寒地水稻不同生育期類型品種精確定量施氮參數(shù)的研究

王麗萍 那永光 顧春梅 王士強(qiáng) 趙黎明 王賀 杜金嶺

摘要 [目的]明確不同生育期類型寒地水稻的精確定量施氮參數(shù)變化特點(diǎn)。[方法]以黑龍江省第三積溫帶主栽的中熟早粳（空育131、墾稻32）和中熟晚粳（墾稻24、墾稻30）2生育期類型品種為材料，設(shè)置2種施氮水平（0 和260 kg/hm2尿素），研究精確定量施氮3個(gè)參數(shù)的變化規(guī)律。[結(jié)果]不同生育期類型水稻品種的100 kg籽粒吸氮量相對(duì)比較穩(wěn)定，不施氮情況下數(shù)值范圍為1.81～1.85 kg，施氮量為260 kg/hm2情況下數(shù)值范圍為1.89～1.94 kg;土壤基礎(chǔ)供氮量與各生育期類型水稻的生育期存在一定關(guān)系，隨生育期的延長土壤基礎(chǔ)供氮量呈增加趨勢;施氮量在260 kg/hm2情況下，氮肥利用率均在40%以上，且中熟晚粳的氮肥利用率明顯高于中熟早粳，中熟早粳氮肥利用率范圍為42.58%～44.30%，中熟晚粳氮肥利用率范圍為45.21%～46.01%，且氮肥利用率與產(chǎn)量呈線性相關(guān)。[結(jié)論]精確定量施氮的參數(shù)變化具有一定的規(guī)律可循，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中利用參數(shù)，運(yùn)用斯坦福方程算取目標(biāo)產(chǎn)量施氮量是可行的。

關(guān)鍵詞 寒地水稻;生育期類型;施氮量;精確定量

中圖分類號(hào) S511文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2019）11-0153-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.11.044

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Abstract [Objective]To determine the changing characteristics of precise quantitative parameters of rice in cold region in different growth stage types.[Method]Mediummaturing early Japonica（Kongyu 131， Kendao 32）and mediummaturing late Japonica（Kendao 24 and Kendao 30）were taken as the research materials， which were mainly planted in the third accumulated temperate zone of Heilongjiang Province. Two levels of nitrogen application （0 and 260 kg/hm2 urea） were set up to expose the change law of the three parameters of the precise and quantitative N application [Result]The N requirement for 100 kg rice grain with different growth stage types was relatively stable. The numerical value ranged from 1.81 to 1.85 kg without nitrogen application. Under 260 kg/hm2 nitrogen application， the numerical range was 1.89-1.94 kg;there was a certain relationship between soil basic nitrogen supply and the growth stage of rice with different growth stages， and the soil basic nitrogen supply increased with the prolongation of growth stages;under 260 kg/hm2 nitrogen application， the N use efficiency was above 40%， and the N use efficiency of mediummaturing late Japonica was higher than mediummaturing early Japonica， mediummaturing late Japonica was 42.58%-44.30% and mediummaturing early Japonica was 45.21%-46.01%， and the N use efficiency was linearly related to the yield. [Conclusion]The parameters of precise quantitative N fertilization have certain rules to follow， and it is feasible to use parameters and Stanford equation to calculate the target yield nitrogen application in the process of agricultural production.

Key words Rice in cold region;Growth stage type;N application;Precise quantification

基金項(xiàng)目 國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“寒地機(jī)插水稻優(yōu)質(zhì)高效豐產(chǎn)耐冷品種篩選及配套栽培技術(shù)”（2016YFD0300504-2）。

