氮素對云南哈尼梯田粳型紅米稻產量及物質生產的影響

雷恩等

摘要：以哈尼梯田純系品種粳型紅米稻月亮谷為材料，研究不同施氮水平對其產量及干物質生產的影響。結果表明，在0～125.0 kg/hm2的施氮范圍內，該水稻品種的產量隨施氮量的增加表現為先增加后降低，低氮（0～50 kg/hm2）、高氮（100～125 kg/hm2）水平下的產量均表現較低，平均為3 118 kg/hm2，而中等供氮（67.5～75.0 kg/hm2）水平下的產量表現較高，平均為3 481 kg/hm2。高施氮量顯著降低了紅米稻的穗粒數、結實率、收獲指數，低施氮量顯著降低了干物質積累量和有效穗數，中等施氮量產量構成因素之間關系達到最佳的協調狀態(tài)，累積的干物質能高效轉運到產品器官中。通過科學合理的氮肥運籌協調產量構成因素之間的關系，是獲取哈尼梯田紅米稻高產和穩(wěn)產的主要途徑。

關鍵詞：氮素；哈尼梯田；紅米稻；產量

中圖分類號： S511.2+20.6文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2015）02-0074-03

收稿日期：2014-04-23

基金項目：云南省應用基礎研究計劃（編號：2011FB091）；云南省農作物優(yōu)質高效栽培與安全控制重點實驗室專項。

作者簡介：雷恩（1982—），男，內蒙古化德人，碩士，講師，主要從事作物生理生態(tài)與栽培教學與研究。E-mail：tlf3300@126.com。

通信作者：劉艷紅，博士，教授，主要從事植物營養(yǎng)與環(huán)境科學教學與研究。E-mail：kidliu1968@126.com。云南哈尼梯田是世界文化景觀遺產，核心區(qū)位于云南省元陽縣境內。當代的哈尼梯田作為原始生態(tài)系統(tǒng)中的重要一部分，梯田稻作系統(tǒng)在不宜種植雜交稻的高寒區(qū)域已經有上千年的歷史。目前，該地區(qū)水稻生產仍然接近最原始狀態(tài)，稻田常年淹水，隨水沖施肥料，肥料主要為有機肥，幾乎不施用化肥[1]。梯田內水稻品種接近野生稻，無芒或短芒，谷殼顏色黃色，因水稻種皮棕紅色，又被稱為紅米稻，紅米稻營養(yǎng)全面合理，是比較理想的保健食品資源之一[2-3]。本試驗主要通過氮素來構建不同紅米稻實際的生產力水平，主要從產量構成因素和干物質積累分析產量形成原理，明確不同氮素水平對產量和物質生產的影響，以期為紅米稻氮肥合理運籌及提高產量提供理論依據和技術指導。

1材料與方法

1.1材料

選用粳型紅米稻品種月亮谷為材料，該品種主要分布在云南哈尼梯田核心區(qū)內海拔1 800 m左右的種植區(qū)域，屬于純系常規(guī)粳稻。由云南省元陽縣種子管理站提供。

1.2試驗設計

試驗在種植粳型紅米稻區(qū)域內進行。試驗采用單因素隨機區(qū)組設計，共設置6個施氮處理，分別為不施氮肥（N0，純氮0 kg/hm2）、低氮（N1，純氮50.0 kg/hm2）、中氮（N2，純氮75.0 kg/hm2）、中高氮（N3，純氮100.0 kg/hm2）、高氮 （N4，純氮125.0 kg/hm2）、傳統(tǒng)施氮水平（CK，含純氮0.9%的農家肥7.5t/hm2，純氮67.5 kg/hm2）。試驗3次重復，小區(qū)面積為40 m2，試驗區(qū)域總面積720 m2。

