施氮量和移栽密度對重穗型雜交稻產(chǎn)量及氮肥利用率的影響

秦儉 蔣開鋒 張濤 熊洪 徐富賢 鄭家奎 蔣鵬

（四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻高粱研究所/農(nóng)業(yè)部西南水稻生物學(xué)與遺傳育種重點實驗室，四川德陽618000；第一作者：qin.1989@foxmail.com；*通訊作者：jiangyipeng137@163.com）

施氮量和移栽密度對重穗型雜交稻產(chǎn)量及氮肥利用率的影響

秦儉 蔣開鋒 張濤 熊洪 徐富賢 鄭家奎 蔣鵬*

（四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻高粱研究所/農(nóng)業(yè)部西南水稻生物學(xué)與遺傳育種重點實驗室，四川德陽618000；第一作者：qin.1989@foxmail.com；*通訊作者：jiangyipeng137@163.com）

以重穗型雜交稻德優(yōu)4727和輕穗型常規(guī)稻五山絲苗為材料，設(shè)置4個施氮量（0、120、165、210 kg/hm2，分別記為N0、N120、N165、N210）和3種移栽密度（25.0、19.1、12.5叢/m2，分別記為D1、D2、D3），于2016年在四川德陽進行大田試驗，研究施氮量和移栽密度對重穗型雜交稻產(chǎn)量及氮肥利用率的影響。結(jié)果表明，參試水稻品種的適宜移栽密度均為25.0叢/m2，在此移栽密度下，重穗型雜交稻德優(yōu)4727產(chǎn)量隨施氮量的增加呈先增加后下降的趨勢，以N165處理產(chǎn)量最高（10.90 t/hm2），輕穗型常規(guī)稻五山絲苗產(chǎn)量隨施氮量的增加呈升高趨勢，以N210處理產(chǎn)量最高（10.21 t /hm2）；相同移栽密度下，參試水稻品種氮肥利用率隨施氮量的增加呈下降趨勢；隨移栽密度的增加，參試水稻品種產(chǎn)量和氮肥利用率呈增加趨勢?？梢?，提高移栽密度，減少施氮量可兼顧水稻高產(chǎn)和氮肥高效利用，其最佳肥密組合為施氮量165 kg/hm2、移栽密度25叢/m2，即低氮密植可作為重穗型雜交稻高產(chǎn)高效栽培的關(guān)鍵技術(shù)。

施氮量；移栽密度；重穗型；雜交稻；產(chǎn)量；氮肥利用率

水稻是我國重要的糧食作物，全國有超過60%的人口以稻米為主食。采用合理的栽培技術(shù)持續(xù)提高水稻產(chǎn)量對保證我國糧食安全具有重要意義。施氮量和移栽密度是影響水稻群體發(fā)育及產(chǎn)量形成的重要因素。適宜的施氮量以及合理的移栽密度可以協(xié)調(diào)群體與個體、足穗與大穗的矛盾，也是超級稻配套栽培技術(shù)形成的重要基礎(chǔ)[1-2]。關(guān)于水稻高產(chǎn)、更高產(chǎn)中的密度及密植方式問題、施氮量問題前人進行了大量研究[3-8]，并創(chuàng)造發(fā)明了許多以密度、施肥量為核心的水稻高產(chǎn)、超高產(chǎn)栽培技術(shù)，如蔣彭炎等的“稀、少、平”栽培法[9]、凌啟鴻的“小群體、壯個體”栽培法[10]、張洪程等的“小苗高產(chǎn)節(jié)本”栽培法[11]、水稻強化栽培技術(shù)（SRI）[12]以及當前南方稻區(qū)流行的“單本密植機插”栽培法[13]等。前人的這些研究對持續(xù)提高我國水稻產(chǎn)量發(fā)揮了重要的作用。四川盆地空氣濕度大，云霧多，水稻生長期光照少，針對這樣的氣候特點，育種家選育的品種多以重穗型雜交稻為主[14]，且普遍認為稀植（9.0～13.5萬叢/hm2）有利于重穗型雜交稻產(chǎn)量潛力的發(fā)揮[15]，而稀植條件下必須增加肥料的投入促進分蘗，以確保獲得足夠的有效穗，進而實現(xiàn)高產(chǎn)。氮肥大量投入勢必造成肥料損失嚴重、肥料利用率下降，污染環(huán)境。最近研究表明，合理密植是實現(xiàn)水稻高產(chǎn)、節(jié)肥、環(huán)境友好的有效途徑[16-17]。為此，本文開展了不同施氮量和移栽密度對重穗型雜交稻產(chǎn)量和氮肥利用率影響的研究，以期為四川盆地重穗型雜交稻高產(chǎn)高效生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為超級雜交稻品種德優(yōu)4727（重穗型）和常規(guī)稻品種五山絲苗（輕穗型）。其中，德優(yōu)4727由四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻高粱研究所提供，五山絲苗由廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所提供。

