氮肥运筹对超级稻库源关系、干物质积累及产量的影响①

杨安中，吴文革，李泽福，段素梅，陈　刚，许有尊

（1 安徽科技学院农学院，安徽凤阳　233100；2 安徽农业科学院水稻研究所，合肥　230031）



氮肥运筹对超级稻库源关系、干物质积累及产量的影响①

杨安中1，吴文革2，李泽福2，段素梅1，陈刚2，许有尊2

（1 安徽科技学院农学院，安徽凤阳233100；2 安徽农业科学院水稻研究所，合肥230031）

摘要：以“扬两优6号”和“新两优6号”两个超级稻品种为材料，在总施氮（尿素）量600 kg/hm2条件下，研究了氮肥运筹方式对超级稻库源关系、干物质积累及产量的影响，以期为超级稻高氮肥用量的情况下合理运筹氮肥提供依据。结果表明：与氮肥全部作为基肥施用（对照）相比，氮肥施用后移，使超级稻分蘖数减少、成穗率提高；齐穗期有效叶面积提高，库源关系协调；中后期干物质积累显著增加，产量显著提高。其中，两个品种均是基肥︰分蘖肥︰促花肥︰保花肥︰粒肥为3︰1︰1︰1︰0的处理产量最高，分别较对照增产22.86%、27.15%，增产均达极显著水平；重施分蘖肥处理（基肥、分蘖肥各占50%）的产量最低，分别较对照减产7.69%、6.32%，减产分别达极显著、显著水平。

关键词：氮肥运筹；超级稻；库源关系；干物质积累；产量

水稻是我国的主要粮食作物之一，常年种植面积占粮食作物播种面积的 28% 左右，总产约占粮食作物总产量的 40% 以上，全国有近 60% 左右的人口以稻米为主食［1-2］。因此，不断提高水稻产量及品质，对保障我国粮食安全、增加农民收入、维护社会稳定都具有重要的现实意义。随着我国城镇化的加快发展，大量的土地被征用，要稳定稻谷总产量、满足国民生活的需求，就必须不断提高水稻单产。近年来，为了不断提高水稻单产及品质，水稻科研工作者在育种及栽培技术方面做了大量的创新性研究工作，并取得了大量研究成果。如在栽培技术上先后推出了水稻超高产栽培技术［3］、水稻稀长大栽培技术［4］、精确定量栽培技术［5］、杂交中稻双超高产栽培技术［6］、阶段栽培法［7］等；在水稻育种方面育成了众多高产、优质品种，尤其是培育出了大量超级稻新品种，截止2013年由国家审定的超级稻品种就有110余个，每公顷单产最高达13 500 kg以上［7］。但是，目前水稻大面积生产上的单产还较低，平均每公顷在7 500 kg左右，其主要原因是栽培技术不合理，良种与良法不配套，没有充分发挥良种的生产潜力［8］。氮肥是影响水稻生长及产量的重要因素之一。前人大量研究证明，在全生育期氮肥用量相同的情况下，不同的运筹方式对水稻生长及产量亦有较大的影响［8-9］。超级稻的主要特点之一就是库容量大，要获得高产必须在稳定穗数的基础上培育大穗［5， 7］。保持大穗型品种中后期有较高的有效叶面积、协调好库源关系、增加干物质的积累、延长灌浆期对提高产量具有非常重要的作用［10-13］。超级稻品种在安徽省沿淮稻区栽培面积逐年扩大，目前农民种植超级稻全生育期氮肥用量在270 kg/hm2（纯氮）左右，氮肥施用水平偏高，往往导致倒伏而减产、效益下降。为了探讨高氮水平下氮肥运筹方式对超级稻库源关系、干物质积累及产量的影响，特设本试验，旨在为超级稻栽培高氮水平下氮肥的合理运筹提供技术及理论参考。

1　材料与方法

1.1供试材料及试验地概况

试验于2012年4—10月在安徽科技学院种植科技园进行。试验地土壤为黄褐土，前茬为小麦，耕作层土壤有机质含量为12.36 g/kg，碱解氮为72 mg/kg，速效磷29 mg/kg，速效钾为138 mg/kg。供试水稻品种为杂交水稻扬两优6号、新两优6号；供试氮肥为安庆石化集团生产的双环牌尿素（N：46.4%）。

