氮肥運籌對超級稻庫源關系、干物質積累及產量的影響①

楊安中，吳文革，李澤福，段素梅，陳　剛，許有尊

（1 安徽科技學院農學院，安徽鳳陽　233100；2 安徽農業科學院水稻研究所，合肥　230031）

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氮肥運籌對超級稻庫源關系、干物質積累及產量的影響①

楊安中1，吳文革2，李澤福2，段素梅1，陳剛2，許有尊2

（1 安徽科技學院農學院，安徽鳳陽233100；2 安徽農業科學院水稻研究所，合肥230031）

摘要：以“揚兩優6號”和“新兩優6號”兩個超級稻品種為材料，在總施氮（尿素）量600 kg/hm2條件下，研究了氮肥運籌方式對超級稻庫源關系、干物質積累及產量的影響，以期為超級稻高氮肥用量的情況下合理運籌氮肥提供依據。結果表明：與氮肥全部作為基肥施用（對照）相比，氮肥施用后移，使超級稻分蘗數減少、成穗率提高；齊穗期有效葉面積提高，庫源關系協調；中后期干物質積累顯著增加，產量顯著提高。其中，兩個品種均是基肥︰分蘗肥︰促花肥︰保花肥︰粒肥為3︰1︰1︰1︰0的處理產量最高，分別較對照增產22.86%、27.15%，增產均達極顯著水平；重施分蘗肥處理（基肥、分蘗肥各占50%）的產量最低，分別較對照減產7.69%、6.32%，減產分別達極顯著、顯著水平。

關鍵詞：氮肥運籌；超級稻；庫源關系；干物質積累；產量

水稻是我國的主要糧食作物之一，常年種植面積占糧食作物播種面積的 28% 左右，總產約占糧食作物總產量的 40% 以上，全國有近 60% 左右的人口以稻米為主食［1-2］。因此，不斷提高水稻產量及品質，對保障我國糧食安全、增加農民收入、維護社會穩定都具有重要的現實意義。隨著我國城鎮化的加快發展，大量的土地被征用，要穩定稻谷總產量、滿足國民生活的需求，就必須不斷提高水稻單產。近年來，為了不斷提高水稻單產及品質，水稻科研工作者在育種及栽培技術方面做了大量的創新性研究工作，并取得了大量研究成果。如在栽培技術上先后推出了水稻超高產栽培技術［3］、水稻稀長大栽培技術［4］、精確定量栽培技術［5］、雜交中稻雙超高產栽培技術［6］、階段栽培法［7］等；在水稻育種方面育成了眾多高產、優質品種，尤其是培育出了大量超級稻新品種，截止2013年由國家審定的超級稻品種就有110余個，每公頃單產最高達13 500 kg以上［7］。但是，目前水稻大面積生產上的單產還較低，平均每公頃在7 500 kg左右，其主要原因是栽培技術不合理，良種與良法不配套，沒有充分發揮良種的生產潛力［8］。氮肥是影響水稻生長及產量的重要因素之一。前人大量研究證明，在全生育期氮肥用量相同的情況下，不同的運籌方式對水稻生長及產量亦有較大的影響［8-9］。超級稻的主要特點之一就是庫容量大，要獲得高產必須在穩定穗數的基礎上培育大穗［5， 7］。保持大穗型品種中后期有較高的有效葉面積、協調好庫源關系、增加干物質的積累、延長灌漿期對提高產量具有非常重要的作用［10-13］。超級稻品種在安徽省沿淮稻區栽培面積逐年擴大，目前農民種植超級稻全生育期氮肥用量在270 kg/hm2（純氮）左右，氮肥施用水平偏高，往往導致倒伏而減產、效益下降。為了探討高氮水平下氮肥運籌方式對超級稻庫源關系、干物質積累及產量的影響，特設本試驗，旨在為超級稻栽培高氮水平下氮肥的合理運籌提供技術及理論參考。

1　材料與方法

1.1供試材料及試驗地概況

試驗于2012年4—10月在安徽科技學院種植科技園進行。試驗地土壤為黃褐土，前茬為小麥，耕作層土壤有機質含量為12.36 g/kg，堿解氮為72 mg/kg，速效磷29 mg/kg，速效鉀為138 mg/kg。供試水稻品種為雜交水稻揚兩優6號、新兩優6號；供試氮肥為安慶石化集團生產的雙環牌尿素（N：46.4%）。

