氮肥運籌對機插雙季晚粳稻產量和氮肥利用率的影響

皮楚舒++程建平++趙鋒++李陽++汪本福++張枝盛++石后興++徐順文

摘要：考察氮肥運籌對機械插秧雙季晚粳產量和氮肥利用率的影響。結果表明，T3（基肥、蘗肥和穗肥比例為5∶3∶2）有效穗數最高，實際產量也最高，達到599.5 kg/667 m2，較T1（僅施基蘗肥）產量增加13.2%。隨穗肥比例增加，水稻產量、生物量積累量和氮肥利用率均呈現先增后減的趨勢，而莖鞘物質輸出率（EPMSS）和轉換率（TPMSS）逐漸減少。施氮處理齊穗后5 d灌漿速率均低于CK（不施氮），而后灌漿速率逐漸高于CK。總之，適當氮肥后移有利于提高水稻有效穗數、產量和氮肥利用率；氮肥在基肥、蘗肥和穗肥比例為5∶3∶2是機插雙季晚粳最佳施氮模式。

關鍵詞：雙季晚粳稻；機插秧；氮肥運籌

中圖分類號：S511.2+2；S511.3+3；S365 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）08-1474-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.08.018

Effect of Nitrogen Application to Yield Development and Nitrogen Fertilizer Efficiency of Machine-transplanted Late Japonica Rice in Double-Season Rice System

PI Chu-shu1，CHEN Jian-ping2，ZHAO Feng2，LI Yang2，WANG Ben-fu2，

ZHANG Zhi-sheng2，SHI Hou-xing3，XU Shun-wen3

（1.Xishui Agricultural Technology Extension Center，Xishui 438200，Hubei，China；2.Hubei Key Laboratory of Food Crop Germplasm and Genetic Improvement，Institute of Food Crops，Hubei Academy of Agricultural Sciences，Wuhan 430064，China；3.Yangxin Agriculture Bureau， Yangxin 435200，Hubei，China）

Abstract： The research on the influence of the nitrogen application to yield and nitrogen efficiency of late japonica rice in double season cropping system with machine-transplanted seedling. The results showed that the T3（basal fertilizer， tiller fertilizer and panicle fertilizer proportion 5∶3∶2） as the highest effective panicles，actual yield was the highest，up to 599.5 kg/667 m2， and the T1（only basal and tiller fertilizer） production increased by 13.2%. With the increase of panicle fertilizer proportion， the rice yield， biomass accumulation and agronomy utilization efficiency of nitrogen all showed a trend of first increasing after decreases， and photosynthetic material transfer rate（EPMSS） and conversion rate（TPMSS） gradually reduced. Full panicle nitrogen processing after 5 d grouting rate were lower than that of CK（no nitrogen fertilizer applied）， and then gradually higher than that of CK. Therefore， appropriate nitrogen back to improve the effective panicles of rice， yield and nitrogen utilization efficiency. The best mode of nitrogen application was that of basal fertilizer， tiller fertilizer and panicle fertilizer proportion 5∶3∶2 for late japonica in double season cropping system with machinery-transplanted seedling.

Key words： late japonica rice； machine-transplanted seedling； nitrogen application

2012年1月，國務院印發《全國現代農業發展規劃（2011-2015）》，強調在適宜地區發展粳稻生產；同年3月，農業部也發布《全國粳稻生產發展規劃（2011-2015）》，提出2015年粳稻種植面積力爭擴大到100萬hm2[1]。湖北省是全國重要的糧食生產基地，水稻產量占湖北糧食總產量的70%，常年播種面積占糧食種植面積的50%。湖北省江漢平原與鄂東南傳統雙季稻區，10月中下旬至11月初，溫光資源豐富，有利于晚粳稻灌漿充實，創造高產，較大的晝夜溫差有利于提高米質，較適宜發展雙季晚粳稻生產[2]。雙季稻生產可以提高復種指數，增加實際種植面積[3]，同時也普遍存在茬口和勞動力緊張等問題[4]。機械化插秧可以提高工作效率，破解這一瓶頸性問題。另外，粳稻耐低溫，株型緊湊，后期不易早衰、倒伏和落粒，較秈稻更宜于機械化生產。近年來，湖北省通過選育和篩選一批適宜雙季稻機械化生產的品種，優化雙季稻機械化生產的品種搭配布局，同時創新雙季稻機械化生產模式，完善關鍵環節技術模式是實現雙季稻機械化的關鍵策略。程建平等[5]在多年研究的基礎上，提出并開展水稻“早秈晚粳”雙季機插栽培技術。

