基蘖氮肥施用时期对寒地水稻产量及氮肥利用率的影响

孙文宏，纪伟波，陈秋雪，张明聪

（1.黑龙江省农垦总局牡丹江管理局种子管理局，密山 158300；2.黑龙江省八五六农场；3.黑龙江八一农垦大学农学院）

合理施氮是提高水稻产量和肥料利用率、保持农业可持续发展的重要途径，对于保障我国粮食安全至关重要[1]。关于氮肥施用对水稻产量及利用率的研究一直是科学研究中的热点。目前，黑龙江农垦育秧较多的使用超级大棚钵形毯式育秧方式，较传统的秧苗素质好，盘根效果好，插秧后返青快，或插秧后立即返青[2-3]，传统的蘖肥施用时期较之延后，导致蘖肥利用效率降低，限制了分蘖的早生快发，不利于根系对养分的吸收。而以往研究多集中在穗肥氮的施用量及其施用时期、基蘖氮和穗肥氮的施用比例、不同类型氮肥的施用方式等方面[4-6]。他们的研究表明，水稻生育后期氮素施用比例较高的处理，其产量和肥料利用率均高于后期氮素比例相对较低处理[7-9]。而在应用超级大棚钵形毯式育秧方式下水稻返青快，但基蘖氮肥施用时期对水稻产量及肥料利用率有何影响的相关报道较少。因此，在黑龙江农垦应用超级大棚钵形毯式育秧下，明确水稻基蘖肥的施用时期对水稻的群体结构和产量性状的影响，实现产质量与肥料利用率的统一是当前亟待解决的关键问题。为此，设置了6种基蘖氮的施用处理，以探寻水稻群体对不同时期施用基、蘖氮肥的响应，明确提高水稻产量和氮肥利用率的基蘖肥施用方法，以期为寒地水稻合理施用氮肥提供理论参考和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2011～2012年在黑龙江省八五六农场科技园区进行。供试水稻品种为空育131，主茎叶片数为11，全生育期127 d。供试肥料为尿素（N 46%）、三料（P2O546%）、硫酸钾（K2O 50%）。供试土壤为草甸白浆土，土壤基本理化性质见表1。

表1 供试土壤基础肥力Table 1 Basic fertilities of soils used in experiments

1.2 试验设计

试验共设6个处理，磷肥均作基肥一次性施用，钾肥均分基肥和穗肥两次施用，前后两次的比例为1∶1。小区面积45m2，随机区组设计，3次重复，采用超级大棚钵形毯式育秧方式，插秧规格均为9×4寸，单排单灌，其他管理措施与大田相同。各处理施肥量见表2，除T1不施氮外，其他处理总施纯氮量相同，为96.6 kg·km-2，并按基、蘖、穗肥4∶4∶2的比例施用。

其中，T1：不施氮处理；T2：习惯施肥，蘖肥于返青后施用（插秧后7 d）；T3：蘖肥于插秧期施用，其他与常规相同；T4：基肥不施氮肥，基肥和蘖肥的总氮量于返青后施用（插秧后7 d）；T5：基肥不施氮肥，基肥和蘖肥的总氮量于插秧期施用；T6：基肥和蘖肥的总氮量作基肥施用，其他同常规。

表2 氮肥施用时期及用量（kg·km-2）Table 2 Timing and amountof N applied fertilizer

1.3 调查项目与方法

（1）叶龄进程：秧田4叶期开始标记主茎叶龄，移栽时第4重复每个小区栽插10株带标记的秧苗，返青后每5 d记录一次叶龄；

（2）水稻茎蘖动态变化：在水稻返青后到抽穗期（7月17日）每7 d调查一次水稻分蘖数，每个小区选取有代表性的植株10穴，调查水稻分蘖数，取平均值为该小区的分蘖数；

（3）透光率：在齐穗期测定水稻基部和冠层顶部的光强，基部与冠层顶部光强比值的百分率为群体透光率（指标1、2、3仅在2012年进行测定）；

（4）干物积累量与植株含氮量：于分蘖盛期、齐穗期和成熟期每处理选取具有平均分蘖的植株3穴，洗净后，按茎叶和穗分开（分蘖盛期不分茎叶和穗），105℃杀青30min后，75℃烘干至恒重，干燥冷却至室温后称取样品干重，称重后粉碎，采用H2SO4-H2O2消煮法，测定植株含氮量；

