不同水稻品種對(duì)施氮量的響應(yīng)研究

張兆冬　王家寶　鄔剛　袁嫚嫚　王莉莉　孫義祥

摘要 以兩優(yōu)培九和兩優(yōu)100為試驗(yàn)材料，研究在不同施氮水平下，2個(gè)品種在不同生育期的干物質(zhì)積累量、莖蘗動(dòng)態(tài)以及氮肥效率的差異。結(jié)果表明，在分蘗期和抽穗期，兩優(yōu)100和兩優(yōu)培九干物質(zhì)最大積累量分別發(fā)生在156 kg/hm2（N3）和208 kg/hm2（N4）氮水平，最大分蘗期分別出現(xiàn)在N3和N4水平;在氮水平較低的條件下，兩優(yōu)100的氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力均高于兩優(yōu)培九。說明兩優(yōu)100具有更高的氮素吸收效率，屬于氮高效品種。

關(guān)鍵詞 施氮量;水稻品種;響應(yīng);氮高效

中圖分類號(hào) S143.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 0517-6611（2020）13-0147-03

Abstract Liangyoupeijiu and Liangyou100 were used as experimental materials to study the differences of dry matter accumulation， tiller dynamics and nitrogen efficiency between two varieties at different growth stages under different nitrogen application levels.The results showed that the maximum dry matter accumulation of Liangyou100 and Liangyoupeijiu occurred at the level of 156 kg/hm2 （N3） and 208 kg/hm2 （N4） respectively， and the maximum tillers stage appeared at the level of N3 and N4 respectively. Under the condition of low N level， the agronomic efficiency and partial productivity of nitrogen fertilizer of Liangyou100 were higher than those of Liangyoupeijiu. The results showed that Liangyou 100 had higher nitrogen absorption efficiency and belonged to nitrogen efficient variety.

Key words Nitrogen application amount;Rice varieties;Response;Nitrogen efficiency

增施氮肥是提高農(nóng)作物產(chǎn)量最為直接和有效的方法之一[1]，但由于氮肥的過量施用所導(dǎo)致的肥料利用率下降和對(duì)環(huán)境造成的負(fù)面影響也日益凸出。由于氮肥過量施用而直接或間接引起的土壤酸化、溫室氣體排放量增加、地下水硝酸鹽含量增加等環(huán)境問題日益嚴(yán)重[2-6]。因此，如何通過品種選育、栽培等技術(shù)手段來減少農(nóng)作物對(duì)氮素的需求成為眾多學(xué)者研究的課題。

隨著育種技術(shù)的不斷提升，前人在水稻氮高效品種的選育方面取得了重大成果，選用適宜的氮高效品種作為區(qū)域主栽品種，不僅能減少氮肥施用量，提高氮肥利用率，還可以在環(huán)境保護(hù)、資源配置等方面帶來幫助[7]。研究表明，氮高效品種在拔節(jié)期時(shí)，其總根長、單位土體根系數(shù)量、根表面積和根干重均顯著高于低效型，且高效型根系具有更大的吸收面積，根系氧化還原力更強(qiáng)，主要氮代謝酶活性也較高[8];鄔剛等[9]通過對(duì)不同地力條件下氮高效品種和氮低效品種的氮素吸收規(guī)律研究后發(fā)現(xiàn)，在以最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量為目標(biāo)產(chǎn)量時(shí)，選擇氮高效品種可節(jié)氮14.4%～18.5%，且低地力水平條件下節(jié)氮潛力更高;李敏等[10]以不同氮效率水稻品種為試驗(yàn)材料，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，氮高效型品種的成穗率和收獲指數(shù)均高于中效型品種。

