濱海稻區(qū)水稻產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收對氮肥運籌的響應(yīng)

隋世江 宮亮 劉艷

摘要：從氮肥高效利用和作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的角度出發(fā)，通過田間試驗研究不同氮肥運籌模式下濱海稻區(qū)水稻的生育性狀、產(chǎn)量特征及收獲期養(yǎng)分吸收行為。結(jié)果表明，水稻生育性狀、產(chǎn)量特征及收獲期養(yǎng)分吸收行為受氮肥運籌模式的制約，但影響程度因施氮水平而異。與1次深施相比，分次施氮水稻葉片的SPAD值、籽粒與秸稈養(yǎng)分含量、生育性狀指標和籽粒產(chǎn)量總體均呈增加趨勢。與其他氮肥運籌模式相比，常規(guī)減氮7%1次追肥和推薦施肥1次追肥模式下水稻葉片的SPAD值、籽粒與秸稈養(yǎng)分含量、生育性狀指標、籽粒產(chǎn)量及經(jīng)濟效益均表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢。綜合考慮水稻生育性狀、籽粒及秸稈養(yǎng)分含量、經(jīng)濟效益等因子，初步認為N-P2O5-K2O=270-105-90 kg/hm2，且磷鉀肥+80% N作基肥+20% N作穗肥的施肥方式為東北冷涼濱海稻區(qū)水稻生產(chǎn)中的最佳氮肥運籌模式。

關(guān)鍵詞：氮肥運籌;養(yǎng)分吸收;生育性狀;產(chǎn)量特征;水稻

中圖分類號： S511.06? 文獻標志碼： A? 文章編號：1002-1302（2019）11-0108-04

氮（N）肥是限制水稻生長發(fā)育和產(chǎn)量形成的重要因素[1-3]，合理運籌氮肥可以優(yōu)化水稻群體質(zhì)量，提高莖孽成穗率，進而提高水稻的產(chǎn)量[4]。已有研究表明，不僅施氮量對水稻產(chǎn)量有直接影響[5-6]，而且基孽肥的施入比例對水稻產(chǎn)量也有顯著影響[7]。較高的水稻生育前期施氮量有利于水稻的返青和分蘗[8]，但是，大量氮肥作基肥施入稻田中后，由于此時水稻還沒有形成龐大的根系群體，不能大量吸收稻田土壤和灌溉水中大量的氮肥，從而加劇了氮素損失的潛在風(fēng)險，降低了肥料的利用效率[9]。目前，許多研究者針對氮肥運籌對一年多熟制下水稻氮肥利用率、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響進行了大量研究，獲得了一些重要結(jié)論。水稻對氮、磷（P）、鉀（K）的吸收特性受品種[10]、肥料類型[11]、施肥技術(shù)[12-14]、土壤條件[15]以及環(huán)境因子[16]等因素的協(xié)同制約。但是，關(guān)于氮肥運籌對東北冷涼濱海稻區(qū)一年一熟制水稻養(yǎng)分吸收及產(chǎn)量特征影響的研究報道較少。為此，本研究以東北冷涼濱海稻區(qū)水稻為對象，通過田間試驗，研究不同氮肥運籌模式下的水稻養(yǎng)分吸收行為及產(chǎn)量特征，以期為該地區(qū)水稻生產(chǎn)中的合理施氮提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與方法

本試驗于2015年在遼寧省盤山縣壩墻子鎮(zhèn)（地理位置為40°32′18″N，121°28′33″E）進行，該區(qū)屬于溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫為8.3 ℃，年均降水量為624 mm，無霜期為172 d。供試土壤為水稻土，耕層土壤（0～20 cm）化學(xué)性質(zhì)如下：有機質(zhì)含量為32.45 g/kg，堿解氮（N）含量為82.41 g/kg，有效磷（P2O5）含量為21.23 mg/kg，速效鉀（K2O）含量為164.14 mg/kg，pH值為8.30。

