供氮水平對南粳9108群體質(zhì)量和產(chǎn)量的影響

李慧龍，宋曉華，段斌，魯濤，劉秋員

(1信陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南 信陽 464000；2 信陽市農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)管理指導(dǎo)站，河南 信陽 464000；3信陽農(nóng)林學(xué)院 科研處，河南 信陽 464000)

水稻是我國重要的糧食作物。已有研究表明，氮肥與水稻產(chǎn)量關(guān)系密切[1-4]，因此，關(guān)于水稻施氮量的問題一直是研究熱點(diǎn)。雖然前人對水稻適宜施氮量進(jìn)行了大量研究，但研究結(jié)果不一。魏海燕等[5]認(rèn)為施氮量在300kg/hm2時，水稻產(chǎn)量最高；陳露等[6]認(rèn)為超級稻品種適宜施氮量為360 kg/hm2；郭保衛(wèi)等[4]認(rèn)為在秸稈全量還田下，施氮量為270 kg/hm2條件下產(chǎn)量最高；馮躍華等[7]認(rèn)為超級雜交稻最佳施氮量為254.2kg/hm2；高帥等[8]認(rèn)為常規(guī)稻和雜交稻均在施氮水平為 180 kg/hm2時產(chǎn)量最高；張軍等[9]認(rèn)為應(yīng)根據(jù)不同地力水平確定適宜施氮量，并建議高地力田適宜施氮量為240～270 kg/hm2，中地力田為 285～315 kg/hm2，低地力田為330～360 kg/hm2。造成以上研究結(jié)果的差異，可能與供試品種、種植方式、供試土壤、生態(tài)環(huán)境等不同有關(guān)。因此，針對某一特定生態(tài)區(qū)域開展水稻適宜施氮量的研究，可為當(dāng)?shù)厮旧a(chǎn)準(zhǔn)確施氮提供指導(dǎo)。本文以豫南地區(qū)近年來在“秈改粳”工作中主推的優(yōu)質(zhì)食味粳稻品種南粳9108為材料，系統(tǒng)研究不同供氮水平對其產(chǎn)量形成和群體質(zhì)量的影響，以明確南粳9108在豫南地區(qū)的適宜施氮量，為實(shí)現(xiàn)其高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與供試品種

試驗(yàn)于2018年在信陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)農(nóng)場進(jìn)行。試驗(yàn)地前茬為小麥，土壤有機(jī)質(zhì)含量為15.7g/kg，全氮0.29 g/kg，速效磷16.6 mg/kg，速效鉀 73.8 mg/kg。供試品種為江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院育成的優(yōu)質(zhì)食味粳稻品種南粳9108，該品種全生育期150d左右，每穗粒數(shù)130左右。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)置4個氮肥用量，分別為0 kg/667m2(N0)、8 kg/667m2(N8)、16 kg/667m2(N16)、24 kg/667m2(N24)，氮肥基蘗肥比例為6:4；磷、鉀用量分別為5 kg/667m2、6 kg/667m2，一次性基施。株行距為15×30 cm，小區(qū)面積12 m2，3次重復(fù)，試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。小區(qū)田埂用塑料薄膜包埂，以防氮肥互串。試驗(yàn)于5月22日播種，6月21日移栽，單本栽插。其他田間管理措施均按豫南地區(qū)粳稻高產(chǎn)栽培技術(shù)要求進(jìn)行操作。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 干物質(zhì)積累 分別于拔節(jié)期、抽穗期、成熟期，每個生育期以小區(qū)平均莖蘗數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，取代表性植株3叢，植株連根拔出，清洗，去根。把葉片、莖鞘、穗分開，105℃下殺青30 min，80℃下烘干至恒重，測定葉片、莖鞘和穗各部位干物質(zhì)量。

1.3.2 葉面積指數(shù)(LAI) 田間取樣與抽穗期取干物質(zhì)積累樣品同步進(jìn)行。每處理取 3穴，剪下所有葉片，用直尺量取長與寬，然后以長×寬×0.75 計(jì)算葉面積，并將葉面積分為總?cè)~面積(所有莖蘗的葉面積)、有效葉面積(有效莖蘗的葉面積)和高效葉面積(有效莖蘗頂3葉的葉面積)，再折算成相應(yīng)的葉面積指數(shù)。

1.3.3 葉綠素含量(SPAD值)的測定 在抽穗期、乳熟期(抽穗后20d)、成熟期(收割前1d)，每個小區(qū)用日本產(chǎn)葉綠素測定儀(SPAD-502)測量10片劍葉的葉綠素含量，每片葉測定基部、中部及葉尖部三處，取其平均值。

1.3.4 產(chǎn)量及其結(jié)構(gòu) 成熟期各小區(qū)定點(diǎn)50穴調(diào)查單位面積穗數(shù)，并按平均穗數(shù)取5穴帶回室內(nèi)，調(diào)查穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重等，并核收實(shí)際產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析

