不同施氮量對桃優香占產量及農藝性狀的影響

楊曉龍，方建軍，汪本福，王紅波，程建平，周厚財，周 黎，徐得澤

（1.湖北省農業科學院糧食作物研究所/糧食作物種質創新與遺傳改良湖北省重點實驗室，武漢 430064；2.武漢福中玉農業發展有限公司，武漢 430200）

水稻作為中國的主要糧食作物，為中國65%以上的人口提供主食，因此穩定水稻生產對保證糧食安全具有重要意義［1］。氮素是農作物生長必須的大量營養元素，施用氮肥是中國長期以來保證糧食產量的重要手段［2］。近年來，隨著施氮量的增加，糧食增產效果逐漸降低，氮肥利用率偏低并造成農業面源污染等問題不斷出現［3，4］。

蝦稻共作是一種典型的水稻與水產相結合的稻田綜合種養模式，實現了穩糧增收的目的，有效提高了農田利用率［5］。近年來，蝦稻產業在湖北省得到長足發展，特別是2015年以來，蝦稻模式在湖北省出現井噴式增長，小龍蝦的產量占據全國總產量近50%，但是隨著產業的不斷發展，蝦稻共作模式也顯現出一些問題，如適合蝦稻共作的優質稻米品種匱乏、水資源消耗大、肥料使用不合理造成水體富營養化等問題，因此加強對蝦稻共作模式下的品種搭配篩選和氮素動態變化對于更好地發揮該模式的環境效益和經濟效益具有重要作用［6-8］。本研究以桃優香占為材料，分析在蝦稻共作模式下不同施氮量對其產量和農藝性狀的影響，為該水稻品種的蝦稻共作種養提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

水稻：桃優香占，該品種屬于秈型雜交稻，全生育期在113 d左右，株高100 cm左右，株型適中，生長旺，莖稈韌性強。

1.2 試驗地點與設計

試驗于2018年6—10月在潛江市龍灣鎮稻田綜合種養國家現代農業示范園（北緯30°26′N，114°53′E）進行，選擇有當地水稻土壤代表性、肥力水平中等偏上、排灌方便、形狀規則、大小合適、前茬一致、肥力均勻的蝦稻共作田塊作為試驗區。

試驗采用隨機區組設計，3次重復。試驗設置了5個氮肥施用量，180 kg/hm2（N4，農民習慣施肥水平）、165 kg/hm2（N3）、150 kg/hm2（N2，精確定量理論施肥量）、135 kg/hm2（N1），以不施N肥為對照（N0）。小區面積716.7 m2，各處理P、K肥施用保持一致，P肥作為基肥一次性施用，K肥作為基肥和促花肥各施用50%。氮肥運籌方式為基∶蘗∶穗∶粒=3.0∶2.5∶2.5∶2.0，穗肥作2次施用。采用機插秧，秧齡20 d，栽插密度30 cm×14 cm，水分、病蟲害管理統一按高產栽培管理，確保無脅迫產生、無病蟲害發生。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 莖蘗動態 實行定點定株調查，每小區第3行第5株起定10株為調查株。

1.3.2 葉綠素值的測定 整個生育期內，在拔節期、孕穗期、齊穗期和乳熟期使用SPAD-502型便攜式葉綠素測定儀（SPAD-502）測定主莖上完全展開的水稻葉片或劍葉SPAD值，選取葉片中部及上、下3cm處測量，取3次測定的平均值作為本植株的SPAD測定值［9］。

1.3.3 地上部干物質 按照小區平均分蘗數選取有代表性的植株4蔸，將莖鞘、葉片和穗分開稱量，之后于105℃烘箱內殺青30 min，而后調溫度至80℃烘干至恒重，取出樣品冷卻至室溫，用精度為0.01 g的天平稱量，計算地上部總干物質的量。

1.3.4 產量及產量構成 測產之前，根據有效穗平均值在小區選取有代表性的植株12蔸，記載每蔸的穗數并換算為單位面積穗數。人工將穗子脫粒，自然風干。采用水選法將飽粒和空癟粒分開，室內吸濕平衡以后，稱量飽粒和空癟粒的風干總重量，分別從其中稱取小樣：從飽粒中稱取3個30 g的小樣，從空癟粒中稱取3個2 g的小樣。小樣的稱量采用精度0.001 g的天平，且分別記錄各小樣的實際重量。人工統計各小樣中飽粒和空癟粒的數目，置于80℃的烘箱中烘干至衡重，采用精度0.001 g的天平稱取干重。最后完成單位面積穗數、每穗穎花數、單位面積穎花數、結實率、千粒重各產量構成因子的計算。

水稻成熟期將小區內除去邊行位置后所有水稻植株收獲用于最后產量的測定。①人工收割后，記載每小區收獲的實際穴數，根據栽培密度折算成相應的面積（≥5 m2）。②將每個測產小區的稻穗分別脫粒，并將其置于自然條件下風干。③將各小區的稻谷分別風選，并清除雜質和空癟粒。④稱量測產小區稻谷的風干總重量，采用谷物水分儀（DMC-700）測其水分含量，再將測產區域稻谷換算成14.0%含水量的重量，以實際取樣面積來計算產量。

2 結果與分析

2.1 不同施氮量對最大分蘗數的影響

對桃優香占在不同施氮量條件下的莖蘗動態進行調查，結果見圖1。由圖1可知，隨著施氮量的增加，最大分蘗數顯著增加，其中以不施氮肥的對照N0最低，在N3和N4水平下，最大分蘗數顯著不差異。

