長(zhǎng)江中下游地區(qū)常規(guī)中熟粳稻氮效率綜合評(píng)價(jià)及高產(chǎn)氮高效品種篩選

劉秋員，周磊，田晉鈺，程爽，陶鈺，邢志鵬，劉國(guó)棟，魏海燕?，張洪程?

1揚(yáng)州大學(xué)/江蘇省作物遺傳生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/江蘇省糧食作物現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇揚(yáng)州 225009；2信陽(yáng)農(nóng)林學(xué)院農(nóng)學(xué)院，河南信陽(yáng) 464000

0 引言

【研究意義】產(chǎn)量是水稻生產(chǎn)追求的永恒主題，增加產(chǎn)量是保證糧食安全的重要途徑。氮素是決定水稻產(chǎn)量重要的養(yǎng)分因子，同時(shí)也是水稻生產(chǎn)肥料成本投入的重要組成部分[1]。由于氮肥的過量投入，所引起的環(huán)境污染、生產(chǎn)效益降低等問題，正逐步成為限制水稻持續(xù)健康發(fā)展的重要障礙[2-5]。篩選和培育高產(chǎn)氮高效型水稻品種，能夠保障產(chǎn)量與氮素吸收利用效率的協(xié)同提高，對(duì)促進(jìn)水稻產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】科學(xué)的篩選評(píng)價(jià)方法是篩選出高產(chǎn)氮高效類型水稻品種的關(guān)鍵。水稻產(chǎn)量較直觀，易于比較篩選，而氮效率涉及的評(píng)價(jià)指標(biāo)眾多，由于篩選對(duì)象與目的的不同，所選用的氮效率評(píng)價(jià)指標(biāo)也各有差異，由此也形成了較多的氮效率篩選與評(píng)價(jià)方法。有學(xué)者認(rèn)為在高氮和低氮條件下均高于平均產(chǎn)量水平的水稻品種是氮高效型品種[6-7]。也有學(xué)者認(rèn)為可以把氮素農(nóng)學(xué)利用效率[8]、氮肥生理利用效率[9]、氮素稻谷生產(chǎn)效率[10]等作為水稻氮效率評(píng)價(jià)指標(biāo)。值得注意的是，不同氮效率評(píng)價(jià)指標(biāo)反映的是水稻氮素吸收利用的不同方面，而且同一基因型在不同氮素吸收利用效率評(píng)價(jià)指標(biāo)下的排序差異較大[11-12]。因此，利用單個(gè)氮效率評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)不同基因型的氮效率特性進(jìn)行評(píng)價(jià)，并不能全面反映其氮素吸收利用整體能力，可能還會(huì)造成一些優(yōu)良基因型的丟失。氮效率是氮素吸收、同化、運(yùn)轉(zhuǎn)、再利用等多個(gè)生理過程綜合作用的結(jié)果，較理想的氮高效基因型應(yīng)該既有較高的氮素利用效率，同時(shí)又有較大的吸收效率[13-14]。因此，有必要基于多項(xiàng)氮效率評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，這有利于篩選結(jié)果同時(shí)兼顧氮素吸收與利用兩個(gè)方面。近年來，有研究者也開始探索基于多指標(biāo)對(duì)水稻氮效率進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。陳琛等[15]基于成熟期吸氮量和產(chǎn)量把114個(gè)株系分為了低吸氮低產(chǎn)、低吸氮中產(chǎn)、中吸氮低產(chǎn)、中吸氮中產(chǎn)、中吸氮高產(chǎn)、高吸氮高產(chǎn)6種類型。陳晨等[16]基于隸屬函數(shù)法和聚類分析，以整株生物量、莖葉生物量、根系生物量、莖葉氮累積量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，將55個(gè)供試水稻品種分為了氮高效型、氮中效型、氮低效型3個(gè)類型?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】自20世紀(jì)30年代作物氮效率基因型差異被提出后，盡管前人對(duì)水稻氮效率開展了大量研究，但在水稻氮高效品種的篩選方法上仍以單一指標(biāo)篩選方法為主，缺乏基于多指標(biāo)對(duì)水稻氮效率進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的研究。當(dāng)前主流的綜合評(píng)價(jià)方法中，熵權(quán)模糊隸屬函數(shù)法將信息論中熵的概念引入，實(shí)現(xiàn)了對(duì)影響事物的多個(gè)指標(biāo)的客觀賦權(quán)，是一種有效的多因素決策方法，在多個(gè)領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用[17-20]，但目前尚未見有應(yīng)用熵權(quán)模糊隸屬函數(shù)法對(duì)水稻氮效率進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的研究報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究于2017、2018年分別收集90和105個(gè)長(zhǎng)江中下游地區(qū)常規(guī)中熟粳稻品種（系）為材料，基于熵權(quán)模糊隸屬函數(shù)方法，對(duì)不同品種（系）的氮素吸收利用效率進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，不僅可以豐富水稻氮效率評(píng)價(jià)方法，而且還可以篩選出高產(chǎn)氮高效的粳稻品種（系），為該地區(qū)高產(chǎn)氮高效品種的選育與生產(chǎn)應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料與種植方法

