?兩系雜交早稻氮肥利用效率的比較研究?

摘 要：為了比較不同兩系雜交早稻的氮肥利用率，以便鑒定氮高效利用水稻品種，研究以陵兩優(yōu)268、陵兩優(yōu)942、株兩優(yōu)4026為供試品種，在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)瀏陽基地進(jìn)行氮肥利用率比較試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)0、150和250 kg/hm2 3個(gè)施氮水平。結(jié)果表明：在150 kg/hm2施氮水平下，供試3個(gè)品種的氮肥利用率和產(chǎn)量均達(dá)最高;而在150 kg/hm2施氮水平下，陵兩優(yōu)268的氮肥農(nóng)學(xué)利用率最高，株兩優(yōu)4026的氮肥農(nóng)學(xué)利用率最低;同一施氮量下，3個(gè)品種之間的氮肥偏生產(chǎn)力差異較小;同一品種，隨施氮量的增加，氮肥偏生產(chǎn)力降低明顯。

關(guān)鍵詞：水稻;氮肥利用率;兩系雜交稻;產(chǎn)量

中圖分類號(hào)：S143.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-060X（2018）10-0052-04

Study on Nitrogen Use Efficiency for Early Two-line Hybrid Rice Varieties

QU Yuan1，YAO Wei1，YUAN Xiang-rui1，YANG Shi-hui1，ZHONG Jian1，PAN Li-hong1，

XIONG Xing-hua1， 2， LIU Jin-ling1， 2

（1. College of Agronomy， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， PRC; 2. Rice and Rapeseed Disease Resistance Breeding

Key Laboratory of Hunan Province， Changsha 410128， PRC）

Abstract： To evaluate the nitrogen fertilizer use efficiency （NUE） of two-line early hybrid rice varieties， three varieties Lingliangyou 268， Lingliangyou 942， and Zhuliangyou 4026 were used for this study at Liuyang field trial station in 2018. Three trial blocks with three nitrogen fertilizer application levels including N0 （0 kg/hm2）， N1 （150 kg/hm2） and N2 （250 kg/hm2） was designed. The results showed that the nitrogen use efficiency and yield of the three varieties were the highest at 150 kg/hm2 N application level. At 150 kg/hm2 N application level， Lingliangyou 268 had the highest N use efficiency and Zhuliangyou 4026 had the lowest N use efficiency. Under the same nitrogen application rate， the partial productivity differences of nitrogen fertilizer between the 3 varieties are relatively small. With the increase of nitrogen application rate， the partial productivity differences of nitrogen fertilizer decreased significantly.

Key words： rice; nitrogen use efficiency; two-line hybrid rice; yield

氮素是限制水稻生長發(fā)育和產(chǎn)量形成的重要因素之一。合理施氮可優(yōu)化水稻群體質(zhì)量，提高莖蘗成穗率，獲得高產(chǎn)[1];適量的增施氮肥可促進(jìn)水稻增產(chǎn)，并提高氮肥利用效率;但過量施氮?jiǎng)t會(huì)導(dǎo)致水稻減產(chǎn)，同時(shí)氮肥利用率也會(huì)降低[2-4]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國的氮肥用量占全球氮肥總用量的30%，是世界第一大氮肥消費(fèi)國。我國水稻生產(chǎn)中氮肥消耗量占世界水稻氮肥總消耗量的37%，這是我國水稻單產(chǎn)提高和總產(chǎn)增加的主要原因[5-6]。但長期大量施用氮肥一方面降低了肥料的利用率，增加了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本和能源消耗，另一方面也導(dǎo)致田間肥料過剩，造成了環(huán)境的面源污染[7]，制約著我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增效和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[8]。筆者研究了不同施肥水平下，雜交早稻品種陵兩優(yōu)268、陵兩優(yōu)942和株兩優(yōu)4026的氮肥利用效率和產(chǎn)量的差異，為鑒定氮高效利用水稻品種，降低氮肥施用量，減少化肥面源污染，節(jié)約生產(chǎn)成本，提高水稻生產(chǎn)效益提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為3個(gè)雜交早稻組合陵兩優(yōu)268（A）、陵兩優(yōu)942（B）、株兩優(yōu)4026（C）。于3月28日播種，4月25 日插秧，7月18日收獲。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018年3～7月在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)瀏陽試驗(yàn)基地進(jìn)行。采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，以品種為主區(qū)，施氮量為副區(qū)，3次重復(fù)。小區(qū)面積為9.0 m2，移栽株行距為20 cm×30 cm。設(shè)3個(gè)施氮水平N0（0 kg/hm2），N1（150 kg/hm2）和N2（250 kg/hm2）。基肥、分蘗肥和穗肥按5∶2∶3比例施用，以尿素作為氮素。磷肥（過磷酸鈣）625 kg/hm2，全作基肥施用。鉀肥（氯化鉀）250 kg/hm2，分基肥（50%）和穗肥（50%）2次施用。水分管理及病蟲草害防治同當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)生產(chǎn)方式。

