氮肥运筹与栽插密度对籼粳杂交稻甬优1538产量形成和米质的影响

乔中英，陈培峰，顾俊荣，孙 华，杨代凤，董明辉

(江苏太湖地区农业科学研究所， 江苏 苏州 215155)

氮肥运筹与栽插密度对籼粳杂交稻甬优1538产量形成和米质的影响

乔中英，陈培峰，顾俊荣，孙 华，杨代凤，董明辉*

(江苏太湖地区农业科学研究所， 江苏 苏州 215155)

以籼粳杂交稻甬优1538为材料，研究不同氮肥运筹(前后期施氮比例6∶4和8∶2)和栽插密度(18、22.5、27 万穴/hm2)对水稻产量和品质的影响。结果表明：① 前后期施氮比例6∶4产量显著高于8∶2，其增产原因为穗粒数和千粒重显著增加；②栽插密度对产量及构成因素的影响表现为栽插密度越小，穗粒数和千粒重越高，而有效穗数越低，在22.5万穴/hm2条件下产量结构较协调，是产量显著高于其他栽插密度的主要原因；③与前后期施氮比例8∶2相比，6∶4提高了抽穗后叶片SPAD值和分蘖成穗率，显著增加了抽穗后干物质积累量和群体生长率；随着栽插密度的增加，有效穗数有所增加，但生育中期群体过大影响了后期干物质积累，导致最终产量下降；④前后期施氮比例6∶4降低了糙米率、精米率、整精米率、垩白粒率、粗蛋白含量和胶稠度，使加工品质和食味品质变差，但明显改善了外观品质；随着栽插密度的变大，糙米率、精米率、整精米率增加，垩白粒率、垩白度、胶稠度降低。

籼粳杂交稻；氮肥运筹；栽插密度；产量；米质

水稻作为我国第一大粮食作物和最主要的口粮作物，总播种面积约2.87×107hm2，占粮食播种面积的30 %，而产量却占粮食总产量的40 %，承担着粮食安全的第一重任。在耕地面积难以大幅度增加的情况下，加快超级稻品种选育与示范推广是实现水稻单产提升，确保国家粮食安全的重要途径。因此，推广高产优质超级稻已成为我国未来保障粮食安全和提升水稻综合生产能力的战略目标。籼粳杂交稻品种因其光合生产优势明显、群体结构合理、库容大，具有显著的增产潜力，生产上应用广泛[1-3]。氮肥和栽插密度是影响水稻产量主要的栽培因素，近年来围绕超级稻超高产栽培开展了大量的密肥试验[4-6]，取得了较好的研究进展，对建立高产、优质、高效的栽培模式和水稻增产起到了十分重要的作用。但前人对于超高产研究的试验对象大多以杂交籼稻和粳稻(常规粳稻、杂交粳稻)为主[7-8]，对籼粳亚种间杂交稻的研究较少。甬优1538是宁波市农业科学研究院育成的高产优质籼粳杂交稻新品种，近两年来在苏南地区开展试验示范，据测产验收，示范方连续2年产量为780 kg/667m2，在本地区具有较好的推广应用前景。因此，本研究选用甬优1538为材料，研究了氮肥运筹和栽插密度对产量和品质的影响，为大面积推广该品种提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 供试地点与品种

试验于2013年在江苏太湖地区农业科学研究所试验基地进行，试验地土壤质地为粘土，前茬为小麦，耕作层含有机质13.0 g/kg，速效氮、磷、钾含量分别为158.4，8.4和127.0 mg/kg。供试品种为籼粳杂交稻甬优1538，全生育期为160 d。

1.2 试验设计

进行氮肥运筹(N)×栽插密度(D)二因素试验。裂区设计，氮肥运筹(N)为主区，栽插密度(D)为副区，品种随机排列。氮肥运筹(N)设置基蘖肥∶穗肥=6∶4(N1)和8∶2(N2)2种比例水平，其中基肥∶蘖肥=3∶1，基肥于移栽前 1～2 d 施用，蘖肥分别与移栽后6 和 13 d 2次施用，2次比例为5∶5；穗肥分2次施用(倒4叶∶倒2叶=5∶5)。甬优1538设置3个栽插密度处理(D)，分别为18 万穴/hm2(D1)、22.5 万穴/hm2(D2)和 27 万穴/hm2(D3)，3次重复，共18个小区。小区面积为6.00 m×3.33 m=20 m2，小区间以田埂分隔，并用塑料薄膜包埋，单排单灌，以防肥水串灌。5月17日播种，6月17日移栽，每穴栽2苗。田间水分灌溉按照当地常规高产栽培管理。严格控制病、虫、草害。施纯氮300 kg/hm2、磷肥(折合P2O5)81 kg/hm2、钾肥(折合K2O)120 kg/hm2，磷肥作基肥一次性施用，钾肥分基肥和穗肥 2 次施入。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 群体生长动态 移栽后20 d(7月8日)起每小区定3个点，每点10穴，每隔7 d观测1次苗情动态，直至水稻抽穗。

