胡 群夏 敏張洪程,*曹利強(qiáng)郭保衛(wèi)魏海燕陳厚存戴其根霍中洋許 軻林昌明韓寶富

1揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)業(yè)部長江流域稻作技術(shù)創(chuàng)新中心 / 揚(yáng)州大學(xué)江蘇省作物遺傳生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 江蘇揚(yáng)州 225009;2海安縣作物栽培技術(shù)指導(dǎo)站, 江蘇海安 226600;3南通錦湖生態(tài)農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司, 江蘇海安 226600

氮肥運(yùn)籌對缽苗機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻產(chǎn)量及氮素吸收利用的影響

胡 群1夏 敏1張洪程1,*曹利強(qiáng)1郭保衛(wèi)1魏海燕1陳厚存2戴其根1霍中洋1許 軻1林昌明2韓寶富3

1揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)業(yè)部長江流域稻作技術(shù)創(chuàng)新中心 / 揚(yáng)州大學(xué)江蘇省作物遺傳生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 江蘇揚(yáng)州 225009;2海安縣作物栽培技術(shù)指導(dǎo)站, 江蘇海安 226600;3南通錦湖生態(tài)農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司, 江蘇海安 226600

近年來, 長江中下游地區(qū)優(yōu)質(zhì)食味水稻的種植面積不斷拓展, 新型的配套缽苗機(jī)插栽培技術(shù)增產(chǎn)增效顯著。其中, 氮肥施用起著主要的調(diào)控作用。以江蘇優(yōu)質(zhì)食味水稻代表性品種南粳9108和南粳5055為材料, 在總施純氮量270 kg hm–2大田氮肥常用量條件下, 設(shè)置10∶0、9∶1、8∶2、7∶3、6∶4、5∶5、4∶6七種基蘗肥與穗肥比例的處理。比較研究不同處理對缽苗機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素、莖蘗動態(tài)、葉面積指數(shù)、干物質(zhì)積累、氮素吸收利用等方面的影響。結(jié)果表明, 當(dāng)基蘗肥與穗肥比例為 6∶4時(shí)產(chǎn)量最高, 因其在穩(wěn)定穗數(shù)的基礎(chǔ)上, 每穗粒數(shù)顯著高于其他處理, 群體穎花量高, 同時(shí)能顯著提高結(jié)實(shí)率和千粒重。群體莖蘗數(shù)隨著基蘗肥比例的降低而逐漸減少,穗肥比例較高的處理拔節(jié)之后莖蘗數(shù)下降平緩, 成熟期莖蘗成穗率明顯高于穗肥比例較低的處理; 6∶4處理生育中、后期群體葉面積指數(shù)和干物質(zhì)積累量均較高, 尤其成熟期干物質(zhì)重以及拔節(jié)至成熟期階段干物質(zhì)積累量顯著大于其他處理。6∶4處理拔節(jié)之前的氮素積累量較少, 拔節(jié)之后氮素積累量和成熟期總吸氮量顯著高于其他處理, 氮肥表觀利用率、氮肥生理利用率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)力都顯著高于其他處理。基蘗肥與穗肥比例為6∶4的氮肥運(yùn)籌方式, 利于在培育適宜穗數(shù)的同時(shí), 培育大穗, 提高結(jié)實(shí)率和千粒重, 協(xié)調(diào)產(chǎn)量構(gòu)成因素, 優(yōu)化群體質(zhì)量, 使缽苗機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻達(dá)到高產(chǎn)、高效的相互統(tǒng)一。