1.2試驗設計與方法

試驗設氮肥運籌和不同品種兩個因素。氮肥運籌設5個方式，具體運籌方式見表1；品種設揚兩優6號、新兩優6號兩個品種。全生育期施氮（尿素）總量各處理均600 kg/hm2。氮肥分為基肥（移栽前整地時施用）、分蘗肥（移栽后7天施用）、促花肥（移栽后35天施用）、保花肥（移栽后46天施用）、粒肥（齊穗時施用）5個施肥時期施完。采用裂區設計，主區為肥料運籌方式，副區為品種。小區面積4 m × 3 m，3次重復。小區間距1.0 m，雙埂隔離，用薄膜包埂，以防滲漏，獨立排灌。

表1　各處理施肥設計 （尿素kg/hm2）Table 1　Design of nitrogen fertilization for various treatments

1.3栽培管理方法

2012年4月20日浸種催芽，用150 mg/kg稀效唑溶液浸種24 h，瀝干水后催芽播種，苗床播種量（芽谷）為55 g/m2，4月25日播種，旱育秧。苗床整地前施氮磷鉀含量均為15% 的三元復合肥25 g/m2作基肥，結合床土澆水用400倍“敵克松”溶液對床土進行消毒。苗床的病蟲草害及肥水等管理措施同大田生產。參照農民栽培超級稻的施肥水平，于大田耕地前施過磷酸鈣600 kg/hm2、氯化鉀450 kg/hm2。6月2日移栽，栽插密度為16.7 cm × 26.7 cm，選擇大小均勻一致、帶蘗數相同的秧苗栽插，每穴栽插1粒種子苗。試驗小區病蟲草害等均統一管理，具體管理方法與大田生產相同。

1.4測定項目及統計分析方法

秧苗移栽成活后每小區選擇莖蘗數相等的 5穴定點供觀察、記載及成熟后取樣用。定點后每隔 7天調查1次莖蘗數，直至莖蘗數穩定為止；于拔節期、抽穗期和成熟期每個小區取非邊行且生長均勻有代表性的 5 穴為樣品烘干測定干物質重；齊穗期以相同方法取樣用LI-3100C型葉面積儀測定成穗莖蘗的葉面積（有效葉面積），并考查穎花數；水稻成熟后將定點穴取回，考查有效穗數、穗粒數、穗實粒數、千粒重；分小區收割測定實際產量。數據分析用DPS v 7.05軟件進行。

2　結果與分析

2.1氮肥運籌方式對超級稻莖蘗動態及成穗率的影響

由圖1看出，氮肥運籌方式對超級稻莖蘗動態有明顯影響，兩個品種莖蘗數變化的規律基本相同。處理A大約在秧苗移栽返青后30 天（7月4日）左右莖蘗數達到最高峰，此后莖蘗數開始下降，至孕穗期（7 月18日）基本穩定；處理B在返青后的37 天（7月11日）左右莖蘗數達最高峰，此后莖蘗數開始下降，至孕穗期后7 天（7月25日）左右基本穩定；處理C、D、E莖蘗數的變化規律與處理B的變化規律基本相同；各處理最高莖蘗數為處理B＞處理A＞處理C＞處理D＞處理E。從圖2看出，兩個品種各處理成穗率變化規律亦基本相同，從大到小的順序是處理 E＞處理 D＞處理C＞處理A＞處理B，通過方差分析及差異顯著性測定得出，處理C、D、E的成穗率較處理A及處理B成穗率的差異均達極顯著水平。綜上分析看出，在施氮肥總量相同的條件下，全部作為基肥一次性施用（處理 A）或重施基蘗肥（處理 B）均導致兩個超級稻品種分蘗大量發生、莖蘗總數多和分蘗成穗率低；而降低基蘗肥和適量增施穗粒肥，有利于減少無效分蘗發生，提高分蘗成穗率。

圖1　超級稻莖蘗動態（a. 揚兩優6號；b. 新兩優6號）Fig. 1　Tiller dynamics of super hybrid rice （a. yangliangyou-6； b. xinliangyou-6）

圖2　各處理分蘗成穗率Fig. 2　Panicle bearing tiller rate

2.2氮肥運籌方式對超級稻庫源關系的影響

水稻群體的庫源關系常用穎花數/葉面積的值（粒葉比）來衡量，它反映了單位葉面積所負載的庫容大小，是衡量群體質量高低及庫源關系是否協調的一項重要指標。從表2結果看出，揚兩優6號總穎花量處理A、B、C、D差異均不顯著，但均顯著高于處理E；齊穗期有效葉面積處理D顯著高于處理A，與處理B、C、E差異不顯著，處理B、C、E與處理A差異不顯著；粒葉比各處理之間差異不顯著，但是隨著氮肥的后移單位葉面積承載的庫容量（穎花數）呈降低趨勢。新兩優6號各處理的庫源關系的變化規律與揚兩優6號的規律基本相同。說明在總施氮水平不變的情況下，不同的氮肥運籌對超級稻總穎花量、齊穗期有效葉面積均產生較大影響，從而影響到群體的庫源關系。