1.3 觀測指標(biāo)與方法

1.3.1 分蘗動(dòng)態(tài)記載 移栽返青后，每7 d定點(diǎn)記載10蔸水稻的分蘗動(dòng)態(tài)，直至抽穗。

1.3.2 齊穗期調(diào)查指標(biāo) 齊穗期取5蔸調(diào)查植株穗數(shù)，并計(jì)算平均穗數(shù)，測劍葉、倒二葉、倒三葉的長和寬，稱量莖重、葉重和穗重。

1.3.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 成熟期每小區(qū)選中心1 m2進(jìn)行測產(chǎn)，脫粒，曬干風(fēng)選后稱重，以14%的自然吸濕水量計(jì)算稻谷產(chǎn)量。此外，每小區(qū)取對(duì)角線25蔸，考查單株有效穗、每穗總粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重和理論產(chǎn)量等產(chǎn)量構(gòu)成因素。并將稻草烘干稱重，計(jì)算谷/草比。

1.3.4 收獲指數(shù)計(jì)算 水稻收獲時(shí)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量（籽粒、果實(shí)等）與生物產(chǎn)量之比即為收獲指數(shù)。

1.4 氮肥利用率分析

按公式（1）、（2）、（3）計(jì)算氮肥農(nóng)學(xué)利用率（AEN）、氮肥偏生產(chǎn)力（PFPN）和氮肥貢獻(xiàn)率。

氮肥農(nóng)學(xué)利用率（kg/kg）=（施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量-不施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量）/施氮量" " " "（1）

氮肥偏生產(chǎn)力（kg/kg）= 籽粒產(chǎn)量/施氮量" " " "（2）

氮肥貢獻(xiàn)率（%）=（施氮區(qū)產(chǎn)量-不施氮區(qū)產(chǎn)量）/施氮區(qū)產(chǎn)量×100" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "（3）

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)的錄入和計(jì)算，應(yīng)用DPS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮水平對(duì)各水稻品種分蘗動(dòng)態(tài)的影響

2.1.1 陵兩優(yōu)268 由圖1A可知，該品種分蘗初期在N0、N1施氮水平下分蘗數(shù)基本相同，均稍高于N2施氮水平;隨后3個(gè)施氮水平的分蘗數(shù)基本呈直線上升趨勢，最高分蘗期出現(xiàn)在5月21日（即移栽后26 d）前后;此后，分蘗數(shù)基本保持穩(wěn)定;N1處理的分蘗數(shù)在整個(gè)生育期中始終最高。

2.1.2 陵兩優(yōu)942 由圖1B可知，該品種分蘗初期在N1、N2施氮水平下分蘗數(shù)基本相同，但隨后均以N1處理的分蘗數(shù)最高;N0處理的分蘗增長趨勢較平緩，N2處理的分蘗增長趨勢變化較大，且在生育末期出現(xiàn)與N0、N1明顯不同的較大增長趨勢，表明該品種在高氮水平（N2）下后期生長迅速。

2.1.3 株兩優(yōu)4026 從圖1C可看出，該品種的分蘗動(dòng)態(tài)與陵兩優(yōu)268相似，N1處理的分蘗數(shù)始終高于N2、N0處理，但在分蘗后期出現(xiàn)下降趨勢。

總的來說，3個(gè)品種的分蘗動(dòng)態(tài)均呈現(xiàn)“先上升后滯緩”的趨勢。不同水平氮肥處理對(duì)同一品種的分蘗數(shù)的影響較大，同一氮肥處理下不同品種的分蘗數(shù)間差異較小。