2.2 不同施氮量對葉片SPAD值的影響

由圖2可知，拔節期、孕穗期、齊穗期和乳熟期5個施氮水平下桃優香占的SPAD值變化顯示一致的規律。隨著施氮量的增加，葉片的SPAD值顯著升高，其中在拔節期、孕穗期和齊穗期，N4處理的葉片SPAD值較對照平均升高5.54，而乳熟期較對照顯著升高9.38%。N2、N3、N4 3個施氮水平下，其葉片SPAD值在各個生育時期差異均不顯著。

2.3 不同施氮量對地上部干物質的影響

由表1可知，與對照（N0）相比，隨著施氮量的增加，桃優香占地上部植株莖稈和葉片的干物質積累顯著增加，拔節期、齊穗期和乳熟期的地上部干物質積累總量在N3水平條件下增量優勢明顯。其中，拔節期桃優香占地上部莖稈和葉片干物質積累在N3條件下較對照分別增加107.90%和129.50%；齊穗期桃優香占地上部莖稈、葉片和穗部干物質積累在N3條件下較對照分別增加18.60%、81.60%和37.90%；乳熟期桃優香占地上部莖稈、葉片和穗部干物質積累在N3條件下較對照分別增加6.87%、44.90%和41.10%。齊穗期穗部干物質積累量各施肥處理之間差異不顯著，但是到了乳熟期，穗部干物質積累量在各個施肥處理之間差異顯著，具體表現為N3＞N4＞N2/N1＞N0。

表1 不同施氮量對地上部干物質的影響

2.4 不同施氮量對產量及產量構成的影響

由表2可知，與對照（N0）相比，隨著施氮量的增加，桃優香占的產量顯著增加，但是當施氮量大于165 kg/hm2（N3）時，隨著施氮量的增加，桃優香占的產量反而下降。桃優香占的實際產量在N1、N2、N3和N4條件下相較對照分別增加57.8%、54.1%、69.2%和61.6%，N3水平條件下增產效果最佳。從產量構成來看，有效穗、結實率和千粒重是造成產量差異的主要原因，每穗實粒數在各個處理之間的差異不顯著；有效穗、結實率和千粒重在N1施肥水平條件下分別增加了34.10%、0.45%和3.54%，在N2施肥水平條件下分別增加了34.50%、8.14%和3.67%，在N3施肥水平條件下分別增加了39.1%、16.2%和2.60%，在N4施肥水平條件下分別增加了43.2%、13.1%和1.62%。

表2 不同施氮量對產量及產量構成的影響

3 小結與討論

研究結果表明，桃優香占在相同生育期內，隨著施氮量的增加，水稻的分蘗數也增加，且不同處理之間的差異顯著，以氮肥165 kg/hm2時的分蘗數最大，但是當施氮量超過N3水平時，水稻分蘗數增加效果不明顯，這與前人的研究結果相似［10，11］。張滿利等［12］則認為，氮肥運籌對水稻分蘗的影響要大于施氮總量差異帶來的效果，減少前期的氮肥施用能夠顯著減少無效分蘗的發生，提高有效穗。因此，本研究也具有一定的局限性，后期應該增加氮肥運籌對桃優香占分蘗動態的影響研究，為該品種的合理施肥提供理論依據。

水稻葉片SPAD值是反映葉片氮素和葉綠素含量變化的重要指標［13］。增施氮肥是水稻增產的重要手段，氮肥不足會導致葉片葉綠素含量顯著降低、葉片光合作用減弱，水稻地上部干物質積累量減少，最終影響水稻產量［14］。有研究指出，水稻葉片SPAD值與葉片的含氮量以及產量具有較好的相關性，這也在其他作物中得到驗證，但也有研究認為，通過SPAD-502（Soil-Plant Analysis Development）測定的葉片SPAD值存在過濾和迂回效應，其葉片SPAD值與產量之間并非簡單的線性關系［15，16］。本研究結果顯示，在拔節期、孕穗期、齊穗期和乳熟期隨著施氮量的增加，葉片的SPAD值顯著升高，其中N4處理葉片SPAD值在拔節期、孕穗期和齊穗期較對照高5.48%，而乳熟期較對照高9.38%。但是在N2、N3、N4 3個施氮水平下，SPAD值在各個生育時期差異均不顯著。說明增施氮肥確實有助于提高葉片葉綠素含量，但兩者之間并非是線性關系，這與前人的研究結果保持一致。本研究主要是針對劍葉部分測定SPAD值變化，對于不同葉位間的研究相對缺乏，同時要通過生化方法測定葉綠素含量值，將兩者進行相關性分析驗證。

本次研究發現，隨著施氮量的增加，桃優香占地上部植株莖稈和葉片的干物質積累顯著增加，拔節期、齊穗期和乳熟期的地上部干物質積累總量在N3水平下增量優勢明顯。與此相對應，隨著施氮量的增加桃優香占的產量也顯著增加，但是當施氮量大于165 kg/hm2（N3）時，隨著施氮量的增加桃優香占的產量反而下降。產量增加的主要原因是有效穗、結實率和千粒重顯著提高，這與前人的研究結果一致［17，18］。其中在N2施肥水平下的產量較N1水平有所降低，但未達到顯著差異，這可能是由于田塊選取有一定差異。此外，本研究是在蝦稻田中進行，小龍蝦的活動對土壤微生物的變化和小龍蝦糞便、殘留物會對土壤養分狀況產生影響。本研究結果說明，過量的增施氮肥降低了水稻氮肥利用率，雖然相較于對照有一定的增產作用，但會造成肥料浪費和農業面源污染。綜合以上結果表明，桃優香占在蝦稻種養模式下的適宜施氮量應保持在165 kg/hm2的水平，但后期的氮肥運籌還應進一步研究，為該品種合理施肥提供理論支撐。