種植密度及氮肥投入量對(duì)水稻氮素利用效率的協(xié)同效應(yīng)研究

武浩

摘? ? 要：影響水稻生長(zhǎng)和產(chǎn)量的因素中，肥料用量和種植密度占據(jù)重要比重，分析移栽密度和氮肥用量對(duì)于水稻氮素利用效率的影響，是促進(jìn)水稻科學(xué)栽植和施肥的重要依據(jù)。選擇華優(yōu)2號(hào)、B優(yōu)827、豐優(yōu)香占及Q優(yōu)1號(hào)為試驗(yàn)材料進(jìn)行大田種植試驗(yàn)。通過(guò)統(tǒng)計(jì)和分析不同品種在不同氮肥用量和種植密度下的生長(zhǎng)、產(chǎn)量及氮素利用率情況等特征，得出結(jié)論，使用常規(guī)氮肥和中密度種植方案可以確保水稻高產(chǎn)，上述4個(gè)水稻品種在中氮高密度下的產(chǎn)量比在中密度和常規(guī)氮量下的產(chǎn)量低，但對(duì)提升水稻氮肥利用率有積極作用。相對(duì)于常規(guī)施氮用量，合理增加種植密度并適當(dāng)減少氮肥用量的種植方案下，水稻產(chǎn)量變化并不明顯，但是可以提升氮肥利用率。綜合來(lái)看，增密減氮是一種資源節(jié)約型和環(huán)境友好型的水稻生產(chǎn)模式。

關(guān)鍵詞：密度;氮肥;水稻;氮素利用率;協(xié)同效應(yīng)

文章編號(hào)：1005-2690（2022）06-0008-03? ? ? ?中國(guó)圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：S147? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

1 研究綜述

1.1 水稻氮素吸收利用機(jī)制

試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，水稻作為一種水生農(nóng)作物，其生長(zhǎng)過(guò)程中需要持續(xù)灌溉，所以水稻種植的土壤長(zhǎng)期被水掩蓋，這樣會(huì)導(dǎo)致土壤中氮含量較少。氮素在水稻土壤中的存在形式主要是銨態(tài)氮，水稻在生長(zhǎng)發(fā)育中吸收氮肥，是將銨態(tài)氮作為主要吸收物質(zhì)[1]。水稻通過(guò)根系吸收土壤中的銨態(tài)氮，前期水稻根系相對(duì)發(fā)達(dá)，可以大量吸收土壤中的銨態(tài)氮，但是到了水稻生長(zhǎng)后期，根系會(huì)產(chǎn)生一定程度的退化，根部吸收銨態(tài)氮的能力減弱，導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)不足。

水稻通過(guò)根部向莖葉提供必要的氮素養(yǎng)分，促進(jìn)水稻生長(zhǎng)[2]。水稻的根系形態(tài)及特征也會(huì)影響其對(duì)氮素的吸收，一般根系比較發(fā)達(dá)的水稻品種對(duì)氮素吸收能力強(qiáng)。而水稻根系不僅影響其對(duì)氮素的吸收，還會(huì)影響銨態(tài)氮礦質(zhì)化進(jìn)程，這時(shí)水稻根部吸收氮素的能力會(huì)逐漸削弱[3]。水稻根系在一定程度上能夠激活土壤中的固氮菌，可以提升氮素吸收效率。相對(duì)于其他農(nóng)作物，水稻根系對(duì)氮肥的利用率比較高，這主要是因?yàn)樗咀陨硭牡厮降?，而其生長(zhǎng)發(fā)育中需要大量氮素支持，所以會(huì)通過(guò)根系大量吸收氮素營(yíng)養(yǎng)[4]。水稻葉片可以通過(guò)光合作用促進(jìn)氮素吸收，在水稻抽穗期，葉片氮素含量和葉綠素含量都不斷上升，其對(duì)氮素的利用率也不斷提升[5]。

研究可知，在影響水稻產(chǎn)量的因素中，氮肥施用量是決定性因素，在一定的施氮量區(qū)間，施氮量越高，水稻產(chǎn)量越高，但是當(dāng)施氮量達(dá)到某個(gè)臨界值時(shí)，雖然施氮量提高，但是水稻產(chǎn)量可能區(qū)域穩(wěn)定，甚至?xí)挟a(chǎn)量回落的情況，所以施氮量和水稻產(chǎn)量之間是一種拋物線關(guān)系，施氮量達(dá)到一定量，產(chǎn)量處于頂峰，而后施氮量增加對(duì)于產(chǎn)量并沒(méi)有促進(jìn)作用，甚至有反作用。可見(jiàn)，氮肥并不是越多越好，必須要保證施氮量合理，這是保證水稻高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵。水稻在不同生育期對(duì)氮素的需求不一樣，因此在施氮肥時(shí)，應(yīng)把握水稻的不同生長(zhǎng)時(shí)期，合理控制氮肥施用量，保證科學(xué)合理施肥[6]。基肥和蘗肥用量是影響水稻分蘗的主要因素，是否能夠?qū)崿F(xiàn)有效分蘗直接關(guān)系水稻的出穗率，如果基肥、蘗肥施用量不足，會(huì)影響分蘗，導(dǎo)致成穗率下降，不利于水稻高產(chǎn)，而施用量過(guò)多，會(huì)增加很多無(wú)效分蘗，導(dǎo)致莖稈細(xì)弱，降低水稻穗質(zhì)量，還容易出現(xiàn)病蟲(chóng)害，反而會(huì)導(dǎo)致水稻產(chǎn)量降低。在水稻生長(zhǎng)后期，合理施加穗肥至關(guān)重要，這對(duì)于水稻穗分化和有效率具有重要的促進(jìn)作用[7-9]。