氮肥運(yùn)籌; 缽苗機(jī)插; 優(yōu)質(zhì)食味水稻; 產(chǎn)量; 氮素吸收利用

氮素是作物生長必需的三大元素之一, 對作物生長效果明顯[1]。一直以來, 氮肥運(yùn)籌是水稻生產(chǎn)過程中的重要手段, 與稻谷產(chǎn)量[2]、氮肥吸收利用和稻米品質(zhì)等關(guān)系密切, 合理運(yùn)籌不僅增加產(chǎn)量, 且能提高水稻對氮素的吸收利用[3]。關(guān)于氮肥的合理運(yùn)籌, 前人的研究很多, 趙峰等[4]研究認(rèn)為早稻兩優(yōu)287機(jī)械栽植, 在基肥、分蘗肥、穗肥中氮比例為5∶3∶2時(shí)有利于提高生育后期的根系活力、形成有效利用養(yǎng)分的根系特征、促進(jìn)葉片光合能力的發(fā)揮,最終取得較高產(chǎn)量。林忠成等[5]研究認(rèn)為當(dāng)基蘗肥氮比例為60%~70%時(shí), 雙季早、晚稻的群體碳氮代謝比較協(xié)調(diào), 產(chǎn)量和氮肥利用效率較高。吳文革等[6]研究認(rèn)為前氮后移增施穗肥, 能為水稻整個(gè)生育期提供比較平衡的氮素供應(yīng), 可促進(jìn)氮素的吸收, 提高氮肥當(dāng)季利用效率, 雙季稻北緣地區(qū)早稻的合理施肥方式為基肥∶蘗肥∶穗肥= 50∶25∶25。陳海飛等[7]研究認(rèn)為在湖北中低產(chǎn)水稻田氮肥配比處理中,基、蘗、穗氮肥比例為40∶30∶30的處理氮素收獲指數(shù)和氮肥偏生產(chǎn)力較高, 產(chǎn)量也較高。張祥明等[8]認(rèn)為產(chǎn)量、氮肥利用率與氮肥基施比例呈現(xiàn)拋物線關(guān)系, 拋栽方式基肥占42.97%、移栽方式為40.88%時(shí)氮肥利用率最高。由此可見, 前人關(guān)于氮肥運(yùn)籌的研究多集中于以往的常規(guī)手插或毯苗機(jī)插, 同時(shí)所采用的品種多為常規(guī)或雜交稻, 針對缽苗機(jī)插條件下優(yōu)質(zhì)食味水稻的氮肥精確運(yùn)籌研究尚未見系統(tǒng)報(bào)道。

水稻缽苗機(jī)插, 是采用新型插秧機(jī)將缽育壯秧按一定的行距和株距有序地?zé)o植傷地移植于大田的先進(jìn)技術(shù); 栽后, 緩苗期短, 早生快發(fā), 高峰苗量適宜, 成穗率高, 生育中后期群體光合勢、干物質(zhì)積累以及群體生長率和凈同化率都相對較高, 利于機(jī)插條件下獲得較高的產(chǎn)量, 且能改善稻米品質(zhì)[9-10]。隨著國家對農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整, 在水稻生產(chǎn)上, 加快優(yōu)質(zhì)水稻生產(chǎn)進(jìn)程已成為今后的發(fā)展方向[11]。近年來, 蘇、浙、皖、桂等許多地方開始重視優(yōu)質(zhì)食味水稻品種的選育和推廣, 人們對優(yōu)質(zhì)稻米的要求越來越高, 需求越來越大, 對于影響其產(chǎn)量的氮肥運(yùn)籌研究顯得尤為重要。本研究旨在為缽苗機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻氮肥的合理施用提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo), 進(jìn)一步完善缽苗機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻大田栽培管理技術(shù), 形成具有缽苗機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻特色的高產(chǎn)和高效的栽培技術(shù)理論。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與供試品種

揚(yáng)州大學(xué)校外試驗(yàn)基地江蘇省海安縣雅周鎮(zhèn)。試驗(yàn)田前茬為小麥(產(chǎn)量約為6.7 t hm–2), 土壤質(zhì)地為沙壤土, 地力中等, 含有機(jī)質(zhì)28.1 g kg–1、全氮1.6 g kg–1、堿解氮89.4 mg kg–1、速效磷34.3 mg kg–1、速效鉀85.7 mg kg–1。

供試品種為南粳9108和南粳5055, 前者原名“寧9108”, 由江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所以武香粳14/關(guān)東194雜交, 于2009年育成, 屬遲熟中粳稻品種, 全生育期約為153 d, 整精米率約為72%, 堊白率約為18%, 堊白度約為3.1%, 膠稠度約為89 mm, 直鏈淀粉含量約為14.2%。后者由江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所于2005年育成, 屬早熟晚粳稻品種, 全生育期為160 d左右, 整精米率約為72.1%, 堊白率約為15%, 堊白度約為2.1%, 膠稠度約為81 mm, 直鏈淀粉含量約為12.5%, 兩者都屬于半糯型品種, 食味品質(zhì)極佳, 均為江蘇省大面積栽培的優(yōu)質(zhì)食味水稻。育秧缽盤為 D448P型水稻缽苗育秧盤, 規(guī)格為61.8 cm×31.5 cm×2.5 cm (長度×寬度×高度), 每盤448個(gè)缽孔, 上部孔徑1.6 cm, 底部孔徑1.3 cm; 配套育插秧機(jī)械為2BD-600 (LSPE-60AM)型水稻缽苗播種機(jī)和2ZB-6 (RX-60AM)型缽苗乘坐式高速插秧機(jī)。上述機(jī)具均由常州亞美柯機(jī)械設(shè)備有限公司制造。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用單因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)方法, 試驗(yàn)因素為基蘗肥和穗肥比例。設(shè)置 7個(gè)氮肥運(yùn)籌方式即基蘗肥與穗肥比例為10∶0、9∶1、8∶2、7∶3、6∶4、5∶5、4∶6。同時(shí)設(shè)置一個(gè)對照, 全生育期不施氮肥(CK), 磷、鉀肥同比例施入。每處理重復(fù)3次, 小區(qū)面積15 m2, 共48個(gè)小區(qū), 隨機(jī)排列。小區(qū)四周設(shè)保護(hù)行, 每小區(qū)之間筑35~40 cm土埂并用塑料薄膜包埂,以減少各小區(qū)間的相互影響。