筆者以中秈稻品種兩優(yōu)培九和兩優(yōu)100為研究對(duì)象，研究2種水稻品種對(duì)不同氮肥施用量的響應(yīng)，以期為水稻減肥增效、合理配置氮肥資源提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用氮肥為大顆粒尿素（46%N）、普通過磷酸鈣（12%P2O5）和氯化鉀（60%K2O）;試驗(yàn)用水稻品種為中秈稻兩優(yōu)培九和兩優(yōu)100。三葉期移栽，基本苗為22.2萬穴/hm2，行距30 cm，株距15 cm。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2016年在安徽省定遠(yuǎn)縣池河鎮(zhèn)半面店村進(jìn)行，前茬為小麥，土壤為黃褐土，土壤有機(jī)質(zhì)含量16.65 g/kg，全氮含量0.96 g/kg，有效磷含量15.16 mg/kg，速效鉀含量116.32 mg/kg。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，主因素為純氮施用量，設(shè)6個(gè)施氮水平：0（N0）、52 kg/hm2（N1 ）、104 kg/hm2（N2）、156 kg/hm2（N3）、208 kg/hm2（N4）、260 kg/hm2（N5），氮肥按基肥∶分蘗肥∶穗肥=4∶3∶3運(yùn)籌，副因素為水稻品種，設(shè)2個(gè)品種：兩優(yōu)培九和兩優(yōu)100。主區(qū)面積60 m2（6 m×10 m），3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，各處理磷、鉀肥用量相同，磷肥（P2O5）用量為60 kg/hm2，鉀肥（K2O）用量為90 kg/hm2，磷鉀肥作為基肥一次性施入。小區(qū)間田埂用防水布覆蓋，隔離防滲。

1.4 樣品采集及分析方法

在試驗(yàn)小區(qū)定點(diǎn)10穴，分別在分蘗盛期和分蘗末期記載分蘗數(shù)，同時(shí)每小區(qū)選取長勢中等且一致的水稻2穴采樣，測定干物重。收獲期，水稻用小型收割機(jī)全部實(shí)收，單獨(dú)計(jì)產(chǎn)。

肥料的表觀利用率和農(nóng)學(xué)利用率按照以下公式計(jì)算：

氮肥農(nóng)學(xué)利用率=（施氮肥后所獲的作物產(chǎn)量-不施氮肥條件下作物的產(chǎn)量）/氮肥投入量

氮肥偏生產(chǎn)力=施氮后所獲得籽粒產(chǎn)量/氮肥投入量

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel 2007進(jìn)行處理和分析，用SPSS 20.0的ANOVA進(jìn)行顯著性分析，P<0.05表示差異顯著，P<0.01表示差異極顯著，P>0.05表示差異不顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮水平對(duì)不同水稻品種干物質(zhì)積累的影響

由圖1可知，在不同采樣時(shí)期，2個(gè)品種水稻的干物質(zhì)積累量均隨施氮量的升高，呈先上升后下降的規(guī)律。分蘗期和抽穗期，不施氮處理中，2個(gè)不同品種的水稻干物質(zhì)積累量分別為2 547、3 011和9 011、9 511 kg/hm2，兩優(yōu)100比兩優(yōu)培九分別高18%和5.5%，說明相對(duì)于兩優(yōu)培九，兩優(yōu)100對(duì)氮素的吸收能力更強(qiáng)，兩優(yōu)100氮素效率更高。分蘗期時(shí)，兩優(yōu)100和兩優(yōu)培九最大干物質(zhì)積累量分別出現(xiàn)在N2和N3處理，2個(gè)品種最高干物質(zhì)量分別為4 709和4 358 kg/hm2，兩者相差351 kg/hm2。抽穗期時(shí)，兩優(yōu)100和兩優(yōu)培九最大干物質(zhì)積累量分別出現(xiàn)在N3和N4水平，兩者分別為15 450和16 484 kg/hm2。兩優(yōu)100最大干物質(zhì)積累量出現(xiàn)時(shí)的施氮水平均低于兩優(yōu)培九，說明兩優(yōu)100對(duì)氮素的利用效率更高。

2.2 施氮水平對(duì)不同水稻品種莖蘗動(dòng)態(tài)的影響

分別在分蘗盛期和分蘗末期觀測水稻分蘗數(shù)（圖2）。結(jié)果表明，不同施氮水平和不同觀測時(shí)期，兩優(yōu)100分蘗數(shù)始終高于兩優(yōu)培九，且2個(gè)品種的水稻分蘗數(shù)均隨著施氮量的增加呈先升高后降低的趨勢。分蘗盛期時(shí)，兩優(yōu)培九的最高分蘗出現(xiàn)在N4水平，為476.6×104 hm2，而兩優(yōu)100的最高分蘗數(shù)出現(xiàn)在N3水平，為601.6×104 hm2。分蘗末期時(shí)，兩優(yōu)培九的最大分蘗數(shù)出現(xiàn)在N4水平，為362.6×104 hm2，兩優(yōu)100的最高分蘗數(shù)出現(xiàn)在N3水平，為477.2×104 hm2。分蘗末期時(shí)，水稻單位面積分蘗數(shù)越多，表明其有效穗數(shù)越多，而有效穗數(shù)又是水稻產(chǎn)量構(gòu)成要素之一，因此，兩優(yōu)100在較低施氮量時(shí)可達(dá)到較高的分蘗數(shù)，說明兩優(yōu)100的節(jié)氮潛力更高。