1.3.2 SPAD值的测定 移栽后20 d(7月8日)起，每10 d 用叶绿素仪(SPAD)测定叶片(抽穗前测定心叶以下1 叶，抽穗后测定剑叶)的叶绿素含量，以SPAD 读数(精确至小数点后 1 位)直接表示叶绿素含量。各小区每次测定20片叶片，每片叶片测定上、中、下部3点，取平均值。

1.3.3 干物质累积量和产量及构成因素的测定 分别于拔节期、抽穗及成熟期，取各小区有代表性稻株 5 穴(与所普查的有效茎蘖平均数相等)，剪去根后，分茎鞘、叶和穗3部分烘干称重。成熟期每小区调查30穴计算有效穗。按平均取样法每小区取3穴用于考察每穗实粒数、空秕粒数、实粒千粒重、结实率，并按小区实收记产。

1.3.4 稻米品质的测定 将各样本统一用NP-4350型风选机等风量风选，在自然条件下风干2～3个月后测定粒重及米质。随机数500粒称重，重复3次，计算千粒重，整精米率、垩白度、直链淀粉含量等测定方法参照中华人民共和国国家标准“GB/T 17891-1999优质稻谷”。粗蛋白含量的测定参照“GB2905-82” 用半微量凯氏定氮法测定，样品用量为0.1 g精米粉样品。

1.4 数据处理

本试验数据均用Microsoft Excel 2003和SPSS11.0进行数据处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同氮肥运筹和栽插密度处理对产量及其构成因素的影响

不同氮肥运筹比例对产量的影响达显著水平(表1)，表现为基蘖肥∶穗肥=6∶4条件下(N1)产量显著高于8∶2条件下(N2)。与N2处理相比，N1条件下穗粒数和千粒重显著增加，分别增加了7.43 %和1.32 %，而有效穗数降低了5.15 %，不同氮肥运筹处理对结实率的影响不显著。不同种植密度处理对产量的影响均达显著水平，在栽插密度为22.5万穴/hm2(D2)条件下最高，其次是27 万穴/hm2(D1)，而18 万穴/hm2(D3)产量最低。进一步分析其产量构成因素，表现为栽插密度越小，穗粒数和千粒重越高，而有效穗数越低，在D2条件下产量结构较协调，是产量显著高于其他栽插密度的主要原因。统计分析表明，不同氮肥运筹和栽插密度对甬优1538产量的影响存在互作效应，表现为N1D2产量最高，显著高于其他处理，其次是N2D2和N1D1，D2D3条件下最低。

2.2 不同氮肥运筹和栽插密度处理对各生育时期叶片SPAD值的影响

由图1表明，不同氮肥运筹和栽插密度下，水稻叶片的SPAD值在各生育阶段差异较大。拔节前基蘖肥∶穗肥=6∶4条件下叶片SPAD值小于8∶2条件下，随着生育进程推进，到了抽穗后叶片SPAD值迅速下降，尤其是基蘖肥∶穗肥=8∶2下降幅度较大，6∶4条件下叶片SPAD值又大于8∶2。在同一氮肥运筹条件下，在生育前期叶片SPAD值差异不大，但在抽穗后，随着栽插密度的变大，叶片SPAD逐渐变小。

表1 不同氮肥运筹和栽插密度处理对水稻产量及其构成因素的影响

注：N1:基蘖肥∶穗肥=6∶4；N2:基蘖肥∶穗肥=8∶2；D1，D2，D3分别为18、22.5、27万穴/hm2。小写字母分别表示5 %差异显著水平，*表示5 %差异显著水平。下同。 Note: N1, N2 representing the proportion of base and spike fertilizer are 6∶ 4 and 8∶ 2; D1, D2,D3 represent transplanting densities of 18.5, 22.5 and 27 hills/hm2, respectively. Values followed by the different small letters are significantly different at 0.05 level, * is also significant at 0.05 level. The same as below.

