氮肥后移对两系超级杂交稻产量和氮肥利用率的影响

刘科等

摘要：为了探明氮肥不同施用时期和施用比例对两系超级杂交稻产量和氮肥利用率的影响，以两系超级杂交稻Y两优1号和C两优343为供试材料，设总氮肥施肥量为180 kg/hm2，分别设置基蘖肥（基肥+蘖肥）占总施肥量的比为0、40%、50%、60%、70%、100%。结果表明：氮肥运筹模式N3能显著提高产量和氮肥农学利用率，大量的氮肥后移（N1）由于基蘖肥供应不足造成分蘖减少，导致杂交稻有效穗数的下降，同时后期氮肥的大量施入，造成杂交稻贪青晚熟，结实率大幅度下降；而一次性基肥施肥模式（N5）由于前期基蘖肥过多，造成大量的无效分蘖，使得灌浆期氮素供应不足，导致叶片早衰，造成结实率和每穗粒数的下降；N3模式的干物质生产具有前促、中控、后稳的特点，有利于物质的积累和转移，从而提高了产量和氮肥利用率。

关键词：两系超级杂交稻；氮肥运筹；产量；氮肥利用率

中图分类号： S365；S511.06文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）02-0070-04

收稿日期：2014-06-27

项目基金：国家科技支撑计划（编号：2012BAD07B02）；国家大学生创新性实验计划（编号：104892013032）；高等学校博士学科点专项科研基金（编号：20124220120002）。

作者简介：刘科（1993—），男，湖北孝感人，硕士研究生，主要从事水稻高产生理生态研究。E-mail：469652775@qq.com。

通信作者：张运波，博士，讲师，主要从事水稻高产栽培与生理研究。E-mail：yunbo1022@126.com。目前我国水稻种植面积已占世界的20%，而氮肥用量却占世界水稻氮肥用量的37%[1-2]，同时我国稻田单季氮肥平均用量为180 kg/hm2，比世界单位面积用量高出75%[3]。我国水稻氮肥农学利用率平均只有9.1 kg/kg[4]，远远低于世界水平。不合理施用氮肥，不仅造成资源浪费和生产成本增加，还因氨挥发、反硝化、地表径流等导致大气污染和水体污染等一系列环境效应[5-8]。

氮素是限制水稻生长发育及产量形成的重要养分因子之一，在水稻生长过程中氮素的动态管理一直是水稻生产中的重要措施[9-10]。研究结果表明，在水稻产量不降低甚至有所增加的前提下，实时、实地氮肥管理可以减少氮肥施用量，较大幅度地提高水稻氮肥利用率[11]。氮肥后移有利于成穗率的提高，延长生育期，侧重后期施氮的处理较生育后期不施氮的处理产量明显提高[12]。在我国农村地区，由于劳动力的大量转移，用工紧缺和劳动力价格的上涨，导致氮肥大量作为基肥一次性施入[13]。

我国土壤背景的氮含量远远高于世界水平，氮肥的使用量却在逐年快速增长，特别是在耐肥品种的大面积推广以及不合理的施肥方法的影响下，水稻产量和氮肥利用率得不到提升[14-16]，同时两系超级杂交稻在生产上有加快推广的趋势[17]。因此，探讨两系超级杂交稻品种合理的氮肥施用模式，对杂交水稻高产高效生产具有重要的意义。

1材料与方法

1.1试验设计

试验于2013年在长江大学校外试验基地进行。以两系超级杂交稻组合（Y两优1号和C两优343）为供试材料，总氮肥（基蘖肥+穗粒肥）施肥量设为180 kg/hm2，分别设置基蘖肥（基肥+蘖肥）占总施肥量的百分比为0、40%、50%、60%、70%、100% 6个处理，其中基肥和蘖肥的比例为6 ∶4，穗肥和粒肥的比例为6 ∶4，以尿素为肥源，具体施肥情况见表1；于2013年5月5日播种，采用湿润育秧，6月4日移栽。插秧密度为23.3×23.3 cm。磷肥、钾肥、锌肥均作基肥一次性施入，磷肥的施用量为30 kg/hm2，钾肥为 40 kg/hm2，锌肥为5 kg/hm2，分别采用过磷酸钙、氯化钾、硫酸锌作为肥源。试验设置4次重复，随机排列，每小区面积为30 m2。小区间起20 cm高、30 cm宽的埂隔离，埂上覆膜，实行单独排灌。田间按高产栽培精细管理，及时控制和防治病虫害。

