氮肥減量后移對(duì)云南高原水旱輪作下粳稻群體質(zhì)量及產(chǎn)量的影響

夏瓊梅 胡家權(quán) 董林波 錢(qián)文娟 何永福 李貴勇 龍瑞平 朱海平 楊從黨,*

氮肥減量后移對(duì)云南高原水旱輪作下粳稻群體質(zhì)量及產(chǎn)量的影響

夏瓊梅1胡家權(quán)2,#董林波2錢(qián)文娟2何永福3李貴勇1龍瑞平1朱海平1楊從黨1,*

(1云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 糧食作物研究所，昆明 650200；2云南省曲靖市麒麟?yún)^(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，云南 曲靖 655000；3云南省曲靖市麒麟?yún)^(qū)越州鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合站，云南 曲靖 655000；#共同第一作者；*通信聯(lián)系人，E-mail:yangcd2005@163.com)

【】為探究氮肥減量后移對(duì)高原粳稻產(chǎn)量及群體質(zhì)量的影響，并為水稻氮肥減量施用提供依據(jù)。選用常規(guī)粳稻品種會(huì)粳17號(hào)和楚粳28號(hào)為材料，設(shè)置不同氮肥用量及運(yùn)籌處理，分別為CF(當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施氮模式，折合純氮270kg/hm2，基肥、分蘗肥、促花肥、?；ǚ视昧恐葹?∶5∶0∶0)、RPN1(較CF減10%，3∶3∶2∶2)、RPN2(較CF減20%，2.5∶2.5∶2.5∶2.5)、RPN3(較CF減30%，0∶2∶5∶3)、RPN4(較CF減40%，0∶0∶6∶4)和CK(不施任何肥料的空白區(qū))共6個(gè)處理，研究了水旱輪作(大蒜-水稻、烤煙→水稻)條件下氮肥減量后移對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育、群體質(zhì)量和產(chǎn)量的影響?？瞻讌^(qū)水稻產(chǎn)量?jī)赡昃哂? t/hm2，施氮后，產(chǎn)量顯著增加；與CF處理相比，隨著氮肥減量和后移比例的增加，水稻產(chǎn)量和氮肥農(nóng)學(xué)利用效率逐漸增加，純氮用量最少(162 kg/hm2)且全部后移至穗肥(促花肥∶?；ǚ?6∶4)施用，其產(chǎn)量最高，增產(chǎn)20%以上，氮肥農(nóng)學(xué)利用率從低于10 kg/kg提高到20 kg/kg以上。氮肥減量后移使稻穗分化期延長(zhǎng)，并形成抽穗期功能葉較長(zhǎng)、葉長(zhǎng)序數(shù)(由上而下)為2-3-1-4，高效葉面積率達(dá)80%以上，葉面積適宜的高光效群體，促進(jìn)穎花分化攻取大穗。同時(shí)，成穗率提高，具有較高的群體生長(zhǎng)率和抽穗后干物質(zhì)積累量，構(gòu)建了水稻高質(zhì)量群體。通過(guò)氮肥用量及施用比例的優(yōu)化，能有效減少稻田氮肥施入，提高云南粳稻產(chǎn)量和氮肥利用率。其中，水稻季不施入基蘗肥，供應(yīng)氮素全部用作穗肥投入最少，產(chǎn)出最多。

粳稻；氮肥減量后移；產(chǎn)量；群體質(zhì)量

氮素是植物重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，氮肥施用等技術(shù)的增產(chǎn)作用相當(dāng)于將人均耕地面積從0.08 hm2提高到了0.52 hm2，擴(kuò)大了6.5倍[1]。目前條件下中國(guó)水稻氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥利用率分別為10.14 kg/kg和28.13%，遠(yuǎn)低于國(guó)際水平[2]。在背景氮高的土壤和施用高氮肥量的情況下，過(guò)量的氮素往往伴隨著高呼吸消耗、病蟲(chóng)危害加劇、倒伏、收獲指數(shù)降低，最終降低氮肥利用率[3]。采用傳統(tǒng)施肥方式把氮肥全部用作基、蘗肥時(shí)，水稻產(chǎn)量增幅較小，氮農(nóng)學(xué)利用率較低[4-6]。農(nóng)業(yè)部于2015 年2月17 日印發(fā)了《到2020年化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》和《到2020年農(nóng)藥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》，力爭(zhēng)到2020年，在不影響國(guó)家糧食安全的前提下，實(shí)現(xiàn)我國(guó)農(nóng)作物化肥、農(nóng)藥使用量零增長(zhǎng)。因此，當(dāng)前水稻氮肥管理研究的重點(diǎn)就是通過(guò)科學(xué)施氮技術(shù)，減少氮肥用量，提高氮肥利用率，同時(shí)促進(jìn)水稻增產(chǎn)、農(nóng)民增收和生態(tài)環(huán)境安全。

