氮肥用量及移栽密度對雜交水稻產量及氮肥利用率的影響

萬開軍，金明慧，羅衛彬，鐘艷麗，肖榮英

（1. 信陽農林學院，河南 信陽 464000；2. 信陽市農村經濟信息中心，河南 信陽 464000）

氮素是水稻生長所需的重要元素，不合理施用氮肥一直是限制水稻高產的主要原因之一。過量的氮肥不僅給農民造成經濟負擔，同時導致氨揮發、反硝化、淋失等一系列氮素損失，由稻田氮素損失而引起的環境污染問題越來越嚴重。因此，水稻如何合理施用氮肥仍然是亟需解決的問題。移栽密度對水稻產量有重要影響。適宜的栽插密度能使水稻有效地利用光能，充分利用地力，并保證水稻個體的正常發育和群體的協調發展，還使水稻單位面積穗數、粒數和粒質量得到統一，從而獲得高產。另外，適宜的移栽密度使水稻能高效吸收土壤氮素以降低環境壓力，并且提高氮肥的經濟效益。自大生物量的超級雜交稻面世以來，種植密度有由密植向稀植發展的趨勢。林玉棋、馬國輝等、周江明等系統地研究了氮肥、密度及其互作對水稻產量的影響，并提出了氮肥用量與密度水平的最佳組合。本研究在田間條件下比較了不同移栽密對水稻氮肥響應的差異，評價了不同栽培密度下氮素吸收、利用效率的差異，以期為水稻高效生產提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗于2015年進行，供試水稻品種為岡優1237。試驗田設在信陽市平橋區。試驗地土壤為水稻土，質地較黏。0～20 cm耕層土壤pH值為 6.33，有機質為32.09 g/kg，堿解氮為150.68 mg/kg，速效磷為2.88 mg/kg，速效鉀為83.51 mg/kg，緩效鉀為630.68 mg/kg。

1.2 試驗設計與方法

氮肥用量設6個處理：CK(不施肥)；N4(純氮60 kg/hm2)；N8(純氮120 kg/hm2)；N12（純氮180 kg/hm2）；N16(純氮240 kg/hm2)；N20(純氮300 kg/hm2)。

氮肥用量按上述方案，P2O5用量為60 kg/hm2，K2O用量為75 kg/hm2。其中，P2O5全部用作基肥；K2O分2次施入，60%作基肥、40%作穗肥；氮肥分3次施入，60%作基肥、20%作返青（插秧后7～10 d）肥、20%作穗粒肥。

在氮肥用量的基礎上設2個移栽密度，移栽密度1為18萬株/hm2，移栽密度2為24萬株/hm2。

小區面積為30 m2，3次重復，隨機區組排列。田間管理同當地大田。

水稻成熟期每小區隨機取10株考種，分析水稻秸稈和籽粒中氮、磷、鉀養分含量。土壤和植物樣品均采用常規分析法。試驗數據采用Excel處理、作圖，采用DPS統計軟件以LSD法進行統計分析。

相關參數計算方法：

氮總吸收量＝稻谷產量×稻谷含氮量＋稻草產量×稻草含氮量；

100 kg籽粒需氮量＝氮總吸收量／稻谷產量×100；

氮素干物質生產效率＝干物質積累量／氮總吸收量；氮素稻谷生產效率＝稻谷產量／氮總吸收量；氮素收獲指數＝稻谷氮吸收量／氮總吸收量×100%；氮肥吸收利用率＝（施氮區氮總吸收量－無氮區氮總吸收量）／施氮量×100%；

氮肥農學利用率＝（施氮區稻谷產量－無氮區稻谷產量）／施氮量；

氮肥生理利用率＝（施氮區稻谷產量－無氮區稻谷產量）／（施氮區氮總吸收量－無氮區氮總吸收量。

2 結果與分析

2.1 氮肥用量與移栽密度對雜交水稻產量的影響

不同處理水稻產量見表1。氮肥用量和移栽密度組合對水稻產量和總干物質量有較大影響。移栽密度24萬株/hm2、氮肥用量240 kg/hm2稻谷產量和稻草產量均最高，稻谷產量為12 172 kg/hm2，稻草產量為15 572 kg/hm2。

從施氮水平單因子看，同一施氮水平下，移栽密度2比移栽密度1稻谷產量高588～2 579 kg/hm2，說明在相同氮肥用量情況下，適當提高移栽密度能夠提高產量，并且氮肥用量越高，移栽密度越高則產量增加的越多。

從移栽密度單因子看，在同一移栽密度水平下，移栽密度1均以氮肥用量為180 kg/hm2稻谷產量和稻草產量最高，分別為9 969 kg/hm2和9 522 kg/hm2。隨著氮肥用量的進一步增加，稻谷產量和稻草產量均降低，表明氮肥用量與稻谷產量呈現拋物線關系，氮肥用量180 kg/hm2是水稻施氮的產量拐點。移栽密度2時，隨氮肥用量的增加稻谷產量顯著增加，沒有出現產量拐點，說明氮肥是影響稻谷產量形成的主導因子。同時說明，在當前農戶重施氮肥的習慣下，提高移栽密度很有必要。移栽密度1時，施氮水平單因子的收獲指數沒有明顯變化，移栽密度2時，施氮水平單因子收獲指數顯著增加，說明提高移栽密度有利于提高稻谷產量和收獲指數，從而提高氮肥的有效利用。

