不同杂交稻品种产量与氮素积累利用的差异

黎腊梅，张 杰，杨国涛，韦叶娜，蒋 芬，陈 敬，张圣豪，胡运高

（西南科技大学水稻研究所，四川 绵阳 621010）

不同杂交稻品种产量与氮素积累利用的差异

黎腊梅，张 杰，杨国涛，韦叶娜，蒋 芬，陈 敬，张圣豪，胡运高

（西南科技大学水稻研究所，四川 绵阳 621010）

为研究不同杂交水稻品种在不同氮肥水平下的产量与氮素积累利用的差异，以4个高产优质的国审杂交水稻品种（宜香优2115、宜香优1577、冈优188、冈优1577）为材料，在低氮、正常氮和高氮肥3个水平下进行试验。结果表明：杂交水稻的产量和氮素积累利用性状均受品种和氮肥水平互作效应控制，宜香优2115在正常氮肥水平的产量与氮素收获指数均最高，其在正常氮肥水平表现为氮素高效利用；宜香优1577在低氮水平的氮素收获指数最高且产量也较高，其在低氮水平表现为氮素高效利用；冈优188在高氮水平的产量与氮素收获指数均最高，其在高氮水平表现为氮素高效利用；冈优1577在高氮水平的氮素收获指数最高且产量也较高，其在高氮水平表现为氮素高效利用。在不同氮肥水平下，4个杂交水稻的产量均受氮素收获指数影响最大。因此，不同杂交水稻品种对氮素的高效利用所适合的氮素水平不尽相同，在不同肥力水平的生态区域，需谨慎选择水稻品种。

杂交稻；氮肥水平；产量；氮素积累利用

氮素是植物需求量最大的矿质元素，也是影响水稻生长发育和产量最敏感的营养元素之一［1-2］。目前我国已成为世界氮肥的第一大消费国［3］。据彭少兵等［4］统计，我国稻田单季氮肥施用量平均为180 kg/hm2，比世界稻田氮肥单位面积平均用量约高75%左右，而产量保持在一个稳定水平。我国水稻氮肥利用效率仅为28%～40%［5-6］，其余氮素则通过淋溶、挥发和冲洗等以NH3、NO3-、N2O等形式排入环境而损失，并污染地下水、土壤、河流和大气，进而影响人体健康［7-9］。因此，如何提高氮素利用效率并减少氮肥对环境的污染，同时保证水稻产量是当前农业领域所面临的重要课题之一［10-13］。有关氮肥运筹、有机肥与无机肥配施等对杂交水稻产量影响的报道日趋增多［14-16］。前人研究表明，杂交水稻的产量性状由水稻品种和氮肥水平共同调节，不同品种对氮素水平的敏感程度有较大差异，在选育高产优质的水稻品种时，必须将其栽种在相适宜的氮素环境中［17］。本研究主要针对不同杂交稻品种在不同氮肥水平下的产量与氮素积累利用性状方面的关系进行了探究，发掘在不同氮肥水平下杂交稻产量与氮素利用效率的内在联系。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试水稻品种为4个高产优质的国审杂交稻品种（宜香优2115、宜香优1577、冈优188、冈优1577），试验在西南科技大学农园试验基地进行。试验田基础肥力：全氮1.98 g/kg、速效氮80.3 mg/kg、速效磷43.3 mg/kg、速效钾76.2 mg/ kg。试验于2016年4月初播种，行株距为0.33 m ×0.17 m。设3个氮肥水平，分别为0 kg N/hm2（低氮肥水平）、150 kg N/hm2（正常施氮）、300 kg N/hm2（高氮肥水平），氮肥的施用比例为：基肥∶分蘖肥＝7∶3，每个水平3次重复。

