不同氮肥運(yùn)籌模式下機(jī)插密度對(duì)粳稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

金鑫 林晶晶 李長亞 郭紅 楊力 劉洪進(jìn) 夏思成 王文彬

摘要：為了明確適合粳稻品種高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培的機(jī)插密度及緩釋氮肥、常規(guī)氮肥的配施模式，以鹽粳15號(hào)為材料，采用2因素裂區(qū)試驗(yàn)，設(shè)置3種氮肥運(yùn)籌模式，即 300 kg/hm2 常規(guī)氮肥按高產(chǎn)栽培施肥模式分次施用、240 kg/hm2 緩釋氮肥一次基施、180 kg/hm2緩釋氮肥與 60 kg/hm2 常規(guī)氮肥配施；設(shè)置4種機(jī)插密度處理，即在機(jī)插行距均為25 cm下，株距分別設(shè)為11、13、15、17 cm。機(jī)插行距25 cm時(shí)，隨著株距增加，鹽粳15號(hào)的莖蘗數(shù)、有效穗數(shù)降低，穗粒數(shù)、1次枝梗數(shù)、2次枝梗數(shù)增加，結(jié)實(shí)率、千粒重、理論產(chǎn)量表現(xiàn)為先升后降，理論產(chǎn)量與株距呈二次曲線關(guān)系，根據(jù)曲線方程計(jì)算出鹽粳15號(hào)高產(chǎn)最適株距為13～14 cm。300 kg/hm2常規(guī)氮肥高產(chǎn)施肥模式雖然產(chǎn)量高，但肥料用量多，且稻米食味品質(zhì)下降；240 kg/hm2 緩釋氮肥一次基施影響大穗形成，不利于高產(chǎn)；180 kg/hm2緩釋氮肥與60 kg/hm2常規(guī)氮肥配施，可以在降低氮肥用量的同時(shí)，利于產(chǎn)量提高和品質(zhì)形成。得出結(jié)論，機(jī)插行距為25 cm時(shí)，株距13～14 cm，種植密度為28.57萬～30.77萬穴/hm2，有利于鹽粳15號(hào)提高產(chǎn)量；180 kg/hm2緩釋氮肥基施與60 kg/hm2常規(guī)氮肥配施模式，可以在降低總施氮量的條件下，取得較高的產(chǎn)量和較好的品質(zhì)，適宜進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：鹽粳15號(hào)；株距；產(chǎn)量；品質(zhì)；氮肥運(yùn)籌模式；機(jī)插密度

中圖分類號(hào)：S511.2+20.4；S511.2+20.6? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2024）08-0058-06

收稿日期：2023-05-19

基金項(xiàng)目：江蘇現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（編號(hào)：JATS［2022］260）。

作者簡介：金 鑫（1988—），男，江蘇宿遷人，碩士，高級(jí)農(nóng)藝師，主要從事水稻綠色高質(zhì)高效生產(chǎn)技術(shù)研究與推廣。E-mail：470498363@qq.com。

