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不同氮肥運籌對水稻品種越光氮素吸收利用及產量的影響

2014-11-22 12:22:31雷武生楊寶林戴金平
江蘇農業科學 2014年10期
關鍵詞:水稻

雷武生++楊寶林++戴金平

摘要:以水稻品種越光為材料,在氮肥施用總量不變的條件下,研究不同基肥、蘗肥、穗肥、粒肥比例對機插稻產量及氮素利用率的影響。結果表明:適當提高生育后期氮肥施用比例能提高水稻成穗率、功能葉葉綠素含量、籽粒產量、氮肥利用效率,基肥 ∶蘗肥 ∶穗肥 ∶粒肥=3 ∶3 ∶2 ∶2是越光合理的氮肥運籌方式。

關鍵詞:水稻;越光;氮肥運籌;氮素表觀利用率;氮素農學利用率;氮素生產效率

中圖分類號: S511.06文獻標志碼: A文章編號:1002-1302(2014)10-0054-03

收稿日期:2014-02-17

基金項目:江蘇省高等學校大學生實踐創新訓練計劃[編號:蘇高教(2010)16號];江蘇農林職業技術學院科研項目(編號:2012kj001)。

作者簡介:雷武生(1980—),男,甘肅涇川人,博士研究生,講師,研究方向為作物生理生態。E-mail:leiwsh@163.com。水稻是我國最重要的糧食作物之一,其總產量占全國糧食總產量的50%。隨著水稻品種改良和產量水平提高,施氮量不斷增加,高產栽培中的氮肥施用量已達300~350 kg/hm2,甚至高達400~450 kg/hm2。由于氮肥施用的盲目性和不合理性,導致水稻產量、品質、肥效下降,造成土壤質量退化、環境污染等問題,已成為制約農業生產可持續發展的重要限制因素[1-5]。對于水稻而言,不僅施氮量對水稻產量和氮素利用率有直接影響,而且基蘗穗肥的施入比例對其產量和氮素利用率也有一定影響[6-10]。丁艷鋒等研究表明,水稻對不同生育期追加的氮肥表現出較大的吸收利用率差異,并指出穗粒肥的氮肥利用率明顯比基蘗肥高[11]。江立庚等研究了3個水稻品種的氮素利用率及其對產量和品質的影響,發現在相同施氮水平下提高穗肥比例可增加氮素回收效率、氮素積累總量和氮素運轉效率,而氮素生產效率下降[12]。日本水稻品種越光具有外觀晶瑩透亮、香味濃厚、味道香甜等特征,是世界公認的頂級優質水稻品種,但由于越光單產較低,稻谷產量只有 4 125 kg/hm2左右[13],比我國各地推廣水稻品種產量低 3 000~4 000 kg/hm2,從而制約了越光的推廣應用。目前關于氮肥運籌對越光氮素吸收利用和產量影響的研究還相對較少。本研究探討不同氮肥運籌對越光產量和氮肥利用率的影響,以期為越光因種栽培、定量施肥提供依據。

1材料與方法

1.1試驗時間、地點、材料

試驗于2013年5—9月在位于江蘇省句容市陳武鎮的江蘇農林科技示范園進行,該地區屬北亞熱帶季風氣候,年平均氣溫15.1 ℃,年平均相對溫度78%,年平均降水量 1 018.6 mm,無霜期229 d,年日照時數2 116 h,地勢平坦。試驗土壤為下蜀黃土,土壤質地為重壤土至輕黏土,土壤肥力中等。試驗土壤理化性狀:pH值6.15,有機質18.4 g/kg,堿解氮118 g/kg,速效磷14.7 mg/kg,速效鉀98.4 mg/kg。試驗期間氣候正常,籽粒灌漿期間溫度25~32 ℃。

