氮肥和穴苗數(shù)對(duì)機(jī)插中粳稻金粳818產(chǎn)量及氮素吸收利用的影響

張軍 王愛華 方書亮 周冬冬 李必忠 張永進(jìn) 劉忠紅 葛夢(mèng)婕

摘要：為探討淮北地區(qū)機(jī)插粳稻綠色高效栽培技術(shù)關(guān)鍵。以中熟中粳金粳818為材料，研究施氮量和穴苗數(shù)對(duì)其產(chǎn)量、群體特征及氮素吸收利用的影響。結(jié)果表明，隨著施氮量增加，水稻產(chǎn)量呈先增后降的變化趨勢(shì)，以施氮量 270 kg/hm2 處理的產(chǎn)量最高，氮素吸收利用率呈降低的變化趨勢(shì)，以225 kg/hm2處理最高。同一施氮量條件下，隨著穴苗數(shù)增加，各處理產(chǎn)量變化趨勢(shì)不同，其中以270 kg/hm2條件下的5苗/穴處理產(chǎn)量最高，而氮素吸收利用率呈降低趨勢(shì)，均以3苗/穴處理最高。施氮量270 kg/hm2結(jié)合栽插密度5苗/穴的處理群體莖蘗動(dòng)態(tài)升降平穩(wěn)，中后期具備較高的光合物質(zhì)生產(chǎn)能力，最終實(shí)產(chǎn)最高，且群體的氮素吸收利用率達(dá)44.28%，表明適度增密減氮可作為當(dāng)?shù)貦C(jī)插稻節(jié)肥高效生產(chǎn)的科學(xué)參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)插中粳稻;施氮量;穴苗數(shù);產(chǎn)量;產(chǎn)量構(gòu)成因素;群體特征;氮素吸收利用

中圖分類號(hào)： S511.06;S511.04

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2019）15-0113-04

氮素是水稻生長(zhǎng)所需的重要營養(yǎng)元素之一，但過量施用氮肥不僅影響農(nóng)民種植收益，還會(huì)導(dǎo)致氮素虧損易引起面源污染。前人在增加水稻產(chǎn)量提升氮肥利用率方面做了大量研究[1-3]，如篩選高效肥料、選育氮高效水稻品種、增施有機(jī)肥培肥地力等，這些對(duì)于減少氮肥盲目施用和提升經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益均發(fā)揮了巨大作用。前人關(guān)于機(jī)插稻適宜栽插密度也做過相關(guān)研究[4-6]，但由于試驗(yàn)地或品種不同大家得出的研究結(jié)論不同。也有開展栽插密度與氮肥耦合的相關(guān)研究，謝小兵等研究認(rèn)為，低氮密植利于超級(jí)稻產(chǎn)量和氮素利用率的提高[7]。王紹華等的研究表明，維持一定的基本苗數(shù)，在中氮水平下可促進(jìn)水稻吸氮，提升氮素利用率，降低生產(chǎn)成本[8]。江蘇省淮安市機(jī)插稻面積常年穩(wěn)定在15萬hm2左右，雖然機(jī)插秧技術(shù)在當(dāng)?shù)赝茝V近20年，但農(nóng)戶對(duì)機(jī)插稻農(nóng)機(jī)農(nóng)藝配套技術(shù)應(yīng)用方面仍存有較多問題，尤其在大田栽插密度和施肥兩者結(jié)合方面，農(nóng)戶習(xí)慣使用高氮密植栽培方法，不僅種植效益不高，還易引起環(huán)境污染。金粳818是天津市水稻研究所用津稻9618和津稻1007選育的粳型常規(guī)水稻品種，該品種是帶有抗咪唑類除草劑基因的國審水稻品種，種植過程中配套使用專用除草劑，能經(jīng)濟(jì)有效地控制田間雜草和雜稻危害，正常年份單產(chǎn)超過10 500 kg/hm2，出米率較對(duì)照連粳7號(hào)和華粳5號(hào)高2%～3%，備受農(nóng)戶和市場(chǎng)的歡迎，淮安市每年種植面積穩(wěn)定在3.3萬hm2以上且有增加趨勢(shì)，但當(dāng)?shù)蒯槍?duì)該品種高產(chǎn)高效的適宜施氮量和栽插穴苗數(shù)的研究較少，因此，筆者在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行了機(jī)插中粳稻金粳818施氮量與穴苗數(shù)耦合試驗(yàn)，目的是為新形勢(shì)下當(dāng)?shù)貦C(jī)插稻高產(chǎn)高效栽培提供理論和技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及品種

