雜草稻競爭對栽培稻氮素積累量、氮素利用率及產(chǎn)量的影響

吳云艷

(遼東學(xué)院農(nóng)學(xué)院，遼寧 丹東 118003)

雜草稻(OryzasativaL.)又名紅稻，是在稻田或稻田周邊耕地里像雜草一樣伴隨栽培稻生長的水稻植株[1]。目前，很多國家的水稻生產(chǎn)均受到雜草稻不同程度的危害[2-3]。有研究結(jié)果[4-5]表明，土壤的養(yǎng)分或肥力水平對植物間競爭力的影響較大，養(yǎng)分是限制作物產(chǎn)量的主要因素之一，養(yǎng)分競爭會對產(chǎn)量造成很大影響。國外有研究用示蹤性同位素15N來探究不同氮素水平下雜草稻和栽培稻的氮素競爭，發(fā)現(xiàn)雜草稻與栽培稻之間的養(yǎng)分競爭很激烈[6]，然而中國關(guān)于雜草稻與栽培稻營養(yǎng)競爭的研究較少。在栽培稻產(chǎn)量受雜草稻影響日益嚴(yán)重的情況下，研究雜草稻競爭對栽培稻養(yǎng)分吸收利用及產(chǎn)量的影響頗為重要。氮肥含有植物營養(yǎng)三要素中增產(chǎn)效果最明顯的營養(yǎng)元素——氮素，是水稻增產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是生產(chǎn)用量最大的化學(xué)肥料。本試驗擬設(shè)計不同的氮肥梯度，采用大田試驗的方法，研究不同氮肥處理下雜草稻競爭對栽培稻氮素積累量、氮素利用率及產(chǎn)量的影響，以期為雜草稻的防控提供一定的理論依據(jù)和實踐指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以雜草稻W(wǎng)R04-12和栽培稻沈農(nóng)265為試驗材料。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2010-2013年在沈陽蘇家屯水稻基地進(jìn)行。試驗設(shè)雜草稻密度和氮肥2個因子，雜草稻密度設(shè)3個水平：1 m20株、1 m26株、1 m212株，分別用D0、D1、D2表示。氮肥設(shè)3個水平：0 kg/hm2、180 kg/hm2、270 kg/hm2，分別用N0、N1、N2表示。

小區(qū)面積9 m2，8行區(qū)(小區(qū)間用塑料擋板隔離，每個小區(qū)單獨灌水、排水)。氮肥50%作基肥，30%作分蘗肥，20%作幼穗分化肥，磷肥100%作基肥，鉀肥100%作基肥。雜草稻和栽培稻混合插植，栽培稻插秧密度為行株距30.0 cm×13.3 cm，每穴2苗，雜草稻延后1 d單苗移栽，模擬田間自然分布，試驗設(shè)3個重復(fù)，完全隨機(jī)排列。

4月15日播種，營養(yǎng)土保溫旱育苗，5月19日移栽，及時除去田間的其他雜草。

1.3 測定內(nèi)容與方法

1.3.1 干物質(zhì)質(zhì)量 分別于分蘗期、拔節(jié)期、齊穗期、灌漿期和成熟期取樣測定。測定時，各處理分別取3株，將植株地上部分全部收獲，然后將其分置于烘箱中，75 ℃烘干，測定其干物質(zhì)質(zhì)量。

1.3.2 氮、磷、鉀的含量 消煮(濃H2SO4- H2O2法)：將烘干后的植株地上部分和根用小型粉碎機(jī)粉碎，稱取0.5 g樣品放入250 ml消化管中，在消化管中加入10 ml濃硫酸，輕輕搖動，將樣品浸濕，置于420 ℃消煮爐上消煮45 min，溶液全部變成棕黑色時，從消煮爐上取下消化管，放置10 min，加入30% H2O210滴，搖勻，繼續(xù)消煮45 min，冷卻后加入8滴30%H2O2，反復(fù)3～4次，至消煮液呈清亮色，取出，冷卻，將消煮液用蒸餾水定容至100 ml的塑料瓶中，待測。氮含量測定采用凱式定氮法[7]。

1.3.3 氮效率 氮效率用氮素利用率、農(nóng)學(xué)氮素利用率和氮肥偏因素生產(chǎn)力等指標(biāo)表示，計算公式分別為：

氮素利用率=(施氮小區(qū)地上部分吸氮量-不施氮小區(qū)地上部分吸氮量)/施氮量×100%

農(nóng)學(xué)氮素利用率=(施氮區(qū)產(chǎn)量-不施氮區(qū)產(chǎn)量)/施氮量×100%

氮肥偏因素生產(chǎn)力(kg/kg)=施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量

1.3.4 產(chǎn)量 收獲前，取有代表性的中等植株5株，用于室內(nèi)考種，其余全部收獲，自然風(fēng)干，測定其產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

應(yīng)用軟件DPS8.01和Excel對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 雜草稻競爭對栽培稻氮素積累量的影響