1.2試驗設計

試驗采取大田種植模式,插植規格為15 cm×15 cm,試驗小區面積為25 m2,重復3次,共15個小區,每個小區間均筑田埂,并用農膜隔水,保證各小區獨立排灌。移植密度為 20萬穴/hm2,移栽前施過磷酸鈣450 kg/hm2,氯化鉀 225 kg/hm2 (其中基肥60%、穗肥40%),田間水分管理及病蟲草害管理等其他管理措施按當地常規方法進行。總施氮量為150 kg/hm2,4種不同氮肥施肥比例處理:N1處理施氮比例為基肥 ∶蘗肥 ∶穗肥 ∶粒肥=3 ∶7 ∶0 ∶0,(基肥+蘗肥) ∶(穗肥+粒肥)=10 ∶0,前期基蘗肥占100%,后期不施穗粒肥;N2處理施氮比例為基肥 ∶蘗肥 ∶穗肥 ∶粒肥=3 ∶4 ∶2 ∶1,(基肥+蘗肥) ∶(穗肥+粒肥)=7 ∶3;N3處理施氮比例為基肥 ∶蘗肥 ∶穗肥 ∶粒肥=3 ∶3 ∶2 ∶2,(基肥+蘗肥) ∶(穗肥+粒肥)=6 ∶4;N4處理施氮比例為基肥 ∶蘗肥 ∶穗肥 ∶粒肥=3 ∶2 ∶3 ∶2,(基肥+蘗肥) ∶(穗肥+粒肥)=5 ∶5;N5處理(CK),以不施氮肥區作對照。

1.3測定內容和方法

分蘗數測定:每處理定苗20穴,在抽穗揚花前每5 d記載1次分蘗動態,獲得最高分蘗值。成熟期田間考查有效穗數。

葉綠素測定:于分蘗期開始每區定3點,每點3穴,采用SPAD-502葉綠素測定儀測量掛牌標記的水稻植株劍葉SPAD值,每片劍葉測上、中、下3個部位[14],記平均值。測定時期包括分蘗期、孕穗期、齊穗期、灌漿期。

產量性狀、氮素測定:成熟期在每小區取代表性植株 6穴,分莖鞘、葉片、穗3部分,105 ℃殺青10 min,70 ℃烘3 d至恒重,稱取干質量。采用凱式半微量定氮法測定植物組織含氮量,取10穴調查產量結構,成熟期按小區實收產量。

1.4有關參數計算方法

氮素積累總量(TNA):成熟期單位面積植株(莖、葉、穗)N積累量的總和。氮肥表觀利用率(NRE):施N肥區與不施N肥區植株N素積累量之差占施N量的百分比。氮肥農學利用率(NAE):施N肥區與不施N肥區產量之差與施N量之比。氮素稻谷生產效率(NGPE):單位面積籽粒產量與單位面積植株N積累量之比。

1.5數據分析

常規數據處理和做圖在Excel 2007軟件中進行,方差分析在SPSS 20.0軟件中進行。

2結果與分析

2.1不同氮肥施用比例對水稻成穗率的影響

由圖1可知,隨著施氮時間后移,越光最高分蘗數呈下降趨勢,其中N1處理的最高莖蘗數顯著大于N2、N3、N4處理。成穗率隨著施氮時間后移呈上升趨勢,N3處理成穗率達到最大值,N1處理的成穗率顯著低于N2、N3、N4處理,由此可見氮肥后移的施肥方式能夠提高水稻成穗率。但是由于N1處理的最高莖蘗數顯著高于其他處理,所以4種施肥方式下的

有效穗數差異并不顯著。

2.2不同氮肥施用比例對水稻葉片葉綠素含量(SPAD)的影響

葉綠素是植物光合作用中能量轉化的基礎,其含量通常是衡量葉片衰老程度和光合功能強弱的一個重要參數。由圖2可知,越光劍葉的SPAD值隨“分蘗期—孕穗期—齊穗期—灌漿期”的生育進程表現為“低—高—高—緩慢降低”的變化趨勢,但不同氮素施用比例處理之間有差異。分蘗期和孕穗期N1、N2處理的SPAD值高于N3、N4處理;從孕穗期開始,N4處理的SPAD值增長速度快于其他3個處理,各處理的SPAD值均在齊穗期達到峰值,然后逐漸下降;灌漿期N1、N2處理的SPAD值與N3、N4處理差異顯著。由此可見不同氮肥運籌方式與葉片SPAD值密切相關,后期增加氮素供應能夠提高葉片中葉綠素的含量。