每公頃施純氮270 kg, 基肥∶蘗肥= 5∶5, N∶P∶K= 1.0∶0.5∶0.8。基肥在移栽前1 d施入; 分蘗肥分別于移栽后7 d和2周等量施入; 穗粒肥分別于倒四葉和倒三葉等量施入。另外, 鉀肥(K2O)按基肥和幼穗分化肥(倒四葉)等量施入; 磷肥等量(P2O5)作基肥一次施入。其中氮肥為尿素(含氮46.4%)、磷肥為過磷酸鈣(含P2O512.5%)、鉀肥為氯化鉀(含K2O 57%)。根據(jù)養(yǎng)分含量計(jì)算肥料實(shí)物用量, 隨稱隨施。

2014年5月16日和2015年5月17日采用448孔育秧硬盤培育健壯缽苗, 每孔4~5粒, 分別于6月20日和6月22日使用缽苗插秧機(jī)機(jī)插, 秧齡分別為34 d和35 d, 行距∶株距= 33.0 cm∶12.0 cm, 每公頃基本苗 105萬株。栽后補(bǔ)缺去余, 精確穴苗數(shù)。機(jī)插時(shí)薄水移栽活棵, 分蘗期穩(wěn)定淺水層灌溉; 在有效分蘗臨界葉齡的前一個(gè)葉齡, 莖蘗數(shù)達(dá)到預(yù)期穗數(shù)的80%時(shí), 開始排水?dāng)R田, 輕擱、多擱; 拔節(jié)至成熟期濕潤灌溉, 干干濕濕; 收獲前5~7 d斷水。按當(dāng)?shù)卮竺娣e生產(chǎn)統(tǒng)一實(shí)施病蟲草害防治。

1.3 測定內(nèi)容與方法

1.3.1 莖蘗動態(tài) 秧苗返青活棵后, 從每個(gè)小區(qū)選取2個(gè)觀察點(diǎn), 每點(diǎn)選取10穴定期調(diào)查, 拔節(jié)前每5 d觀測一次, 統(tǒng)計(jì)莖蘗數(shù), 拔節(jié)后每7 d觀測一次, 統(tǒng)計(jì)莖蘗數(shù), 記錄4個(gè)重要時(shí)期有效分蘗臨界葉齡期、拔節(jié)期、抽穗期、成熟期的莖蘗數(shù)和觀察其莖蘗消長動態(tài)。

1.3.2 葉面積指數(shù)和干物質(zhì)量 分別于有效分蘗臨界葉齡期、拔節(jié)期、抽穗期、成熟期, 按每小區(qū)莖蘗數(shù)的平均數(shù)取代表性植株 3穴, 用直尺量取葉片長與寬, 并采用比重法測定葉面積(從每株隨機(jī)選取20張葉片, 統(tǒng)一剪取10 cm長度作為比重葉, 量出每張葉片寬度求取平均值 w, 烘干稱取比重葉干物質(zhì)重和每株葉片總干物質(zhì)重, 每株葉面積= 每株葉片總干物質(zhì)重×0.1×w/比重葉干物質(zhì)重), 從而計(jì)算出葉面積指數(shù)。植株105℃下殺青30 min, 75℃下烘干至恒重, 測定各器官干物質(zhì)質(zhì)量。

1.3.3 氮素積累量 將樣品粉碎后用 H2SO4-H2O2消化, 以半微量凱氏定氮法測定各部分氮含量。

1.3.4 產(chǎn)量 成熟期普查每小區(qū)50穴, 計(jì)算有效穗數(shù), 取5穴調(diào)查每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率, 以1000粒實(shí)粒樣本(干種子)稱重, 重復(fù)3次(誤差不超過0.05 g)求取千粒重, 從而求取理論產(chǎn)量。成熟期從各小區(qū)割取50穴, 脫粒、去雜曬干后稱重求取實(shí)際產(chǎn)量。

1.3.5 收獲指數(shù) 于成熟期按每小區(qū)莖蘗數(shù)的平均數(shù)取代表性植株3穴, 剪去根部, 于105℃下殺青30 min, 75℃下烘干至恒重, 測定其干物質(zhì)質(zhì)量, 計(jì)算出群體單位面積地上部總干物質(zhì)積累量。成熟期從各小區(qū)割取50穴, 脫粒、去雜曬干至恒重后稱取籽粒重量,計(jì)算出群體單位面積經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量, 計(jì)算收獲指數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)計(jì)算與統(tǒng)計(jì)分析