本試驗共設(shè)7個處理（表1），3次重復(fù)，小區(qū)面積為 67 m2。各小區(qū)之間用土堆成30 cm的土梗，并用聚氯乙烯（PVC）板隔開（PVC板插地10～15 cm）。供試水稻品種為遼星1號，5月23日施入基肥，泡田耙地，5月28日手插秧，每穴2～3株，行距為30 cm，5月30日補苗，7月15日追穗肥，10月6日收獲。供試氮肥為尿素（含46% N），磷肥為磷酸二銨（含18% N，46% P2O5），鉀肥為氯化鉀（含60% K2O），其中全部磷鉀肥作基肥施用1次，氮肥的施用方法詳見表1。田間管理方法與當(dāng)?shù)亓?xí)慣相同。

1.2 樣品采集

于水稻收獲期（10月4日）采集植株樣品，每個小區(qū)隨機采集6株組成混合樣品，烘干后分別按秸稈、籽粒磨碎（0.25 mm），測定氮磷鉀含量。秋收后進行考種，測定水稻產(chǎn)量。

1.3 指標的測定

將植株樣品用濃H2SO4-H2O2消煮，冷卻后轉(zhuǎn)移至 100 mL 容量瓶中，定容、搖勻、過濾，制成待測液備用。植株全氮含量采用凱氏定氮法測定[17]，植株全磷含量采用釩鉬黃比色法測定[17]，植株全鉀含量采用火焰光度計法測定[17]。在分蘗期（6月8日）和孕穗期（7月15日），采用SPAD-502葉綠素儀測定葉片的葉綠素含量（SPAD值）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)均采用Excel 2007和SPSS 19.0進行統(tǒng)計處理，數(shù)值用平均值的形式表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮肥運籌模式下水稻葉片的SPAD值特征

水稻葉片的SPAD值變化受到氮肥運籌模式的制約。由表2可以看出，與深施1次相比，分次施氮的水稻葉片SPAD值提高，說明分次施氮有利于水稻對氮素養(yǎng)分的吸收。在追肥1次、深施1次的運籌模式下，隨著施氮量的增加，水稻葉片的SPAD值總體呈先上升后降低的趨勢，均以O(shè)PT處理最大。隨著生育期從分蘗期進行到孕穗期，水稻葉片的SPAD值提高，但是提高幅度因施氮水平而異，以O(shè)PT追肥1次處理的最大，提高幅度為5.36%，說明在平衡施肥條件下，分次施氮有利于水稻的生長發(fā)育。有研究表明，水稻孕穗后期的SPAD值應(yīng)控制在40～45之間，小于40則會影響水稻產(chǎn)量[18]。FP-15%N追肥1次和FP-15% N深施1次處理的水稻葉片SPAD值在分蘗期、孕穗期均低于40，說明在常規(guī)施氮水平上減N 15%或許已經(jīng)影響到水稻的正常生長發(fā)育。綜合比較不同氮肥運籌模式下水稻葉片SPAD值的變化行為可以發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)P-7% N追肥1次、OPT追肥1次處理水稻葉片的SPAD值具有較大的優(yōu)勢。

2.2 不同氮肥運籌模式下收獲期水稻的養(yǎng)分吸收行為

由圖1可以看出，收獲期水稻籽粒養(yǎng)分含量的變化受到氮肥運籌模式的影響，且影響程度的排序為N、K>P。在同一施氮水平下，與深施1次相比，分次施氮能夠增加水稻籽粒的N、K含量，表明分次施氮有利于水稻籽粒中N、K的吸收累積。在深施1次、追肥1次的模式下，隨著施氮量增加，水稻籽粒的N、K含量均顯著增加。與其他施肥模式相比，OPT追肥1次明顯增加了籽粒N含量，說明平衡施肥更有利于水稻籽粒中的養(yǎng)分吸收，能夠最大程度地發(fā)揮肥料效應(yīng)。與FP追肥1次和FP-7%N追肥1次處理相比，F(xiàn)P-15%N追肥1次處理的水稻籽粒N、K含量顯著降低，表明在常規(guī)施氮量減氮15%的條件下，土壤中的氮素營養(yǎng)不能滿足水稻生長發(fā)育對N養(yǎng)分的生理需求。與FP追肥1次相比，F(xiàn)P-7%N追肥1次處理的水稻籽粒養(yǎng)分含量未發(fā)生顯著變化，表明在常規(guī)施氮條件下，氮肥用量過高時，適當(dāng)降低氮肥用量對于氮素向籽粒轉(zhuǎn)運能力的影響不大。從不同氮肥運籌模式下水稻籽粒養(yǎng)分含量的變化行為可以看出，F(xiàn)P-7%N追肥1次和OPT追肥1次對水稻籽粒養(yǎng)分吸收具有較大的優(yōu)勢。