2.3不同氮肥運籌對水稻產量及產量構成因素的影響

由表1可知,不同氮肥施用比例對水稻產量有明顯影響。水稻實際產量以N3處理最高,達7 328.57 kg/hm2,比對照增產5412%,差異顯著;N4處理產量次之,為6 864.13 kg/hm2,比對照增產44.35%。各處理的產量由高至低依次為:N3>N4>N2>N1>CK。各處理的產量均比對照顯著增產。基蘗肥與穗粒肥的比例過高或過低均不能達到最高產量水平,前期施用氮肥過多,則無效分蘗過多,有效分蘗臨界期后生長旺盛產生過多的無效分蘗;氮素追肥全部作基蘗肥在分蘗期一次性施完,最高莖蘗數增多,單穗小粒少,結實率低,進而縮小庫容,降低產量。當基肥 ∶蘗肥 ∶穗肥 ∶粒肥=3 ∶3 ∶2 ∶2 (N3處理)時,水稻高產的群體結構最合理,有效穗、穗粒數、結實率與千粒質量的乘積最大,協調產量的各個因子達最佳值。表1不同氮肥比例對越光產量及產量構成因素的影響

處理有效穗數

3結論與討論

氮素是作物最重要的產量限制因子之一。不同氮肥運籌方式對水稻產量及氮肥利用率有很大影響,傳統的氮肥運籌方式一般都是重施基蘗肥,忽視穗粒肥,這種施肥方式往往導致前期無效分蘗過多,后期籽粒灌漿缺乏氮素。因此,迫切需要探討一種合理的氮肥運籌方式,以促進水稻產量提高。

本研究表明,N3處理下水稻產量最高;分蘗期水稻葉片SPAD值大小順序為N1>N2>N3>N4,而在灌漿期后期水稻葉片SPAD值大小順序為N4>N3>N2>N1;Nl處理最高莖蘗數顯著高于N2、N3、N4處理,這可能是由于N1處理在前期施用大量氮肥于基蘗中,使水稻分蘗數增多,造成成穗率下降[15]。N3處理可以有效抑制無效分蘗,提高成穗率,說明適當前氮后移能有效延緩后期水稻葉綠素的降解,減少無效分蘗,提高水稻成穗率,這與前人研究結果[16]一致。

本研究表明,N3處理下水稻產量和氮素積累量均達到最高值,而N1處理下氮肥全部作基蘗肥則產量和氮肥利用率均最低,說明合理的氮肥管理不僅能提高作物產量,而且能減少氮肥損失[17],提高氮肥利用率。合理的氮肥運籌,能優化超級水稻群體結構,提高水稻籽粒產量和氮肥表觀利用率、氮肥農學利用率,實現產谷效率與氮素利用率的統一。因此氮肥運籌是水稻栽培調控的重要組成部分。在不改變施氮量的前提下,合理分配不同生育期的施氮量可以達到提高氮肥利用率和產量的效果,為建立越光新型栽培調控技術提供了重要理論依據。

參考文獻:

[1]張福鎖,王激清,張衛峰,等. 中國主要糧食作物肥料利用率現狀與提高途徑[J]. 土壤學報,2008,45(5):915-924.

[2]張國榮,李菊梅,徐明崗,等. 長期不同施肥對水稻產量及土壤肥力的影響[J]. 中國農業科學,2009,42(2):543-551.

[3]晏娟,尹斌,張紹林,等. 太湖地區稻麥輪作系統中氮肥效應的研究[J]. 南京農業大學學報,2009,32(1):61-66.

[4]Peng S B,Buresh R J,Huang J L,et al. Strategies for overcoming low agronomic nitrogen use efficiency in irrigated rice systems in China[J]. Field Crops Research,2006,96(1):37-47.

[5]段小麗,范先鵬,張富林,等. 湖北省稻田地表徑流氮磷養分流失規律初探[J]. 湖北農業科學,2012,51(18):3953-3957.

[6]周薇,徐志江,付立東,等. 水稻新品種鹽粳188氮肥運籌技術研究[J]. 北方水稻,2007(3):74-76.

