雜草稻競爭對栽培稻氮素積累量、氮素利用率及產量的影響

吳云艷

(遼東學院農學院，遼寧 丹東 118003)

雜草稻(OryzasativaL.)又名紅稻，是在稻田或稻田周邊耕地里像雜草一樣伴隨栽培稻生長的水稻植株[1]。目前，很多國家的水稻生產均受到雜草稻不同程度的危害[2-3]。有研究結果[4-5]表明，土壤的養分或肥力水平對植物間競爭力的影響較大，養分是限制作物產量的主要因素之一，養分競爭會對產量造成很大影響。國外有研究用示蹤性同位素15N來探究不同氮素水平下雜草稻和栽培稻的氮素競爭，發現雜草稻與栽培稻之間的養分競爭很激烈[6]，然而中國關于雜草稻與栽培稻營養競爭的研究較少。在栽培稻產量受雜草稻影響日益嚴重的情況下，研究雜草稻競爭對栽培稻養分吸收利用及產量的影響頗為重要。氮肥含有植物營養三要素中增產效果最明顯的營養元素——氮素，是水稻增產的物質基礎，也是生產用量最大的化學肥料。本試驗擬設計不同的氮肥梯度，采用大田試驗的方法，研究不同氮肥處理下雜草稻競爭對栽培稻氮素積累量、氮素利用率及產量的影響，以期為雜草稻的防控提供一定的理論依據和實踐指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以雜草稻WR04-12和栽培稻沈農265為試驗材料。

1.2 試驗設計

試驗于2010-2013年在沈陽蘇家屯水稻基地進行。試驗設雜草稻密度和氮肥2個因子，雜草稻密度設3個水平：1 m20株、1 m26株、1 m212株，分別用D0、D1、D2表示。氮肥設3個水平：0 kg/hm2、180 kg/hm2、270 kg/hm2，分別用N0、N1、N2表示。

小區面積9 m2，8行區(小區間用塑料擋板隔離，每個小區單獨灌水、排水)。氮肥50%作基肥，30%作分蘗肥，20%作幼穗分化肥，磷肥100%作基肥，鉀肥100%作基肥。雜草稻和栽培稻混合插植，栽培稻插秧密度為行株距30.0 cm×13.3 cm，每穴2苗，雜草稻延后1 d單苗移栽，模擬田間自然分布，試驗設3個重復，完全隨機排列。

4月15日播種，營養土保溫旱育苗，5月19日移栽，及時除去田間的其他雜草。

1.3 測定內容與方法

1.3.1 干物質質量 分別于分蘗期、拔節期、齊穗期、灌漿期和成熟期取樣測定。測定時，各處理分別取3株，將植株地上部分全部收獲，然后將其分置于烘箱中，75 ℃烘干，測定其干物質質量。

1.3.2 氮、磷、鉀的含量 消煮(濃H2SO4- H2O2法)：將烘干后的植株地上部分和根用小型粉碎機粉碎，稱取0.5 g樣品放入250 ml消化管中，在消化管中加入10 ml濃硫酸，輕輕搖動，將樣品浸濕，置于420 ℃消煮爐上消煮45 min，溶液全部變成棕黑色時，從消煮爐上取下消化管，放置10 min，加入30% H2O210滴，搖勻，繼續消煮45 min，冷卻后加入8滴30%H2O2，反復3～4次，至消煮液呈清亮色，取出，冷卻，將消煮液用蒸餾水定容至100 ml的塑料瓶中，待測。氮含量測定采用凱式定氮法[7]。

1.3.3 氮效率 氮效率用氮素利用率、農學氮素利用率和氮肥偏因素生產力等指標表示，計算公式分別為：

氮素利用率=(施氮小區地上部分吸氮量-不施氮小區地上部分吸氮量)/施氮量×100%

農學氮素利用率=(施氮區產量-不施氮區產量)/施氮量×100%

氮肥偏因素生產力(kg/kg)=施氮區產量/施氮量

1.3.4 產量 收獲前，取有代表性的中等植株5株，用于室內考種，其余全部收獲，自然風干，測定其產量。

1.4 數據分析

應用軟件DPS8.01和Excel對數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 雜草稻競爭對栽培稻氮素積累量的影響