通信作者：林晶晶，碩士，講師，主要從事植物生理生態(tài)研究。E-mail：jingjinglin11@163.com。

水稻是我國最重要的口糧作物，水稻產(chǎn)量的穩(wěn)定和品質(zhì)的提升，對(duì)于維護(hù)我國糧食安全具有重要意義。在水稻生長過程中，氮肥的作用最為顯著，大量研究表明，近年來水稻產(chǎn)量的提高在一定程度上主要依賴氮肥投入的增加［1］。但是，過量施用氮肥，不僅會(huì)導(dǎo)致氮肥利用率降低，增加水稻生產(chǎn)成本，還會(huì)加重環(huán)境污染和資源浪費(fèi)，不利于綠色可持續(xù)發(fā)展［2-3］。緩釋氮肥作為一種新型肥料，具有供應(yīng)養(yǎng)分時(shí)間長、肥料利用率高的優(yōu)點(diǎn)，一次施用可以實(shí)現(xiàn)水稻一生全程供氮的效果，目前已在生產(chǎn)上大面積推廣應(yīng)用［4-9］。但緩釋氮肥生產(chǎn)成本高，經(jīng)濟(jì)投入大，后期肥效不足。通過緩釋氮肥和常規(guī)氮肥配施，可以有效解決以上難題。因此，生產(chǎn)上有關(guān)不同氮肥運(yùn)籌模式特別是緩釋氮肥與常規(guī)氮肥配施的研究越來越多［10-12］。調(diào)節(jié)機(jī)插密度是調(diào)控水稻群體質(zhì)量、提高產(chǎn)量的重要手段，適宜的機(jī)插密度可以合理調(diào)控群體內(nèi)部資源分配，有利于構(gòu)建高質(zhì)量群體；但不同水稻品種高產(chǎn)的最適機(jī)插密度是不同的［13-15］。鹽粳15號(hào)是鹽城市鹽都區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所培育的超級(jí)粳稻品種，2022年在蘇中、蘇北適宜地區(qū)應(yīng)用面積超5萬hm2，目前已成為當(dāng)?shù)氐闹饕贩N。有關(guān)鹽粳15號(hào)適宜的氮肥運(yùn)籌模式和機(jī)插密度的研究尚屬空白。本研究以鹽粳15號(hào)為材料，通過設(shè)置不同氮肥運(yùn)籌模式和株距，研究其對(duì)水稻群體質(zhì)量、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素和品質(zhì)的影響，旨在提高鹽粳15號(hào)的群體質(zhì)量和產(chǎn)量的同時(shí)，合理降低總氮肥施用量，為機(jī)插水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培提供理論與實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試肥料：緩釋肥為南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院提供的硫包膜摻混肥硫包衣尿素（sulfur coated urea，SCU），其中N、P2O5、K2O的質(zhì)量比為27 ∶10 ∶12，氮肥為普通尿素（N質(zhì)量分?jǐn)?shù)為46.3%），磷肥為過磷酸鈣（P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12.5%），鉀肥為氯化鉀（K2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)為57%）。供試品種：鹽粳15號(hào)，為超級(jí)稻品種，由鹽城市鹽都區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所提供，生育期147.5 d。采用機(jī)插毯苗育秧，5月25日落谷，6月15日人工模擬機(jī)插秧移栽。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施

試驗(yàn)于2022年在江蘇省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)（稻麥）科技綜合示范基地內(nèi)進(jìn)行，地處江蘇省建湖縣近湖街道西面。試驗(yàn)地土壤呈黏性，肥力中等偏上，地力均勻，前茬作物為小麥。土壤有機(jī)質(zhì)含量 為27.9 g/kg，全氮含量為1.64 g/kg，速效磷含量為 22.4 mg/kg，速效鉀含量為208 mg/kg。設(shè)氮肥運(yùn)籌（N）和密度（D）二因素裂區(qū)試驗(yàn)。其中，主區(qū)為肥料運(yùn)籌，設(shè)置300 kg/hm2常規(guī)氮肥按高產(chǎn)栽培施肥模式分次施用（N1）、240 kg/hm2緩釋氮肥一次基施（N2）、180 kg/hm2緩釋氮肥與60 kg/hm2常規(guī)氮肥配施（N3）（表1） 。副區(qū)為密度處理，在機(jī)插行距均為25 cm的基礎(chǔ)上，通過設(shè)置11、13、15、17 cm不同機(jī)插株距，換算成種植密度分別為36.36萬、30.77萬、26.67萬、23.53萬穴/hm2，分別記為D1、D2、D3、D4處理。

田間小區(qū)計(jì)產(chǎn)面積為24 m2，重復(fù)3次，各小區(qū)間筑埂，并用塑料薄膜覆埂，以防肥水互滲。其他田間管理同當(dāng)?shù)卮竺娣e生產(chǎn)田。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 莖蘗動(dòng)態(tài)

各小區(qū)定點(diǎn)調(diào)查20穴稻株，返青后（機(jī)插后7 d）定期調(diào)查1次莖蘗數(shù)，直至齊穗期。

1.3.2 考種與計(jì)產(chǎn)

收獲時(shí)各小區(qū)調(diào)查具有代表性稻株60穴，計(jì)數(shù)有效穗數(shù)并計(jì)算平均值；分別取代表性稻株5穴，考察每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、穗長、1次枝梗數(shù)、2次枝梗數(shù)、千粒重等性狀，測算理論產(chǎn)量。

