超级杂交晚稻丰源优299经济施氮量和生态施氮量研究

周 静，孟桂元，马国辉，龙继锐

（1.湖南人文科技学院，湖南娄底417000，2.国家杂交水稻工程技术研究中心，湖南长沙410125）

80年代开始，我国一直把增加氮肥投入作为发展农业生产的主要途径之一，目前已是世界上氮肥消费量最多的国家之一[1]，并且这种消费量还将逐年增长，何时到达最高峰，还不清楚。但可表明，我国农田氮肥污染程度和广度已远远超出发达国家，而且，发展的速度更是其他国家无法相比[2]。如这一问题不引起重视，将直接影响我国农业的可持续发展。因此，如何兼顾氮肥施用的高产和高效，降低其对生态环境的影响是一项重要而紧迫的任务。以往的研究中，分别研究经济施氮量和生态施氮量较多[3-5]，而兼顾超级杂交晚稻经济、生态的施氮量的研究较少。为此，本研究选择中国粮食主产区之一的湖南湘东高产稻区，在节氮管理条件下，研究超级杂交晚稻的生长规律，以此来确定合理节氮量，使之既能保证作物高产，又能提高氮肥利用率，避免对生态环境的威胁。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2009年在湖南省醴陵市泗汾镇农场内进行。供试品种为超级杂交晚稻丰源优299（该品种属三系杂交中熟晚籼稻，在长江流域双季稻区作双季晚稻种植，全生育期114d，丰产、稳产性好，普遍栽培产量均在9 t/hm2），供试肥料为史丹利水稻高效复合肥（N︰P︰K=23︰7︰15）。

1.2 试验设计

本试验设6个处理：S0：不施氮肥，施磷肥和钾肥；S1：节氮50%，史丹利水稻高效复合肥391.5 kg/hm2，折合纯氮90 kg/hm2；S2：节氮 25%，史丹利高效复合肥 586.5 kg/hm2，折合纯氮135 kg/hm2；S3：农民习惯施氮量，史丹利高效复合肥783.0 kg/hm2，折合纯氮 180 kg/hm2；S4：超氮 25%，史丹利高效复合肥 978 kg/hm2，折合纯氮 225 kg/hm2；S5：超氮 50%，史丹利高效复合肥1174.5 kg/hm2，折合纯氮270 kg/hm2。3次重复，随机区组设计，6个处理，一次性基肥施入，磷、钾分别以过磷酸钙和氯化钾补为相同。小区面积30m2，小区间起20cm高、30cm宽的埂隔离，埂上覆膜，单排单灌。6月21日播种，7月14日移栽，株行距20 cm×20 cm，田间管理保持一致。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 分蘖动态 移栽10 d后，每小区选取植株10蔸定点观察，之后每隔4d观察1次，直到分蘖完全停止。

1.3.2 叶面积 分别在分蘖盛期、孕穗期、乳熟期和成熟期梅花形5点采样，每小区取植株5蔸，用长宽系数法测定叶面积。

1.3.3 谷草比和氮肥利用率 在成熟期，收获单株地上部分，把籽粒和稻草分开，70℃烘干后称籽粒和稻草重量，计算谷草比。在成熟期，收获水稻籽粒，70℃烘干后称籽粒产量，按曾建敏等人[6]的描述进行氮肥利用效率指标的推算，其中：氮肥偏生产力(PFP＝施肥区的籽粒产量/氮肥施用量；氮肥农学利用率(AE)＝（施氮肥区籽粒产量-不施氮肥区籽粒产量）/施氮量(即单位施氮量的产量增加量)。

1.3.4 产量与产量性状 于成熟期每小区选取50株测定株高，统计有效穗。收获前每小区取样5蔸，统计每穗总粒数、每穗实粒数、千粒重等。成熟期按小区单打单收，晒干后折合成含水量13.5%谷子重量，计算产量。

1.3.5 经济效益分析 对不同节氮条件下超级杂交晚稻的稻谷产量、产值、劳动成本、物质成本、总成本、净产值和利润等进行分析。

2 结果与分析

2.1 分蘖动态

通过对不同节氮条件下超级杂交晚稻的分蘖动态（图1）分析可知，各处理分蘖数先升后降，S0、S3和S5在移栽后24d达到分蘖高峰，分别为235.35万个/hm2、390.75万个/hm2和481.35万个/hm2，S1、S2和S4分蘖高峰期出现在移栽后28d，较S0推迟4 d，最大分蘖数分别为403.35万个/hm2、365.70万个/hm2和430.65万个/hm2，最大分蘖数从小到大的依次顺序为 S0＜S2＜S3＜S1＜S4＜S5，表明节氮 25%（S2）对最高分蘖影响较小。