1.2试验设计与方法

试验设氮肥运筹和不同品种两个因素。氮肥运筹设5个方式，具体运筹方式见表1；品种设扬两优6号、新两优6号两个品种。全生育期施氮（尿素）总量各处理均600 kg/hm2。氮肥分为基肥（移栽前整地时施用）、分蘖肥（移栽后7天施用）、促花肥（移栽后35天施用）、保花肥（移栽后46天施用）、粒肥（齐穗时施用）5个施肥时期施完。采用裂区设计，主区为肥料运筹方式，副区为品种。小区面积4 m × 3 m，3次重复。小区间距1.0 m，双埂隔离，用薄膜包埂，以防渗漏，独立排灌。

表1　各处理施肥设计 （尿素kg/hm2）Table 1　Design of nitrogen fertilization for various treatments

1.3栽培管理方法

2012年4月20日浸种催芽，用150 mg/kg稀效唑溶液浸种24 h，沥干水后催芽播种，苗床播种量（芽谷）为55 g/m2，4月25日播种，旱育秧。苗床整地前施氮磷钾含量均为15% 的三元复合肥25 g/m2作基肥，结合床土浇水用400倍“敌克松”溶液对床土进行消毒。苗床的病虫草害及肥水等管理措施同大田生产。参照农民栽培超级稻的施肥水平，于大田耕地前施过磷酸钙600 kg/hm2、氯化钾450 kg/hm2。6月2日移栽，栽插密度为16.7 cm × 26.7 cm，选择大小均匀一致、带蘖数相同的秧苗栽插，每穴栽插1粒种子苗。试验小区病虫草害等均统一管理，具体管理方法与大田生产相同。

1.4测定项目及统计分析方法

秧苗移栽成活后每小区选择茎蘖数相等的 5穴定点供观察、记载及成熟后取样用。定点后每隔 7天调查1次茎蘖数，直至茎蘖数稳定为止；于拔节期、抽穗期和成熟期每个小区取非边行且生长均匀有代表性的 5 穴为样品烘干测定干物质重；齐穗期以相同方法取样用LI-3100C型叶面积仪测定成穗茎蘖的叶面积（有效叶面积），并考查颖花数；水稻成熟后将定点穴取回，考查有效穗数、穗粒数、穗实粒数、千粒重；分小区收割测定实际产量。数据分析用DPS v 7.05软件进行。

2　结果与分析

2.1氮肥运筹方式对超级稻茎蘖动态及成穗率的影响

由图1看出，氮肥运筹方式对超级稻茎蘖动态有明显影响，两个品种茎蘖数变化的规律基本相同。处理A大约在秧苗移栽返青后30 天（7月4日）左右茎蘖数达到最高峰，此后茎蘖数开始下降，至孕穗期（7 月18日）基本稳定；处理B在返青后的37 天（7月11日）左右茎蘖数达最高峰，此后茎蘖数开始下降，至孕穗期后7 天（7月25日）左右基本稳定；处理C、D、E茎蘖数的变化规律与处理B的变化规律基本相同；各处理最高茎蘖数为处理B＞处理A＞处理C＞处理D＞处理E。从图2看出，两个品种各处理成穗率变化规律亦基本相同，从大到小的顺序是处理 E＞处理 D＞处理C＞处理A＞处理B，通过方差分析及差异显著性测定得出，处理C、D、E的成穗率较处理A及处理B成穗率的差异均达极显著水平。综上分析看出，在施氮肥总量相同的条件下，全部作为基肥一次性施用（处理 A）或重施基蘖肥（处理 B）均导致两个超级稻品种分蘖大量发生、茎蘖总数多和分蘖成穗率低；而降低基蘖肥和适量增施穗粒肥，有利于减少无效分蘖发生，提高分蘖成穗率。

图1　超级稻茎蘖动态（a. 扬两优6号；b. 新两优6号）Fig. 1　Tiller dynamics of super hybrid rice （a. yangliangyou-6； b. xinliangyou-6）

图2　各处理分蘖成穗率Fig. 2　Panicle bearing tiller rate

2.2氮肥运筹方式对超级稻库源关系的影响

水稻群体的库源关系常用颖花数/叶面积的值（粒叶比）来衡量，它反映了单位叶面积所负载的库容大小，是衡量群体质量高低及库源关系是否协调的一项重要指标。从表2结果看出，扬两优6号总颖花量处理A、B、C、D差异均不显著，但均显著高于处理E；齐穗期有效叶面积处理D显著高于处理A，与处理B、C、E差异不显著，处理B、C、E与处理A差异不显著；粒叶比各处理之间差异不显著，但是随着氮肥的后移单位叶面积承载的库容量（颖花数）呈降低趋势。新两优6号各处理的库源关系的变化规律与扬两优6号的规律基本相同。说明在总施氮水平不变的情况下，不同的氮肥运筹对超级稻总颖花量、齐穗期有效叶面积均产生较大影响，从而影响到群体的库源关系。

