不同氮肥水平對珍珠糯分蘗動態和產量形成的影響

胡 楊，段 斌，何世界，方 玲，王青林，李慧龍，宋曉華，陳 龍

（信陽市農業科學院，河南 信陽 464000）

豫南地區水稻種植歷史悠久，水稻常年種植面積53.33 萬hm2，占河南省水稻種植總面積的83%，是河南省水稻的主產區［1］。糯米富含蛋白質和脂肪，營養價值較高，糯米及其制品市場潛力巨大，是休閑和膨化食品、白酒、啤酒的重要原料［2］。信陽市黃國糧業是水磨糯米粉生產龍頭企業，每年訂單采購糯稻超2 萬hm2，因此在信陽市發展糯稻產業具有廣闊的市場前景。加之，豫南地區屬于亞熱帶向暖溫帶過渡的季風性氣候區，雨量充沛，雨熱同季，光照充足，特別適宜水稻生長發育，發展優質糯稻生產具有很大的潛力和突出的優勢。但發展高產優質糯稻，肥料用量是關鍵的一環，通過研究其需求規律，為優質高產提供保證。大量研究表明，水稻的分蘗規律、產量的形成不僅受自身的特性及環境控制，合理的肥料使用量對分蘗及產量的形成也有著至關重要的作用。在信陽市傳統的水稻生產過程中，單純為了產量而偏向于過多施用氮肥，造成了肥料利用率低、生產成本增加、生態環境破壞［3-5］。苑俊麗等［6］研究表明，在一定的施氮量范圍內，水稻產量隨施氮水平的提高而增加。趙宏偉等［7］研究表明，當施氮量超過一定范圍后，水稻易貪青晚熟，導致經濟效益下降。合理的肥料使用，不僅能提高肥料利用率、降低生產成本，而且有利于保護環境，與農業部《到2020 年化肥使用量零增長行動方案》的決定相一致［8-10］。氮素是水稻生長發育所必需的三大營養元素之一，對水稻產量的貢獻遠大于磷、鉀肥［11-14］。基于此，本試驗立足于豫南地區，以信陽市農業科學院選育的珍珠糯為供試材料，通過不同的氮肥水平，研究不同氮肥水平對珍珠糯分蘗動態和產量形成的影響，以期為珍珠糯構建高質量群體提供理論參考，為該品種在生產上大面積應用提供技術支撐，對農民增收、農業增效和促進該區域糯稻產業化發展具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 供試品種

供試品種為信陽市農業科學院選育的珍珠糯，該品種在2010 年3 月經第五屆河南省農作物品種審定委員會第四次會議審定命名（審定編號為豫審稻20100034）。目前，該品種為豫南稻區的主導糯稻品種。

1.2 試驗設計

試驗于2018 年在信陽市農業科學院試驗田（114°05'E，32°07'N，海拔高度為75.9 m）進行。設置10 個施氮水平，按照每個處理純氮用量22.5 kg/hm2的梯度依次增加，各處理純氮用量分別為0（M1）、22.5 kg/hm2（M2）、45.0 kg/hm2（M3）、67.5 kg/hm2（M4）、90.0 kg/hm2（M5）、112.5 kg/hm2（M6）、135.0 kg/hm2（M7）、157.5 kg/hm2（M8）、180.0 kg/hm2（M9）、202.5 kg/hm2（M10），總共10 個處理，氮肥分基肥和穗肥2次施入（基肥∶穗肥=7∶3），磷、鉀肥施用水平固定，移栽前每個小區施過磷酸鈣（含P2O512%）656.25 kg/hm2、氯化鉀（含K2O 60%）93.75 kg/hm2，均作基肥一次施入。每個處理3 次重復，每個小區面積13.34 m2。各小區間均用隔離板隔開，保證單獨排灌，避免串灌串排。

采用434 孔育秧盤利用泥質法進行育秧，播種量為30 kg/hm2，于4 月20 日播種，在秧齡30 d 時進行移栽。移栽行株距30 cm×20 cm，雙株苗栽插，基本苗為3.33 萬/hm2，其他田間管理按照常規操作。

1.3 測定指標及方法

各小區定點10 穴作為觀察點，分蘗期前期每7天進行一次調查，后期每3 天調查一次，共進行10 次分蘗調查，對幾個關鍵生育時期進行調查，分別記錄始穗期、齊穗期和成熟期的日期，成熟收割前1 天調查有效穗數，每個處理取樣5 穴進行室內考種，試驗數據用Excel 和SPSS 進行統計分析。另外，計算氮肥農學效率、邊際產量和邊際收益，計算公式如下：

