氮肥運(yùn)籌對(duì)中稻武運(yùn)粳24號(hào)產(chǎn)量、品質(zhì)及氮肥利用率的影響

朱德進(jìn)，宋 亞，黃 卉，王艷蓉

(江蘇省泰州市姜堰區(qū)農(nóng)業(yè)委員會(huì)，江蘇 泰州 225300)

氮肥運(yùn)籌對(duì)中稻武運(yùn)粳24號(hào)產(chǎn)量、品質(zhì)及氮肥利用率的影響

朱德進(jìn)，宋 亞，黃 卉，王艷蓉

(江蘇省泰州市姜堰區(qū)農(nóng)業(yè)委員會(huì)，江蘇 泰州 225300)

以姜堰一季中稻武運(yùn)粳24號(hào)為研究對(duì)象，優(yōu)化氮肥施用量和施肥次數(shù)，研究施氮策略對(duì)水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，葉片SPAD值對(duì)氮肥用量反應(yīng)較靈敏。分蘗期葉片SPAD值以FFP+N(農(nóng)民習(xí)慣加氮)處理最高，2年平均為42.9；在孕穗期和成熟期則以O(shè)PT(農(nóng)民習(xí)慣減氮且優(yōu)化施肥比例)處理最高，2年均值分別為39.3和37.7，顯著高于其他處理。OPT處理的穗數(shù)、穗粒數(shù)以及結(jié)實(shí)率有明顯提高，2年產(chǎn)量分別達(dá)7 855.0和8 366.6 kg·hm-2，顯著高于其他施氮處理。OPT處理的氮肥表觀利用率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮肥偏生產(chǎn)力相對(duì)FFP分別提高23.6%、237.7%和9.5%。該試驗(yàn)區(qū)適當(dāng)降低氮肥用量，同時(shí)增加氮肥后期施用比例，可有效提高氮肥利用率和水稻產(chǎn)量。

水稻； 施肥方式； 施氮量； 氮肥利用率； 武運(yùn)粳24號(hào)

水稻是我國(guó)主要糧食作物之一，其產(chǎn)量和品質(zhì)對(duì)我國(guó)糧食安全起到至關(guān)重要的作用[1]。長(zhǎng)江中下游地區(qū)是我國(guó)水稻主產(chǎn)區(qū)之一，近年來(lái)一季稻播種面積逐年擴(kuò)大，其在江蘇省糧食生產(chǎn)中的地位也越來(lái)越重要[2]。然而現(xiàn)有調(diào)查數(shù)據(jù)表明，江蘇不同地區(qū)水稻氮肥用量水平變異大，同一地區(qū)不同農(nóng)戶的肥料施用量和施用時(shí)期也不一致。另一方面，由于農(nóng)村青壯年勞動(dòng)力大量向城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移，當(dāng)前的農(nóng)事操作多由年長(zhǎng)者操作，因此，農(nóng)民為了方便常常將大部分的肥料做基肥施用，僅在后期追施少量氮肥，這些因素明顯限制了水稻產(chǎn)量和肥料利用率的提高，也直接影響著農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入[3-4]。氮素作為影響水稻產(chǎn)量的主要因子之一，其運(yùn)籌、調(diào)控措施應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥赖亓η闆r、氣候條件以及水稻各生育時(shí)期植株含氮量而定，這樣才能實(shí)現(xiàn)水稻的高產(chǎn)高效[4-5]。近年化肥用量高速增長(zhǎng)，但作物產(chǎn)量卻增加緩慢，如何更加合理地指導(dǎo)農(nóng)民施肥、提高作物產(chǎn)量和提高肥料利用率是當(dāng)前養(yǎng)分管理上急需解決的問(wèn)題。國(guó)際水稻研究所推出的水稻實(shí)時(shí)實(shí)地氮肥管理技術(shù)(real-time nitrogen management，RTNM)備受歡迎[6]。稻田實(shí)地氮肥管理技術(shù)與農(nóng)民習(xí)慣施肥相比，可以降低氮肥用量，增加水稻產(chǎn)量，提高氮肥利用率[7-8]。本研究通過(guò)研究不同氮肥施用措施對(duì)江蘇省一季中稻產(chǎn)量、品質(zhì)和氮肥利用率的影響，通過(guò)不同施氮方式的比較，探討在不減少水稻產(chǎn)量的前提下，如何降低氮肥用量、提高氮肥利用率，以及在增加氮肥施用量的情況下進(jìn)一步獲得水稻高產(chǎn)的可能性，旨在指導(dǎo)農(nóng)民經(jīng)濟(jì)合理施肥，減少習(xí)慣施肥不合理性造成的肥料浪費(fèi)和環(huán)境污染。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)于2015—2016年在江蘇省泰州市姜堰區(qū)梅垛村進(jìn)行。前茬為小麥，供試土壤為高砂土，土壤pH(土水比為1∶1)為7.6，有機(jī)質(zhì)含量為11.7 g·kg-1，有效磷為12.6 mg·kg-1，速效鉀為133.0 mg·kg-1，2年試驗(yàn)所用水稻品種均為武運(yùn)粳24號(hào)。