供試材料為長(zhǎng)江中下游粳稻生產(chǎn)地區(qū)育成的主要中熟粳稻品種（系），2017年供試品種（系）共 90份，2018年在2017年基礎(chǔ)上新增15個(gè)品種（系），共105份，具體見表1。試驗(yàn)地點(diǎn)位于泰州市姜堰區(qū)沈高鎮(zhèn)河橫村農(nóng)業(yè)生態(tài)園。試驗(yàn)田土壤類型為潴育型水稻土，質(zhì)地黏性。0—20 cm 土層含有機(jī)質(zhì)含量31.72 g·kg-1、全氮 1.96 g·kg-1、速效鉀 165.26 mg·kg-1和速效磷 32.54 mg·kg-1。

表1 供試品種（系）清單Table 1 List of tested varieties (lines)

試驗(yàn)設(shè)施氮肥（N18）和不施氮肥（N0）2個(gè)處理，其中施氮處理純氮用量為270 kg·hm-2，按照基肥∶分蘗肥∶穗肥=3∶4∶3施用，分蘗肥于4葉1心施用，穗肥于倒4葉期施用，氮∶磷∶鉀比例為2∶1∶2，磷肥一次性基施，鉀肥分別于耕翻前、拔節(jié)期等量施入。不施氮肥處理的磷、鉀肥用量及施用方法同施氮處理。2年均于6月13日播種，6月23日至24日移栽，行距25 cm，穴距6 cm，每穴2苗，小區(qū)面積15 m2（3 m×5 m），重復(fù)2次。水分管理及病蟲草害防治等相關(guān)栽培措施均按照當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)栽培技術(shù)要求進(jìn)行。

1.2 測(cè)定內(nèi)容與方法

1.2.1 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 在成熟期，各供試品種（系）每個(gè)小區(qū)普查60穴莖糵數(shù)，計(jì)算有效穗數(shù)。每個(gè)小區(qū)按照每穴平均有效穗數(shù)選取長(zhǎng)勢(shì)相近植株 5穴，調(diào)查每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重。在每個(gè)小區(qū)中間割8 m2（2 m×4 m）進(jìn)行實(shí)際產(chǎn)量測(cè)定。

1.2.2 干物質(zhì)及氮素積累測(cè)定 在成熟期，各供試品種（系）按照每穴平均莖糵數(shù)選取長(zhǎng)勢(shì)相近植株3穴，分莖鞘、葉、穗置于105℃殺青30 min，80℃烘至恒重后稱重，計(jì)算各供試品種（系）單位面積莖鞘、葉、穗干物質(zhì)積累量及總干物質(zhì)積累量（莖鞘、葉、穗干物質(zhì)積累量之和）。將各器官干物質(zhì)樣品粉碎，采用FOSS凱氏定氮儀測(cè)定莖、葉、穗各器官含氮率。按照各器官干物質(zhì)量×各器官含氮率計(jì)算成熟期莖、葉、穗各器官氮素吸收量，總吸氮量為莖、葉、穗3個(gè)器官氮素吸收量之和。

