播期和施氮量組合對(duì)水稻南粳9108產(chǎn)量和氮素利用的影響

葉 迎，趙考誠(chéng)，馬 軍，祝 軻，莊恒揚(yáng)

(揚(yáng)州大學(xué) 江蘇省作物遺傳生理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育建設(shè)點(diǎn)，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)

水稻是我國(guó)的主要糧食作物，提高水稻產(chǎn)量對(duì)于保障國(guó)家糧食安全和維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。

水稻產(chǎn)量極易受到氣候因子的影響，如溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)導(dǎo)致水稻結(jié)實(shí)率和千粒重下降，使水稻產(chǎn)量顯著降低。分期播種是探索氣候因子與水稻產(chǎn)量間關(guān)系的常用方式。前人研究表明，日照時(shí)數(shù)是影響水稻產(chǎn)量的首要?dú)夂蛞蜃?，全生育期太?yáng)輻射積累量與水稻產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，水稻生殖生長(zhǎng)和灌漿結(jié)實(shí)期的日均輻射量與水稻產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)。因此，確定適宜的播期，使水稻結(jié)實(shí)期處于較佳光溫狀態(tài)是栽培管理中的關(guān)鍵技術(shù)，是保證水稻高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)。

氮素是保證水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要營(yíng)養(yǎng)元素。一般來(lái)說(shuō)，增施氮肥可促進(jìn)植株對(duì)氮素的吸收，顯著提高水稻產(chǎn)量；但過(guò)量施用氮肥亦會(huì)導(dǎo)致水稻貪青，進(jìn)而延緩其生育進(jìn)程，不利于營(yíng)養(yǎng)器官中碳水化合物和氮素向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)，最終造成減產(chǎn)。同時(shí)，過(guò)量施氮也會(huì)導(dǎo)致水稻氮肥利用率較低，從而引發(fā)嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)面源污染問(wèn)題。

許多學(xué)者已就水稻播期和氮肥運(yùn)籌等進(jìn)行了大量研究，但這些研究多集中于單一因素上，關(guān)于這兩種因素互作的研究還相對(duì)較少。本試驗(yàn)以水稻品種南粳9108為材料，探討其在不同播期和氮肥用量下產(chǎn)量構(gòu)成因素和氮素利用的變化，以期為因時(shí)因量制宜下的水稻穩(wěn)產(chǎn)與高產(chǎn)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2018年5—11月在揚(yáng)州大學(xué)文匯路校區(qū)農(nóng)學(xué)院試驗(yàn)農(nóng)牧場(chǎng)大田(119°25′E，32°23′N)進(jìn)行，水稻品種為南粳9108(遲熟中粳型)。試驗(yàn)地塊長(zhǎng)7.8 m，寬6.6 m，面積51.4 m。試驗(yàn)田前茬作物為小麥，土壤類型為砂壤土，耕層(0～20 cm)土壤基本理化性狀：有機(jī)質(zhì)18.76 g·kg，全氮1.26 g·kg，堿解氮81.76 mg·kg，速效磷29.26 mg·kg，速效鉀87.95 mg·kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用二因素(播期和施氮量)隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)。共設(shè)3個(gè)水稻播種期(5月23日、6月2日、6月12日，分別用B1、B2、B3表示)和4個(gè)施氮水平(折純，以N計(jì)，分別為0、180、270、360 kg·hm，分別用N0、N1、N2、N3表示)，每個(gè)處理設(shè)置2次重復(fù)。播種前，每小區(qū)施過(guò)磷酸鈣(PO≥12%，江蘇美樂(lè)肥料有限公司)450 kg·hm，氯化鉀(KO≥60%，中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料集團(tuán)公司自俄羅斯進(jìn)口)150 kg·hm，全部用作基肥。供試氮肥為尿素(N≥46%，河南晉開(kāi)化工投資控股集團(tuán)有限責(zé)任公司)，分5次施用(基肥、第一次分蘗肥、第二次分蘗肥、促花肥、?；ǚ?，施用比例為6∶3∶3∶5∶3)，其中，基肥于移栽前1 d施用，第一次分蘗肥和第二次分蘗肥分別于移栽后7、14 d施用，促花肥、?；ǚ史謩e于抽穗前30、18 d施用。

水稻移栽時(shí)，葉齡3.4～3.8葉，栽插行株距為30 cm×13 cm，每穴4苗。整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程控制好田間水量，非特殊情況，不刻意排水或灌水。其余措施同一般大田管理。

