水稻品種廣陸矮4號與中嘉早17產量形成和氮素利用比較

雷 濤，陶 醉，曹 威，田阿林，單雙呂，陳佳娜，曹放波，黃 敏*

(1 湖南農業大學農學院作物與環境研究中心，長沙 410128；2 瀏陽市永安鎮農業技術推廣服務站，湖南瀏陽 410323)

水稻是我國主要糧食作物之一，全國約有65%的人口以稻米為主食[1，2]。隨著人口的不斷增加和耕地面積的逐漸減少，提高水稻產量是解決我國糧食安全問題的關鍵所在[3～5]。品種的改良對促進我國水稻產量的提高做出了重要貢獻[6，7]。自20世紀50年代以來我國水稻品種的改良經歷了高稈、矮稈、半矮稈(含半矮稈雜交稻)、超級稻等發展歷程[8，9]。除品種改良外，栽培技術的進步，尤其是氮肥的施用對水稻產量也具有較大影響[10，11]。適量施用氮肥可以有效增加單位面積穗數、每穗粒數和干物質積累量等[12，13]，從而提高水稻產量；但過量施用氮肥不僅會降低氮肥利用效率，導致減產，還會對環境造成污染[14～16]。本研究選用20世紀70年代主栽品種廣陸矮4號和當前大面積應用的品種中嘉早17為試驗材料，對其產量、產量構成、干物質生產以及氮素利用率進行比較，以期為高產育種和綠色栽培提供依據。

1 材料和方法

1.1 試驗地點與供試品種

試驗于2018年在湖南省瀏陽市永安鎮進行。試驗田土壤pH6.20，有機質33.27 g/kg，堿解氮179.39 mg/kg，有效磷23.78 mg/kg，速效鉀112.87 mg/kg。

供試早稻品種2個：廣陸矮4號(GLA4)和中嘉早17(ZJZ17)。其中，廣陸矮4號為20世紀60年代選育的品種，親本為廣場矮3784(♀)和陸財號(♂)，歷史推廣面積達到423萬公頃，為歷史上全國種植面積第二的早秈稻品種；中嘉早17為2000年代選育的品種，親本為中選181(♀)和嘉育253(♂)，歷史推廣面積超過363萬公頃，為目前全國種植面積最大的早秈稻品種[17]。

1.2 試驗設計

本試驗為品種和氮肥兩因子試驗，采用裂區設計，施氮水平為主區，主區面積40 m2，品種為副區，副區面積20 m2。設5個施氮水平，分別為：0(N0)、50(N50)、100(N100)、150(N150)和200(N200)kg/hm2。重復3次。采用濕潤育秧，于3月25日播種，4月24日人工移栽，每穴3苗，移栽密度20 cm×16.7 cm。各氮肥均按基肥∶分蘗肥∶穗肥=5∶3∶2施用。P2O560 kg/hm2全部做基肥施用；K2O 105 kg/hm2按基肥∶穗肥=5∶5施用。其他管理按當地高產栽培習慣進行。

1.3 測定內容和方法

(1)產量構成與干物質生產。在成熟期，每小區取代表性植株10穴，統計并計算出單位面積穗數。脫粒曬干后，用水選法區分實粒和秕粒并全部稱重，從實粒中稱取3份30 g樣品分別計數，空秕粒全部計數，高溫烘至恒重后稱重，計算每穗總粒數、結實率、千粒重。植株地上部莖葉105 ℃殺青30 min后，70 ℃烘至恒重，測定干物質量。

(2)氮素利用率。將烘干樣品粉碎，經消化后用荷蘭Skalar分析儀器公司生產的連續流動分析儀(SAN++)測定植株各部分含氮量。計算氮素積累量和利用效率指標，包括氮素籽粒生產效率、氮素吸收利用效率、氮素生理利用效率、氮素農學利用率。

(3)產量。成熟期每小區中心割5 m2測產，按14%含水量折算實收產量。

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel整理數據，用Statistix 8.0軟件進行數據分析，多重比較采用LSD法。