1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)方法

1.3.1 氮素吸收利用效率評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算方法

氮肥農(nóng)學(xué)利用率（nitrogen agronomic efficiency，NAE，kg·kg-1）=（施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量-無氮區(qū)籽粒產(chǎn)量）/氮肥施用量；

氮素生理利用率（nitrogen physiological efficiency，NPE，kg·kg-1）=（施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量-無氮區(qū)籽粒產(chǎn)量）/（施氮區(qū)總吸氮量-無氮區(qū)總吸氮量）；

氮肥回收效率（nitrogen recovery efficiency，NRE，%）=（施氮區(qū)總吸氮量-無氮區(qū)總吸氮量）/氮肥施用量×100；

氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率（nitrogen dry matter production efficiency，DME，kg·kg-1）=施氮區(qū)植株干物質(zhì)積累量/植株總吸氮量；

氮素籽粒生產(chǎn)效率（nitrogen grain yield production efficiency，GYE，kg·kg-1）=施氮區(qū)水稻籽粒產(chǎn)量/植株總吸氮量。

1.3.2 氮效率綜合評(píng)價(jià)方法 參照張先起等[18]、余健等[20]提供的方法，具體步驟為：

（3）計(jì)算模糊評(píng)價(jià)的綜合指數(shù) 把各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值wi與相應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的從優(yōu)隸屬度值相乘并累加，可得模糊評(píng)價(jià)的綜合指數(shù)值Z，計(jì)算公式為。該值越大，說明該品種綜合評(píng)價(jià)越優(yōu)。

采用 Microsoft Excel 2013整理數(shù)據(jù)和繪制圖表，SPSS 22.0進(jìn)行相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果

2.1 供試品種（系）產(chǎn)量、干物質(zhì)、氮素吸收與利用效率

施氮肥處理（N18）下，供試品種（系）2年產(chǎn)量變化范圍為 6.80—10.28 t·hm-2，平均產(chǎn)量為 8.50 t·hm-2；總干物質(zhì)積累量和總吸氮量變化范圍為 14.56—21.25 t·hm-2和 175.72—270.38 kg·hm-2，平均值分別為18.27 t·hm-2和 225.53 kg·hm-2（表 2）。不管是施氮肥處理還是不施氮肥處理，產(chǎn)量構(gòu)成因素中均是以穗粒數(shù)的變異系數(shù)最大，各器官的干物質(zhì)積累量則是以葉的變異系數(shù)最大，2年規(guī)律一致。此外，與不施氮肥處理相比，施氮肥處理增大了穗粒數(shù)、產(chǎn)量、葉干重、穗干重、總干重等指標(biāo)在品種間的變異系數(shù)，而降低了總吸氮量的變異系數(shù)，說明供試品種（系）的產(chǎn)量以及干物質(zhì)生產(chǎn)對(duì)氮肥的響應(yīng)程度存在差異。氮素吸收利用效率指標(biāo)除了氮素籽粒生產(chǎn)效率和氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率變異系數(shù)較小（2年均在5%以下）外，氮肥回收效率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮素生理利用率的變異系數(shù)均在10%以上，其中氮肥農(nóng)學(xué)利用率的變異系數(shù)2年均在30%以上，由此也說明供試品種（系）在氮素吸收與利用效率上存在較大差異。

表2 供試品種（系）產(chǎn)量、干物質(zhì)、氮素吸收與利用性狀Table 2 Grain yield, dry matter production, nitrogen uptake and utilization efficiency of tested varieties (lines)

2.2 氮素吸收利用效率綜合評(píng)價(jià)