有效葉面積率(%)=有效葉面積/總?cè)~面積；

高效葉面積率(%)=高效葉面積/總?cè)~面積；

葉綠素含量衰減率(%)= (A時期葉綠素含量-B時期葉綠素含量 )/A時期葉綠素含量；

莖鞘物質(zhì)輸出率(%)=(抽穗期莖鞘干重-成熟時莖鞘干重)/抽穗期莖鞘干重；

莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)換率(%)=(抽穗期莖鞘干重-成熟時莖鞘干重)/籽粒干重；

穎花/葉(個/cm2)=總穎花數(shù)/抽穗期葉面積；

實(shí)粒/葉(粒/cm2)=總實(shí)粒數(shù)/抽穗期葉面積；

粒重/葉(mg/cm2)=總粒重/抽穗期葉面積。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel整理，用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 供氮水平對南粳9108產(chǎn)量及其結(jié)構(gòu)的影響

由表1可知，隨著供氮水平的增加，產(chǎn)量表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，以N16處理最高，達(dá)到657.88 kg/667m2，并且要極顯著高于N0和N8處理，其次是N24處理，產(chǎn)量為625.82 kg/667m2，與N16處理產(chǎn)量差異達(dá)到了顯著水平。從產(chǎn)量構(gòu)成因素看，隨著供氮水平的增加，有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)均呈升高趨勢，而結(jié)實(shí)率和千粒重呈下降趨勢。

表1 不同供氮水平下南粳9108產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

注： 表中同列數(shù)據(jù)后小寫和大寫字母者分別表示差異達(dá)0.05、0.01顯著水平，下同。

2.2 供氮水平對南粳9108葉面積和粒葉比的影響

由表2可知，隨著供氮水平提高，總?cè)~面積指數(shù)呈極顯著增加趨勢，以N24處理最高，達(dá)到7.37；而有效葉面積率和高效葉面積率呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，均以N16處理最高。粒葉比方面，穎花/葉、粒數(shù)/葉均有隨著供氮水平提高而增加的趨勢，但二者均以N16處理最高，粒重/葉表現(xiàn)出相反的規(guī)律，隨著供氮水平的提高呈現(xiàn)出降低的趨勢，以N0處理最高，其次是N16處理，N24處理最低。

表2 不同供氮水平下南粳9108葉面積及粒葉比

2.3 供氮水平對南粳9108葉片葉綠素含量及其衰減率的影響

由表3可以看出，南粳9108劍葉SPAD值隨著供氮水平的提高表現(xiàn)出增大的趨勢，在抽穗期、乳熟期、成熟期均是以N24處理最高，而且在成熟期各供氮水平之間的差異均達(dá)到了極顯著水平。從葉綠素含量衰減率來看，其隨供氮水平的增加表現(xiàn)出降低的趨勢，而且“乳熟期-成熟期”的衰減率均要明顯高于“抽穗期-乳熟期”。

表3 不同供氮水平下南粳9108劍葉SPAD值及其衰減率

2.4 供氮水平對南粳9108干物質(zhì)積累分配與轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

2.4.1 供氮水平對南粳9108干物質(zhì)積累的影響 不同供氮水平下南粳9108的干物質(zhì)積累量如表4。隨著供氮水平的增加，干物質(zhì)積累量在3個生育期均呈增加趨勢，以N24處理最高，但N24處理與N16處理之間差異不顯著，與N0和N8處理差異均達(dá)到了極顯著水平。從收獲指數(shù)來看，供氮水平的增加，降低了收獲指數(shù)，以N0處理最高，為0.56，N24處理最低，只有0.46，二者之間的差異達(dá)到了極顯著水平。

表4 不同供氮水平下南粳9108干物質(zhì)積累量

2.4.2 供氮水平對南粳9108干物質(zhì)階段積累及比例的影響 從表5可以看出，播種-拔節(jié)、拔節(jié)-抽穗、抽穗-成熟3個生育階段干物質(zhì)積累量均隨著供氮水平提高呈增加趨勢，以N24處理最高，但與N16處理差異不顯著，與N0處理差異均達(dá)到了極顯著水平。

表5 不同供氮水平下南粳9108干物質(zhì)階段積累特征

從各生育階段物質(zhì)積累量比例來看，各供氮水平下均是以“拔節(jié)-抽穗”積累量和積累比例最高，其次是“抽穗-成熟期”，“播種-拔節(jié)”最低；隨著供氮水平的提高，“播種-拔節(jié)”的積累比例有升高趨勢，以N16處理積累比例最高，但3個施氮處理之間差異不顯著，“拔節(jié)-抽穗”和“抽穗-成熟”的積累比例有降低趨勢，特別是N16和N24處理要極顯著低于N0處理。