1.3 測(cè)定方法

至水稻成熟期，每小區(qū)選取60穴，考查有效穗數(shù)、總粒數(shù)、空秕粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量。另取4穴代表性水稻，將植株的莖、葉片、穗分開(kāi)，105 ℃殺青30 min后，80 ℃烘至恒重，在干燥環(huán)境中冷卻至室溫后，將穗脫粒，得到籽粒，分別測(cè)定莖、葉片、籽粒的干重。

將干燥的莖、葉片、籽粒分別粉碎、過(guò)100目篩，各取0.25 g樣品，經(jīng)HSO-HO聯(lián)合消煮，采用半微量凱氏定氮法測(cè)定其全氮含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

分別測(cè)算各處理的氮素累積吸收量、氮素偏生產(chǎn)力、氮素農(nóng)學(xué)效率、氮素生理效率、氮素吸收利用率和氮素籽粒生產(chǎn)效率，其計(jì)算方法如下：

氮素累積吸收量(kg·hm)=成熟期植株莖氮含量×成熟期莖干重+成熟期植株葉氮含量×成熟期葉干重+成熟期植株籽粒氮含量×成熟期籽粒干重；

氮素偏生產(chǎn)力(kg·kg)=單位面積產(chǎn)量/單位面積施氮量；

氮素農(nóng)學(xué)效率(kg·kg)=(施氮處理的單位面積產(chǎn)量-不施氮處理的單位面積產(chǎn)量)/施氮量；

氮素生理效率(kg·kg)=(施氮處理的單位面積產(chǎn)量-不施氮處理的單位面積產(chǎn)量)/(施氮處理的氮素累積吸收量-不施氮處理的氮素累積吸收量)；

氮素吸收利用率(%)=(施氮處理的氮素累積吸收量-不施氮處理的氮素累積吸收量)/施氮量×100；

氮素籽粒生產(chǎn)效率(kg·kg)=單位面積產(chǎn)量/氮素累積吸收量。

使用Microsoft Excel 2016軟件整理數(shù)據(jù)，利用IBM SPSS Statistics 23.0軟件進(jìn)行方差分析，對(duì)有顯著(<0.05)差異的，采用LSD法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

方差分析結(jié)果顯示：播期對(duì)水稻千粒重和產(chǎn)量有極顯著(<0.01)影響；施氮量對(duì)水稻穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和產(chǎn)量有極顯著(<0.01)影響；兩者的交互作用對(duì)水稻穗數(shù)、結(jié)實(shí)率和產(chǎn)量有極顯著(<0.01)影響，對(duì)每穗粒數(shù)和千粒重有顯著(<0.05)影響。

總的來(lái)看，隨著播期推遲，水稻的千粒重和產(chǎn)量增加。在各播期下，隨著施氮量增加，水稻穗數(shù)均呈上升趨勢(shì)，N1～N3處理的每穗粒數(shù)間雖無(wú)顯著差異，但均顯著(<0.05)高于N0處理。不同播期上，施氮量對(duì)水稻結(jié)實(shí)率和產(chǎn)量的影響不盡相同：B1播期下，N0和N1處理的結(jié)實(shí)率顯著(<0.05)大于其他處理，N1～N3處理的水稻產(chǎn)量無(wú)顯著差異，但均顯著(<0.05)高于N0處理；B2播期下，N3處理的結(jié)實(shí)率最低，N1處理的結(jié)實(shí)率最高， N2處理的產(chǎn)量最高，N0處理的產(chǎn)量最低，且其均與其他處理差異顯著(<0.05)；B3播期下，N0處理的結(jié)實(shí)率最高，但產(chǎn)量最低，N3處理的產(chǎn)量最高，但結(jié)實(shí)率最低。

2.2 不同處理對(duì)水稻氮素分配和利用的影響

2.2.1 氮素分配

各播期下，籽粒氮素分配比率均在N1處理下最大，且在B3播期下獲得最高值73.88%。相同施氮量下，隨著播期推遲：籽粒氮素分配比例，在N0、N1處理下表現(xiàn)為先降后升的趨勢(shì)，在N2、N3處理下表現(xiàn)為上升趨勢(shì)；葉氮素分配比例，均在B1播期下最大，相同施氮量下，隨播期推遲，在N0處理下呈先降后升的趨勢(shì)，在N1～N3處理下呈下降趨勢(shì)；莖氮素分配比率，相同施氮量下，隨播期推遲，在N0～N2處理下呈先升后降的趨勢(shì)，在N3處理下呈下降趨勢(shì)。