由圖2可以看出，收獲期水稻秸稈養(yǎng)分含量的變化行為受氮肥運籌模式的影響，且影響程度排序為N>P>K。在同一施氮水平下，與深施1次相比，分次施氮能夠增加水稻秸稈養(yǎng)分含量，表明分次施氮有利于水稻植株的養(yǎng)分吸收。在深施1次和分次施氮模式下，隨著施氮量增加，水稻秸稈的養(yǎng)分含量總體呈增加趨勢，尤其以養(yǎng)分N的變化最為明顯。與其他處理（除FP-15%N處理的N用量）相比，OPT追肥1次降低了氮磷肥用量，提高了鉀肥用量，但是秸稈中N、P、K養(yǎng)分含量卻最高。說明平衡施肥有利于水稻植株的養(yǎng)分吸收。與FP追肥1次和FP-7%N追肥1次相比，F(xiàn)P-15%N追肥1次處理的水稻秸稈N含量顯著降低，表明在常規(guī)施氮量減氮15%的條件下，土壤中的氮素水平不能滿足水稻生長發(fā)育對養(yǎng)分氮的生理需求。與FP追肥1次相比，F(xiàn)P-7%N追肥1次處理的水稻秸稈養(yǎng)分含量未發(fā)生顯著變化，表明適當(dāng)降低常規(guī)施氮量對于水稻秸稈的養(yǎng)分吸收沒有顯著不利的影響。由不同氮肥運籌模式下水稻秸稈養(yǎng)分含量的變化行為可以看出，F(xiàn)P-7%N追肥1次和OPT追肥1次對水稻秸稈養(yǎng)分吸收具有較大的優(yōu)勢。

2.3 不同氮肥運籌模式下水稻的產(chǎn)量性狀及經(jīng)濟效益

由表3可以看出，水稻生育性狀及籽粒產(chǎn)量受到不同氮肥運籌模式的影響。在深施1次和追肥1次的模式下，隨著施氮量增加，水稻的有效分蘗數(shù)、有效分蘗率、穗長、結(jié)實率、千粒質(zhì)量和籽粒產(chǎn)量均明顯增加。在同一施氮水平下，分次施氮水稻的生育性狀指標明顯好于深施1次的處理，以O(shè)PT追肥1次處理最優(yōu)，其產(chǎn)量達到10 220.05 kg/hm2，較FP追肥1次處理增產(chǎn)3.06%，說明平衡推薦施肥由于優(yōu)化了養(yǎng)分平衡用量，明顯提高了水稻的有效分蘗率，構(gòu)建了優(yōu)良的水稻群體，充分發(fā)揮了水稻的增產(chǎn)潛力。與FP追肥1次處理相比，F(xiàn)P-7%N追肥1次處理水稻的生育性狀指標及籽粒產(chǎn)量均無顯著變化，而FP-15%N追肥1次處理的生育性狀指標及籽粒產(chǎn)量則明顯降低。說明在常規(guī)施氮條件下，適量減氮7%并沒有影響水稻的生長發(fā)育，而減氮15%則明顯制約了水稻的生長發(fā)育，降低了水稻產(chǎn)量。

