氮素调控对水稻黄华占生长发育及产量的影响

来源:用户上传      作者:万淑红 田应兵 许昌雨

　　摘要：设置常规施氮（180 kg/hm2）和减量施氮（135 kg/hm2）2个水平以及不同的基、蘖、穗肥比例，采用田间试验方法研究了不同氮素调控方式对籼稻品种黄华占生长发育及产量的影响，旨在为黄华占的氮肥合理施用提供科学依据。结果表明，与常规施氮相比，减量施氮水平下，基、蘖、穗肥比例为4 ∶ 1 ∶ 3的产量最高，达7 541.11 kg/hm2，较其他处理增产7.98%～15.88%，后期干物质积累量较大，群体质量较好，穗粒数、结实率和千粒质量高是产量较高的主要原因;常规施氮水平下，分蘖数较高，但后期干物质的积累量较小，产量较低。在氮肥总量适当减少、确保获得适宜有效穗数的前提下，基、蘖、穗肥比例为4 ∶ 1 ∶ 3时，有利于改善黄华占生长中后期干物质积累和群体质量，提高穗粒数、结实率和千粒质量，为获得高产提供保障。
　　 关键词：氮素调控;籼稻品种;生长发育;产量;减氮施肥
　　 中图分类号：S511.06   文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2020）06-0068-05
　　通信作者：田应兵，博士，教授，主要从事土壤与植物营养研究。E-mail：497404161@qq.com。  水稻是世界上最重要的粮食作物之一，随着经济的发展和生活水平的提高，发展优质与高产并重的水稻生产模式是我国粮食生产的战略方向，也是缓解目前我国粮食质量与数量间矛盾的有效措施之一[1-3]。氮素作为水稻生长发育的重要营养元素之一，其施用量和施用比例对水稻群体构建和产量形成均有显著的调控作用，合理的氮素调控能改善稻田群体结构，最终提高水稻产量[4-6]。
　　 黄华占是广东省农业科学院水稻研究所选育的一个优质常规籼稻品种，因其米质优良、生育期短、耐肥抗倒、播期弹性大、管理简便等优点而倍受种植户认可和喜爱，成为目前我国南方稻区同类型种植面积最大的水稻新品种之一，且种植面积还有继续扩大的趋势[7-8]。目前，关于黄华占的农艺性状及高产栽培技术方面的研究较多[9-11]，但有关氮素调控对黄华占生长发育及产量影响的研究报道较为鲜见。为此，本研究以黄华占为试验材料，通过设置2种氮肥水平、7种施氮比例，研究不同氮素调控方式对其生长发育及产量的影响，试图为黄华占的养分管理与高产栽培提供技术参考。
　　1 材料与方法
　　1.1 试验地概况
　　 试验于2018年在湖北省荆州市李埠镇杨井村（30°32′N，112°06′E）进行，该地区属于典型北亚热带季风气候，年降水量约1 150 mm，年均温在 16.5 ℃ 左右，年日照时间≥2 000 h，年无霜期≥230 d。试验地为冬闲田，土壤类型为灰潮土，质地中壤，pH值为7.6，有机质含量为14.5 g/kg，碱解氮含量为95.23 mg/kg，速效磷含量为 26.66 mg/kg，全钾含量为8.14 g/kg。
　　1.2 试验设计
　　 试验共设7个处理，重复3次，共21个小区，小区面积24 m2（3 m×8 m），随机区组排列，区组间设排灌沟，小区间筑埂覆膜，四周设有保护行。施氮方案见表1，设置常规施氮（180 kg/hm2）和减量施氮（135 kg/hm2）2个水平，其中N1、N2和N3处理的施氮量为180 kg/hm2，N4、N5和N6处理的施氮量为135 kg/hm2;N1、N2、N3、N4、N5和N6处理的基、蘖、穗肥比例分别为5 ∶ 2 ∶ 3、4 ∶ 2 ∶ 4、3 ∶ 2 ∶ 5、3 ∶ 2 ∶ 3、5 ∶ 0 ∶ 3和4 ∶ 1 ∶ 3。所有处理的磷肥用量（P2O5，75 kg/hm2）和钾肥用量（K2O，180 kg/hm2）相同。磷肥作为基肥一次性施入，钾肥按基肥 ∶ 穗肥为6 ∶ 4分2次施用。
　　 试验于5月25日采用精准直播，株行距为8.3 cm×20 cm，1苗/穴;人工除草，病虫害防治和用水管理同当地农民习惯。播种、取样、收获均在 1 d 内完成，调查取样时，各试验小区同法、同时进行。
　　1.3 测定项目与方法