1.2 试验方法

水稻成熟后，每小区各品种按平均分蘖数取具有代表性植株5株，取其地上部植株，分穗、叶片和茎秆3部分，105℃杀青30 min，烘干至恒重，称量各部位的干重，并用凯氏定氮法测定各部位的氮素含量。小区产量实行单收、单晒，按实收面积分别称量各品种每个小区的产量。每小区各品种按平均分蘖数取具有代表性植株5株，3次重复，进行考种。

1.3 数据处理

在Excel 2003中进行数据处理，用SPSS 17.0和DPS7.05软件进行数据分析。

2 结果与分析

表1 杂交稻产量与氮素积累利用性状的方差分析（MS）

2.1 氮素水平与水稻品种对产量及氮素积累利用性状的影响

由表1可知，水稻品种与氮肥水平的互作效应对杂交水稻产量与氮素积累利用性状的方差效应均达极显著水平。水稻品种在产量、籽粒氮积累量、叶片氮积累量和茎秆氮积累量性状的方差效应均达极显著水平，氮肥水平对除氮素收获指数外的其他所有性状的方差效应均达显著或极显著水平。表明氮肥水平对杂交水稻产量与氮素积累利用性状的影响大于水稻品种间的影响。因此，在水稻高产和氮素高效利用的品种筛选过程中，必须选择一个最适宜的氮肥水平。

2.2 杂交稻品种在不同氮肥水平下的产量及氮素积累利用性状分析

由表2可知，宜香优2115在高氮水平的产量和氮素生理利用率均显著低于低中氮水平，各部位的氮素积累量均表现为随氮肥水平的提高而增加的趋势，而氮素收获指数在正常氮肥水平最高，表明适当增加氮肥施用量能提高宜香优2115对氮素的吸收，但在高氮水平下，氮素生理利用率低于低中氮水平，表明其吸收相同量氮肥的增产效果明显低于中低氮水平。

宜香优1577的产量随氮肥水平的增加呈先上升后下降的趋势，各部位氮素积累量基本呈上升趋势，氮素生理利用率呈逐渐下降趋势，氮素收获指数则表现为先降低后升高趋势，表明宜香优1577随氮肥水平的增加，吸收相同单位氮合成的生物量逐渐降低，且其在低氮水平氮素收获指数最高，在低氮肥环境下，籽粒仍能积累较多的氮。

冈优188的产量、各部位氮素积累量和氮素收获指数大体上均随氮肥水平的提高而增加，氮素生理利用率则随氮肥水平的提高而呈逐渐下降趋势，表明在氮素生理利用率方面同宜香优1577相同，随氮肥水平的增加，吸收相同单位氮合成的生物量逐渐降低，但冈优188的氮素收获指数在高氮水平下表现最好，在氮肥过剩的环境中转移到籽粒中的氮素也较高。

冈优1577的产量随氮肥水平的增加呈先升高后降低趋势，各部位氮素积累量和氮素收获指数大体呈上升趋势，氮素生理利用率呈先降低后升高的趋势，表明其在低氮水平下，吸收相同单位氮合成的生物量最高，但在高氮水平冈优1577的收获指数最大，同冈优188类似，在高氮环境中转移到籽粒的氮素较高。

表2 不同氮肥水平下杂交稻产量及氮素积累利用性状

2.3 不同杂交稻品种产量与氮素积累利用性状的相关性分析

2.3.1 宜香优2115 宜香优2115的产量与氮素生理利用率呈显著正相关，而与叶片氮积累量和茎秆氮积累量呈极显著负相关（表3）。分析其他氮素积累利用性状可知，叶片氮积累量与茎秆氮积累量呈极显著正相关，与氮素生理利用率呈极显著负相关；茎秆氮积累量也与氮素生理利用率呈极显著负相关。表明宜香优2115的产量随氮素生理利用率的提高而增加。

