氮肥和穴苗數對機插中粳稻金粳818產量及氮素吸收利用的影響

張軍 王愛華 方書亮 周冬冬 李必忠 張永進 劉忠紅 葛夢婕

摘要：為探討淮北地區機插粳稻綠色高效栽培技術關鍵。以中熟中粳金粳818為材料，研究施氮量和穴苗數對其產量、群體特征及氮素吸收利用的影響。結果表明，隨著施氮量增加，水稻產量呈先增后降的變化趨勢，以施氮量 270 kg/hm2 處理的產量最高，氮素吸收利用率呈降低的變化趨勢，以225 kg/hm2處理最高。同一施氮量條件下，隨著穴苗數增加，各處理產量變化趨勢不同，其中以270 kg/hm2條件下的5苗/穴處理產量最高，而氮素吸收利用率呈降低趨勢，均以3苗/穴處理最高。施氮量270 kg/hm2結合栽插密度5苗/穴的處理群體莖蘗動態升降平穩，中后期具備較高的光合物質生產能力，最終實產最高，且群體的氮素吸收利用率達44.28%，表明適度增密減氮可作為當地機插稻節肥高效生產的科學參考。

關鍵詞：機插中粳稻;施氮量;穴苗數;產量;產量構成因素;群體特征;氮素吸收利用

中圖分類號： S511.06;S511.04

文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2019）15-0113-04

氮素是水稻生長所需的重要營養元素之一，但過量施用氮肥不僅影響農民種植收益，還會導致氮素虧損易引起面源污染。前人在增加水稻產量提升氮肥利用率方面做了大量研究[1-3]，如篩選高效肥料、選育氮高效水稻品種、增施有機肥培肥地力等，這些對于減少氮肥盲目施用和提升經濟和社會效益均發揮了巨大作用。前人關于機插稻適宜栽插密度也做過相關研究[4-6]，但由于試驗地或品種不同大家得出的研究結論不同。也有開展栽插密度與氮肥耦合的相關研究，謝小兵等研究認為，低氮密植利于超級稻產量和氮素利用率的提高[7]。王紹華等的研究表明，維持一定的基本苗數，在中氮水平下可促進水稻吸氮，提升氮素利用率，降低生產成本[8]。江蘇省淮安市機插稻面積常年穩定在15萬hm2左右，雖然機插秧技術在當地推廣近20年，但農戶對機插稻農機農藝配套技術應用方面仍存有較多問題，尤其在大田栽插密度和施肥兩者結合方面，農戶習慣使用高氮密植栽培方法，不僅種植效益不高，還易引起環境污染。金粳818是天津市水稻研究所用津稻9618和津稻1007選育的粳型常規水稻品種，該品種是帶有抗咪唑類除草劑基因的國審水稻品種，種植過程中配套使用專用除草劑，能經濟有效地控制田間雜草和雜稻危害，正常年份單產超過10 500 kg/hm2，出米率較對照連粳7號和華粳5號高2%～3%，備受農戶和市場的歡迎，淮安市每年種植面積穩定在3.3萬hm2以上且有增加趨勢，但當地針對該品種高產高效的適宜施氮量和栽插穴苗數的研究較少，因此，筆者在當地進行了機插中粳稻金粳818施氮量與穴苗數耦合試驗，目的是為新形勢下當地機插稻高產高效栽培提供理論和技術依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及品種

試驗于2017年在江蘇省淮安市稻麥示范基地淮陰區凌橋鎮（118°51′E、33°35′N）進行。該區位于淮河以北，屬于溫帶季風氣候，年均氣溫14 ℃左右，年降水量960 mm左右，全年日照時數2 358.4 h左右，無霜期239 d左右。試驗地前茬為小麥（產量6 985.80 kg/hm2），土壤類型屬淤泥質土，0～20 cm 土層有機質含量21.42 g/kg、全氮含量1.59 g/kg、速效磷含量48.22 mg/kg、速效鉀含量98.28 mg/kg。選用品種為中熟中粳金粳818，主莖總葉數14～15張，伸長節間數5～6個，千粒質量26.5 g，材料由淮安市金地種業科技有限公司提供。