關(guān)于氮肥的用量與運(yùn)籌對(duì)水稻產(chǎn)量及生長(zhǎng)發(fā)育的影響前人進(jìn)行了大量研究[7-14]，并形成了系統(tǒng)的水稻氮肥后移和精確定量栽培的理論與技術(shù)體系[15-20]，云南引入該技術(shù)并進(jìn)行了試驗(yàn)示范，取得了顯著的增產(chǎn)節(jié)本效果[21-25]。但以往對(duì)水稻施氮模式的研究大多是在氮肥施用總量相同的前提下，研究氮肥后移及運(yùn)籌對(duì)單作水稻生長(zhǎng)的影響，關(guān)于氮肥減量后移對(duì)水稻的影響，尤其結(jié)合水旱輪作系統(tǒng)的研究較少。云南立體氣候特點(diǎn)顯著，光熱資源豐富，復(fù)種指數(shù)高，且多為水旱輪作。稻菜輪作是云南農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中普遍存在的種植方式，主要旱季作物中除花卉和果樹(shù)外，每季化肥施用較多的即為蔬菜，N+P2O5+K2O施用量接近600kg/hm2 [26]，秋馬鈴薯施用量高達(dá)1500 kg/hm2[27]。研究表明，與水稻連作相比，合理的水旱輪作能提高水稻產(chǎn)量，改善土壤理化性質(zhì)[28-30]。而對(duì)水稻的生長(zhǎng)和土壤環(huán)境質(zhì)量的影響，與旱作季作物施肥措施及其栽培模式有很大的關(guān)系[31,32]。因此，在新發(fā)展理念下，云南水旱輪作田塊通過(guò)研究利用科學(xué)的栽培技術(shù)體系，發(fā)揮水旱輪作系統(tǒng)中水作對(duì)土壤養(yǎng)分循環(huán)的積極作用，使水稻生產(chǎn)在保證高產(chǎn)的同時(shí)減少化肥施用量，提高肥料利用率。

本研究在前期云南立體生態(tài)區(qū)多年開(kāi)展的水稻精確定量栽培試驗(yàn)及示范的基礎(chǔ)上，在云南溫暖粳稻區(qū)選擇年內(nèi)水旱輪作模式較普遍的大蒜?水稻水旱兩熟田塊，年際間輪作較普遍的烤煙→水稻，研究氮肥減量后移對(duì)水旱輪作系統(tǒng)水稻群體質(zhì)量及產(chǎn)量的影響，以期為水稻氮肥減量后移技術(shù)的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2016年在云南省曲靖市麒麟?yún)^(qū)越州鎮(zhèn)(海拔1850 m)橫大路村委會(huì)黃家莊村民小組黃樸生農(nóng)戶(hù)責(zé)任田中進(jìn)行，前作為大蒜；2017年在該鎮(zhèn)上坡村委會(huì)村民小組史志農(nóng)戶(hù)責(zé)任田中進(jìn)行，前作為烤煙。供試水稻品種2016年為會(huì)粳17號(hào)，2017年為楚粳28號(hào)，均為常規(guī)粳稻。其中，楚粳28號(hào)為農(nóng)業(yè)部認(rèn)定的超級(jí)稻品種。種子均由云南省曲靖市麒麟?yún)^(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心提供。試驗(yàn)田為多年水旱輪作田，土壤基本情況如下：2016年土壤pH值6.5，有機(jī)質(zhì)含量42.4 g/kg，全氮含量2.495 g/kg，全磷含量1.357 g/kg，全鉀含量12.29 g/kg，有效磷含量37.0 mg/kg，速效鉀含量402 mg/kg；2017年土壤pH值7.2，有機(jī)質(zhì)含量34.8 g/kg，全氮含量2.754 g/kg，全磷含量0.952 g/kg，全鉀含量19.62 g/kg，有效磷含量20.5 mg/kg，速效鉀含量243 mg/kg。

1.2 8BD5驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用大田試驗(yàn)，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)6個(gè)氮肥(含氮46%的尿素)用量與運(yùn)籌處理組合，分別為CF(當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施氮模式，折合純氮用量為270 kg/hm2，按基肥∶分蘗肥∶促花肥∶?；ǚ?5∶5∶0∶0施用)、RPN1(較CF 處理減量10%，折合純氮用量為243 kg/hm2，按3∶3∶2∶2施用)、RPN2(較CF 處理減量20%，折合純氮用量為216 kg/hm2，按2.5∶2.5∶2.5∶2.5施用)、RPN3(較CF 處理減量30%，折合純氮用量為189 kg/hm2，按0∶2∶5∶3施用)、RPN4(較CF 處理減量40%，折合純氮用量為162 kg/hm2，按0∶0∶6∶4施用)和CK(空白處理，不施用任何肥料)。磷鉀肥均采用相同的施用方法，其中磷肥為過(guò)磷酸鈣(含P2O512%)，用量(折合P2O5) 150 kg/hm2，一次性作基肥施用；鉀肥為氯化鉀(含K2O 60%)，用量(折合K2O) 150 kg/hm2，按基肥∶促花肥=5∶5的比例施用。3次重復(fù)，共計(jì)18個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積15 m2，各小區(qū)之間用塑料隔水板筑埂隔開(kāi)。試驗(yàn)各處理不同時(shí)期氮肥用量與運(yùn)籌見(jiàn)表1。

