?不同栽培模式對雙季稻產量及氮素吸收利用的影響?

摘要：為探討不同栽培模式對雙季稻氮素吸收利用的影響，以中早25和桃優香占為材料，設置機插秧（JC）、機拋秧（JP）、人工手拋（RP）3種栽培模式，采用大區試驗，比較不同栽培模式下雙季稻產量及氮素吸收利用的差異。結果表明：早稻季JC處理的理論產量分別比JP處理、RP處理高51.91%、32.70%；實際產量分別比JP處理、RP處理高51.62%、48.78%。晚稻季JP處理的理論產量分別比JC處理、RP處理高9.45%、8.26%；實際產量分別比JC、RP處理高11.66%、7.07%。早稻成熟期JC處理的總干物質積累量分別比JP處理、RP處理高51.60%、131.69%；晚稻成熟期RP處理的總干物質積累量分別比JC、JP處理高17.18%、3.73%。早稻植株總氮積累量以JC處理最高，分別比JP、RP處理高45.22%、33.01%；晚稻植株總氮積累量以JP處理最高，分別比JC、RP處理高25.09%、5.77%。因此，在湘北地區早稻機插與晚稻機拋有利于提高氮素利用率和水稻產量。

關鍵詞：雙季稻；機插；機拋；手拋；氮素利用

中圖分類號：S511 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2024）04-0027-04

Effects of Different Cultivation Modes on Yield and Nitrogen Uptake and Utilization of"Double Cropping Rice

YE Zhi-xi1，HE Jun2，LIU Ze-lin3，FU Zhi-qiang1

（1. College of Agronomy， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， PRC; 2. Hunan Biological and Electromechanical Polytechnic， Changsha 410127， PRC; 3. Yueyang Agricultural and Rural Affairs Center， Yueyang 414599， PRC）

Abstract： To explore the effects of different cultivation modes on nitrogen （N） uptake and utilization in double cropping rice， the differences in the yield and the N uptake and utilization of double cropping rice under different cultivation modes were compared by using wide field trial， setting three cultivation modes of machine transplanting （JC）， machine throwing （JP） and hand throwing （RP）， with Zhongzao 25 and Taoyouxiangzhan as the materials. Results showed that early season rice by JC had the theoretical yield 51.91% and 32.70% higher than that by JP and RP， respectively， and the actual yield 51.62% and 48.78% higher; late season rice by JP showed the theoretical yield 9.45% and 8.26% higher than that by JC and RP while the actual yield 11.66% and 7.07% higher. During the mature period， the total dry matter accumulation amount of early season rice by JC was 51.60% and 131.69% higher than that by JP and RP， while that of late season rice by RP was 17.18% and 3.73% higher than that by JC and JP， respectively. For early season rice， those by JC showed the highest total N accumulation， which was 45.22% and 33.01% higher than that by JP and RP， respectively; while for late season rice， those by JP exhibited the highest value， which was 25.09% and 5.77% higher than that by JC and RP， respectively. Therefore， in northern Hunan， machine transplanting （JC） for early season rice and machine throwing （JP） for late season rice are conducive to the improvement of N utilization rate and rice yield.

Key words： double cropping rice; machine transplanting; machine throwing; hand throwing; nitrogen utilization

在過去的農業生產實踐中，為了追求高產，氮肥的施用量曾一度居高不下，導致氮肥利用率僅有30%～40%[1]。此外，氮肥隨著田間水的排出，進入周圍水循環中，加大了水體富營養化的風險。有大量研究表明，我國河流湖泊中的氮養分負荷有一半以上來源于農業生產[2-3]，農業面源污染日益嚴重[4]，該問題亟待研究與解決。在農業生產過程中，提升氮素吸收利用成為減少氮肥流失的主要措施之一。