表2　各處理庫源關系Table 2　The relationship between source and sink for various treatments

表3　不同處理干物質積累動態Table 3　Dynamics of dry matter accumulation of various treatments

2.3氮肥運籌方式對超級稻干物質積累的影響

前人大量的研究證明，作物群體的干物質生產與積累狀況是決定作物高產的基礎。本試驗結果（表 3）表明，氮肥總用量相同的情況下，氮肥運籌方式不同干物質積累動態及全生育期干物質積累總量均不同。以揚兩優6號為例，拔節前干物質積累量及占全生育期總干物質的比例均隨氮肥的后移呈下降趨勢，即增加基肥及分蘗肥的施用，有利于提高拔節前期干物質的積累量及其比例，干物質積累量處理A、處理B顯著高于處理 C、D、E；拔節至抽穗期各處理干物質積累總量是處理D＞處理C＞處理E＞處理B＞處理A，且處理D、C、E干物質積累量顯著高于處理A，說明增加孕穗肥用量有利于增加拔節至抽穗期的干物質積累，但占全生育期干物質的比例處理間差異不顯著；抽穗至成熟期干物質的積累及占全生育期干物質的比例均隨著氮肥的后移呈增加趨勢，其中干物質積累量處理C與處理A差異顯著，處理D、處理E與處理A差異極顯著，處理B與處理A差異不顯著，說明增加穗粒肥的施用有利于促進超級稻生育后期干物質的積累；全生育期干物質積累總量是處理D＞處理E＞處理C＞處理B＞處理A，但處理間干物質積累總量差異不顯著。

2.4氮肥運籌方式對超級稻產量及經濟系數的影響

由表 4看出，兩個超級稻品種各處理的生物產量、經濟產量及經濟系數均有明顯差異。生物產量兩個品種均是處理D＞處理E＞處理C＞處理B＞處理A；經濟產量揚兩優6號是處理D＞處理E＞處理C＞處理A＞處理B，新兩優6號是處理D＞處理C＞處理E＞處理A＞處理B；經濟系數揚兩優6號是處理D＞處理E＞處理C=處理A＞處理B，新兩優6號是處理D＞處理C=處理A＞處理E＞處理B。從經濟產量來看，揚兩優6號處理D、處理E、處理C的經濟產量分別達10 946.53、9 791.8、9 496.8 kg/hm2，較對照分別增產22.86%、9.90%、6.59%，均達極顯著水平；處理B產量為8 224.4 kg/hm2，較對照減產7.69%，減產達極顯著水平。新兩優6號處理D、處理C經濟產量為11 654.2、9 805.1 kg/hm2，較對照增產幅度分別為27.15%、7.00%，均達極顯著水平；處理E產量為9 706.7 kg/hm2，較對照增產5.91%，達顯著水平；處理B產量為8 586.0 kg/hm2，較對照減產6.32%，達顯著水平。由以上結果分析得出，氮肥運籌方式對兩個超級稻品種產量影響的規律基本相同，即基肥︰分蘗肥︰促花肥︰保花肥︰粒肥為 3︰1︰1︰1︰0的處理 D產量最高，基肥︰分蘗肥︰促進花肥︰保花肥︰粒肥為1︰1︰0︰0︰0的處理B產量最低。