氮肥農學效率=（施N 處理產量-不施N 處理產量）/施N 量；

邊際產量=［處理i 產量-處理（i-1）產量］/［處理i施N 量-處理（i-1）施N 量］；

邊際收益=［處理i 收入-處理（i-1）收入］/［處理i施N 費用-處理（i-1）施N 費用］。

2 結果與分析

2.1 施氮量對分蘗動態和分蘗成穗率的影響

通過田間調查發現，在移栽后一個月，各處理分蘗動態呈先增加后減少的趨勢，分蘗數量隨著氮肥用量的增加總體呈增加趨勢，但當純氮用量大于135.0 kg/hm2時這種增加趨勢減緩。M1 處理分蘗盛期較其他處理推后，說明氮肥的合理施用能讓珍珠糯早返苗、早分蘗，提前到達分蘗盛期。M10 處理在后期一直處于最高值，說明分蘗的數量和氮肥的用量關系密切。

圖1 不同氮水平下珍珠糯的分蘗動態

圖2 不同氮水平下珍珠糯的分蘗成穗率

從圖2 可以看出，M1 的分蘗成穗率最高（78.54%），結合圖1 可知，M1 的最高分蘗數少，田間通風透光性好，無效分蘗少，故分蘗成穗率高；分蘗成穗率最低的是M7（60.73%），該處理前期氮肥營養充足，分蘗較多，而后期穗肥用量少，營養不足，且前期分蘗較多造成田間通風性不好，導致成穗率最低；M10 處理的最高分蘗數最多，而其分蘗成穗率僅高于M4、M7，說明氮肥的用量并不是越多，分蘗成穗率越高，必須均衡其產量形成的各個因素，合理施用氮肥，控制好群體數量，減少無效分蘗的發生。

2.2 施氮量對生育期和產量及產量構成的影響

從表1可以看出，珍珠糯在不同氮水平處理下均能正常生長和成熟，但生育期及產量的構成情況卻受到不同程度的影響。氮肥用量太多和太少都會導致始穗期和齊穗期延遲，這可能和肥料不足導致的營養缺乏和肥料過多導致的營養生長時間延長有關，但成熟期除了M10處理外，其他處理成熟期相近。

有效穗方面，隨著氮肥用量的增加，有效穗隨之增加；結實率方面，所有處理都保持在80%以上，但隨著氮肥用量的增加，結實率出現下降的趨勢；千粒重方面，隨著氮肥用量的增加，千粒重先增加，在純氮用量為157.5 kg/hm2后，千粒重開始下降；產量方面，各處理隨著氮肥用量的增加先增加后減少，在純氮用量為157.5 kg/hm2時達到最大值。

表1 不同氮水平下珍珠糯的的生育期和產量構成

2.3 施氮量對氮肥農學效率和經濟效益的影響

由圖3 可知，氮肥農學效率隨施氮量的增加呈先增加后減少的趨勢，在純氮用量為157.5 kg/hm2時達最大。這說明在一定范圍內，氮肥用量的提高可以增加經濟產量，但是超過這個限值，將不能帶來經濟產量，導致投入和產出不呈正比。

由表2 可以看出，在一定的范圍內，隨著施氮量的增加，珍珠糯的純收入、邊際產量和邊際收益呈先增加后減少的趨勢，在純氮用量為157.5 kg/hm2時純收入達到最大，邊際產量和邊際效益則在純氮用量為135.0 kg/hm2時最大，當純氮用量超過180.0 kg/hm2時已成負值，出現了報酬遞減效應。

圖3 不同氮水平下珍珠糯的氮肥農學效率

根據施純氮量（X）和邊際收益（Y）數據進行經濟效益曲線擬合，所得擬合方程為：Y=-0.002 546X2+0.488 431X-5.105 225，R2=0.828 8，當Y=0時，X=182.57 kg/hm2。根據擬合方程，當邊際收益等于0 時的施氮量即為邊界施氮量，氮肥用量超過邊界施氮量即為奢侈用氮，不能帶來經濟收益，當X=96.88 kg/hm2時，Y最大，即經濟效益最高。