不同氮素吸收利用效率評(píng)價(jià)指標(biāo)反映的是氮素吸收與利用效率的不同方面，其中氮肥回收效率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率反映的是不同水稻品種對(duì)施入氮肥的吸收和增產(chǎn)效率，氮素生理利用率、氮素籽粒生產(chǎn)效率、氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率反映的是植株吸收的氮素形成生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量能力。本研究以該5項(xiàng)指標(biāo)，應(yīng)用熵權(quán)模糊隸屬函數(shù)法對(duì)供試品種（系）的氮素吸收與利用效率進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。2017年權(quán)重最大的指標(biāo)為氮肥回收效率，最小的是氮素籽粒生產(chǎn)效率，2018年權(quán)重最大的指標(biāo)為氮素生理利用率，最小的是氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率（表3）。各供試品種（系）氮效率綜合得分可知，2年得分范圍分別為0.485—0.952（2017）和0.535—0.977（2018），平均得分0.707（2017）和0.752（2018）（表4）。

表3 氮素吸收利用效率評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重Table 3 Weights of evaluation indexes for nitrogen uptake and utilization efficiency

表4 供試品種（系）的氮效率綜合值和產(chǎn)量-氮效率綜合指數(shù)Table 4 CEV, GYNEI of tested varieties (lines)

2.3 高產(chǎn)氮高效品種（系）篩選

本研究在參照FAGERIA等[21]提供的產(chǎn)量效率指數(shù)計(jì)算公式的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，改為產(chǎn)量-氮效率綜合指數(shù)（grain yield-nitrogen efficiency index, GYNEI），GYNEI=（產(chǎn)量/群體平均產(chǎn)量）×（氮效率綜合指數(shù)/群體氮效率綜合指數(shù)平均值）。供試品種（系）GYNEI 2017年變化范圍為 0.569—1.583，平均值為 1.008，2018年變化范圍為0.628—1.541，平均值為1.007（表4）。

采用系統(tǒng)聚類方法（組內(nèi)聯(lián)結(jié)-平方歐式距離），基于GYNEI把供試品種（系）分為3類（表5）。根據(jù)分類結(jié)果，供試品種（系）類型Ⅰ 2017年有23個(gè)，2018年有27個(gè)，其中2年相同的品種（系）有19個(gè)；類型Ⅱ 2017年有42個(gè)，2018年有35個(gè)，其中2年相同的品種（系）有23個(gè)；類型Ⅲ 2017年有25個(gè)，2018年有43個(gè)，其中2年相同的品種（系）有24個(gè)。對(duì)不同類型的產(chǎn)量以及氮效率指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（表6），GYNEI大小依次為類型Ⅰ＞類型Ⅱ＞類型Ⅲ，其中產(chǎn)量、氮肥回收效率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮素生理利用率、氮素籽粒生產(chǎn)效率、氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率在3個(gè)類型間的大小順序也表現(xiàn)為類型Ⅰ＞類型Ⅱ＞類型Ⅲ，且類型Ⅰ與類型Ⅱ、類型Ⅲ之間的差異均達(dá)到了顯著水平，說明類型Ⅰ為高產(chǎn)氮高效類型，類型Ⅲ為低產(chǎn)氮低效類型。

表5 供試品種的產(chǎn)量-氮效率類型Table 5 Grain yield and nitrogen efficiency types of tested varieties (lines)

表6 不同產(chǎn)量-氮效率類型的產(chǎn)量和氮素吸收利用效率Table 6 Grain yield and nitrogen efficiency index of different grain yield and nitrogen efficiency types