1.2 試驗設(shè)計

大田試驗于2016年設(shè)在四川省德陽市旌陽區(qū)，前茬作物為油菜。試驗設(shè)4個施氮水平（分別為0、120、165、210 kg/hm2，記為N0、N120、N165、N210）和3種移栽密度（分別為25.0叢/m2、19.1叢/m2、12.5叢/m2，記為D1、D2、D3，每叢2苗）。氮肥按基肥、分蘗肥、穗肥5∶2∶3的比例施用；磷肥全部作基肥，用量為62.5 kg/hm2；鉀肥按基肥、穗肥5∶5的比例施用，用量為135 kg/hm2。試驗采用裂裂區(qū)設(shè)計，施氮量為主區(qū)，移栽密度為副區(qū)，品種為副副區(qū)，副副區(qū)面積為20 m2，3次重復(fù)。主區(qū)間作田埂并覆膜，防止肥水串灌。其他管理同當?shù)馗弋a(chǎn)栽培田。4月10日播種，5月20日移栽，其中，五山絲苗7月20日齊穗，8月25日成熟；德優(yōu)4727 8月1日齊穗，9月4日成熟。

表1 施氮量和移栽密度對重穗型雜交稻產(chǎn)量的影響（t/hm2）

1.3 測定項目及取樣方法

于成熟期按小區(qū)穗數(shù)平均數(shù)取5叢代表性植株，剪去根系，計數(shù)穗數(shù)后人工脫粒，分成稻草、實粒、空秕粒三部分，用于考察每穗粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重、干物質(zhì)量和收獲指數(shù)。此外，每小區(qū)調(diào)查20叢植株穗數(shù)，用于計算單位面積有效穗數(shù)。收割整個小區(qū)植株，單收單曬，折算為14%含水量后計為實收產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)計算

氮肥農(nóng)學(xué)利用率（kg/kg）=（施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量-無氮區(qū)籽粒產(chǎn)量）/施氮量；

氮肥偏生產(chǎn)力（kg/kg）=施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量/施氮量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2003整理數(shù)據(jù)，Statistix 8.0軟件進行方差分析，LSD0.05法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮量和移栽密度對重穗型雜交稻產(chǎn)量的影響

由表1可知，施氮可顯著提高德優(yōu)4727和五山絲苗的產(chǎn)量。與不施氮處理相比，施氮處理產(chǎn)量增加了17.3%～29.9%（德優(yōu)4727）、20.1%～42.3%（五山絲苗）。高密度（D1）條件下，德優(yōu)4727產(chǎn)量隨施氮量的增加呈先升高后下降的趨勢，以N165處理的產(chǎn)量最高，為10.90 t/hm2；五山絲苗產(chǎn)量隨施氮量的增加而增加，以N210處理的產(chǎn)量最高，為10.21 t/hm2，但N210與N165處理之間的產(chǎn)量差異不顯著。中密度（D2）和低密度（D3）條件下，德優(yōu)4727和五山絲苗的產(chǎn)量均隨施氮量的增加呈增加趨勢，且均以N210處理的產(chǎn)量最高。說明通過合理密植，即使減少氮素的施用量，也并不會造成雜交稻產(chǎn)量的下降。隨著移栽密度的增加，德優(yōu)4727和五山絲苗產(chǎn)量均呈增加趨勢，D1處理的產(chǎn)量較D2、D3處理分別增加了3.1%、17.9%和4.5%、23.4%；在相同密度下，與五山絲苗相比，德優(yōu)4727產(chǎn)量分別增加了10.0%（D1）、11.5%（D2）和15.2%（D3）。

2.2 施氮量和移栽密度對重穗型雜交稻產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表2可知，2個品種的有效穗數(shù)隨施氮量的增加而增加，與N0相比，N120、N165、N210平均分別增加了19.2%、24.9%、30.4%，但施氮處理間，德優(yōu)4727的有效穗數(shù)差異不顯著，而五山絲苗N165和N210處理間差異不顯著，但這2個處理與其他處理間差異顯著。2個品種的有效穗數(shù)均表現(xiàn)為隨移栽密度的增加呈增加趨勢，但其每穗粒數(shù)則是隨移栽密度的增加呈下降趨勢。不同施氮量對德優(yōu)4727每穗粒數(shù)影響不顯著，對五山絲苗每穗粒數(shù)影響顯著。說明不同穗型品種的每穗粒數(shù)對氮素的響應(yīng)存在基因型差異。隨著施氮量的增加，不論是重穗型品種還是輕穗型品種，結(jié)實率和粒重均未表現(xiàn)出明顯的規(guī)律。隨著移栽密度的增加，德優(yōu)4727的結(jié)實率呈下降趨勢，五山絲苗的結(jié)實率呈先上升后下降的趨勢。不同移栽密度之間的粒重差異相對較小。與五山絲苗相比，德優(yōu)4727有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)分別降低了9.7%和19.9%，結(jié)實率和千粒重分別增加了0.3%和49.0%。