1.2 處理設(shè)計(jì)

設(shè)5個(gè)處理：CK不施肥；農(nóng)民習(xí)慣FFP處理N 250 kg·hm-2(基肥∶分蘗肥∶穗肥60∶20∶20)，P2O5和K2O 均90 kg·hm-2(基肥)；FFP-N處理N 200 kg·hm-2(基肥∶分蘗肥∶穗肥60∶20∶20)，P2O5和K2O 均90 kg·hm-2(基肥)；FFP+N處理N 300 kg·hm-2(基肥∶分蘗肥∶穗肥60∶20∶20)，P2O5和K2O 均90 kg·hm-2(基肥)；OPT處理N 200 kg·hm-2(基肥∶分蘗肥∶穗肥20∶40∶40)，P2O5(基肥)和K2O(基肥∶穗肥50∶50)均90 kg·hm-2(基肥)。氮肥用尿素，磷肥用過(guò)磷酸鈣，鉀肥用氯化鉀。施肥前灌水，隨后施肥、耙地插秧。每個(gè)小區(qū)用40 cm高的PVC板間隔以防止竄水竄肥，實(shí)行單排單灌。2年試驗(yàn)的水稻均于5月10日育苗，6月10日移栽，密度14 814株·hm-2，小區(qū)面積為4 m×6 m。每處理重復(fù)4次，隨機(jī)區(qū)組排列。灌水、除草、治蟲等田間管理措施與當(dāng)?shù)亓?xí)慣相同。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目和數(shù)據(jù)分析

分別在水稻分蘗期、穗分化期和成熟期用葉綠素儀(SPAD-502)測(cè)定植株最頂端完全葉的中間部位。每次重復(fù)16片葉，計(jì)算平均值。水稻收獲前，每小區(qū)隨機(jī)選取6蔸用于考查穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重等農(nóng)學(xué)性狀。小區(qū)單打單收。植株和籽粒樣品氮含量經(jīng)H2SO4-H2O2(V∶V5∶1)消煮，采用流動(dòng)注射分析儀(FIAstar5000，Sweden)測(cè)定。收獲后的水稻籽粒用近紅外谷物分析儀(Infratec 1241 grain analyzer)測(cè)定精米的直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量，其他稻米品質(zhì)指標(biāo)按國(guó)家農(nóng)業(yè)部NY/T-593—2002 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)定。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。

表觀利用率=(施肥區(qū)吸氮量-CK吸氮量)/施氮量；

農(nóng)學(xué)利用率=(施肥區(qū)產(chǎn)量-CK產(chǎn)量)/施氮量；

偏生產(chǎn)力=施肥區(qū)產(chǎn)量/施氮量。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)水稻SPAD值的影響