2.4 不同產(chǎn)量-氮效率類型的產(chǎn)量構(gòu)成因素

穗粒數(shù)在3個(gè)類型間的大小順序均表現(xiàn)為類型Ⅰ＞類型Ⅱ＞類型Ⅲ，且類型間的差異均達(dá)到顯著水平，2年規(guī)律一致。有效穗數(shù)、千粒重以及結(jié)實(shí)率在3個(gè)類型間的差異均沒有達(dá)到顯著水平，2年規(guī)律一致（表7）。由此可見，較高的穗粒數(shù)能夠促進(jìn)產(chǎn)量與氮效率的協(xié)同提高。

2.5 不同產(chǎn)量-氮效率類型的干物質(zhì)及氮素積累

莖干重、葉干重、穗干重以及總干重均表現(xiàn)為類型Ⅰ＞類型Ⅱ＞類型Ⅲ，且類型間的差異均達(dá)到顯著水平，2年規(guī)律一致。此外，類型Ⅲ總干重的最大值分別為 18.31 t·hm-2（2017）和 18.50 t·hm-2（2018），而類型Ⅰ的總干重的最小值分別為18.56 t·hm-2（2017）和18.63 t·hm-2（2018），說明類型Ⅰ的品種（系）的總干重積累量均要高于類型Ⅲ的品種（系）。莖吸氮量、葉吸氮量、穗吸氮量以及總吸氮量也都表現(xiàn)出類型Ⅰ＞類型Ⅱ＞類型Ⅲ的規(guī)律，但只有穗吸氮量和總吸氮量在3個(gè)類型間差異顯著（表8）。

表8 不同產(chǎn)量-氮效率類型的干物質(zhì)和氮素積累Table 8 Dry matter weight and nitrogen content of different grain yield and nitrogen efficiency types

3 討論

3.1 關(guān)于水稻氮效率的綜合評(píng)價(jià)方法

作物氮效率是氮素吸收、同化、運(yùn)轉(zhuǎn)、再利用等多個(gè)生理過程綜合作用的結(jié)果，其中氮素吸收效率與氮素物質(zhì)生產(chǎn)效率之間還存在一定的相互抑制關(guān)系[22]。因此，單一的氮效率評(píng)價(jià)指標(biāo)難以全面反映不同水稻品種的整體氮效率水平，需要基于多項(xiàng)氮效率評(píng)價(jià)指標(biāo)才能對(duì)不同水稻品種的氮效率進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。前人多采用模糊隸屬函數(shù)法、主成分分析法等綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)作物品種進(jìn)行篩選和評(píng)價(jià)[19,23-24]。應(yīng)用主成分分析法進(jìn)行多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)時(shí)，其優(yōu)點(diǎn)是可以消除評(píng)價(jià)指標(biāo)間的相關(guān)影響，有助于保證客觀性，但其缺點(diǎn)是所提取主成分的方差貢獻(xiàn)率一般很難達(dá)到100%，不能完整的代表評(píng)價(jià)對(duì)象的所有信息[25]。模糊隸屬函數(shù)法雖然不存在上述問題，但如何確定其評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重是保證其評(píng)價(jià)結(jié)果合理性的關(guān)鍵[23]。