氮素對云南哈尼梯田粳型紅米稻產(chǎn)量及物質(zhì)生產(chǎn)的影響

雷恩等

摘要：以哈尼梯田純系品種粳型紅米稻月亮谷為材料，研究不同施氮水平對其產(chǎn)量及干物質(zhì)生產(chǎn)的影響。結(jié)果表明，在0～125.0 kg/hm2的施氮范圍內(nèi)，該水稻品種的產(chǎn)量隨施氮量的增加表現(xiàn)為先增加后降低，低氮（0～50 kg/hm2）、高氮（100～125 kg/hm2）水平下的產(chǎn)量均表現(xiàn)較低，平均為3 118 kg/hm2，而中等供氮（67.5～75.0 kg/hm2）水平下的產(chǎn)量表現(xiàn)較高，平均為3 481 kg/hm2。高施氮量顯著降低了紅米稻的穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、收獲指數(shù)，低施氮量顯著降低了干物質(zhì)積累量和有效穗數(shù)，中等施氮量產(chǎn)量構(gòu)成因素之間關(guān)系達(dá)到最佳的協(xié)調(diào)狀態(tài)，累積的干物質(zhì)能高效轉(zhuǎn)運(yùn)到產(chǎn)品器官中。通過科學(xué)合理的氮肥運(yùn)籌協(xié)調(diào)產(chǎn)量構(gòu)成因素之間的關(guān)系，是獲取哈尼梯田紅米稻高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)的主要途徑。

關(guān)鍵詞：氮素；哈尼梯田；紅米稻；產(chǎn)量

中圖分類號： S511.2+20.6文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2015）02-0074-03

收稿日期：2014-04-23

基金項(xiàng)目：云南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究計(jì)劃（編號：2011FB091）；云南省農(nóng)作物優(yōu)質(zhì)高效栽培與安全控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室專項(xiàng)。

作者簡介：雷恩（1982—），男，內(nèi)蒙古化德人，碩士，講師，主要從事作物生理生態(tài)與栽培教學(xué)與研究。E-mail：tlf3300@126.com。

通信作者：劉艷紅，博士，教授，主要從事植物營養(yǎng)與環(huán)境科學(xué)教學(xué)與研究。E-mail：kidliu1968@126.com。云南哈尼梯田是世界文化景觀遺產(chǎn)，核心區(qū)位于云南省元陽縣境內(nèi)。當(dāng)代的哈尼梯田作為原始生態(tài)系統(tǒng)中的重要一部分，梯田稻作系統(tǒng)在不宜種植雜交稻的高寒區(qū)域已經(jīng)有上千年的歷史。目前，該地區(qū)水稻生產(chǎn)仍然接近最原始狀態(tài)，稻田常年淹水，隨水沖施肥料，肥料主要為有機(jī)肥，幾乎不施用化肥[1]。梯田內(nèi)水稻品種接近野生稻，無芒或短芒，谷殼顏色黃色，因水稻種皮棕紅色，又被稱為紅米稻，紅米稻營養(yǎng)全面合理，是比較理想的保健食品資源之一[2-3]。本試驗(yàn)主要通過氮素來構(gòu)建不同紅米稻實(shí)際的生產(chǎn)力水平，主要從產(chǎn)量構(gòu)成因素和干物質(zhì)積累分析產(chǎn)量形成原理，明確不同氮素水平對產(chǎn)量和物質(zhì)生產(chǎn)的影響，以期為紅米稻氮肥合理運(yùn)籌及提高產(chǎn)量提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

1材料與方法

1.1材料

選用粳型紅米稻品種月亮谷為材料，該品種主要分布在云南哈尼梯田核心區(qū)內(nèi)海拔1 800 m左右的種植區(qū)域，屬于純系常規(guī)粳稻。由云南省元陽縣種子管理站提供。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在種植粳型紅米稻區(qū)域內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)置6個(gè)施氮處理，分別為不施氮肥（N0，純氮0 kg/hm2）、低氮（N1，純氮50.0 kg/hm2）、中氮（N2，純氮75.0 kg/hm2）、中高氮（N3，純氮100.0 kg/hm2）、高氮 （N4，純氮125.0 kg/hm2）、傳統(tǒng)施氮水平（CK，含純氮0.9%的農(nóng)家肥7.5t/hm2，純氮67.5 kg/hm2）。試驗(yàn)3次重復(fù)，小區(qū)面積為40 m2，試驗(yàn)區(qū)域總面積720 m2。

1.3試驗(yàn)實(shí)施

農(nóng)家肥作基肥一次性投入。其他處理分別施加氮肥（N）、磷肥（P2O5）、鉀肥（K2O），氮肥的投入均按基肥 ∶分蘗肥 ∶穗肥=5 ∶2 ∶3施用。磷肥總量75 kg/hm2，作基肥一次性施入。鉀肥總量125 kg/hm2，分底肥和穗肥2次施入，施入量各占50%。試驗(yàn)于3月20日播種，5月6日進(jìn)行單株移栽，移栽密度按照當(dāng)?shù)囟ㄖ惨?guī)格行距20 cm、株距15 cm，生育期間其他田間管理措施均按照傳統(tǒng)管理模式同步進(jìn)行。