[7]田智慧,潘曉華. 氮肥運籌及密度對超高產水稻中優752的產量及產量構成因素的影響[J]. 江西農業大學學報,2007,29(6):894-898.

[8]趙鋒,程建平,汪本福,等. 氮肥運籌對機械栽植早稻兩優287根系特征和產量的影響[J]. 湖北農業科學,2013,52(7):1506-1509.

[9]付立東,王宇,隋鑫,等. 氮素基蘗穗肥不同施入比例對超級稻生育及產量的影響[J]. 作物雜志,2010,138(5):34-38.

[10]陳貴,陳瑩,施衛明. 太湖地區主栽高產水稻的氮素利用特性[J]. 江蘇農業學報,2013,29(5):928-937.

[11]丁艷鋒,劉勝環,王紹華,等. 氮素基、蘗肥用量對水稻氮素吸收與利用的影響[J]. 作物學報,2004,30(8):762-767.

[12]江立庚,曹衛星,甘秀芹,等. 不同施氮水平對南方早稻氮素吸收利用及其產量和品質的影響[J]. 中國農業科學,2004,37(4):490-496.

[13]劉偉忠,張建英,趙亞夫.“越光”有機水稻種植模式與效益研究——以句容市為例[J]. 江西農業學報,2008,20(4):122-123.

[14]李剛華,丁艷鋒,薛利紅,等. 利用葉綠素計(SPAD-502)診斷水稻氮素營養和推薦追肥的研究進展[J]. 植物營養與肥料學報,2005,11(3):412-416.

[15]黃衛群,郝興順,馮志峰,等. 不同氮肥水平下水稻干物質生產量及氮素利用率研究[J]. 陜西農業科學,2010,56(4):7-9.

[16]李忠,陳軍,林世圣,等. 氮肥運籌比例對水稻生長及產量的影響[J]. 福建農業學報,2011,26(4):557-561.

[17]王淳,周衛,李祖章,等. 不同施氮量下雙季稻連作體系土壤氨揮發損失研究[J]. 植物營養與肥料學報,2012,18(2):349-358.

有效穗數差異并不顯著。

2.2不同氮肥施用比例對水稻葉片葉綠素含量(SPAD)的影響

葉綠素是植物光合作用中能量轉化的基礎,其含量通常是衡量葉片衰老程度和光合功能強弱的一個重要參數。由圖2可知,越光劍葉的SPAD值隨“分蘗期—孕穗期—齊穗期—灌漿期”的生育進程表現為“低—高—高—緩慢降低”的變化趨勢,但不同氮素施用比例處理之間有差異。分蘗期和孕穗期N1、N2處理的SPAD值高于N3、N4處理;從孕穗期開始,N4處理的SPAD值增長速度快于其他3個處理,各處理的SPAD值均在齊穗期達到峰值,然后逐漸下降;灌漿期N1、N2處理的SPAD值與N3、N4處理差異顯著。由此可見不同氮肥運籌方式與葉片SPAD值密切相關,后期增加氮素供應能夠提高葉片中葉綠素的含量。

2.3不同氮肥運籌對水稻產量及產量構成因素的影響

由表1可知,不同氮肥施用比例對水稻產量有明顯影響。水稻實際產量以N3處理最高,達7 328.57 kg/hm2,比對照增產5412%,差異顯著;N4處理產量次之,為6 864.13 kg/hm2,比對照增產44.35%。各處理的產量由高至低依次為:N3>N4>N2>N1>CK。各處理的產量均比對照顯著增產。基蘗肥與穗粒肥的比例過高或過低均不能達到最高產量水平,前期施用氮肥過多,則無效分蘗過多,有效分蘗臨界期后生長旺盛產生過多的無效分蘗;氮素追肥全部作基蘗肥在分蘗期一次性施完,最高莖蘗數增多,單穗小粒少,結實率低,進而縮小庫容,降低產量。當基肥 ∶蘗肥 ∶穗肥 ∶粒肥=3 ∶3 ∶2 ∶2 (N3處理)時,水稻高產的群體結構最合理,有效穗、穗粒數、結實率與千粒質量的乘積最大,協調產量的各個因子達最佳值。表1不同氮肥比例對越光產量及產量構成因素的影響