施氮方式對(duì)不同生育時(shí)期水稻葉片SPAD值具有顯著影響(表1)。從2015年試驗(yàn)結(jié)果看，水稻分蘗期SPAD值有隨氮用量的增加而增加的趨勢(shì)，CK處理葉片SPAD值最低，僅為32.3。而FFP處理相對(duì)CK提高43.3%，SPAD值達(dá)到46.3。FFP-N處理相對(duì)FFP的SPAD值略有下降，但兩者并無(wú)顯著差異。FFP+N處理的SPAD值最高，為48.3，相對(duì)CK和FFP分別增加49.6%和4.3%。在水稻孕穗期不同處理葉片SPAD值變化規(guī)律與分蘗期略有不同。該時(shí)期葉片SPAD值最低的仍為CK處理，僅為28.1，顯著低于其他施氮肥處理；SPAD值最高的為OPT處理，達(dá)到42.5，相對(duì)CK和FFP分別增加51.2%和12.7%，差異達(dá)顯著水平。到水稻成熟期，CK、FFP和FFP-N處理葉片SPAD值之間無(wú)顯著差異，平均為30.2；而OPT處理仍然為最高值37.9，相對(duì)CK和FFP，顯著提高26.3%和23.1%。相同試驗(yàn)處理下年際間水稻葉片SPAD值有較大的變化，但對(duì)于不同氮肥處理間的差異規(guī)律并無(wú)顯著影響。2016年試驗(yàn)結(jié)果顯示，不同生育時(shí)期CK處理SPAD值均為最低。分蘗期水稻葉片SPAD值最高為FFP+N處理，孕穗和成熟期葉片SPAD值仍然以O(shè)PT處理最高，分別為36.1和37.5，相對(duì)同年的FFP均有8.7%～19.0%的增幅，差異顯著。

表1 施氮方式對(duì)不同生育時(shí)期水稻葉片SPAD值的影響

2.2 對(duì)水稻農(nóng)學(xué)性狀和產(chǎn)量的影響

施氮方式對(duì)水稻農(nóng)學(xué)性狀的影響各有差異(表2)。水稻株高隨著施氮量的增加有逐漸增加的趨勢(shì)，但除CK最低外，不同施氮處理間無(wú)顯著差異，2年試驗(yàn)結(jié)果均表現(xiàn)相同的趨勢(shì)。2年試驗(yàn)結(jié)果均表明，施氮處理下對(duì)水稻穗長(zhǎng)的影響并不大。不同施氮處理顯著影響了水稻穗數(shù)，2015年穗數(shù)最高為OPT，達(dá)到234個(gè)·m-2，相對(duì)CK和FFP分別提高65.0%和12.9%。2016年水稻穗數(shù)仍然以O(shè)PT處理最高，其相對(duì)CK和FFP分別提高35.6%和8.4%。每穗粒數(shù)的變化規(guī)律與穗數(shù)相同，2年試驗(yàn)結(jié)果均以O(shè)PT處理最高，平均達(dá)147.7個(gè)，相對(duì)CK和FFP分別增加14.8%和9.3%，差異顯著。而千粒重則相反，水稻千粒重最高的為CK處理，2年平均值為29.6 g，而OPT處理千粒重平均值僅為26.5 g，相對(duì)CK降低6.4%。水稻結(jié)實(shí)率同樣為CK最高，施氮處理相對(duì)降低，其中FFP+N處理下降幅度最大，該處理2年相對(duì)CK平均下降10.6%，差異均達(dá)顯著水平。但不同施氮處理間結(jié)實(shí)率并無(wú)顯著差異。從水稻產(chǎn)量看，施氮方式對(duì)其具有顯著影響，2015年不施氮的CK產(chǎn)量最低，僅為4 967.8 kg·hm-2；產(chǎn)量最高的為OPT處理，達(dá)7 855.0 kg·hm-2，相對(duì)CK和FFP分別增加58.1%和12.3%，差異顯著。2016年水稻產(chǎn)量相對(duì)2015總體升高，最高的仍為OPT處理，相對(duì)CK和FFP分別增加39.1%和8.2%，差異達(dá)顯著水平。