2.3 施氮量和移栽密度對重穗型雜交稻干物質(zhì)生產(chǎn)的影響

由表3可知，施氮量對重穗型雜交稻干物質(zhì)生產(chǎn)影響顯著。與N0相比，N120、N165、N210處理干物質(zhì)量平均分別增加了19.4%、25.6%、35.1%。高密度（D1）和中密度（D2）條件下，不同施氮處理對德優(yōu)4727的干物質(zhì)生產(chǎn)影響不顯著，但對五山絲苗的干物質(zhì)生產(chǎn)影響顯著；低密度（D3）條件下，不同施氮處理對德優(yōu)4727的干物質(zhì)生產(chǎn)影響顯著，但對五山絲苗的干物質(zhì)生產(chǎn)影響不顯著。干物質(zhì)量隨移栽密度的減少呈減少趨勢，與D1相比，D2、D3處理的干物質(zhì)量分別降低了2.0%～3.1%、10.4%～19.7%。施氮量對收獲指數(shù)影響不顯著（除中密度下五山絲苗外）。不同移栽密度之間收獲指數(shù)差異較小。與五山絲苗相比，德優(yōu)4727干物質(zhì)量分別增加了9.0%（D1）、10.3%（D2）、21.6%（D3），但收獲指數(shù)減少了7.0%（D1）、8.6%（D2）、6.4%（D3）。

表2 施氮量和移栽密度對重穗型雜交稻產(chǎn)量構(gòu)成的影響

表3 施氮量和移栽密度對重穗型雜交稻干物質(zhì)生產(chǎn)的影響

2.4 施氮量和移栽密度對重穗型雜交稻氮肥利用率的影響

表4 施氮量和移栽密度對重穗型雜交稻氮肥利用率的影響 （kg/kg）

由表4可知，施氮量對德優(yōu)4727氮肥農(nóng)學(xué)利用率影響顯著，且隨施氮量的增加，其氮肥農(nóng)學(xué)利用率呈顯著下降的趨勢。施氮量對五山絲苗氮肥農(nóng)學(xué)利用率影響不顯著，高密度（D1）和中密度（D2）條件下，以N120處理氮肥農(nóng)學(xué)利用率最高，較N165、N210處理分別增加了6.9%、18.8%和17.3%、4.9%；低密度（D3）條件下，則是以N165處理最高。氮肥農(nóng)學(xué)利用率隨移栽密度的增加呈增加趨勢，與D2、D3相比，D1氮肥農(nóng)學(xué)利用率平均分別增加了16.6%、32.3%。施氮量對氮肥偏生產(chǎn)力影響顯著，隨施氮量的增加，氮肥偏生產(chǎn)力呈顯著下降的趨勢。氮肥偏生產(chǎn)力隨移栽密度的增加呈增加趨勢，與D2、D3相比，D1氮肥偏生產(chǎn)力平均分別增加了4.6%、21.4%。與五山絲苗相比，德優(yōu)4727氮肥農(nóng)學(xué)利用率平均降低了14.2%，但其氮肥偏生產(chǎn)力增加了10.9%。

3 結(jié)論與討論

3.1 施氮量和移栽密度對重穗型雜交稻產(chǎn)量的影響

周江明等[18-19]研究表明，水稻產(chǎn)量隨施氮量或密度的增加而提高，但增產(chǎn)效應(yīng)逐漸下降，且當施氮量和移栽密度超過一定界限后，產(chǎn)量呈下降趨勢，即施氮量、移栽密度與產(chǎn)量的關(guān)系呈單峰曲線關(guān)系，最佳肥密組合隨稻作生態(tài)區(qū)的土壤肥力和溫光資源變化而變化。本研究結(jié)果表明，在高密度條件下，重穗型品種德優(yōu)4727產(chǎn)量隨施氮量的增加呈先增加后下降的趨勢，以N165處理的產(chǎn)量最高（10.90 t/hm2）；輕穗型品種五山絲苗產(chǎn)量則是隨施氮量的增加呈增加趨勢，以N210處理產(chǎn)量最高（10.21 t/hm2），但與N165處理產(chǎn)量差異不顯著。而在中密度和低密度條件下，德優(yōu)4727和五山絲苗產(chǎn)量均是隨施氮量的減少呈下降趨勢，有效穗數(shù)和干物質(zhì)量減少是其產(chǎn)量下降的主要原因。說明移栽密度過低，會導(dǎo)致基本苗數(shù)不足，即使增加氮肥投入促進水稻分蘗，也不能彌補因基本苗數(shù)不足而造成的有效穗數(shù)下降，進而引起產(chǎn)量下降。此外，隨著移栽密度的增加，水稻產(chǎn)量呈顯著增加趨勢，說明本試驗條件下不論是重穗型雜交稻還是輕穗型常規(guī)稻均需要合理的栽插密度，即適當、足量的基本苗是水稻高產(chǎn)的基礎(chǔ)。由此可見，在本試驗條件下，重穗型雜交稻德優(yōu)4727最高產(chǎn)量的施氮量和移栽密度組合為165 kg/hm2和25叢/m2，輕穗型常規(guī)稻五山絲苗最高產(chǎn)量的施氮量和移栽密度組合為210 kg/hm2和25叢/m2。