作者簡介 王麗萍（1975—），女，黑龍江佳木斯人，高級(jí)農(nóng)藝師，碩士，從事水稻栽培生理研究。*通信作者，研究員，碩士，從事水稻育種研究。

收稿日期 2018-11-26

氮肥對(duì)水稻生長發(fā)育及產(chǎn)量形成的影響至關(guān)重要，傳統(tǒng)氮肥施用量的確定多是依據(jù)當(dāng)?shù)爻Ｄ晔┓式?jīng)驗(yàn)或該地區(qū)典型的高產(chǎn)試驗(yàn)來確定，忽略了品種以及地塊間土壤肥力的差異，因此經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)氮肥過量或不足等情況，不能使產(chǎn)出最大化[1]。為此，我國學(xué)者結(jié)合我國不同階段的國情先后提出了“營養(yǎng)診斷施肥技術(shù)[2]”“測土配方施肥[3-4]”“實(shí)地氮肥管理技術(shù)[5-6]”等施肥技術(shù)。20世紀(jì)90年代，凌啟鴻等[7]又提出水稻精確定量施氮技術(shù)，旨在以最少的氮肥投入，獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的稻米。

經(jīng)過前人多年的實(shí)踐將斯坦福（Stanford）理論方程[達(dá)到目標(biāo)產(chǎn)量的施氮量=（達(dá)到目標(biāo)產(chǎn)量的需氮量-土壤氮素供應(yīng)量）/施用肥料的當(dāng)季利用率]上升到實(shí)踐中來精確計(jì)算施肥量，施肥問題才得以解決[8-10]。但以上3個(gè)參數(shù)受品種、地區(qū)以及栽培條件等共同影響。因此，不同生育期類型水稻品種由于品種特性發(fā)生改變，進(jìn)而影響精確定量施氮參數(shù)的改變。2000年以來，凌啟鴻等[7]以優(yōu)質(zhì)秈稻為研究對(duì)象，進(jìn)行各種條件下的精確定量施氮研究，并取得了豐碩成果，為江蘇地區(qū)水稻精確施氮提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。但由于黑龍江地區(qū)地理位置以及品種特性與南方相差較大，尚不清楚前人取得的定量施氮參數(shù)成果是否也適用于該地區(qū)。鑒于此，筆者以黑龍江省第三積溫帶種植的中熟早粳稻和中熟晚粳稻為試驗(yàn)材料，研究不同生育期類型寒地粳稻品種的氮吸收利用參數(shù)，以明確不同生育期類型寒地粳稻的精確定量參數(shù)變化特點(diǎn)，為寒地水稻精確定量施氮提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在黑龍江省農(nóng)墾科學(xué)院水稻研究所徐一戎水稻科技園區(qū)試驗(yàn)田進(jìn)行，供試土壤為沙底白漿土，0～20 cm耕層土壤基本理化狀況為水解性氮145 mg/kg、速效磷34.7 mg/kg、速效鉀161.7 mg/kg、有機(jī)質(zhì)35.4 g/kg、全氮1.38 g/kg、全磷0.618 g/kg、全鉀20.7 g/kg、 pH 7.23。

1.2 試驗(yàn)材料

以黑龍江第三積溫帶主栽的中熟早粳品種空育131、墾稻32和中熟晚粳品種墾稻24、墾稻30為試驗(yàn)材料，品種特性如表1。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，以氮肥施用量為主區(qū)，設(shè)2個(gè)施氮水平：0 kg/hm2記為N0、尿素260 kg/hm2記為N1;以不同生育期的水稻品種為裂區(qū)，設(shè)4個(gè)水平：空育131、墾稻32、墾稻24、墾稻30;裂區(qū)面積為10 m2，3次重復(fù)。主區(qū)間筑埂，并以塑料薄膜覆蓋，以防串水串肥影響試驗(yàn)效果。

2016年4月18日播種，5月29日移栽，插秧密度為每穴4株，插秧規(guī)格為30 cm×10 cm，6行區(qū)。氮肥的施用比例按基肥∶蘗肥∶調(diào)節(jié)肥∶穗肥=4∶3∶1∶2，其中蘗肥分2次施，4葉期施70%，6葉期施30%;磷肥[磷酸二銨（N18%、P2O546%）和五氧化二磷（P2O5≥98.0%）]100%基施;氯化鉀（K2O≥60%）基肥施60%，穗肥施40%。全年純N∶P2O5∶K2O的施用比例為2.0∶1.0∶1.5，無N區(qū)的P2O5和K2O的用量參照N1的處理設(shè)定，具體施肥方法見表2。其他管理同一般大田生產(chǎn)。