（5）考种测产：每个小区选取有代表性的两点，每点数相连的20穴的有效穗数，选取接近该平均有效穗数的2穴植株，考查每穗粒数、结实率和千粒重等，根据各产量构成要素计算小区理论产量。

1.4 计算方法及数据分析

氮肥吸收利用率=（施肥区作物氮素积累量-空白区氮素积累量）÷施用氮肥总量×100%

氮肥农学利用率=（施氮区作物产量-空白区产量）÷施用氮肥总量

氮肥偏生产力=施氮区产量÷施用氮肥总量

试验结果采用Excel和DPS软件进行数据处理、分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对水稻分蘖成穗率的影响

从表3可以看出，不施氮处理最高分蘖数和有效穗数均最小，但分蘖成穗率为各处理最高。与T2和T3相比，T4、T5和T6分蘖成穗率均降低，其中，与T2相比，T6降低7个百分点（P＜0.05）；与T3相比，T4、T5和T6分别降低10.6、8.5和13.6个百分点（P＜0.05）；T3较 T2分蘖成穗率提高了 9.09%（P＜0.05）；T4和T5最高分蘖数、有效穗数与分蘖成穗率均无显著差别。试验条件下，插秧期施蘖肥满足作物对养分的需求，有效控制无效分蘖的发生，提高分蘖成穗率，而返青后施蘖肥（习惯施肥）处理，使无效分蘖增多，造成成穗率偏低。

表3 水稻分蘖成穗率的影响（2012年）Table 3 Effects of density on ear-bearing tiller rate of rice

2.2 不同处理对水稻齐穗期群体透光率的影响

于2012年测定了各处理群体辐射光与透射光的分布情况。从图1中可以看出，T3的透光率最小，与T2相比降低11.6%（P＜0.05），与T4和T5相比分别降低15.0%和11.2%（P＜0.05），说明蘖肥于插秧期施用可加速群体增长，降低群体下部透光量，而蘖肥于返青期施用可能是由于限制了营养生长期群体的形态建成，导致生殖生长群体生长减缓，基肥氮并入蘖肥于插秧时或返青后施用处理则可能是由于本田养分供应不良，限制群体生长；T4和T5相比无明显差别，说明基肥氮并入蘖肥于返青后或插秧时施用对此时的透光率没有影响；T6处理与施氮处理相比均无明显差别，T1处理群体透光率最大。

图1 不同处理对水稻齐穗期群体透光率的影响（2012年）Fig.1 Effects of different Nmanagements on light transmittance after heading

2.3 不同处理对水稻干物质积累量的影响

从表4可以看出，T5在分蘖盛期全株干物质积累量最大，与习惯施肥T2相比，两年分别增加20.8%和11.4%（P＜0.05），与T4相比增加21.2%～20.7%（P＜0.05）。到齐穗期T3全株干物质积累量达到最大，与返青期施蘖肥T2相比，增加26.9%和26.2%（P＜0.05）。到成熟期，T3穗重和全株总重均为各处理最高，与T2相比，全株总重增加15.4%（P＜0.05）和4.50%；与T4相比，T5全株重两年分别增加4.67%和6.51%。表明，插秧期施用蘖肥可促进抽穗后的干物质积累。

表4 不同处理对水稻干物质积累的影响（t·km-2）Table 4 Effects of different Nmanagements on drymatter accumulation of rice（t·km-2）

2.4 不同处理对水稻产量及产量构成的影响

从表5可以看出，T3将蘖肥于插秧时施用，与 T2相比两年收获穗数分别增加 16.4穗·m-2和21.4穗·m-2，使水稻产量分别提高0.17 t·km-2和0.22 t·km-2；T4和T5分别将基肥氮并入蘖肥于返青后和插秧时施用，由于无基肥的施用，因此降低了本田土壤中的养分，影响了水稻群体的发育，与T2和 T3相比，2011和2012年收获穗数分别降低 19.5穗·m-2和 36.6穗·m-2、34.6穗·m-2和39.4穗·m-2，结实率分别降低了4.8%和3.1%、1.1%和1.7%，使水稻产量降低9.51%和9.95%（P＜0.05）、20.9%和16.0%（P＜0.05）；T6蘖肥氮并入基肥基施，与T2相比结实率和产量均降低。

表5 不同处理对水稻产量及产量构成因素的影响Table 5 Effects of different Nmanagements on rice yield and its components