本研究在模糊隸屬函數(shù)法的基礎(chǔ)上，引入熵權(quán)理論，從評(píng)價(jià)指標(biāo)本身提供的有效信息量的多寡程度來計(jì)算指標(biāo)權(quán)重[18]，保證了評(píng)價(jià)指標(biāo)賦權(quán)的客觀性。本研究得到的5項(xiàng)氮效率評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重大小在年際間并不一致，這可能一方面與2年供試品種（系）的樣本量不同有關(guān)，另一方面可能與不同氮效率指標(biāo)在年際間的穩(wěn)定程度不同有關(guān)[11]。由此說明熵權(quán)法能夠充分依據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)的變化規(guī)律來合理確定指標(biāo)權(quán)重，從而保證其賦權(quán)的客觀性。指標(biāo)權(quán)重以及樣本量在年際間存在差異，可能是導(dǎo)致一些品種（系）的產(chǎn)量-氮效率類型在年度間存在差異的主要原因。高產(chǎn)條件下的氮高效水稻品種篩選對(duì)緩解糧食需求、環(huán)境惡化等面臨的壓力具有現(xiàn)實(shí)意義。因此，本研究在得到了各供試品種（系）的氮效率綜合值后，然后根據(jù)氮效率綜合值和產(chǎn)量計(jì)算了產(chǎn)量-氮效率綜合指數(shù)，并采用系統(tǒng)聚類方法基于產(chǎn)量-氮效率綜合指數(shù)對(duì)供試品種（系）進(jìn)行了類型劃分。分類結(jié)果表明，高產(chǎn)氮高效類型（類型Ⅰ）的產(chǎn)量、氮肥回收效率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮素生理利用率、氮素籽粒生產(chǎn)效率、氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率的平均值均要顯著高于低產(chǎn)氮低效類型（類型Ⅲ），說明本研究所應(yīng)用的篩選方法有效可行。我們注意到不同產(chǎn)量-氮效率類型的產(chǎn)量、氮素吸收利用效率、干物質(zhì)積累及吸氮量等指標(biāo)的變異范圍之間均存在不同程度的交叉，這可能一方面與不同氮效率評(píng)價(jià)指標(biāo)反映的是水稻氮素吸收與利用效率的不同方面，且同一品種在不同氮素吸收與利用效率指標(biāo)上的排序存在較大差異有關(guān)[11]；另一方面可能與本研究是基于產(chǎn)量和多項(xiàng)氮素吸收與利用效率指標(biāo)的綜合值進(jìn)行水稻品種類型的劃分，且產(chǎn)量與氮素吸收利用效率之間也并不是簡(jiǎn)單的線性相關(guān)關(guān)系有關(guān)[26-27]。由此可見，采用單一氮效率評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)水稻品種進(jìn)行篩選，可能會(huì)導(dǎo)致一些具有其他優(yōu)良性狀的基因型丟失。雖然熵權(quán)模糊隸屬函數(shù)法在水稻氮效率評(píng)價(jià)領(lǐng)域的應(yīng)用尚屬嘗試，還存在入選的評(píng)價(jià)指標(biāo)是否合理等問題需要進(jìn)一步研究探討，但我們認(rèn)為這是一種有益的嘗試，可以進(jìn)一步豐富高產(chǎn)氮高效水稻品種篩選評(píng)價(jià)方法。