2.4.3 供氮水平對南粳9108干物質(zhì)分配與轉(zhuǎn)運(yùn)的影響 不同供氮水平下南粳9108干物質(zhì)在各器官的分配如表6。隨著供氮水平的增加，莖鞘干物質(zhì)的比例在拔節(jié)期、抽穗期均呈降低趨勢，以N0處理最高，N24處理最低，二者之間的差異達(dá)到顯著水平，而在成熟期表現(xiàn)出相反的規(guī)律，呈升高趨勢；葉干物質(zhì)的比例在3個生育期均隨著供氮水平的提高而增加，但成熟期各供氮水平之間的差異并不顯著；穗干物質(zhì)比例在抽穗期各供氮水平之間差異不顯著，成熟期則表現(xiàn)出隨供氮水平增加而降低的趨勢。

不同供氮水平下的莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)特征如表7。從表7可以看出，莖鞘物質(zhì)輸出量隨著供氮水平的提高表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，以N16處理最高，達(dá)到101.10 kg/677m2，N24處理最低，只有58.40 kg/677m2。莖鞘物質(zhì)輸出率和莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)換率隨著供氮水平的提高均表現(xiàn)出極顯著的降低趨勢，說明增施氮肥不利于莖鞘物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)和再利用。

表6 不同供氮水平下南粳9108干物質(zhì)器官分配比例

表7 不同供氮水平下南粳9108莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)特征

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，南粳9108產(chǎn)量隨著供氮水平的增加，表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，當(dāng)施氮量為16 kg/667m2時，產(chǎn)量最高，達(dá)到657.88 kg/667m2。關(guān)于過量施氮肥引起減產(chǎn)的原因，郭保衛(wèi)等[4]認(rèn)為主要原因是群體穎花量減少；魏海燕[5]、錢銀飛等[10]認(rèn)為由穗數(shù)、千粒重和結(jié)實(shí)率降低引起；汪軍等[11]認(rèn)為與結(jié)實(shí)率顯著降低有關(guān)，與每穗粒數(shù)和千粒重關(guān)系不大。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，供氮水平的增加，有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)均呈升高趨勢，而結(jié)實(shí)率和千粒重呈下降趨勢，說明高氮條件下，結(jié)實(shí)率和千粒重的降低，可能是引起產(chǎn)量降低的主要原因。

高質(zhì)量群體是水稻形成高產(chǎn)的重要基礎(chǔ)，評價水稻群體質(zhì)量，主要有抽穗后干物質(zhì)積累量、葉面積指數(shù)、群體穎花量、成穗率和粒葉比等。關(guān)于群體質(zhì)量評價指標(biāo)，凌啟鴻等認(rèn)為抽穗后干物質(zhì)積累量是衡量水稻群體質(zhì)量的核心指標(biāo)，粒葉比是衡量水稻源庫協(xié)調(diào)水平的綜合質(zhì)量指標(biāo)，而成穗率則是水稻群體質(zhì)量的綜合指標(biāo)[12]。郭保衛(wèi)等認(rèn)為隨著施氮量的增加，機(jī)插稻分蘗中期、拔節(jié)期、抽穗期和成熟期的莖蘗數(shù)、葉面積指數(shù)、光合勢、干物質(zhì)積累量均呈遞增趨勢，但高氮水平下上述指標(biāo)增幅有變小趨勢，而抽穗后干物質(zhì)積累量、成穗率、有效葉面積率、高效葉面積率、穎花/葉、實(shí)粒/葉和粒重/葉呈先增后降的趨勢，以施氮量 270 kg/hm2最高[4]。本試驗(yàn)研究的結(jié)果表明，隨著供氮水平提高，總?cè)~面積指數(shù)、穎花/葉、粒數(shù)/葉、劍葉SPAD值、干物質(zhì)積累量呈增加趨勢，有效葉面積率和高效葉面積率呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，葉綠素含量衰減率呈降低趨勢。試驗(yàn)說明增施一定的氮肥，可以有效地改善水稻群體質(zhì)量指標(biāo)，這也可能是施氮促進(jìn)水稻增產(chǎn)的深層次原因。

水稻產(chǎn)量，一部分來源抽穗于后的光合產(chǎn)物，另一部分來源于抽穗期莖鞘貯藏物質(zhì)，這部分占灌漿物質(zhì)的20%～40%[12]。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，隨著供氮水平的提高，莖鞘干物質(zhì)分配比例在拔節(jié)期和抽穗期均呈下降趨勢，說明增施氮肥并沒有促進(jìn)莖鞘中干物質(zhì)積累量相應(yīng)的增加。此外，本試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，隨著供氮水平的增加，莖鞘物質(zhì)輸出量表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，以施氮量16 kg/667m2最高，而莖鞘物質(zhì)輸出率和莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)換率均表現(xiàn)出降低趨勢，說明增施氮肥不利于莖鞘物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)和再利用，這也可能是過量施氮引起減產(chǎn)的一個重要原因。