氮肥表觀利用率(%)= (施氮區(qū)植株氮素積累量-空白區(qū)植株氮素積累量) /施氮量×100

氮肥農(nóng)學(xué)利用率(kg kg–1)= (施氮區(qū)水稻產(chǎn)量-空白區(qū)水稻產(chǎn)量) /施氮量

氮肥生理利用率(kg kg–1)= (施氮區(qū)水稻產(chǎn)量-空白區(qū)水稻產(chǎn)量) / (施氮區(qū)植株氮素積累量-空白區(qū)植株氮素積累量)

百千克籽粒需氮量(kg)= 植株氮素積累量/產(chǎn)量×100

收獲指數(shù)(%)= 群體單位面積經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量/群體單位面積地上部總干物質(zhì)積累量×100

采用Microsoft Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)的錄入和計(jì)算, 運(yùn)用DPS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

基蘗肥與穗肥比例不同, 連續(xù)兩年缽苗機(jī)插優(yōu)質(zhì)水稻的產(chǎn)量處理間差異達(dá)顯著水平。由表1可知,隨著基蘗肥比例減少, 水稻產(chǎn)量先增加后減小, 當(dāng)基蘗肥與穗肥比例為6∶4時(shí)產(chǎn)量最高, 顯著高于其他處理, 如2014年, 南粳9108、南粳5055實(shí)際產(chǎn)量分別為10 515.08 kg hm–2和10 434.24 kg hm–2, 分別較兩品種10∶0處理時(shí)最低產(chǎn)量9423.66 kg hm–2和9398.39 kg hm–2增產(chǎn)10.38%和9.93%。

表1 不同氮肥運(yùn)籌下缽苗機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素Table1 Yield and its components of mechanical pot-seedling transplanting rice with good taste quality under different nitrogen applications

進(jìn)一步分析產(chǎn)量構(gòu)成因素, 不同處理的結(jié)實(shí)率和千粒重, 隨著基蘗肥占總施氮量比例的降低, 呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢, 除不施氮的對照最高外,均以6∶4處理最高。群體穎花量構(gòu)成因素的穗數(shù)隨著基蘗肥占總施氮量比例的降低呈減少趨勢, 而每穗粒數(shù)隨著基蘗肥占總施氮量比例的降低而增加,而后又略有下降。從本試驗(yàn)結(jié)果可知, 缽苗機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻在基蘗肥與穗肥比例為 6∶4時(shí)產(chǎn)量最高, 其次是7∶3, 可以看出6∶4處理更有利于高產(chǎn),其在穩(wěn)定穗數(shù)的基礎(chǔ)上, 后期適量施用穗肥可以顯著提高每穗粒數(shù), 同時(shí)能夠提高結(jié)實(shí)率和千粒重,從而達(dá)到高產(chǎn)。

由于 2年試驗(yàn)結(jié)果的規(guī)律基本一致, 下文以2015年的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析。

2.2 群體莖蘗動態(tài)和成穗率

由表2可知, 基蘗肥與穗肥比例對缽苗機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻不同生育期莖蘗數(shù)和最終成穗率影響較大。從有效分蘗臨界葉齡期開始各處理莖蘗數(shù)差異顯著, 表現(xiàn)為隨著基蘗肥占總施氮量比例的降低而減少, 各處理在拔節(jié)期均達(dá)高峰苗, 拔節(jié)期、抽穗期和成熟期穗數(shù)不同處理間的趨勢表現(xiàn)為與有效分蘗臨界葉齡期一致; 高峰苗之后, 前期施肥量較大的處理群體莖蘗數(shù)消亡較快, 到成熟期, 成穗率隨著基蘗肥占總施氮量比例的降低而提高, 說明減少前期基蘗肥的用量可以降低高峰苗的數(shù)量, 后期施用穗肥可以提高成穗率。

表2 不同氮肥運(yùn)籌下缽苗機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻的莖蘗動態(tài)和成穗率Table2 Number of stem and tiller and percentage of productive tiller of mechanical pot-seedling transplanting rice with good taste quality under different nitrogen applications