隨水稻栽培技術的發展，挖掘和提高水稻產量潛力的栽培措施呈現多元化發展的趨勢。當前中國水稻栽培方式主要為育秧移栽，而傳統育秧移栽的人工成本和時間成本都較高，節省人力和時間的機插秧、機拋秧等輕簡栽培技術在農業生產中的應用越來越廣泛[5-6]。有學者研究了機插秧對水稻氮素吸收利用的影響，發現機插秧可促進氮素吸收利用及提高產量[6-7]。但將幾種不同的栽培模式進行對比的研究還較少。目前大部分研究集中于對單一插秧方式，如人工插秧、機插秧等，根據配施材料的不同來對比氮素利用率效果的領域，并無多種栽培模式的區分。為明確不同栽培模式對水稻氮素吸收利用的影響，對比不同栽培模式下氮素吸收利用的差異，探索適宜湘北地區省工高產、節本增效的水稻栽培方式，為湘北地區水稻綠色高效生產提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概述

試驗于2020年在湖南省華容縣三封寺鎮（112°40'E，29°32'N）進行。試驗地土壤為第四紀紅壤發育的潴育型水稻土，土壤理化性狀為：土壤有機質含量35.52 g/kg、全氮含量1.93 g/kg、堿解氮含量135.60 mg/kg、有效磷含量12.83 mg/kg、速效鉀含量48.14 mg/kg、pH 值5.93。屬于濕潤大陸性氣候，年均氣溫16.3～17.6℃，積溫5 270.3 ℃·d，無霜期256d左右，年降雨量1 200～1 500 mm。

1.2 試驗設計

早稻試驗選用品種為中早25，晚稻品種試驗選用為桃優香占。早、晚稻試驗均設為3個處理，即機插秧（JC）、機拋秧（JP）、人工手拋（RP）。早、晚稻均采用隨機區組設計方法，相鄰3個小區為一個區組，隨機安排3個處理，進行3次重復，每個小區面積1 667 m2。早稻試驗種子于3月13日浸種，3月15日播種，4月14日移栽。施復合肥（N-P5O2-K2O=15-15-15）33.3 kg/667m2作基肥，于2葉一心時期施尿素2.5 kg作斷奶肥，移栽7 d后施尿素6.5 kg/667m2作分蘗肥。5月20日曬田，復水后在幼穗分化二期施尿素1.8 kg/667m2，鉀肥7.3 kg/667m2作穗肥。早稻所有處理于7月19日統一收獲。晚稻試驗種子于6月22日浸種，6月24日播種。RP于7月23日移栽。JC和JP待大田耕整好后沉實一晚于7月24日移栽，早、晚稻JC、JP、RP處理的栽植密度為25×16 cm，插秧45盤/667m2。7月27日施分蘗肥，用尿素8 kg/667m2，曬田復水后在幼穗分化二期施尿素5 kg/667m2、鉀肥10 kg/667m2作穗肥。于7月27日和8月23日進行中耕除草作業，除草劑拌尿素均勻撒施，保水5～7 d。晚稻所有處理于11月14日統一收獲。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 產量及其產量構成因素 水稻收獲時，連續數30株水稻，計算平均單株有效穗數，按平均穗數從每小區取 3 株完整水稻植株，自然風干后進行室內考種，測定有效穗數、每穗實粒數、每穗空癟粒數、千粒重、結實率等。考種后分別按根、莖、葉和穗分類裝袋烘干，測定各部位干物質量，計算理論產量。理論產量（t/hm2）=有效穗數（萬/hm2）×每穗粒數（粒）×結實率（%）×千粒重（g）×106。

在水稻的成熟期，以小區為單位，在每個小區選擇 5 個生長一致的水稻區域作為測產區，每個測產區面積為 1m2，脫粒后曬干測定產量，并計算實際產量。實際產量（t/hm2）=（實收產量×（1-實際含水量/100）/（1-0.135））/10 000×1 000。

1.3.2 地上部干物重 分別于早、晚稻分蘗盛期、齊穗期和成熟期3個時期，各處理連續數60株水稻，計算平均莖蘗數進行樣品采集，每小區取3株完整水稻植株，然后將植株按莖、葉和穗分類裝袋，于105 ℃殺青30 min，80 ℃下烘干48 h至恒重，冷卻后用電子天平測定干物質量。