1.4 測定項(xiàng)目及方法

1.4.1 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素。

成熟期各處理選取生長均勻，具有代表性植株10穴，自然風(fēng)干后用于產(chǎn)量構(gòu)成因素調(diào)查;各小區(qū)收獲2 m2測定實(shí)際產(chǎn)量，重復(fù)3次。

4

1.4.2 干物質(zhì)與氮素含量。

成熟期選具有代表性植株10穴，105 ℃殺青30 min后，80 ℃烘至恒重，稱地上部質(zhì)量并做及記錄后整株進(jìn)行粉碎處理，用H2SO4-H2O2進(jìn)行消化處理，用凱式定氮法測定植株含氮率[11]。

1.5 相關(guān)計(jì)算公式

氮素吸收量（kg/hm2）=地上部植株干物質(zhì)量×含氮率

氮肥吸收利用率=（施氮區(qū)植株含N量-無氮區(qū)植株含N量）/氮肥施用量×100%

100 kg籽粒吸氮量（kg）=總吸氮量/實(shí)際產(chǎn)量×100

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft office 2007和DPS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生育期類型水稻產(chǎn)量比較

不同氮肥施用量下2種生育期類型水稻產(chǎn)量方差顯示，不同的施氮水平和生育期類型及其互作效應(yīng)對(duì)水稻產(chǎn)量的影響均達(dá)顯著水平，表明該試驗(yàn)的產(chǎn)量受施氮水平和生育期類型影響較大。

由表3可知，隨著生育期的延長，水稻產(chǎn)量呈增加趨勢。中熟晚粳產(chǎn)量顯著高于中熟早粳，N0和N1處理下平均增幅分別為10.12%和6.34%。施氮顯著提高各生育類型水稻產(chǎn)量與N0處理相比，N1處理中熟早粳增幅為51.08%～5382%，中熟晚粳增幅為44.79%～47.77%。從產(chǎn)量構(gòu)成因素來看，不同生育期類型以及同一生育期類型的不同水稻品種構(gòu)成因素差異較大，而且施氮主要通過提高有效穗數(shù)和穗粒數(shù)來實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)的。

2.2 不同生育期類型水稻含氮率比較

由表4可知，不同生育期類型水稻含氮率存在差異。總體表現(xiàn)為N0處理中熟晚粳整株含氮率高于中熟早粳，平均增幅為5.39%;N1處理下，中熟晚粳整株的含氮率則低于中熟早粳，平均降幅為299%。施氮顯著提高各生育類型水稻的含氮率，與N0處理相比，N1處理各生育期類型水稻的含氮率均顯著升高，中

2.3 不同生育期類型水稻干物質(zhì)比較

由表5可知，不同生育期類型水稻成熟期干物質(zhì)存在一定差異。中熟晚粳品種的干物質(zhì)量顯著高于中熟早粳，與中熟早粳相比，N0處理中熟晚粳平均高了6.19%，N1處理下中熟晚粳平均高了1118%，這可能與生育期有關(guān)，也表明中熟晚粳更具高產(chǎn)優(yōu)勢。增施氮肥會(huì)顯著提高水稻成熟期干物質(zhì)量，與N0處理相比，N1處理下中熟早粳水稻干物質(zhì)提高了28.97%～4160%，中熟晚粳水稻干物質(zhì)提高了32.93%～50.29%。