表2　各处理库源关系Table 2　The relationship between source and sink for various treatments

表3　不同处理干物质积累动态Table 3　Dynamics of dry matter accumulation of various treatments

2.3氮肥运筹方式对超级稻干物质积累的影响

前人大量的研究证明，作物群体的干物质生产与积累状况是决定作物高产的基础。本试验结果（表 3）表明，氮肥总用量相同的情况下，氮肥运筹方式不同干物质积累动态及全生育期干物质积累总量均不同。以扬两优6号为例，拔节前干物质积累量及占全生育期总干物质的比例均随氮肥的后移呈下降趋势，即增加基肥及分蘖肥的施用，有利于提高拔节前期干物质的积累量及其比例，干物质积累量处理A、处理B显著高于处理 C、D、E；拔节至抽穗期各处理干物质积累总量是处理D＞处理C＞处理E＞处理B＞处理A，且处理D、C、E干物质积累量显著高于处理A，说明增加孕穗肥用量有利于增加拔节至抽穗期的干物质积累，但占全生育期干物质的比例处理间差异不显著；抽穗至成熟期干物质的积累及占全生育期干物质的比例均随着氮肥的后移呈增加趋势，其中干物质积累量处理C与处理A差异显著，处理D、处理E与处理A差异极显著，处理B与处理A差异不显著，说明增加穗粒肥的施用有利于促进超级稻生育后期干物质的积累；全生育期干物质积累总量是处理D＞处理E＞处理C＞处理B＞处理A，但处理间干物质积累总量差异不显著。

2.4氮肥运筹方式对超级稻产量及经济系数的影响

由表 4看出，两个超级稻品种各处理的生物产量、经济产量及经济系数均有明显差异。生物产量两个品种均是处理D＞处理E＞处理C＞处理B＞处理A；经济产量扬两优6号是处理D＞处理E＞处理C＞处理A＞处理B，新两优6号是处理D＞处理C＞处理E＞处理A＞处理B；经济系数扬两优6号是处理D＞处理E＞处理C=处理A＞处理B，新两优6号是处理D＞处理C=处理A＞处理E＞处理B。从经济产量来看，扬两优6号处理D、处理E、处理C的经济产量分别达10 946.53、9 791.8、9 496.8 kg/hm2，较对照分别增产22.86%、9.90%、6.59%，均达极显著水平；处理B产量为8 224.4 kg/hm2，较对照减产7.69%，减产达极显著水平。新两优6号处理D、处理C经济产量为11 654.2、9 805.1 kg/hm2，较对照增产幅度分别为27.15%、7.00%，均达极显著水平；处理E产量为9 706.7 kg/hm2，较对照增产5.91%，达显著水平；处理B产量为8 586.0 kg/hm2，较对照减产6.32%，达显著水平。由以上结果分析得出，氮肥运筹方式对两个超级稻品种产量影响的规律基本相同，即基肥︰分蘖肥︰促花肥︰保花肥︰粒肥为 3︰1︰1︰1︰0的处理 D产量最高，基肥︰分蘖肥︰促进花肥︰保花肥︰粒肥为1︰1︰0︰0︰0的处理B产量最低。