粳稻與秈稻在氮肥吸收與利用上存在較大的差異，在雙季稻機插晚粳上進行氮肥運籌的研究對于優化群體結構、提高氮肥利用率具有重要的研究意義[6，7]。本研究通過考察不同氮肥運籌下機插晚粳稻灌漿動態、光合物質積累、氮肥利用率以及產量構成因素，明確機插晚粳高產栽培的最佳氮肥運籌模式及其生物學機制，旨在為雙季機插晚粳生產提供技術和理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗處理

試驗位于黃岡市浠水縣關口鎮（E 115°38′， N 30°32′），屬典型的亞熱帶大陸性季風氣候，冬冷夏熱，四季分明，光照充足，雨量充沛。試驗田地勢平坦，沙壤土質，肥力中等。土壤基本理化性狀為有機質31.1 g/kg，全氮1.4 g/kg，速效磷10.2 mg/kg，速效鉀62.0 mg/kg，pH 5.9。

品種選擇鄂粳403，常規晚粳稻，由湖北省農業科學院糧食作物研究所培育。

試驗于2016年6月30日采用軟盤育秧，7月27日機插秧。插秧前施基肥，沉田1～2 d。插秧規格為行距30 cm，株距11 cm，取秧量最大，插秧深度1 cm。

試驗采用單因素完全隨機區組設計，按照氮肥在基肥、蘗肥和穗肥的施用比例設計，共4個處理，T1，70%∶30%∶0%；T2，60%∶30%∶10%；T3，50%∶30%∶20%；T4，40%∶30%∶30%。空白對照（CK）為不施氮肥處理。氮肥總用量為12 kg/667 m2，磷肥作為基肥一次性施入，鉀肥分基肥和穗肥各50%施入。對照除不施氮肥外，磷鉀肥同其他處理。氮肥采用尿素（含46%N），磷肥采用過磷酸鈣（含14%P2O5），鉀肥采用氯化鉀（含60%K2O）。

小區之間筑土埂（基寬30 cm，埂高20 cm）。包膜防串滲，用幅寬1.0～1.2 m的塑料薄膜將土埂三面包裹防串滲，要求將小區內側的隔離薄膜深入到田土的犁底層之下（入土30 cm以上），防止在耕層以上發生水、肥串滲。

1.2 測定項目與方法

1.2.1 干物質積累與轉運 莖鞘物質輸出率和轉換率的計算公式為莖鞘物質輸出率（EPMSS）=[（A1+B1）-（A2+B2）]/（A1+B1）×100%，莖鞘物質轉換率（TPMSS）=[（A1+B1）-（A2+B2）]/（C2-C1）×100%。式中，A1和A2、B1和B2、C1和C2分別為齊穗期和成熟期葉、莖鞘和穗的干物質量。

1.2.2 灌漿動態 水稻破口期，選同一日破口穗掛牌，每小區掛30個牌。自始穗每5 d連牌取5穗，并按小區名稱命名，烘干后測重，并保存。

1.2.3 產量構成 水稻成熟期每小區對角線取樣12穴，測定有效穗、每穗總粒數和每穗實粒數、千粒重等產量構成因子。水稻實粒與空秕粒用清水漂洗區分，其下沉粒為實粒，上浮粒為空秕粒。

1.2.4 氮肥利用率 氮肥利用率=（施氮區作物產量-空白作物產量）/施氮量×100%

1.3 數據處理

用Excel軟件和SPSS11.5軟件對數據進行方差分析、多重比較（采用Duncans法，P<0.05為顯著水平）等分析方法處理。

2 結果與分析

2.1 光合物質轉運

由表1可知，不同氮肥運籌處理的晚粳稻生物量差異顯著。齊穗期和成熟期生物量均表現為T3>T2>T1>T4>CK，葉、莖、穗重均有此表現趨勢。CK生物量顯著低于施氮處理，并隨著氮肥后移水稻生物量和穗重呈現先增后減的趨勢，其中，基肥、蘗肥和穗肥的施用比例為50%：30%：20%（T3）時的生物量最高。施氮處理莖鞘物質輸出率（EPMSS）和莖鞘物質轉換率（TPMSS）顯著低于CK，隨著氮肥后移的比例增加，逐漸減少。由此可見，齊穗前期光合物質積累是CK子粒干物質積累的主要來源，而隨著氮肥的后移，齊穗后葉、莖光合物質積累在子粒干物質積累總量中所占的比例逐漸提高，總體表現為齊穗莖鞘物質積累轉化率和轉換率的減少。

2.2 灌漿動態

由圖1可知，灌漿前5 d，施氮處理灌漿速率較CK小，隨后開始加速。齊穗后5～10 d，施氮處理灌漿速率逐漸超過CK，各處理灌漿速率均達到最大。10 d后，各處理灌漿速率均開始下降，但施氮處理下降速率明顯低于CK。其中，T3在齊穗15～25 d，灌漿速率呈現較小的降幅。T2和T1在齊穗15～25 d，灌漿速率呈現較小的升幅。T4在齊穗后5～15 d灌漿速率保持較高的數值，但到齊穗15 d后，灌漿速率顯著下降。由此可見，通過氮肥后移，可以提高機插晚粳稻主莖穗的灌漿。

