氮肥運籌對不同類型水稻產量和氮素吸收的影響

布哈麗且木·阿不力孜 白志剛 黃潔 王奉斌 金千瑜 張均華*

（1新疆農業科學院核技術生物技術研究所，烏魯木齊830091；2中國水稻研究所水稻生物學國家重點實驗室，杭州310006；*通訊作者：zhangjunhua＠caas．cn）

水稻是我國主要糧食作物之一，其產量的提高在很大程度上依賴于肥料特別是氮肥的合理施用[1]。但由于氮素在土壤中有較強的移動性，因此也是造成環境污染的重要源頭。近幾十年來，我國水稻種植中氮肥投入總體呈現上升趨勢，據2014年統計結果，以水稻為主栽作物的長江中下游地區農田氮肥用量達到了640．2萬t[2]，過量施氮不僅未能顯著提升水稻產量，還降低了肥料利用率（目前水稻氮肥利用率僅為30%～40%），同時對環境造成壓力[3－5]。因此，優化氮肥施用方式、降低氮肥用量、提高氮肥利用率、實現高產高效是保障水稻種植可持續發展的迫切需求[6]。

關于氮肥在稻田土壤環境中的循環利用及損失途徑已有較多研究[4，7－8]。但是，我國水稻種植區域廣，栽培的水稻類型多，不同類型水稻對氮肥的響應不同[9]。本文以江浙地區廣為種植的秈稻品種中浙優1號和粳稻品種南粳5055為研究對象，探索氮肥運籌對不同類型水稻品種生長發育及產量形成的影響，以期為不同類型水稻品種有針對性的制定適宜的氮肥管理策略提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2016年在中國水稻研究所富陽試驗基地（30°4′49″N，119°56′1″E，處于熱帶中部濕潤季風氣候區）進行，基地年均氣溫 16．1℃，降雨量 1 441．9 mm，日照時數1 927．7 h，無霜期231 d。試驗地土壤為青紫泥土，耕作層有機質 36．8 g/kg，全氮 2．65 g/kg，堿解氮 142 mg/kg，速效磷 17 mg/kg，速效鉀 141 mg/kg，pH 值 6．9。

1.2 試驗設計

以中浙優1號（雜交秈稻）、南粳5055（優質食味常規稻）試驗材料。采用裂區試驗設計，主因素為氮肥用量（以尿素的形式施入土壤），設2個水平：N255，目標產量需氮量的 100%（225 kg/hm2）；N180，目標產量需氮量的80%（180 kg/hm2）。副因素為施氮比例（基肥∶分蘗肥∶穗肥），設3個水平，其中，中浙優1號分別為50∶40∶10（P1）、50∶30∶20（P2）、50∶20∶30（P3），南粳 5055 分別為40∶40∶20（R1）、40∶30∶30（R2）、40∶20∶40（R3）。隨機區組設計，每處理3次重復，小區面積19．32 m2。

磷、鉀用量以常規施氮量目標為基準，按N∶P∶K為1∶0．45∶0．9 的比例確定，其中磷肥（重過磷酸鈣）全部作基肥，鉀肥（硫酸鉀）中基肥、穗肥各50%。

1.3 采樣及測定方法

1．3．1 地上部生長量

分別在苗期、分蘗期、齊穗期、成熟期采樣，每小區隨機取9叢植株，105℃殺青30 min，75℃烘干，稱重。

1．3．2 地上部吸氮量

圖1 不同施氮處理對水稻地上部生長量的影響

圖2 不同施氮處理對水稻地上部吸氮量的影響

水稻樣品烘干、粉碎、過100目篩后，采用凱氏定氮法測定其全氮含量，并根據干物質量計算地上部吸氮量。

1．3．3 SPAD 值

水稻分蘗盛期之后每隔10～15 d測定水稻上三葉的SPAD 值（SPAD502）。

1．3．4 產量

收獲時每小區單打單收，曬干后測定水稻產量。

1.4 數據處理

試驗所得數據采用SAS 9．0軟件進行統計分析，LSD法檢驗差異顯著性（α=0．05）。

2 結果與分析

2.1 地上部生長量及吸氮量

從圖1可見，氮肥用量對2種水稻的地上部生長量無明顯影響，但施氮比例對其表現出顯著的調控作用，穗肥比例最高的處理（P3、R3）地上部生物量也最高（特別是在成熟期）。比如成熟期中浙優1號地上部干物質量，P3處理較P1和P2處理分別高 3．2%～6．6%和 6．8%～11．6%；南粳 5055 成熟期地上部干物質量，R3處理較R1和R2 處理分別高 16．4%～19．5%和0．3%～7．3%。不同氮肥處理對水稻地上部吸氮量的影響與生長量表現的規律一致（圖2）。

2.2SPAD值

水稻葉片SPAD值可在一定程度上反映葉片葉綠素含量。由圖3可以看出，中浙優1號從9月9日（齊穗期）開始，SPAD值開始下降；南粳5055從8月25日之后即表現下降趨勢。但2個品種穗肥比例最高的處理（P3、R3）SPAD值也最高。

2.3 產量

從圖4可見，中浙優1號N180處理的產量高于N225處理，南粳5055與此相反。不同施氮比例間比較，穗肥比例最高的處理（P3、R3）產量也最高。

圖3 不同施氮處理對水稻葉片SPAD值的影響

圖4 不同施氮處理對水稻產量的影響

3 結論與討論

氮肥對提高糧食產量起到了很大的作用，然而隨著氮肥用量的不斷增加，其對產量的貢獻卻逐步降低，而且伴隨產生了大量的環境問題。因此，提高作物氮肥利用率，減少氮肥的施用已成為全社會關注的焦點。不同的水稻品種在氮肥需求方面有很大差異[10－13]，比如秈稻品種比粳稻品種的氮肥需求量相對較少[14]，再比如早稻、中稻、晚稻較適宜的施氮量分別為 150～225 kg/hm2、225 kg/hm2和 150～210 kg/hm2[15－16]。因而了解不同類型水稻品種對氮肥的吸收、利用特性是合理確定氮肥用量的前提。在本研究中，秈稻品種中浙優1號在施氮量180 kg/hm2條件下的產量高于225 kg/hm2，而粳稻品種南粳5055與此相反。說明在本試驗條件下，秈稻品種比粳稻品種的需氮量少。而且2種水稻的產量存在明顯區別，中浙優1號明顯高于南粳5055，但地上部生長量和氮素吸收量并沒有顯著差異，說明南粳5055的莖葉等營養器官生長量更大，對氮肥的耐性也更高。

除了施肥量，氮肥分配比例對作物生長和產量形成的影響也很大，其本質是作物不同生育時期對氮素的需求不同。在本試驗條件下，無論中浙優1號還是南粳5055，增加穗肥施用比例更有利于產量的提高。這實質反映了水稻的氮肥需求規律：當水稻由營養生長期逐漸進入生殖生長期，隨著水稻籽粒的逐漸形成，對氮素的需求量也隨之增加。因此，同等施氮量條件下，在生殖生長期分配更多的氮肥更有利于水稻籽粒的形成及成熟。所以，實現水稻高產高效的根本途徑在于明確不同水稻品種的氮肥需求規律，并據此制定適宜的氮肥運籌策略。