氮、磷節(jié)約高產(chǎn)型水稻品種篩選

李敏 付敬鋒,2 賈朝羨,2 姬廣梅 周維佳 羅德強(qiáng) 江學(xué)海

（1貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所，貴陽550006；2 貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院，貴陽550025；第一作者：limin-good@sohu.com）

水稻是我國最重要的糧食作物，綠色發(fā)展是我國現(xiàn)階段水稻生產(chǎn)的必然選擇。2018年“中央一號文件”明確提出開展農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展行動，實(shí)現(xiàn)投入品減量化、生產(chǎn)清潔化[1]。氮、磷是水稻需求量較大的營養(yǎng)元素，施用氮肥和磷肥是水稻增產(chǎn)的重要手段[2-3]，但我國化肥用量尤其是氮肥用量過高，造成生產(chǎn)成本增加、資源浪費(fèi)和環(huán)境污染等一系列問題[4-8]。研發(fā)新型高效肥料產(chǎn)品[2]、改進(jìn)肥料施用方法[9]和選用肥料高效利用的水稻品種[10-12]均是減少肥料用量的重要手段。為了在減少化肥用量的同時(shí)不降低水稻產(chǎn)量，本研究以當(dāng)?shù)貐^(qū)域試驗(yàn)對照品種和生產(chǎn)中推廣面積最大的品種在正常施肥條件下的產(chǎn)量作為標(biāo)準(zhǔn)，篩選肥料高效利用的水稻品種，為水稻減肥增效提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選用貴州省水稻研究所近年來選育的黔優(yōu)35、T香優(yōu)557、安優(yōu)101、成優(yōu)981、成優(yōu)33、汕優(yōu)108、金優(yōu)785、D44/QR35、黔優(yōu)790、Y 兩優(yōu)585、全優(yōu)785、成優(yōu)489 等12 個(gè)雜交秈稻品種（組合）為試驗(yàn)材料，以國家（長江上游）水稻區(qū)試對照品種F 優(yōu)498 和貴州省水稻生產(chǎn)中應(yīng)用面積最大的宜香優(yōu)2115 作為對照。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)在貴州省遵義市湄潭縣高臺鎮(zhèn)窯上村。試驗(yàn)田前作為冬閑，土壤肥力中等。

2017年試驗(yàn)：以F 優(yōu)498（CK1）和宜香優(yōu)2115（CK2）為材料，分別設(shè)置5 個(gè)施氮處理（純氮用量分別為0、105、150、195 和240 kg/hm2，純磷用量為75 kg/hm2）和5 個(gè)施磷量處理（純磷用量分別為0、37.5、75、112.5、150 kg/hm2，純氮用量為150 kg/hm2），3 次重復(fù)，小區(qū)面積6 m2。4月10日播種，5月10日移栽，移栽行株距為30 cm×20 cm，單苗栽插。氮肥中基肥∶分蘗肥∶穗肥比例分別為4∶3∶3；磷肥作底肥一次性施入；鉀肥施用量為150 kg/hm2，分基肥和拔節(jié)肥2 次等量施入。

2018年試驗(yàn)：以上述14 個(gè)水稻品種為研究對象，分別設(shè)置4 個(gè)施氮處理（純氮用量分別為0、105、150、195 kg/hm2，分別用N0、N1、N2、N3 表示，純磷用量為75 kg/hm2）和4 個(gè)施磷量處理（純磷用量分別為0、37.5、75、112.5 kg/hm2，分別用P0、P1、P2、P3 表示，純氮用量為150 kg/hm2），3 次重復(fù)，小區(qū)面積6 m2。其余栽培措施均同2017年試驗(yàn)。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

觀察記載各品種主要生育時(shí)期，成熟期各小區(qū)定點(diǎn)觀察連續(xù)20 株植株的有效穗數(shù)，按平均有效穗數(shù)取4 株植株稻穗進(jìn)行考種，用水漂法測定實(shí)粒數(shù)，并計(jì)算結(jié)實(shí)率，將實(shí)粒烘干后以1 000 粒為1 個(gè)樣本計(jì)算千粒重，重復(fù)3 次，誤差不大于0.1 g，各小區(qū)實(shí)收測產(chǎn)。氮肥偏生產(chǎn)力=施氮區(qū)水稻產(chǎn)量/施氮量；氮肥農(nóng)學(xué)利用率=（施氮區(qū)水稻產(chǎn)量-氮空白區(qū)水稻產(chǎn)量）/施氮量；磷肥偏生產(chǎn)力=施磷區(qū)水稻產(chǎn)量/施磷量；磷肥農(nóng)學(xué)利用率=（施磷區(qū)水稻產(chǎn)量-磷空白區(qū)水稻產(chǎn)量）/施磷量。