1.3試驗實施

農家肥作基肥一次性投入。其他處理分別施加氮肥（N）、磷肥（P2O5）、鉀肥（K2O），氮肥的投入均按基肥 ∶分蘗肥 ∶穗肥=5 ∶2 ∶3施用。磷肥總量75 kg/hm2，作基肥一次性施入。鉀肥總量125 kg/hm2，分底肥和穗肥2次施入，施入量各占50%。試驗于3月20日播種，5月6日進行單株移栽，移栽密度按照當地定植規(guī)格行距20 cm、株距15 cm，生育期間其他田間管理措施均按照傳統(tǒng)管理模式同步進行。

1.4測定指標及方法

1.4.1水稻生長動態(tài)及干物質積累分別于分蘗期、孕穗期、齊穗期、乳熟期、成熟期等5個主要生育時期，在每個處理小區(qū)內取樣10株，洗凈泥沙，分別測定株高、莖蘗數，然后剪去根，將葉、莖+鞘、穗分開，于105 ℃殺青20 min，然后在 70 ℃ 下烘干至恒質量。考察水稻不同生育時期地上部分干物質積累動態(tài)變化。

1.4.2水稻產量與產量構成因素水稻成熟期在每個處理小區(qū)內選取正方形測產區(qū)域，面積不小于5 m2，采用人工脫粒，曬干風選后稱取風干質量，以14.0%的吸濕水來計算水稻的實際產量。測產同時，取正方形測產小區(qū)的對角線10株進行考種，將每個樣品分成稻草、穗2個部分，然后將稻草樣、穗枝梗樣放入烘箱中，70 ℃下烘至恒質量。考察地上部分總生物產量。

穗樣手工脫粒，脫粒后在室內晾干，然后采用水洗法將實粒、空秕粒分開。稱量實粒、空秕粒的風干總質量，分別從實粒、空秕粒中取3份30 g、3份2 g的小樣，計數每個小樣的粒數，置于70 ℃烘箱中烘至恒質量后稱干質量。計算每穗粒數、結實率（結實率=實粒數/總粒數×100%）、千粒質量、理論產量。

1.5數據分析

用Excel 2003電子表格對數據進行整理和描述，用SPSS 13.0軟件對各處理的平均數進行方差分析。

2結果與分析

2.1氮素對哈尼梯田紅米稻產量及收獲指數的影響

氮素對哈尼梯田紅米稻的經濟產量、生物產量及收獲指數均有顯著影響。從經濟產量看，對照（傳統(tǒng)施氮水平，下同）與N2處理表現較高，處理間差異不顯著，而N0、N1、N3、N4處理經濟產量表現較低，但處理間差異不顯著。在一定范圍內，生物產量隨施氮量的增加而增加，N4處理表現最高，為20 394 kg/hm2，N1、N2處理次之，N0、CK處理最低。在一定范圍內，收獲指數隨施氮量的增大而降低，收獲指數最大，為0.295，N4處理最小，僅為0.145（表1）。

2.2氮素對哈尼梯田紅米稻產量構成因素的影響

在一定范圍內，哈尼梯田紅米稻穗數隨施氮量的增加而增加，穗粒數、結實率、理論產量隨施氮量的增加而降低，而氮素對千粒質量沒有影響。單位面積有效穗數方面N4、N2處理表現較高，平均為377穗/m2，而對照、N0、N1處理表現較

2.3氮素對哈尼梯田紅米稻植株高度的影響

氮素對哈尼梯田紅米稻植株高度的影響主要集中在齊穗期及以后。分蘗期至孕穗期，氮素對株高影響均不顯著。齊穗期至成熟期，從整體的變化特征來看，株高隨施氮量的增加而增加。乳熟期N4處理植株高度表現較高，為144.8 cm。齊穗期和成熟期，N4處理均顯著高于N0、N1處理和對照（圖1）。

2.4氮素對哈尼梯田紅米稻植株莖蘗數的影響

不同生育時期氮素對哈尼梯田紅米稻植株莖蘗數均產生了顯著的影響，從整體變化特征來看，莖蘗數隨施氮量的增加而增加，孕穗期不同處理的莖蘗數均達到最大值，齊穗期后莖蘗數均又下降。分蘗期N4處理的莖蘗數顯著大于N0、N1處理和對照；孕穗期N4處理表現最大，為18個/株，對照表現最小，為10個/株。齊穗期N2、N4處理均顯著大于N0處理和對照；乳熟期N4處理顯著大于N0、N3處理和對照；成熟期N4處理顯著大于N0、N1處理和對照（圖2）。