2.3 施氮水平對(duì)不同水稻品種氮肥利用率的影響

由圖3可知，隨著施氮量的增加，2個(gè)品種水稻的氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮肥偏生產(chǎn)力均呈下降趨勢。

分別依據(jù)水稻氮肥農(nóng)學(xué)利用率（y，kg/kg）、氮肥偏生產(chǎn)力（y，kg/kg）與施肥量（x，kg/hm2）的關(guān)系可以建立一次線性回歸方程（y=kx+b）。由方程可知，當(dāng)施氮量較低時(shí)，兩優(yōu)100的氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮肥偏生產(chǎn)力均高于兩優(yōu)培九，當(dāng)施氮量達(dá)145.4 kg/hm2時(shí)，2個(gè)品種氮肥農(nóng)學(xué)利用率相同，均為23.24 kg/kg，隨著施氮量的繼續(xù)增加，兩優(yōu)培九的氮肥農(nóng)學(xué)利用率超過兩優(yōu)100;當(dāng)施氮量為217.4 kg/hm2時(shí)，2個(gè)品種的氮肥偏生產(chǎn)力相同，均為41.8 kg/kg，隨著施氮量的繼續(xù)增加，兩優(yōu)培九的氮肥偏生產(chǎn)力超過兩優(yōu)100。說明在維持較高氮肥利用率情況下，相較于兩優(yōu)培九，兩優(yōu)100對(duì)氮素的需求量更低。

3 結(jié)論與討論

較高的干物質(zhì)積累量是維持農(nóng)作物高產(chǎn)的前提[11]。研究表明，水稻干物質(zhì)積累量與水稻產(chǎn)量關(guān)系密切[12]。該研究中，在低氮水平下，兩優(yōu)100的干物質(zhì)積累量高于兩優(yōu)培九，而不施氮條件下，兩優(yōu)100干物質(zhì)積累量在分蘗期和抽穗期分別比兩優(yōu)培九高18%和5.5%，說明兩優(yōu)100為氮高效型品種，這與尹西翔[13]的研究結(jié)果類似;但李敏等[10]通過研究發(fā)現(xiàn)，氮高效型品種在各生育期物質(zhì)量均有所下降，但后期成穗率更高。

氮素營養(yǎng)是影響水稻分蘗的最主要因素之一，在一定范圍內(nèi)，水稻分蘗數(shù)隨著氮肥施用量的增加而增加[14]，氮高效品種由于對(duì)氮素的利用效率更高，因此在較低氮水平條件下能發(fā)生更多的分蘗[15]，但隨著施氮量繼續(xù)增加，氮肥過量所帶來的負(fù)面效應(yīng)又會(huì)對(duì)水稻分蘗產(chǎn)生抑制作用。該研究中，兩優(yōu)100和兩優(yōu)培九在分蘗盛期和分蘗末期，最大分蘗數(shù)分別出現(xiàn)在N3和N4水平，說明兩優(yōu)100在氮水平較低的情況下能達(dá)到較高的分蘗數(shù)，其對(duì)氮素的利用效率更高。

由于地力水平、土壤類型等因素的影響，作物經(jīng)濟(jì)效益隨施肥量的增加符合報(bào)酬遞減規(guī)律[16]。因此，如何提高氮肥效率是筆者關(guān)心的問題。該研究中，2個(gè)水稻品種的農(nóng)學(xué)利用率和氮肥偏生產(chǎn)力均隨著施氮量的增加而降低，二者呈一次線性關(guān)系，通過方程擬合得出，當(dāng)施氮量低于145.4 kg/hm2時(shí)，兩優(yōu)100的氮肥農(nóng)學(xué)利用率高于兩優(yōu)培九;當(dāng)施氮量低于217.4 kg/hm2時(shí)，兩優(yōu)100的氮肥偏生產(chǎn)力高于兩優(yōu)培九，說明兩優(yōu)100對(duì)氮素吸收的效率更高。

綜上所述，兩優(yōu)100在氮水平較低的情況下，可以獲得更高的干物質(zhì)積累量、分蘗數(shù)、氮肥農(nóng)學(xué)利用率及氮肥偏生產(chǎn)力，該品種為氮高效品種。但相關(guān)養(yǎng)分吸收機(jī)理和環(huán)境影響有待進(jìn)一步研究。

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