施氮量對優質晚稻盛泰優018 產量形成與氮利用效率的影響

林忠秀，易鎮邪

(1 衡陽縣農業農村局，湖南衡陽 421200；2 湖南農業大學農學院，長沙 410128)

合理增施氮肥可明顯提高水稻產量[1－3]。研究表明，施氮量是影響水稻產量和氮素利用效率的主要因素，施氮過多或過少均不利于提高水稻產量和氮素利用效率[4－6]。衡邵丘陵盆地是湖南省重要的糧食主產區，其糧食總產量占全省總量的30%以上，但該地區在水稻種植過程中缺乏科學的養分管理技術，存在水稻施肥量大、肥料利用率不高的問題。盛泰優018 是岳陽市農業科學研究所選育的優質晚秈雜交稻新組合，2013 年通過湖南省品種審定，2015 年被評為“湘米工程”高檔優質稻主推品種[7]。關于盛泰優018 的高產高效栽培技術，前人做過少量研究，如文炯等[8]研究了多效唑和氮肥用量對其產量和品質的影響。近年來，盛泰優018 因具有產量較高、品質較好的特點，逐漸成為衡陽地區的主栽優質稻品種。本研究通過大田試驗，對盛泰優018 在不同氮肥施用量條件下的產量形成特性和氮素利用效率進行比較，以明確盛泰優018 在衡陽地區的適宜施氮量。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

于衡陽縣西渡鎮梅花村開展大田試驗。土壤基本理化性質為:pH6.2，含有機質25.3 g/kg、全氮1.51 g/kg、全磷0.6 g/kg、全鉀19.0 g/kg、堿解氮160.7 mg/kg、有效磷9.6 mg/kg、速效鉀101.81 mg/kg。以盛泰優018(三系雜交中熟晚稻，全生育期114.5 d)為材料，設置4 個施氮量處理:0 kg/hm2(CK，N0)、150 kg/hm2(N1)、180 kg/hm2(N2)、210 kg/hm2(N3)。采用隨機區組試驗設計，3 次重復，小區面積為30 m2，水稻株行距為16.7 cm×20.0 cm。小區間田埂用塑料薄膜覆蓋、壓至犁底層，防止串水、串肥。各處理磷鉀肥施用量一致:過磷酸鈣(P2O5含量為12%)625 kg/hm2全部基施，氯化鉀(K2O 含量為60%)200 kg/hm2按基肥與蘗肥比例為6∶4施用。

1.2 測定項目與方法

(1)產量及產量構成因素。成熟期每小區選取連續的60 穴水稻調查有效穗數，然后根據平均單穴有效穗數取5 穴水稻植株帶回室內，考察每穗粒數、結實率、千粒質量。成熟后，在每小區各收割3 m2水稻，脫粒后稱量籽粒質量，按13.5%含水率折算實際產量。

(2)葉片葉綠素相對含量(SPAD 值)。于分蘗盛期、孕穗期、齊穗期、灌漿中期、成熟期，每小區各選取3 穴水稻，測定每株水稻最上面全展葉的SPAD 值。選擇葉片中部、距葉鞘1/3 處和距葉尖1/3 處3 個位置進行測量，取平均值。

(3)葉面積、干物質量、含氮量與氮素利用效率。水稻返青后，每5 d 觀察記載1 次莖蘗數；于分蘗盛期、孕穗期、齊穗期、乳熟期和成熟期等生育時期取樣，根據長寬系數法測定葉面積，計算葉面積指數；將樣品按葉、莖、穗分開裝袋，于105 ℃烘箱中殺青30 min，再用80 ℃烘至恒重后進行稱量；將烘干后的樣品粉碎后過篩，經H2SO4—H2O2法消化后采用連續流動分析儀測定全氮含量，計算氮素累積量與氮素利用效率指標:

氮素累積量＝干物質量×含氮量

氮素偏生產力(NPFP，kg/kg)＝產量/施氮量

氮肥農學效率(ANUE，kg/kg)＝施氮區產量－對照區產量)/施氮量

氮素回收效率(NRE，%)＝施氮區水稻氮素積累量－未施氮區水稻氮素積累量)/施氮量

氮素收獲指數(NHI，%)＝成熟期水稻籽粒氮積累總量/植株氮素積累量

氮素生理效率(NPE，kg/kg)＝成熟期水稻地上部分干質量/植株氮素積累量

氮素轉運效率(NTE，%)＝水稻齊穗后莖葉氮表觀輸出量/齊穗期莖葉氮總量×100

1.3 統計分析

采用Excel 2010 軟件進行數據整理和統計，采用SPSS 22.0 進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 施氮量對盛泰優018 產量構成的影響

如表1 所示，與對照N0 相比，施氮顯著提高了盛泰優018 的產量，以N1 處理產量最高，其次為N2、N3 處理；N1 較N2、N3 分別增產0.43%和2.49%，但3 個施氮處理間無顯著差異。從產量構成因素來看，有效穗數隨施氮量增加而提高，N3 處理有效穗數顯著高于N2、N1 處理；施氮處理的每穗粒數均低于CK，但差異不顯著；施氮使結實率顯著下降，但3 個施氮處理間差異不大；各處理千粒質量差異不顯著。綜合分析，施氮顯著提高了盛泰優018 產量，但施氮量不宜過高，150 kg/hm2的施氮量比較適宜；施氮能顯著提高盛泰優018 產量的原因在于顯著提高了有效穗數。

