水稻生产氮肥需要量与利用率试验研究

许晖,周忠清,文举,徐正猛,史方春

(湖北省荆州农业科学院 粮油作物研究所,湖北 荆州 434000)

氮、磷、钾是水稻生长发育中所必需的三大营养元素,其中氮素对水稻生长发育的影响较大[1].为了明确我国不同水稻生态区主要水稻季节主栽水稻品种的氮肥需要量和利用效率,为国家水稻产业技术研究和水稻生产氮肥施用提供科学基础,为此,国家水稻产业技术体系荆州综合试验站于2009年在江汉平原一季中稻区进行了氮肥效应试验.

1 材料与方法

1.1试验地点试验安排在江北农场农科所—荆州农科院江北基地,试验田肥力均匀,排灌方便,土壤类型为潴育型水稻土,试验前土壤养分测试结果为:pH7.6,有机质含量23.61 g/kg,碱解氮156.30 mg/kg,速效磷8.97 mg/kg,速效钾152.16 mg/kg.

1.2供试材料供试水稻品种:扬两优6号.供试肥料品种:氮肥为碳酸氢铵(N≥17%)作底肥、尿素(N≥46%)作追肥,磷肥为过磷酸钙(P2O5≥14%),钾肥为氯化钾(K2O≥60%).

1.3试验处理4个氮水平处理:(1)不施氮肥(N0)；(2)当地水稻生产施氮水平(N1),N1总施N量为10 kg纯氮(每667 m2,全文同)；(3)比当地水稻生产施氮水平提高30%的施氮水平(N2),N2总施N量为13 kg纯氮；(4)比当地水稻生产施氮水平降低30%的施氮水平(N3),N3总施N量为7 kg纯氮.所有处理中,底肥、追肥各占总施N量的50%.

所有处理(包括不施氮肥处理)均按当地用量施用相同数量的磷肥和钾肥,每667 m2施P2O55.6 kg、K2O 9.0 kg.

1.4试验设计按照1个试验品种,4个氮肥水平处理安排小区,小区面积20 m2,随机区组排列,4次重复,共16个小区,小区间筑田埂,并用薄膜包裹,避免串灌串排,试验田四周设1.5 m宽的保护行.

试验采用水育秧,秧龄32天移栽,每小区栽30行,每行15株,双本,株行距为16.7 cm×27.8 cm.田间管理与大田生产相同,生长过程中同步进行生育期、茎蘖动态、植株生长量和含氮量的调查测定,其中含氮量用凯氏定氮法测定.水稻成熟后分小区考种、收割,晒干后记产.

氮肥利用率=[(施氮肥区作物吸氮量-无氮区作物吸氮量)/(肥料含氮量×施氮量)]×100%[2].

1.5数据处理数据处理采用Microsoft Excel和DPS3.01进行计算和统计检验.

2 结果与分析

2.1不同施氮水平处理对水稻主要生育性状的影响从试验结果可知(见表1):在4个施氮水平处理中,N2处理全生育期最长,为132 d,N1处理全生育期为130 d,N0和N3处理全生育期均为129 d；同时,N1、N2处理的始穗期比N0、N3处理的迟1 d.这说明不同氮肥水平处理对水稻生长发育进程有一定的影响,在试验处理中,氮肥水平越高,水稻的生育进程减缓,全生育期越长.

表1 水稻主要生育性状 月/日

2.2不同施氮水平处理对水稻主要经济性状的影响从试验结果可知(见表2):在4个处理中,氮肥水平越高,水稻株高、有效穗数、穗长、千粒重、产量等均越大,经方差分析表明,其中株高、穗长、千粒重,N2处理最大,N1、N3处理之间差异不显著,N0处理最小；有效穗数,4处理间差异均显著；产量N0处理最小,N3处理其次,N1、N2处理间差异不显著.在4个处理中,穗粒数为N1>N2>N3>N0,结实率则为N1>N3、N0>N2,说明N1处理的穗粒数和结实率均最高,表明当地生产施氮水平(N1)有一定的科学依据,经方差分析表明,穗粒数、结实率4处理间差异不显著.

表2 水稻主要经济性状

图1 氮肥效应图

以水稻产量为因变量(Y),氮肥施用量为自变量(X),利用试验处理N0、N1、N2、N3的试验数据,在Excel中作散点图,添加趋势线和显示方程(见图1),得到一元二次方程:

Y=-0.65X2+24.88X+443.1

(1)

式(1)中,Y、X分别表示水稻产量和纯氮施用量,从图1可以看出,不同施氮水平,水稻的产量有明显差异.随施氮量的增加,稻谷产量也明显提高.根据方程计算,在不考虑其他环境因素变化的条件下,每667 m2纯氮用量为19.14 kg时,水稻产量最高.

