任海+李旭+呂小紅+隋鑫+王宇+付立東
摘要:以超級(jí)稻鹽豐47為材料,采用小區(qū)對(duì)比試驗(yàn)方法,研究氮肥運(yùn)籌對(duì)濱海稻區(qū)水稻生育性狀、產(chǎn)量及氮素利用率的影響。結(jié)果表明,不同處理分蘗高峰期隨著基蘗肥所占比例的增大而提早,有效分蘗臨界期、拔節(jié)期莖蘗數(shù)隨著基蘗肥所占比例的增大而增加。有效分蘗臨界期、拔節(jié)期、齊穗期群體葉面積指數(shù)隨著基蘗肥所占比例的增加而增大。在有效分蘗臨界期、拔節(jié)期、齊穗期,A、B、C、D不同處理的干物質(zhì)積累量與基蘗肥所占比例呈正相關(guān);在成熟期,與穗肥所占比例呈多元相關(guān)。有效分蘗臨界期、拔節(jié)期不同處理水稻植株吸氮量與基蘗肥所占的比例呈正相關(guān);在齊穗期、成熟期不同處理階段吸氮量與穗肥所占的比例呈多元相關(guān)。基肥、蘗肥與穗肥比例2 ∶5 ∶3的B處理的產(chǎn)量為10.40 t/hm2,比A處理(2 ∶4 ∶4)、C處理(2 ∶6 ∶2)、D處理(2 ∶8 ∶0)分別增產(chǎn)3.5%、3.9%、7.7%;其單位面積有效穗數(shù)及穎花數(shù)、生物產(chǎn)量及抽穗至成熟期干物質(zhì)積累量占產(chǎn)量的比例、氮肥利用率均高于A處理、C處理、D處理。依據(jù)水稻不同生育時(shí)期需氮特點(diǎn),適當(dāng)降低基蘗肥比例,增加穗肥比例,改變“大頭肥”的施肥方式,在保證獲得適宜莖蘗數(shù)的基礎(chǔ)上,提高成穗率,確保在孕穗期之初封行(葉面積指數(shù)達(dá)到最大值),促進(jìn)大穗的形成和單位面積穎花數(shù)的增加,在提高生物產(chǎn)量的同時(shí)注重提高齊穗至成熟期的干物質(zhì)產(chǎn)量和千粒質(zhì)量是獲得水稻超高產(chǎn)的有效途徑。
關(guān)鍵詞:氮肥運(yùn)籌;葉面積指數(shù);干物質(zhì)積累量;產(chǎn)量;氮素利用率;100 kg籽粒吸氮量
中圖分類號(hào): S511.06 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A
文章編號(hào):1002-1302(2016)09-0086-03
水稻是中國(guó)種植面積最大、產(chǎn)量最高的糧食作物,全國(guó)有近2/3的人口以稻米為主食[1]。氮素是限制水稻生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成的重要因子[2-4],不僅氮素施入量對(duì)水稻產(chǎn)量有直接影響,而且其基蘗穗肥的施入比例對(duì)水稻產(chǎn)量也有一定的影響[5-8]。田智慧等研究表明,相同施氮水平(240 kg/hm2)下,產(chǎn)量隨中后期施氮比例的增加而增加[9]。凌啟鴻等通過(guò)對(duì)水稻精確定量栽培技術(shù)研究得出,5個(gè)伸長(zhǎng)節(jié)間以上的單季稻中苗移栽,基蘗肥與穗肥比例以5.5 ∶4.5 產(chǎn)量最高,并且氮肥利用率可提高到42%以上[10]。近年來(lái),水稻生產(chǎn)上大量施入氮肥造成氮肥利用率的下降[11],既浪費(fèi)了農(nóng)業(yè)資源,增加了生產(chǎn)成本,又污染了水稻和土壤環(huán)境。針對(duì)濱海稻區(qū)超級(jí)稻示范推廣項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中所存在的氮肥施入量偏大、基蘗肥所占比例過(guò)大、氮素利用率較低等問(wèn)題[12],遼寧省鹽堿地利用研究所開展了氮肥運(yùn)籌對(duì)超級(jí)稻生育及產(chǎn)量的影響試驗(yàn),旨在明確超級(jí)稻對(duì)氮肥的吸收特點(diǎn),研究分析超級(jí)稻適宜其高產(chǎn)栽培的基蘗穗肥施入比例,形成可量化的氮肥高效運(yùn)籌技術(shù)。
1 材料與方法
1.1 材料
