不同施氮量對桃優(yōu)香占產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀的影響

楊曉龍，方建軍，汪本福，王紅波，程建平，周厚財，周 黎，徐得澤

（1.湖北省農(nóng)業(yè)科學院糧食作物研究所/糧食作物種質(zhì)創(chuàng)新與遺傳改良湖北省重點實驗室，武漢 430064；2.武漢福中玉農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司，武漢 430200）

水稻作為中國的主要糧食作物，為中國65%以上的人口提供主食，因此穩(wěn)定水稻生產(chǎn)對保證糧食安全具有重要意義［1］。氮素是農(nóng)作物生長必須的大量營養(yǎng)元素，施用氮肥是中國長期以來保證糧食產(chǎn)量的重要手段［2］。近年來，隨著施氮量的增加，糧食增產(chǎn)效果逐漸降低，氮肥利用率偏低并造成農(nóng)業(yè)面源污染等問題不斷出現(xiàn)［3，4］。

蝦稻共作是一種典型的水稻與水產(chǎn)相結(jié)合的稻田綜合種養(yǎng)模式，實現(xiàn)了穩(wěn)糧增收的目的，有效提高了農(nóng)田利用率［5］。近年來，蝦稻產(chǎn)業(yè)在湖北省得到長足發(fā)展，特別是2015年以來，蝦稻模式在湖北省出現(xiàn)井噴式增長，小龍蝦的產(chǎn)量占據(jù)全國總產(chǎn)量近50%，但是隨著產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，蝦稻共作模式也顯現(xiàn)出一些問題，如適合蝦稻共作的優(yōu)質(zhì)稻米品種匱乏、水資源消耗大、肥料使用不合理造成水體富營養(yǎng)化等問題，因此加強對蝦稻共作模式下的品種搭配篩選和氮素動態(tài)變化對于更好地發(fā)揮該模式的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益具有重要作用［6-8］。本研究以桃優(yōu)香占為材料，分析在蝦稻共作模式下不同施氮量對其產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀的影響，為該水稻品種的蝦稻共作種養(yǎng)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

水稻：桃優(yōu)香占，該品種屬于秈型雜交稻，全生育期在113 d左右，株高100 cm左右，株型適中，生長旺，莖稈韌性強。

1.2 試驗地點與設計

試驗于2018年6—10月在潛江市龍灣鎮(zhèn)稻田綜合種養(yǎng)國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園（北緯30°26′N，114°53′E）進行，選擇有當?shù)厮就寥来硇浴⒎柿λ街械绕?、排灌方便、形狀?guī)則、大小合適、前茬一致、肥力均勻的蝦稻共作田塊作為試驗區(qū)。

試驗采用隨機區(qū)組設計，3次重復。試驗設置了5個氮肥施用量，180 kg/hm2（N4，農(nóng)民習慣施肥水平）、165 kg/hm2（N3）、150 kg/hm2（N2，精確定量理論施肥量）、135 kg/hm2（N1），以不施N肥為對照（N0）。小區(qū)面積716.7 m2，各處理P、K肥施用保持一致，P肥作為基肥一次性施用，K肥作為基肥和促花肥各施用50%。氮肥運籌方式為基∶蘗∶穗∶粒=3.0∶2.5∶2.5∶2.0，穗肥作2次施用。采用機插秧，秧齡20 d，栽插密度30 cm×14 cm，水分、病蟲害管理統(tǒng)一按高產(chǎn)栽培管理，確保無脅迫產(chǎn)生、無病蟲害發(fā)生。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 莖蘗動態(tài) 實行定點定株調(diào)查，每小區(qū)第3行第5株起定10株為調(diào)查株。

1.3.2 葉綠素值的測定 整個生育期內(nèi)，在拔節(jié)期、孕穗期、齊穗期和乳熟期使用SPAD-502型便攜式葉綠素測定儀（SPAD-502）測定主莖上完全展開的水稻葉片或劍葉SPAD值，選取葉片中部及上、下3cm處測量，取3次測定的平均值作為本植株的SPAD測定值［9］。

1.3.3 地上部干物質(zhì) 按照小區(qū)平均分蘗數(shù)選取有代表性的植株4蔸，將莖鞘、葉片和穗分開稱量，之后于105℃烘箱內(nèi)殺青30 min，而后調(diào)溫度至80℃烘干至恒重，取出樣品冷卻至室溫，用精度為0.01 g的天平稱量，計算地上部總干物質(zhì)的量。

