不同氮素水平對鐵粳11 號氮素利用率的影響

李 兵

（鐵嶺市農業科學院，遼寧 鐵嶺 112616）

氮是影響水稻產量最重要的因素之一，增加氮肥施用量可以提高產量。但不合理的氮肥投入會導致氮肥利用率的降低，施肥經濟效益下降［1-2］，同時也會對環境造成污染。 目前發達國家純氮投入水平約150 kg·hm-2左右［3-4］，我國水稻高產栽培中，純氮施用量在300～350 kg·hm-2，有些地區甚至高達400 kg·hm-2以上， 氮肥的過量投入導致平均利用率只有28%～41%，低于發達國家水平［5］。 同時對環境也造成了很大的污染［6-8］。 鐵粳11 號是鐵嶺市農業科學院新育成的水稻新品種，2014 年通過國家農作物品種審定委員會審定， 品質達到國家《優質稻谷》標準1 級，目前是遼寧中熟地區的主栽品種之一。為了配套科學的栽培技術，試驗研究氮肥施用量比生產上常用減少30%對鐵粳11 號氮素利用效率及產量的影響，為配套科學栽培技術提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗方法

試驗在鐵嶺市農業科學院水稻試驗田進行。試驗品種為鐵粳11 號，半直立穗型，生育期153 d 左右。田間土壤為棕壤土，耕層0～20 cm 土層營養指標含量見表1。

表1 土壤耕層0～20 cm 土層營養指標含量

設3 個氮肥處理水平：（1）T0： 純氮為0 kg·hm-2；（2）T1：純氮為147 kg·hm-2；（3）T2：純氮為210 kg·hm-2。 氮肥分三次施用，基肥、蘗肥和穗肥分別占施用總量的60%、30%和10%。所有處理均施用過磷酸鈣610 kg·hm-2， 做基肥一次施用；硫酸鉀153 kg·hm-2，做基肥和穗肥各施50%。

采用塑料小棚旱育苗， 插秧規格30 cm×13.3 cm，每穴3 苗，小區面積44.1 m2，3 次重復。 各小區單獨打埂，單灌單排，其它栽培措施同一般生產田。

1.2 測定項目及方法

在拔節期、 齊穗期和成熟期分別在每小區選取具有代表性植株5 叢，清洗去根，把葉片、莖鞘和穗分開，放烘箱經105 ℃殺青30 min，然后80℃烘干至恒重稱重， 然后分別粉碎過篩后采用凱氏定氮法測定氮素含量［9］。

成熟期每小區選6 m2收割，晾干，人工脫粒后計算產量。

氮素累積量=成熟期某器官干物重×某器官含氮量；

氮素分配比例表示某器官的氮素累積量占植株總的氮素累積量的比例；

氮素回收率（NRE）=（施氮區植株總吸氮量-空白區植株總吸氮量）／施氮量×100；

氮素收獲指數（NHI）=籽粒吸氮量／植株總吸氮量；

氮素生理利用率（NPE）=（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）；

氮肥偏生產力（PFP）= 稻谷產量／施氮量。

2 結果與分析

2.1 不同氮素水平對鐵粳11 號干物質積累的影響

遼北地區水稻栽培純氮投入一般在210 kg·hm-2左右， 試驗的T1 處理水平是在此基礎上減少30%設置的，即147 kg·hm-2。表2 表明，相比正常氮處理， 減氮處理拔節期葉和莖鞘的干物質積累量均減少了， 莖鞘干物質的積累量相比于正常氮處理的減少量達到了顯著水平， 說明減氮處理對拔節期的植株生長造成了一定的影響， 但總的干物質積累量二者之間差異不顯著。 生長進入齊穗期后，雖然減氮處理的葉、莖鞘、穗的干物質積累量仍少于正常氮處理， 但兩個處理之間的差異均不顯著。 成熟期0 氮處理的葉、莖鞘、穗于物質積累量顯著少于減氮處理和正常氮處理的， 而減氮處理只有葉的干物質積累量顯著少于正常氮處理，莖鞘干物質積累量只略低于正常氮處理的，差異不顯著。 說明減少氮的施入量對葉片生長發育造成了明顯的影響。 減氮處理的稻穗干物質產量接近于正常氮處理的，說明雖然減少了30%的氮肥投入， 但沒有明顯降低鐵粳11 號的產量水平。