1.3.3 稻谷品質(zhì)

待稻谷水分穩(wěn)定后，用近紅外谷物分析儀對(duì)樣品稻谷的水分含量、脂肪酸含量、直鏈淀粉含量、粗蛋白含量、膠稠度等品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行測定。

1.4 數(shù)據(jù)計(jì)算與統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2019、SPSS 21.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用Duncans新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)（α=0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮肥運(yùn)籌模式下機(jī)插密度對(duì)鹽粳15號(hào)產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表2可知，不同氮肥運(yùn)籌對(duì)結(jié)實(shí)率影響達(dá)極顯著水平、對(duì)理論產(chǎn)量影響達(dá)顯著水平；機(jī)插株距對(duì)穗數(shù)、粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重的影響達(dá)顯著水平，但對(duì)理論產(chǎn)量影響不顯著；而不同氮肥運(yùn)籌模式和株距的互作效應(yīng)對(duì)鹽梗15號(hào)產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響未達(dá)顯著水平。各氮肥運(yùn)籌模式下，隨著株距的擴(kuò)大，鹽粳15號(hào)的有效穗數(shù)下降，而每穗粒數(shù)上升，結(jié)實(shí)率、千粒重整體表現(xiàn)為先升后降，理論產(chǎn)量也表現(xiàn)出先升后降的趨勢(shì)，株距為D2的理論產(chǎn)量明顯高于其余3個(gè)處理，N3D2處理產(chǎn)量最高、達(dá) 10.92 t/hm2，這主要是因?yàn)樵谳^高穗數(shù)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了最高光合效率的群體，獲得了適宜的穗粒數(shù)和明顯提高的結(jié)實(shí)率、千粒重。D1的穗數(shù)過高，不利于大穗形成；D4的穗數(shù)明顯不足，也不利于高產(chǎn)。

不同氮肥運(yùn)籌模式之間，N1、N3處理的結(jié)實(shí)率和理論產(chǎn)量明顯高于N2處理，而N1、N3處理之間差異不顯著。

不同肥料運(yùn)籌模式下，鹽粳15號(hào)產(chǎn)量與株距均呈明顯的二次曲線關(guān)系（圖1），產(chǎn)量隨著株距的增加呈先增后減的趨勢(shì)。對(duì)多項(xiàng)式方程分析表明，在栽插行距為25 cm條件下，N1、N2、N3肥料處理產(chǎn)量出現(xiàn)最高時(shí)的栽插株距分別為14.28、13.98、13.42 cm（表3），表明在不同氮肥運(yùn)籌模式下，株距控制在13～14 cm時(shí)，種植密度為28.57 萬～30.77萬穴/hm2，有利于提高鹽粳15號(hào)的產(chǎn)量。

2.2 不同氮肥運(yùn)籌模式下機(jī)插密度對(duì)鹽粳15號(hào)莖蘗動(dòng)態(tài)的影響

由表4可知，各時(shí)期株距對(duì)鹽粳15號(hào)的莖蘗動(dòng)態(tài)影響極顯著，而不同氮肥運(yùn)籌影響不顯著。整體來看，隨移栽后天數(shù)的增加各處理莖蘗數(shù)呈先升后降的趨勢(shì)。受開始擱田影響，7月18日后各處理莖蘗數(shù)增幅明顯降低， 分蘗高峰期出現(xiàn)在7月26日，

不同氮肥運(yùn)籌處理中，D1處理的莖蘗數(shù)均為最大，8月6日各莖蘗數(shù)動(dòng)態(tài)大幅減少，9月3日莖蘗數(shù)降低速度明顯減少。各氮肥運(yùn)籌模式下，隨著機(jī)插株距的增加，各處理莖蘗數(shù)動(dòng)態(tài)呈顯著降低的趨勢(shì)，莖蘗數(shù)大小順序均為D1＞D2＞D3＞D4。