整體來(lái)看，對(duì)水稻施肥不僅要科學(xué)用量，還需要配合水稻生長(zhǎng)發(fā)育的不同階段進(jìn)行，這樣才能夠保證在水稻生長(zhǎng)的各個(gè)階段有充足的營(yíng)養(yǎng)，從而提升水稻產(chǎn)量。研究表明，通過(guò)降低基蘗肥用量，增加水稻生育后期的氮肥用量，可以提升水稻產(chǎn)量。

1.2 氮肥水平、密度共同作用對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的影響

影響水稻生長(zhǎng)發(fā)育的因素中，氮素和種植密度是關(guān)鍵，都會(huì)影響水稻產(chǎn)量，是水稻種植管理中的重要內(nèi)容。氮素營(yíng)養(yǎng)對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育有重要促進(jìn)作用，植株密度會(huì)對(duì)水稻生長(zhǎng)環(huán)境產(chǎn)生作用進(jìn)而影響水稻生長(zhǎng)發(fā)育。如果水稻種植比較密集，施加氮肥后對(duì)于增加水稻群體穗數(shù)是有效的，但是密度過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致水稻稻穗結(jié)實(shí)率下降，不利于增產(chǎn)。水稻種植密度適中，氮肥施用量和水稻產(chǎn)量之間的關(guān)系為拋物線關(guān)系，密度適中時(shí)，288 kg/hm2氮肥施用量下水稻產(chǎn)量達(dá)到最大值。在氮肥施用量一致時(shí)，種植密度為27萬(wàn)穴/hm2時(shí)產(chǎn)量達(dá)到最大值。在生產(chǎn)過(guò)程中，水稻種植密度低，施加較多的基蘗肥能夠確保前期分蘗。如果水稻種植密度稀疏，氮肥施用量會(huì)對(duì)水稻產(chǎn)量影響增大，這種情況下的水稻產(chǎn)量和施氮量是正比例關(guān)系。在早稻種植早期，過(guò)多施加氮肥并不能加速水稻分蘗，水稻種植密度低，氮肥施用量大反而可能導(dǎo)致水稻產(chǎn)量下降。

研究發(fā)現(xiàn)，分蘗能力弱的水稻品種不適合用稀植高氮的栽植方式，這種栽植模式不僅可能導(dǎo)致產(chǎn)量降低，還會(huì)污染環(huán)境。學(xué)者通過(guò)對(duì)長(zhǎng)江中下游雙季稻區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)增大水稻種植密度，并適當(dāng)降低氮肥施用量，反而可以促進(jìn)水稻高產(chǎn)。通過(guò)增大密度，減少氮肥用量，水稻高產(chǎn)概率比較大。

因?yàn)橄≈哺叩粌H浪費(fèi)資源，也會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境，不符合可持續(xù)發(fā)展觀念要求。對(duì)比之下，增密減氮是一種環(huán)境友好型、資源節(jié)約型的有效增產(chǎn)栽植模式。據(jù)我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展情況來(lái)看，我國(guó)人均土地面積少，糧食安全事關(guān)重大，要保證糧食產(chǎn)量，在水稻生產(chǎn)中必須要施肥，但現(xiàn)實(shí)情況是，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量施加化肥已經(jīng)帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，導(dǎo)致資源浪費(fèi)。整體來(lái)看，密植減氮是最理想的氮肥施用方案，這對(duì)于減少氮肥投入、增加水稻產(chǎn)量、減少土壤污染具有重要作用。

要促進(jìn)水稻產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，需要研究更理想的生產(chǎn)栽植模式，通過(guò)適當(dāng)增大植株密度，減少氮肥施用量，結(jié)合不同的水稻品種來(lái)合理制定氮肥施用量方案是科學(xué)施肥的關(guān)鍵，這對(duì)于提升水稻氮素吸收利用效率，促進(jìn)水稻高產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展、協(xié)調(diào)發(fā)展有重要作用。E48B7F46-0E4A-43F7-847A-9B6DA7C70FCD

