不同施氮水平對機插和覆膜機插水稻生長和產量的影響

熊家歡 陳惠哲 向鏡 張義凱 王亞梁 王志剛 胡國輝 張玉屏

（中國水稻研究所/水稻生物學國家重點實驗室，杭州311400；第一作者：13767052642＠163.com；*通訊作者：cnrrizyp＠163.com）

近年來，我國水稻生產一直保持穩定的增產趨勢，總產達2億t以上。而隨著人們生活水平的逐步提高，對作物品質有了更多樣化的需求，水稻生產向著綠色化優質化方向轉變。在栽培措施方面有很多相關的技術，如雙季稻“雙季雙直播”、稻田種養模式、水稻側深施肥技術、覆膜栽培等都能夠減少農藥化肥的施用，實現綠色健康栽培[1-3]。在我國20世紀70年代開始就有相關水稻覆膜技術的研究[4]。最初覆膜技術在水稻上使用是由于其具有良好的節水保墑作用，能夠使關鍵限制因子如季節性干旱和生長前期低溫地區提高水稻產量[5-6]。隨著研究的深入，發現水稻覆膜栽培技術不僅能夠改良土壤、促進養分轉換率，還能覆蓋滅草，提高肥料利用率[7-8]，是一項優良的綠色栽培技術。但由于覆膜栽培所用的PE薄膜回收較為困難，且在土壤中難以降解，會造成環境污染，使得這項技術受到制約。

隨著有機稻、生物可降解膜和水稻綠色高效生產等概念出現，水稻覆膜栽培再次被廣泛關注。由于覆膜栽培具有節水抗旱、增溫保墑、抑制雜草和防治病蟲害等諸多優點，生物可降解膜為水稻綠色生態和高產高效生產提供了新的可能。因此，該技術在有機稻和水稻生態種植模式上運用，而且相關方面的研究和應用也在不斷增多。生物可降解膜是一類可以在土壤中完全降解的膜[9]。近幾年來隨著覆膜機的研制，不同研究者對生物可降解膜覆蓋水稻機插進行了探索，明確生物可降解膜覆蓋機插種植能提高土壤溫度，增加有效積溫，促進水稻的生長發育，提高水稻產量，尤其適合北方的有機稻生產。由于“1公里綠色生態圈”的打造，南方水稻對綠色生態的要求越來越緊迫，覆膜機插得到廣泛需求，其應用效果需要進一步加強研究。本試驗采用覆膜機插一體化技術，探究不同施氮量對水稻生長和產量的影響，以期為綠色健康栽培理論與技術提供新的途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗地點和生物可降解膜概況

于2019年和2020年在中國水稻研究所富陽試驗基地（30°5′N，119°55′E）進行大田單季稻種植試驗。富陽基地位于長江三角洲南翼，屬中緯度亞熱帶季風性氣候區，試驗地土質為黏性水稻土，前季為冬閑。試驗點土壤基本理化性質如表1所示。所用的生物可降解膜是由上海巴斯夫提供的Ecovio生物可降解農用地膜，其寬度為1.85 m、厚度為0.01 mm，降解膜在覆膜后45 d左右開始降解，最終生成二氧化碳和水。

表1 試驗點土壤的基本理化性質

1.2 試驗設計與田間管理

1.2.1 試驗設計

兩年試驗均設置4個處理，分別為：CK，機插種植，不施氮；T1，機插種植，施用13 kg/667 m2（純N）的包膜控釋氮肥；T2，采用生物可降解膜覆蓋機插種植，施用13 kg/667 m2（純N）的包膜控釋氮肥；T3，采用生物可降解膜覆蓋機插種植，施用11 kg/667 m2（純N）的包膜控釋氮肥。3次重復，每個小區面積70.2 m2（長×寬=18 m×3.9 m）。

1.2.2 田間種植與管理

供試品種為秈粳雜交稻甬優538，全生育期153 d。每年的5月18日播種，6月8日移栽，用掛覆膜機的洋馬插秧機機插，行株距30 cm×16 cm，栽插密度1.39萬叢/667 m2，每叢栽1～2株苗；小區間筑寬為30 cm田埂并用塑料薄膜包裹，單區單灌，以防竄水竄肥。無覆膜處理采用淺濕干交替灌溉；覆膜處理返青后采用覆膜濕潤栽培水分管理，保持田面沒有水層，灌溉溝中有水，保證田間土壤含水量基本為飽和狀態。各處理氮肥用量按試驗設計，磷鉀肥用量相同。磷肥為過磷酸鈣（含P2O512.5%），施用量30 kg/667 m2。鉀肥為氯化鉀（含K2O 57%），施用量15 kg/667 m2。所有肥料全部作基肥一次性施用。其他田間管理同大面積生產田。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 莖蘗動態

每個小區定點10叢，記載基本苗數、移栽后每7 d的分蘗數。

1.3.2 干物質積累

在穗分化期、齊穗期和成熟期以平均莖蘗數為標準，每小區取代表性植株3叢，植株連根拔出，清洗，去根。把葉片、莖鞘、穗（齊穗期和成熟期）分開裝袋烘干至恒質量（方法：在鼓風烘箱中，105℃下殺青30 min，80℃下烘干48～72 h），后稱重記錄，3次重復。