表1 不同處理水稻產量性狀及收獲指數

2.2 氮肥用量和移栽密度與水稻產量和干物質量的交互效應

進一步分析氮肥水平和移栽密度的互作對水稻產量和干物質累積的影響發現，在移栽密度1時，均表現為水稻產量和總干物質量隨著氮肥用量增加先增后降，在氮肥用量為180 kg/hm2時，水稻產量和總干物質量最高（圖1—2）。移栽密度2時，均表現為水稻產量和總干物質量隨著氮肥用量的增加而增加。生產中氮肥用量與移栽密度要合理搭配，氮肥用量對產量的影響比移栽密度對產量的影響大，在水稻生產中應首先重視氮肥用量，同時適當提高移栽密度。

圖1 氮肥用量和移栽密度與水稻產量的交互效應

2.3 氮肥用量與移栽密度對水稻氮素吸收利用的影響

由表2可知，在氮肥單因子水平下，同一施氮水平，移栽密度2均比移栽密度1水稻的氮總吸收量和100 kg籽粒需氮量高。在移栽密度單因子水平下，同一移栽密度水平，氮總吸收量和100 kg籽粒需氮量均隨施氮量的增加而提高，說明施用氮肥可以顯著提高水稻氮總吸收量和100 kg籽粒需氮量；與之相反，施用氮肥顯著降低了氮素干物質生產效率、氮素稻谷生產效率以及氮素收獲指數。在2個移栽密度中，均為施氮量越高此3項指標值越低。同一施氮水平下移栽密度高的比移栽密度低的氮素稻谷生產效率、氮素收獲指數都低一些。以上說明施氮可以促進水稻對氮素的吸收，但多吸收的氮素并沒有使籽粒產量同步增加，而是積累在稻草中，因此施氮量增加也導致了氮肥吸收利用率、氮肥農學利用率以及氮肥生理利用率的下降。

圖2 氮肥用量和移栽密度與水稻總干物質量的交互效應

表2 不同處理水稻氮素吸收利用情況

氮肥農學利用率反映單位施肥量下作物籽粒產量的增加情況，是農業生產者最關心的經濟指標之一。試驗表明，氮肥、移栽密度對水稻農學利用率有較大的影響，而互作效應各不相同，隨著氮肥用量的增加，2種移栽密度的氮肥農學利用率呈現下降的趨勢，均以低氮處理的氮肥農學利用率最高。移栽密度1時低氮處理（純氮60 kg/hm2）氮肥農學利用率為14.8 kg/kg，高氮處理（純氮300 kg/hm2）為4.7 kg/kg；移栽密度2時，低氮處理（純氮120 kg/hm2）氮肥農學利用率為29.6 kg/kg，高氮處理（純氮240 kg/hm2）為9.8 kg/kg，其明顯低于低氮和中氮處理，說明隨氮肥用量的增加，單位氮素增產效果降低。

氮肥吸收利用率是作物吸收利用氮肥的主要指標。方差分析表明，氮肥水平、移栽密度及其互作對水稻氮肥吸收利用率有顯著影響（表2）。同一施氮水平，移栽密度2的氮肥吸收利用率比移栽密度1氮肥吸收利用率提高5.2%～12.9%，說明提高移栽密度能夠提高氮肥吸收利用率。同一移栽密度水平，表現為隨氮肥用量增加，利用率降低。表明肥料施用越多損失越多，合理施肥并與移栽密度有機結合能夠提高肥料利用率，這與諸多研究結果一致。從整體上看，低氮水平或中氮水平比高氮水平更有利于氮肥吸收利用率的提高。

3 結論與討論

田間試驗結果表明，施氮水平和移栽密度對水稻產量有顯著影響，但其互作效應不明顯；同一施氮水平時，提高栽培密度，稻谷產量增加，總的氮素積累量增加。由于增加氮素積累部分不能同步轉運到經濟產量中，氮肥農學利用率、氮肥生理利用率及氮素收獲指數呈現下降趨勢，說明隨氮肥用量的增加，單位氮素增產效果降低。高移栽密度的氮肥利用率比低移栽密度增加5.2%～12.9%。說明提高移栽密度，減少氮肥用量，能明顯提高氮肥利用率。以上結果表明，在穩定高產的基礎上，水稻生產應盡可能增加移栽密度，提高植株氮素積累量，將施入的無機氮最大化地轉化為有機氮，減少氮肥流失，并通過秸稈還田為下茬作物提供豐富的有機氮源，提高氮肥利用率。同時，在資源日益短缺、生產成本漸高及面源污染比較嚴重的形勢下，密植少氮應是值得推廣的水稻栽培技術。

氮素施用與移栽密度作為水稻生產的主要栽培技術，其對水稻產量有決定性的影響，不同水稻品種存在耐肥能力差異，氮肥最佳施用量并不相同。而移栽密度也沒有統一的最佳施用量，只要合理搭配，均可使水稻高產。這些研究有一個共性，即在一定范圍內，產量隨著氮肥或移栽密度的增加而提高，增產效果逐漸下降；當氮肥用量或移栽密度越過一定界限后，產量出現下降趨勢。亦即，氮肥、移栽密度與水稻產量呈現單峰曲線的關系，在水稻栽培中應給予關注。