　　1.3.1 土样采集与理化性质测定 试验前采集耕层（0～20 cm）土壤样品，用相关方法[12]测定pH值、有机质、速效氮、速效磷与全钾含量。
　　1.3.2 分蘖动态及成穗率 播种17 d后（6月11日），每个小区定10穴挂牌跟踪调查，每4 d调查1次并记录分蘖数，8月22日结束调查。成穗率=（收获时茎蘖数/最高分蘖数）×100%。
　　1.3.3 叶面积指数（LAI）及SPAD值 分别于分蘖期、拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期用植物冠层分析仪（AccuPAR LP-80，美国）测定LAI。在各关键时期，各小区挂牌标记5穴，用叶绿素仪SPAD-502（Konica Minolta公司，日本）测定剑叶SPAD值，每叶片测上中下3次，取平均值。
　　1.3.4 干物质动态 分别于分蘖期、拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期3点法取各处理植株的穗、叶、茎鞘、根各部分装袋，置于烘箱105 ℃杀青30 min，80 ℃烘干降至恒质量后分别称其干质量。
　　1.3.5 产量构成因素及产量 成熟期各小区调查10穴有效穗数，并选取3穴进行常规考种，测定穗长、穗质量、穗粒数、结实率及千粒质量。于9月30日分区实收，脱粒晒干后计算产量。
　　1.4 数据统计与分析
　　 数据处理及作图采用Microsoft Excel 2016完成，数据分析采用SAS 9.2软件进行单因素方差分析，多重比较采用LSD法。
　　2 结果与分析
　　2.1 氮素调控对黄华占分蘖动态的影响
　　 由图1可见，不同处理下黄华占的分蘖数呈大致相似的变化动态，在8月2日达到最高分蘖数。在不同施氮量水平下，隨着生育期的推进，分蘖数呈先增后减的趋势。不同施氮比例在不同氮肥用量条件下总苗数表现略有差异。减量施氮（135 kg/hm2）水平下，不同的基蘖穗肥配比随着基肥施用量的增多总苗数减少;常规施氮（180 kg/hm2）水平下，不同的基蘖穗肥配比随着穗肥施用量的增多总苗数增加，其中以N3处理最高。整体来看，常规施氮可以促进分蘖发生。 　　2.2 氮素调控对黄华占成穗率的影响
　　 成穗率是表征水稻有效分蘖数量的重要指标，也是影响产量的主要因素。由图2可见，不同处理下黄华占成穗率的大小顺序为N1>N3>N6>N5>N2>N4>N0，所有施氮处理成穗率均显著高于N0。其中，以N1处理成穗率最高（79.23%），N3处理次之（76.12%），均显著高于N2、N4、N5。N6的成穗率为73.54%，显著高于N2、N4，而与N1、N3、N5差异不显著。
　　2.3 黄华占叶面积指数（LAI）动态变化
　　 由图3可知，不同处理下LAI变化趋势大致相同，整体呈先增后降的单峰曲线。除分蘖期外，其余时期施氮处理的LAI均显著高于N0，这说明LAI大小与施氮密切相关。齐穗期，N3处理LAI较N2、N4处理分别高出8.3%和8.6%，且差异显著。在灌浆期（9月9日）LAI达到最大值，大小顺序为 N6>N1>N2>N3>N5>N4>N0，其中，N6处理显著高于其他处理。成熟期各施氮处理间无显著差异，但以N1处理最高（2.94），N6次之。综合来看，减量施氮（135 kg/hm2）有助于LAI的提高，相同施氮量下各处理的LAI值差异不显著。
　　2.4 黄华占SPAD值变化
　　 SPAD值是衡量叶绿素相对数量的指标。由表2可知，在植株生长过程中不同处理的剑叶SPAD值总体呈先增后降的规律性变化，所有处理生育前期的SPAD值均较低，之后逐渐增加，齐穗期达最大值，随后又开始下降。幼苗期各处理差异不显著，但以N6处理最高;齐穗期不同处理SPAD值的大小顺序为N3>N5>N6>N4>N1>N2>N0，其中，N2与N3处理差异显著，所有施氮处理与N0比较均表现出极显著差异;灌浆期和成熟期SPAD值均有所下降，施氮处理间无显著差异。
　　2.5 氮素调控对黄华占干物质积累的影响