1.2 試驗設計

育秧方式為常規毯苗育秧，播種期為6月1日，秧齡按22 d計算，人工模擬機插，根據當地大面積機插稻生產要求，栽插規格統一為30 cm×12 cm。采用施氮量（N）×穴苗數（A）兩因素試驗，3次重復，隨機區組排列，小區面積15 m2;主區設置4個施氮（尿素）水平，施氮量分別為0、225、270、315 kg/hm2，編為N0、N225、N270、N315處理，穴栽苗數為副區，設置3個水平，分別為3、5、7苗/穴，編為A1、A2、A3處理。氮肥運籌按基肥 ∶ 蘗肥 ∶ 穗肥=3 ∶ 4 ∶ 3施用，分蘗肥于移栽后7、14 d等量施用，穗肥于倒4葉期施用。磷肥（過磷酸鈣）施用量折合P2O5 90 kg/hm2，鉀肥（氯化鉀）施用量折合K2O 150 kg/hm2，磷肥一次性基施，鉀肥分別于耕翻前、拔節期等量施入。水分管理及病蟲草害防治等相關的栽培措施均按照高產栽培要求實施。

1.3 測定內容與方法

1.3.1 莖蘗動態 各處理每小區定點10穴作為1個觀察點，分別在水稻有效分蘗臨界葉齡期[（N-n）期]、拔節期、孕穗期、抽穗期和成熟期考察群體莖蘗數

1.3.2 葉面積指數、干物質 于（N-n）期、拔節期、孕穗期、抽穗期和成熟期每處理取代表性植株3穴，其中1穴樣本用于測葉面積，采用長寬系數法測定;另2穴樣本105 ℃下殺青30 min，80 ℃烘箱烘至恒質量后，測定大田干物質量。

1.3.3 產量及其構成因素的測定 成熟期每處理普查50穴，計算有效穗數，取5穴調查每穗粒數、結實率，測定千粒質量、理論產量、小區實收產量。

1.3.4 氮素測定 用凱氏定氮法測定成熟期地上部植株的含氮量。相關參數計算方法如下：

氮素積累總量（kg/hm2）=成熟期單位面積植株（秸稈和籽粒）氮積累量的總和;

氮素農學利用率（kg/kg）=（施氮區產量-空白區產量）/施氮量;

氮肥偏生產力（kg/kg）=施氮區產量/施氮量;

氮素吸收利用率=（施氮區植株總吸氮量-空白區植株總吸氮量）/施氮量;

氮素生理利用率=（施氮區產量-空白區產量）/（施氮區植株總吸氮量-空白區植株總吸氮量）×100%。

2 結果與分析

2.1 水稻產量及其構成

由表1可知，隨著施氮量增加，水稻產量呈先增后降的變化趨勢，其中以N270處理的籽粒實產最高，其次是N315處理，再次是N225處理，其中N270處理產量極顯著高于N225和N315處理，但后兩者產量差異不顯著。同一施氮水平下，隨著穴苗數增加，N0和N225處理水稻實產均呈遞增趨勢，N270處理則呈先增后降趨勢，而N315處理呈降低趨勢，其中以N270A1、N270A2、N315A1處理的產量明顯高于其他處理，實產分別達 10 419.46、10 674.60、10 591.95 kg/hm2。說明適當增加施氮量和穴苗數可以提高水稻產量，但當施氮量超過一定水平時，增加穴苗數，水稻產量均下降。

分析不同處理的產量構成因素（表1）可知，隨著施氮量增加，機插稻穗數呈增加趨勢，而每穗粒數、總穎花量、結實率、千粒質量均呈先增后降的趨勢。同一施氮水平下，隨著穴苗數增加，群體穗數均呈增加趨勢，但穗型均變小;在N0和N225處理下，穴苗數增加，群體穎花量呈增加趨勢，N270處理呈先增加后下降趨勢，N315處理則呈下降趨勢，不同處理的結實率和千粒質量均呈減小趨勢。說明增加施氮量，可以增加群體有效穗數，但氮肥達到一定水平后，群體穗數增加幅度變小，穗數的增加不足以彌補穗型減小的損失，導致群體穎花量下降;另外，增加穴苗數一定程度上可以增加群體有效穗數和群體穎花量，但當氮肥達到一定水平后繼續增加穴苗數，由于有效穗數的增加量變小，而穗型變小，也導致群體穎花量不足。本研究中的施氮量達270 kg/hm2時，5苗/穴處理對應的群體穎花量高于7苗/穴處理，而315 kg/hm2處理則是3苗/穴處理最高;另外，群體穗數增多，帶來群體郁閉，導致光合不足，結實率和千粒質量也相應變小。表明當地采用常規機插方式，在氮肥適宜條件下可通過適當增加穴苗數或在控制穴苗數基礎上增加施氮量這2個途徑來提升金粳818群體有效穗數，從而獲得較高群體穎花量，并維持相對較高的結實率和千粒質量，最終獲得高產。