1.3.4 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成 測產(chǎn)之前，根據(jù)有效穗平均值在小區(qū)選取有代表性的植株12蔸，記載每蔸的穗數(shù)并換算為單位面積穗數(shù)。人工將穗子脫粒，自然風干。采用水選法將飽粒和空癟粒分開，室內(nèi)吸濕平衡以后，稱量飽粒和空癟粒的風干總重量，分別從其中稱取小樣：從飽粒中稱取3個30 g的小樣，從空癟粒中稱取3個2 g的小樣。小樣的稱量采用精度0.001 g的天平，且分別記錄各小樣的實際重量。人工統(tǒng)計各小樣中飽粒和空癟粒的數(shù)目，置于80℃的烘箱中烘干至衡重，采用精度0.001 g的天平稱取干重。最后完成單位面積穗數(shù)、每穗穎花數(shù)、單位面積穎花數(shù)、結(jié)實率、千粒重各產(chǎn)量構(gòu)成因子的計算。

水稻成熟期將小區(qū)內(nèi)除去邊行位置后所有水稻植株收獲用于最后產(chǎn)量的測定。①人工收割后，記載每小區(qū)收獲的實際穴數(shù)，根據(jù)栽培密度折算成相應的面積（≥5 m2）。②將每個測產(chǎn)小區(qū)的稻穗分別脫粒，并將其置于自然條件下風干。③將各小區(qū)的稻谷分別風選，并清除雜質(zhì)和空癟粒。④稱量測產(chǎn)小區(qū)稻谷的風干總重量，采用谷物水分儀（DMC-700）測其水分含量，再將測產(chǎn)區(qū)域稻谷換算成14.0%含水量的重量，以實際取樣面積來計算產(chǎn)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮量對最大分蘗數(shù)的影響

對桃優(yōu)香占在不同施氮量條件下的莖蘗動態(tài)進行調(diào)查，結(jié)果見圖1。由圖1可知，隨著施氮量的增加，最大分蘗數(shù)顯著增加，其中以不施氮肥的對照N0最低，在N3和N4水平下，最大分蘗數(shù)顯著不差異。

2.2 不同施氮量對葉片SPAD值的影響

由圖2可知，拔節(jié)期、孕穗期、齊穗期和乳熟期5個施氮水平下桃優(yōu)香占的SPAD值變化顯示一致的規(guī)律。隨著施氮量的增加，葉片的SPAD值顯著升高，其中在拔節(jié)期、孕穗期和齊穗期，N4處理的葉片SPAD值較對照平均升高5.54，而乳熟期較對照顯著升高9.38%。N2、N3、N4 3個施氮水平下，其葉片SPAD值在各個生育時期差異均不顯著。

2.3 不同施氮量對地上部干物質(zhì)的影響

由表1可知，與對照（N0）相比，隨著施氮量的增加，桃優(yōu)香占地上部植株莖稈和葉片的干物質(zhì)積累顯著增加，拔節(jié)期、齊穗期和乳熟期的地上部干物質(zhì)積累總量在N3水平條件下增量優(yōu)勢明顯。其中，拔節(jié)期桃優(yōu)香占地上部莖稈和葉片干物質(zhì)積累在N3條件下較對照分別增加107.90%和129.50%；齊穗期桃優(yōu)香占地上部莖稈、葉片和穗部干物質(zhì)積累在N3條件下較對照分別增加18.60%、81.60%和37.90%；乳熟期桃優(yōu)香占地上部莖稈、葉片和穗部干物質(zhì)積累在N3條件下較對照分別增加6.87%、44.90%和41.10%。齊穗期穗部干物質(zhì)積累量各施肥處理之間差異不顯著，但是到了乳熟期，穗部干物質(zhì)積累量在各個施肥處理之間差異顯著，具體表現(xiàn)為N3＞N4＞N2/N1＞N0。

表1 不同施氮量對地上部干物質(zhì)的影響

2.4 不同施氮量對產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表2可知，與對照（N0）相比，隨著施氮量的增加，桃優(yōu)香占的產(chǎn)量顯著增加，但是當施氮量大于165 kg/hm2（N3）時，隨著施氮量的增加，桃優(yōu)香占的產(chǎn)量反而下降。桃優(yōu)香占的實際產(chǎn)量在N1、N2、N3和N4條件下相較對照分別增加57.8%、54.1%、69.2%和61.6%，N3水平條件下增產(chǎn)效果最佳。從產(chǎn)量構(gòu)成來看，有效穗、結(jié)實率和千粒重是造成產(chǎn)量差異的主要原因，每穗實粒數(shù)在各個處理之間的差異不顯著；有效穗、結(jié)實率和千粒重在N1施肥水平條件下分別增加了34.10%、0.45%和3.54%，在N2施肥水平條件下分別增加了34.50%、8.14%和3.67%，在N3施肥水平條件下分別增加了39.1%、16.2%和2.60%，在N4施肥水平條件下分別增加了43.2%、13.1%和1.62%。