2.3不同施氮水平处理对水稻植株生长量性状的影响从试验结果可知(见表3):在4个处理中,成熟期植株、叶、茎干物质重随施氮量的增加而增大,且方差分析表明4处理间植株干物质重差异显著,说明水稻植株的全生长量是随施氮量的增加而增大的,而成熟期植株穗的干物质重总的趋势是随施氮量的增加而增大,但方差分析表明N1、N2 处理间穗的干物质重差异不显著,说明穗重与施氮量不是简单的直线正相关.

表3 水稻植株生长量性状

移栽期干物质重取秧田样本测定值的平均值

2.4不同施氮水平处理对水稻植株含氮量和氮肥利用率的影响从试验结果可知(见图2),4个处理中,成熟期叶、茎、植株的含氮量随施氮量的增加而增大,穗的含氮量则先随施氮量的增加而增大,后随施氮量的进一步增加而下降,同时方差分析表明4个处理茎、叶、穗的含氮率在不同施氮水平间的差异不显著,说明植株含氮率可能主要由品种自身决定,与施氮量相关性不明显,植株的含氮量的增加主要由植株生长干重的增加而导致的.

根据水稻植株干物质重和含氮率试验数据计算不同施氮水平处理中的氮肥利用率(见图3),结果表明:所设处理中,N1处理氮肥利用率最高,为41.28%,N3处理氮肥利用率为31.33%,N2处理氮肥利用率为36.11%,说明随施氮量的增加,水稻氮肥利用率逐渐升高,而随施氮量的进一步增加,水稻的氮肥利用率又逐渐下降,图3表明当地施氮水平(N1)的水稻氮肥利用率是比较高的.

图2 不同施氮水平处理成熟期水稻植株含氮量

图3 不同施氮水平处理的氮肥利用率

3 小结

施肥在水稻生产中起到十分重要的作用,合理施肥可以提高水稻产量和稻米品质[3].在与磷、钾肥配施的情况下,氮肥施用量对水稻产量和产值意义非常重要[4].从试验结果与分析中可以看出,每667 m2纯氮施用量为10 kg时,氮肥利用率较高,每667 m2纯氮施用量在10～19.14 kg范围内,多施可以适量提高水稻产量,但氮肥利用率可能下降,同时会增加病虫害发生机率[5],增加了生产成本(见表4).

表4 不同施氮水平的经济效益比较(每667 m2)

生产成本计为:纯氮4.31元/kg、P2O54.17元/kg、K2O 7元/kg、种子16元/kg、农药50元(每667 m2)、用工工价60元/d、旋耕及收割费用等130元(每667 m2)、稻谷2.10元/kg.经济效益调查分析结果显示:4处理中,N1的净产值和产投比最大,分别为482元(每667 m2)和1.60,即经济效益较高,因而,当地施氮肥水平(N1)在目前土壤肥力条件下,能够有效提高氮肥利用率,增加稻谷产量和产值.

水稻生长过程中,气温、日照、雨量、病虫等也是影响水稻生长发育的重要因素[6].在研究肥料因素的同时,也应重视环境尤其是气象因子对产量的影响.因此,我们在研究水稻氮肥需要量与利用率时,要考虑到当地的气象因素,探讨它们互作的发生规律,为水稻育种与栽培、品种布局与区划提供可靠依据.

参考文献:

[1] 刘武,邹应斌,程兆伟. 水稻施肥方法研究进展[J].作物研究,2006,20(5):509-513.

[2] 唐启源,邹应斌,米湘成,等. 不同施氮条件下超级杂交稻的产量形成特点与氮肥利用[J]. 杂交水稻,2003,18(1):44-48.

[3] 高祥照,马常宝,杜森. 测土配方施肥技术[M].北京:中国农业出版社,2005.

[4] 彭少兵,黄见良,钟旭华,等.提高中国稻田氮利用率的研究策略[J].中国农业科学,2002,35(9):1095-1103.

[5] 肖茂盛,潘礼斌,赵吉胜.水稻“3414”肥效田间试验报告[J].现代农业科技,2010(6):50-54.

[6] 季彪俊.影响水稻产量因子的研究[J].西南农业大学学报:自然科学版,2005,27(5):579-584.