圖1顯示，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，栽培稻植株的氮素積累量不斷增加，在灌漿期達(dá)到最大。隨著施氮量的增加，各處理的氮素積累量均呈增加趨勢，同一時期相同雜草稻密度下不同氮肥處理間差異顯著。栽培稻沈農(nóng)265的氮素積累量總體隨雜草稻密度的增加而下降。N0水平，同一時期不同雜草稻密度處理下，栽培稻的氮素積累量表現(xiàn)為隨雜草稻密度增加而降低，D1處理和D2處理下栽培稻氮素積累量與D0相比顯著降低，齊穗期分別降低了25.70%、29.80%，灌漿期分別降低了22.00%、28.50%，成熟期分別降低了16.70%、24.10%。N1水平，D1處理和D2處理下沈農(nóng)265齊穗期的氮素積累量分別比D0處理低26.90%、49.60%，灌漿期的氮素積累量分別比D0處理低27.40%、38.70%，成熟期的氮素積累量分別比D0處理低43.00%、27.30%。N2水平下，D1處理和D2處理的沈農(nóng)265齊穗期的氮素積累量分別比D0處理低32.70%、55.78%，灌漿期的氮素積累量分別比D0處理低32.90%、41.45%，成熟期的氮素積累量分別比D0處理低18.40%、55.20%，處理間差異顯著。表明，隨著氮肥施用量的增加，雜草稻對栽培稻氮素積累量的影響程度也增加(除成熟期D1處理外)。

D0：雜草稻密度為1 m20株；D1：雜草稻密度為1 m26株；D2：雜草稻密度為1 m212株；N0：氮肥施用量為0 kg/hm2；N1：氮肥施用量為180 kg/hm2；N2：氮肥施用量為270 kg/hm2；TS：分蘗期；ES：拔節(jié)期；HS：齊穗期；FS：灌漿期；MS：成熟期。圖1 栽培稻沈農(nóng)265氮素積累量的變化趨勢Fig.1 Dynamic change of nitrogen accumulation of Shennong 265

2.2 雜草稻競爭對栽培稻產(chǎn)量的影響

表1顯示，雜草稻密度相同時，栽培稻沈農(nóng)265的產(chǎn)量隨施氮量的增加而增加。相同肥力下，隨著雜草稻密度的增大，栽培稻產(chǎn)量明顯降低。在N1水平下，D1處理和D2處理的栽培稻沈農(nóng)265實測產(chǎn)量分別比D0處理低25.9%、49.8%。N2水平下，D1處理和D2處理栽培稻實測產(chǎn)量分別比D0處理低25.9%、52.6%。施氮量由N1增加到N2時，D1處理和D2處理的栽培稻沈農(nóng)265實測產(chǎn)量分別增加了7.3%、1.3%。表明，在雜草稻危害嚴(yán)重時，增加施氮量對栽培稻沈農(nóng)265的產(chǎn)量影響較小，造成這種現(xiàn)象的原因是增加施氮量后，雜草稻的競爭力也相應(yīng)地增強(qiáng)，增加的幅度比栽培稻大。

表1雜草稻競爭對栽培稻產(chǎn)量的影響

Table1Effectofweedyricecompetitionontheyieldofcultivatedrice

處理理論產(chǎn)量(t/hm2)實測產(chǎn)量(t/hm2)D0N05．64deDE5．20cBCD1N04．62eDE4．42cBCD2N03．73fE3．60dCD0N111．75aA10．85aAD1N18．51bcBC8．04bABD2N16．29deD5．45cBCD0N212．79aA11．64aAD1N29．64bB8．63bABCD2N27．10cdCD5．52bcBC

D0、D1、D2、N0、N1、N2見圖1注。同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異達(dá)0.05顯著水平；同列數(shù)據(jù)后不同大寫字母表示處理間差異達(dá)0.01顯著水平。

2.3 栽培稻產(chǎn)量與氮素積累量之間的相關(guān)分析

表2顯示，沈農(nóng)265的產(chǎn)量與氮素積累量之間呈顯著正相關(guān)，但各個時期的相關(guān)系數(shù)不同。齊穗期，沈農(nóng)265產(chǎn)量與氮素積累量的相關(guān)系數(shù)最大，達(dá)到0.94，其次是灌漿期，相關(guān)系數(shù)為0.91，然后依次是拔節(jié)期、成熟期、分蘗期。栽培稻的產(chǎn)量與氮素積累量在齊穗期和灌漿期的相關(guān)系數(shù)均大于0.90，說明這2個時期氮素積累量對產(chǎn)量的影響比其他時期大。

表2栽培稻產(chǎn)量與氮素積累量之間的相關(guān)分析

Table2Therelationshipbetweenyieldandnitrogenaccumulationofcultivatedrice

生育期相關(guān)系數(shù)分蘗期0．69?拔節(jié)期0．89??齊穗期0．94??灌漿期0．91??成熟期0．82??