表1 氮肥用量及運(yùn)籌方案

CF—當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥模式；RPN1—CF減N 10%；RPN2—CF減N 20%；RPN3—CF減N 30%；RPN4—CF減N 40%；CK—空白處理。下同。

CF, Conventional fertilizer application; RPN1, With nitrogen level down 10 percent as compared with CF; RPN2, With nitrogen level down 20 percent as compared with CF; RPN3, With nitrogen level down 30 percent as compared with CF; RPN4, With nitrogen level down 40 percent as compared with CF; CK, No fertilizer application. The same as follows.

1.2.2 田間管理

水稻播種前進(jìn)行曬種、藥劑浸種催芽至露白后均勻播種，采用機(jī)插軟盤(pán)育秧。2016年3月20日播種，4月26日移栽，4 月25 日施基肥，5月9 日施分蘗肥，6月20 日施促花肥，6 月28 日施保花肥。2017年3月13日播種，5月9移栽，5月8日施基肥，5月24日施分蘗肥，6月20日施促花肥，7月3日施保花肥。兩年試驗(yàn)移栽行株距均為27 cm×10 cm，移栽密度37.5 萬(wàn)叢/hm2，2016年移栽基本苗為82.5萬(wàn)苗/hm2，2017年為78.8萬(wàn)苗/hm2。

采用淺水插秧，移栽后建立淺水層，在分蘗達(dá)到預(yù)計(jì)穗數(shù)的80%時(shí)，排水曬田，控制無(wú)效分蘗；拔節(jié)長(zhǎng)穗期至灌漿結(jié)實(shí)期采用淺濕交替灌溉，成熟期收獲前7 d 排水便于收獲。

病蟲(chóng)草害按照當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)栽培進(jìn)行常規(guī)管理。

1.2.3 生產(chǎn)驗(yàn)證

2018年，在云南省曲靖市麒麟?yún)^(qū)越州鎮(zhèn)6.67 hm2機(jī)插秧連片示范田進(jìn)行氮肥減量后移技術(shù)驗(yàn)證，前茬為大蒜，水稻品種為楚粳28號(hào)，3月10日播種，4月24日－26日移栽，7月24日始穗，8月1日齊穗，9月25日收獲。在該示范片隨機(jī)選擇3塊田進(jìn)行常規(guī)施肥管理，供試氮肥為尿素(含氮46%)，施氮量(折合純氮計(jì)算)為270 kg/hm2；氮肥減量后移技術(shù)實(shí)施田塊施氮量(折合純氮計(jì)算)為162 kg/hm2，氮肥用量減少40%，不施基肥和分蘗肥，促花肥和?；ǚ视昧繛?∶5，促花肥倒4葉露尖時(shí)施用，?；ǚ实?葉露尖時(shí)施用，具體為6月19日施促花肥，7月13日施?；ǚ省Ｒ圃悦芏群突久绶謩e為27萬(wàn)叢/hm2和86.4萬(wàn)苗/hm2。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及其方法

1.3.1 葉齡、莖蘗動(dòng)態(tài)調(diào)查

移栽后各小區(qū)去除邊行連續(xù)選取10穴水稻，每7 d標(biāo)記1次主莖葉齡，并調(diào)查分蘗數(shù)、葉齡直至主莖劍葉抽出，記錄主莖總?cè)~片數(shù)、莖蘗數(shù)直至齊穗期。

1.3.2 干物質(zhì)量測(cè)定

分別于齊穗期、成熟期取樣。每小區(qū)非邊行選取60叢調(diào)查有效穗數(shù)，按平均有效穗數(shù)取代表性植株3叢，在室內(nèi)測(cè)定齊穗期葉面積(葉面積儀LICOR-3100)、倒1葉至倒4葉葉長(zhǎng)、SPAD值(葉綠素儀SPAD-502)，并將其分割為莖鞘、葉、穗，分別裝于牛皮紙袋，在105℃烘箱中殺青0.5 h后，80℃烘干至恒重，并用百分位電子秤稱(chēng)量，計(jì)算地上部分干物質(zhì)量、抽穗后干物質(zhì)積累量、葉面積指數(shù)、群體生長(zhǎng)率、凈同化率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率等指標(biāo)。

群體生長(zhǎng)率(g·m–2d–1)＝(2–l)/(2–1)。式中，1和2為前后2次測(cè)定的干物質(zhì)量，1和2為前后2次測(cè)定的時(shí)間；

凈同化率(g·m–2d–1) ＝ [(ln2–ln1)/(2–1)]× [(2–1)/(2–1)]。式中，1和2為前后兩次測(cè)定的葉面積，1和2為前后2次測(cè)定的干物質(zhì)量，1和2為前后2次測(cè)定的時(shí)間；