供試土壤為濱海鹽漬型水稻土,耕層土壤(0~15 cm)有機(jī)質(zhì)含量為19.96 mg/kg、全氮含量1.01 mg/kg、堿解氮含量85.32 mg/kg、速效磷含量 25.36 mg/kg、速效鉀含量199.12 mg/kg、全鹽含量1.72 mg/kg,pH值7.52。供試水稻品種鹽豐47,全生育期156~160 d,15.5~16.0張葉片。供試肥料包括尿素(含N 46%),由盤錦中潤(rùn)化工有限公司生產(chǎn);磷酸二銨(含N 18%、P2O5 46%),由云南云天化國(guó)際化工股份有限公司生產(chǎn);硫酸鉀(含K2O 50%),由盤錦恒興化工有限責(zé)任公司生產(chǎn)。
1.2 方法
試驗(yàn)于2012—2014年在遼寧省大洼縣的遼寧省鹽堿地利用研究所試驗(yàn)地進(jìn)行,數(shù)據(jù)取于3年試驗(yàn)結(jié)果的平均值。試驗(yàn)共設(shè)7個(gè)處理,分別為A(氮素基肥、蘗肥、穗肥的比例為2 ∶4 ∶4,下同)、B(2 ∶5 ∶3)、C(2 ∶6 ∶2)、D(2 ∶8 ∶0)、E(2 ∶0 ∶0)、F(2 ∶5 ∶0)、CK(空白對(duì)照)。隨機(jī)區(qū)組排列,3次重復(fù),小區(qū)面積24.0 m2。A、B、C、D等4個(gè)處理的氮素施入量為240 kg/hm2相同,E、F等2個(gè)處理氮素的基肥施入量同于B處理。不同處理的磷肥P2O5為105 kg/hm2,鉀肥K2O施入量為90 kg/hm2,不同處理施入量相同。磷肥分為底肥50%、蘗肥50%,鉀肥分為蘗肥67%、穗肥33%。
1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法
1.3.1 葉齡 B、D等2個(gè)處理的每個(gè)小區(qū)分別栽插帶標(biāo)記秧齡的秧苗15株,秧苗返青后5~10 d觀察1次。
1.3.2 莖蘗 每小區(qū)定植10穴,分蘗始期后6~7 d調(diào)查1次莖蘗數(shù)。有效分蘗臨界期(N代表主莖總?cè)~片數(shù)、n代表伸長(zhǎng)節(jié)間數(shù),簡(jiǎn)稱臨界期)、拔節(jié)期、齊穗期、成熟期進(jìn)行普查。
1.3.3 葉面積指數(shù) 有效分蘗臨界期、拔節(jié)期、齊穗期,每小區(qū)取3穴有代表性植株,調(diào)查葉面積,齊穗期分株測(cè)定有效葉面積、無(wú)效葉面積、高效葉面積、低效葉面積。葉面積值等于葉片長(zhǎng)寬之積乘以系數(shù)0.75。
1.3.4 干物質(zhì)量 利用調(diào)查葉面積的植物樣測(cè)定植株干物質(zhì)量,成熟期測(cè)定籽粒和莖葉干物質(zhì)量。首先將莖葉、穗分開,分別裝入樣品袋,用105 ℃殺青30 min,然后在85 ℃下烘干至恒質(zhì)量。
1.3.5 收獲指數(shù) 利用調(diào)查干物質(zhì)量的植物樣測(cè)定收獲指數(shù)。收獲指數(shù)為成熟期的籽粒干質(zhì)量除以籽粒與莖桿干質(zhì)量(包括植株地上的穗軸、莖、葉及葉鞘)之和。
1.3.6 氮含量 采用凱氏半微量定氮法測(cè)定氮含量,利用調(diào)查干物重的植物樣測(cè)定植株、籽粒(成熟期)移栽期、有效分蘗臨界期、拔節(jié)期、齊穗期、成熟期氮含量。
1.3.7 產(chǎn)量構(gòu)成與實(shí)產(chǎn) 成熟期每小區(qū)取具有代表性植株5穴,進(jìn)行室內(nèi)考種,調(diào)查每穴平均穗數(shù)、株高、穗長(zhǎng),調(diào)查每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒質(zhì)量(飽粒質(zhì)量)。收獲,脫谷,記實(shí)產(chǎn)。
1.4 氮素吸收與利用方法計(jì)算
吸氮量=植株干物質(zhì)積累量×植株含氮量+籽粒(成熟期)干物質(zhì)產(chǎn)量×籽粒含氮量;100 kg籽粒吸氮量=生產(chǎn)100 kg 水稻的植株、籽粒吸氮量;氮肥利用率=施氮肥區(qū)與不施氮肥區(qū)植株、籽粒氮素積累量之差占施氮量的比例;氮肥生產(chǎn)效率=施氮區(qū)與不施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量之差與施氮量之比。
