氮肥運(yùn)籌和秸稈還田對(duì)直播稻氮素利用和產(chǎn)量的影響

摘要：為揭示精量穴直播栽培過(guò)程中不同氮肥運(yùn)籌和秸稈還田對(duì)水稻產(chǎn)量與氮肥利用的作用機(jī)制，研究在氮肥施用總量相等的情況，考察氮肥以基肥、分蘗肥、穗肥不同施用比例以及油菜秸稈還田作基肥對(duì)水稻生長(zhǎng)的莖蘗動(dòng)態(tài)、光能利用、氮肥吸收以及產(chǎn)量構(gòu)成的影響。結(jié)果表明，提高后期氮肥的施用比例（氮肥后移），能顯著降低無(wú)效分蘗的數(shù)量、提高功能葉葉綠素含量、ＬＡＩ和光合速率，灌漿期葉片氮含量和植株氮積累量明顯提高；采用油菜秸稈還田顯著提高了水稻光合速率（灌漿期）和千粒重。增大穗肥在氮肥施用總量中的比例或以油菜秸稈還田部分代替氮肥施用可顯著提高直播水稻群體光合效率和提高氮肥的利用率，最終取得高產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：氮肥運(yùn)籌；秸稈還田；直播稻；產(chǎn)量形成；氮素利用

中圖分類號(hào)：Ｓ511.062文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ａ文章編號(hào)：0439－８114（２０11）18－3701-04

Effect of Nitrogen Fertilizer Regimes and Returning Straw on N Availability and Forming Yield of Direct-sowing Rice

ＺＨＡＯ Ｆｅｎｇ１，ＣＨＥＮＧ Ｊｉａｎ－ｐｉｎｇ１，ZHANG Guo-zhong2，ＸＵ Ｄｅ－ｚｅ１，ＷＵ Ｊｉａｎ－ｐｉｎｇ１，ＷＵ Ｊｉ－ｈｏｎｇ3，

ＹＡＮＧ Ｚｈａｏ－ｌｉｎ3， ＭＡ Ｈｕａｎ－ｘｉｎ4

（１． Ｆｏｏｄ Ｃｒｏｐｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， Ｈｕｂｅｉ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｗｕｈａｎ ４３００６４， Ｃｈｉｎａ；2. Key Laboratory of Key Technology on Agricultural Machine and Equipment（South China Agricultural University） Ministry of Education，Guangzhou 510642， Ｃｈｉｎａ；

3． Ｊｉｎｇｍｅｎ Aｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Tｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Pｒｏｍｏｔｉｏｎ Cｅｎｔｅｒ， Ｊｉｎｇｍｅｎ ４３００６８， Ｈｕｂｅｉ， Ｃｈｉｎａ；