2 結果與分析

2.1 兩個不同年代水稻品種的產量和產量構成

方差分析表明，兩個供試品種的產量無顯著差異，施氮量對產量的影響達到了顯著水平，品種與氮肥對產量的互作效應不顯著(表1)。與N0處理相比較，N50、N100、N150和N200處理下兩個品種平均產量分別增加33.3%、45.9%、49.9%、53.1%。兩個品種各產量構成因子均無顯著差異，施氮量對除千粒重外的其他產量因子均有顯著影響，品種與氮肥對各產量構成因子的互作效應均不顯著。與N0處理相比較，N50、N100、N150和N200處理下兩個品種的平均單位面積穗數分別增加15.4%、31.4%、38.3%、40.8%；平均每穗穎花數分別增加18.6%、20.0%、20.9%、22.6%。兩個品種的結實率則隨著氮肥施用量的增加呈降低趨勢。

表1 兩個不同年代水稻品種的產量與產量構成

2.2 兩個不同年代水稻品種的干物質積累量和收獲指數

兩個供試水稻品種間干物質積累量和收獲指數均無顯著差異，施氮量對干物質積累量有顯著影響，但對收獲指數的影響未達顯著水平，品種與氮肥對干物質積累量和收獲指數的互作效應均不顯著(表2)。就干物質積累來看，N200與N150處理間無顯著差異，但與其他處理的差異達到了顯著水平(p<0.05)，分別較N100、N50和N0處理高8.3%、25.2%和45.0%。

表2 兩個不同年代水稻品種成熟期干物質積累量及收獲指數

2.3 兩個不同年代水稻品種的氮素利用率

由表3可知，兩個年代的水稻品種間的氮素積累量、氮肥籽粒生產效率、氮肥吸收利用率、氮肥農學利用率和氮肥生理利用率均無顯著差異，施氮量對除氮肥吸收利用率以外的氮素利用指標均有顯著影響，品種與氮肥對各氮素利用指標的互作效應均未達到顯著水平。N100處理下兩個品種氮肥的籽粒生產效率最高，為61.51 g/g，顯著高于N150(55.09 g/g)和N200(51.44 g/g)處理。

表3 兩個不同年代水稻品種的氮素利用率

3 討論與結論

本研究結果表明，兩個不同年代的水稻品種廣陸矮4號(1960S)和中嘉早17(2000S)產量無顯著差異。該結果與朱廣龍[7]、李志杰等[18]、袁江等[19]、楊建昌等[20]對不同年代水稻品種研究得到的結果不同。上述前人的研究表明隨著品種演替，水稻產量呈線性增加，后期改良品種較早期品種增產幅度可達1～2 t/hm2。本研究的結果也與Peng等[21]的研究結果有所不同，Peng等[21]認為60年代選育的高產水稻品種IR8的產量表現不如當前的高產品種是因為該品種不適應環境條件的變化。這可能是由于本試驗采用的廣陸矮4號對環境變化的適應能力較強，但有待進一步研究驗證。

氮素是水稻生長發育的必需營養元素，氮肥的施用能顯著影響水稻的群體質量和產量[22]，合理的施用氮肥能有效提高水稻產量。本研究結果表明，隨著施氮量的增加，產量逐步提高，但N200與N150處理間無顯著差異。從產量構成因子來看，單位面積穗數和每穗粒數的同時增加是增氮增產的主要原因，這與曾勇軍等[23]得出的隨著施氮量的增加，單位面積穗數呈增加趨勢，而每穗粒數呈先增后減趨勢的結果有所不同。從干物質積累來看，增施氮肥能提高干物質積累量，這也是增氮增產的重要原因。從氮肥利用來看，隨著氮肥的增施，氮素積累量表現為顯著增加，而氮肥籽粒生產效率、氮肥吸收利用率、氮肥農學利用率和氮肥生理利用率表現為顯著下降，這與前人研究結果相一致[17，24]。

綜合來看，增施氮肥能提高群體總穎花量，增加干物質積累，但過高的施氮量會導致氮素利用率的下降。在本試驗條件下，兩個不同年代水稻品種的適宜施氮量均為150 kg/hm2。由于施氮效果受土壤基礎地力、氣候環境等因素的影響[25]，今后還需開展多年多點大田試驗對本研究的結果進行驗證。