表2 不同氮肥處理水稻關(guān)鍵生育階段及主莖總?cè)~片數(shù)

D1－移栽期；D2－幼穗分化始期；D3－齊穗期；D4－成熟期；D5－移栽-幼穗分化始期；D6－幼穗分化始期-齊穗期；D7－齊穗期-成熟期；D8－全生育期；NL－總?cè)~片數(shù)。

D1, Transplanting; D2, Panicle initiation; D3, Heading; D4, Maturity; D5, Transplanting-panicle initiation; D6, Panicle initiation-heading; D7, Heading-maturity; D8, Whole growth duration; NL, Number of leaves.

氮肥農(nóng)學(xué)利用率(kg·kg?1)=(施氮區(qū)水稻產(chǎn)量?無(wú)氮區(qū)水稻產(chǎn)量)/總施氮量。

1.3.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的測(cè)定

成熟期每小區(qū)選取非邊行60叢調(diào)查平均有效穗數(shù)，計(jì)算成穗率。每個(gè)小區(qū)全部實(shí)割測(cè)產(chǎn)，去除空癟粒和雜質(zhì)后，用谷物水分儀(M-3G/M-20P)測(cè)定籽粒含水量，然后稱(chēng)重，按14.5%的含水量換算成實(shí)際產(chǎn)量。按照平均有效穗數(shù)取代表性植株3叢，考查每穗總粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)、癟粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重。

1.4 數(shù)據(jù)處理及分析

生育進(jìn)程、主莖總?cè)~片數(shù)、莖蘗動(dòng)態(tài)和產(chǎn)量及其構(gòu)成因素為2016年和2017年兩年數(shù)據(jù)，其余調(diào)查指標(biāo)為2017年數(shù)據(jù)。運(yùn)用Microsoft Excel 2010和SPSS 19.0系統(tǒng)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)作圖和統(tǒng)計(jì)分析，處理間差異顯著性分析采用最小顯著差數(shù)法(LSD)檢驗(yàn)法，利用Pearson相關(guān)系數(shù)進(jìn)行相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥處理對(duì)水稻生育進(jìn)程及主莖總?cè)~片數(shù)的影響

施用氮肥后，隨著氮肥減量后移,水稻全生育期延長(zhǎng)(表2)。生育進(jìn)程差異主要在穗分化期，與CK相比，施用氮肥后穗分化期延長(zhǎng)；隨著氮肥減量后移，呈逐漸加長(zhǎng)的趨勢(shì)；與CF 處理相比，RPN4 處理兩年均延長(zhǎng)了10 d；移栽至幼穗分化始期的天數(shù)受影響較小，齊穗至成熟期天數(shù)RPN4 處理最短，其余氮肥處理間差異較小。

兩年不同氮肥處理對(duì)總?cè)~片數(shù)的影響均較小，僅為0~1葉之差?？?cè)~片數(shù)2016年會(huì)粳17號(hào)為13.4~13.8葉，2017年楚粳28號(hào)為14.8~15.0葉。

2.2 氮肥處理對(duì)水稻莖蘗數(shù)和成穗率的影響

兩年試驗(yàn)結(jié)果顯示，分蘗前期不同氮肥處理對(duì)水稻分蘗發(fā)生影響較小；隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，不施基肥和分蘗肥的處理(CK和RPN4)分蘗數(shù)相比其余處理增速變緩，但莖蘗數(shù)穩(wěn)定后氮肥減量后移的處理均高于CF處理(圖1)。2016年隨著氮肥減量后移，達(dá)到最高莖蘗數(shù)時(shí)間推遲，高峰苗期后CF 處理莖蘗數(shù)下降較快，RPN4處理莖蘗數(shù)下降較慢；2017年高峰苗期后CF、RPN1處理莖蘗數(shù)下降較快，莖蘗數(shù)穩(wěn)定后，RPN2、RPN3、RPN4處理具有較高的莖蘗數(shù)，說(shuō)明氮肥減量后移不僅控制了無(wú)效分蘗的發(fā)生，同時(shí)提高了水稻莖蘗成穗率。

高峰苗數(shù)兩年均為CK處理顯著低于施氮處理，與CF處理相比，氮肥減量后移處理后2016年沒(méi)有明顯變化，2017年呈先增加后降低的趨勢(shì)。與CF處理相比，通過(guò)氮肥減量后移處理后成穗率增加，2016年差異顯著，2017年隨著氮肥減量且后移比例的增加有逐漸增加的趨勢(shì)，基肥用量為零時(shí)(RPN3、RPN4)成穗率趨于穩(wěn)定，兩年變化趨勢(shì)一致(圖2)。2016年氮肥減量后移處理后成穗率達(dá)90%以上，2017年達(dá)85%以上。