圖1 對照品種在不同施氮量下的產(chǎn)量表現(xiàn)（2017）

表1 減氮后各水稻品種的產(chǎn)量表現(xiàn)

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2013 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入、處理和作圖，采用SPSS 13.0 進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對照品種的適宜施氮量

圖1 顯示，隨著施氮量增加，F(xiàn) 優(yōu)498（CK1）和宜香優(yōu)2115（CK2）產(chǎn)量呈先增加后減少的趨勢，F(xiàn) 優(yōu)498在各施氮量條件下的產(chǎn)量均高于宜香優(yōu)2115，但2 個(gè)品種均在施氮量為195 kg/hm2時(shí)產(chǎn)量最高，在施氮量240 kg/hm2時(shí)（N4）產(chǎn)量有所降低。因此，本試驗(yàn)條件下F 優(yōu)498 和宜香優(yōu)2115 的適宜施氮量均為195 kg/hm2。

2.2 減氮后水稻品種的產(chǎn)量

2018年的數(shù)據(jù)（表1）表明，F(xiàn) 優(yōu)498（CK1）和宜香優(yōu)2115（CK2）均在施氮量195 kg/hm2時(shí)獲得最高產(chǎn)量，平均產(chǎn)量為10.23 t/hm2。與CK1 和CK2 在施氮量195 kg/hm2時(shí)平均產(chǎn)量相比，成優(yōu)981、成優(yōu)33、汕優(yōu)108、D44/QR35、成優(yōu)489 等5 個(gè)品種（組合）在施氮量150 kg/hm2時(shí)的產(chǎn)量均有所增加，平均增產(chǎn)3.97%，以汕優(yōu)108 產(chǎn)量最高，達(dá)10.82 t/hm2。在施氮量105 kg/hm2時(shí)，12 個(gè)供試水稻品種的產(chǎn)量均顯著下降，平均較對照品種在施氮量195 kg/hm2時(shí)平均產(chǎn)量降低了16.13%，說明過量減氮會嚴(yán)重影響水稻品種產(chǎn)量。

2.3 減氮后各水稻品種的氮肥利用率

從表2 可見，隨著施氮量逐漸減少，水稻氮肥偏生產(chǎn)力逐漸升高，氮肥農(nóng)學(xué)利用率以施氮量150 kg/hm2時(shí)最高。施氮量195 kg/hm2時(shí)，12 個(gè)新品種（組合）的平均氮肥偏生產(chǎn)力和農(nóng)學(xué)利用率較對照品種分別降低1.9%和3.66%，其中，汕優(yōu)108 和Y 兩優(yōu)585 高于對照。施氮量150 kg/hm2時(shí)，12 個(gè)新品種（組合）的平均氮肥偏生產(chǎn)力和農(nóng)學(xué)利用率較對照品種分別提高2.56%和9.61%，其中，安優(yōu)101、成優(yōu)33、汕優(yōu)108、D44/QR35、黔優(yōu)790、Y 兩優(yōu)585、成優(yōu)489 高于對照。

2.4 節(jié)氮高產(chǎn)型水稻品種的產(chǎn)量構(gòu)成因素

從表3 可見，與正常施氮條件下（施氮量195 kg/hm2）的對照品種相比，5 個(gè)節(jié)氮高產(chǎn)型水稻品種/組合在減氮條件下（施氮量150 kg/hm2）的有效穗數(shù)和結(jié)實(shí)率基本相當(dāng)，穗粒數(shù)平均增加了14.53%，群體穎花量平均增加了11.71%，差異達(dá)顯著水平，而千粒重平均降低了7.14%。說明節(jié)氮高產(chǎn)型水稻品種在一定有效穗數(shù)和結(jié)實(shí)率的基礎(chǔ)上，具有更大穗型和更多的群體穎花量。

2.5 對照品種的適宜施磷量

圖2 顯示，隨著施磷量增加，F(xiàn) 優(yōu)498（CK1）和宜香優(yōu)2115（CK2）產(chǎn)量呈先增加后減少的趨勢，F(xiàn) 優(yōu)498在各施磷量條件下的產(chǎn)量均高于宜香優(yōu)2115，但2 個(gè)水稻品種均在施磷量112.5 kg/hm2時(shí)產(chǎn)量最高，在施磷量150 kg/hm2時(shí)產(chǎn)量有所降低。因此，本試驗(yàn)條件下F 優(yōu)498 和宜香優(yōu)2115 的適宜施磷量為112.5 kg/hm2。