表4　不同處理產量及經濟系數Table 4　Yields and economic indexes of various treatments

3　結論與討論

Mason 和 Maskell 于 1928 年提出了作物產量形成的庫源理論。幾十年來，國內外學者對作物的庫源關系及其對產量形成的影響做了大量研究及報道。目前，我國學者將水稻的源庫關系大致分為庫限制型、源限制型、庫源協調型等 3 個類型。其中，庫源協調型同化產物積累充足、庫容量大、結實率高、籽粒灌漿充分、產量高。源強庫大是水稻高產的必要條件之一［14］。氮素是水稻的主要營養元素之一，合理的氮素營養具有強源、擴庫等功能，主要體現在合理的氮肥用量及運籌能提高水稻葉面積指數［15］、提高水稻光合作用速率、增穗、穩粒、提高蔗糖合成酶活性等［16］。合理確定氮肥用量及運籌方式是獲得水稻高產中的一項重要技術措施［9-21］。超級稻穗大粒多、庫容量大是其主要特點，要獲得高產必須在穩定穗數的基礎上培育大穗［3］，在此基礎上穩定的庫及有效充實度（灌漿）是超高產栽培的生理基礎［21］。而后期葉片的光合性能及維持時間長短（源）與庫有效充實度關系緊密［12］。前人大量研究證明，適當降低基蘗肥、增加孕穗肥能提高分蘗成穗率，增加后期干物質的積累，增加穗粒數及粒重，提高產量［16-19］。本試驗結果表明，揚兩優6號及新兩優6號兩個超級稻品種在總施氮量不變的條件下，不同的氮肥運籌方式對其庫源關系、成穗率、干物質積累及產量等影響的規律與前人研究的結果基本一致，不同處理間產量差異較大，其中以基肥︰分蘗肥︰促花肥︰保花肥︰粒肥3︰1︰1︰1︰0的處理D產量最高，產量分別達10 946.53、11 654.2 kg/hm2，基肥︰分蘗肥︰促進花肥︰保花肥︰粒肥為1︰1︰0︰0︰0的處理B產量最低，產量分別為8 224.4、8 586.0 kg/hm2。就其原因是氮肥全部作為基肥（處理A）或基肥、分蘗肥各占50%（處理 B）的運籌方式，前期氮肥過多，使分蘗過多，封行早，導致田間環境惡化，分蘗成穗率低，盡管拔節前干物質積累量及比例高，但孕穗期、灌漿期缺肥，使后期葉片提早衰老，有效光合面積及光合速率降低，后期的干物質積累量及比例下降，單位葉面積承載的庫容量大、庫源關系不協調，盡管有效穗數有所增加，但結實率低、灌漿期短，導致穗實粒數及粒重下降明顯而減產；降低基肥、分蘗肥，適當增加穗粒肥施用，有利于控制無效分蘗的發生，群體大小適宜，分蘗成穗率高，同時，孕穗期及灌漿期保持一定的氮素水平，使有效光合面積及光合速率提高，促進了中后期干物質積累，粒葉比適宜，庫源關系協調，結實率高，籽粒灌漿充分，使穗實粒數及粒重顯著提高，從而使產量提高。

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Effects of Nitrogen Application on Source-sink Relationship， Dry Matter Accumulation and Yield of Super Hybrid Rice

YANG Anzhong1， WU Wenge2， LI Zefu2， DUAN Sumei1， CHEN Gang2， XU Youzun2
（1 Agronomy College of Anhui Science and Technology University， Fengyang， Anhui233100， China；2 Rice Research Institute， Anhui Academy of Agricultural Sciences， Hefei230031， China）

Abstract：Effects of nitrogen application on source-sink relationship， dry matter accumulation and yield of Yangliangyou-6 and Xinliangyou-6 were studied. The total nitrogen fertilizer was 600 kg/hm2urea and applied with several modes. The results indicated that the postponing N application reduced the tiller number and increased panicle bearing tiller rate compared with total nitrogen applied as basal fertilizer. This type of nitrogen application also increased the effective leaf area of full heading date，coordinated the source-sink relationship， and increased the dry matter accumulation of middle period and final stage and the yield of rice significantly. Among the tested nitrogen application modes， the treatment with a ratio of basal fertilizer： tillering fertilizer：spikelet-promoting fertilizer： spikelet-protecting fertilizer： grain fertilizer at 3︰1︰1︰1︰0 obtained the highest grain yield， and the yields of Yangliangyou-6 and Xinliangyou-6 were increased by 22.86% and 27.15%. While that with the ratio at 1︰1︰0︰0︰0 had the lowest grain yield， and the yields of the two varieties of rice were decreased by 7.69% and 6.32%.

Key words：Nitrogen application； Super hybrid rice； Source-sink relationship； Dry matter accumulation； Yield

中圖分類號：S511.606.2

DOI：10.13758/j.cnki.tr.2016.02.007

基金項目：①國家科技支撐計劃項目（2011BAD16B06）、國家公益性行業（農業）科研專項 （201309102）和安徽科技學院自然科學基金項目（ZRC2014424）資助。

作者簡介：楊安中（1959—），男，安徽六安人，教授，主要從事水稻高產栽培技術研究和教學工作。E-mail： anzhongy888@163.com