表2 施氮方式對(duì)收獲期水稻農(nóng)學(xué)性狀和產(chǎn)量的影響

注：同年各處理間無(wú)相同小寫字母表示差異顯著。表3～4同。

2.3 對(duì)水稻氮肥利用率的影響

施氮方式顯著影響水稻的氮肥利用率(表3)。從表觀利用率結(jié)果看，2年均為FFP+N處理最低，平均為27.6%，最高為OPT處理，平均為40.4%，其相對(duì)FFP、FFP-N和FFP+N分別平均提高23.6%、22.5%和24.2%，差異顯著。2年氮肥農(nóng)學(xué)利用率則以FFP+N處理最低，OPT處理最高。OPT相對(duì)FFP+N處理平均增加了84.9%，差異顯著。氮肥偏生產(chǎn)率的結(jié)果與農(nóng)學(xué)利用率類似，OPT處理最高，F(xiàn)FP+N處理最低。2年增幅的均值達(dá)到62.0%，差異顯著。氮肥農(nóng)學(xué)利用率在年際間變化較大，OPT處理最高，平均為13.1 kg·kg-1，總體表現(xiàn)為OPT>FFP-N>FFP+N、FFP。氮肥偏生產(chǎn)力表現(xiàn)同樣的變化，OPT處理2年均值達(dá)40.6 kg·kg-1，其他處理大小順序?yàn)镺PT>FFP-N>FFP+N、FFP，差異顯著。

表3 施氮方式對(duì)水稻肥料利用率的影響

2.4 對(duì)水稻品質(zhì)的影響

施氮方式對(duì)于水稻不同的營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的影響不同。表4結(jié)果顯示，稻米出糙率受施氮方式影響不大，基本保持在75%～77%。精米率的變化規(guī)律總體表現(xiàn)為OPT最高，2年平均為74.2%。蛋白質(zhì)含量受施氮方式的影響最明顯，均為FFP+N處理最高，2年均值為8.8%，相對(duì)最低的CK平均提高18.5%，差異顯著。直鏈淀粉的含量則表現(xiàn)相反的變化，即不施氮肥的CK處理為最高值，F(xiàn)FP和OPT處理直鏈淀粉含量則較低，但不同處理間差異并未達(dá)到顯著水平。施氮方式對(duì)水稻堿消值的影響較小，2年不同處理的變異基本保持在6.3～6.6，差異不顯著。

表4 施氮方式對(duì)水稻品質(zhì)的影響

3 討論

采用葉綠素儀測(cè)水稻葉片SPAD值來(lái)指導(dǎo)水稻氮肥施用的相關(guān)研究較多，該方法操作簡(jiǎn)單高效，已被相關(guān)的研究學(xué)者推廣在水稻精量施肥上，在減少氮肥施用、提高氮肥利用效率、提高水稻產(chǎn)量上效果明顯[7,9]。本文研究結(jié)果再次證明了水稻葉片SPAD值對(duì)于氮肥施用方式和用量的快速反應(yīng)。FFP和FFP+N處理由于氮肥多集中在基肥施用，其分蘗期葉片SPAD值較大。而由于后期水稻需肥量大，但氮肥追肥比例又不足，所以這2個(gè)處理后期葉片SPAD值較小，表現(xiàn)出一定的養(yǎng)分供應(yīng)不足的征兆。而對(duì)于氮肥后移處理(OPT)，增加穂肥和粒肥用量和比例，可有效減緩功能葉片衰老，利于提高其光合速率和延長(zhǎng)光合功能期，最終有利于產(chǎn)量提高。同時(shí)從本試驗(yàn)結(jié)果看，不同時(shí)期葉片SPAD值與當(dāng)期施氮水平具有一定的指示作用，所以對(duì)有條件的區(qū)域，可通過(guò)手持葉綠素儀來(lái)監(jiān)測(cè)葉片的變化，從而高效指導(dǎo)施肥[9]。