試驗(yàn)于2017年在江蘇省淮安市稻麥?zhǔn)痉痘鼗搓巺^(qū)凌橋鎮(zhèn)（118°51′E、33°35′N）進(jìn)行。該區(qū)位于淮河以北，屬于溫帶季風(fēng)氣候，年均氣溫14 ℃左右，年降水量960 mm左右，全年日照時(shí)數(shù)2 358.4 h左右，無霜期239 d左右。試驗(yàn)地前茬為小麥（產(chǎn)量6 985.80 kg/hm2），土壤類型屬淤泥質(zhì)土，0～20 cm 土層有機(jī)質(zhì)含量21.42 g/kg、全氮含量1.59 g/kg、速效磷含量48.22 mg/kg、速效鉀含量98.28 mg/kg。選用品種為中熟中粳金粳818，主莖總?cè)~數(shù)14～15張，伸長(zhǎng)節(jié)間數(shù)5～6個(gè)，千粒質(zhì)量26.5 g，材料由淮安市金地種業(yè)科技有限公司提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

育秧方式為常規(guī)毯苗育秧，播種期為6月1日，秧齡按22 d計(jì)算，人工模擬機(jī)插，根據(jù)當(dāng)?shù)卮竺娣e機(jī)插稻生產(chǎn)要求，栽插規(guī)格統(tǒng)一為30 cm×12 cm。采用施氮量（N）×穴苗數(shù)（A）兩因素試驗(yàn)，3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積15 m2;主區(qū)設(shè)置4個(gè)施氮（尿素）水平，施氮量分別為0、225、270、315 kg/hm2，編為N0、N225、N270、N315處理，穴栽苗數(shù)為副區(qū)，設(shè)置3個(gè)水平，分別為3、5、7苗/穴，編為A1、A2、A3處理。氮肥運(yùn)籌按基肥 ∶ 蘗肥 ∶ 穗肥=3 ∶ 4 ∶ 3施用，分蘗肥于移栽后7、14 d等量施用，穗肥于倒4葉期施用。磷肥（過磷酸鈣）施用量折合P2O5 90 kg/hm2，鉀肥（氯化鉀）施用量折合K2O 150 kg/hm2，磷肥一次性基施，鉀肥分別于耕翻前、拔節(jié)期等量施入。水分管理及病蟲草害防治等相關(guān)的栽培措施均按照高產(chǎn)栽培要求實(shí)施。

1.3 測(cè)定內(nèi)容與方法

1.3.1 莖蘗動(dòng)態(tài) 各處理每小區(qū)定點(diǎn)10穴作為1個(gè)觀察點(diǎn)，分別在水稻有效分蘗臨界葉齡期[（N-n）期]、拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期和成熟期考察群體莖蘗數(shù)

1.3.2 葉面積指數(shù)、干物質(zhì) 于（N-n）期、拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期和成熟期每處理取代表性植株3穴，其中1穴樣本用于測(cè)葉面積，采用長(zhǎng)寬系數(shù)法測(cè)定;另2穴樣本105 ℃下殺青30 min，80 ℃烘箱烘至恒質(zhì)量后，測(cè)定大田干物質(zhì)量。

1.3.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的測(cè)定 成熟期每處理普查50穴，計(jì)算有效穗數(shù)，取5穴調(diào)查每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率，測(cè)定千粒質(zhì)量、理論產(chǎn)量、小區(qū)實(shí)收產(chǎn)量。

1.3.4 氮素測(cè)定 用凱氏定氮法測(cè)定成熟期地上部植株的含氮量。相關(guān)參數(shù)計(jì)算方法如下：

氮素積累總量（kg/hm2）=成熟期單位面積植株（秸稈和籽粒）氮積累量的總和;