*、**分別表示栽培稻產(chǎn)量與氮素積累量在0.05和0.01水平上顯著相關(guān)。

2.4 雜草稻競爭對栽培稻氮素利用率的影響

表3顯示，不同處理下栽培稻的氮素利用率表現(xiàn)為：D0N2> D0N1>D1N1>D1N2>D2N1>D2N2，D2N1處理和D1N1處理下的氮素利用率分別比D0N1處理低27.6%、9.6%，D2N2處理和D1N2處理下的氮素利用率分別比D0N2處理低40.1%、17.9%。表明，雜草稻競爭對栽培稻的氮素利用率影響很大，雜草稻競爭極大地降低了栽培稻的氮素利用率，增加氮肥用量，栽培稻氮素利用率降低的幅度更大。

農(nóng)學(xué)氮素利用率(NAE)是指單位施氮量所增加的產(chǎn)量，可以用來評價氮肥的增產(chǎn)效果。表3顯示，隨著氮肥用量的增加，農(nóng)學(xué)氮素利用率降低。相同氮肥處理下，雜草稻競爭會降低栽培稻的農(nóng)學(xué)氮素利用率，施氮量為180 kg/hm2時，D1處理和D2處理的栽培稻農(nóng)學(xué)氮素利用率與D0處理相比，分別降低了38.5%、60.1%，施氮量為270 kg/hm2時，D1處理和D2處理的栽培稻農(nóng)學(xué)氮素利用率與D0處理相比，分別降低了36.9%、68.5%。

氮肥偏因素生產(chǎn)力與農(nóng)學(xué)氮素利用率的變化規(guī)律一致，即中氮處理下栽培稻的氮肥偏因素生產(chǎn)力高于高氮處理。施氮量為180 kg/hm2時，D1處理和D2處理的栽培稻氮肥偏因素生產(chǎn)力與D0處理相比，分別降低了25.9%、49.8%，施氮量為270 kg/hm2時，D1處理和D2處理的栽培稻氮肥偏因素生產(chǎn)力與D0處理相比，分別降低了25.9%、52.5%。

表3雜草稻競爭對栽培稻氮素利用率的影響

Table3Effectofweedyricecompetitiononthenitrogenutilizationefficiencyofcultivatedrice

處理農(nóng)學(xué)氮素利用率(%)氮素利用率(%)氮肥偏因素生產(chǎn)力(kg/kg)D0N131．50aA52．96abAB60．30aAD1N119．37cBC47．85cC44．69bBD2N112．58dDE38．33dD30．30cCD0N223．91bB56．77aA43．11bBD1N215．09dCD46．59bBC31．96cCD2N27．52eE34．03dE20．46dD

D0、D1、D2、N1、N2見圖1注。同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異達(dá)0.05顯著水平；同列數(shù)據(jù)后不同大寫字母表示處理間差異達(dá)0.01顯著水平。

3 討 論

植株各組織中氮含量均隨生育時期的變化而變化，同時受到肥力、氮素形態(tài)、光照、水分、種間競爭等外界條件的影響[8]。養(yǎng)分競爭是植物競爭的重要方面[9]。研究結(jié)果表明，雜草稻競爭使栽培稻氮素積累量和產(chǎn)量減少，栽培稻氮素積累量與產(chǎn)量顯著正相關(guān)，齊穗期、灌漿期的氮素積累量對產(chǎn)量影響較大，而這2個時期栽培稻氮素積累量受雜草稻密度影響較大，導(dǎo)致栽培稻后期營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)和分配受阻，從而影響灌漿的正常進(jìn)行，導(dǎo)致栽培稻的產(chǎn)量降低。因此，雜草稻競爭導(dǎo)致栽培稻氮素積累量降低是造成栽培稻產(chǎn)量降低的重要原因之一。

中國氮肥消耗量占世界氮肥總消耗量的30%，水稻生產(chǎn)所消耗的氮肥占世界水稻氮肥總消耗量的37%，與其他主要產(chǎn)稻國相比，中國水稻氮肥施用量較高，但是氮素利用率較低[10]。水稻氮素利用率隨氮肥施用量增加而下降的狀況越來越嚴(yán)重，大量的氮素?fù)p失給環(huán)境造成了一系列不良影響。因此，提高氮素利用率已經(jīng)成為人們關(guān)注的焦點。雜草稻競爭對栽培稻的產(chǎn)量造成了嚴(yán)重影響，雜草稻不同于一般的雜草，在植物學(xué)和生物學(xué)性狀上與栽培稻具有極大的相似性，因此很難找到一種有效去除雜草稻的除草劑。

栽培稻的產(chǎn)量與肥力相關(guān)，適當(dāng)提高氮肥施用量，可以增加栽培稻的產(chǎn)量，但在雜草稻發(fā)生嚴(yán)重的地區(qū)，關(guān)于增加氮肥施用量，對栽培稻的氮素積累量、氮素利用率、增產(chǎn)幅度和經(jīng)濟(jì)效益的影響，目前國內(nèi)研究較少。本研究結(jié)果表明，栽培稻的氮素利用率受雜草稻競爭的影響很大，雜草稻密度的增加極大地降低了栽培稻的氮素利用率，而增加氮肥施用量，反而使栽培稻沈農(nóng)265的氮素利用率下降得更多。在雜草稻危害時，增施氮肥對栽培稻產(chǎn)量的增加無明顯效果。

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