2.3 不同氮肥运筹和栽插密度处理群体茎蘖动态变化

不同前后期施氮比例和栽插密度对茎蘖消长动态的影响基本一致(图1)。8月1日左右，各处理茎蘖数达到最大值，氮肥前移，栽插密度的增加，最大茎蘖数随之增加。此后，茎蘖数开始下降，至抽穗期基本稳定，最终成穗数与高峰苗的趋势一致，但成穗率相反，表现为N1>N2，D3>D2>D1，表明氮肥前移和栽插密度的增加虽然能增加有效穗数，但同时使高峰苗数过多，中期群体过大，造成成穗率降低，且易形成小穗，使群体质量变差。

2.4 不同氮肥运筹和栽插密度处理对群体干物质积累量和生长率的影响

不同前后期施氮比例和栽插密度对各主要生育期干物质积累量的影响见表2。在拔节期和抽穗期，基蘖肥∶穗肥=8∶2(N2)处理下干物质累积量高于基蘖肥∶穗肥=6∶4(N1)处理，在拔节期差异达显著水平，而抽穗期差异不显著，说明N2有利于水稻生育前中期(抽穗前)干物质的积累，但到了抽穗后N1处理干物质增加迅速，在成熟期N1处理显著高于N2。随着栽插密度的增加，各生育时期干物质积累量逐渐增加，在拔节期D1处理干物质积累量显著高于D2和D3处理，在抽穗期和成熟期D1和D2差异不显著，抽穗期D1处理高于D2，成熟期则相反，但均显著高于D3。

图1 不同氮肥运筹和栽插密度处理对各生育时期叶片SPAD值和茎蘖动态的影响Fig.1 Effects of different N application and transp1anting density on the SPAD value and dynamics of stems and tillers

Table 2 Effects of different N application and transplanting density on dry matter accumulation (t/hm2)

分析不同处理各生育阶段的干物质积累量和群体生长率，抽穗至成熟期最大，拔节至抽穗期其次，拔节前最低。生育前期(拔节前)干物质增长量和群体生长率，氮肥运筹N2处理均显著高于N1，栽插密度D1显著高于D2和D3处理，各处理间干物质增长量和群体生长率均表现为N2N1最大，有利于生育前期干物质积累。但生育中后期(抽穗期一成熟期)，N1干物质增长量和群体生长率增加迅速，显著高于N2处理，尤其是在N1D2处理下干物质增长量和群体生长率显著高于其他各处理。不同前后期施氮比例和栽插密度对收获指数的影响不显著。

2.5 不同氮肥运筹和栽插密度处理对米质的影响

不同前后期施氮比例和栽插密度对米质的影响见表4。各处理间糙米率和精米率均无显著差异，但趋势表现一致，N2处理高于N1处理，随着栽插密度的增大，糙米率和精米率逐渐增大。不同前后期施氮比例间整精米率的差异不显著，N2处理高于N1处理，但栽插密度间的差异达显著水平，D2处理最高，显著高于D3处理。各处理间垩白粒率的差异显著，N2处理显著高于N1处理，D2、D3处理显著高于D1处理。不同前后期施氮比例对垩白度无显著影响，但栽插密度对垩白度的影响达显著水平，趋势与垩白粒率一致。各处理间粗蛋白含量和直链淀粉含量均无显著差异，前后期施氮比例对蛋白含量和直链淀粉含量的影响趋势一致，N2处理均高于N1处理，而栽插密度对蛋白含量和直链淀粉含量的影响趋势相反，粗蛋白含量表现为D2高于D1和D3，直链淀粉含量表现为D2低于D1和D3。各处理间胶稠度的差异明显，N2高于N1，随着栽插密度增加，胶稠度显著降低。

表3 不同氮肥运筹和栽插密度处理对群体生长率的影响

表4 不同氮肥运筹和栽插密度处理对米质的影响

Note:BR:Brown rice rate; MR:Milled rice rate; HR:Head rice rate; CG:Chalky grain rate; CPC:Crude protein content; AC:Amylose content; GC:Gel consistency.

3 小结与讨论

水稻产量取决于库容的大小和灌浆充实的程度，库大、源强、流畅是水稻高产群体的重要特征，因此培育大穗型杂交稻，大幅度增加穗粒数，是实现水稻超高产的主要途径[9]。水稻群体可通过肥料和栽插密度调控，关于氮肥对水稻产量的影响，普遍认为在一定的施氮范围内，增施氮肥可以显著促进枝梗与颖花分化，增加粒重，提高产量[10-12]。但氮肥运筹比例对产量影响结论不尽一致，田智慧[13]等认为在相同氮肥水平下，穗粒肥占60 %时，水稻产量构成因子之间比较协调，因而产量也较高。而吴文革[14]等研究认为，基蘖肥∶穗粒肥=7.5∶2.5的施肥比例，可以获得水稻的最高产量。不同栽插密度条件下，水稻由于群体起点不同，对温光水肥等资源利用不同，必然会对植株生长产生一定的影响，最终影响产量。而在本试验条件下，在基蘖肥∶穗肥=6∶4条件下，甬优1538产量显著高于8∶2；在同一氮肥运筹比例条件下，栽插密度为22.5万穴最高，其次是27万穴，栽插密度为18万穴产量最低，其增产原因主要是群体颖花量的增加。栽插密度过小使群体有效穗不足，从而影响最终产量的形成。