　　 由表3可知，不同处理的干物质积累量随着生育进程的推进而逐渐增大，各关键时期所有施氮处理干物质总量与N0均达极显著水平。在分蘖期，由于N1处理前期施氮量较高，因此干物质量高于其他处理，其中N1、N3处理显著大于N4、N6处理，所有处理的干物质积累量极显著高于N0;拔节期的叶、茎、根和总干质量显著高于分蘖期，其中，N6处理最高，为5.81 t/hm2，较N0处理高24.10%。齐穗期至成熟期，穗部干物质积累显著增加，其中，齐穗期的干物质总量大小顺序为N6>N3>N1>N5>N4>N2>N0; 成熟期，N6处理的干物质积累总量比。
　　2.6 氮素调控对黄华占产量及其构成因素的影响
　　 从表4看出，各处理产量的大小顺序为N6>N2>N3>N1>N5>N4>N0，其中N6处理（基肥 ∶ 蘖肥 ∶ 穗肥为4 ∶ 1 ∶ 3）的产量最高，达 7 541.11 kg/hm2，较其他处理提高7.98%～15.88%。除穗粒数和结实率外，所有施氮处理的产量及其构成因素与N0差异极显著。各处理穗质量的变化范围为2.53～3.73 g，其中以N6最大，且与其他处理差异显著。各处理的有效穗数大小顺序为N3>N1>N4>N6>N2>N5>N0。所有处理的穗粒数、结实率和千粒质量均以N6处理最高，其中，N6的穗粒数比N5提高21.03%，且差异显著。各处理的千粒质量为20.59～22.69 g，N6比N5、N0分别高出1.86 g和2.10 g，与各处理差异显著。說明在常规施氮基础上适当减氮能够增加穗粒数、结实率和千粒质量，最终促进产量的提高。
　　3 讨论与结论
　　 氮素是影响水稻生长发育的关键因子，缺氮和过量施氮均影响水稻产量。研究表明， 在水稻高产栽培中，要想发挥氮肥对水稻的增产作用，必须确定适宜的施氮量[13]。一般认为，施氮量与产量呈抛物线关系，适量施用氮肥能明显增加水稻产量，增加施氮量可以明显增加分蘖数和单位面积有效穗数，但降低结实率和千粒质量[14-16]。本研究结果也反映了这一趋势，当施氮量为135 kg/hm2时黄华占产量最高，达7 541.11 kg/hm2。常规施氮水平（180 kg/hm2）下，虽然分蘖数、有效穗数和成穗率较高，但无效分蘖增多，穗质量、结实率和千粒质量降低，产量反而下降。李锦等研究发现，与常规施氮处理相比，减少15%的氮肥施用量时，产量反而增加了7.2%，当减少30%的施氮量时，谷粒与秸秆的产量也未见显著降低[17]。本研究结果表明，在常规施氮（180 kg/hm2）基础上减少25%的施氮量（135 kg/hm2），黄华占的分蘖数和有效穗数虽然低于常规施氮处理，但是无效分蘖较少，成熟期干物质积累量、穗粒数、结实率、千粒质量及产量都较高。这说明适当减少氮肥施用量可获得与常规施氮模式相当甚至更高的产量，这也有利于节约氮肥资源和保护环境。
　　 合理的施氮比例对水稻生长发育及产量也有重要影响。霍中洋等认为，适当降低基肥比例能保证生育中后期氮素供应充足，但穗肥比例不宜过大，否则会造成小穗多、贪青晚熟等问题[18]。张洪程等研究表明，前期减少蘖肥施用比例可以控制无效分蘖的发生，提高群体质量，后期适宜的穗肥可促进大穗形成和花后籽粒灌浆，进而显著提高结实率和千粒质量，因而可以维持高产水平[19]。本研究结果表明，常规施氮（180 kg/hm2）水平下，基肥 ∶ 蘖肥 ∶ 穗肥为5 ∶ 2 ∶ 3和3 ∶ 2 ∶ 5这2种氮素调控处理的产量并非最高，表明氮肥前移或后移虽然可以促进分蘖或生育后期干物质积累，但均无助于产量的提高。可能原因在于常规施氮处理的氮素用量偏高，黄华占在整个生育期间氮素供应过多，导致了结实率和千粒质量略低，产量不高，这与前人研究结果[20-21]相似。减量施氮（135 kg/hm2）水平下，当基肥 ∶ 蘖肥 ∶ 穗肥为4 ∶ 1 ∶ 3时产量最高（7 541.11 kg/hm2），较其他处理提高7.98%～15.88%。说明产量的形成是各项因素综合作用的结果，在氮肥总量适当减少、确保获得适宜有效穗数的前提下，合理分配中、后期的施氮量，有利于改善黄华占生长中后期干物质积累量和群体质量，提高穗粒数、结实率和千粒质量，为获得高产提供保障。 　　参考文献：
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