2.2 群體莖蘗動態

由表2可知，氮肥施用量對其不同生育期水稻群體莖蘗數影響極顯著，表現為自（N-n）期至成熟期高氮處理均高于低氮處理，可見氮肥能夠促進機插稻群體分蘗，但群體最終成穗率呈相反趨勢，不施氮處理的成穗率最高，達75.15%，其余依次為N225、N270、N315處理，分別較N0處理低2.77%、467%、8.28%。進一步分析表明，同一施氮水平下，穴苗數對水稻群體莖蘗動態影響與氮肥處理相似，隨穴栽苗數增加，不同生育期群體莖蘗數均亦表現為增加趨勢，而群體成穗率亦呈相反的變化趨勢。

2.3 群體葉面積指數

葉面積指數（LAI）是群體光合源的重要指標，也是衡量群體大小的主要標準。由表3可知，隨著施氮量增加，（N-n）期和拔節期的群體LAI均呈增加趨勢，而孕穗期、抽穗期和成熟期表現為先增后降趨勢，除拔節期、孕穗期、抽穗期的N270和N315處理差異不顯著外，其他不同氮肥處理間LAI差異顯著或極顯著;不同處理最大LAI出現在孕穗期，N270和N315處理的最大LAI分別為7.47和7.20，極顯著高于N225、N0處理。隨著穴苗數增加，N0和N225處理各生育期的群體LAI均呈增加趨勢;N270和N315處理的前期亦呈增加趨勢，而后期變化趨勢各異，N270處理從孕穗期至抽穗期，群體LAI呈先增后降趨勢，而N315處理從孕穗期至成熟期呈降低趨勢。同一氮肥處理最大LAI亦均出現在孕穗期，以N270A2處理的群體LAI最大，為7.82，其次是N315A1處理，為7.65。

2.4 群體干物質量

由表4可知，隨著施氮量增加，（N-n）期、拔節期和孕穗期的群體干物質量均呈增加趨勢，且各處理間差異極顯著，而抽穗期和成熟期表現為先增后降趨勢，除抽穗期的N270和N315處理差異不顯著外，其他處理間差異顯著或極顯著。相同施氮水平下，隨著穴苗數增加，各處理的群體干物質量變化趨勢不同。低氮水平下，全生育期群體干物質量呈增加趨勢;而N270和N315處理前期呈增加趨勢，孕穗期至成熟期N270處理呈先增后降趨勢，N315處理則呈降低趨勢。以N270A2處理最終干物質量最高，達19 878.75 kg/hm2，其次是N315A1對應的3苗/穴處理，達19 535.70 kg/hm2。

2.5 群體氮素吸收利用

由表5可知，隨著施氮量增加，氮素積累總量先增加后降低，以N270處理的氮素積累總量最高，達223.70 kg/hm2，不同氮肥處理間差異顯著或極顯著（N225和N315處理除外）;隨著施氮量增加，氮素農學利用率、氮肥偏生產力、氮素吸收利用率和氮素生理利用率均呈降低的變化趨勢，不同處理間差異達極顯著水平（N270和N315處理的氮素生理利用率除外），可見施氮量增加到一定水平后，氮素積累總量明顯下降，同時氮肥農學和吸收利用率也顯著降低。同一施氮水平下，隨著穴苗數增加，N225處理氮素積累總量表現為增加趨勢，N270處理先增后降，而N315處理則呈降低趨勢;氮素利用率的指標變化趨勢較為復雜，隨著穴苗數增加，氮素農學利用率和氮素吸收利用率呈降低趨勢，氮肥偏生產力在N270處理呈先增后減的變化趨勢，N315處理則呈遞減趨勢;氮素生理利用率在N225處理呈降低趨勢，而N270和N315處理則呈先升后降趨勢。綜上表明，適度增加施氮量和穴苗數不僅能夠增加金粳818群體的氮素積累總量，同時也保持相對較高的氮素吸收利用率，如本研究中N270A2處理氮素累積量達237.30 kg/hm2，氮素吸收利用率達到44.28%，氮素積累總量高于其他處理，同時氮素吸收利用率也高于高氮（N315）處理。