由圖3可知，從經(jīng)濟效益角度來看，分次施氮模式下水稻的經(jīng)濟效益高于深施1次的模式，增收率在2.82%～18.84%之間，以O(shè)PT追肥1次處理的經(jīng)濟效益最高，其次為FP-7% N追肥1次的處理，分別為32 704、31 146元/hm2。說明平衡施肥由于降低了肥料用量，提高了水稻產(chǎn)量，有提高水稻經(jīng)濟效益的巨大潛力。

3 討論與結(jié)論

氮肥運籌對水稻的生長發(fā)育和產(chǎn)量特征具有顯著影響，氮肥的不合理施用是導(dǎo)致其產(chǎn)量不高的一個重要原因。傳統(tǒng)的氮肥運籌方式一般都重視基孽肥，輕穗肥，這種施氮方式往往導(dǎo)致前期無效分蘗較多，后期籽粒灌漿缺氮[19]。本研究通過設(shè)置不同氮肥運籌模式，考察氮肥運籌對水稻生育性狀、收獲期籽粒與秸稈養(yǎng)分含量及籽粒產(chǎn)量的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，分次施氮明顯改善了水稻的生育性狀，提高了功能期水稻葉片的SPAD值、收獲期籽粒與秸稈養(yǎng)分含量和籽粒產(chǎn)量，這與李錄久等的研究結(jié)論[20]一致。葉片是水稻進行光合作用最主要的器官， 也是水稻物質(zhì)累積的主要來源之一。光合作用是水

稻葉綠素利用二氧化碳和水把光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的過程，因此水稻的葉綠素含量與產(chǎn)量形成有著極為密切的關(guān)系[21]。本研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)P-7% N追肥1次和OPT追肥1次處理的水稻葉片SPAD值具有較大的優(yōu)勢，且這2個處理的籽粒產(chǎn)量也較高，這進一步佐證了李忠等的研究結(jié)果[22]。說明適當(dāng)?shù)牡屎笠颇軌蛴行Ь徑夂笃谒救~綠素的降解，減少無效分蘗數(shù)，提高水稻成穗率。

水稻對養(yǎng)分的吸收利用效率主要與水稻植株本身的養(yǎng)分吸收能力有關(guān)[23]。此外，水稻養(yǎng)分吸收利用效率受肥料類型、施肥量、施肥方法、土壤類型、耕作栽培等因素的影響[24-27]。本研究表明，分次施氮模式下收獲期水稻籽粒與秸稈養(yǎng)分含量較高，這與張洪程等的多年研究結(jié)果[28]一致。綜合考慮水稻生育性狀、籽粒及秸稈養(yǎng)分含量、經(jīng)濟效益等因子，初步明確養(yǎng)分平衡1次追氮（N-P2O5-K2O=270-105-90 kg/hm2，其中磷鉀肥+80% N作基肥+20% N作穗肥）在東北冷涼濱海稻區(qū)水稻生產(chǎn)中具有較大的優(yōu)勢。

參考文獻：

[1]Awan T H，Sta Cruz P C，Chauhan B S. Growth analysis and biomass partitioning of Cyperus iria in response to rice planting density and nitrogen rate[J]. Crop Protection，2015，74：92-102.

[2]趙 鋒，程建平，汪本福，等. 氮肥運籌對機械栽植早稻兩優(yōu)287根系特征和產(chǎn)量的影響[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，52（7）：1505-1509.

[3]王 丹，付立東，呂小紅. 氮肥運籌對機插水稻產(chǎn)量及氮肥利用率的影響[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，53（22）：5372-5374，5415.

[4]陳 剛，吳文革，孫如銀，等. 氮肥追施方式對機插雜交中秈稻群體質(zhì)量及產(chǎn)量形成的影響[J]. 中國土壤與肥料，2015（2）：78-82.

[5]劉桃菊，朱 冰，江紹琳，等. 施氮量對雙季稻氮素吸收和產(chǎn)量的影響及其優(yōu)化[J]. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報，2014，26（4）：1004-1009.

[6]Deng F，Wang L，Ren W J，et al. Optimized nitrogen managements and polyaspartic acid urea improved dry matter production and yield of indica hybrid rice[J]. Soil & Tillage Research，2015，145：1-9.