2.5氮素對哈尼梯田紅米稻干物質生產的影響

在不同的生育時期，氮素對哈尼梯田紅米稻干物質生產均有顯著的影響，干物質增長隨施氮量的增加而增加。分蘗期N4處理的干物質產量最大，為95.9 g/m2，其次是N3處理， 為81.3 g/m2，對照最小， 為60.7 g/m2；孕穗期N2、N4處

理均顯著大于N0、N1、N3處理和對照；齊穗期N4處理均顯著大于N0、N1、N3處理和對照。乳熟期至成熟期N4處理表現最大，分別為1 964.6、2 039.4 g/m2，均顯著大于其他處理，其次是N2處理，分別為1 653.5、1 729.3 g/m2，對照表現最小，分別為 1 175.1、1 190.5 g/m2（表3）。

3討論與結論

氮素是影響水稻產量、產量構成因素及干物質積累量最重要的營養(yǎng)元素之一，對水稻產量形成具有重要的影響[4-6]。合理施用氮肥能夠增加水稻植株高度、促進分蘗、提高有效穗數和穗粒數，為水稻高產與物質積累提供了必要的營養(yǎng)，但針對具體某一個水稻品種而言，過量施用氮肥則會增加無效分蘗、降低千粒質量，導致產量下降[7-8]。相關研究表明，粳型稻米的產量會隨施氮量的增加，表現為先增加后下降，在高氮條件下，主要通過重施基肥和分蘗肥來增加穗數，從而獲得較高產量；在低氮條件下，增加穗粒肥來提高結實率和千粒質量，從而使產量穩(wěn)定[9-11]。氮素對粳稻群體生產力及物質生產的研究結果也表明，在總施氮量0～337.5 kg/hm2范圍內，隨著施氮量的增加，50個粳稻品種在孕穗期和齊穗期的干物質積累量均顯著增加，成熟期則表現為先增后減的變化趨勢，拔節(jié)期干物質積累量隨著產量等級的增加而降低，不同產量水平下的收獲指數均隨產量的增加而顯著增加[12]。

本試驗結果表明，哈尼梯田粳型紅米稻的產量隨施氮量的增加表現為先增加后降低，本結論與陸旭等的研究結果[13]基本一致，在中等和傳統(tǒng)施氮水平下的實際產量較高，平均為3 481 kg/hm2。施氮量在0～125.0 kg/hm2的全部或部分范圍內，紅米稻的生物產量、穗數、株高及各個生育時期的莖蘗數和干物質量均隨施氮量的增加而增加，而收獲指數、穗粒數、結實率卻均在一定范圍內隨施氮量的增加而顯著下降。在較高施氮條件下（100～125.0 kg/hm2），紅米稻干物質積累量及有效穗數有較高的水平，但穗粒數、結實率及收獲指數卻表現較低，導致了實際產量的下降。在中等施氮條件下（675～75.0 kg/hm2），干物質生產量不是最大，但有效穗數、穗粒數和結實率之間的關系卻能達到較為理想的協調狀態(tài)，從而使得該條件下的產量維持在一個相對較高的水平，值得注意的是，盡管在傳統(tǒng)施氮條件下的生物產量表現較低，但收獲指數和產量均能表現為較高水平，證實了該條件下紅米稻的物質生產轉運到產品器官中的能力大，生產效率高。在低氮條件下（0～50.0 kg/hm2），穗粒數和結實率表現較高，但有效穗數的減少是該條件下產量較低的主要原因。水稻各產量構成因素之間存在相互制約和相互補償的作用，通過研究其產量構成因素的形成過程、相互關系以及影響因素，在生產實踐中采取相應的調控措施，協調產量構成因素間的關系是獲取哈尼梯田紅米稻高產穩(wěn)產的主要途徑。

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