超級雜交晚稻豐源優299經濟施氮量和生態施氮量研究

周 靜，孟桂元，馬國輝，龍繼銳

（1.湖南人文科技學院，湖南婁底417000，2.國家雜交水稻工程技術研究中心，湖南長沙410125）

80年代開始，我國一直把增加氮肥投入作為發展農業生產的主要途徑之一，目前已是世界上氮肥消費量最多的國家之一[1]，并且這種消費量還將逐年增長，何時到達最高峰，還不清楚。但可表明，我國農田氮肥污染程度和廣度已遠遠超出發達國家，而且，發展的速度更是其他國家無法相比[2]。如這一問題不引起重視，將直接影響我國農業的可持續發展。因此，如何兼顧氮肥施用的高產和高效，降低其對生態環境的影響是一項重要而緊迫的任務。以往的研究中，分別研究經濟施氮量和生態施氮量較多[3-5]，而兼顧超級雜交晚稻經濟、生態的施氮量的研究較少。為此，本研究選擇中國糧食主產區之一的湖南湘東高產稻區，在節氮管理條件下，研究超級雜交晚稻的生長規律，以此來確定合理節氮量，使之既能保證作物高產，又能提高氮肥利用率，避免對生態環境的威脅。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2009年在湖南省醴陵市泗汾鎮農場內進行。供試品種為超級雜交晚稻豐源優299（該品種屬三系雜交中熟晚秈稻，在長江流域雙季稻區作雙季晚稻種植，全生育期114d，豐產、穩產性好，普遍栽培產量均在9 t/hm2），供試肥料為史丹利水稻高效復合肥（N︰P︰K=23︰7︰15）。

1.2 試驗設計

本試驗設6個處理：S0：不施氮肥，施磷肥和鉀肥；S1：節氮50%，史丹利水稻高效復合肥391.5 kg/hm2，折合純氮90 kg/hm2；S2：節氮 25%，史丹利高效復合肥 586.5 kg/hm2，折合純氮135 kg/hm2；S3：農民習慣施氮量，史丹利高效復合肥783.0 kg/hm2，折合純氮 180 kg/hm2；S4：超氮 25%，史丹利高效復合肥 978 kg/hm2，折合純氮 225 kg/hm2；S5：超氮 50%，史丹利高效復合肥1174.5 kg/hm2，折合純氮270 kg/hm2。3次重復，隨機區組設計，6個處理，一次性基肥施入，磷、鉀分別以過磷酸鈣和氯化鉀補為相同。小區面積30m2，小區間起20cm高、30cm寬的埂隔離，埂上覆膜，單排單灌。6月21日播種，7月14日移栽，株行距20 cm×20 cm，田間管理保持一致。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 分蘗動態 移栽10 d后，每小區選取植株10蔸定點觀察，之后每隔4d觀察1次，直到分蘗完全停止。

1.3.2 葉面積 分別在分蘗盛期、孕穗期、乳熟期和成熟期梅花形5點采樣，每小區取植株5蔸，用長寬系數法測定葉面積。

1.3.3 谷草比和氮肥利用率 在成熟期，收獲單株地上部分，把籽粒和稻草分開，70℃烘干后稱籽粒和稻草重量，計算谷草比。在成熟期，收獲水稻籽粒，70℃烘干后稱籽粒產量，按曾建敏等人[6]的描述進行氮肥利用效率指標的推算，其中：氮肥偏生產力(PFP＝施肥區的籽粒產量/氮肥施用量；氮肥農學利用率(AE)＝（施氮肥區籽粒產量-不施氮肥區籽粒產量）/施氮量(即單位施氮量的產量增加量)。

1.3.4 產量與產量性狀 于成熟期每小區選取50株測定株高，統計有效穗。收獲前每小區取樣5蔸，統計每穗總粒數、每穗實粒數、千粒重等。成熟期按小區單打單收，曬干后折合成含水量13.5%谷子重量，計算產量。