1.3.3 考種與測產

于成熟期每個小區調查30叢有效穗數，并計算每叢平均有效穗數，以平均有效穗數為標準，在小區不同區域取株高、穗型有代表性的植株4叢，測定每穗總粒數和每穗實粒數，3次重復。每個小區選定6.67 m2左右實割，單打單收和曬干后，測定稻谷質量和含水率，然后折算成標準含水量14.5%記為實收產量，并從測產的樣本中取樣，測定千粒重，3次重復。

1.3.4 氮肥偏生產力

氮肥偏生產力=施氮區籽粒產量/氮肥施用量。

1.4 數據處理

采用Excel 2010和SAS 9.4軟件對數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 對覆膜機插水稻莖蘗動態的影響

由圖1所示，各處理在移栽后40 d左右達到分蘗高峰期。2019年T2處理高峰苗數高于T3處理，且明顯高于T1處理和CK；2020年，T1、T2和T3處理高峰苗數基本上一致，但都遠遠高于CK，這可能與不同年份的氣溫不同，影響了分蘗發生有關；兩年試驗中，單叢有效穗數T3處理比T2處理都少1個，但沒有顯著差異，分蘗成穗率T2、T3處理略低于CK。同樣氮肥用量條件下，兩年試驗中，T2處理成穗率分別為T1處理的98.8%和93.3%，所以在覆膜機插種植條件下要考慮如何提高分蘗成穗率。

圖1 不同氮肥處理下機插和覆膜機插水稻莖蘗數變化

2.2 對覆膜機插水稻干物質積累的影響

由表2可知，與CK相比，2019年T1、T2、T3處理穗分化期干物質量分別增加42.6%、59.6%和68.1%，齊穗期分別增加41.4%、53.2%和51.4%，成熟期分別增加28.9%、51.3%和48.1%，T2和T3處理增長幅度大于T1處理，表明覆膜機插種植能提高水稻干物質積累量；但在2020年試驗中，T2和T1處理干物質積累量基本一致，但T3處理增長的幅度減小。

表2 不同氮肥水平下機插和覆膜機插水稻干物質積累量

2.3 對覆膜機插水稻產量的影響

由表3可知，普通機插和覆膜機插模式下，水稻產量隨著施氮量的增加而增加。產量增加的主要貢獻因子為有效穗數及穗粒數，2年結果一致。在同等施氮量情況下，覆膜機插水稻產量顯著提高，2019年T2處理較T1處理增產6.1%，主要是通過增加有效穗數增產；2020年T1、T2、T3產量雖無顯著差異，但T2處理較T1處理增產2.6%，T3處理在減氮15%的條件下與T1處理產量基本一致。

表3 不同氮肥水平下覆膜種植對水稻產量及其構成因素的影響

2.4 對覆膜機插水稻氮肥偏生產力的影響

由圖2可知，2019年T1、T2和T3處理氮肥偏生產力分別為58.5、62.1和72.1 kg/kg，2020年分別為58.4、60.0和68.9 kg/kg，兩年變化趨勢一致。在同樣施氮量條件下，覆膜機插水稻氮肥偏生產力與不覆膜機插相比無顯著性差異，但T2處理遠小于T3處理的氮肥偏生產力。說明覆膜機插在保障一定產量條件下有減少氮肥施用的潛力。

圖2 不同處理氮肥偏生產力比較

3 討論與結論

覆膜栽培較傳統水稻栽培對稻田環境影響較大，其顯著改變了水稻的生長環境。覆膜能夠提高土壤溫度、改良土壤、加速有機質分解、促進養分轉化等[7，10]，這都會影響水稻生長發育。本試驗結果表明，相同施氮條件下，在南方水稻種植區傳統機插的分蘗速率和株高生長速率要高于覆膜機插，這與胡國輝等[10]研究結果一致。徐俊增等[11]研究也表明，覆膜水稻在分蘗前期莖蘗增長緩于淺濕灌溉處理，分蘗高峰期時間推遲。但另有研究表明，水稻覆膜栽培能增溫保墑，在移栽后具有生長恢復快、返青早、無效分蘗少的特點，水稻生長快于傳統栽培[12-13]。這可能是由于試驗地區環境條件不同產生所致。總的來說，覆膜對水稻生長最終都是一個促進的過程。

眾多研究表明，覆膜栽培能夠實現水稻減氮增產，提高氮肥利用效率[5，14-15]。不同地區試驗對水稻增產的途徑不盡相同。郭琳等[6]研究表明，在覆膜條件下水稻有效穗數、每穗粒數和千粒重會隨著施氮量的增加而顯著提高。郭慧等[16]研究也表明，覆膜能夠使水稻的有效穗數增多，干物質積累量增加。這與本試驗所得結論一致。在覆膜情況下，雖然T3處理施氮總量降低了15%左右，但較T1、T2處理水稻產量無明顯差異，說明覆膜能夠減少氮肥施用，并維持產量水平基本不變。

覆膜栽培技術對解決低溫、缺水地區水稻生產的發展有重要意義，而隨著研究的深入，覆膜技術不僅僅應用于解決上述問題，在光熱條件良好的地區也有著防除雜草[17]、減少溫室氣體排放[18]、減氮增產的作用。覆膜機插為水稻綠色健康栽培理論與技術提供了新的依據。