圖1顯示，隨著生育進程的推進，栽培稻植株的氮素積累量不斷增加，在灌漿期達到最大。隨著施氮量的增加，各處理的氮素積累量均呈增加趨勢，同一時期相同雜草稻密度下不同氮肥處理間差異顯著。栽培稻沈農265的氮素積累量總體隨雜草稻密度的增加而下降。N0水平，同一時期不同雜草稻密度處理下，栽培稻的氮素積累量表現為隨雜草稻密度增加而降低，D1處理和D2處理下栽培稻氮素積累量與D0相比顯著降低，齊穗期分別降低了25.70%、29.80%，灌漿期分別降低了22.00%、28.50%，成熟期分別降低了16.70%、24.10%。N1水平，D1處理和D2處理下沈農265齊穗期的氮素積累量分別比D0處理低26.90%、49.60%，灌漿期的氮素積累量分別比D0處理低27.40%、38.70%，成熟期的氮素積累量分別比D0處理低43.00%、27.30%。N2水平下，D1處理和D2處理的沈農265齊穗期的氮素積累量分別比D0處理低32.70%、55.78%，灌漿期的氮素積累量分別比D0處理低32.90%、41.45%，成熟期的氮素積累量分別比D0處理低18.40%、55.20%，處理間差異顯著。表明，隨著氮肥施用量的增加，雜草稻對栽培稻氮素積累量的影響程度也增加(除成熟期D1處理外)。

D0：雜草稻密度為1 m20株；D1：雜草稻密度為1 m26株；D2：雜草稻密度為1 m212株；N0：氮肥施用量為0 kg/hm2；N1：氮肥施用量為180 kg/hm2；N2：氮肥施用量為270 kg/hm2；TS：分蘗期；ES：拔節期；HS：齊穗期；FS：灌漿期；MS：成熟期。圖1 栽培稻沈農265氮素積累量的變化趨勢Fig.1 Dynamic change of nitrogen accumulation of Shennong 265

2.2 雜草稻競爭對栽培稻產量的影響

表1顯示，雜草稻密度相同時，栽培稻沈農265的產量隨施氮量的增加而增加。相同肥力下，隨著雜草稻密度的增大，栽培稻產量明顯降低。在N1水平下，D1處理和D2處理的栽培稻沈農265實測產量分別比D0處理低25.9%、49.8%。N2水平下，D1處理和D2處理栽培稻實測產量分別比D0處理低25.9%、52.6%。施氮量由N1增加到N2時，D1處理和D2處理的栽培稻沈農265實測產量分別增加了7.3%、1.3%。表明，在雜草稻危害嚴重時，增加施氮量對栽培稻沈農265的產量影響較小，造成這種現象的原因是增加施氮量后，雜草稻的競爭力也相應地增強，增加的幅度比栽培稻大。

表1雜草稻競爭對栽培稻產量的影響

Table1Effectofweedyricecompetitionontheyieldofcultivatedrice

處理理論產量(t/hm2)實測產量(t/hm2)D0N05．64deDE5．20cBCD1N04．62eDE4．42cBCD2N03．73fE3．60dCD0N111．75aA10．85aAD1N18．51bcBC8．04bABD2N16．29deD5．45cBCD0N212．79aA11．64aAD1N29．64bB8．63bABCD2N27．10cdCD5．52bcBC

D0、D1、D2、N0、N1、N2見圖1注。同列數據后不同小寫字母表示處理間差異達0.05顯著水平；同列數據后不同大寫字母表示處理間差異達0.01顯著水平。

2.3 栽培稻產量與氮素積累量之間的相關分析

表2顯示，沈農265的產量與氮素積累量之間呈顯著正相關，但各個時期的相關系數不同。齊穗期，沈農265產量與氮素積累量的相關系數最大，達到0.94，其次是灌漿期，相關系數為0.91，然后依次是拔節期、成熟期、分蘗期。栽培稻的產量與氮素積累量在齊穗期和灌漿期的相關系數均大于0.90，說明這2個時期氮素積累量對產量的影響比其他時期大。

表2栽培稻產量與氮素積累量之間的相關分析

Table2Therelationshipbetweenyieldandnitrogenaccumulationofcultivatedrice

生育期相關系數分蘗期0．69?拔節期0．89??齊穗期0．94??灌漿期0．91??成熟期0．82??