氮素農(nóng)學(xué)利用率（kg/kg）=（施氮區(qū)產(chǎn)量-空白區(qū)產(chǎn)量）/施氮量;

氮肥偏生產(chǎn)力（kg/kg）=施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量;

氮素吸收利用率=（施氮區(qū)植株總吸氮量-空白區(qū)植株總吸氮量）/施氮量;

氮素生理利用率=（施氮區(qū)產(chǎn)量-空白區(qū)產(chǎn)量）/（施氮區(qū)植株總吸氮量-空白區(qū)植株總吸氮量）×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成

由表1可知，隨著施氮量增加，水稻產(chǎn)量呈先增后降的變化趨勢(shì)，其中以N270處理的籽粒實(shí)產(chǎn)最高，其次是N315處理，再次是N225處理，其中N270處理產(chǎn)量極顯著高于N225和N315處理，但后兩者產(chǎn)量差異不顯著。同一施氮水平下，隨著穴苗數(shù)增加，N0和N225處理水稻實(shí)產(chǎn)均呈遞增趨勢(shì)，N270處理則呈先增后降趨勢(shì)，而N315處理呈降低趨勢(shì)，其中以N270A1、N270A2、N315A1處理的產(chǎn)量明顯高于其他處理，實(shí)產(chǎn)分別達(dá) 10 419.46、10 674.60、10 591.95 kg/hm2。說明適當(dāng)增加施氮量和穴苗數(shù)可以提高水稻產(chǎn)量，但當(dāng)施氮量超過一定水平時(shí)，增加穴苗數(shù)，水稻產(chǎn)量均下降。

分析不同處理的產(chǎn)量構(gòu)成因素（表1）可知，隨著施氮量增加，機(jī)插稻穗數(shù)呈增加趨勢(shì)，而每穗粒數(shù)、總穎花量、結(jié)實(shí)率、千粒質(zhì)量均呈先增后降的趨勢(shì)。同一施氮水平下，隨著穴苗數(shù)增加，群體穗數(shù)均呈增加趨勢(shì)，但穗型均變小;在N0和N225處理下，穴苗數(shù)增加，群體穎花量呈增加趨勢(shì)，N270處理呈先增加后下降趨勢(shì)，N315處理則呈下降趨勢(shì)，不同處理的結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量均呈減小趨勢(shì)。說明增加施氮量，可以增加群體有效穗數(shù)，但氮肥達(dá)到一定水平后，群體穗數(shù)增加幅度變小，穗數(shù)的增加不足以彌補(bǔ)穗型減小的損失，導(dǎo)致群體穎花量下降;另外，增加穴苗數(shù)一定程度上可以增加群體有效穗數(shù)和群體穎花量，但當(dāng)?shù)蔬_(dá)到一定水平后繼續(xù)增加穴苗數(shù)，由于有效穗數(shù)的增加量變小，而穗型變小，也導(dǎo)致群體穎花量不足。本研究中的施氮量達(dá)270 kg/hm2時(shí)，5苗/穴處理對(duì)應(yīng)的群體穎花量高于7苗/穴處理，而315 kg/hm2處理則是3苗/穴處理最高;另外，群體穗數(shù)增多，帶來群體郁閉，導(dǎo)致光合不足，結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量也相應(yīng)變小。表明當(dāng)?shù)夭捎贸Ｒ?guī)機(jī)插方式，在氮肥適宜條件下可通過適當(dāng)增加穴苗數(shù)或在控制穴苗數(shù)基礎(chǔ)上增加施氮量這2個(gè)途徑來提升金粳818群體有效穗數(shù)，從而獲得較高群體穎花量，并維持相對(duì)較高的結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量，最終獲得高產(chǎn)。

2.2 群體莖蘗動(dòng)態(tài)