2.3 產量及其構成

由表2可知，不同氮肥處理機插秧晚粳稻產量及其構成差異明顯。從產量構成上看，影響水稻產量的主要因素是有效穗數。有效穗數表現為T3>T2>T1>T4>CK。施氮肥處理均較CK有效穗數增加，其中，T3、T2和T1有效穗數提高的幅度分別為69.2%、54.1%和36.6%。T4有效穗數也高于CK，但差異不顯著。T4和CK穗粒數顯著高于其他處理，這可能與這兩個處理以主莖和1～2次分蘗成穗為主有關。各處理理論產量和實際產量的差異規律一致，產量表現為T3>T2>T1>T4>CK。其中，T3、T2、T1和T4實際產量分別較CK增產45.0%、37.2%、28.2%和15.8%，T3較T1產量增產13.2%。

2.4 氮肥農學利用效率

由圖2可知，不同氮肥運籌處理下機插秧晚粳稻氮肥利用率差異顯著。隨氮肥后移，T1、T2、T3氮肥利用率逐漸增大，但T4卻顯著低于其他處理。其中，T3氮肥利用率較T4和T1分別提高64.9%和37.4%。

3 小結與討論

3.1 氮肥運籌對水稻產量的影響

氮肥運籌是基于適宜施氮量合理分配水稻不同生育期氮肥配比的田間管理措施[8]。張洪程等[9]提出合理的氮肥運籌模式的高產機制，通過氮肥后移可以鞏固有效分蘗，以高成穗率爭足穗；攻取大穗，優化中期群體結構，至抽穗期既有足量干物質積累又具有較高粒葉比；強化抽穗后光合物質生產與積累，協調物質運轉，以強源暢流促充實。在中國雙季稻區，氮肥施用習慣采用“一轟頭”的施肥方式，即基蘗肥與穗肥比例為10∶0，其注重以增穗提高產量。趙鋒等[10]對機插早稻氮肥運籌的研究發現，基肥：分蘗肥：穗肥為5∶3∶2時顯著高于只施基蘗肥處理，且產量最高，這與本研究結果一致。本研究發現，足夠的有效穗數依然是機插晚粳稻產量形成的基礎，這可能與晚粳品種分蘗能力較差、穗庫容較小有關。

3.2 氮肥運籌對水稻干物質轉運的影響

隨著氮肥后移，晚粳光合物質轉運率降低，表明齊穗前光合物質積累量對產量的貢獻率逐漸減少，當基肥：蘗肥：穗肥比例為4∶3∶3時，水稻生物量和穗重顯著下降。有研究認為，氮肥后移比例過高會顯著加重轉運貢獻率的負效應，只有當氮素基蘗肥與穗肥比例協調時才能提高氮素在抽穗前的累積，促進結實期氮素向子粒轉運，才能盡可能地提高結實期各營養器官氮素的轉運貢獻率及收獲指數[11，12]。

3.3 氮肥運籌對水稻氮肥利用的影響

萬靚軍等[13]研究認為氮肥利用率隨著穗肥施氮比例的下降，呈先升后降的趨勢，以基蘗肥與穗肥比例6∶4時氮素利用效率最高。何虎等[14]研究認為等施氮量條件下，氮素積累量隨穗肥施用比例下降而降低，氮素利用率和生理利用率以基肥：分蘗肥：穗肥為5∶2∶3時最高。本研究發現，隨著穗肥比例增加，水稻氮肥利用率呈先升后降的趨勢，以基肥∶分蘗肥∶穗肥為5∶3∶2時最高。

有效穗數是影響不同氮肥運籌機插晚粳稻產量的主要因素，T3（基肥、蘗肥和穗肥比例為5∶3∶2）有效穗數最高，實際產量為599.5 kg/667 m2，較T1（僅施基蘗肥）產量增加13.2%。隨著穗肥比例增加，水稻產量、生物量積累量和氮肥利用率均呈先增后減的趨勢，而莖鞘物質輸出率（EPMSS）和莖鞘物質轉換率（TPMSS）逐漸減少。施氮處理齊穗后5 d灌漿速率均低于CK（不施氮），而后灌漿速率逐漸高于CK。由此可見，提高有效穗數是增加機插晚粳稻產量的關鍵，適當氮肥后移有利于增加產量、提高氮肥利用率，其中氮肥在基肥、蘗肥和穗肥比例為5∶3∶2是最佳施氮模式。

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