1.2调查内容和方法

植株生长分析：分别在分蘖中期（MT）、孕穗期（BT）、齐穗期（FL）、成熟期（MA）取样，每小区取9兜，洗净泥沙，测定叶面积、株高、茎蘖数，然后剪去根，按叶、茎+鞘、穗分开，于105 ℃杀青20 min，然后在80 ℃下烘48 h以上，冷却至恒温称干物质量。

叶绿素含量（SPAD值）的测定：分别在分蘖中期、孕穗期、齐穗期、齐穗后15 d（FL15），用叶绿素含量测定仪SPAD-502测定心叶下的全展叶或者剑叶的SPAD值。

顶3叶叶型的测定：于齐穗期分别测定剑叶、倒2叶、倒3叶的叶长、叶，叶面积（cm2）=叶长（cm）×叶宽（cm）×0.75。

产量与产量构成因素：在成熟期，各小区分别从中心区取5 m2作为测产小区，人工脱粒，晒干风选后称取风干质量，同时测定样品的水分含量，根据水分含量计算稻谷的干质量，然后返回14%的吸湿水来计算稻谷产量。在测产取样的同时，取正方形测产区的对角线10穴作为考种样，考察水稻产量构成性状（有效穗数、每穗粒数、结实率、千粒质量等）。

2结果与分析

2.1不同氮肥运筹模式对两系超级杂交稻SPAD值变化的影响

从图1中可以看出，不同氮肥运筹模式对2个超级杂交稻组合的SPAD值影响显著，N1和N2处理由于前期基蘖肥施用过少，穗粒肥使用过多，造成后期的叶片贪青，特别是N1处理模式下，在齐穗后15 d，2个超级杂交稻组合的SPAD值仍保持在41.5、41.2。N4、N5处理的氮肥运筹模式下，前期施肥过量，后期氮肥营养供应不足，造成叶片的早衰，特别是N5一次性作基肥施入模式下，齐穗后15 d剑叶的SPAD值下降迅速。N3氮肥运筹模式下，SPAD值在全生育期保持在平稳的升降状态，尤其是在灌浆期水稻能保持较好的叶色，从而有利于后期光合产物的形成和累积，促进大穗结实和提高产量。

2.2不同氮肥运筹模式对干物质积累动态的影响

从图2可以看出，不同施肥模式对干物质积累量影响显著，在N1、N2施肥模式下，由于前期施肥量过少，生长较为缓慢。而N5模式下前期施肥量过多，使2个超级杂交稻组合早生快发，前期干物质积累量迅速，后期由于氮肥供应不足，干物质积累量下降幅度较大。N3处理的干物质积累量一直处于比较稳定的增长状态，Y两优1号、C两优343的干物质积累量在成熟期达到最高，分别为1 771.2、1 734.6 g/m2，分别比对照高出46%、53%，干物质总积累量得到了明显的提高。

2.3不同氮肥运筹模式对两系超级杂交稻顶3叶的影响

从表2可以看出，不同施肥模式对超级杂交稻顶3叶的叶型有较大的影响。N0处理的Y两优1号倒1叶叶面积为

28.9 cm2，N5处理为52.4 cm2，差异显著。2个品种同一处理之间也表现出明显的差异，N5处理的Y两优1号倒3叶叶面积82.9 cm2，而C两优343的倒3叶叶面积在N5处理条件下仅为59.9 cm2，两者相差23.0 cm2。在N4、N5模式下，由于前期施肥比例较高，有利于增加叶长、叶宽、叶面积，在齐穗期前具有较大的光合面积，但在灌浆期叶片衰老迅速，影响光合作用。N1、N2施肥模式下，由于前期氮素供应不足，限制了叶片的生长，使光合叶面积较小，而N3处理下顶3叶的叶型相对较为理想。