2.3 葉面積指數(shù)動態(tài)和結(jié)實(shí)期葉面積衰減率

由表3可以看出, 有效分蘗臨界葉齡期, 隨著基蘗肥占總施氮量比例的降低, 兩品種葉面積指數(shù)逐漸減小, 處理間差異達(dá)顯著水平; 拔節(jié)期的趨勢與有效分蘗臨界葉齡期一致; 抽穗期各處理葉面積指數(shù)均達(dá)最大值, 群體葉面積指數(shù)表現(xiàn)出隨著基蘗肥占總施氮量比例的降低而先增加后減小, 后期穗肥比例較大的處理葉面積指數(shù)多高于前期基蘗肥比例較大的處理; 抽穗后, 各處理葉面積指數(shù)均開始下降, 基蘗肥比例較大的處理下降較快, 到成熟期群體葉面積指數(shù)呈現(xiàn)拋物線趨勢, 6∶4處理的葉面積指數(shù)顯著高于其他處理; 結(jié)實(shí)期葉面積衰減率隨著基蘗肥占總施氮量比例的降低逐漸減少, 而后略有增加, 6∶4和7∶3處理可以減小葉面積衰減速度。

表3 不同氮肥運(yùn)籌下缽苗機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻的葉面積指數(shù)和葉面積衰減率Table3 Leaf area index and decreasing rate of leaf area of mechanical pot-seedling transplanting rice with good taste quality under different nitrogen applications

2.4 群體干物質(zhì)積累

由表4可知, 拔節(jié)之前, 因?yàn)榛Y肥比例較高,干物質(zhì)積累速率較快, 拔節(jié)期兩品種各處理的群體干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為隨著基蘗肥占總施氮量比例的降低而遞減, 各處理之間達(dá)顯著差異; 拔節(jié)之后, 6∶4處理的干物質(zhì)生產(chǎn)量明顯增加, 到抽穗期各處理群體干物質(zhì)積累量隨著基蘗肥占總施氮量比例的降低先增加后減小; 成熟期, 各處理總干物質(zhì)積累量呈現(xiàn)拋物線趨勢, 6∶4處理干物質(zhì)積累量最高,其次是7∶3處理。收獲指數(shù)表現(xiàn)出和成熟期干物質(zhì)積累量相似的趨勢, 先增后降, 同樣以6∶4處理最高, 說明氮肥適量后移能提高缽苗機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻的收獲指數(shù)。

2.5 階段干物質(zhì)積累及其比例

由表5可知, 移栽至拔節(jié)期, 兩品種各處理干物質(zhì)積累量隨著基蘗肥占總施氮量比例的降低而逐漸減少, 而拔節(jié)至抽穗期和抽穗至成熟期則呈先增后減趨勢, 均以6∶4處理最高, 且氮肥后移處理明顯高于前期基蘗肥比例較高處理。從階段干物質(zhì)積累比例來看, 移栽至拔節(jié)期, 基蘗肥所占比例較大的處理干物質(zhì)積累比例顯著較高, 呈遞減趨勢; 拔節(jié)至抽穗期, 各處理干物質(zhì)積累比例趨勢相反, 呈遞增趨勢; 抽穗至成熟期, 各處理干物質(zhì)積累比例無顯著差異, 穗肥所占比例較大的處理略高。

2.6 各生育階段氮素積累量及其比例

由表6可知, 拔節(jié)之前, 兩品種的氮素積累量均以基蘗肥與穗肥比例為 10∶0的處理最高, 各處理隨著基蘗肥占總施氮量比例的降低而減少, 差異達(dá)顯著水平; 拔節(jié)至抽穗期, 穗肥比例較高的處理氮素積累量明顯大于穗肥比例較低的處理, 整體呈現(xiàn)出先增后減的趨勢; 抽穗至成熟期, 氮素積累量與拔節(jié)至抽穗期的變化趨勢一致。從階段氮素積累比例來看, 拔節(jié)之前氮素積累量占全生育期總吸氮量的比例, 前面 3個(gè)處理10∶0、9∶1、8∶2顯著高于其他處理, 其他處理間差異不顯著; 拔節(jié)至抽穗期氮素積累量占全生育期總吸氮量比例, 隨著基蘗肥所占比例的降低而逐漸增加; 然而抽穗至成熟期各處理之間的規(guī)律并不明顯, 均以6∶4處理略高。

表4 不同氮肥運(yùn)籌下缽苗機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻干物質(zhì)積累Table4 Dry matter accumulation of mechanical pot-seedling transplanting rice with good taste quality under different nitrogen applications

表5 不同氮肥運(yùn)籌下缽苗機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻各生育期干物質(zhì)積累及其比例Table5 Dry matter accumulation and its ratio of mechanical pot-seedling transplanting rice with good taste quality under different nitrogen applications at different growth stages

表6 不同氮肥運(yùn)籌下缽苗機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻各生育階段氮素吸收積累特點(diǎn)Table6 Nitrogen accumulation in each growth stages of mechanical pot-seedling transplanting rice with good taste quality under different nitrogen applications