2 試驗(yàn)分析

2.1 材料準(zhǔn)備

選擇華優(yōu)2號(hào)、B優(yōu)827、豐優(yōu)香占以及雜交Q優(yōu)1號(hào)為試驗(yàn)材料，在水稻種植大田中開(kāi)展種植試驗(yàn)。

2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)為氮肥水平，華優(yōu)2號(hào)氮肥水平分別為低氮（136 kg/hm2）、中氮（151 kg/hm2）、常規(guī)氮（182 kg/hm2），用N136、N151、N182表示，B優(yōu)827、豐優(yōu)香占以及雜交Q優(yōu)1號(hào)氮肥水平分別為低氮（155 kg/hm2）、中氮（176 kg/hm2）、常規(guī)氮（212 kg/hm2），分別以N155、N176、N212表示，以N0表示不施加氮肥。

副區(qū)為機(jī)插密度。設(shè)置3個(gè)密度水平，分別為低密度（30 cm×20 cm）、中密度（30 cm×18 cm）以及高密度（30 cm×16 cm），分別用D1、D2、D3表示，重復(fù)3次。小區(qū)面積約為42 m2。氮肥按照基肥（移栽前1 d）、分蘗肥（移栽后7 d和12 d連續(xù)兩次按照3∶1施加）以及穗肥（孕穗期）施加。

具體不同氮肥水平的施氮量和機(jī)插密度如表1、表2所示。

2.3 結(jié)果分析

2.3.1 氮肥水平和密度對(duì)水稻各器官氮含量的影響

通過(guò)統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，水稻莖鞘部位的氮含量相對(duì)于葉和穗而言更低，隨著施氮量不斷增加，水稻各個(gè)部位的氮吸收量也增加。選擇不同的水稻品種，使用低氮施肥方案和常規(guī)氮施肥方案所得的結(jié)果有顯著差異，相對(duì)來(lái)說(shuō)，水稻種植密度對(duì)于氮含量影響相對(duì)較弱。水稻不同部位的氮含量因?yàn)樯L(zhǎng)發(fā)育會(huì)呈現(xiàn)消耗狀態(tài)，相對(duì)而言，成熟時(shí)期的水稻不同部位氮含量比其發(fā)育生長(zhǎng)時(shí)期更低。氮肥水平為N212D2的莖鞘氮含量最高，達(dá)到1.23%。B優(yōu)827成熟期莖鞘氮含量以常規(guī)氮肥水平N212D1最高，葉片氮含量以常規(guī)氮肥水平N212D1最高，穗氮含量以常規(guī)氮低密度N212D1最高。華優(yōu)2號(hào)成熟期常規(guī)氮N182D2氮含量最高，莖鞘、葉片、穗氮含量在常規(guī)氮低密度N182D1時(shí)達(dá)到最大值。

2.3.2 種植密度對(duì)不同氮肥水平利用率和施氮量的影響

研究發(fā)現(xiàn)，種植密度不同，不同品種的水稻氮肥利用率和施氮量之間呈反比例關(guān)系，不同品種在低氮情況下的氮肥利用率都能夠達(dá)到最大值。在不同施氮肥條件下，水稻對(duì)氮肥的利用率存在明顯差異。在施氮量一致的情況下，水稻氮肥利用率主要和水稻的種植密度密切相關(guān)，種植密度大，氮肥利用率高，差異顯著。研究發(fā)現(xiàn)，不同品種的水稻氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥利用率、氮肥回收利用率和施氮量之間也呈反比例關(guān)系，氮肥偏生產(chǎn)力在同樣的種植密度下會(huì)因?yàn)槭┑康脑黾佣档?。在相同氮肥水平下，種植密度增大，氮肥偏生產(chǎn)力也會(huì)隨之增加?？梢?jiàn)，在不同水稻品種中，施氮量持續(xù)增加，氮肥吸收率也呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，而過(guò)量施加氮肥，會(huì)讓水稻過(guò)度吸收氮素，這些氮素在水稻的莖葉中留存，不會(huì)繼續(xù)向稻穗傳輸，所以導(dǎo)致水稻的氮素吸收率反而降低。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜合試驗(yàn)和分析結(jié)果來(lái)看，稀植高氮的常規(guī)種植方案在眾多方案中是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的最佳方案，但是會(huì)導(dǎo)致資源浪費(fèi)，而且會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境，不符合可持續(xù)發(fā)展理念，不建議推廣。增密減氮能合理控制栽植密度和氮肥投入量，是一種環(huán)境友好型、資源節(jié)約型的有效增產(chǎn)栽植模式。要想促進(jìn)水稻產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，需要研究生產(chǎn)栽植模式，適當(dāng)增大植株密度，減少氮肥施用量。應(yīng)結(jié)合不同的水稻品種來(lái)確定其對(duì)氮肥的需求和土壤中的氮含量施肥，有效提升水稻氮素吸收利用效率，促進(jìn)水稻高產(chǎn)。

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