1.4測定指標(biāo)及方法

1.4.1水稻生長動(dòng)態(tài)及干物質(zhì)積累分別于分蘗期、孕穗期、齊穗期、乳熟期、成熟期等5個(gè)主要生育時(shí)期，在每個(gè)處理小區(qū)內(nèi)取樣10株，洗凈泥沙，分別測定株高、莖蘗數(shù)，然后剪去根，將葉、莖+鞘、穗分開，于105 ℃殺青20 min，然后在 70 ℃ 下烘干至恒質(zhì)量?？疾焖静煌龝r(shí)期地上部分干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)變化。

1.4.2水稻產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素水稻成熟期在每個(gè)處理小區(qū)內(nèi)選取正方形測產(chǎn)區(qū)域，面積不小于5 m2，采用人工脫粒，曬干風(fēng)選后稱取風(fēng)干質(zhì)量，以14.0%的吸濕水來計(jì)算水稻的實(shí)際產(chǎn)量。測產(chǎn)同時(shí)，取正方形測產(chǎn)小區(qū)的對角線10株進(jìn)行考種，將每個(gè)樣品分成稻草、穗2個(gè)部分，然后將稻草樣、穗枝梗樣放入烘箱中，70 ℃下烘至恒質(zhì)量。考察地上部分總生物產(chǎn)量。

穗樣手工脫粒，脫粒后在室內(nèi)晾干，然后采用水洗法將實(shí)粒、空秕粒分開。稱量實(shí)粒、空秕粒的風(fēng)干總質(zhì)量，分別從實(shí)粒、空秕粒中取3份30 g、3份2 g的小樣，計(jì)數(shù)每個(gè)小樣的粒數(shù)，置于70 ℃烘箱中烘至恒質(zhì)量后稱干質(zhì)量。計(jì)算每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率（結(jié)實(shí)率=實(shí)粒數(shù)/總粒數(shù)×100%）、千粒質(zhì)量、理論產(chǎn)量。

1.5數(shù)據(jù)分析

用Excel 2003電子表格對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和描述，用SPSS 13.0軟件對各處理的平均數(shù)進(jìn)行方差分析。

2結(jié)果與分析

2.1氮素對哈尼梯田紅米稻產(chǎn)量及收獲指數(shù)的影響

氮素對哈尼梯田紅米稻的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量、生物產(chǎn)量及收獲指數(shù)均有顯著影響。從經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量看，對照（傳統(tǒng)施氮水平，下同）與N2處理表現(xiàn)較高，處理間差異不顯著，而N0、N1、N3、N4處理經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量表現(xiàn)較低，但處理間差異不顯著。在一定范圍內(nèi)，生物產(chǎn)量隨施氮量的增加而增加，N4處理表現(xiàn)最高，為20 394 kg/hm2，N1、N2處理次之，N0、CK處理最低。在一定范圍內(nèi)，收獲指數(shù)隨施氮量的增大而降低，收獲指數(shù)最大，為0.295，N4處理最小，僅為0.145（表1）。

2.2氮素對哈尼梯田紅米稻產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

在一定范圍內(nèi)，哈尼梯田紅米稻穗數(shù)隨施氮量的增加而增加，穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、理論產(chǎn)量隨施氮量的增加而降低，而氮素對千粒質(zhì)量沒有影響。單位面積有效穗數(shù)方面N4、N2處理表現(xiàn)較高，平均為377穗/m2，而對照、N0、N1處理表現(xiàn)較

2.3氮素對哈尼梯田紅米稻植株高度的影響

氮素對哈尼梯田紅米稻植株高度的影響主要集中在齊穗期及以后。分蘗期至孕穗期，氮素對株高影響均不顯著。齊穗期至成熟期，從整體的變化特征來看，株高隨施氮量的增加而增加。乳熟期N4處理植株高度表現(xiàn)較高，為144.8 cm。齊穗期和成熟期，N4處理均顯著高于N0、N1處理和對照（圖1）。

2.4氮素對哈尼梯田紅米稻植株莖蘗數(shù)的影響

不同生育時(shí)期氮素對哈尼梯田紅米稻植株莖蘗數(shù)均產(chǎn)生了顯著的影響，從整體變化特征來看，莖蘗數(shù)隨施氮量的增加而增加，孕穗期不同處理的莖蘗數(shù)均達(dá)到最大值，齊穗期后莖蘗數(shù)均又下降。分蘗期N4處理的莖蘗數(shù)顯著大于N0、N1處理和對照；孕穗期N4處理表現(xiàn)最大，為18個(gè)/株，對照表現(xiàn)最小，為10個(gè)/株。齊穗期N2、N4處理均顯著大于N0處理和對照；乳熟期N4處理顯著大于N0、N3處理和對照；成熟期N4處理顯著大于N0、N1處理和對照（圖2）。