2.7 氮素吸收利用率

由表7可知, 兩品種成熟期氮素積累總量、氮肥表觀利用率、氮肥生理利用率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率以及氮肥偏生產(chǎn)力均隨著基蘗肥占總施氮量比例的降低而呈現(xiàn)先增后減的趨勢。其中成熟期氮素積累總量、氮肥表觀利用率均以6∶4處理最高, 顯著高于其他處理, 氮肥生理利用率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率以及氮肥偏生產(chǎn)力以6∶4和7∶3最高, 兩處理之間無顯著差異。百千克籽粒需氮量則隨著基蘗肥占總施氮量比例的降低呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢, 其中6∶4和7∶3處理一樣, 顯著低于其他處理。

3 討論

3.1 缽苗機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻的氮肥運(yùn)籌方式

水稻的氮肥運(yùn)籌是在確定適宜施氮量的基礎(chǔ)上,合理分配各生育期施氮配比的一項(xiàng)栽培措施。合理的氮肥運(yùn)籌能夠高效地施用氮肥, 協(xié)調(diào)氮肥的農(nóng)學(xué)效應(yīng)、社會效益和環(huán)境效益, 減少氮肥的損失和對環(huán)境的不良影響[12]。在生產(chǎn)上因施肥時(shí)期的不同,氮肥可被分為基肥、返青肥、分蘗肥、長粗肥、促花肥、?；ǚ?、破口肥與粒肥等[13]。本課題組在綜合分析與參考前人研究的基礎(chǔ)上, 從大量高產(chǎn)實(shí)踐中凝練出水稻一生氮肥總體運(yùn)籌必須最有利于提高抽穗后群體干物質(zhì)積累量的根本規(guī)律, 并把水稻一生不同生育時(shí)期名目繁多的施肥簡化為基肥、分蘗肥與穗肥[14-16]。水稻精確定量栽培技術(shù)的核心內(nèi)容就是精確定量施氮, 對于氮肥運(yùn)籌中基蘗肥與穗肥的比例, 以往的學(xué)者做了大量研究, 如凌啟鴻等[2]研究認(rèn)為水稻中小苗移栽, 氮肥運(yùn)籌基蘗肥與穗肥比例以6∶4~5∶5利于獲得高產(chǎn)。蘇祖芳等[17]研究認(rèn)為在適宜的總施氮量下基蘗肥的用量由以往的70%~80%, 降低為 40%~60%, 增加穗粒肥施用量,有利于協(xié)調(diào)穗數(shù)和大穗關(guān)系, 進(jìn)一步提高產(chǎn)量。吳文革等[18]研究認(rèn)為雜交中秈水稻機(jī)插的氮肥運(yùn)籌技術(shù), 基蘗肥與穗肥適宜比例為 6∶4, 氮肥后移適當(dāng)增加穗粒肥的比例有利于后期防早衰, 提高產(chǎn)量。在我國雙季稻區(qū), 氮肥施用一般習(xí)慣采用“一轟頭”的施肥方式, 即基蘗肥與穗肥比例為10∶0, 其注重以增穗提高產(chǎn)量。目前對于缽苗機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻的氮肥運(yùn)籌方式研究較少, 大多是沿用單季稻區(qū)常規(guī)機(jī)插粳稻施肥方法, 但是由于缽苗機(jī)插水稻的產(chǎn)量優(yōu)勢以及生理生態(tài)特點(diǎn)并不一樣, 如何通過氮肥運(yùn)籌充分發(fā)揮缽苗機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻的產(chǎn)量優(yōu)勢,有必要深入研究。本研究結(jié)果表明, 不同的氮肥運(yùn)籌方式對缽苗機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻的產(chǎn)量和氮素吸收利用有較大的影響, 當(dāng)基蘗肥與穗肥比例為6∶4時(shí),其產(chǎn)量較高, 其次是7∶3處理。本研究在高地力地區(qū), 缽苗機(jī)插的氮肥運(yùn)籌總施氮量可能有所降低,但其合理的比例并不會變化, 而在低地力地區(qū), 其總施氮量應(yīng)該略有增加, 同時(shí)前期施肥量略有增加,可能以7∶3處理較好。

表7 不同氮肥運(yùn)籌下缽苗機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻的氮素利用效率Table7 Nitrogen use efficiency of mechanical pot-seedling transplanting rice with good taste quality under different nitrogen applications