1.3.3 水稻植株總氮含量 將成熟期植株地上部按莖、葉、穗分類裝袋，烘干至恒重，將各部位樣品分別粉碎、過篩、混合均勻，稱取各部位樣品0.150 0 g

左右放入指型管中。再在100 ℃下烘至恒重，置于消化管中，經消化處理后，用連續流動分析儀FUTURA

（Alliance French）測定莖、葉和穗部的全氮含量。

1.4 數據處理與分析

1.4.1 指標計算 氮素積累量及氮素積累量按公式（1） （2）計算。

氮素積累量=氮素含量×干物質質量" " " " " （1）

植株總氮積累量=莖部氮素積累量+葉部氮素積累量+穗部氮素積累量" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "（2）

1.4.2 數據分析 運用Excel 2010對數據進行整理和作圖，SPSS Statistics 17.0進行統計分析，方差分析采用Duncan法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同栽培模式對雙季稻產量及其構成因素的影響

由表1可知，早稻理論產量 和實際產量均以JC處理最高，理論產量分別比JP處理、RP處理高51.91%、32.70%；實際產量分別比JP處理、RP處理高51.62%、48.78%。理論產量和實際產量提升的主要原因在于有效穗數和每穗粒數的提升。有效穗數方面，JC處理分別比JP處理、RP處理高57.20%、37.65%；每穗粒數方面，JC處理分別比JP處理、RP處理高22.11%、52.66%。

晚稻理論產量和實際產量均以JP處理最高。其中，理論產量分別比JC處理、RP處理高9.45%、8.26%；實際產量分別比JC處理、RP處理高11.66%、7.07%。理論產量和實際產量提升的主要原因在于有效穗數和每穗粒數的提升。有效穗數方面，JP處理分別比JC處理、RP處理高4.58%、15.17%；每穗粒數方面，JP處理分別比JC處理、RP處理高13.46%、0.97%。

2.2 不同栽培模式對水稻干物質積累量的影響

2.2.1 早稻干物質積累量 由表2可知，不同栽培方式的早稻總干物質積累隨生育期的推進呈上升趨勢，并于成熟期達到最大值。在分蘗盛期，以JP處理的總干物質積累量最高，水稻莖和葉部位干物質重顯著高于其他處理。齊穗期，JP處理的莖、穗部位干物質重顯著高于其他處理。成熟期，以JC處理的總干物質積累量最高，各處理的水稻莖、葉和穗干物質重和總干物質積累量從高到低排序均為JC、JP、RP；總干物質積累量方面，成熟期JC處理分別比JP處理、RP處理高51.60%和131.69%。

2.2.2 晚稻干物質積累量 由表3可知，晚稻分蘗盛期，不同栽培模式莖、葉干物質重及總干物質積累量均未達到顯著差異水平；晚稻齊穗期和成熟期，不同栽培模式各部位干物質重存在差異性，各處理的水稻莖、葉和穗干物質重和總干物質積累量從高到低排序均為RP、JP、JC；RP處理成熟期的總干物質積累量分別比JC處理、JP處理高17.18%、3.73%。

2.3 不同栽培模式對雙季稻成熟期氮素積累量的影響

由表4可知，在不同栽培方式下，早、晚稻成熟期植株各器官中氮素積累量均表現為穗＞莖鞘＞葉片。早稻植株各器官氮積累量中均以JC處理為最高，其次是JP處理和RP處理。早稻3個處理的莖

鞘氮素積累量、比例平均值分別為40.48 kg/hm2和23.63%；葉片氮素積累量、比例平均值分別為12.60 kg/hm2和7.37%；穗氮素積累量、比例平均值分別為120.52 kg/hm2和69.00%。其中，JC處理的莖鞘氮積累量分別比JP處理、RP處理高18.28%、20.19%；