1.5 數(shù)據(jù)處理與分析
采用Excel、DPS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。
2 結(jié)果與分析
2.1 氮肥運(yùn)籌對(duì)水稻莖蘗的影響
從表1可以看出,不同處理分蘗高峰期隨著基蘗肥所占比例的增大而提前,有效分蘗臨界期、拔節(jié)期莖蘗數(shù)隨著基蘗肥所占比例的增大而增加。成熟期單位面積收獲穗數(shù)以B處理最多,為358.5萬(wàn)株/hm2,其次是C處理(348.9萬(wàn)株/hm2)、A處理(346.2萬(wàn)株/hm2)、D處理(345.2萬(wàn)株/hm2);A、B、C、D等4個(gè)處理的成穗率以A處理最高,B處理次之,C、D處理位居第3、第4位。
2.2 氮肥運(yùn)籌對(duì)水稻葉面積指數(shù)的影響
從表2可以看出,有效分蘗臨界期、拔節(jié)期、齊穗期群體葉面積指數(shù)隨著基蘗肥所占比例的增加而增大。A處理與B、C、D處理相比,臨界期葉面積指數(shù)降低的幅度較小,拔節(jié)期降幅隨各處理葉面積指數(shù)的增加而增大,齊穗期降幅又有所減小。齊穗期A處理葉面積指數(shù)為5.38,比B、C、D處理分別降低0.31、0.31、0.33;A處理的有效葉面積率和高效葉面積率分別為96.5%、72.5%,均居首位,B、C處理居中,D處理最小。
2.3 氮肥運(yùn)籌對(duì)水稻干物質(zhì)積累量的影響
從表3可以看出,有效分蘗臨界期、拔節(jié)期、齊穗期A、B、C、D等4個(gè)處理的干物質(zhì)積累量與基蘗肥所占比例呈正相關(guān),成熟期與穗肥所占比例呈多元相關(guān)。B處理整個(gè)生育期干物質(zhì)積累量為17.62 t/hm2,比C、D、A處理分別增加2.1%、4.0%、5.1%。A處理的收獲指數(shù)為0.59,B、C、D處理分別為0.58、0.57、0.54。齊穗至成熟期,A處理干物質(zhì)積累量占其籽粒產(chǎn)量最高,為79.3%,B處理為77.3%、C處理為74.8%、D處理為71.6%。
2.4 氮肥運(yùn)籌對(duì)水稻植株吸氮量和氮素利用率的影響
從表4可以看出,臨界期、拔節(jié)期不同處理水稻植株吸氮量與基蘗肥所占的比例呈正相關(guān);齊穗期、成熟期不同處理階段吸氮量與穗肥所占的比例呈多元相關(guān)。成熟期B處理累計(jì)吸氮量最高,為174.2 kg/hm2,A處理為170.4 kg/hm2、C處理為169.2 kg/hm2、D處理為162.9 kg/hm2。
B處理氮肥利用率最高,為40.08%,其次是A、C、D處理,分別為38.52%、38.06%、35.41%。A、B、C、D等4個(gè)處理100 kg籽粒吸氮量為1.67~1.69 kg,CK為1.27 kg。B處理氮肥生產(chǎn)效率最高,為17.8,A、C、D處理分別為16.4、16.2、14.7。產(chǎn)量較高的B處理從有效分蘗臨界期至拔節(jié)期、拔節(jié)至齊穗期、齊穗至成熟期的吸氮量占其總吸氮量的比例分別為26.7%、40.2%、17.9%。
2.5 氮肥運(yùn)籌對(duì)水稻產(chǎn)量的影響
從表5可以看出,B處理單位面積的穎花量為45 070萬(wàn)朵/hm2,A處理為44 396萬(wàn)朵/hm2、C處理為43 421萬(wàn)朵/hm2,均高于D處理42 102萬(wàn)朵/hm2。D處理結(jié)實(shí)率最高,為91.9%,其次是C、B、A處理;A、B、C、D等4個(gè)處理間千粒質(zhì)量無(wú)明顯變化規(guī)律。B處理產(chǎn)量10.40 t/hm2,分別比A、C、D處理增產(chǎn)3.5%、3.9%、7.7%。B處理與D處理間產(chǎn)量差異達(dá)到顯著水平,但A、B、C處理間,B、C、D處理間差異不顯著。
3 結(jié)論與討論