表2 不同施氮量對產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

3 小結(jié)與討論

研究結(jié)果表明，桃優(yōu)香占在相同生育期內(nèi)，隨著施氮量的增加，水稻的分蘗數(shù)也增加，且不同處理之間的差異顯著，以氮肥165 kg/hm2時的分蘗數(shù)最大，但是當施氮量超過N3水平時，水稻分蘗數(shù)增加效果不明顯，這與前人的研究結(jié)果相似［10，11］。張滿利等［12］則認為，氮肥運籌對水稻分蘗的影響要大于施氮總量差異帶來的效果，減少前期的氮肥施用能夠顯著減少無效分蘗的發(fā)生，提高有效穗。因此，本研究也具有一定的局限性，后期應該增加氮肥運籌對桃優(yōu)香占分蘗動態(tài)的影響研究，為該品種的合理施肥提供理論依據(jù)。

水稻葉片SPAD值是反映葉片氮素和葉綠素含量變化的重要指標［13］。增施氮肥是水稻增產(chǎn)的重要手段，氮肥不足會導致葉片葉綠素含量顯著降低、葉片光合作用減弱，水稻地上部干物質(zhì)積累量減少，最終影響水稻產(chǎn)量［14］。有研究指出，水稻葉片SPAD值與葉片的含氮量以及產(chǎn)量具有較好的相關(guān)性，這也在其他作物中得到驗證，但也有研究認為，通過SPAD-502（Soil-Plant Analysis Development）測定的葉片SPAD值存在過濾和迂回效應，其葉片SPAD值與產(chǎn)量之間并非簡單的線性關(guān)系［15，16］。本研究結(jié)果顯示，在拔節(jié)期、孕穗期、齊穗期和乳熟期隨著施氮量的增加，葉片的SPAD值顯著升高，其中N4處理葉片SPAD值在拔節(jié)期、孕穗期和齊穗期較對照高5.48%，而乳熟期較對照高9.38%。但是在N2、N3、N4 3個施氮水平下，SPAD值在各個生育時期差異均不顯著。說明增施氮肥確實有助于提高葉片葉綠素含量，但兩者之間并非是線性關(guān)系，這與前人的研究結(jié)果保持一致。本研究主要是針對劍葉部分測定SPAD值變化，對于不同葉位間的研究相對缺乏，同時要通過生化方法測定葉綠素含量值，將兩者進行相關(guān)性分析驗證。

本次研究發(fā)現(xiàn)，隨著施氮量的增加，桃優(yōu)香占地上部植株莖稈和葉片的干物質(zhì)積累顯著增加，拔節(jié)期、齊穗期和乳熟期的地上部干物質(zhì)積累總量在N3水平下增量優(yōu)勢明顯。與此相對應，隨著施氮量的增加桃優(yōu)香占的產(chǎn)量也顯著增加，但是當施氮量大于165 kg/hm2（N3）時，隨著施氮量的增加桃優(yōu)香占的產(chǎn)量反而下降。產(chǎn)量增加的主要原因是有效穗、結(jié)實率和千粒重顯著提高，這與前人的研究結(jié)果一致［17，18］。其中在N2施肥水平下的產(chǎn)量較N1水平有所降低，但未達到顯著差異，這可能是由于田塊選取有一定差異。此外，本研究是在蝦稻田中進行，小龍蝦的活動對土壤微生物的變化和小龍蝦糞便、殘留物會對土壤養(yǎng)分狀況產(chǎn)生影響。本研究結(jié)果說明，過量的增施氮肥降低了水稻氮肥利用率，雖然相較于對照有一定的增產(chǎn)作用，但會造成肥料浪費和農(nóng)業(yè)面源污染。綜合以上結(jié)果表明，桃優(yōu)香占在蝦稻種養(yǎng)模式下的適宜施氮量應保持在165 kg/hm2的水平，但后期的氮肥運籌還應進一步研究，為該品種合理施肥提供理論支撐。