表2 不同氮素水平的干物質積累（×102kg·hm-2）

2.2 不同氮素水平對鐵粳11 號氮素分配的影響

表3 表明，0 氮處理和減氮處理的葉和穗的氮素含量均顯著低于正常氮處理的， 達到了顯著水平。 減氮處理的莖鞘氮素含量接近正常氮處理的，二者均顯著高于無氮處理。減氮處理的葉的氮素累積量顯著低于正常氮處理， 莖鞘和穗的氮素累積量也低于正常氮處理， 但沒有達到差異顯著的水平，但均顯著高于無氮處理。說明減氮處理對莖鞘和穗的氮素累積量影響很小。在氮素分配上，正常氮處理在葉中的氮素分配高于減氮處理，在莖鞘和穗中的分配比例則低于減氮處理， 說明減氮處量減少了氮素在葉片中的累積， 促進了氮素向稻穗部位轉移。

表3 不同氮素水平下成熟期的氮素分配

2.3 不同氮素水平對鐵粳11 號氮素吸收及利用率的影響

表4 表明，與正常施氮量相比，無氮處理和減少氮肥施入均顯著減少了鐵粳11 號的總吸氮量，無氮處理的氮素收獲指數顯著高于正常氮處理的， 說明在低氮投入下植株會將吸收的氮素優先轉移到穗部位利用。 減氮處理的氮素回收率也降低了11.1%。 但氮素收獲指數和氮素生理利用率卻高于正常施氮肥處理， 尤其是氮肥偏生產力極顯著高于正常施氮肥處理， 說明雖然比正常施氮肥量減少了30%， 鐵粳11 號能通過改變氮素在各器官的分配比例和提高氮素的利用效率增強氮素對水稻產量影響的直接效應， 以保證稻穗產量不降低。

表4 不同氮素水平的氮素利用率

3 結論與討論

試驗表明與正常施氮肥處理相比， 減少氮肥30%的施入量使鐵粳11 在拔節期莖鞘干物質積累量和成熟期葉片干物質積累量均顯著低于正常氮肥處理；營養器官（葉、莖鞘）和生殖器官（穗）氮素含量和氮素累積量在不同生育時期都比正常施氮肥處理減少， 尤其是葉片中的氮素含量和氮素累積量減少的更顯著。 減少氮肥施入后，鐵粳11號減少了氮素在葉片中的分配比例， 將吸收的氮素更多的分配到了稻穗部位， 從而使氮收獲指數和氮肥偏生產力顯著高于正常施氮處理。

適量的氮肥施用是高產的保障， 過多的氮肥施用雖然可以提高葉面積指數， 但可能影響葉片的功能進而降低后期的干物質積累［10］。 同時過量施肥還會增加倒伏、貪青遲熟、加重病蟲害發生以及增加稻米品質變劣等風險。試驗研究表明，正常施氮肥處理的葉片中氮積累量顯著高于低氮處理的， 氮肥生理利用率和氮肥偏生產力均低于低氮處理的， 說明210 kg·hm-2施氮水平對于鐵粳11號來講有些過量， 多吸收的氮素在葉片中分配的比例增加， 在推廣生產中應比正常施氮肥量減少用量。試驗中鐵粳11 號在比正常施氮肥水平減少30%情況下，減少了氮素在葉分中的分配比例，相應地增加了在穗中的分配比例， 從而使最終的經濟產量并沒有明顯減少，說明鐵粳11 號能夠在低氮條件下調節自身的生理生化機制， 具有較高的氮素利用效率。關于鐵粳11 號的最佳施氮肥量以及施肥方式見本項目的后繼研究。