JC的葉片氮積累量分別比JP處理、RP處理高9.64%、33.90%；JC處理的穗氮積累量分別比JP處理、RP處理高60.88%、37.22%；JC處理的總氮積累量分別比JP處理、RP處理高45.23%、33.01%。

由表4可知，晚稻各栽培方式葉片和穗氮積累量均表現為JP＞RP＞JC。在莖鞘部表現為RP＞JP＞JC。晚稻3個處理的葉片氮積累量、比例平均值分別為13.81 kg/hm2和7.36%；莖鞘氮素積累量、比例平均值分別為48.95 kg/hm2和25.98%；穗氮素積累量、比例平均值分別為124.49 kg/hm2和66.66%。

其中，RP處理的莖鞘氮積累量分別比JC處理、JP處理高64.94%、19.86%； JP處理的葉片氮積累量分別比JC處理、RP處理高37.46%、34.59%；JP處理的穗氮積累量分別比JC處理、RP處理高19.81%、13.93%；JP處理的總氮積累量分別比JC處理、RP處理高25.09%、5.77%。

3 討論

3.1 不同栽培模式對雙季稻產量的影響

不同栽培模式對水稻產量有不同程度的提升。徐一蘭等[8]研究發現，拋秧產量gt;機插產量。謝成林等[9]研究發現拋秧產量最高，機插秧和手插秧次之，直播產量最低。與前人研究結果相反，早稻理論產量和實際產量均以JC處理最高，理論產量分別比JP處理、RP處理高51.91%、32.70%；實際產量分別比JP處理、RP處理高51.62%、48.78%。晚稻理論產量和實際產量均以JP處理最高。其中，理論產量分別比JC處理、RP處理高9.45%、8.26%；實際產量分別比JC處理、RP處理高11.66%、7.07%。

3.2 不同栽培模式對雙季稻干物質積累量的影響

干物質積累是作物產量形成的基礎，水稻籽粒產量的形成和干物質的積累速率及生長速率密切相關[8-12]，因此，研究水稻生產中的栽培措施對干物質積累量的影響是非常重要的。有研究表明[13-15]，水稻干物質積累量越多，氮素積累量越高。與前人的研究結果一致，研究中發現，早稻機插秧各時期的干物質積累量較其他栽培方式有顯著區別，即表現為生育前期較小，從齊穗期開始干物質積累多，增長速度明顯加快。從晚稻各生育時期來看，分蘗盛期至成熟期，機拋秧的總干物質積累量最多，人工手拋其次，機插秧最少。在總干物質積累量方面，早稻成熟期JC處理的總干物質積累量比JP處理高51.60%，比RP處理高131.69%。晚稻成熟期RP處理的總干物質積累量比JC處理高17.18%，比JP處理高3.73%。其中，導致總干物質積累量差異較大的主要因素是莖和穗的干物質積累量。

3.3 不同栽培模式對雙季稻氮素積累的影響

氮素在作物產量和品質形成中起著關鍵作用[16-17]。

巨曉棠等[18]認為，水稻產量與植株氮積累量呈顯著或極顯著的相關關系，要提高水稻產量水平，就必須增加水稻植株的氮素積累量。研究結果表明，在雙季稻總氮積累量方面，早稻季以JC處理最高，比JP處理高45.22%，比RP處理高33.01%；晚稻季以JP處理最高，比JC處理高25.09%，比RP處理高5.77%。早稻的總氮積累量與產量均以機插秧為最高，晚稻的總氮積累量與產量均以機拋秧為最高，這與凌啟鴻[19]和韋銀蘭[20]研究結果一致，這表明提高氮素積累有助于提高水稻產量，較高的氮素積累量為其高產形成奠定了物質基礎。

4 結論

試驗結果表明，不同栽培模式下雙季稻氮素吸收存在差異，在湘北地區早稻機插與晚稻機拋有利于提高氮素利用率，提高水稻產量。

參考文獻：

[1] 秦娜，朱燦燦，代書桃，等. 施氮時期對谷子產量、品質和氮素利用率的影響[J]. 中國農業大學學報，2023，28（1）：67-78.