*、**分別表示栽培稻產量與氮素積累量在0.05和0.01水平上顯著相關。

2.4 雜草稻競爭對栽培稻氮素利用率的影響

表3顯示，不同處理下栽培稻的氮素利用率表現為：D0N2> D0N1>D1N1>D1N2>D2N1>D2N2，D2N1處理和D1N1處理下的氮素利用率分別比D0N1處理低27.6%、9.6%，D2N2處理和D1N2處理下的氮素利用率分別比D0N2處理低40.1%、17.9%。表明，雜草稻競爭對栽培稻的氮素利用率影響很大，雜草稻競爭極大地降低了栽培稻的氮素利用率，增加氮肥用量，栽培稻氮素利用率降低的幅度更大。

農學氮素利用率(NAE)是指單位施氮量所增加的產量，可以用來評價氮肥的增產效果。表3顯示，隨著氮肥用量的增加，農學氮素利用率降低。相同氮肥處理下，雜草稻競爭會降低栽培稻的農學氮素利用率，施氮量為180 kg/hm2時，D1處理和D2處理的栽培稻農學氮素利用率與D0處理相比，分別降低了38.5%、60.1%，施氮量為270 kg/hm2時，D1處理和D2處理的栽培稻農學氮素利用率與D0處理相比，分別降低了36.9%、68.5%。

氮肥偏因素生產力與農學氮素利用率的變化規律一致，即中氮處理下栽培稻的氮肥偏因素生產力高于高氮處理。施氮量為180 kg/hm2時，D1處理和D2處理的栽培稻氮肥偏因素生產力與D0處理相比，分別降低了25.9%、49.8%，施氮量為270 kg/hm2時，D1處理和D2處理的栽培稻氮肥偏因素生產力與D0處理相比，分別降低了25.9%、52.5%。

表3雜草稻競爭對栽培稻氮素利用率的影響

Table3Effectofweedyricecompetitiononthenitrogenutilizationefficiencyofcultivatedrice

處理農學氮素利用率(%)氮素利用率(%)氮肥偏因素生產力(kg/kg)D0N131．50aA52．96abAB60．30aAD1N119．37cBC47．85cC44．69bBD2N112．58dDE38．33dD30．30cCD0N223．91bB56．77aA43．11bBD1N215．09dCD46．59bBC31．96cCD2N27．52eE34．03dE20．46dD

D0、D1、D2、N1、N2見圖1注。同列數據后不同小寫字母表示處理間差異達0.05顯著水平；同列數據后不同大寫字母表示處理間差異達0.01顯著水平。

3 討 論

植株各組織中氮含量均隨生育時期的變化而變化，同時受到肥力、氮素形態、光照、水分、種間競爭等外界條件的影響[8]。養分競爭是植物競爭的重要方面[9]。研究結果表明，雜草稻競爭使栽培稻氮素積累量和產量減少，栽培稻氮素積累量與產量顯著正相關，齊穗期、灌漿期的氮素積累量對產量影響較大，而這2個時期栽培稻氮素積累量受雜草稻密度影響較大，導致栽培稻后期營養物質轉運和分配受阻，從而影響灌漿的正常進行，導致栽培稻的產量降低。因此，雜草稻競爭導致栽培稻氮素積累量降低是造成栽培稻產量降低的重要原因之一。

中國氮肥消耗量占世界氮肥總消耗量的30%，水稻生產所消耗的氮肥占世界水稻氮肥總消耗量的37%，與其他主要產稻國相比，中國水稻氮肥施用量較高，但是氮素利用率較低[10]。水稻氮素利用率隨氮肥施用量增加而下降的狀況越來越嚴重，大量的氮素損失給環境造成了一系列不良影響。因此，提高氮素利用率已經成為人們關注的焦點。雜草稻競爭對栽培稻的產量造成了嚴重影響，雜草稻不同于一般的雜草，在植物學和生物學性狀上與栽培稻具有極大的相似性，因此很難找到一種有效去除雜草稻的除草劑。

栽培稻的產量與肥力相關，適當提高氮肥施用量，可以增加栽培稻的產量，但在雜草稻發生嚴重的地區，關于增加氮肥施用量，對栽培稻的氮素積累量、氮素利用率、增產幅度和經濟效益的影響，目前國內研究較少。本研究結果表明，栽培稻的氮素利用率受雜草稻競爭的影響很大，雜草稻密度的增加極大地降低了栽培稻的氮素利用率，而增加氮肥施用量，反而使栽培稻沈農265的氮素利用率下降得更多。在雜草稻危害時，增施氮肥對栽培稻產量的增加無明顯效果。

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