方 軍，歸連發(fā)，朱元宏，郭萱昊，程 燦，曹黎明，王新其*

(1 上海市農(nóng)業(yè)科學院作物育種栽培研究所，上海 201403； 2 上海青浦現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)發(fā)展有限公司，上海 201717； 3 上海市奉賢區(qū)農(nóng)民科技教育培訓中心，上海 201400)

水稻是上海糧食豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的優(yōu)勢作物，其種植面積約占糧食總面積的67.8%，產(chǎn)量占糧食總產(chǎn)的82.1%，為國家糧食安全做出了重要貢獻。近年來，圍繞“優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、安全、生態(tài)”的總體目標，依靠科技進步，本市水稻單產(chǎn)持續(xù)穩(wěn)步提高[1]。氮肥是影響水稻產(chǎn)量和生長發(fā)育的重要營養(yǎng)元素。生產(chǎn)上為了獲得高產(chǎn)，往往施用過多氮肥，造成氮肥利用率低和環(huán)境污染的問題[2，3]。目前，水稻生產(chǎn)需要合理施用氮肥，在確保高產(chǎn)的同時，提高氮肥利用率，減少環(huán)境污染[4]。氮肥運籌是研究氮肥合理施用的重要手段，氮肥施用總量和氮素穗肥占比是氮肥運籌研究的主要內(nèi)容。研究表明，在不同地力、品種和栽培條件下，氮肥運籌對水稻產(chǎn)量和生長的影響都不盡相同[5]。在低地力條件下，總施氮量240 kg/hm2、穗肥占比50%時，可以保證常規(guī)粳稻武運粳23高產(chǎn)[6]。常規(guī)粳稻南粳5055的產(chǎn)量在總施氮量225 kg/hm2時顯著高于施氮量180 kg/hm2，雜交秈稻中浙優(yōu)1號則相反[7]。機插秧條件下，雜交秈稻兩優(yōu)6326和兩優(yōu)3號的最佳施氮量為210 kg/hm2、穗肥占比為40%[8]；常規(guī)粳稻南粳46和武運粳24的最佳施氮量為150 kg/hm2、穗肥占比為40%[9]。以前的氮肥運籌研究大多以常規(guī)稻或雜交秈稻為對象[10]，對雜交粳稻的研究較少。雜交粳稻申優(yōu)17是上海市審定的早熟優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)水稻新品種，為了更好地發(fā)揮該品種的高產(chǎn)潛力，筆者探索氮肥運籌對該品種的產(chǎn)量及生長的影響，以為申優(yōu)17的推廣提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗區(qū)位于上海市青浦區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)(30°57′56.34″N，121°01′0.83″E)，前茬作物為小麥。耕層內(nèi)土壤為青紫泥土，肥力均衡，含全氮2.16 g/kg、全磷0.72 g/kg、全鉀17.23 g/kg、有機質(zhì)39.12 g/kg、堿解氮143 mg/kg、有效磷14 mg/kg、速效鉀112 mg/kg，pH6.9。

1.2 試驗材料

供試品種為早熟優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)雜交粳稻新品種申優(yōu)17，由上海市農(nóng)業(yè)科學院作物育種栽培研究所選育提供。

1.3 試驗設(shè)計

設(shè)置兩個單因素隨機區(qū)組試驗。A因素為總氮施用量，分別為180、210、240、270和300 kg/hm2，基蘗肥∶穗肥為7∶3，間隔5～7 d按不同總氮肥量追施分蘗肥2(BB肥)，穗肥在促花時按不同處理純氮量的30%占比一次性施入。B因素為基蘗肥∶穗肥，分別為9∶1、8∶2、7∶3、6∶4和5∶5，純氮施用總量均為240 kg/km2，基肥統(tǒng)一施純氮90 kg/hm2(BB肥 187.5 kg/hm2+尿素93 kg/hm2，BB肥中氮∶磷∶鉀=24∶8∶10)，移栽活棵后統(tǒng)一施返青肥碳銨(分蘗肥1，純氮24 kg/hm2)，分蘗肥2和穗肥按不同占比追施(BB肥)，穗肥中促花肥與保花肥之比為6∶4(具體施用方案見表1)。小區(qū)面積3 m×7 m=21 m2，3次重復，共30個小區(qū)。為了防止小區(qū)間滲透串肥，用包膜塑料隔板隔離，單排單灌，四周設(shè)置保護行。