2.4不同氮肥运筹模式对水稻产量和产量构成因子的影响

从表3中产量上来看，N3处理氮肥运筹模式的施肥方式能显著提产量，Y两优1号、C两优343的产量在N3处理下分别达到9.21、9.02 t/hm2，较N0处理模式分别增长43.2%、46.9%。而N1、N5处理均相对造成产量的降低，Y两优1号在N1、N5模式下的产量分别为8.12、8.17 t/hm2，C两优343在N1、N5模式下的产量分别为8.10、8.22 t/hm2，2个杂交稻组合表现出相同的趋势。由表3还可见，在N1模式下，由于基蘖肥供应不足造成分蘖减少，导致有效穗数的下降，N5模式由于前期基蘖肥过多，造成大量的无效分蘖，最终导致有效穗数降低。在N2模式下，由于生育后期大量的氮肥施入， 造表2不同氮肥运筹模式对两系超级杂交稻上3叶的影响成贪青晚熟，结实率大幅度下降。N5模式由于氮肥的一次性施入，导致灌浆期叶片早衰，造成结实率和每穗粒数的下降。而N3模式对干物质的生产具有前促、中控、后稳的特点，有利于物质的积累和转移。从产量构成因子来看，N3处理能提高产量的关键在于有效穗数、每穗粒数、千粒质量的提高。

2.5不同氮肥运筹模式对农学利用率的影响

从表4可以看出，N3处理的氮肥农学利用率最高，Y两优1号、C两优343的氮肥农学利用率分别为 15.4、16.0 kg/kg，Y两优1号在N3处理下的农学利用率比重施基肥（N1）高出63.8%，比重施穗肥（N5）的施肥方式高出58.8%；N3处理的C两优343 农学利用率比重施基肥（N1）高出46.8%，比重施穗肥（N5）的施肥方式高出37.9%。从氮素的偏生产力（结果未列出，指谷物产量与施肥量的比值）上看，Y两优1号和C两优343在N3氮肥运筹模式下均获得了最高偏生产力，分别为51.1、50.1 kg/kg，充分反映了合理的氮肥运筹能够取得最大的氮肥农学利用率，即N3（基蘖肥 ∶穗粒肥=6 ∶4）的施肥方式能显著提高Y两优1号、C两优343的产量，为农民施肥提出了科学的施肥方式。

3结论

本试验证实了不同氮肥运筹对两系超级杂交稻的产量、产量构成、农学利用率有着显著的影响。结果表明：N3氮肥运筹模式能较好地协调各因子之间的关系，在高产的同时兼顾高效。从产量和产量构成因子上看，N3氮肥运筹模式的施肥方式能显著提高水稻产量和氮肥利用率，而N1、N5处理均造成产量的降低。在N1模式下，由于基蘖肥供应不足造成分蘖减少，导致有效穗数的下降，且生育后期大量的氮肥施入，造成贪青晚熟，结实率大幅度下降；N5模式由于前期基蘖肥过多，造成大量的无效分蘖，导致最终有效穗数降低，且由于氮肥的一次性施入，导致灌浆期叶片早衰，造成结实率和每穗粒数的下降。而N3模式具有前促、中控、后稳的特点，有利于物质的积累和转移。从产量构成因子来看，N3模式能提高产量的关键在于有效穗数、每穗粒数、千粒质量的提高。N3模式下的叶面积指数也较高，收获指数比重施基肥和重施穗肥的施肥方式要高，同时N3处理能显著提高氮素的农学利用率。

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