表1 不同處理對(duì)水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

2.2.2 氮素利用

方差分析結(jié)果顯示：施氮量對(duì)水稻的氮素偏生產(chǎn)力、氮素農(nóng)學(xué)效率、氮素生理效率、氮素吸收利用率和氮素籽粒生產(chǎn)效率均有極顯著(<0.01)影響；播期及其同施氮量的交互作用對(duì)水稻的氮素偏生產(chǎn)力、氮素農(nóng)學(xué)效率、氮素生理效率和氮素籽粒生產(chǎn)效率有極顯著(<0.01)影響。

整體來(lái)看，隨著播期推遲，水稻的氮素偏生產(chǎn)力、氮素籽粒生產(chǎn)效率相應(yīng)增加，氮素農(nóng)學(xué)效率、氮素生理效率先降后升。相同播期下：隨著施氮量增加，水稻的氮素偏生產(chǎn)力、氮素農(nóng)學(xué)效率、氮素吸收利用率和氮素籽粒生產(chǎn)效率均總體呈下降趨勢(shì)，而氮素生理效率先升后降。

所有處理中，B1N1處理的氮素生理效率最高(61.47 kg·kg)，B1N2處理的氮素吸收利用率最高(46.87%)。

圖1 不同處理下水稻成熟期的氮素分配比率

表2 不同處理對(duì)水稻氮素利用的影響

3 討論

不同研究中，播期對(duì)水稻產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響不盡相同。朱鎮(zhèn)等研究顯示，水稻的每穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量隨著播期的推遲呈下降趨勢(shì)。蔣東等研究發(fā)現(xiàn)，隨著播期推遲，南粳9108的每穗實(shí)粒數(shù)和理論產(chǎn)量呈先升后降的趨勢(shì)，但千粒重?zé)o顯著差異。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著播期推遲，水稻的千粒重和產(chǎn)量增加，但對(duì)每穗粒數(shù)無(wú)顯著影響。

大量研究發(fā)現(xiàn)，隨著施氮量增加，水稻的產(chǎn)量呈現(xiàn)先上升后緩慢下降的趨勢(shì)。本試驗(yàn)中，隨著施氮量增加(N1～N3)，B1播期下各處理的水稻產(chǎn)量無(wú)顯著差異，B2播期下各處理的水稻產(chǎn)量先升后降，B3播期下則表現(xiàn)為上升趨勢(shì)。這可能是因?yàn)?，水稻喜溫，其生長(zhǎng)發(fā)育會(huì)隨外界溫度的改變而改變，B3處理下播期較遲，環(huán)境溫度較高，更有利于水稻生長(zhǎng)，因而對(duì)氮素的需求量也更大。

霍中洋等發(fā)現(xiàn)，不同播期下，不同品種水稻的氮素偏生產(chǎn)力和農(nóng)學(xué)效率基本相當(dāng)，但隨著播期推遲，水稻的氮素生理效率逐漸提高，而氮素吸收利用率卻逐漸降低。本試驗(yàn)表明，隨著播期延遲，氮素偏生產(chǎn)力呈上升趨勢(shì)，而氮素農(nóng)學(xué)效率、氮素生理效率呈先降后升的趨勢(shì)，與前人研究結(jié)果有所差異。這可能是由于不同試驗(yàn)選用的水稻品種不同，其自身遺傳特性和生育期不同所致。

前人研究證實(shí)，施氮量會(huì)顯著影響水稻對(duì)氮素的利用效率，但不同研究的結(jié)果并不一致。孫志廣等、李楠等發(fā)現(xiàn)，隨著施氮量增加，水稻的氮肥農(nóng)學(xué)效率先增后降；曹彥圣等發(fā)現(xiàn)，隨著施氮量增加，水稻的氮肥農(nóng)學(xué)效率不斷降低；陶偉等發(fā)現(xiàn)，氮素偏生產(chǎn)力和氮素籽粒生產(chǎn)效率隨施氮量升高而下降。本研究中，隨著施氮量增加，氮素偏生產(chǎn)力和氮素農(nóng)學(xué)效率總體呈下降趨勢(shì)，氮素生理利用率先升后降。這與前人研究有所差異，原因可能在于水稻品種、播期和施氮量差別的影響。例如，某些水稻品種在低氮的情況下依然能獲得較高的氮素利用率和產(chǎn)量，而另一些品種可能需要較高的施氮量才能滿足高產(chǎn)高效的目標(biāo)。本試驗(yàn)所采用的研究材料是遲熟中粳稻，總的來(lái)看，在試驗(yàn)設(shè)定的條件下，播期推遲、適量氮肥更有利于獲得高產(chǎn)，綜合考慮水稻產(chǎn)量與氮素利用，B2N2或B3N2處理較為適宜。