表1 各處理的氮素施用情況

1.4 種植管理

浸種催芽后，于2018年5月25日播種，6月16日采用插秧機(洋馬VP9D25)移栽。栽插行距25 cm，株距14 cm，每穴栽插3～4株，每公頃285 000穴。返青活棵前，拉線分隔小區(qū)。水漿管理：苗期以濕潤為主，中后期干濕交替。浸種催芽、病蟲草害防治、田間管理同常規(guī)生產(chǎn)。

1.5 考查項目及方法

(1)莖蘗動態(tài)。在秧苗移栽返青后，隨機選取50穴，統(tǒng)計苗數(shù)。然后每個小區(qū)定點(2個)調(diào)查10穴水稻莖蘗數(shù)量，每5～7 d調(diào)查1次，在接近分蘗高峰時每3 d調(diào)查1次。

(2)苗情考查。在水稻主要生育階段，每個處理選取代表性植株5穴，測量株高和主莖綠葉數(shù)。

(3)葉綠素相對含量測定。在水稻齊穗后，用SPAD-502plus葉綠素測定儀測定水稻劍葉、倒2葉和倒3葉兩端和中部的葉綠素相對含量值(SPAD值)，取其均值。每7 d測定1次，直至葉片呈現(xiàn)微黃。

(4)考種與測產(chǎn)。在成熟期，調(diào)查有效穗數(shù)，每小區(qū)取10穴代表性植株，考查穗粒數(shù)和結(jié)實率(3次重復)。成熟后，各小區(qū)單獨脫粒、曬干、風選干凈后，折合標準含水量(14.5%)，計算產(chǎn)量。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

采用SPSS統(tǒng)計軟件中單因素ANOVA檢驗的Duncan法進行多組樣本間的差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量及構(gòu)成因素比較

氮肥用量和穗肥占比均與水稻產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素密切相關(guān)。表2結(jié)果顯示，隨著氮肥用量的增加，水稻產(chǎn)量呈先升高后降低的趨勢，A3處理(氮肥用量240 kg/hm2)產(chǎn)量最高，與其他處理相比，差異顯著。在產(chǎn)量構(gòu)成因素中，有效穗數(shù)隨著氮肥用量的增加而上升，而結(jié)實率與穗粒數(shù)則隨著氮肥的增加先升后降。說明在有效穗數(shù)增加的基礎(chǔ)上，穗粒數(shù)和結(jié)實率達到最大時，產(chǎn)量最高，而有效穗數(shù)增加到一定程度后，穗型變小，結(jié)實率降低，不利于高產(chǎn)。

穗肥占比對水稻產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響與氮肥用量一致，產(chǎn)量也呈先升高后降低的趨勢，B3處理(穗肥占比30%)產(chǎn)量最高。隨穗肥占比升高，穗粒數(shù)和結(jié)實率先上升后下降，B3處理的穗粒數(shù)和結(jié)實率最高，且與其他處理差異顯著。隨著穗肥占比的上升，基蘗肥減少，有效穗數(shù)減少。這說明基蘗肥的氮肥量決定有效穗數(shù)，此結(jié)果與前人的研究結(jié)果一致[6]。而B3處理的產(chǎn)量構(gòu)成因素與A3相似，在有效穗數(shù)增加的基礎(chǔ)上，穗粒數(shù)和結(jié)實率達到最大，產(chǎn)量最高。

本試驗結(jié)果表明：基蘗肥的增加可以增加有效穗數(shù)，但是合適的基蘗肥與穗肥比才能夠獲得最大的穗粒數(shù)和結(jié)實率，從而獲得最高產(chǎn)量。此結(jié)果與雜交秈稻甬優(yōu)7850一致[11]，說明不同品種的氮肥運籌雖然有規(guī)律可循，但需要根據(jù)具體品種產(chǎn)量構(gòu)成因素的變化確定最佳氮肥施用措施。