2.5氮素對哈尼梯田紅米稻干物質(zhì)生產(chǎn)的影響

在不同的生育時(shí)期，氮素對哈尼梯田紅米稻干物質(zhì)生產(chǎn)均有顯著的影響，干物質(zhì)增長隨施氮量的增加而增加。分蘗期N4處理的干物質(zhì)產(chǎn)量最大，為95.9 g/m2，其次是N3處理， 為81.3 g/m2，對照最小， 為60.7 g/m2；孕穗期N2、N4處

理均顯著大于N0、N1、N3處理和對照；齊穗期N4處理均顯著大于N0、N1、N3處理和對照。乳熟期至成熟期N4處理表現(xiàn)最大，分別為1 964.6、2 039.4 g/m2，均顯著大于其他處理，其次是N2處理，分別為1 653.5、1 729.3 g/m2，對照表現(xiàn)最小，分別為 1 175.1、1 190.5 g/m2（表3）。

3討論與結(jié)論

氮素是影響水稻產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素及干物質(zhì)積累量最重要的營養(yǎng)元素之一，對水稻產(chǎn)量形成具有重要的影響[4-6]。合理施用氮肥能夠增加水稻植株高度、促進(jìn)分蘗、提高有效穗數(shù)和穗粒數(shù)，為水稻高產(chǎn)與物質(zhì)積累提供了必要的營養(yǎng)，但針對具體某一個(gè)水稻品種而言，過量施用氮肥則會增加無效分蘗、降低千粒質(zhì)量，導(dǎo)致產(chǎn)量下降[7-8]。相關(guān)研究表明，粳型稻米的產(chǎn)量會隨施氮量的增加，表現(xiàn)為先增加后下降，在高氮條件下，主要通過重施基肥和分蘗肥來增加穗數(shù)，從而獲得較高產(chǎn)量；在低氮條件下，增加穗粒肥來提高結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量，從而使產(chǎn)量穩(wěn)定[9-11]。氮素對粳稻群體生產(chǎn)力及物質(zhì)生產(chǎn)的研究結(jié)果也表明，在總施氮量0～337.5 kg/hm2范圍內(nèi)，隨著施氮量的增加，50個(gè)粳稻品種在孕穗期和齊穗期的干物質(zhì)積累量均顯著增加，成熟期則表現(xiàn)為先增后減的變化趨勢，拔節(jié)期干物質(zhì)積累量隨著產(chǎn)量等級的增加而降低，不同產(chǎn)量水平下的收獲指數(shù)均隨產(chǎn)量的增加而顯著增加[12]。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，哈尼梯田粳型紅米稻的產(chǎn)量隨施氮量的增加表現(xiàn)為先增加后降低，本結(jié)論與陸旭等的研究結(jié)果[13]基本一致，在中等和傳統(tǒng)施氮水平下的實(shí)際產(chǎn)量較高，平均為3 481 kg/hm2。施氮量在0～125.0 kg/hm2的全部或部分范圍內(nèi)，紅米稻的生物產(chǎn)量、穗數(shù)、株高及各個(gè)生育時(shí)期的莖蘗數(shù)和干物質(zhì)量均隨施氮量的增加而增加，而收獲指數(shù)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率卻均在一定范圍內(nèi)隨施氮量的增加而顯著下降。在較高施氮條件下（100～125.0 kg/hm2），紅米稻干物質(zhì)積累量及有效穗數(shù)有較高的水平，但穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率及收獲指數(shù)卻表現(xiàn)較低，導(dǎo)致了實(shí)際產(chǎn)量的下降。在中等施氮條件下（675～75.0 kg/hm2），干物質(zhì)生產(chǎn)量不是最大，但有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率之間的關(guān)系卻能達(dá)到較為理想的協(xié)調(diào)狀態(tài)，從而使得該條件下的產(chǎn)量維持在一個(gè)相對較高的水平，值得注意的是，盡管在傳統(tǒng)施氮條件下的生物產(chǎn)量表現(xiàn)較低，但收獲指數(shù)和產(chǎn)量均能表現(xiàn)為較高水平，證實(shí)了該條件下紅米稻的物質(zhì)生產(chǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)到產(chǎn)品器官中的能力大，生產(chǎn)效率高。在低氮條件下（0～50.0 kg/hm2），穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率表現(xiàn)較高，但有效穗數(shù)的減少是該條件下產(chǎn)量較低的主要原因。水稻各產(chǎn)量構(gòu)成因素之間存在相互制約和相互補(bǔ)償?shù)淖饔?，通過研究其產(chǎn)量構(gòu)成因素的形成過程、相互關(guān)系以及影響因素，在生產(chǎn)實(shí)踐中采取相應(yīng)的調(diào)控措施，協(xié)調(diào)產(chǎn)量構(gòu)成因素間的關(guān)系是獲取哈尼梯田紅米稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的主要途徑。

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