4． Ｑｉｎｚｈｏｕ Aｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Sｃｈｏｏｌ， Ｑｉｎｚｈｏｕ ５３５０００， Ｇｕａｎｇｘｉ， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａ ｆｉｅｌｄ ｓｔｕｄｙ ｗａｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｒｅｇｉｍｅｓ ａｎｄ ｒｅｔｕｒｎｉｎｇ ｓｔｒａｗ ｉｎｔｏ ｐａｄｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ ａｎｄ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｉｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｅｃｉｓｅ－ｑｕａｎｔｉｔｙ ｈｉｌｌ－ｄｒｏｐ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓａｍｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ， ｒｉｃｅ ｇｒｏｗｔｈ ｄｙｎａｍｉｃｓ， ｌｉｇｈｔ ｕｓａｇｅ， ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｙｉｅｌｄ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｅｘａｍｉｎｅｄ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｗａｓ ａｐｐｌｉｅｄ by ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒａｔｉｏｓ ａｍｏｎｇ ｔｈｅ ｂａｓｅ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓ， ｔｉｌｌｅｒ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ａｎｄ ｐａｎｉｃｌｅ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ， ａｎｄ whether ｒａｐｅ ｓｔｒａｗ ｒｅｔｕｒｎｉｎｇ ｗａｓ ａｐｐｌｉｅｄ ａｓ ｂａｓｅ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅ ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ ｏｆ ｅａｒ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｒａｔｉｏ ｃｏｕｌｄ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｉｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｔｉｌｌｅｒ ｎｕｍｂｅｒ， ｂｕｔ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｌｅａｖｅｓ， ＬＡＩ， ａｎｄ ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｒａｔｅ． Ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｒａｔｅ ａｔ ｆｉｌｌｉｎｇ－ｇｒａｉｎ ｓｔａｇｅ ａｎｄ １ ０００－ｇｒａｉｎ ｗｅｉｇｈｔ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｓｔｒａｗ ｗａｓ ｒｅｔｕｒｎｅｄ ｉｎｔｏ ｐａｄｄｙ ａｓ ｂａｓｅｄ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ． Ｂｏｔｈ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ ｏｆ ｅａｒ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ａｎｄ ｒｅｐｌａｃｉｎｇ ｔｈｅ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｐａｒｔｉａｌｌｙ ｗｉｔｈ ｒａｐｅ ｓｔｒａｗ ａｓ ｂａｓｅｄ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｃｏｕｌｄ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｄｉｒｅｃｔ－ｓｏｗｉｎｇ ｒｉｃｅ， ａｎｄ ｃｏｕｌｄ lead to ｈｉｇｈｅｒ ｙｉｅｌｄ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｒｅｇｉｍｅｓ； ｒｅｔｕｒｎｉｎｇ ｓｔｒａｗ； ｄｉｒｅｃｔ－ｓｏｗｉｎｇ ｒｉｃｅ； ｙｉｅｌｄ ｆｏｒｍｉｎｇ； Ｎ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ

我國(guó)直播稻面積已達(dá)到２００萬(wàn)ｈｍ２，２００７年約占水稻總面積的７．５％。在長(zhǎng)江中下游地區(qū)，種植面積呈明顯上升的趨勢(shì)［１，２］。與常規(guī)移栽稻相比，水稻直播植株損傷輕，秧根入土淺，帶土帶肥，因而表現(xiàn)返青快，分蘗早，分蘗多。由羅錫文等［３］研制的開(kāi)溝起壟式水稻精量穴直播機(jī)，可同步進(jìn)行開(kāi)溝、起壟和播種，壟面上的播種小溝增加了水稻根系入土深度，較好地解決了手工直播稻幼苗根系入土較淺而容易倒伏的問(wèn)題，同時(shí)可調(diào)節(jié)株行距，有效控制高產(chǎn)品種的播種量和基本苗數(shù)，變?nèi)霾ヌ镩g的“無(wú)序”為“有序”，提高了群體質(zhì)量［４］。

機(jī)直播水稻生長(zhǎng)的一個(gè)重要特點(diǎn)是分蘗節(jié)位低，分蘗力強(qiáng)，生產(chǎn)中仍參照移栽稻的施肥習(xí)慣，把大量氮肥在生育前期施入，易造成水稻無(wú)效分蘗增多，生育后期早衰，難以取得高產(chǎn)。研究在相同施氮總量的基礎(chǔ)上，探索氮肥分別以基肥、分蘗肥和穗肥不同施用比例和油菜秸稈還田形式施用對(duì)水稻產(chǎn)量形成和氮素利用的影響，旨在為水稻高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)栽培技術(shù)中氮肥的運(yùn)籌利用提供理論依據(jù)。

