張軍 王愛華 方書亮 周冬冬 李必忠 張永進(jìn) 劉忠紅 葛夢婕
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,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,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,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: S511.06;S511.04
文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A
文章編號:1002-1302(2019)15-0113-04
氮素是水稻生長所需的重要營養(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,這些對于減少氮肥盲目施用和提升經(jīng)濟(jì)和社會效益均發(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,出米率較對照連粳7號和華粳5號高2%~3%,備受農(nóng)戶和市場的歡迎,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,但當(dāng)?shù)蒯槍υ撈贩N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,目的是為新形勢下當(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 試驗地點及品種
試驗于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,全年日照時數(shù)2 358.4 h左右,無霜期239 d左右。試驗地前茬為小麥(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,伸長節(jié)間數(shù)5~6個,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 試驗設(shè)計
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,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)栽培要求實施。
1.3 測定內(nèi)容與方法
1.3.1 莖蘗動態(tài) 各處理每小區(qū)定點10穴作為1個觀察點,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穴樣本用于測葉面積,采用長寬系數(shù)法測定;另2穴樣本105 ℃下殺青30 min,80 ℃烘箱烘至恒質(zhì)量后,測定大田干物質(zhì)量。
1.3.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的測定 成熟期每處理普查50穴,計算有效穗數(shù),取5穴調(diào)查每穗粒數(shù)、結(jié)實率,測定千粒質(zhì)量、理論產(chǎn)量、小區(qū)實收產(chǎn)量。
1.3.4 氮素測定 用凱氏定氮法測定成熟期地上部植株的含氮量。相關(guān)參數(shù)計算方法如下:
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,其中以N270處理的籽粒實產(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處理水稻實產(chǎn)均呈遞增趨勢,N270處理則呈先增后降趨勢,而N315處理呈降低趨勢,其中以N270A1、N270A2、N315A1處理的產(chǎn)量明顯高于其他處理,實產(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,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,而每穗粒數(shù)、總穎花量、結(jié)實率、千粒質(zhì)量均呈先增后降的趨勢。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,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,N270處理呈先增加后下降趨勢,N315處理則呈下降趨勢,不同處理的結(jié)實率和千粒質(zhì)量均呈減小趨勢。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,5苗/穴處理對應(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,并維持相對較高的結(jié)實率和千粒質(zhì)量,最終獲得高產(chǎn)。
2.2 群體莖蘗動態(tài)
由表2可知,氮肥施用量對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,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)對水稻群體莖蘗動態(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,而群體成穗率亦呈相反的變化趨勢。
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,而孕穗期、抽穗期和成熟期表現(xiàn)為先增后降趨勢,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;N270和N315處理的前期亦呈增加趨勢,而后期變化趨勢各異,N270處理從孕穗期至抽穗期,群體LAI呈先增后降趨勢,而N315處理從孕穗期至成熟期呈降低趨勢。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,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,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)量變化趨勢不同。低氮水平下,全生育期群體干物質(zhì)量呈增加趨勢;而N270和N315處理前期呈增加趨勢,孕穗期至成熟期N270處理呈先增后降趨勢,N315處理則呈降低趨勢。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,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,N270處理先增后降,而N315處理則呈降低趨勢;氮素利用率的指標(biāo)變化趨勢較為復(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,氮肥偏生產(chǎn)力在N270處理呈先增后減的變化趨勢,N315處理則呈遞減趨勢;氮素生理利用率在N225處理呈降低趨勢,而N270和N315處理則呈先升后降趨勢。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,同時也保持相對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,水稻實產(chǎn)呈先增后減的變化趨勢,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處理條件下,隨著穴苗數(shù)增加,產(chǎn)量呈增加趨勢,N270處理條件下呈先增后降趨勢,而N315處理下呈降低趨勢??v觀前人的氮肥和密度耦合試驗,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/穴時產(chǎn)量最高,達(dá)到10 674.60 kg/hm2,且在此條件下,群體莖蘗動態(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)實績佐證此做法不科學(xué)。本試驗以代表性品種金粳818為試驗材料,通過研究可以看出,在施氮量分別為270、315 kg/hm2條件下,對應(yīng)栽插穴苗數(shù)分別為5、3苗/穴時產(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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