3 結論與討論

適宜的施氮量和栽插密度是水稻高產高效栽培的兩大技術關鍵，關于氮肥對水稻產量的影響前人已有大量研究，一致認為隨著施氮量增加，水稻實產呈先增后減的變化趨勢，本研究結論與前人相似，此處不再贅述。關于機插稻適宜栽插穴苗數方面前人亦做了較多研究，有人認為3苗/穴時產量最高[9]，有人認為小棵密植利于形成高產[10]，也有研究認為機插水稻栽插密度以3.5～4.7苗/穴為宜[11]。本研究結果表明，在N225處理條件下，隨著穴苗數增加，產量呈增加趨勢，N270處理條件下呈先增后降趨勢，而N315處理下呈降低趨勢。縱觀前人的氮肥和密度耦合試驗，其中密度設置多圍繞不同穴數（株行距不同）開展研究，而關于機插稻施氮量和穴苗數耦合的研究較少，尤其關于淮北地區的相關研究尚未見報道。本研究結果表明，機插稻金粳818在施氮量為270 kg/hm2和穴苗數為5苗/穴時產量最高，達到10 674.60 kg/hm2，且在此條件下，群體莖蘗動態升降平穩，中后期具備較高的光合物質生產能力，最終群體的氮素吸收利用率達到44.28%，和其他處理相比，此組合水稻產量最高，同時氮素吸收利用率也高于高氮（N315）處理。

受溫光條件、種植制度和常規機插秧特性影響，淮北地區機插稻的溫光利用和實產遠不及手栽稻，生產中選用的品種大多為中熟中粳類型，其更多依靠挖掘穗數潛力以實現高產，農戶往往盲目增加施氮量和播種量以達到足穗目標，通過多地生產實績佐證此做法不科學。本試驗以代表性品種金粳818為試驗材料，通過研究可以看出，在施氮量分別為270、315 kg/hm2條件下，對應栽插穴苗數分別為5、3苗/穴時產量較高，兩者產量差異不顯著，但前者較后者氮素吸收利用率高6.88%，達極顯著水平;綜合比較來看，2種耦合方式的經濟效益差異不大，但前者的生態效益優于后者。因此，當前新形勢下，適度的增密減氮措施可作為淮北地區機插稻綠色高效生產的一種科學參考，可進一步進行生產示范。當然，隨著基本苗數增加，培育標準化壯秧技術要求更高，另外減氮基礎上的大田肥水運籌技術也須要進一步完善。

參考文獻：

[1]魏海燕，李宏亮，程金秋，等. 緩釋肥類型與運籌對不同穗型水稻產量的影響[J]. 作物學報，2017，43（5）：730-740.

[2]楊 雄，馬 群，張洪程，等. 不同氮肥水平下早熟晚粳氮和磷的吸收利用特性及相互關系[J]. 作物學報，2012，38（1）：174-180.

[3]馮 洋，陳海飛，胡孝明，等. 高、中、低產田水稻適宜施氮量和氮肥利用率的研究[J]. 植物營養與肥料學報，2014，20（1）：7-16.

[4]王 軍，仲維功，楊 杰，等. 不同基本苗對‘南粳51產量及其構成的影響[J]. 中國農學通報，2015，31（9）：40-43.

[5]許 軻，周興濤，曹利強，等. 不同類型缽苗及擺栽密度對粳型超級稻氮素吸收利用與轉運特征的影響[J]. 中國農業科學，2013，46（23）：4876-4892.

[6]陳健曉，林朝上，胡春花，等. 不同栽培密度對博優225產量與氮素利用效率的影響[J]. 廣東農業科學，2012（7）：34-37.

[7]謝小兵，周雪峰，蔣 鵬，等. 低氮密植栽培對超級稻產量和氮素利用率的影響[J]. 作物學報，2015，41（10）：1591-1602.

[8]王紹華，曹衛星，丁艷鋒，等. 基本苗數和施氮量對水稻氮吸收與利用的影響[J]. 南京農業大學學報，2003，26（4）：1-4.

[9]袁 奇，于林惠，石世杰，等. 機插秧每穴苗數對水稻分蘗與成穗的影響[J]. 農業工程學報，2007，23（10）：121-125.

[10]彭長青，李世峰，卞新民，等. 機插水稻高產栽培關鍵技術的適宜值[J]. 應用生態學報，2006，17（9）：1619-1623.

[11]凌 勵. 機插水稻分蘗發生特點及配套高產栽培技術改進的研究[J]. 江蘇農業科學，2005（3）：14-19，126.李 珣，劉中卓，紀薇薇. 施氮處理對不同株型水稻品種葉片滲透調節物質的影響[J]. 江蘇農業科學，2019，47（15）：117-121.