图1 不同施氮量的超级杂交晚稻分蘖动态

通过对不同节氮条件下超级杂交晚稻分蘖速率（表1）的分析，分蘖速率总体表现为下降的趋势，移栽后8d，分蘖速率最大，从大到小顺序为 S3（46.8 万 /hm2·d）＞S5（43.8 万 /hm2·d）＞S4（42.00 万 /hm2·d）＞S1（39.75 万 /hm2·d）＞S2（38.40 万/hm2·d）＞S0（21.15 万 /hm2·d）。表明施用氮肥适量，分蘖速率最大，减少施氮量和超量施氮量会降低分蘖速率。而有效穗S0 为 150.6 万 /hm2，S1 为 206.55 万 /hm2，S2 为 219.15 万/hm2，S3 为 227.7 万 /hm2，S4 为 222 万 /hm2和 S5207.3 万/hm2，则可得成穗率则S0最高，为70.2%。显著高于S1、S2、S3、S4和S5，其次为S2和S3，均为58.4%，显著高于S5。而S2和S3之间差异不显著，说明随着施用量的增加，成穗率反而降低。其节氮25%与农民习惯施氮量成穗率差异不大。

表1 不同施氮量的超级杂交晚稻分蘖速率 （单位：万/hm2·d）

2.2 叶面积指数

从表2可知，不同节氮条件下超级杂交晚稻叶面积指数分蘖期随施氮量的增加而增加。分蘖期S5为3.95，显著高于S1、S2、S3、S4和S0。乳熟期和成熟期呈开口向下抛物线状，S3最大，分别为5.50和2.88，随着节氮量的增加，叶面积指数降低，超过S4施氮量后，随着施氮量的增加，叶面积指数也降低。说明节氮25%不影响群体稳健生长和后期功能叶面积指数增加，促进大穗壮穗，同时也说明超氮量25%和超氮量50%有利于促进禾苗早生快发，但不利于后期禾苗群体的正常生长和发育。

2.3 产量及其构成因素

表2 不同施氮量的超级杂交晚稻叶面积指数

通过对不同节氮条件下超级杂交晚稻产量（表3）分析，S3 产量最高，为 7.30 t/hm2，其次是 S2，为 6.89 t/hm2，S2 较 S1减产5.63%，但S1与S2差异不显著，S1实际产量为6.49 t/hm2，较S3减产11.10%，减产显著。

表3 不同施氮量的超级杂交晚稻产量及产量性状

由表3可知，有效穗以S3最高，为227.70万/hm2，其次是 S4，222.00 万 /hm2，S0 最低，150.60 万 /hm2，S1、S2、S3、S4和S5显著高于S0，S1、S2、S3、S4和S5之间差异不显著。由此可见，合理的肥料施用量是保证禾苗群体健壮生长，促进壮穗，提高成穗率的关键之一。

从产量构成因素看，不同节氮条件下超级杂交晚稻总粒数与有效穗规律相似，以S3最多，162.5粒/穗；其次是S5，166.9 粒 /穗；S0最少，123.9 粒 /穗，S1、S2、S3、S4 和 S5 显著高于S0，S1、S2、S3、S4和S5之间差异不显著。实粒数以 S3最多，115.0粒 /穗；其次是 S5，113.6粒 /穗，S0最少，81.5粒/穗，显著低于其他处理。结实率以S2最高，为76.4%，其次是S3，为70.8%，但各处理之间结实率不显著。

2.4 谷重和草重及谷草比

通过对谷重和草重及谷草比（表4）的分析可知，谷重以S3最大，与S0差异显著，与其他处理之间差异不显著。草重则随着施氮量的增加而增加，S5最大，为24.57g/株，而谷草比以 S3最高，为 1.34；其次是 S1，为 1.28；S5 最少，为 1.12，表明施氮量在0 kg/hm2-180 kg/hm2之间，增加氮肥施用量，稻谷重量增加，而施氮量在180 kg/hm2-270 kg/hm2范围内，增加氮肥施用量，稻草重量增加较多，而谷重增加较少。