處理有效穗數

3結論與討論

氮素是作物最重要的產量限制因子之一。不同氮肥運籌方式對水稻產量及氮肥利用率有很大影響,傳統的氮肥運籌方式一般都是重施基蘗肥,忽視穗粒肥,這種施肥方式往往導致前期無效分蘗過多,后期籽粒灌漿缺乏氮素。因此,迫切需要探討一種合理的氮肥運籌方式,以促進水稻產量提高。

本研究表明,N3處理下水稻產量最高;分蘗期水稻葉片SPAD值大小順序為N1>N2>N3>N4,而在灌漿期后期水稻葉片SPAD值大小順序為N4>N3>N2>N1;Nl處理最高莖蘗數顯著高于N2、N3、N4處理,這可能是由于N1處理在前期施用大量氮肥于基蘗中,使水稻分蘗數增多,造成成穗率下降[15]。N3處理可以有效抑制無效分蘗,提高成穗率,說明適當前氮后移能有效延緩后期水稻葉綠素的降解,減少無效分蘗,提高水稻成穗率,這與前人研究結果[16]一致。

本研究表明,N3處理下水稻產量和氮素積累量均達到最高值,而N1處理下氮肥全部作基蘗肥則產量和氮肥利用率均最低,說明合理的氮肥管理不僅能提高作物產量,而且能減少氮肥損失[17],提高氮肥利用率。合理的氮肥運籌,能優化超級水稻群體結構,提高水稻籽粒產量和氮肥表觀利用率、氮肥農學利用率,實現產谷效率與氮素利用率的統一。因此氮肥運籌是水稻栽培調控的重要組成部分。在不改變施氮量的前提下,合理分配不同生育期的施氮量可以達到提高氮肥利用率和產量的效果,為建立越光新型栽培調控技術提供了重要理論依據。

參考文獻:

[1]張福鎖,王激清,張衛峰,等. 中國主要糧食作物肥料利用率現狀與提高途徑[J]. 土壤學報,2008,45(5):915-924.

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[3]晏娟,尹斌,張紹林,等. 太湖地區稻麥輪作系統中氮肥效應的研究[J]. 南京農業大學學報,2009,32(1):61-66.

[4]Peng S B,Buresh R J,Huang J L,et al. Strategies for overcoming low agronomic nitrogen use efficiency in irrigated rice systems in China[J]. Field Crops Research,2006,96(1):37-47.

[5]段小麗,范先鵬,張富林,等. 湖北省稻田地表徑流氮磷養分流失規律初探[J]. 湖北農業科學,2012,51(18):3953-3957.

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[8]趙鋒,程建平,汪本福,等. 氮肥運籌對機械栽植早稻兩優287根系特征和產量的影響[J]. 湖北農業科學,2013,52(7):1506-1509.

[9]付立東,王宇,隋鑫,等. 氮素基蘗穗肥不同施入比例對超級稻生育及產量的影響[J]. 作物雜志,2010,138(5):34-38.

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[12]江立庚,曹衛星,甘秀芹,等. 不同施氮水平對南方早稻氮素吸收利用及其產量和品質的影響[J]. 中國農業科學,2004,37(4):490-496.

[13]劉偉忠,張建英,趙亞夫.“越光”有機水稻種植模式與效益研究——以句容市為例[J]. 江西農業學報,2008,20(4):122-123.

[14]李剛華,丁艷鋒,薛利紅,等. 利用葉綠素計(SPAD-502)診斷水稻氮素營養和推薦追肥的研究進展[J]. 植物營養與肥料學報,2005,11(3):412-416.

[15]黃衛群,郝興順,馮志峰,等. 不同氮肥水平下水稻干物質生產量及氮素利用率研究[J]. 陜西農業科學,2010,56(4):7-9.

[16]李忠,陳軍,林世圣,等. 氮肥運籌比例對水稻生長及產量的影響[J]. 福建農業學報,2011,26(4):557-561.