2.6 減磷后水稻品種的產(chǎn)量

2018年的數(shù)據(jù)（表4）表明，與F 優(yōu)498 和宜香優(yōu)2115 在施磷量112.5 kg/hm2時(shí)的平均產(chǎn)量相比，汕優(yōu)108 和D44/QR35 在施磷量75 kg/hm2時(shí)的產(chǎn)量均有所增加，平均增產(chǎn)3.2%，以汕優(yōu)108 產(chǎn)量最高，為10.89 t/hm2，屬于節(jié)磷高產(chǎn)型水稻品種。此外，成優(yōu)981、成優(yōu)33、成優(yōu)489 等3 個(gè)品種在施磷量75 kg/hm2時(shí)產(chǎn)量較對照有所降低，但差異未達(dá)顯著水平。在施磷量37.5 kg/hm2時(shí)，12 個(gè)供試水稻品種的產(chǎn)量均顯著下降，平均較對照品種在施磷量112.5 kg/hm2時(shí)的產(chǎn)量降低了12.32%，說明過量減磷會造成水稻減產(chǎn)。

表2 不同氮肥水平下水稻品種的氮肥利用率（2018） （kg/kg）

表3 節(jié)氮高產(chǎn)型水稻品種的產(chǎn)量構(gòu)成因素（2018）

圖2 對照品種在不同施磷量下的產(chǎn)量表現(xiàn)（2017）

2.7 減磷后水稻品種的磷肥利用率

表4 減磷后各水稻品種的產(chǎn)量表現(xiàn) （t/hm2）

從表5 可見，隨著施磷量的減少，水稻磷肥偏生產(chǎn)力逐漸升高。磷肥農(nóng)學(xué)利用率總體以施磷量75 kg/hm2時(shí)最高。施磷量112.5 kg/hm2時(shí)，成優(yōu)981、D44/QR35、Y 兩優(yōu)585、全優(yōu)785 和成優(yōu)489 的磷肥偏生產(chǎn)力和農(nóng)學(xué)利用率均高于對照。施磷量75 kg/hm2時(shí)，汕優(yōu)108、D44/QR35、Y 兩優(yōu)585、成優(yōu)489 的磷肥偏生產(chǎn)力和農(nóng)學(xué)利用率均高于對照。

表5 不同磷肥水平下水稻品種的磷肥利用率（2018） （kg/kg）

表6 節(jié)磷高產(chǎn)型水稻品種的產(chǎn)量構(gòu)成因素（2018）

2.8 節(jié)磷高產(chǎn)型水稻品種的產(chǎn)量構(gòu)成因素

從表6 可見，與正常施磷條件下（施磷量112.5 kg/hm2）的對照品種相比，2 個(gè)節(jié)氮高產(chǎn)型水稻品種/組合在減磷條件下（施磷量75 kg/hm2）的有效穗數(shù)平均降低了6.67%，結(jié)實(shí)率和千粒重分別降低了1.28%和8.39%，但穗粒數(shù)和群體穎花量平均增加了29.63%和20.70%，差異達(dá)顯著水平。說明節(jié)磷高產(chǎn)型水稻品種的主要產(chǎn)量特點(diǎn)是具有更大穗型和更多的群體穎花量。

3 小結(jié)與討論

水稻生產(chǎn)綠色發(fā)展有利于保證稻米安全和保護(hù)生態(tài)環(huán)境[1]，而減少化肥施用量則是水稻綠色發(fā)展的重要內(nèi)容，研發(fā)新型高效肥料產(chǎn)品、改進(jìn)肥料施用方法和選用肥料高效利用的水稻品種均是減少肥料用量的重要手段[2-4]。在耕地面積不斷減少和稻米剛性需求的形勢下，如何在減少化肥用量的前提下不降低水稻產(chǎn)量顯得十分重要。

因此，以本地區(qū)域試驗(yàn)對照品種和生產(chǎn)中推廣面積最大的品種在正常施肥條件下的產(chǎn)量作為標(biāo)準(zhǔn)，尋求在減肥條件下產(chǎn)量與正常施肥條件下對照品種產(chǎn)量相當(dāng)?shù)乃酒贩N。研究表明，與對照品種相比，成優(yōu)981、成優(yōu)33、汕優(yōu)108、D44/QR35、成優(yōu)489 等5 個(gè)新品種（組合）在產(chǎn)量不降低的情況下，可節(jié)約用氮45 kg/hm2，汕優(yōu)108 和D44/QR35 在產(chǎn)量不降低的情況下，可節(jié)約用磷37.5 kg/hm2。必須要指出的是，篩選出的節(jié)氮高產(chǎn)型品種和節(jié)磷高產(chǎn)型品種多屬于普通高產(chǎn)品種，雖然能實(shí)現(xiàn)節(jié)肥高產(chǎn)，但其稻米品質(zhì)一般[13]，而優(yōu)質(zhì)稻新品種如T 香優(yōu)557 在減肥條件下的產(chǎn)量較對照明顯減產(chǎn)，說明目前兼具肥料利用率高與食味品質(zhì)優(yōu)良的水稻品種仍比較匱乏。