2.3 氮肥處理對(duì)水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

基礎(chǔ)地力產(chǎn)量?jī)赡暝囼?yàn)結(jié)果比較一致，2016年為8.6 t/hm2，2017年為8.4 t/hm2；施氮后，產(chǎn)量顯著增加，隨著氮肥減量后移，水稻產(chǎn)量呈增加趨勢(shì)(表3)。與其余施氮處理相比，CF 處理產(chǎn)量最低，兩年分別為10.4 t/hm2、10.3 t/hm2，RPN4處理最高，兩年分別為12.6 t/hm2、13.1 t/hm2，兩個(gè)處理間產(chǎn)量差異達(dá)顯著水平。RPN1、RPN2、RPN3、RPN4 處理隨著氮肥用量的降低和后移比例的增加，產(chǎn)量呈增加的趨勢(shì)，2016年差異不顯著，2017年RPN4 處理產(chǎn)量顯著高于RPN1和RPN2。與CF 處理相比，氮肥減量后移處理2016年分別增產(chǎn)16.4%、18.3%、19.2%、21.2%，2017年分別增產(chǎn)11.7%、11.7%、16.5%、27.2%。隨著氮肥減量后移比例增加，氮肥農(nóng)學(xué)利用效率提高，2016年從6.6 kg/kg提高到24.9 kg/kg，2017年從7.0 kg/kg提高到28.9kg/kg。

圖1 不同氮肥處理對(duì)水稻莖蘗動(dòng)態(tài)的影響

Fig. 1. Effects of nitrogen treatments on the number of rice tillers and stems.

柱上標(biāo)相同小寫(xiě)字母者在5%水平上差異不顯著（LSD）。圖中數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤（n=3）。

Fig. 2. Effects of nitrogen treatments on rice maximum number of tillers and stems and panicle-bearing tiller rate.

從產(chǎn)量構(gòu)成因素看，單位面積有效穗數(shù)CK處理最低，施用氮肥后顯著增加；與CF處理相比，氮肥減量后移處理單位面積有效穗數(shù)增加，兩年均為RPN3處理最高。施用氮肥后除2016年CF處理外，其余處理總粒數(shù)均顯著增加；隨著氮肥減量后移，兩年總粒數(shù)均呈增加的趨勢(shì)，RPN4處理兩年均顯著高于CF、RPN1和RPN2處理。2016年隨著氮肥減量后移，千粒重下降，2017年無(wú)明顯變化。采用氮肥減量后移技術(shù)并沒(méi)有比常規(guī)施肥技術(shù)減產(chǎn)，反而增產(chǎn)，增產(chǎn)的主要原因是氮肥后移增加了單位面積有效穗數(shù)和每穗總粒數(shù)，促進(jìn)了大穗的形成，同時(shí)保持適宜的結(jié)實(shí)率。

2.4 氮肥處理對(duì)葉面積指數(shù)和粒葉比的影響

齊穗期高效LAI和總LAI均以CK處理最低，施用氮肥后顯著增加；隨著氮肥減量后移，齊穗期總LAI 呈先增加后降低的趨勢(shì)，而高效葉面積率隨著氮肥減量后移呈逐漸增加的趨勢(shì)，RPN3和RPN4處理的高效葉面積率達(dá)80%以上，顯著高于其余處理(表4)。成熟期綠葉LAI以CK處理最低，CF處理最高。穎花葉比、實(shí)粒葉比、粒重葉比均為RPN4處理最高，顯著高于CF處理。

表3 不同氮肥處理對(duì)水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

表中數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤(=3)，同列中標(biāo)以不同小寫(xiě)字母的值在5%水平差異顯著。下同。

Values are Mean±SE(=3). Values followed by different small letters are significantly different at 5% level. The same as below.

表4 氮肥處理對(duì)水稻葉面積指數(shù)和粒葉比的影響

HLAI－高效葉面積指數(shù)；TLAI－總?cè)~面積指數(shù)；HELAR－高效葉面積率；ELAI－綠葉LAI；RSL－穎花葉比; RFL－實(shí)粒葉比；RGL－粒重葉比。

HLAI, High efficient leaf area index; TLAI, Total leaf area index; HELAR, High effective leaf area ratio; ELAI, Effective leaf area index; RSL, Ratio of spikelet number to leaf area; RFL, Ratio of filled grain number to leaf area; RGL, Ratio of grain weight to leaf area.