2.3 不同氮肥運(yùn)籌模式下機(jī)插密度對(duì)鹽粳15號(hào)穗部性狀的影響

由表5可知，不同氮肥運(yùn)籌模式下，穗長、穗粒數(shù)均表現(xiàn)為N3>N1>N2，1次枝梗數(shù)、2次枝梗數(shù)均表現(xiàn)為N3＞N2＞N1，結(jié)實(shí)率表現(xiàn)為N1＞N3＞N2；在每種氮肥運(yùn)籌模式下，穗長、穗粒數(shù)、2次枝梗數(shù)基本上隨株距的增加而增加，結(jié)實(shí)率呈先增后減的趨勢(shì)。可能隨著機(jī)插株距的增加，密度降低，單株水稻可利用光合資源和氮肥更多，更利于形成大穗；同時(shí)穗型增大、穗粒數(shù)過多，一定程度上會(huì)導(dǎo)致結(jié)實(shí)率出現(xiàn)下降。N1、N3處理中，不同株距處理的著粒密度均隨株距增加而呈增加趨勢(shì)。與N1、N2處理相比，N3處理雖然穗長最長，1次、2次枝梗數(shù)最多，但由于著粒密度較低，最終粒數(shù)增加幅度不明顯。

由表6可知，穗長與粒數(shù)、1次枝梗數(shù)、2次枝梗數(shù)之間均呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.80、0.71、0.87；穗粒數(shù)與1次枝梗數(shù)、2次枝梗數(shù)均極顯著正相關(guān)；1次枝梗數(shù)與2次枝梗數(shù)之間極顯著正相關(guān)；著粒密度只與穗粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)；結(jié)實(shí)率與其余各指標(biāo)均無顯著相關(guān)性。

2.4 不同氮肥運(yùn)籌模式下機(jī)插密度對(duì)鹽粳15號(hào)品質(zhì)的影響

本試驗(yàn)采用近紅外谷物分析儀，初步測定稻谷樣品的水分含量、脂肪酸含量、 直鏈淀粉含量、粗蛋

白含量、膠稠度等品質(zhì)指標(biāo)。結(jié)果分析如下：不同氮肥運(yùn)籌模式對(duì)粗蛋白含量、膠稠度影響達(dá)顯著水平；機(jī)插株距對(duì)水分含量影響達(dá)極顯著水平（表7）。

不同氮肥運(yùn)籌模式和株距的互作效應(yīng)雖然對(duì)水分、脂肪酸含量影響均達(dá)極顯著水平，但各處理間并沒有表現(xiàn)出有規(guī)律的變化趨勢(shì)。

稻谷中的直鏈淀粉含量、粗蛋白含量和膠稠度是決定稻谷食味值的重要指標(biāo)，與米飯的硬度、彈性、黏性有關(guān)。有研究表明，一般中至低等直鏈淀粉含量的米飯較軟，適口性更好，飯粒光澤度較好；膠稠度大（>60 mm）的米飯，口感濕潤軟滑，冷卻不回生，品質(zhì)更好；一般蛋白質(zhì)含量大的品種，往往米飯生硬，適口性差，而稻米蛋白質(zhì)含量與施氮量呈正相關(guān)。本試驗(yàn)中，不同氮肥運(yùn)籌模式對(duì)粗蛋白含量、膠稠度的影響均達(dá)顯著水平，表現(xiàn)為N1處理的粗蛋白含量最高，N3處理居中，N2處理最低；膠稠度的順序相反，為N2>N3>N1；氮肥運(yùn)籌模式對(duì)各處理直鏈淀粉含量影響的表現(xiàn)與粗蛋白含量一致，為N1>N3>N2，但未達(dá)顯著水平。