1.3.5 經濟效益分析 對不同節氮條件下超級雜交晚稻的稻谷產量、產值、勞動成本、物質成本、總成本、凈產值和利潤等進行分析。

2 結果與分析

2.1 分蘗動態

通過對不同節氮條件下超級雜交晚稻的分蘗動態（圖1）分析可知，各處理分蘗數先升后降，S0、S3和S5在移栽后24d達到分蘗高峰，分別為235.35萬個/hm2、390.75萬個/hm2和481.35萬個/hm2，S1、S2和S4分蘗高峰期出現在移栽后28d，較S0推遲4 d，最大分蘗數分別為403.35萬個/hm2、365.70萬個/hm2和430.65萬個/hm2，最大分蘗數從小到大的依次順序為 S0＜S2＜S3＜S1＜S4＜S5，表明節氮 25%（S2）對最高分蘗影響較小。

圖1 不同施氮量的超級雜交晚稻分蘗動態

通過對不同節氮條件下超級雜交晚稻分蘗速率（表1）的分析，分蘗速率總體表現為下降的趨勢，移栽后8d，分蘗速率最大，從大到小順序為 S3（46.8 萬 /hm2·d）＞S5（43.8 萬 /hm2·d）＞S4（42.00 萬 /hm2·d）＞S1（39.75 萬 /hm2·d）＞S2（38.40 萬/hm2·d）＞S0（21.15 萬 /hm2·d）。表明施用氮肥適量，分蘗速率最大，減少施氮量和超量施氮量會降低分蘗速率。而有效穗S0 為 150.6 萬 /hm2，S1 為 206.55 萬 /hm2，S2 為 219.15 萬/hm2，S3 為 227.7 萬 /hm2，S4 為 222 萬 /hm2和 S5207.3 萬/hm2，則可得成穗率則S0最高，為70.2%。顯著高于S1、S2、S3、S4和S5，其次為S2和S3，均為58.4%，顯著高于S5。而S2和S3之間差異不顯著，說明隨著施用量的增加，成穗率反而降低。其節氮25%與農民習慣施氮量成穗率差異不大。

表1 不同施氮量的超級雜交晚稻分蘗速率 （單位：萬/hm2·d）

2.2 葉面積指數

從表2可知，不同節氮條件下超級雜交晚稻葉面積指數分蘗期隨施氮量的增加而增加。分蘗期S5為3.95，顯著高于S1、S2、S3、S4和S0。乳熟期和成熟期呈開口向下拋物線狀，S3最大，分別為5.50和2.88，隨著節氮量的增加，葉面積指數降低，超過S4施氮量后，隨著施氮量的增加，葉面積指數也降低。說明節氮25%不影響群體穩健生長和后期功能葉面積指數增加，促進大穗壯穗，同時也說明超氮量25%和超氮量50%有利于促進禾苗早生快發，但不利于后期禾苗群體的正常生長和發育。

2.3 產量及其構成因素

表2 不同施氮量的超級雜交晚稻葉面積指數

通過對不同節氮條件下超級雜交晚稻產量（表3）分析，S3 產量最高，為 7.30 t/hm2，其次是 S2，為 6.89 t/hm2，S2 較 S1減產5.63%，但S1與S2差異不顯著，S1實際產量為6.49 t/hm2，較S3減產11.10%，減產顯著。

表3 不同施氮量的超級雜交晚稻產量及產量性狀

由表3可知，有效穗以S3最高，為227.70萬/hm2，其次是 S4，222.00 萬 /hm2，S0 最低，150.60 萬 /hm2，S1、S2、S3、S4和S5顯著高于S0，S1、S2、S3、S4和S5之間差異不顯著。由此可見，合理的肥料施用量是保證禾苗群體健壯生長，促進壯穗，提高成穗率的關鍵之一。

從產量構成因素看，不同節氮條件下超級雜交晚稻總粒數與有效穗規律相似，以S3最多，162.5粒/穗；其次是S5，166.9 粒 /穗；S0最少，123.9 粒 /穗，S1、S2、S3、S4 和 S5 顯著高于S0，S1、S2、S3、S4和S5之間差異不顯著。實粒數以 S3最多，115.0粒 /穗；其次是 S5，113.6粒 /穗，S0最少，81.5粒/穗，顯著低于其他處理。結實率以S2最高，為76.4%，其次是S3，為70.8%，但各處理之間結實率不顯著。