１材料與方法

１．１試驗(yàn)地點(diǎn)概況

試驗(yàn)點(diǎn)設(shè)在湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院南湖試驗(yàn)站內(nèi)。土壤類型為黃棕壤發(fā)育的黃棕壤性水稻土，屬于潴育型水稻土亞類，黃泥田土屬。試驗(yàn)田肥力均勻、田面平整、排灌方便。試驗(yàn)于２０１０年５~１０月進(jìn)行。試驗(yàn)田土壤有機(jī)質(zhì) ２５．８２ ｇ／ｋｇ，ｐＨ值 ７．５７，堿解氮 １０２．３３ ｍｇ／ｋｇ，速效磷 １２．１９ ｍｇ／ｋｇ，速效鉀 １６０．８３ ｍｇ／ｋｇ，土壤肥力中等。試驗(yàn)田交通方便，灌排條件完善。試驗(yàn)所選用品種材料為揚(yáng)兩優(yōu)６號(hào)，機(jī)直播。１．２試驗(yàn)設(shè)計(jì)

氮肥運(yùn)籌設(shè)置：①Ｎ１． ７０∶３０∶０（７０％Ｎ基施， ３０％Ｎ作分蘗肥，不施穗肥，傳統(tǒng)施肥方式）；②Ｎ２． ５０∶３０∶２０（５０％Ｎ基施，其中包括油菜秸稈還田所施入的氮，３０％Ｎ作分蘗肥，２０％Ｎ作穗肥）；③Ｎ３． ５０∶３０∶２０（５０％Ｎ基施，３０％Ｎ作分蘗肥，２０％Ｎ作穗肥）；④Ｎ４． ３０∶３０∶４０（３０％Ｎ基施，３０％Ｎ作分蘗肥，４０％Ｎ作穗肥）。氮肥為尿素，磷肥為過(guò)磷酸鈣，鉀肥為氯化鉀。各處理Ｎ、Ｐ、Ｋ肥用量相同，分別為純氮２２５ ｋｇ／ｈｍ２，Ｐ２Ｏ５ １２５ ｋｇ／ｈｍ２，Ｋ２Ｏ １８０ ｋｇ／ｈｍ２。４月７日機(jī)直播，種植株行距２０ ｃｍ×２５ ｃｍ。小區(qū)面積為１５ ｍ×２４ ｍ＝３６０ ｍ２，３次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。各小區(qū)間筑高２０ ｃｍ、寬４０ ｃｍ的田埂，并用塑料薄膜包埂，以防止肥水流失及相互滲透，各小區(qū)單獨(dú)排灌。其他田間管理方法與直播技術(shù)規(guī)程相同。

１．３測(cè)定項(xiàng)目與方法

生育進(jìn)程和分蘗動(dòng)態(tài)測(cè)定：每處理定苗２０叢，記載生育進(jìn)程，在抽穗揚(yáng)花前每５天記載一次分蘗動(dòng)態(tài)；分別于齊穗和灌漿期采用冠層分析系統(tǒng)（ＳｕｎＳｃａｎ，英國(guó)Ｄｅｌｔａ－Ｔ公司）測(cè)定植株中部的葉面積指數(shù)（Ｌｅａｆ ａｒｅａ ｉｎｄｅｘ，ＬＡＩ）；采用多功能光合作用測(cè)定系統(tǒng)（Ｐｒｏ＋，英國(guó)ＡＤＣ公司）測(cè)定凈光合速率；采用喬富廉酒精丙酮混合浸提法［７］測(cè)定葉綠素含量；采用凱氏半微量定氮儀ＵＤＫ１５２（意大利ＶＥＬＰ／香港）測(cè)定總氮含量；分別于分蘗期、孕穗期、齊穗期和收獲期自田間按各小區(qū)平均莖蘗取３穴水稻，并分別按莖鞘、葉和穗分開(kāi)，于烘箱中１０５ ℃殺青后，８０ ℃烘干至恒重；考種與測(cè)產(chǎn)：谷粒成熟時(shí)，去掉邊行后，每小區(qū)以３點(diǎn)取樣法取樣，每個(gè)樣點(diǎn)連續(xù)取１０穴，共３０穴，記載各穴有效穗數(shù)，并計(jì)算成穗率；根據(jù)其平均值取有代表性的植株５穴，測(cè)定水稻各經(jīng)濟(jì)性狀，包括有效穗數(shù)、每穗穎花數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重；同時(shí)，各小區(qū)單收單打，計(jì)算實(shí)際產(chǎn)量。