3 討論

3.1 不同氮肥運(yùn)籌模式下機(jī)插密度對(duì)鹽粳15號(hào)產(chǎn)量的影響及原因分析

水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素包括有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重，各因素相互作用，共同影響產(chǎn)量的形成；不同機(jī)插密度對(duì)產(chǎn)量的各構(gòu)成因素產(chǎn)生作用，從而影響最終產(chǎn)量［16-17］。本試驗(yàn)中，當(dāng)行距固定為25 cm時(shí)，在11～17 cm株距范圍內(nèi)，隨著株距的增加（栽插密度減小），不同氮肥運(yùn)籌處理下，單位面積的有效穗數(shù)顯著減小，穗長、1次枝梗數(shù)、2次枝梗數(shù)增加，導(dǎo)致穗粒數(shù)有所增加，結(jié)實(shí)率、千粒重先增后減，最終理論產(chǎn)量表現(xiàn)為先增后減；最高產(chǎn)量均出現(xiàn)在株距13 cm處，表明密度過高或過低，均不利于協(xié)調(diào)產(chǎn)量構(gòu)成因素之間的關(guān)系，從而影響產(chǎn)量提升。本研究中，不同肥料運(yùn)籌處理產(chǎn)量與株距均呈明顯的二次曲線關(guān)系，根據(jù)曲線方程計(jì)算而得的高產(chǎn)最適株距分別為14.28、13.98、13.42 cm，集中于13～14 cm。

大量研究表明，合理的氮肥運(yùn)籌能夠優(yōu)化植株的群體結(jié)構(gòu)，減少無效分蘗，維持生育后期較強(qiáng)的光合生產(chǎn)能力和較高的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)效率，從而增加水稻產(chǎn)量［18-19］。本試驗(yàn)中，常規(guī)高產(chǎn)氮肥（N1）處理氮肥總量多20%，且通過施肥滿足各生育期養(yǎng)分需求，最終獲得高產(chǎn)；全生育期緩釋氮肥一次基施（N2）處理的平均產(chǎn)量明顯低于另外2個(gè)處理，可能是因?yàn)榫忈尩室淮位┖罂蓾M足鹽粳15號(hào)前中期生長發(fā)育所需的養(yǎng)分，但在后期養(yǎng)分不足，導(dǎo)致結(jié)實(shí)率、千粒重有所降低，從而影響最終產(chǎn)量的形成；緩釋氮肥與常規(guī)氮肥配施（N3）處理的氮肥總量與N2相同，采用分次施用，雖然前期肥料用量少，但基本足夠穗數(shù)形成，并通過穗肥滿足后期灌漿結(jié)實(shí)的養(yǎng)分需求，從而獲得較高的穗長、粒重、穗粒數(shù)，最終取得高產(chǎn)。這與呂小紅等研究認(rèn)為的緩釋肥以基蘗肥形式施用條件下，適當(dāng)后移速效氮蘗肥的施入，能提高成熟期穗數(shù)、穎花量，從而有利于機(jī)插水稻產(chǎn)量提高［20］的結(jié)果一致。

3.2 不同氮肥運(yùn)籌模式下機(jī)插密度對(duì)鹽粳15號(hào)品質(zhì)的影響

不同氮肥運(yùn)籌模式顯著影響鹽粳15號(hào)的粗蛋白含量、膠稠度，粗蛋白含量表現(xiàn)為N1>N3>N2，膠稠度大小順序相反；直鏈淀粉含量表現(xiàn)與粗蛋含量一致，但未達(dá)顯著水平。可能與各處理水稻生育后期氮肥用量高低有關(guān)，緩釋氮肥一次基施后期未用常規(guī)氮肥，粗蛋白、直鏈淀粉含量最低，膠稠度高，對(duì)于稻米食味值提高有利。常規(guī)高產(chǎn)氮肥處理后期追施氮肥較多，粗蛋白、直鏈淀粉含量最高，膠稠度顯著降低。緩釋氮肥與常規(guī)氮肥配施處理居于兩者之間。

4 結(jié)論

機(jī)插行距為25 cm、株距13～14 cm，種植密度為28.57萬～30.77萬穴/hm2，有利于鹽粳15號(hào)構(gòu)建穗數(shù)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、粒重協(xié)調(diào)的高質(zhì)量群體，促進(jìn)產(chǎn)量提升。該株距可以作為在蘇中、蘇北地區(qū)鹽粳15號(hào)機(jī)插秧栽培的適宜株距。

常規(guī)高產(chǎn)氮肥處理產(chǎn)量高，但品質(zhì)有所降低；緩釋氮肥一次基施后期肥力不足，難以形成高產(chǎn)；通過緩釋氮肥與常規(guī)氮肥配施，可以在降低總氮用量的條件下，取得較高產(chǎn)量和較好的品質(zhì)，且成本不高，適宜進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

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