本試驗(yàn)結(jié)果表明,基蘗肥與穗肥比例為2 ∶5 ∶3的B處理產(chǎn)量最高,其產(chǎn)量為10.40 t/hm2,比A、 C、D處理分別增產(chǎn)3.5%、3.9% 、7.7%。B處理在有效分蘗臨界期之初夠苗,高峰苗得到了較好的控制,成穗率較高,其單位面積收獲穗數(shù)及穎花數(shù)、成熟期生物產(chǎn)量及齊穗至成熟期干物質(zhì)積累量占籽粒產(chǎn)量的比例、氮肥利用率均高于A、C、D處理。
濱海稻區(qū)高產(chǎn)水稻群體在有效分蘗臨界期至拔節(jié)期、拔節(jié)至齊穗期、齊穗至成熟期的階段吸氮量占其總吸氮量的比例分別為26.7%、40.2%、17.9%。依據(jù)水稻不同生育時(shí)期需氮特點(diǎn),適當(dāng)降低基蘗肥比例,增加穗肥比例,改變“大頭肥”的施肥方式,在保證獲得適宜莖蘗數(shù)的基礎(chǔ)上,提高成穗率,確保在孕穗期之初封行(葉面積指數(shù)達(dá)到最大值),促進(jìn)大穗的形成和單位面積穎花數(shù)的增加,在提高生物產(chǎn)量的同時(shí)注重提高齊穗至成熟期的干物質(zhì)產(chǎn)量和千粒質(zhì)量是獲得水稻超高產(chǎn)的有效途徑。
水稻分蘗期重施氮肥的傳統(tǒng)施肥方式,使水稻提早封行,雖然增加了齊穗期干物質(zhì)產(chǎn)量,但未增加籽粒產(chǎn)量,并且降低了群體質(zhì)量和植株抗性,浪費(fèi)了有限的農(nóng)業(yè)資源,降低了肥料利用率,增加了生產(chǎn)成本,污染了水稻和土壤環(huán)境[7,11,13-14]。適當(dāng)降低基蘗肥施入比例,增加穗肥施入比例,在實(shí)施定量施氮的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)水稻精確定量栽培,還應(yīng)與水稻定量播種旱育壯秧、定量本株稀植移栽、定量灌溉相結(jié)合。一是確保水稻在有效分蘗臨界期之初夠苗;二是降低拔節(jié)期植株含氮率,提高碳/氮,中和較多的氮素穗肥,在保證獲得高產(chǎn)的同時(shí),提高植株抗性,實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)。
本試驗(yàn)以基孽穗肥比例2 ∶5 ∶3的處理增產(chǎn)效果最佳,其比例略高于凌啟鴻等的研究結(jié)果[15-17]。這是由于濱海稻區(qū)的土壤黏重、春季耕層土壤含鹽量較高,以及早春氣溫回升較慢等原因降低了氮素的活性,阻礙水稻生育前期對(duì)氮素的吸收與利用;適當(dāng)增加蘗肥比例可提高分蘗期土壤速效氮濃度,一是可促進(jìn)水稻營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期對(duì)氮素的吸收,保證在有效分蘗臨界期之初達(dá)到預(yù)期有效穗數(shù),二是雨季到來(lái)后,由于降水的增加,氣溫的升高,可增強(qiáng)土壤中氮素的活性,促進(jìn)水稻生殖生長(zhǎng)期對(duì)氮素的吸收,提高單位面積穎花數(shù)和結(jié)實(shí)率[18]。
水稻100 kg籽粒需氮量取決于水稻產(chǎn)量、施氮量、氮肥利用率及土壤供氮量。濱海稻區(qū)水稻100 kg籽粒需氮量為1.67~1.69 kg,低于常規(guī)一季粳稻100 kg籽粒需氮量[15],主要是與鹽豐47的品種特性有關(guān)。一是該品種豐產(chǎn)性好,在常規(guī)施氮量條件下,平均產(chǎn)量可達(dá)到9 750~10 500 kg/hm2;二是該品種的收獲指數(shù)為0.57~0.59,明顯高于其他品種[8,12],在相同生物產(chǎn)量的前提下,相對(duì)增加了籽粒產(chǎn)量,即在相同吸氮總量的前提下降低了100 kg籽粒需氮量。
參考文獻(xiàn):
[1]凌啟鴻,張洪程,戴其根,等. 水稻精確定量施氮研究[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2005,38(12):2457-2467.