表2 水稻產(chǎn)量及構(gòu)成因素分析

注：總氮肥量(A)和穗肥占比(B)的差異顯著性分別比較。同列數(shù)據(jù)后小寫字母不同表示在p<0.05水平上差異顯著。下同。

2.2 主要農(nóng)藝性狀

2.2.1 全生育期

全生育期是水稻生產(chǎn)中的重要農(nóng)藝特征，尤其對于早熟品種，全生育期決定了生產(chǎn)加工的時間和后茬作物的播種期。氮肥運籌對申優(yōu)17全生育期有一定影響(表3)，當總施氮量上升時，全生育期延長，相鄰處理間差異為1～2 d，A1和A5之間相差5 d；當穗肥占比上升時，全生育期先延長后縮短，B3處理的全生育期最長，各處理間的最大差異為2 d。說明氮肥用量對全生育期影響較大，而穗肥占比的影響較小。結(jié)合產(chǎn)量數(shù)據(jù)可知，144～145 d是申優(yōu)17的最佳全生育期。

表3 不同氮肥運籌處理的全生育期與株高

2.2.2 株高

表3顯示，株高隨總氮肥量的增加而上升，這與生育期呈現(xiàn)相同趨勢；而穗肥占比處理中，B4的株高最高。由此表明，氮肥運籌對雜交粳稻的株高具有調(diào)控作用。在最佳氮肥運籌和最高產(chǎn)量時，申優(yōu)17的株高在101～105 cm之間。據(jù)報道，雜交秈稻理想株型的株高在100 cm左右[12]。這說明，申優(yōu)17的最佳株高與雜交秈稻相比略有差異，但差異不大。

2.2.3 群體莖蘗動態(tài)

群體莖蘗動態(tài)是分蘗速度和數(shù)量的反應?；Y肥占比越高，分蘗越快，有效穗數(shù)越多，但成穗率越低，群體莖蘗動態(tài)需要在合理區(qū)間才能夠保證高產(chǎn)[13]。合理的莖蘗動態(tài)需要在適宜的基本苗數(shù)基礎(chǔ)上，抑制莖蘗生長速度和數(shù)量，建立合理的莖蘗動態(tài)，保證成穗率，改善中后期群體質(zhì)量，有利于增加光合效率，獲得高產(chǎn)。本試驗中，分蘗速度和數(shù)量在生長前期差異不大，分蘗期開始出現(xiàn)差異，隨著氮肥用量的增加而增加，但是與穗肥占比則呈相反趨勢(圖1)。最佳氮肥運籌處理(A3和B3)的動態(tài)曲線處于中間位置，說明適宜的氮肥施用才能夠產(chǎn)生合理的群體莖蘗動態(tài)，申優(yōu)17在7月23～31日間，最高莖蘗數(shù)量在460萬～490萬/hm2時為合理區(qū)間。

圖1 不同處理的申優(yōu)17莖蘗動態(tài)

2.2.4 主莖綠葉數(shù)

水稻主莖綠葉數(shù)與光合作用以及群體通風密切相關(guān)。在高產(chǎn)栽培條件下，雜交秈稻甬優(yōu)12的主莖綠葉數(shù)在抽穗期達到7葉，隨后消減[14]。本研究中，主莖綠葉數(shù)呈現(xiàn)橫“S”型變化，在莖蘗數(shù)量高峰(7月30日左右)時處于低谷，在抽穗期(9月10日左右)達到最高，之后開始消亡(表4)。不同處理在分蘗初期的綠葉數(shù)差異較大，后期差異縮小。隨著氮肥用量的增加，綠葉數(shù)增加；而穗肥占比則呈相反趨勢。說明基蘗肥對于前期主莖綠葉數(shù)具有促進作用。結(jié)合最佳氮肥運籌的處理(A3和B3)可知，在申優(yōu)17生產(chǎn)中，合適的主莖綠葉數(shù)在莖蘗數(shù)量高峰時應為4～5葉，在抽穗期(9月10日)應為6～7葉。這個結(jié)果與甬優(yōu)12的高產(chǎn)栽培結(jié)果相似。