[17]王淳,周衛,李祖章,等. 不同施氮量下雙季稻連作體系土壤氨揮發損失研究[J]. 植物營養與肥料學報,2012,18(2):349-358.

有效穗數差異并不顯著。

2.2不同氮肥施用比例對水稻葉片葉綠素含量(SPAD)的影響

葉綠素是植物光合作用中能量轉化的基礎,其含量通常是衡量葉片衰老程度和光合功能強弱的一個重要參數。由圖2可知,越光劍葉的SPAD值隨“分蘗期—孕穗期—齊穗期—灌漿期”的生育進程表現為“低—高—高—緩慢降低”的變化趨勢,但不同氮素施用比例處理之間有差異。分蘗期和孕穗期N1、N2處理的SPAD值高于N3、N4處理;從孕穗期開始,N4處理的SPAD值增長速度快于其他3個處理,各處理的SPAD值均在齊穗期達到峰值,然后逐漸下降;灌漿期N1、N2處理的SPAD值與N3、N4處理差異顯著。由此可見不同氮肥運籌方式與葉片SPAD值密切相關,后期增加氮素供應能夠提高葉片中葉綠素的含量。

2.3不同氮肥運籌對水稻產量及產量構成因素的影響

由表1可知,不同氮肥施用比例對水稻產量有明顯影響。水稻實際產量以N3處理最高,達7 328.57 kg/hm2,比對照增產5412%,差異顯著;N4處理產量次之,為6 864.13 kg/hm2,比對照增產44.35%。各處理的產量由高至低依次為:N3>N4>N2>N1>CK。各處理的產量均比對照顯著增產。基蘗肥與穗粒肥的比例過高或過低均不能達到最高產量水平,前期施用氮肥過多,則無效分蘗過多,有效分蘗臨界期后生長旺盛產生過多的無效分蘗;氮素追肥全部作基蘗肥在分蘗期一次性施完,最高莖蘗數增多,單穗小粒少,結實率低,進而縮小庫容,降低產量。當基肥 ∶蘗肥 ∶穗肥 ∶粒肥=3 ∶3 ∶2 ∶2 (N3處理)時,水稻高產的群體結構最合理,有效穗、穗粒數、結實率與千粒質量的乘積最大,協調產量的各個因子達最佳值。表1不同氮肥比例對越光產量及產量構成因素的影響

處理有效穗數

3結論與討論

氮素是作物最重要的產量限制因子之一。不同氮肥運籌方式對水稻產量及氮肥利用率有很大影響,傳統的氮肥運籌方式一般都是重施基蘗肥,忽視穗粒肥,這種施肥方式往往導致前期無效分蘗過多,后期籽粒灌漿缺乏氮素。因此,迫切需要探討一種合理的氮肥運籌方式,以促進水稻產量提高。

本研究表明,N3處理下水稻產量最高;分蘗期水稻葉片SPAD值大小順序為N1>N2>N3>N4,而在灌漿期后期水稻葉片SPAD值大小順序為N4>N3>N2>N1;Nl處理最高莖蘗數顯著高于N2、N3、N4處理,這可能是由于N1處理在前期施用大量氮肥于基蘗中,使水稻分蘗數增多,造成成穗率下降[15]。N3處理可以有效抑制無效分蘗,提高成穗率,說明適當前氮后移能有效延緩后期水稻葉綠素的降解,減少無效分蘗,提高水稻成穗率,這與前人研究結果[16]一致。

本研究表明,N3處理下水稻產量和氮素積累量均達到最高值,而N1處理下氮肥全部作基蘗肥則產量和氮肥利用率均最低,說明合理的氮肥管理不僅能提高作物產量,而且能減少氮肥損失[17],提高氮肥利用率。合理的氮肥運籌,能優化超級水稻群體結構,提高水稻籽粒產量和氮肥表觀利用率、氮肥農學利用率,實現產谷效率與氮素利用率的統一。因此氮肥運籌是水稻栽培調控的重要組成部分。在不改變施氮量的前提下,合理分配不同生育期的施氮量可以達到提高氮肥利用率和產量的效果,為建立越光新型栽培調控技術提供了重要理論依據。

參考文獻:

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