[7]付立東，王 宇，李 旭，等. 氮素基蘗穗肥施入比例對機插水稻生育及產(chǎn)量的影響[J]. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，41（19）：52-55.

[8]楊文鈺，屠乃美. 作物栽培學(xué)各論[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2003：46-49.

[9]金相燦. 中國湖泊富營養(yǎng)化[M]. 北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1990：1-5.

[10]宋桂云，王 云，徐壽軍，等. 氮肥對西遼河平原灌區(qū)不同穗型水稻氮素吸收與分配的影響[J]. 核農(nóng)學(xué)報，2014，28（9）：1715-1721.

[11]徐明崗，李冬初，李菊梅，等. 化肥有機肥配施對水稻養(yǎng)分吸收和產(chǎn)量的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，41（10）：3133-3139.

[12]林洪鑫，肖運萍，劉方平，等. 水分管理與氮肥運籌對超級早稻“兩優(yōu)287”產(chǎn)量和氮素吸收的影響[J]. 中國土壤與肥料，2012（6）：34-40.

[13]王秀斌，徐新朋，孫 剛，等. 氮肥用量對雙季稻產(chǎn)量和氮肥利用率的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2013，19（6）：1279-1286.

[14]胡雅杰，朱大偉，邢志鵬，等. 改進施氮運籌對水稻產(chǎn)量和氮素吸收利用的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2015，21（1）：12-22.

[15]嚴奉君，孫永健，馬 均，等. 不同土壤肥力條件下麥稈還田與氮肥運籌對雜交稻氮素利用、產(chǎn)量及米質(zhì)的影響[J]. 中國水稻科學(xué)，2015，29（1）：56-64.

[16]孫永健，孫園園，劉樹金，等. 水分管理和氮肥運籌對水稻養(yǎng)分吸收、轉(zhuǎn)運及分配的影響[J]. 作物學(xué)報，2011，37（12）：2221-2232.

[17]魯如坤. 土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)科技出版社，2000：308-316.

[18]陳曉群，張學(xué)軍，白建忠，等. 基于水稻不同生育期葉綠素值推薦追施氮量的研究初報[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報，2010，26（7）：147-151.

[19]陳 軍，葉榮榕，李程勛，等. 不同氮肥運籌方式對水稻氮素利用率及產(chǎn)量的影響[J]. 福建農(nóng)業(yè)學(xué)報，2012，27（7）：759-763.

[20]李錄久，王家嘉，吳萍萍，等. 秸稈還田下氮肥運籌對白土田水稻產(chǎn)量和氮吸收利用的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2016，22（1）：254-262.

[21]范淑秀，陳溫福. 超高產(chǎn)水稻品種葉綠素變化規(guī)律研究初報[J]. 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2005，36（1）：14-17.

[22]李 忠，陳 軍，林世圣，等. 氮肥運籌比例對水稻生長及產(chǎn)量的影響[J]. 福建農(nóng)業(yè)學(xué)報，2011，26（4）：557-561.

[23]董桂春，陳 琛，袁秋梅，等. 氮肥處理對氮素高效吸收水稻根系性狀及氮肥利用率的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報，2016，36（3）：642-651.

[24]李慶魁，金夏明，單建明. 稻麥輪作系統(tǒng)中不同養(yǎng)分資源管理方式對水稻的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（19）：161-165.

[25]張立峰，丁 偉. 復(fù)合微生物菌肥對水稻苗床土壤養(yǎng)分及pH值的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（11）：67-69.

[26]劉立軍，徐 偉，桑大志，等. 實地氮肥管理提高水稻氮肥利用效率[J]. 作物學(xué)報，2006，32（7）：987-994.

[27]何海兵，楊 茹，廖 江，等. 水分和氮肥管理對灌溉水稻優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效調(diào)控機制的研究進展[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，49（2）：305-318.

[28]張洪程，吳桂成，戴其根，等. 水稻氮肥精確后移及其機制[J]. 作物學(xué)報，2011，37（10）：1837-1851.