２結(jié)果與分析

２．１不同氮肥運(yùn)籌下的莖蘗動(dòng)態(tài)

隨氮肥后移，水稻分蘗前期增長(zhǎng)速率減小，分蘗峰值呈現(xiàn)顯著差異（Ｐ＜０．０５），依次為Ｎ１＞Ｎ２＞Ｎ３＞Ｎ４，而分蘗穩(wěn)定時(shí)的數(shù)值，處理間未見(jiàn)顯著差異（圖１）。不同氮肥處理無(wú)效分蘗占高峰值分蘗的比例隨氮肥后移逐漸降低，依次為５３．０％、４４．７％、４０．４％和３１．７％。Ｎ２較Ｎ３分蘗峰值稍高，無(wú)效分蘗較多。

２．２不同氮肥運(yùn)籌下的光合特性

２．２．１高效葉片的葉綠素含量由圖２可見(jiàn)，孕穗期（施用穗肥后），Ｎ１葉綠素含量顯著低于其余處理，而穗肥比例越大，高效葉片的葉綠素含量越高，齊穗期和灌漿期也是如此。Ｎ２和Ｎ３葉綠素含量差異不顯著。

２．２．２葉面積指數(shù)由圖３可見(jiàn)，在不同生育期水稻的葉面積指數(shù)受氮肥運(yùn)籌的影響而差異顯著。分蘗期和孕穗期，Ｎ１的ＬＡＩ均最高，但齊穗后下降相對(duì)較為迅速。氮肥后移前期葉面積指數(shù)較低，但后期葉面積指數(shù)保持較高水平，其中Ｎ４齊穗期ＬＡＩ為８．７，在收獲期還有相對(duì)較高的ＬＡＩ。油菜秸稈還田（Ｎ２）分蘗期ＬＡＩ相對(duì)較低，但齊穗期ＬＡＩ較高。

２．２．３光合特征由表１可見(jiàn)，水稻群體光合特征在不同氮肥運(yùn)籌下差異顯著。Ｐｎ呈現(xiàn)Ｎ４＞Ｎ2＞Ｎ３＞Ｎ１。可見(jiàn)在氮肥后移的情況下，能夠顯著提高灌漿期的光合能力，而以油菜秸稈還田也較化肥作基肥更有利于提高水稻的光合能力。Ｎ４的Ｃｉ顯著低于其余處理，說(shuō)明氮肥后移的水稻細(xì)胞間碳同化速率較快。從氣孔導(dǎo)度來(lái)看，處理間差異并不明顯，說(shuō)明碳同化速率增大并非由氣孔的擴(kuò)張和縮小引起。

２．３不同氮肥運(yùn)籌下的氮肥利用狀況

灌漿期水稻高效葉片含氮量Ｎ４最高，其余處理差異不顯著；Ｎ２和Ｎ３差異不顯著（圖4ａ）。氮積累量隨穗肥比例增加而增加，Ｎ２和Ｎ３氮積累量差異不顯著（圖4ｂ）。由此可見(jiàn)，油菜秸稈還田對(duì)水稻氮積累量影響不大，但隨穗肥比例增加而有所提高。

２．４不同氮肥運(yùn)籌下的生物量

由圖5可見(jiàn)，水稻生物量處理間的差異隨生育時(shí)期的改變而不同。分蘗期，水稻生物量Ｎ４＞Ｎ３＞Ｎ１，其中Ｎ２和Ｎ１間未見(jiàn)顯著差異，生物量有隨前期施肥量增加而下降的趨勢(shì)。孕穗期和齊穗期，隨著水稻個(gè)體增大、群體數(shù)量由增到減，其處理間的總體生物量差異不顯著。但收獲期，Ｎ１的生物量顯著低于其余處理，Ｎ２、Ｎ３和Ｎ４間差異不顯著。