2.3.2 宜香优1577 宜香优1577的产量与氮素收获指数呈显著负相关，而与其他氮素积累利用性状无显著关系；籽粒氮积累量与叶片氮积累量呈显著正相关，与茎秆氮积累量和氮素生理利用率呈极显著负相关；叶片氮积累量与茎秆氮积累量和氮素生理利用率呈显著或极显著负相关；茎秆氮积累量与氮素生理利用率呈极显著正相关（表4）。表明宜香优1577的产量随氮素收获指数的增加而降低。

表3 宜香优2115产量与氮素积累利用性状的相关性分析

表4 宜香优1577产量与氮素积累利用性状的相关性分析

2.3.3 冈优188 冈优188的产量与其氮素积累利用各性状均无显著相关性；籽粒氮积累量与茎秆氮积累量和氮素收获指数呈极显著正相关，与氮素生理利用率呈极显著负相关；叶片氮积累量与茎秆氮积累量呈极显著正相关，与氮素生理利用率呈极显著负相关；茎秆氮积累量与氮素收获指数呈极显著正相关，与氮素生理利用率呈极显著负相关（表5）。表明冈优188的氮素积累利用各性状与其产量相关性不大。

2.3.4 冈优1577 冈优1577的产量与茎秆氮积累量呈极显著正相关，与氮素收获指数呈极显著负相关；籽粒氮积累量与叶片氮积累量和氮素收获指数呈显著或极显著正相关，与氮素生理利用率呈极显著负相关；叶片氮积累量与氮素收获指数呈显著正相关，与氮素生理利用率呈极显著负相关；茎秆氮积累量与氮素收获指数呈极显著负相关（表6）。表明冈优1577的产量随氮素收获指数的增加而降低。

表5 冈优188产量与氮素积累利用性状的相关性分析

表6 冈优1577产量与氮素积累利用性状的相关性分析

2.4 不同水稻品种产量对氮素积累利用性状的回归分析

在4个水稻品种中，分别以籽粒氮积累量（x1）、叶片氮积累量（x2）、茎秆氮积累量（x3）、氮素生理利用率（x4）、氮素收获指数（x5）为自变量，以单株产量（y）为因变量，进行多元逐步回归分析。由表7～表10可知，以调整相关系数达到最大为原则，宜香优2115在不同氮肥水平下的产量对其氮素积累利用的多元逐步回归方程为：

4个品种的方程回归系数均达到极显著水平（表7～表10）。在4个杂交水稻品种中，均表现为氮素收获指数对杂交水稻产量的影响最大。但不同的是，对宜香优2115产量影响因素的大小为氮素收获指数＞氮素生理利用率＞籽粒氮积累量；对宜香优1577产量影响因素的大小为氮素收获指数＞氮素生理利用率＞叶片氮积累量；对冈优188产量影响因素的大小为氮素收获指数＞叶片氮积累量＞籽粒氮积累量；对冈优1577产量影响因素的大小为氮素收获指数＞氮素生理利用率＞茎秆氮积累量。表明在不同氮肥水平下，氮素收获指数均对杂交水稻品种的产量影响最大。

表7 宜香优2115产量对氮素积累利用性状的逐步回归分析

表8 宜香优1577产量对氮素积累利用性状的逐步回归分析

表9 冈优188产量对氮素积累利用性状的逐步回归分析

表10 冈优1577产量对氮素积累利用性状的逐步回归分析

3 结论与讨论

3.1 杂交稻品种在不同氮肥水平下的产量及氮素积累利用性状分析

4个参试杂交水稻品种的产量在不同氮素水平的差异各不相同，且其产量和氮素积累利用性状均受品种和氮肥水平互作效应控制，因此育种工作者在选育高产且氮高效的水稻新品种时，需将参试水稻组合与氮肥水平结合考虑。前人研究认为水稻产量的高低与成熟期氮素累积量关系密切，高产处理，氮素积累量大［18-19］。在本研究中宜香优2115在正常氮肥水平的氮素收获指数最高，其在正常氮肥水平表现为氮素高效利用，宜香优1577在低氮水平表现为氮素高效利用，冈优188在高氮水平表现为氮素高效利用，冈优1577在高氮水平表现为氮素高效利用。本研究发现，不同杂交水稻品种表现出氮素高效利用所适宜的氮素水平不尽相同。因此，根据稻田肥力的不同选择适宜的杂交稻组合并确定适合的施氮量。