3.2 氮肥運(yùn)籌對缽苗機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

連續(xù)兩年的試驗(yàn)結(jié)果表明, 不同基蘗肥與穗肥比例對缽苗機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻產(chǎn)量的影響有顯著或極顯著差異, 均以6∶4處理產(chǎn)量較高, 其次是7∶3處理。缽苗機(jī)插水稻有緩苗期短、早發(fā)快長優(yōu)勢, 所以前期基蘗肥施用量較多的處理有效莖蘗數(shù)明顯較多, 但是群體莖蘗成穗率較低, 同時(shí)拔節(jié)之后氮素營養(yǎng)不足導(dǎo)致每穗粒數(shù)不足, 穗型偏小, 抽穗至成熟期群體光合生產(chǎn)量低, 結(jié)實(shí)率和千粒重均較低,導(dǎo)致產(chǎn)量較低。基蘗肥與穗肥比例6∶4處理可以獲得穩(wěn)定適宜的穗數(shù), 保證較高的成穗率, 顯著增加每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重, 從而獲得高產(chǎn)。張洪程等[19]研究得出水稻氮肥精確后移施用模式高產(chǎn)高效的機(jī)制, 即鞏固有效分蘗, 以高成穗率爭足穗;攻取大穗, 優(yōu)化中期群體結(jié)構(gòu), 至抽穗期既有足量干物質(zhì)積累又具有較高粒葉比; 強(qiáng)化抽穗后光合物質(zhì)生產(chǎn)與積累, 協(xié)調(diào)物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn), 以強(qiáng)源暢流促充實(shí)。這與本研究結(jié)果所得出的基蘗肥與穗肥比例6∶4處理獲得高產(chǎn)的機(jī)制基本一致, 適當(dāng)施用穗肥, 既可以鞏固有效分蘗成穗, 又可以促進(jìn)壯稈大穗。因此, 基蘗肥與穗肥比例為 6∶4的氮肥運(yùn)籌方案能充分發(fā)揮缽苗機(jī)插水稻的高產(chǎn)優(yōu)勢, 提高缽苗機(jī)插水稻的效益。

3.3 氮肥運(yùn)籌對缽苗機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻氮素吸收利用的影響

孫永健等[20]研究認(rèn)為氮肥后移比例過高會顯著加重轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率的負(fù)效應(yīng), 只有當(dāng)?shù)鼗Y肥與穗肥比例協(xié)調(diào)時(shí)才能提高氮素在抽穗前的累積, 促進(jìn)結(jié)實(shí)期氮素向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)量, 才能盡可能地提高結(jié)實(shí)期各營養(yǎng)器官氮素的轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率及收獲指數(shù)。萬靚軍等[21]研究認(rèn)為氮肥利用率隨著穗肥施氮比例的下降, 有先升后降的趨勢, 以基蘗肥與穗肥比例 6∶4時(shí)氮素利用效率最高。何虎等[22]研究認(rèn)為等施氮量下, 氮素積累量隨穗肥施用比例下降而降低, 氮素農(nóng)學(xué)利用率和生理利用率以基肥∶分蘗肥∶穗肥= 5∶2∶3處理最高。上述研究是以雙季稻或雜交稻為試驗(yàn)材料, 本研究以缽苗機(jī)插優(yōu)質(zhì)粳稻為材料,試驗(yàn)結(jié)果表明隨著基蘗肥所占比例的降低, 水稻成熟期總吸氮量和氮肥表觀利用率、生理利用率、農(nóng)學(xué)利用率以及氮素偏生產(chǎn)力均呈現(xiàn)先增加后降低趨勢, 當(dāng)基蘗肥與穗肥比例為6∶4時(shí)上述參數(shù)值最高,百千克籽粒需氮量以6∶4和7∶3的處理最低。從試驗(yàn)結(jié)果還可以看出 6∶4處理在抽穗至成熟期的氮素積累量顯著高于其他處理, 而基蘗肥所占比例較大的處理拔節(jié)后的氮素積累量顯著小于其他處理,氮肥利用率也較低, 這與丁艷鋒等[23]研究結(jié)果一致,隨氮素基蘗肥占總施氮量的比例增大, 提高了拔節(jié)前氮素基蘗肥利用率, 但降低了氮肥利用率。王維金等[24]也指出, 基蘗肥氮在成熟過程中隨稻株下、中部葉片和鞘的枯死部分而帶出植株體外的量多于穗肥, 所以基蘗肥的利用率低而穗肥的利用率高。合理分期施氮肥能提高水稻吸氮量和氮素利用率[25],本研究結(jié)果初步明確了缽苗機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻的氮肥吸收利用特性, 基蘗肥與穗肥比例為6∶4的處理作為合理的氮肥運(yùn)籌, 可以顯著提高水稻成熟期氮素積累量和氮肥利用率。

4 結(jié)論

不同氮肥運(yùn)籌處理對缽苗機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素有顯著影響, 當(dāng)基蘗肥與穗肥比例為6∶4時(shí), 水稻在保證穩(wěn)定有效穗數(shù)和成穗率的基礎(chǔ)上, 每穗粒數(shù)顯著增加, 有利于形成大穗, 群體單位面積穎花量較大, 同時(shí)結(jié)實(shí)率和千粒重均較高, 產(chǎn)量較高; 成熟期氮素總積累量多, 氮素吸收利用率高, 百千克籽粒需氮量少。本研究結(jié)果得出的氮肥運(yùn)籌方式基本可以保證缽苗機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻高產(chǎn)和高效, 但是關(guān)于氮肥運(yùn)籌對其稻米品質(zhì)的影響有待進(jìn)一步探究。