表4　不同处理产量及经济系数Table 4　Yields and economic indexes of various treatments

3　结论与讨论

Mason 和 Maskell 于 1928 年提出了作物产量形成的库源理论。几十年来，国内外学者对作物的库源关系及其对产量形成的影响做了大量研究及报道。目前，我国学者将水稻的源库关系大致分为库限制型、源限制型、库源协调型等 3 个类型。其中，库源协调型同化产物积累充足、库容量大、结实率高、籽粒灌浆充分、产量高。源强库大是水稻高产的必要条件之一［14］。氮素是水稻的主要营养元素之一，合理的氮素营养具有强源、扩库等功能，主要体现在合理的氮肥用量及运筹能提高水稻叶面积指数［15］、提高水稻光合作用速率、增穗、稳粒、提高蔗糖合成酶活性等［16］。合理确定氮肥用量及运筹方式是获得水稻高产中的一项重要技术措施［9-21］。超级稻穗大粒多、库容量大是其主要特点，要获得高产必须在稳定穗数的基础上培育大穗［3］，在此基础上稳定的库及有效充实度（灌浆）是超高产栽培的生理基础［21］。而后期叶片的光合性能及维持时间长短（源）与库有效充实度关系紧密［12］。前人大量研究证明，适当降低基蘖肥、增加孕穗肥能提高分蘖成穗率，增加后期干物质的积累，增加穗粒数及粒重，提高产量［16-19］。本试验结果表明，扬两优6号及新两优6号两个超级稻品种在总施氮量不变的条件下，不同的氮肥运筹方式对其库源关系、成穗率、干物质积累及产量等影响的规律与前人研究的结果基本一致，不同处理间产量差异较大，其中以基肥︰分蘖肥︰促花肥︰保花肥︰粒肥3︰1︰1︰1︰0的处理D产量最高，产量分别达10 946.53、11 654.2 kg/hm2，基肥︰分蘖肥︰促进花肥︰保花肥︰粒肥为1︰1︰0︰0︰0的处理B产量最低，产量分别为8 224.4、8 586.0 kg/hm2。就其原因是氮肥全部作为基肥（处理A）或基肥、分蘖肥各占50%（处理 B）的运筹方式，前期氮肥过多，使分蘖过多，封行早，导致田间环境恶化，分蘖成穗率低，尽管拔节前干物质积累量及比例高，但孕穗期、灌浆期缺肥，使后期叶片提早衰老，有效光合面积及光合速率降低，后期的干物质积累量及比例下降，单位叶面积承载的库容量大、库源关系不协调，尽管有效穗数有所增加，但结实率低、灌浆期短，导致穗实粒数及粒重下降明显而减产；降低基肥、分蘖肥，适当增加穗粒肥施用，有利于控制无效分蘖的发生，群体大小适宜，分蘖成穗率高，同时，孕穗期及灌浆期保持一定的氮素水平，使有效光合面积及光合速率提高，促进了中后期干物质积累，粒叶比适宜，库源关系协调，结实率高，籽粒灌浆充分，使穗实粒数及粒重显著提高，从而使产量提高。

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Effects of Nitrogen Application on Source-sink Relationship， Dry Matter Accumulation and Yield of Super Hybrid Rice

YANG Anzhong1， WU Wenge2， LI Zefu2， DUAN Sumei1， CHEN Gang2， XU Youzun2
（1 Agronomy College of Anhui Science and Technology University， Fengyang， Anhui233100， China；2 Rice Research Institute， Anhui Academy of Agricultural Sciences， Hefei230031， China）

Abstract：Effects of nitrogen application on source-sink relationship， dry matter accumulation and yield of Yangliangyou-6 and Xinliangyou-6 were studied. The total nitrogen fertilizer was 600 kg/hm2urea and applied with several modes. The results indicated that the postponing N application reduced the tiller number and increased panicle bearing tiller rate compared with total nitrogen applied as basal fertilizer. This type of nitrogen application also increased the effective leaf area of full heading date，coordinated the source-sink relationship， and increased the dry matter accumulation of middle period and final stage and the yield of rice significantly. Among the tested nitrogen application modes， the treatment with a ratio of basal fertilizer： tillering fertilizer：spikelet-promoting fertilizer： spikelet-protecting fertilizer： grain fertilizer at 3︰1︰1︰1︰0 obtained the highest grain yield， and the yields of Yangliangyou-6 and Xinliangyou-6 were increased by 22.86% and 27.15%. While that with the ratio at 1︰1︰0︰0︰0 had the lowest grain yield， and the yields of the two varieties of rice were decreased by 7.69% and 6.32%.

Key words：Nitrogen application； Super hybrid rice； Source-sink relationship； Dry matter accumulation； Yield

中图分类号：S511.606.2

DOI：10.13758/j.cnki.tr.2016.02.007

基金项目：①国家科技支撑计划项目（2011BAD16B06）、国家公益性行业（农业）科研专项 （201309102）和安徽科技学院自然科学基金项目（ZRC2014424）资助。

作者简介：杨安中（1959—），男，安徽六安人，教授，主要从事水稻高产栽培技术研究和教学工作。E-mail： anzhongy888@163.com