2.5 氮肥處理對(duì)齊穗期葉片SPAD值及葉長(zhǎng)的影響

從表5看出，齊穗期倒1葉至倒4葉SPAD值CK處理最低，施用氮肥后顯著增加；隨著氮肥減量后移，SPAD值增加，RPN4處理最高，顯著高于CF處理；齊穗期不同處理倒4葉SPAD值均低于倒3葉。

齊穗期倒1葉至倒3葉葉長(zhǎng)以CK處理最短，施用氮肥后均增加，其中倒2葉顯著變長(zhǎng)。氮肥減量后移使倒1葉和倒2葉顯著變長(zhǎng)，使倒4葉的葉長(zhǎng)顯著變短(RPN1除外)。其中，葉長(zhǎng)序數(shù)(由上而下)為2-3-1-4的處理(RPN4)產(chǎn)量最高。

2.6 氮肥處理對(duì)水稻各生育期群體干物質(zhì)量、抽穗后干物質(zhì)積累、群體生長(zhǎng)率和凈同化率的影響

施用氮肥顯著增加了齊穗期和成熟期的群體干物質(zhì)量；隨著氮肥減量后移，與常規(guī)施肥CF相比，齊穗期干物質(zhì)量降低，其中CF處理與RPN4處理間差異顯著，而成熟期干物質(zhì)量除RPN1顯著低于RPN3外，其余不同處理間無(wú)顯著差異(表6)。抽穗后干物質(zhì)積累量和群體生長(zhǎng)率CK處理最低，施用氮肥后顯著增加，隨著氮肥減量且后移比例增加，抽穗至成熟期干物質(zhì)積累量顯著增加。CK處理因葉面積較小，生育期較短，凈同化率反而最高。氮肥減量后移的不同處理中，RPN4處理凈同化率最高。抽穗后干物質(zhì)積累量、群體生長(zhǎng)率和產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，線(xiàn)性公式2016年為=1.0567+1.3226，2017年為=0.4893+2.0374(圖3)。說(shuō)明氮肥減量后移提高了抽穗后干物質(zhì)積累量和群體生長(zhǎng)率，從而獲得較高產(chǎn)量。

2.7 生產(chǎn)性驗(yàn)證

在云南省曲靖市麒麟?yún)^(qū)越州鎮(zhèn)進(jìn)行氮肥減量后移技術(shù)6.67 hm2機(jī)插秧連片示范結(jié)果顯示，示范片氮肥減量后移技術(shù)實(shí)施田塊平均產(chǎn)量為12.8 t/hm2，其中，有效穗數(shù)為505.5×104/hm2，每穗總粒數(shù)128.7 粒，結(jié)實(shí)率85.7%，千粒重23.0 g；當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥田塊平均產(chǎn)量為9.9 t/hm2，有效穗442.5 ×104/hm2，每穗總粒數(shù)106.0 粒，結(jié)實(shí)率89.0%，千粒重23.0 g，比常規(guī)施肥水稻增產(chǎn)2.9 t/hm2，增產(chǎn)29.2%，節(jié)約氮肥用量40%，表現(xiàn)出了良好的節(jié)肥增產(chǎn)效果。

表5 氮肥處理對(duì)水稻齊穗期葉片SPAD值及葉長(zhǎng)的影響

ONL, Ordinal number of the 1stto the 4thleaf length from the top.

表6 氮肥處理對(duì)水稻群體干物質(zhì)量、抽穗后干物質(zhì)積累、群體生長(zhǎng)率和凈同化率的影響

圖3 抽穗后干物質(zhì)積累量、群體生長(zhǎng)率和產(chǎn)量的關(guān)系

Fig. 3. Correlation of rice yield with dry matter accumulation after heading and population growth rate.

3 討論

3.1 氮肥減量后移技術(shù)提出的栽培基礎(chǔ)

范立慧等[33]研究認(rèn)為基肥對(duì)水稻的緩苗及分蘗發(fā)生具有促進(jìn)作用，是不可或缺的一部分，但隨著基肥用量的增加，前期群體較大，無(wú)效分蘗較多。增施氮素基、蘗肥，雖然有利于拔節(jié)前氮素基、蘗肥利用率的提高，但不利于整個(gè)生育期的氮素基、蘗肥利用率和總氮肥利用率的提高[34]。在我國(guó)集約化稻作區(qū)，大幅度提高氮肥農(nóng)學(xué)利用效率的方法將是通過(guò)降低當(dāng)前的施氮總量，同時(shí)減少生長(zhǎng)前期的施氮比例[35]。研究表明，提高穗分化始期二次追肥的分配比例，有利于促進(jìn)全氮吸收和生物量積累，最終提高籽粒產(chǎn)量和氮素利用效率[36]。氮素穗肥運(yùn)籌塑造良好葉片形態(tài)和群體質(zhì)量，并增加花后物質(zhì)積累量更有助于產(chǎn)量提高[37]，但穗肥利用率因品種不同而異[38-39]。氮肥精確后移施用模式是在確定適宜施氮總量的基礎(chǔ)之上，減少基蘗肥用量，增加穗肥用量，其高產(chǎn)高效的機(jī)制是鞏固有效分蘗，以高成穗率爭(zhēng)足穗；攻取大穗，優(yōu)化中期群體結(jié)構(gòu)，至抽穗期既有足量干物質(zhì)積累，又具有較高粒葉比；強(qiáng)化抽穗后光合物質(zhì)生產(chǎn)與積累，協(xié)調(diào)物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)，以強(qiáng)源暢流促充實(shí)[15]。本研究提出的氮肥減量后移技術(shù)主要從減少氮肥總用量的同時(shí)保持水稻高產(chǎn)兩個(gè)方面進(jìn)行研究：首先在減少施氮總量的基礎(chǔ)之上進(jìn)行后移，即減少基蘗肥用量，增加穗肥用量；其次，穗肥的施用時(shí)期根據(jù)水稻精確定量栽培技術(shù)多年試驗(yàn)示范驗(yàn)證，為拔節(jié)至穗分化期，具體的施用葉齡期是倒4葉和倒2葉期(露尖時(shí)施用)，該時(shí)期穗肥施用效果最好，能顯著促進(jìn)大穗形成[19,40]。該技術(shù)的研究根據(jù)云南溫暖粳稻區(qū)水旱輪作系統(tǒng)前作基礎(chǔ)地力條件，以水稻精確定量栽培技術(shù)理論為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)田間試驗(yàn)，結(jié)果表明氮肥用量最少，且水稻季不投入基蘗肥，施用氮肥全部后移至穗肥的處理產(chǎn)量最高，在當(dāng)?shù)亟?jīng)大面積生產(chǎn)驗(yàn)證表現(xiàn)出明顯的節(jié)肥增產(chǎn)作用。