表4 不同施氮量的超级杂交晚稻谷草比

2.5 经济效益

从表5可知，不同节氮条件下超级杂交晚稻生产成本除肥料成本不同外，其他各项支出相同，并随着肥料施用量的增加，生产成本增加，S5的生产成本最高，9808.5元/hm2，产值和纯收入以S3最高，分别为13438.5元/hm2和4804.50元/hm2。经方差分析，S4、S3、S2和S1与S5和S0差异显著，但S4、S3、S2和S1之间差异不显著，S5和S0差异显著。结果表明：从经济角度分析，施氮量S2和S3纯收入较高，从环保角度分析，S2最环保，且不影响产量。

表5 不同施氮量的超级杂交晚稻经济效益分析

2.6 氮肥利用率

从图2可知，氮肥利用率随着施氮量的增加反而下降。氮肥偏生产力以S1最高，71.78 kg/kg N，即在一定地力条件下，1 kg纯氮能生产71.78 kg稻谷，其次为S2，52.54 kg/kg N，各处理之间差异显著。氮肥农学利用率与氮肥偏生产力规律相同，从大到小顺序为 S1（27.38 kg/kg N）＞S2（22.94 kg/kg N）＞S3（16.28 kg/kgN）＞S4（12.87 kg/kgN）＞S5（10.73 kg/kgN），即排除地力的影响，1 kg纯氮能生产的稻谷重量最多为27.38 kg。

3 结论与讨论

3.1 结论

超级杂交晚稻丰源优299最佳施氮量是农民习惯施氮量纯氮180.00 kg/hm2，也是最经济施氮量，而最生态施氮量为农民习惯施氮量减少25%，为135.00 kg/hm2纯氮。

3.2 讨论

图2 不同施氮量的超级杂交晚稻氮肥利用率

大量研究认为，随着施氮量的增加，水稻生物学产量和经济产量增加，但施氮量增加到临界值后，生物学产量和经济学产量反而下降，同时增加农田生态污染，超级杂交稻实际施氮量已达到并超过农户经济效益最佳施氮量和生态施氮量，靠增加氮肥投入来获得产量提高已是得不偿失，应当寻求实施高效生态农业技术提高生产水平的同时保护生态环境，因此，经济施氮量和生态施氮量应允而生。本研究从节本增效方面考虑，丰源优299经济施氮量180.00 kg/hm2，这与王业农等研究相同[7]。丰源优299生态施氮量为135 kg/hm2，低于杂交晚粳“浙优12”生态施氮量234.8 kg/hm2-241.0 kg/hm2[8]，这可能与水稻品种和土壤肥力差异有关。

本研究发现，丰源优299生态施氮量均不同程度降低成熟期叶面积指数、产量、纯收入、氮肥利用率，但提高了成穗率和孕穗期叶面积指数，因此，丰源优299生态产量6.89t/hm2，只比经济产量减产5.63%，减产不显著，从农业生产可持续发展、建立良性的养分循环机制和社会三效益三合一方面考虑，生态施氮量比经济施氮量更适宜指导农民大田生产。

[1]朱兆良.农田中氮肥的损失与对策[J].土壤与环境,2000,9(1):1-6.

[2]张维理,武淑霞,冀宏杰,等.中国农业面源污染形势估计及控制对策[J].中国农业科学,2004,37(7):1008-1033.

[3]李旭毅,孙永健,程洪彪.两种生态条件下氮素调控对不同栽培方式水稻干物质积累和产量的影响[J].植物营养与肥料学报,2011,17(4):773-781.

[4]李荣刚,戴其根,皮家欢.江苏太湖稻麦两熟地区生态、经济施氮量的初步研究[J].江苏农业研究,2000,21(2):30-35.

[5]肖玉,谢高地.上海市郊稻田生态系统服务综合评价[J].2009,31(1):38-47.

[6]钟旭华,黄农荣,郑海波.禾谷类作物氮素利用和收获指数及植物氮浓度的定量关系[A].全国第十一届水稻优质高产理论与技术研讨会论文集[C].中国作物学会作物栽培专业委员会,中国武汉,2005:22-28.

[7]王业农,何世安,何润清,等.施氮量对超级杂交晚稻丰源优299产量的影响[J].杂交水稻,2008,23(2):63-64.

[8]杨梢娜,俞巧钢,叶静,等.施氮水平对杂交晚粳“浙优12”产量及氮素利用效率的影响[J].植物营养与肥料学报,2010,16(5):1120-1125.