3.2 不同杂交稻品种产量与氮素积累利用性状的相关性分析

殷春渊等［20］研究表明，水稻产量与氮素积累量、氮素利用率呈显著或极显著正相关。本研究发现，不同水稻品种的产量与氮素积累利用性状间的关系也不尽相同。宜香优2115的产量与氮素生理利用率呈显著正相关，而与叶片和茎秆的氮积累量呈极显著负相关，宜香优1577的产量仅与氮素收获指数呈显著负相关，冈优188的产量与各氮素积累利用性状均无显著相关性，冈优1577的产量与茎秆氮积累量呈极显著正相关，与氮素收获指数呈极显著负相关。表明杂交水稻的产量与氮素积累利用性状因品种的不同而有较大差异。

本研究发现，宜香优2115在正常氮肥水平的产量与氮素收获指数均最高，其在正常氮肥水平最适宜种植，且对氮肥的收益最高；宜香优1577在低氮水平的氮素收获指数最高且产量也较高，其适宜种植在长江中上游等氮素贫乏的地区；冈优188在高氮水平的产量与氮素收获指数均最高，适宜种植在长江下游氮肥过剩的地区；冈优1577在高氮水平的氮素收获指数最高且产量也较高，同冈优188类似，在氮肥过剩地区仍对氮肥的利用效率较高。杂交水稻的栽培除根据土壤的肥力选择杂交稻组合外，还要确定合适的施氮量。

［1］孙园园，孙永健，杨志远，等. 不同形态氮肥与结实期水分胁迫对水稻氮素利用及产量的影响［J］. 中国生态农业学报，2013，21（3）：274-281.

［2］侯云鹏，韩立国，孔丽丽，等. 不同氮肥水平下水稻的养分吸收、转运及土壤氮素平衡［J］. 植物营养与肥料学报，2015，21（4）：836-845.

［3］FAO. Statistical databases［Z］. 2001.

［4］彭少兵，黄见良，钟旭华，等. 提高中国稻田氮肥利用率的研究策略［J］. 中国农业科学，2002，35（9）：1095-1103.

［5］贺帆，黄见良，崔克辉，等. 实时实地氮肥管理对不同杂交水稻氮肥利用率的影响［J］. 中国农业科学，2008，41（2）：470-479.

［6］朴钟泽，韩龙植，高熙宗. 水稻不同基因型氮素利用效率差异［J］. 中国水稻科学，2003，17（3）：233-238.

［7］Tilman D，Cassman K G，Matron P A，et al. Agricultural sustainability and intensive production practices［J］. Nature，2002，41（8）：671-677.

［8］Borrell A，Gaide A，Fukai S. Improving efficiency of water use for irrigated rice in a semi-arid tropical environment［J］. Field Crop Res，1997，52：231-248.

［9］程建平，曹凑贵，蔡明历，等. 不同灌溉方式对水稻生物学特性与水分利用效率的影响［J］.应用生态学报，2006，17（10）：1859-1865.

［10］徐新朋，周卫，梁国庆，等. 氮肥用量和密度对双季稻产量及氮肥利用率的影响［J］. 植物营养与肥料学报，2015，21（3）：763-772.

［11］Huang M，Chen J N，Cao F B，et al. Improving physiological N-use efficiency by increasing harvest index in rice：a case in superhybrid cultivar Guiliangyou 2［J］. Archives of Agronomy and Soil Science，2016，62（5）：725-743.

［12］徐新朋，周卫，梁国庆，等. 氮肥用量和密度对双季稻产量及氮肥利用率的影响［J］. 植物营养与肥料学报，2015，21（3）：763-772.