[2] 李秀芬，朱金兆，顧曉君，等. 農業面源污染現狀與防治進展[J]. 中國人口·資源與環境， 2010，20（4）：81-84.

[3] 汪洪，李錄久，王鳳忠，等. 人工濕地技術在農業面源水體污染

控制中的應用[J]. 農業環境科學學報，2007，26（S2）：441-446.

[4] 劇成欣，季紅娟，張春梅，等. 中國水稻生產“雙減” 的目的意義與途徑方法[J]. 中國農學通報，2018，34（23）：12-18.

[5] 朱德峰，張玉屏，陳惠哲，等. 中國水稻高產栽培技術創新與實踐[J]. 中國農業科學，2015， 48（17）： 3404-3414.

[6] 李應洪，孫永健，李玥，等. 不同秧齡下機插方式與密度對雜交稻根系生長及氮素利用特征的影響[J]. 中國水稻科學，2017，31（6）：599-610.

[7] 陳佳娜，曹放波，謝小兵，等. 機插條件下低氮密植栽培對“早晚兼用” 雙季稻產量和氮素吸收利用的影響[J]. 作物學報， 2016， 42（8）：1176-1187.

[8] 徐一蘭，劉唐興，付愛斌. 不同栽插方式對雙季稻生理特性和產量的影響[J]. 中國農業科技導報，2020，22（12）：20-28.

[9] 謝成林，張菊芳. 不同稻作方式對淮稻13號生長發育及產量的影響[J]. 江蘇農業科學， 2011，39（4）：64-67.

[10] 潘俊峰，鐘旭華，約麥爾·艾麥提，等. 不同栽培模式對新疆水稻產量和肥料利用率的影響[J]. 中國稻米，2018，24（6）： 21-25.

[11] 潘俊峰，鐘旭華，黃農榮，等. 不同栽培模式對華南雙季晚稻產量和氮肥利用率的影響[J]. 浙江農業學報，2019，31（6）：857-868.

[12] 趙麗萍，陶優生，唐云鵬，等. 水稻栽培方式的演變歷史和發展趨勢[J]. 作物研究，2013， 27（2）： 169-173.

[13] 王允青，郭熙盛，戴明伏. 氮肥運籌方式對雜交水稻干物質積累和產量的影響[J]. 中國土壤與肥料，2008（2）： 31-34.

[14] 葉廷紅，李鵬飛，侯文峰，等. 早稻、晚稻和中稻干物質積累及氮素吸收利用的差異[J]. 植物營養與肥料學報，2020，26（2）： 212-222.

[15] 周中林. 探究高產水稻品種干物質生產特性[J]. 農業與技術，2015，35（18）：24.

[16] 蘭艷，黃鵬，江谷馳弘，等. 施氮量和栽插密度對粳稻D46產量及氮肥利用率的影響[J]. 華南農業大學學報，2016，37（1）： 20-28.

[17] 姜紅芳，蘭宇辰，王鶴瓔，等. 氮肥運籌對蘇打鹽堿地水稻養分積累、轉運及分配的影響[J]. 中國土壤與肥料，2020（5）：45-55.

[18] 巨曉棠. 氮肥有效率的概念及意義：兼論對傳統氮肥利用率的理解誤區[J]. 土壤學報， 2014，51（5）：921-933.

[19] 凌啟鴻， 張洪程， 丁艷鋒， 等. 水稻高產精確定量栽培[J]. 北方水稻， 2007，37（2）： 1-9.

[20] 韋銀蘭，羅友誼，唐啟源，等. 機械種植方式對雙季稻生育期、產量及經濟效益的影響[J]. 雜交水稻，2022，37（1）：122-128.

（責任編輯：賀麗江）

基金項目：國家重點研發計劃（2022YFD2300305）

作者簡介：葉芷汐（1994—），女，湖南長沙人，碩士研究生，主要從事生態種養與碳氮循環研究。

通信作者：傅志強