表4 不同處理申優(yōu)17的主莖綠葉數(shù)

2.2.5 葉綠素相對含量(SPAD值)

葉綠素是水稻進行光合作用的器官，其含量與群體質(zhì)量和產(chǎn)量緊密相關(guān)。SPAD值可以跟蹤氮素營養(yǎng)狀況并作為重要指標指導科學施肥。本試驗中隨著氮肥用量和穗肥占比的增加，SPAD值上升，表明抽穗后的穗肥增加促進了葉片葉綠素含量的增加(圖2)。這個結(jié)果與以前的報道[15]一致。但是，氮肥用量與穗肥占比的兩組處理呈現(xiàn)不同的曲線。在氮肥用量處理中，抽穗期后水稻功能葉的SPAD值先下降后上升，在9月14日達到高峰，隨后再下降。在穗肥占比處理中，SPAD值上升至9月14日達到高峰，隨后下降。這種差異可能源于穗肥施用過程中，兩組處理的施用方式不同。氮肥用量處理在促花時一次性施用全部穗肥，過量施用氮肥可能會暫時抑制葉片生長和葉綠素的形成；而穗肥占比處理試驗在促花和保花兩個階段分批施用氮肥，更有利于葉片生長和葉綠素的形成。由于穗肥的增加使功能葉葉角變大，會導致產(chǎn)量降低[16]，SPAD值需要在合理的范圍內(nèi)。在高產(chǎn)的氮肥運籌模式下，申優(yōu)17的SPAD值處于中間位置。在齊穗后(9月30日)，A3和B3處理SPAD值下降緩慢，說明功能葉的衰老速度較慢，合理的穗肥施用可以緩解功能葉的衰老，保障后期水稻籽粒的灌漿充實。

圖2 不同處理的SPAD值動態(tài)

3 討論

氮肥合理運籌是提高水稻產(chǎn)量的重要手段。本試驗在總氮肥用量為240 kg/hm2或者穗肥占比30%時，可獲得最高產(chǎn)量。氮肥運籌影響了申優(yōu)17產(chǎn)量構(gòu)成因素以及生長過程中農(nóng)藝性狀，結(jié)果與前人的報道相一致，但其具體表現(xiàn)與其他品種不同。雜交糯稻嘉糯Ⅰ優(yōu)721在總施氮量300 kg/hm2、穗肥占比40%時，群體得到優(yōu)化、獲得高產(chǎn)[17]。雜交粳稻花優(yōu)14在總施氮量300 kg/hm2、穗肥占比35%～45%時，更易獲得高產(chǎn)[18]。還有研究認為，對于大穗型水稻品種，后期適當增加氮肥的供應對其高產(chǎn)潛力的發(fā)揮具有重要作用[19，20]。即使同一系列的品種，如南粳44、南粳9108、南粳5055的氮肥運籌也有差別[7，9，21]。因此，申優(yōu)17的氮肥運籌需要根據(jù)其品種特性、種植區(qū)域和種植方式來確定。土壤地力不同，采用的氮肥運籌方式也不相同[6]。根據(jù)我國土壤肥力標準，有機質(zhì)含量30 g/kg，全氮1.5 g/kg以上為高地力；有機質(zhì)含量20 g/kg，全氮1.0 g/kg以下為低地力[6]。本研究的試驗田為高地力農(nóng)田，獲得的最佳氮肥運籌模式適合高地力區(qū)域。此外，不同種植方式采用的氮肥運籌方式也不相同[8，9]。本研究氮肥運籌是在高地力和機插秧條件下進行的，在不同的區(qū)域和種植方式下，可以參考這些因素和性狀調(diào)節(jié)氮肥運籌，以達到高產(chǎn)目標。