2.4 谷重和草重及谷草比

通過對谷重和草重及谷草比（表4）的分析可知，谷重以S3最大，與S0差異顯著，與其他處理之間差異不顯著。草重則隨著施氮量的增加而增加，S5最大，為24.57g/株，而谷草比以 S3最高，為 1.34；其次是 S1，為 1.28；S5 最少，為 1.12，表明施氮量在0 kg/hm2-180 kg/hm2之間，增加氮肥施用量，稻谷重量增加，而施氮量在180 kg/hm2-270 kg/hm2范圍內，增加氮肥施用量，稻草重量增加較多，而谷重增加較少。

表4 不同施氮量的超級雜交晚稻谷草比

2.5 經濟效益

從表5可知，不同節氮條件下超級雜交晚稻生產成本除肥料成本不同外，其他各項支出相同，并隨著肥料施用量的增加，生產成本增加，S5的生產成本最高，9808.5元/hm2，產值和純收入以S3最高，分別為13438.5元/hm2和4804.50元/hm2。經方差分析，S4、S3、S2和S1與S5和S0差異顯著，但S4、S3、S2和S1之間差異不顯著，S5和S0差異顯著。結果表明：從經濟角度分析，施氮量S2和S3純收入較高，從環保角度分析，S2最環保，且不影響產量。

表5 不同施氮量的超級雜交晚稻經濟效益分析

2.6 氮肥利用率

從圖2可知，氮肥利用率隨著施氮量的增加反而下降。氮肥偏生產力以S1最高，71.78 kg/kg N，即在一定地力條件下，1 kg純氮能生產71.78 kg稻谷，其次為S2，52.54 kg/kg N，各處理之間差異顯著。氮肥農學利用率與氮肥偏生產力規律相同，從大到小順序為 S1（27.38 kg/kg N）＞S2（22.94 kg/kg N）＞S3（16.28 kg/kgN）＞S4（12.87 kg/kgN）＞S5（10.73 kg/kgN），即排除地力的影響，1 kg純氮能生產的稻谷重量最多為27.38 kg。

3 結論與討論

3.1 結論

超級雜交晚稻豐源優299最佳施氮量是農民習慣施氮量純氮180.00 kg/hm2，也是最經濟施氮量，而最生態施氮量為農民習慣施氮量減少25%，為135.00 kg/hm2純氮。

3.2 討論

圖2 不同施氮量的超級雜交晚稻氮肥利用率

大量研究認為，隨著施氮量的增加，水稻生物學產量和經濟產量增加，但施氮量增加到臨界值后，生物學產量和經濟學產量反而下降，同時增加農田生態污染，超級雜交稻實際施氮量已達到并超過農戶經濟效益最佳施氮量和生態施氮量，靠增加氮肥投入來獲得產量提高已是得不償失，應當尋求實施高效生態農業技術提高生產水平的同時保護生態環境，因此，經濟施氮量和生態施氮量應允而生。本研究從節本增效方面考慮，豐源優299經濟施氮量180.00 kg/hm2，這與王業農等研究相同[7]。豐源優299生態施氮量為135 kg/hm2，低于雜交晚粳“浙優12”生態施氮量234.8 kg/hm2-241.0 kg/hm2[8]，這可能與水稻品種和土壤肥力差異有關。

本研究發現，豐源優299生態施氮量均不同程度降低成熟期葉面積指數、產量、純收入、氮肥利用率，但提高了成穗率和孕穗期葉面積指數，因此，豐源優299生態產量6.89t/hm2，只比經濟產量減產5.63%，減產不顯著，從農業生產可持續發展、建立良性的養分循環機制和社會三效益三合一方面考慮，生態施氮量比經濟施氮量更適宜指導農民大田生產。

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