3.2 施氮量和移栽密度對重穗型雜交稻氮肥利用率的影響

陳佳娜等[20]研究發(fā)現(xiàn)，常規(guī)稻中嘉早17的氮肥利用率隨施氮量的增加而下降，隨移栽密度的增加而提高。本研究表明，氮肥利用率與品種、施氮量及移栽密度有關(guān)。氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮肥偏生產(chǎn)力隨移栽密度的增加而提高，結(jié)果與陳佳娜等基本一致，也進一步說明了增加移栽密度，減少氮肥施用量，既可通過大幅度增加有效穗數(shù)來實現(xiàn)高產(chǎn)，又能顯著提高氮肥利用率。相同移栽密度條件下，重穗型雜交稻德優(yōu)4727氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥偏生產(chǎn)力隨施氮量的增加呈顯著下降的趨勢；施氮量對輕穗型常規(guī)稻五山絲苗氮肥農(nóng)學(xué)利用率影響不顯著，對氮肥偏生產(chǎn)力影響顯著，且隨施氮量的增加呈下降趨勢，說明增加施氮量不利于氮肥利用率的提高。此外，高密度條件下，增加施氮量對各穗型品種的增產(chǎn)效果并不顯著，也就是說施氮量的增加并不能促使水稻同步增加的氮吸收量轉(zhuǎn)化為產(chǎn)量優(yōu)勢，進而導(dǎo)致氮肥利用率的降低。

綜上所述，結(jié)合施氮量和移栽密度對產(chǎn)量形成特點及氮肥利用率的影響，從水稻高產(chǎn)、氮肥資源高效利用綜合考慮，重穗型雜交稻德優(yōu)4727和輕穗型常規(guī)稻五山絲苗高產(chǎn)、氮高效的最佳肥密組合均為施氮量165 kg/hm2、移栽密度25叢/m2。

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Effects of N Application Rate and Plant Density on Grain Yield and N Use Efficiency of Hybrid Rice with Heavy Panicle

QIN Jian,JIANG Kaifeng,ZHANG Tao,XIONG Hong,XU Fuxian,ZHENG Jiakui,JIANG Peng*
（Rice and Sorghum Research Institute，Sichuan Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Southwest Rice Biology and Genetic Breeding，Ministry of Agriculture,Deyang,Sichuan 618000,China;1st author:qin.1989@foxmail.com;*Corresponding author:jiangyipeng137@163.com）

A field experiment was conducted to study the effects of nitrogen（N）rate and plant density on grain yield and N use efficiency of hybrid rice Deyou 4727 with heavy panicle,and conventional rice Wushansimiao with light panicle,under four N application rate（0，120，165 and 210 kg/hm2,namely N0,N120,N165and N210）and three plant densities（25.0,19.1,12.5 hills/m2,namely D1,D2and D3）.The results showed that the 25.0 hills/m2of planting density was the optimum planting density.When the planting density was 25.0 hills/m2,the grain yield of Deyou 4727 was increased with the increasing of N application rate at first and decreased after N application rate exceeding 165 kg/hm2,and the grain yield of Wushansimiao was increased with the increasing of N application rates. The highest grain yield of Deyou 4727（10.90 t/hm2）was in combination of N 165 kg/hm2and 25.0 hills/m2.Wushansimiao obtained the highest grain yield（10.21 t/hm2）in the combination of N 210 kg/hm2and 25.0 hills/m2.Under the same plant density,N use efficiency was decreased with the increasing of N application rates.Grain yield and N use efficiency was increased with the increasing of plant densities.It is a key technique for the high-yielding and high-efficiency cultivation of hybrid rice with heavy panicle.N application rate of 165 kg/hm2and plant density of 25.0 hills/m2is the optimum combination.

nitrogen application rate;plant density;heavy panicle type;hybrid rice;grain yield;nitrogen use efficiency

S511.048

A

1006-8082（2017）04-0094-05

2017－06－06

四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻高粱研究所青年基金