[2]Bockman O C,Olfs H W. Fertilizers,agronomy and N2O[J].Nutrient Cycling in Agroecosystems,1998,52(2/3):165-170.
[3]吳吉人,陳光華. 北方農(nóng)墾稻作新技術(shù)[M]. 沈陽(yáng):東北大學(xué)出版社,2000:46-58.
[4]付立東,王 宇,展廣軍,等. 鹽粳68高產(chǎn)優(yōu)化栽培技術(shù)研究[J]. 遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué),2006(2):35-37.
[5]凌 勵(lì),王紹華,戴其根,等. 機(jī)插水稻高產(chǎn)精確定量栽培技術(shù)的研究[C]. 水稻精確栽培理論與技術(shù)研討會(huì)論文集,2006:129-140.
[6]李菊梅,徐明崗,秦道珠,等. 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)稻田氨揮發(fā)和水稻產(chǎn)量的影響[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2005,11(1):51-56.
[7]宋勇生,范曉暉. 稻田氨揮發(fā)研究進(jìn)展[J]. 生態(tài)環(huán)境,2003,12(2):240-244.
[8]周 薇,徐志江,付立東,等. 水稻新品種鹽粳188氮肥運(yùn)籌技術(shù)研究[J]. 北方水稻,2007(3):74-76.
[9]田智慧,潘曉華. 氮肥運(yùn)籌及密度對(duì)超高產(chǎn)水稻中優(yōu)752的產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響[J]. 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2007,29(6):894-898.
[10]凌啟鴻,張洪程,丁艷鋒,等. 水稻高產(chǎn)技術(shù)的新發(fā)展——精確定量栽培[J]. 中國(guó)稻米,2005(1):3-7.
[11]朱兆良. 農(nóng)田中氮肥的損失與對(duì)策[J]. 土壤與環(huán)境,2000,9(1):1-6.
[12]潘月卓,付立東,詹貴升,等. 水稻精確定量施氮技術(shù)研究[J]. 北方水稻,2008,38(3):53-55.
[13]Wang G H,Dobermann A,Witt C,et al. Performance of site specific nutrient management for irrigated rice in Southeast China[J].Agronomy Journal,2001,93:869-879.
[14]凌啟鴻. 作物群體質(zhì)量[M]. 上海:上??茖W(xué)技術(shù)出版社,2000:44-106.
[15]凌啟鴻,張洪程,丁艷鋒,等. 水稻精確定量栽培理論與技術(shù)[M]. 北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2007:92-138.
[16]丁艷鋒,劉勝環(huán),王紹華,等. 氮素基、蘗肥用量對(duì)水稻氮素吸收與利用的影響[J]. 作物學(xué)報(bào),2004,30(8):762-767.
[17]劉立軍,王志琴,桑大志,等. 氮肥運(yùn)籌對(duì)水稻產(chǎn)量及稻米品質(zhì)的影響[J]. 揚(yáng)州大學(xué)學(xué)報(bào),2002,23(3):46-50.
[18]王 宇,蘇 平,付立東. 氮肥運(yùn)籌對(duì)超級(jí)稻鹽豐47產(chǎn)量及氮素利用率的影響[J]. 北方水稻,2007(5):40-43.