3.2 氮肥減量后移對(duì)水稻群體質(zhì)量指標(biāo)的影響

凌啟鴻等[26]指出高產(chǎn)水稻的群體質(zhì)量指標(biāo)包括結(jié)實(shí)期群體光合生產(chǎn)積累量、群體適宜LAI、群體總穎花量、粒葉比、有效和高效葉面積率、抽穗期單莖莖鞘重和穎花根活量。其中，最關(guān)鍵的是前3項(xiàng)。抽穗至成熟期光合生產(chǎn)力是衡量群體質(zhì)量的本質(zhì)指標(biāo)。抽穗至成熟期的干物質(zhì)積累量和產(chǎn)量的關(guān)系最為密切，呈極顯著正相關(guān)。抽穗前群體的培養(yǎng)，不應(yīng)單純尋求數(shù)量，而應(yīng)重視提高質(zhì)量。胡群等[4]、張巫軍等[9]研究顯示，隨著氮肥后移，基蘗肥用量減少，高峰苗前莖蘗數(shù)差異較小，但高峰苗數(shù)顯著降低，成穗率提高，利于產(chǎn)量的增加。本研究中，不同處理抽穗至成熟期的干物質(zhì)積累量和產(chǎn)量的關(guān)系符合該高產(chǎn)指標(biāo)，兩者呈極顯著正相關(guān)，表明云南溫暖粳稻區(qū)大蒜→水稻、烤煙－水稻水旱輪作系統(tǒng)基礎(chǔ)地力較高的條件下，采用氮肥減量后移技術(shù)避免了氮肥用量過(guò)多尤其是基蘗肥的用量過(guò)多導(dǎo)致抽穗前群體過(guò)大的問(wèn)題，滿(mǎn)足了抽穗后較高的群體生長(zhǎng)率，最終獲得了較高的抽穗后干物質(zhì)積累量，實(shí)現(xiàn)了“減肥”高產(chǎn)的目標(biāo)。

適宜的葉面積指數(shù)是提高群體結(jié)實(shí)期光合積累量的形態(tài)生理的基礎(chǔ)指標(biāo)。有效莖的最上3張葉片為高效葉片，生長(zhǎng)和穗分化同步，長(zhǎng)度與每穗粒數(shù)呈密切正相關(guān)。5~6個(gè)伸長(zhǎng)節(jié)間的粳稻品種的高產(chǎn)群體高效葉面積率的適宜指標(biāo)值為75%~80%，葉長(zhǎng)序數(shù)(由上而下)為2-3-1-4-5或3-2-1-4-5。秦儉等[37]、陳惠哲等[41]研究表明穗分化期施氮對(duì)水稻高效葉片生長(zhǎng)有顯著影響。本研究結(jié)果也符合這一規(guī)律。產(chǎn)量最高處理的葉長(zhǎng)序數(shù)(由上而下)為2-3-1-4，高效葉面積率達(dá)80%以上，采用氮肥減量后移技術(shù)促進(jìn)了功能葉的生長(zhǎng)，齊穗期高效LAI 增加；隨著氮肥減量后移高效葉面積率增加，表明氮肥后移通過(guò)促進(jìn)高效葉片生長(zhǎng)，提高其高效LAI 在群體LAI 中的比率，增強(qiáng)了葉片光合生產(chǎn)效率，促進(jìn)了大穗的形成。

在適宜LAI 下，提高總穎花量是提高產(chǎn)量的直接因素，而穩(wěn)定適宜穗數(shù)、主攻大穗，是提高群體總穎花量的可靠途徑。與當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施氮相比，本研究通過(guò)氮肥減量后移，總穎花量由4×108~5×108/hm2提高到6×108~7×108/hm2，產(chǎn)量由10.0 t/hm2提高到12.5 t/hm2以上。