表1 各處理盛泰優018 的產量及其構成因素Table 1 The yield and its components of Shengtaiyou 018 under different treatments

2.2 氮肥用量對盛泰優018 產量形成特性的影響

2.2.1 葉面積指數(LAI)

由表2 可見，施氮處理盛泰優018 的LAI 均顯著高于CK 處理。比較3 個施氮處理，各時期LAI均以N3 處理最高，N1 處理最低，但各處理間差異顯著性表現不同，分蘗盛期與齊穗期N3 顯著高于N1，孕穗期3 個處理間無顯著差異，而齊穗后表現為N3、N2 處理顯著高于N1 處理。總體來看，盛泰優018 葉面積指數隨施氮量增大而提高。

表2 各處理盛泰優018 的葉面積指數Table 2 The leaf area index of Shengtaiyou 018 under different treatments

2.2.2 葉片SPAD 值

如表3 所示，分蘗盛期與孕穗期，4 個處理的葉片葉綠素相對含量(SPAD 值)無顯著差異，但齊穗以后，施氮處理的葉片SPAD 值顯著高于CK；3 個施氮處理的葉片SPAD 值在各時期均不具有顯著差異，除成熟期以外，均以N3 處理最大。因此，施氮量對盛泰優018 葉片葉綠素相對含量(SPAD 值)有一定影響，但主要體現在水稻齊穗以后。

表3 各處理盛泰優018 的葉片SPAD 值Table 3 The leaf SPAD value of Shengtaiyou 018 unded different treatments

2.2.3 地上部分干物質量

如表4 所示，各生育時期，盛泰優018 各施氮處理的地上部分干物質積累量均顯著高于對照，分蘗盛期水稻干物質積累量隨施氮量增加而顯著增加，但其他時期各施氮處理干物質積累量差異不顯著。說明干物質積累量不會隨施氮量的增加而持續增加。

表4 各處理盛泰優018 的地上部分干物質積累量Table 4 The dry matter accumulation of upland parts of Shengtaiyou 018 under different treatments t·hm－2

2.3 氮肥用量對盛泰優018 氮素利用效率的影響

如表5 所示，隨氮肥用量增加，氮素利用效率指標均呈下降趨勢。氮素偏生產力表現為N1 處理顯著高于N3 處理，N2、N3 處理差異不顯著；氮素生理效率表現為N1 處理顯著高于N2、N3 處理；氮素轉運效率表現為N1 和N2 顯著高于N3 處理；氮肥農學效率、氮素回收效率和氮素收獲指數均表現為N1顯著高于N2，N2 顯著高于N3。說明施氮量增加并不利于氮素利用效率的提高。本試驗條件下，施氮量為150 kg/hm2時氮素利用效率較高。

表5 各處理盛泰優018 的氮素利用效率Table 5 Nitrogen utilization efficiency of Shengtaiyou 018 in different treatments

3 討論

衡邵丘陵盆地是湖南省重要的水稻產區，科學合理施用肥料，對提高水稻的產量和質量具有重要意義。

本研究中，施氮量為150～210 kg/hm2時，增加施氮量有利于提高水稻莖蘗數、單位面積有效穗數、葉面積指數和干物質積累量，但不能顯著提高水稻產量。施氮量與晚稻產量間存在明顯的報酬遞減規律，將施氮量提高到180～210 kg/hm2，光合產物積累量提高，但其產量不增反降，可能是在本試驗栽培密度下，分蘗大量增加會導致水稻群體惡化，病蟲害加重，而生育中后期分蘗的大量死亡則會導致群體環境惡化、降低水稻成穗率，這與林娜[4]、劉良軍等[5]的研究結果一致。

一般認為，施氮量的增加雖能增加水稻氮素積累量，但卻降低了水稻氮素偏生產力、氮素農學利用率和氮素回收效率[9]。也有研究表明，氮素利用率隨施氮量增加呈拋物線關系，總施氮量過多或過少都不利于水稻氮素利用效率的提高[10]。本研究中，施氮量150～210 kg/hm2時，增加施氮量會顯著降低晚稻氮素偏生產力、氮素農學利用率、氮素收獲指數、氮素生理效率。原因可能是:(1)施氮總量過大造成水稻土壤和水體中各種形態的氮含量在短期內迅速增加，加劇硝態氮淋溶流失和銨態氮揮發[11]；(2)在本試驗條件下，增大施氮量致使水稻群體惡化，導致水稻產量并不隨施氮量的增加而顯著提升[12]，成熟期水稻籽粒氮積累總量不高，最終導致各氮素利用率指標降低。

4 結論

本試驗條件下，150 kg/hm2的施氮量可有效改善盛泰優018 的群體結構，較好地協調單位面積有效穗數、每穗粒數和結實率間的關系，從而獲得較高產量，同時還能獲得較高的氮素偏生產力、氮肥農學效率、氮素回收效率、氮素收獲指數、氮素生理效率，可在衡陽地區推廣應用。