表2 不同氮水平下珍珠糯的經濟效益

3 討論

3.1 氮肥用量對分蘗動態和分蘗成穗率的影響

肥料在中國農業生產中發揮著重要作用，肥料的合理施用就是要根據不同的作物解決施多少肥、在什么時期施肥、怎么施肥等一系列問題。研究表明，合理施氮可以有效促進水稻早生快發，增強植株光合作用，促進葉綠素合成，增加水稻干物質的積累，從而提高產量［15-18］。在稻田生態系統中，氮素是水稻產量提高的巨大動力，直接影響著經濟產量［19］，水稻在一定范圍內隨著氮肥用量的增加，產量也隨之增加，且分蘗動態和分蘗成穗率均受氮肥用量的影響［20］。 本研究珍珠糯在分蘗動態方面，在各個氮素水平下總體呈先上升，到達頂峰后分蘗停止，無效分蘗消亡；其分蘗數量隨著氮水平的提高呈增加趨勢，這與前人的研究結果一致［21］，結合分蘗成穗率，所有處理分蘗成穗率的范圍為60.73%～78.54%，成穗率與氮肥的用量沒有明顯的線性關系，但要想獲得高的分蘗數量和分蘗成穗率，必須控制好氮肥的用量，過少會導致分蘗群體數量少，造成減產，氮肥用量太多會導致無效分蘗數量增加，造成養分的浪費，不利于改善田間通風透光性，也不利于高產的形成。生產上，減少無效分蘗，提高分蘗成穗率是水稻高產的重要途徑。

3.2 氮肥用量對生育時期和產量及產量構成因素的影響

不同氮肥施用量通過影響水稻植株的庫容量，從而影響產量構成因素，如穗數、穗粒數、結實率和千粒重等，最終影響水稻的產量［22］。群體構建是高產的最基礎環節，也是最為關鍵的一環，直接影響著后期有效穗的形成，當群體過大時，影響田間通風透光，導致無效分蘗過多，爭奪養分，造成分蘗成穗率低，不利于高產田的形成。本研究中各施氮處理有效穗方面，隨著氮肥用量的增加，有效穗隨之增加，說明要想獲得較高的水稻群體，必須合理增施氮肥；結實率方面，隨著氮肥用量的增加，結實率反而下降，這可能與氮肥用量增加的情況下，前期肥料供應充足，導致前期營養生長過旺，后期生殖生長營養缺乏，導致秕粒數增加，說明合理施用氮肥對水稻的結實率至關重要；千粒重方面，隨著氮肥用量的增加，千粒重先增加后下降，在純氮用量為157.5 kg/hm2時達到最大，這可能是因為氮肥用量過大，導致營養生長旺盛，影響子粒灌漿，進而影響千粒重；各處理隨著氮肥用量的增加產量先增加后下降，也在純氮用量為157.50 kg/hm2時達最大，說明珍珠糯品種對氮肥的需求出現了報酬遞減規律，故在生產上應合理控制氮肥用量，既發揮了最大效益，也減少了環境的污染。

3.3 氮肥用量對綜合經濟效益的影響

氮肥農學效率隨著氮肥用量的增加而增加，達到一定水平（157.5 kg/hm2）后隨之降低，施氮低的處理能提高氮肥農學效率，但明顯降低了產量收益，施氮多的處理，氮肥農學效率低下，不僅增加了肥料成本，還會增加引發生態環境負面效應的危險。在一定的范圍內，隨著施氮量的增加，珍珠糯的純收入、邊際產量和邊際收益也呈增加的趨勢。但達到一定水平后，邊際產量和邊際效益隨著氮肥用量的增加反而降低，出現了報酬遞減效應，說明過多的施用氮肥，并不能帶來經濟產量的增加，將會造成肥料的浪費，土地環境的破環。

4 小結

珍珠糯的分蘗動態、分蘗成穗率、生育時期、產量構成因素、氮肥農學效率及經濟效益均受氮肥水平的影響。生產上應綜合考慮各方面的影響，合理運籌氮肥用量，發揮最大的經濟效益，本研究根據擬合方程，當純氮用量為96.88 kg/hm2時，經濟效益達到最高，純氮用量為157.5 kg/hm2（即尿素用量為337.3 kg/hm2）時，珍珠糯綜合效益最高。故生產實踐中，以此標準指導珍珠糯的氮肥用量。