不同水稻品種對施氮量的響應研究

張兆冬　王家寶　鄔剛　袁嫚嫚　王莉莉　孫義祥

摘要 以兩優培九和兩優100為試驗材料，研究在不同施氮水平下，2個品種在不同生育期的干物質積累量、莖蘗動態以及氮肥效率的差異。結果表明，在分蘗期和抽穗期，兩優100和兩優培九干物質最大積累量分別發生在156 kg/hm2（N3）和208 kg/hm2（N4）氮水平，最大分蘗期分別出現在N3和N4水平;在氮水平較低的條件下，兩優100的氮肥農學效率和氮肥偏生產力均高于兩優培九。說明兩優100具有更高的氮素吸收效率，屬于氮高效品種。

關鍵詞 施氮量;水稻品種;響應;氮高效

中圖分類號 S143.1文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2020）13-0147-03

Abstract Liangyoupeijiu and Liangyou100 were used as experimental materials to study the differences of dry matter accumulation， tiller dynamics and nitrogen efficiency between two varieties at different growth stages under different nitrogen application levels.The results showed that the maximum dry matter accumulation of Liangyou100 and Liangyoupeijiu occurred at the level of 156 kg/hm2 （N3） and 208 kg/hm2 （N4） respectively， and the maximum tillers stage appeared at the level of N3 and N4 respectively. Under the condition of low N level， the agronomic efficiency and partial productivity of nitrogen fertilizer of Liangyou100 were higher than those of Liangyoupeijiu. The results showed that Liangyou 100 had higher nitrogen absorption efficiency and belonged to nitrogen efficient variety.

Key words Nitrogen application amount;Rice varieties;Response;Nitrogen efficiency

增施氮肥是提高農作物產量最為直接和有效的方法之一[1]，但由于氮肥的過量施用所導致的肥料利用率下降和對環境造成的負面影響也日益凸出。由于氮肥過量施用而直接或間接引起的土壤酸化、溫室氣體排放量增加、地下水硝酸鹽含量增加等環境問題日益嚴重[2-6]。因此，如何通過品種選育、栽培等技術手段來減少農作物對氮素的需求成為眾多學者研究的課題。

隨著育種技術的不斷提升，前人在水稻氮高效品種的選育方面取得了重大成果，選用適宜的氮高效品種作為區域主栽品種，不僅能減少氮肥施用量，提高氮肥利用率，還可以在環境保護、資源配置等方面帶來幫助[7]。研究表明，氮高效品種在拔節期時，其總根長、單位土體根系數量、根表面積和根干重均顯著高于低效型，且高效型根系具有更大的吸收面積，根系氧化還原力更強，主要氮代謝酶活性也較高[8];鄔剛等[9]通過對不同地力條件下氮高效品種和氮低效品種的氮素吸收規律研究后發現，在以最佳經濟產量為目標產量時，選擇氮高效品種可節氮14.4%～18.5%，且低地力水平條件下節氮潛力更高;李敏等[10]以不同氮效率水稻品種為試驗材料，結果發現，氮高效型品種的成穗率和收獲指數均高于中效型品種。

筆者以中秈稻品種兩優培九和兩優100為研究對象，研究2種水稻品種對不同氮肥施用量的響應，以期為水稻減肥增效、合理配置氮肥資源提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用氮肥為大顆粒尿素（46%N）、普通過磷酸鈣（12%P2O5）和氯化鉀（60%K2O）;試驗用水稻品種為中秈稻兩優培九和兩優100。三葉期移栽，基本苗為22.2萬穴/hm2，行距30 cm，株距15 cm。

1.2 試驗地概況

試驗于2016年在安徽省定遠縣池河鎮半面店村進行，前茬為小麥，土壤為黃褐土，土壤有機質含量16.65 g/kg，全氮含量0.96 g/kg，有效磷含量15.16 mg/kg，速效鉀含量116.32 mg/kg。

1.3 試驗設計

采用裂區試驗設計，主因素為純氮施用量，設6個施氮水平：0（N0）、52 kg/hm2（N1 ）、104 kg/hm2（N2）、156 kg/hm2（N3）、208 kg/hm2（N4）、260 kg/hm2（N5），氮肥按基肥∶分蘗肥∶穗肥=4∶3∶3運籌，副因素為水稻品種，設2個品種：兩優培九和兩優100。主區面積60 m2（6 m×10 m），3次重復，隨機區組排列，各處理磷、鉀肥用量相同，磷肥（P2O5）用量為60 kg/hm2，鉀肥（K2O）用量為90 kg/hm2，磷鉀肥作為基肥一次性施入。小區間田埂用防水布覆蓋，隔離防滲。

1.4 樣品采集及分析方法

在試驗小區定點10穴，分別在分蘗盛期和分蘗末期記載分蘗數，同時每小區選取長勢中等且一致的水稻2穴采樣，測定干物重。收獲期，水稻用小型收割機全部實收，單獨計產。

肥料的表觀利用率和農學利用率按照以下公式計算：

氮肥農學利用率=（施氮肥后所獲的作物產量-不施氮肥條件下作物的產量）/氮肥投入量

氮肥偏生產力=施氮后所獲得籽粒產量/氮肥投入量

1.5 數據分析

試驗數據用Excel 2007進行處理和分析，用SPSS 20.0的ANOVA進行顯著性分析，P<0.05表示差異顯著，P<0.01表示差異極顯著，P>0.05表示差異不顯著。