２．５不同氮肥運(yùn)籌下的產(chǎn)量及其構(gòu)成

由表２可見(jiàn)，在不同氮肥運(yùn)籌下，水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素差異顯著。Ｎ４產(chǎn)量顯著高于其余處理，其中較Ｎ１產(chǎn)量增加２７％。隨穗肥比例后移，產(chǎn)量顯著提高且N2高于N3。從產(chǎn)量構(gòu)成因素上看，不同處理間有效穗數(shù)差異不顯著，其余構(gòu)成因素不同處理間差異均達(dá)顯著水平。其中每穗粒數(shù)以Ｎ４最大，Ｎ２和Ｎ３間差異不顯著，但均顯著高于Ｎ１。結(jié)實(shí)率Ｎ１均顯著低于其余處理。千粒重以Ｎ２最大，以油菜秸稈還田做基肥水稻千粒重增加，其余處理間未見(jiàn)顯著差異。

３結(jié)論與討論

３．１油菜秸稈還田作基肥對(duì)直播稻的影響

采用油菜秸稈還田作基肥（Ｎ２），較相同施氮模式（Ｎ３），產(chǎn)量明顯提高。其主要原因是該模式齊穗期保持相對(duì)較高的ＬＡＩ，促進(jìn)了水稻子粒的充分灌漿，進(jìn)而提高了千粒重。油菜秸稈還田能夠顯著培肥土壤，章秀福等［５］采用油菜秸稈還田曾經(jīng)創(chuàng)造了早稻高產(chǎn)紀(jì)錄。徐國(guó)偉等［６］研究指出，秸稈還田結(jié)合實(shí)地氮肥管理（ＳＳＮＭ）可增加產(chǎn)量，改善稻米品質(zhì)，提高氮肥利用率。油菜秸稈作為肥料，除能提供氮、磷、鉀等元素外，其中的硫甙等成分對(duì)土壤起到一定的清潔作用［７，８］，有利于水稻植株根系的生長(zhǎng)、肥料的利用，進(jìn)而取得較高的產(chǎn)量。

３．２氮肥運(yùn)籌對(duì)直播稻的影響

水稻直播后有一個(gè)萌發(fā)和出苗過(guò)程，苗期持續(xù)的時(shí)間較長(zhǎng)，需肥量較小，采取與移栽相同的施肥模式易造成前期肥料流失和后期肥料的缺乏，不利于氮肥的有效利用和水稻優(yōu)質(zhì)群體的形成。陳鏡任等［９］指出基肥用量對(duì)水稻旱直播產(chǎn)量有顯著影響。程文等［１０］認(rèn)為氮肥流失不是按施肥量比例減少而減少，而是與氮肥施用方式有關(guān)，研究發(fā)現(xiàn)，采用純氮施用基肥、分蘗肥和穗肥按７０∶３０∶０比例后，水稻前期生長(zhǎng)較快，無(wú)效分蘗較多，后期葉綠素和葉片含氮量較低，有倒伏現(xiàn)象，從而導(dǎo)致水稻產(chǎn)量較低。采用氮肥適當(dāng)后移，有利于形成較為合理的群體結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)為灌漿期的光合速率和氮肥利用率的提高，進(jìn)而促進(jìn)子粒充分灌漿，最終取得高產(chǎn)。然而，研究所設(shè)基肥、分蘗肥、穗肥比例較少，繼續(xù)減少基肥比例、提高穗肥用量是否會(huì)對(duì)水稻生長(zhǎng)和氮素利用產(chǎn)生不良影響仍需進(jìn)一步驗(yàn)證。

參考文獻(xiàn)：

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