3.3 氮肥減量后移對(duì)水稻生育進(jìn)程的影響

研究表明，生育期太短不利于光合產(chǎn)物的積累，生育期過(guò)長(zhǎng)過(guò)短均不利于高產(chǎn)，增施氮肥后水稻生育期延長(zhǎng)，但因品種而異[8]。氮肥施用量與其生育進(jìn)程呈正相關(guān)[42]，氮肥施用量少可加速生育進(jìn)程，生育期縮短[43]，但通過(guò)后期增施氮肥能延長(zhǎng)生育期從而增加產(chǎn)量[44]。本研究中，隨著氮肥用量的減少，穗肥比例的增加，稻穗分化期天數(shù)延長(zhǎng)，通過(guò)在該時(shí)期增加氮肥施用量，穎花量顯著增加，產(chǎn)量顯著提高。

4 結(jié)論

在云南省溫暖粳稻區(qū)基礎(chǔ)地力較高(空白區(qū)產(chǎn)量7.5 t/hm2以上)的水旱輪作田塊，水稻移栽密度37.5萬(wàn)叢/hm2，每叢2~3苗壯秧栽培，氮肥施用總量比農(nóng)戶(hù)常規(guī)施用總量可減少40%，增產(chǎn)20%以上，氮肥農(nóng)學(xué)利用率提高到20 kg/kg以上，但必須改變傳統(tǒng)的僅施底肥和分蘗肥的施肥模式，采用氮肥減量后移技術(shù)，即水稻生長(zhǎng)季不施入基蘗肥，根據(jù)水稻分蘗生長(zhǎng)和葉色變化情況，科學(xué)施用促花肥和保花肥，促花肥和?；ǚ视昧恐葹?∶4或5∶5，并于倒4葉和倒2葉露尖時(shí)施用。

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Effects of Reducing and Postponing Nitrogen Application on Population Quality and Grain Yield ofRice Under Paddy-upland Crop Rotations in Yunnan Plateau

XIA Qiongmei1, HU Jiaquan2,#, DONG Linbo2, QIAN Wenjuan2, HE Yongfu3, LI Guiyong1, LONG Ruiping1, ZHU Haiping1, YANG Congdang1,*

(Institute of Food Crops,,, China;Qiling District,;Yuezhou Township Integrated Agricultural Station,,;;,:)

【】The objective is to study the effect of reducing and postponing nitrogen application from earlier stage to later stage on population quality and yield, and to improve the nitrogen utilization efficiency forrice on paddy-upland crop rotation in Yunnan Province.【】With two conventionalrice varieties(Huijing 17 and Chujing 28) as materials, a field plot experiment was carried out at six nitrogen application levels (270 kg/hm2, 243 kg/hm2, 216 kg/hm2, 189 kg/hm2and 162 kg/hm2with the corresponding basal, tillering, spikelet-promoting and spikelet-sustaining nitrogen ratios of 5:5:0:0, 3:3:2:2, 2.5:2.5:2.5:2.5, 0:2:5:3, 0:0:6:4, 0:0:0:0).【】The yield, over 8 t/hm2at zero nitrogen fertilizer level in 2016 and 2017, increased significantly with rising nitrogen application level. As compared with conventional fertilization treatment (270 kg/hm2and 5:5:0:0), with the increasing ratio of spikelet-promoting fertilizer while reduced total nitrogen application rate, an increasing trend was observed in yield and nitrogen agronomic efficiency. The optimum treatment was a reduction of 40% in nitrogen application rate. With the reduction of nitrogen application rate, the yield increased by more than 20% and the nitrogen agronomic efficiency increased from less than 10 kg/kgto more than 20 kg/kg. After reducing and postponing nitrogen application from earlier stage to later stage, the period of young panicle differentiation was prolonged. With longer functional leaves, the ordinal number of leaf length from the top of 2-3-1-4, the efficient leaf area ratio more than 80%, and appropriate leaf area index at full heading stage, the high photosynthetic efficient population formed, which promoted the differentiation of spikelets. At the same time, the panicle-bearing tiller percentage increased, with a higher population growth rate and dry matter accumulation after heading. 【】Optimizing the nitrogen fertilizer management can effectively reduce the application amount of nitrogen fertilizer in paddy field and improve grain yield and the utilization rate of nitrogen fertilizer ofrice in Yunnan. Among them, spikelet-promotingnitrogen fertilizerapplication with zero basal-tiller fertilizer in the rice growing season required the least input but generated the most output.

rice; reduce and postpone nitrogen application to later stage; grain yield; population quality

S143.1; S511.047

A

1001-7216(2020)03-0266-12

10.16819/j.1001-7216.2020.9091

2019-08-08；

2019-12-13。

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃資助項(xiàng)目（2017YFD0300100；2016YFD0300506）；國(guó)家水稻產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系重點(diǎn)項(xiàng)目（CARS-01-07B）。