(nóng)田上，3個品種的有效穗數(shù)變化和低肥力農(nóng)田一致，但穗粒數(shù)僅在N0、N1和N2水平上大小順序為兩優(yōu)100、廣兩優(yōu)6308、兩優(yōu)培九。有效穗數(shù)和穗粒數(shù)與產(chǎn)量變化趨勢較一致。因此，可以推測出不同品種的產(chǎn)量差異可能是由有效穗數(shù)和穗粒數(shù)共同決定的。

（3）以兩優(yōu)培九最佳經(jīng)濟產(chǎn)量為目標(biāo)產(chǎn)量時，選擇種植兩優(yōu)100或廣兩優(yōu)6308可節(jié)約氮肥14.4%～18.5%，在低肥力條件節(jié)約氮肥量高于高肥力條件。

（4）兩優(yōu)100和廣兩優(yōu)6308在生產(chǎn)中具有較大的節(jié)肥潛力，將為安徽水稻高效優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

參考文獻

[1] 王丹英，徐春梅，袁江，等.不同時期三系雜交稻主栽品種對氮肥用量的響應(yīng)[J].作物學(xué)報，2010，36（2）：354-360.

[2] 李志杰，張振平，張藝，等.遼寧不同年代水稻品種生產(chǎn)力和氮肥效率對施氮水平的響應(yīng)差異[J].作物學(xué)報，2013，39（9）：1679-1686.

[3] 彭少兵，黃見良，鐘旭華，等.提高中國稻田氮肥利用率的研究策略[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002，35（9）：1095-1103.

[4] 朱兆良，金繼運.保障我國糧食安全的肥料問題[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2013，19（2）：259-273.

[5] 張福鎖，王激清，張衛(wèi)峰，等.中國主要糧食作物肥料利用率現(xiàn)狀與提高途徑[J].土壤學(xué)報，2008，45（5）：915-924.

[6] LADHA J K，PATHAK H，KRUPNIK T J，et al.Efficiency of fertilizer nitrogen in cereal production：Retrospects and prospects[J].Advances in agronomy，2005，87：85-156.

[7] 樸鐘澤，韓龍植，高熙宗.水稻不同基因型氮素利用效率差異[J].中國水稻科學(xué)，2003，17（3）：233-238.

[8] DE DATTA S K，BROADBENT F E.Methodology for evaluating nitrogen utilization efficiency by rice genotypes[J].Agronomy journal，1988，80（5）：793-798.

[9] 馮洋，陳海飛，胡孝明，等.我國南方主推水稻品種氮效率篩選及評價[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2014（5）：1051-1062.

[10] 張亞麗，樊劍波，段英華，等.不同基因型水稻氮利用效率的差異及評價[J].土壤學(xué)報，2008，45（2）：267-273.

[11] 殷春淵，張慶，魏海燕，等.不同產(chǎn)量類型水稻基因型氮素吸收、利用效率的差異[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，43（1）：39-50.

[12] 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.