由表2可知，氮肥施用量對(duì)其不同生育期水稻群體莖蘗數(shù)影響極顯著，表現(xiàn)為自（N-n）期至成熟期高氮處理均高于低氮處理，可見氮肥能夠促進(jìn)機(jī)插稻群體分蘗，但群體最終成穗率呈相反趨勢(shì)，不施氮處理的成穗率最高，達(dá)75.15%，其余依次為N225、N270、N315處理，分別較N0處理低2.77%、467%、8.28%。進(jìn)一步分析表明，同一施氮水平下，穴苗數(shù)對(duì)水稻群體莖蘗動(dòng)態(tài)影響與氮肥處理相似，隨穴栽苗數(shù)增加，不同生育期群體莖蘗數(shù)均亦表現(xiàn)為增加趨勢(shì)，而群體成穗率亦呈相反的變化趨勢(shì)。

2.3 群體葉面積指數(shù)

葉面積指數(shù)（LAI）是群體光合源的重要指標(biāo)，也是衡量群體大小的主要標(biāo)準(zhǔn)。由表3可知，隨著施氮量增加，（N-n）期和拔節(jié)期的群體LAI均呈增加趨勢(shì)，而孕穗期、抽穗期和成熟期表現(xiàn)為先增后降趨勢(shì)，除拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期的N270和N315處理差異不顯著外，其他不同氮肥處理間LAI差異顯著或極顯著;不同處理最大LAI出現(xiàn)在孕穗期，N270和N315處理的最大LAI分別為7.47和7.20，極顯著高于N225、N0處理。隨著穴苗數(shù)增加，N0和N225處理各生育期的群體LAI均呈增加趨勢(shì);N270和N315處理的前期亦呈增加趨勢(shì)，而后期變化趨勢(shì)各異，N270處理從孕穗期至抽穗期，群體LAI呈先增后降趨勢(shì)，而N315處理從孕穗期至成熟期呈降低趨勢(shì)。同一氮肥處理最大LAI亦均出現(xiàn)在孕穗期，以N270A2處理的群體LAI最大，為7.82，其次是N315A1處理，為7.65。

2.4 群體干物質(zhì)量

由表4可知，隨著施氮量增加，（N-n）期、拔節(jié)期和孕穗期的群體干物質(zhì)量均呈增加趨勢(shì)，且各處理間差異極顯著，而抽穗期和成熟期表現(xiàn)為先增后降趨勢(shì)，除抽穗期的N270和N315處理差異不顯著外，其他處理間差異顯著或極顯著。相同施氮水平下，隨著穴苗數(shù)增加，各處理的群體干物質(zhì)量變化趨勢(shì)不同。低氮水平下，全生育期群體干物質(zhì)量呈增加趨勢(shì);而N270和N315處理前期呈增加趨勢(shì)，孕穗期至成熟期N270處理呈先增后降趨勢(shì)，N315處理則呈降低趨勢(shì)。以N270A2處理最終干物質(zhì)量最高，達(dá)19 878.75 kg/hm2，其次是N315A1對(duì)應(yīng)的3苗/穴處理，達(dá)19 535.70 kg/hm2。

2.5 群體氮素吸收利用

由表5可知，隨著施氮量增加，氮素積累總量先增加后降低，以N270處理的氮素積累總量最高，達(dá)223.70 kg/hm2，不同氮肥處理間差異顯著或極顯著（N225和N315處理除外）;隨著施氮量增加，氮素農(nóng)學(xué)利用率、氮肥偏生產(chǎn)力、氮素吸收利用率和氮素生理利用率均呈降低的變化趨勢(shì)，不同處理間差異達(dá)極顯著水平（N270和N315處理的氮素生理利用率除外），可見施氮量增加到一定水平后，氮素積累總量明顯下降，同時(shí)氮肥農(nóng)學(xué)和吸收利用率也顯著降低。同一施氮水平下，隨著穴苗數(shù)增加，N225處理氮素積累總量表現(xiàn)為增加趨勢(shì)，N270處理先增后降，而N315處理則呈降低趨勢(shì);氮素利用率的指標(biāo)變化趨勢(shì)較為復(fù)雜，隨著穴苗數(shù)增加，氮素農(nóng)學(xué)利用率和氮素吸收利用率呈降低趨勢(shì)，氮肥偏生產(chǎn)力在N270處理呈先增后減的變化趨勢(shì)，N315處理則呈遞減趨勢(shì);氮素生理利用率在N225處理呈降低趨勢(shì)，而N270和N315處理則呈先升后降趨勢(shì)。綜上表明，適度增加施氮量和穴苗數(shù)不僅能夠增加金粳818群體的氮素積累總量，同時(shí)也保持相對(duì)較高的氮素吸收利用率，如本研究中N270A2處理氮素累積量達(dá)237.30 kg/hm2，氮素吸收利用率達(dá)到44.28%，氮素積累總量高于其他處理，同時(shí)氮素吸收利用率也高于高氮（N315）處理。