水稻群体叶片SPAD值和分蘖成穗率是影响水稻产量形成的关键因素[15-16]。前者反映水稻群体的光合生产能力，对干物质积累与运转有重要作用，后者直接影响水稻的有效穗数，穗数又是构成产量的主要因素。本研究表明，在基蘖肥∶穗肥=8∶2，栽插密度过密条件下，甬优1538高峰苗数过多，中期群体过大，后期分蘖死亡率高，最终造成成穗率降低，且易形成小穗，使群体质量变差。同时使抽穗后叶片SPAD值快速下降，影响抽穗后光合物质的积累和输出，使抽穗后干物质累积量显著降低。抽穗后干物质累积量与产量呈极显著正相关，超高产水稻干物质生产优势在中期和后期，产量随中期和后期干物质净积累量的增加而提高，且超高产水稻80 %以上籽粒产量来自抽穗后的光合作用。

氮肥运筹对稻米品质的影响研究较多，有研究认为氮肥前移增加了垩白度、直链淀粉含量，降低了粗蛋白含量，但稻米的蒸煮与食味品质有所改善[17-18]。也有研究认为增施氮肥可改善稻米碾磨和外观品质[19-20]。本研究结果表明，前后期施氮比例6∶4条件下降低了糙米率、精米率、整精米率、垩白粒率粗蛋白含量和胶稠度，使加工品质和食味品质变差，但明显改善了外观品质。关于栽插密度对稻米品质的影响，因选用品种和施氮水平的不同，结果不尽相同。徐春梅[20]等研究认为栽插密度对中早22糙米率、整精米率、垩白度和胶稠度、蛋白质含量影响较大，整精米率随密度的增大而降低，蛋白质含量则相反，它随栽插密度的增加而增大。本研究认为，随着栽插密度的变大，甬优1538糙米率、精米率、整精米率有所增加，垩白粒率、垩白度、胶稠度降低。综合不同前后期施氮比例和栽插密度对甬优1538产量形成和米质各项指标的影响，从水稻高产优质栽培综合考虑，甬优1538高产优质的适宜前后期施氮比例为6∶4，栽插密度为22.5万穴/hm2。

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(责任编辑 陈 虹)

Effects of Nitrogen Managements and Transplanting Density on Yield Formation and Rice Quality ofIndica-JaponicaHybrid Rice Yongyou 1538

QIAO Zhong-ying, CHEN Pei-feng, GU Jun-rong, SUN Hua, YANG Dai-feng, DONG Ming-hui*

(Institute of Agricultural Sciences in Taihu Lake Region of Jiangsu Province, Jiangsu Suzhou 215155,China)

Taken anIndica-Japonicahybrid rice(Yongyou 1538) as tested material, the effects of nitrogen managements (the basic and tiller fertilizer to the panicle fertilizer of 6∶4 and 8∶2) and transplanting density(18, 22.5 and 27 hills/ hm2) on yield formation and rice quality were studied. The results showed that (i)Compared with the basic and tiller fertilizer to the panicle fertilizer of 8∶2, the grains per spike, 1000-grain weight and yield significantly increased under the treatment of the basic and tiller fertilizer to the panicle fertilizer of 6∶4. (ii)The grains per spike, 1000-grain weight were increased with the decrease of transplanting density, but effective panicle were decreased. Under the 22.5 hills/hm2treatment, the yield structure was coordinated, so the yield was significantly higher than that of other treatments. (iii)The basic and tiller fertilizer to the panicle fertilizer of 6∶4 improved SPAD value after heading and percentage of productive tiller and significantly increased the dry matter accumulation and crop growth rate after heading; With the increase of transplanting density, the productive tillers increased, but too much growth population at middle growth stage affected the dry matter accumulation after heading and led to decrease final production. (iv)The basic and tiller fertilizer to the panicle fertilizer of 6∶4 decreased the BR, MR, HR, CG, CPC and GC, made the processing quality and eating quality variation but obviously improved the appearance quality. With the increase of transplanting density, the BR, MR and HR increased, and the CG, chalkiness and CG decreased.

Indica-Japonicahybrid rice; Nitrogen managements; Transplanting density; Yield; Rice quality

1001-4829(2016)09-2068-06

10.16213/j.cnki.scjas.2016.09.011

2015-07-25

国家自然科学基金(31171490)；江苏省基础研究计划项目(BK2011269)；江苏省作物遗传生理重点实验室开放课题(K13013)

乔中英(1973-)，女，硕士，副研究员，主要从事作物栽培与生理方面的研究，E-mail: qiaozhongying@163.com,*为通讯作者。

S511.2

A