2.5 不同处理对氮肥利用率的影响

从表6可以看出，与T2相比，T3、T5两年的氮素吸收利用率分别提高12.3和5.4个百分点、12.5和4.3个百分点，T4和T6两年的氮素吸收利用率均低于T2，其中T3最高；从农学利用率来看，T3每公斤氮可以生产稻谷最多，两年分别达到46.3 kg和26.9 kg稻谷，T2次之，T2和T3分别比T4和T5两年的氮肥农学利用率提高了 1.6 kg·kg-1和 9.1 kg·kg-1、15.7 kg·kg-1和12.6 kg·kg-1（P＜0.05），说明基蘖肥分开施用可提高氮肥的农学利用率；氮肥偏生产力以T3处理最高；表明，在基肥氮正常施用的条件下，将蘖肥于插秧期施用，能够增加抽穗后水稻的氮素吸收与积累量，有利于光合产物的合成和运转，提高氮肥利用率。

表6 不同处理对氮肥利用率的影响Table 6 Effects of different Nmanagements on fertilizer-N use efficiency

3 讨论

水稻生殖生长期（幼穗分化期）的氮肥施用方式对水稻产量、群体结构及氮肥当季利用率的影响有决定性作用[10]，然而没有前期良好的群体结构，是无法实现水稻的高产高效[11]。寒地由于早春气温较低，在栽培管理上，始终以促进分蘖早生快发为核心。针对黑龙江农垦较多采用的超级大棚钵形毯式育秧方式，水稻返青快，吸氮高峰提前，使传统施用基蘖氮肥的肥料利用率降低[2-3]。试验研究证明，采用超级大棚钵形毯式育秧方式下，当基肥正常施用时，插秧期施蘖肥处理能提高氮肥的利用率，促进产量的增加；当基肥不施用氮肥时，蘖肥在插秧期施用能提高氮素的吸收利用率，使产量增加。这是由于插秧和返青期水温较低，尿素转化为速效养分的时间较长，另外超级大棚钵形毯式育秧方式下水稻返青快[3]，需求养分期提前，因此尿素应于插秧期施用，利于分蘖的早生快发，促进根系对速效养分的吸收。在寒地应进一步深入进行因水稻品种、因栽培密度、因肥量的基蘖氮肥施用效果相关研究。

合理的群体结构是水稻高产的基础，通过建立合理的群体结构，提高群体质量，协调好群体与个体矛盾，是进一步提高水稻单产的重要途径[12]。在适宜的穗数条件下，提高成穗率，可以明显提高产量[13-14]。试验结果表明，习惯施肥处理最高分蘖数最高，而有效穗数和分蘖成穗率均低于T3处理，习惯施肥处理产量低于T3处理。说明习惯施肥处理在生育前期营养生长旺盛，产生过多的无效分蘖，使群体通风透光条件差，分蘖成穗率显著降低。而T3施肥模式于插秧期施氮，满足了作物对养分的需求，减少无效分蘖的发生，所以成穗率较高。大量学者研究也表明，随着水稻叶面积指数的增加，投射到水稻基部的光强指数呈下降趋势[15-17]。凌启鸿[17]认为叶面积最大值应与生育期的干物质积累高峰同时到来，过早易造成植株营养生长期生长过旺。齐穗期是水稻籽粒灌浆的高峰期，此时叶面积指数越大，光合生产能力越强，越有利于产量的提高。试验结果表明，于齐穗期测定各处理水稻基部透光率，T3处理透光率最低（17.0%），但T3处理产量最高（9.61 t·km-2）。说明在齐穗期T3处理具有相对较大的叶面积指数，光合作用能力强，为籽粒灌浆提供较充裕的光合产物，增加了齐穗期和成熟期全株的干物质积累量，进而促进了产量的提高。

4 结论

（1）研究结果表明，与习惯施肥（T2）相比，基肥正常施用时，插秧期施蘖肥处理（T3）满足了水稻的需肥特性，形成合适的营养体和健壮的群体素质，分蘖成穗率提高了9.09%（P＜0.05），成熟期全株干物质积累量增加4.50%～15.4%，齐穗期透光率降低11.6%（P＜0.05），产量增加0.12～0.17 t·km-2，氮素吸收利用率提高12.3%～12.5%（P＜0.05），实现在产质量与肥料利用率的统一。

（2）当基肥不施用氮肥时，基蘖肥于插秧时施用处理（T5）与基蘖肥于返青后施用处理（T4）相比，成熟期全株干物质积累量增加4.67%～6.51%，产量增加0.12～0.49 t·km-2，氮素吸收利用率增加11.0%～11.1%（P＜0.05）。

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