3 結(jié)論與討論

適宜的施氮量和栽插密度是水稻高產(chǎn)高效栽培的兩大技術(shù)關(guān)鍵，關(guān)于氮肥對(duì)水稻產(chǎn)量的影響前人已有大量研究，一致認(rèn)為隨著施氮量增加，水稻實(shí)產(chǎn)呈先增后減的變化趨勢(shì)，本研究結(jié)論與前人相似，此處不再贅述。關(guān)于機(jī)插稻適宜栽插穴苗數(shù)方面前人亦做了較多研究，有人認(rèn)為3苗/穴時(shí)產(chǎn)量最高[9]，有人認(rèn)為小棵密植利于形成高產(chǎn)[10]，也有研究認(rèn)為機(jī)插水稻栽插密度以3.5～4.7苗/穴為宜[11]。本研究結(jié)果表明，在N225處理?xiàng)l件下，隨著穴苗數(shù)增加，產(chǎn)量呈增加趨勢(shì)，N270處理?xiàng)l件下呈先增后降趨勢(shì)，而N315處理下呈降低趨勢(shì)。縱觀前人的氮肥和密度耦合試驗(yàn)，其中密度設(shè)置多圍繞不同穴數(shù)（株行距不同）開展研究，而關(guān)于機(jī)插稻施氮量和穴苗數(shù)耦合的研究較少，尤其關(guān)于淮北地區(qū)的相關(guān)研究尚未見報(bào)道。本研究結(jié)果表明，機(jī)插稻金粳818在施氮量為270 kg/hm2和穴苗數(shù)為5苗/穴時(shí)產(chǎn)量最高，達(dá)到10 674.60 kg/hm2，且在此條件下，群體莖蘗動(dòng)態(tài)升降平穩(wěn)，中后期具備較高的光合物質(zhì)生產(chǎn)能力，最終群體的氮素吸收利用率達(dá)到44.28%，和其他處理相比，此組合水稻產(chǎn)量最高，同時(shí)氮素吸收利用率也高于高氮（N315）處理。

受溫光條件、種植制度和常規(guī)機(jī)插秧特性影響，淮北地區(qū)機(jī)插稻的溫光利用和實(shí)產(chǎn)遠(yuǎn)不及手栽稻，生產(chǎn)中選用的品種大多為中熟中粳類型，其更多依靠挖掘穗數(shù)潛力以實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)，農(nóng)戶往往盲目增加施氮量和播種量以達(dá)到足穗目標(biāo)，通過多地生產(chǎn)實(shí)績(jī)佐證此做法不科學(xué)。本試驗(yàn)以代表性品種金粳818為試驗(yàn)材料，通過研究可以看出，在施氮量分別為270、315 kg/hm2條件下，對(duì)應(yīng)栽插穴苗數(shù)分別為5、3苗/穴時(shí)產(chǎn)量較高，兩者產(chǎn)量差異不顯著，但前者較后者氮素吸收利用率高6.88%，達(dá)極顯著水平;綜合比較來看，2種耦合方式的經(jīng)濟(jì)效益差異不大，但前者的生態(tài)效益優(yōu)于后者。因此，當(dāng)前新形勢(shì)下，適度的增密減氮措施可作為淮北地區(qū)機(jī)插稻綠色高效生產(chǎn)的一種科學(xué)參考，可進(jìn)一步進(jìn)行生產(chǎn)示范。當(dāng)然，隨著基本苗數(shù)增加，培育標(biāo)準(zhǔn)化壯秧技術(shù)要求更高，另外減氮基礎(chǔ)上的大田肥水運(yùn)籌技術(shù)也須要進(jìn)一步完善。

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