氮肥施用方式對(duì)水稻株高、穗長(zhǎng)的影響較小，而對(duì)每穗粒數(shù)、千粒重和結(jié)實(shí)率影響顯著。常規(guī)的施肥比例下，一味地增加氮肥投入會(huì)降低水稻千粒重和結(jié)實(shí)率，因此這種施肥方式對(duì)于水稻產(chǎn)量的提升幅度有限，且不同年際間變異較大。所以對(duì)水稻產(chǎn)量的追求不能過(guò)多地依靠提高氮肥的施用量，尤其在當(dāng)前氮肥用量水平較高的前提下。本文的OPT處理針對(duì)氮肥總量過(guò)多、基肥用量大的情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，降低氮肥總水平的同時(shí)，提高分蘗期和孕穗期的施用比例。結(jié)果表明，這種方式可在保證單位面積穗數(shù)的同時(shí)，提高每穗粒數(shù)及結(jié)實(shí)率，保障水稻高產(chǎn)的形成[10]。

現(xiàn)有文獻(xiàn)研究結(jié)果表明，我國(guó)水稻氮肥表觀利用率偏低。究其原因，一方面源于氮肥過(guò)量施用。本研究結(jié)果同樣證明這一點(diǎn)[8-9]。相同種植條件下，2年FFP+N處理的氮肥表觀利用率均低于FFP處理，可見在不改變氮肥施用方式的前提下，通過(guò)單一地提高肥料用量能一定程度增加水稻產(chǎn)量，但會(huì)面臨氮肥表觀利用率下降的風(fēng)險(xiǎn)。這一點(diǎn)在追求綜合效益時(shí)要綜合考慮。另一方面是施肥方式不合理。本試驗(yàn)區(qū)的稻田多為小農(nóng)戶種植，且多為年長(zhǎng)的老人。所以為了方便操作，常將大量的尿素做基肥施用，追肥比例很小。大量氮肥用作基肥，在水稻需氮量少的苗期會(huì)存在大量損失的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致水稻后期吸收不足，氮肥表觀利用率偏低。當(dāng)適當(dāng)降低氮肥施用水平，將氮肥用在需肥多的中后期，可顯著提高肥料利用效率和產(chǎn)量[11]。

稻米品質(zhì)受水稻品種和生長(zhǎng)環(huán)境等因素影響，氮肥施用方式的調(diào)整影響著水稻的營(yíng)養(yǎng)環(huán)境。本試驗(yàn)條件下水稻蛋白質(zhì)含量受氮肥施用方式的影響較大，總體表現(xiàn)為施氮量越大、后期氮肥施用比例越高，則稻米蛋白質(zhì)含量越高，這與現(xiàn)有研究結(jié)果基本一致[12]，再一次證明了合理施氮下，氮肥運(yùn)籌的調(diào)節(jié)對(duì)于水稻品質(zhì)的改善作用要大于氮用量。

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收入日期：2017-06-28

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2016YFD0200805)；江蘇省自主創(chuàng)新資金(cx(16)1001)

朱德進(jìn)(1966—)，高級(jí)農(nóng)藝師，本科，從事水稻與小麥肥料養(yǎng)分高效利用機(jī)理方面的研究，E-mail：314419130@qq.com。

文獻(xiàn)著錄格式：朱德進(jìn)，宋亞，黃卉，等. 氮肥運(yùn)籌對(duì)中稻武運(yùn)粳24號(hào)產(chǎn)量、品質(zhì)及氮肥利用率的影響[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，58(10)：1690-1693.

10.16178/j.issn.0528-9017.20171002

S511

A

0528-9017(2017)10-1690-04

(責(zé)任編輯張瑞麟)