2.2 不同施氮量對(duì)各品種氮肥利用率的影響

2.2.1 氮肥農(nóng)學(xué)利用率 由表1可知，N1處理的水稻氮肥農(nóng)學(xué)利用率明顯高于N2處理。N1處理下，陵兩優(yōu)268的氮肥農(nóng)學(xué)利用率最高，株兩優(yōu)4026最低;株兩優(yōu)4026氮肥農(nóng)學(xué)利用率與陵兩優(yōu)268、陵兩優(yōu)942間表現(xiàn)出顯著差異，陵兩優(yōu)942與陵兩優(yōu)268間差異不顯著。N2處理下，陵兩優(yōu)942的氮肥農(nóng)學(xué)利用率高于陵兩優(yōu)268和株兩優(yōu)4026，陵兩優(yōu)268和株兩優(yōu)4026間差異不顯著。

2.2.2 氮肥偏生產(chǎn)力 從表1可以看出，N1處理陵兩優(yōu)268的氮肥偏生產(chǎn)力最高，株兩優(yōu)4026的最低，二者間差異顯著，但均與陵兩優(yōu)942無顯著差異;N2處理下，陵兩優(yōu)942的氮肥偏生產(chǎn)力最高，株兩優(yōu)4026的最低，但3個(gè)品種間差異不顯著。

2.2.3 氮肥貢獻(xiàn)率 由表1看出，陵兩優(yōu)268的氮肥貢獻(xiàn)率在N1水平下最高，但在N2水平下最低。陵兩優(yōu)942的氮肥貢獻(xiàn)率在N2處理中最高。

總的來說，N1施氮水平下，陵兩優(yōu)268的氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥貢獻(xiàn)率均最高;而在N2施氮水平下，以陵兩優(yōu)942的最高。同一品種的氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥貢獻(xiàn)率，都隨施氮量的增加而降低。

2.3 不同氮素水平對(duì)各水稻品種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表2可知，從實(shí)際產(chǎn)量來看，3個(gè)品種均以N1處理（150 kg/hm2）最高，其次為N2處理，N0處理最低;各品種平均產(chǎn)量由高到低排列依次為陵兩優(yōu)942>陵兩優(yōu)268>株兩優(yōu)4026。產(chǎn)量構(gòu)成因素中，陵兩優(yōu)268的平均有效穗數(shù)最高，株兩優(yōu)4026的最低;陵兩優(yōu)942的平均結(jié)實(shí)率最高，而株兩優(yōu)4026的最低，不足80%;千粒重以陵兩優(yōu)942的最重，陵兩優(yōu)268的最輕。從施氮水平來看各品種的產(chǎn)量構(gòu)成因素，陵兩優(yōu)268和株兩優(yōu)4026在N2水平有效穗數(shù)最高，陵兩優(yōu)942則在N1水平獲得最高有效穗;陵兩優(yōu)268和陵兩優(yōu)942在N2水平下結(jié)實(shí)率最高，而株兩優(yōu)4026在N1水平下結(jié)實(shí)率最高;陵兩優(yōu)268、陵兩優(yōu)942和株兩優(yōu)4026分別在N0、N1和N2水平下獲得最高千粒重;不同施氮水平對(duì)同一品種總粒數(shù)和實(shí)粒數(shù)的影響不顯著。

2.4 不同氮素水平對(duì)各水稻品種收獲指數(shù)的影響

由表3可知，陵兩優(yōu)942在3個(gè)施氮水平下谷草比和收獲指數(shù)均為最高;陵兩優(yōu)268和陵兩優(yōu)942的谷草比、收獲指數(shù)均在N0水平下最高，而株兩優(yōu)4026則以N2水平下最高。

3 結(jié)論與討論

氮素是水稻產(chǎn)量形成最重要的營養(yǎng)元素之一，生產(chǎn)中增施氮肥可促進(jìn)水稻增產(chǎn)[9-10]。不同類型品種最佳施氮量不同。石慶華等[11]研究表明，兩系雜交早、中、晚稻最適施氮量分別為225、150～180和195 kg/hm2。該研究中，供試兩系雜交早稻施氮量在150 kg/hm2時(shí)獲得最高產(chǎn)量。在一定的施氮水平以下，增施氮肥可實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)，但超過時(shí)，增氮不但不能增產(chǎn)，甚至造成減產(chǎn)[12]。該研究也證實(shí)，在施氮150 kg/hm2時(shí)供試品種均獲得最高產(chǎn)量，但增氮至250 kg/hm2時(shí)產(chǎn)量則有所下降。