2.4 不同生育期類型水稻氮素吸收參數(shù)比較

由圖1可知，水稻吸氮量隨著產(chǎn)量的增加而增加。由表6可知，不同生育期類型和不同施氮量下水稻吸氮量均存在差異。相同氮肥處理下，中熟晚粳吸氮量顯著高于中熟早粳。與中熟早粳相比，中熟晚粳在N0和N1處理下分別高12.26%和765%。這表明隨著氮肥的施入，中熟晚粳較中熟早粳的吸氮能力弱。增施氮肥顯著提高各生育期類型水稻的吸氮量，與N0處理相比，N1處理中熟早粳提高了60.84%～63.31%，中熟晚粳提高了54.77%～56.16%，表明施氮更有利于中熟早粳吸氮量的提高。

2.5 當(dāng)季氮肥利用率

由表7可知，不同生育期類型水稻氮肥利用率存在差異，中熟早粳品種氮肥利用率低于中熟晚粳品種，相比于中熟早粳，中熟晚粳平均高了5.00%，表明施氮更有利于中熟晚粳品種氮素的高效利用。由圖2可知，氮肥利用率與水稻產(chǎn)量呈顯著線性相關(guān)關(guān)系，表明同等施氮量下，產(chǎn)量越高氮肥利用率就越高。

3 結(jié)論與討論

水稻栽培技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)就是“高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)、生態(tài)”，氮作為水稻吸收量較大的元素之一，對(duì)水稻的生長發(fā)育與產(chǎn)量形成影響較大。為此目標(biāo)學(xué)者們針對(duì)氮肥施用技術(shù)進(jìn)行了一系列的研究，以期得到較通用且滿足上述目標(biāo)的施肥技術(shù)，由此精確定量施氮技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。精確定量施氮的技術(shù)難點(diǎn)就在于如何準(zhǔn)確確定土壤供氮量、作物目標(biāo)需氮量以及氮肥當(dāng)季利用率。不同類型的品種對(duì)氮的需求存在顯著差異，殷春淵等[12]研究認(rèn)為，適宜該地區(qū)種植的生育期類型品種的100 kg籽粒吸氮量在不同生育期類型水稻品種間相對(duì)穩(wěn)定，且存在一定規(guī)律;不適宜該地區(qū)種植的生育期類型品種的100 kg籽粒吸氮量變化較大。該試驗(yàn)結(jié)果表明，不同生育期類型100 kg籽粒吸氮量變化較小，不施氮情況下變化幅度為1.81～1.85 kg;施氮能夠顯著提高各生育期類型品種的100 kg籽粒吸氮量，施氮情況下變化幅度為1.89～1.94 kg。這表明無論在什么情況下，不同生育期類型水稻品種的100 kg籽粒吸氮量間無顯著差異。

凌啟鴻[13]、殷春淵[14]研究表明，水稻精確定量參數(shù)中，土壤基礎(chǔ)供氮量變化幅度最大，是一個(gè)比較難以確定的參數(shù)。該參數(shù)一般用無氮區(qū)植株的吸氮量作為估算值。試驗(yàn)結(jié)果表明，該參數(shù)與各生育期類型水稻的生育期以及產(chǎn)量存在一定關(guān)系，即隨著生育期的延長和產(chǎn)量的增加，土壤基礎(chǔ)供氮量呈增加趨勢。

氮肥當(dāng)季利用率與遺傳特性、當(dāng)?shù)丨h(huán)境因素以及栽培調(diào)控措施有著直接聯(lián)系[15-16]。因此，求取不同生育期類型水稻品種的該參數(shù)時(shí)，須保證環(huán)境因素以及栽培調(diào)控措施完全一致。研究表明，通過精確定量施肥技術(shù)，能夠顯著提高氮肥的當(dāng)季利用效率，且不同生育期類型水稻的氮肥利用率存在一定差異。該研究結(jié)果表明，施氮量在260 kg/hm2處理下，氮肥利用率均在40%以上，且中熟晚粳的氮肥利用率明顯高于中熟早粳。

綜上可知，寒地水稻精確定量施氮的參數(shù)變化具有一定的規(guī)律可循，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中利用參數(shù)，運(yùn)用斯坦福方程算取目標(biāo)產(chǎn)量施氮量是可行的。

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