2 結果與分析

2.1 施氮水平對不同水稻品種干物質積累的影響

由圖1可知，在不同采樣時期，2個品種水稻的干物質積累量均隨施氮量的升高，呈先上升后下降的規律。分蘗期和抽穗期，不施氮處理中，2個不同品種的水稻干物質積累量分別為2 547、3 011和9 011、9 511 kg/hm2，兩優100比兩優培九分別高18%和5.5%，說明相對于兩優培九，兩優100對氮素的吸收能力更強，兩優100氮素效率更高。分蘗期時，兩優100和兩優培九最大干物質積累量分別出現在N2和N3處理，2個品種最高干物質量分別為4 709和4 358 kg/hm2，兩者相差351 kg/hm2。抽穗期時，兩優100和兩優培九最大干物質積累量分別出現在N3和N4水平，兩者分別為15 450和16 484 kg/hm2。兩優100最大干物質積累量出現時的施氮水平均低于兩優培九，說明兩優100對氮素的利用效率更高。

2.2 施氮水平對不同水稻品種莖蘗動態的影響

分別在分蘗盛期和分蘗末期觀測水稻分蘗數（圖2）。結果表明，不同施氮水平和不同觀測時期，兩優100分蘗數始終高于兩優培九，且2個品種的水稻分蘗數均隨著施氮量的增加呈先升高后降低的趨勢。分蘗盛期時，兩優培九的最高分蘗出現在N4水平，為476.6×104 hm2，而兩優100的最高分蘗數出現在N3水平，為601.6×104 hm2。分蘗末期時，兩優培九的最大分蘗數出現在N4水平，為362.6×104 hm2，兩優100的最高分蘗數出現在N3水平，為477.2×104 hm2。分蘗末期時，水稻單位面積分蘗數越多，表明其有效穗數越多，而有效穗數又是水稻產量構成要素之一，因此，兩優100在較低施氮量時可達到較高的分蘗數，說明兩優100的節氮潛力更高。

2.3 施氮水平對不同水稻品種氮肥利用率的影響

由圖3可知，隨著施氮量的增加，2個品種水稻的氮肥農學利用率和氮肥偏生產力均呈下降趨勢。

分別依據水稻氮肥農學利用率（y，kg/kg）、氮肥偏生產力（y，kg/kg）與施肥量（x，kg/hm2）的關系可以建立一次線性回歸方程（y=kx+b）。由方程可知，當施氮量較低時，兩優100的氮肥農學利用率和氮肥偏生產力均高于兩優培九，當施氮量達145.4 kg/hm2時，2個品種氮肥農學利用率相同，均為23.24 kg/kg，隨著施氮量的繼續增加，兩優培九的氮肥農學利用率超過兩優100;當施氮量為217.4 kg/hm2時，2個品種的氮肥偏生產力相同，均為41.8 kg/kg，隨著施氮量的繼續增加，兩優培九的氮肥偏生產力超過兩優100。說明在維持較高氮肥利用率情況下，相較于兩優培九，兩優100對氮素的需求量更低。

3 結論與討論

較高的干物質積累量是維持農作物高產的前提[11]。研究表明，水稻干物質積累量與水稻產量關系密切[12]。該研究中，在低氮水平下，兩優100的干物質積累量高于兩優培九，而不施氮條件下，兩優100干物質積累量在分蘗期和抽穗期分別比兩優培九高18%和5.5%，說明兩優100為氮高效型品種，這與尹西翔[13]的研究結果類似;但李敏等[10]通過研究發現，氮高效型品種在各生育期物質量均有所下降，但后期成穗率更高。

氮素營養是影響水稻分蘗的最主要因素之一，在一定范圍內，水稻分蘗數隨著氮肥施用量的增加而增加[14]，氮高效品種由于對氮素的利用效率更高，因此在較低氮水平條件下能發生更多的分蘗[15]，但隨著施氮量繼續增加，氮肥過量所帶來的負面效應又會對水稻分蘗產生抑制作用。該研究中，兩優100和兩優培九在分蘗盛期和分蘗末期，最大分蘗數分別出現在N3和N4水平，說明兩優100在氮水平較低的情況下能達到較高的分蘗數，其對氮素的利用效率更高。

由于地力水平、土壤類型等因素的影響，作物經濟效益隨施肥量的增加符合報酬遞減規律[16]。因此，如何提高氮肥效率是筆者關心的問題。該研究中，2個水稻品種的農學利用率和氮肥偏生產力均隨著施氮量的增加而降低，二者呈一次線性關系，通過方程擬合得出，當施氮量低于145.4 kg/hm2時，兩優100的氮肥農學利用率高于兩優培九;當施氮量低于217.4 kg/hm2時，兩優100的氮肥偏生產力高于兩優培九，說明兩優100對氮素吸收的效率更高。

綜上所述，兩優100在氮水平較低的情況下，可以獲得更高的干物質積累量、分蘗數、氮肥農學利用率及氮肥偏生產力，該品種為氮高效品種。但相關養分吸收機理和環境影響有待進一步研究。

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