低氮水平有利于控制水稻無效莖蘗產(chǎn)生，提高成穗率，而增氮可提高齊穗和成熟期干物質(zhì)量的積累，但不利于齊穗后干物質(zhì)積累量占籽粒產(chǎn)量比例與收獲指數(shù)的提高[13]。過量施氮可導(dǎo)致水稻增高、生育期延長、莖稈變細(xì)、抗倒伏能力下降和減產(chǎn)[14-15]。該研究中，供試品種均在施氮150 kg/hm2時(shí)表現(xiàn)出最高的分蘗能力，收獲指數(shù)隨施氮量的增加而降低。

在一定范圍內(nèi)，水稻氮肥利用效率隨著氮肥施用量增加而增加，但超過一定水平時(shí)氮肥利用率反而會(huì)降低[2-3]。該研究中，供試品種均在施氮150 kg/hm2水平下獲得最高氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥貢獻(xiàn)率，而氮肥增至250 kg/hm2時(shí)，3項(xiàng)指標(biāo)均下降。由于該研究僅對(duì)3個(gè)雜交早稻品種氮肥利用效率進(jìn)行了評(píng)價(jià)，今后需進(jìn)一步對(duì)不同類型的品種比如大穗高產(chǎn)、多穗高產(chǎn)和穗粒兼顧高產(chǎn)型品種的氮肥利用效率進(jìn)行研究，為氮高效利用水稻資源鑒定和氮高效利用品種選育提供理論指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 馮 洋. 水稻不同產(chǎn)量水平適宜施氮量與主推品種氮效率篩選評(píng)價(jià)的研究[D]. 武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014.

[2] 陳海飛，馮 洋，蔡紅梅，等. 氮肥與移栽密度互作對(duì)低產(chǎn)田水稻群體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)量的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2014，20（6）：1319-1328.

[3] 孫偉晶，王伯倫，陳叢斌. 不同施氮水平對(duì)水稻產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（20）：9411-9413.

[4] 魯艷紅，廖育林，湯海濤，等. 不同施氮量對(duì)水稻產(chǎn)量、氮素吸收及利用效率的影響[J].農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，2010，（4）：479-483.

[5] 趙其國，周生路，吳紹華，等. 中國耕地資源變化及其可持續(xù)利用與保護(hù)對(duì)策[J]. 土壤學(xué)報(bào)，2006，43（4）：662-672.

[6] 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.

[7] 夏 冰，劉清波，莫亞麗，等. 超級(jí)雜交稻不同基因型對(duì)其氮素利用效率的影響[A]. 全國第十三屆水稻優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)理論與技術(shù)研討會(huì)論文摘要匯編[C]. 南昌：江西農(nóng)業(yè)大學(xué)，2009.

[8] 李雪娟，湯劍平，莊" 靜. 近年水稻生產(chǎn)上的技術(shù)問題和節(jié)肥增效技術(shù)[J]. 上海農(nóng)業(yè)科技，2004，（4）：26-27.

[9] Zhu Z L. Fate and management of fertilizer nitrogen in agro-ecosystems[J]. Nitrogen in Soils of China，1997，74：239-279.

[10] Buresh R，Witt C. Challenge and opportunity in improving fertilizer nitrogen use efficiency of irrigated rice in China[J]. Agricultural Sciences in China，2002，1（7） ：776 -785.

[11] 石慶華，程永盛，潘曉華，等. 施氮量對(duì)兩系雜交晚稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J]. 土壤肥料，2000，（4）：9-12.

[12] 柳金來，宋繼娟，李福林，等. 氮肥施用量對(duì)水田土壤肥力和水稻植株養(yǎng)分含量及產(chǎn)量的影響[J]. 農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2000，20（4）：8 -12.

[13] 張從慧. 氮肥運(yùn)籌在水稻生產(chǎn)上的應(yīng)用效果研究[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2017，（7）：18.

[14] 隋 鑫，呂小紅，付雪蛟，等. 氮肥施入量對(duì)濱海鹽堿地水稻生長發(fā)育及產(chǎn)量與光合效應(yīng)的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，（5）：94-96.

[15] 彭泰輝，楊文珍，馬星桃，等. 氮肥施用量及運(yùn)籌方式對(duì)水稻產(chǎn)量的影響[J]. 貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，44（7）：22-25.