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Effect of Nitrogen Application Regime on Yield, Nitrogen Absorption and Utilization of Mechanical Pot-Seedling Transplanting Rice with Good Taste Quality

HU Qun1, XIA Min1, ZHANG Hong-Cheng1,*, CAO Li-Qiang1, GUO Bao-Wei1, WEI Hai-Yan1, CHEN Hou-Cun2, DAI Qi-Gen1, HUO Zhong-Yang1, XU Ke1, LIN Chang-Ming2, and HAN Bao-Fu3
1Innovation Center of Rice Cultivation Technology in Yangtze Valley, Ministry of Agriculture / Jiangsu Province Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology, Yangzhou 225009, China;2Crop Cultivation Technology Guidence Station, Hai’an County, Hai’an 226600, China;3Nantong Kumho Ecological Agriculture Development Co., Ltd, Hai’an 226600, China

In recent years, the planting area of good taste quality rice in the Yangtze River region is continuously expanded.With developing the new matching technology of mechanical pot-seedling transplanting rice, the yield and efficiency of good taste quality rice were increased significantly.Nitrogen fertilizer plays a major role in rice production.Two representative rice cultivarswith good taste quality grown in Jiangsu, named Nanjing 9108 and Nanjing 5055, were adopted in this study.The total amount of nitrogen applied in each treatment was 270 kg ha–1with different ratio of basal-tillering-fertilizer to panicle-fertilizer, including 10:0, 9:1, 8:2, 7:3, 6:4, 5:5, and 4:6.The effects of the nitrogen application strategies on yield and its components, stems and tillers dynamic, leaf area index (LAI), dry matter accumulation, and nitrogen use efficiency of rice were studied and the best method of nitrogen application was also accessed.It was found that the treatment with the ratio of basal-tillering-fertilizer to panicle-fertilizer of 6:4 had the highest yield, due to its higher spikelets per panicle based on more and stable panicle number, higher seed-setting rate and 1000-gain weight than these of other treatments.The population number of stems and tillers gradually reduced with the ratio of basal-tillering fertilizer decreased and gently decreased after jointing stage in the treatments with more panicle-fertilizer.The percentage of productive tillers decreased with the ratio of panicle-fertilizer increased.During the middle and late growth stages, the treatment of 6:4 had significantly larger LAI and higher dry matter accumulation.The treatment of 6:4 had a litter nitrogen accumulation before jointing, but higher nitrogen accumulation after jointing and higher total nitrogen accumulation at mature stage than other treatments.Apparent nitrogen use efficiency, physiological nitrogen use efficiency, agronomic nitrogen use efficiency and partial factor productivity of applied nitrogen were higher in treatment of 6:4 than in other treatments too.In general, the treatment with the ratio of basal-tillering-fertilizer to panicle-fertilizer of 6:4 is conducive to get suitable panicle number, large spike, increased filled-grain percentage and 1000-grain weight, coordinative yield components and optimized population quality, which is the best nitrogen application regime for mechanical pot-seedling transplanting rice with good taste quality to achieve mutual unity of high yield and high nitrogen use efficiency.

Nitrogen application; Mechanical transplanting with pot seedling; Good taste quality rice; Yield; Nitrogen absorption and utilization

10.3724/SP.J.1006.2016.01666

本研究由江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新基金(CX[12]1003-9), 江蘇省農(nóng)業(yè)三新工程(SXGC[2015]325), 國家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201303102), 國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2016YFD0300503), 揚(yáng)州大學(xué)科技創(chuàng)新培育基金項(xiàng)目(2015CXJ042)和江蘇省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(BE2015340, BE2016351, BE2016344)資助。

This work was financed by the Agricultural Technology Independent Innovation Fund of Jiangsu Province (CX[12]1003-9), the Three New Agriculture Project of Jiangsu Province (SXGC[2015]325), the China Special Fund for Agro-scientific Research in the Public Interest (201303102), China Key Research and Development Programs (2016YFD0300503), the Science and Technology Innovation Foundation Project of Yangzhou University (2015CXJ042), and the Important Research and Development Programs of Jiangsu Province (BE2015340, BE2016351, BE2016344).

*通訊作者(Corresponding author): 張洪程, E-mail: hczhang@yzu.edu.cn

聯(lián)系方式: E-mail: 707643578@qq.com

稿日期): 2016-02-05; Accepted(接受日期): 2016-07-11; Published online(

日期): 2016-08-11.

URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20160811.0820.010.html