3.2 關(guān)于水稻產(chǎn)量與氮效率協(xié)同的途徑

實(shí)現(xiàn)水稻高產(chǎn)氮高效，對(duì)提高水稻產(chǎn)量和氮肥利用效率，促進(jìn)水稻產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展具有重要意義。前人研究表明，氮高效的水稻品種，其產(chǎn)量、生物量以及氮素吸收量均要顯著高于氮低效品種[9,28-29]。本研究也有一致的發(fā)現(xiàn)，隨著產(chǎn)量-氮效率綜合指數(shù)的提高，產(chǎn)量、總干重以及總吸氮量也均呈增加趨勢(shì)。增加干物質(zhì)積累量是增加氮素吸收量的有效途徑[30]，而且在增加生物產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化產(chǎn)量結(jié)構(gòu)，是奪取水稻超高產(chǎn)的最佳路徑[31]。本研究結(jié)果也發(fā)現(xiàn)，高產(chǎn)氮高效類型（類型Ⅰ）總干重的最小值均要比低產(chǎn)氮低效類型（類型Ⅲ）的最大值大，說明增加干物質(zhì)積累量是促進(jìn)產(chǎn)量和氮素吸收協(xié)同提高的關(guān)鍵所在。水稻地上部干物質(zhì)積累量可以理解為群體莖蘗數(shù)與單莖重的乘積。本研究結(jié)果表明有效穗數(shù)在不同產(chǎn)量-氮效率類型之間差異不顯著，與魏海燕等[9]研究結(jié)果一致，說明通過提高群體莖糵數(shù)來提高干物質(zhì)生產(chǎn)量的途徑可能行不通。因此，筆者推測(cè)增加水稻干物質(zhì)積累量最有效的方式可能是通過提高單莖重，特別是通過提高單莖莖鞘重，這是因?yàn)檩^高的單莖莖鞘重，有利于形成較大的葉面積，同時(shí)促進(jìn)大穗的形成，提高產(chǎn)量[32]。在較高的生物產(chǎn)量基礎(chǔ)上，進(jìn)一步增加庫(kù)容，不僅能夠增加氮素吸收量，同時(shí)還能促進(jìn)氮素向穗部轉(zhuǎn)移，提高氮素的物質(zhì)和籽粒生產(chǎn)效率[33-35]。水稻庫(kù)容量大小由單位面積有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)和千粒重三個(gè)因素決定。從本研究結(jié)果看，產(chǎn)量構(gòu)成因素中只有穗粒數(shù)在不同產(chǎn)量-氮效率類型之間的差異達(dá)到顯著水平，且以高產(chǎn)氮高效類型（類型Ⅰ）最高，低產(chǎn)氮低效類型（類型Ⅲ）最低，與前人研究結(jié)果基本一致[36]，說明選擇穗粒數(shù)較多的品種，有利于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量與氮效率的協(xié)同提升。值得注意的是，增加生物產(chǎn)量能夠增加吸氮量，這雖然有利于提高氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮素生理利用率、氮肥吸收效率，但不利于氮素籽粒生產(chǎn)效率及氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率的提升[37]。本研究也有類似的結(jié)果，氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮素生理利用率、氮肥回收效率在 3個(gè)不同產(chǎn)量-氮效率類型間均存在顯著差異，而氮素籽粒生產(chǎn)效率和氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率在類型Ⅱ與類型Ⅲ之間差異不顯著，這可能與吸收的氮素更多地滯留在秸稈內(nèi)，導(dǎo)致氮素利用效率降低有關(guān)[38]。氮素滯留在秸稈內(nèi)可能是導(dǎo)致本研究中莖、葉吸氮量在篩選出來的 3個(gè)產(chǎn)量-氮效率類型之間基本沒有顯著差異的主要原因之一。由此可見，促進(jìn)莖、葉中的氮素更多地向穗轉(zhuǎn)移，提高穗的吸氮量，可能是進(jìn)一步提高水稻品種物質(zhì)生產(chǎn)效率，增加產(chǎn)量和氮素利用效率的有效方式[27-28]。綜上所述，結(jié)合本研究結(jié)果，通過以較大的單莖莖鞘重形成較高的地上部生物量，同時(shí)保證較多的穗粒數(shù)和較高的莖、葉氮素轉(zhuǎn)運(yùn)效率，能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)量與氮效率的協(xié)同提升。

4 結(jié)論

運(yùn)用熵權(quán)模糊隸屬函數(shù)法，以氮肥回收效率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮素生理利用率、氮素籽粒生產(chǎn)效率、氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率為氮效率評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立了水稻氮效率綜合評(píng)價(jià)方法，并基于產(chǎn)量-氮效率綜合指數(shù)，分別從2017年90個(gè)和2018年105個(gè)供試品種（系）中篩選出了23和27個(gè)高產(chǎn)氮高效品種（系），其中南粳5718、南粳9108、寧粳7號(hào)、泗稻15號(hào)、揚(yáng)粳239等19個(gè)品種（系）2年均被劃分為高產(chǎn)氮高效類型。與低產(chǎn)氮低效類型品種（系）相比，高產(chǎn)氮高效類型品種（系）主要表現(xiàn)出生物量大、穗粒數(shù)多、穗吸氮量以及總吸氮量高等特征。上述研究結(jié)果可以為長(zhǎng)江中下游地區(qū)常規(guī)中熟粳稻品種選擇提供參考，同時(shí)也可為產(chǎn)量與氮效率協(xié)同機(jī)理的研究提供材料。