［13］Huang M，Chen J N，Cao F B，et al. Improving physiological N-use efficiency by increasing harvest index in rice：a case in superhybrid cultivar Guiliangyou 2［J］. Archives of Agronomy and Soil Science，2016，62（5）：725-743.

［14］王伟妮，鲁剑巍，鲁明星，等. 湖北省早、中、晚稻施氮增产效应及氮肥利用率研究［J］.植物营养与肥料学报，2011，17（3）：545-553.

［15］胡建利，王德建，王灿，等. 不同施肥方式对水稻产量构成及其稳定性的影响［J］. 中国生态农业学报，2009，17（1）：48-53.

［16］阮新民，施伏芝，倪金龙，等. 肥料配施对杂交中稻氮素积累与分配及氮肥利用率的影响［J］. 水土保持学报，2010，24（1）：163-166.

［17］韦叶娜，张杰，杨国涛，李亚男，范永义，蒋芬，陈敬，胡运高. 不同氮素水平对杂交水稻产量性状的影响［J］. 中国农学通报，2016（24）：6-10.

［18］Haefele S M，Jabbar S M A，Siopongco J D L C，et al. Nitrogen use efficiency inselected rice（Oryza sativa L.）genotypes under different water regimes and nitrogen levels［J］. Field Crops Research，2008，107（2）：137-146.

［19］苏祖芳，周培南，许乃霞，等. 密肥条件对水稻氮素吸收和产量形成的影响［J］. 中国水稻科学，2001，15（4）：281-286.

［20］殷春渊，张 庆，魏海燕，等. 不同产量类型水稻基因型氮素吸收、利用效率的差异［J］. 中国农业科学，2010，43（1）：39-50.

（责任编辑 崔建勋）

Differences in yield，nitrogen accumulation and utilization of different genotypes of hybrid rice

LI La-mei，ZHANG Jie，YANG Guo-tao，WEI Ye-na，JIANG Fen，CHEN Jing，ZHANG Sheng-hao，HU Yun-gao
（Institute of Rice，Southwest University of Science and Technology，Sichuan 621010，China）

In order to study the differences of yield，nitrogen accumulation and utilization of different genotypes of hybrid rice under different nitrogen application rates，Yixiangyou 2115，Yixiangyou 1577，Gangyou 188 and Gangyou 1577 were used as materials under the levels of low nitrogen，normal nitrogen and high nitrogen fertilizer. The results showed that yield，nitrogen accumulation and utilization of four hybrid rices were all controlled by the interaction effect of variety and nitrogen fertilizer level. At the normal nitrogen level，the yield and nitrogen harvest index of Yixiangyou 2115 were at the highest level，and its nitrogen use efficiency was high at normal nitrogen application level. Yixiangyou 1577 had the highest nitrogen harvest index and higher yield at the low nitrogen level，and its nitrogen use efficiency was high at low nitrogen level. Gangyou 188 had the highest yield and nitrogen harvest index at high nitrogen level，and its nitrogen use efficiency was high at the high nitrogen level. Gangyou 1577 had the highest nitrogen harvest index and high yield at high nitrogen level，and its nitrogen use efficiency was high at high nitrogen level. The yield of four hybrid rice varieties were most affected by nitrogen harvest index at different nitrogen fertilizer levels. Therefore，nitrogen use efficiency of different hybrid rice varieties had different suitable levels of nitrogen，rice variety should be chosen carefully in the ecological areas of different fertility levels.

hybrid rice；nitrogen fertilizer level；yield；nitrogen accumulation and utilization

S511.01

A

1004-874X（2017）03-0001-07

2017-01-16

国家科技支撑计划项目（2014BAD01B03-3）；四川省“十三五”水稻育种攻关项目（2016NYZ 0028）；四川省省属高校科研创新团队建设计划项目（14TD0011）；国家现代农业产业技术体系四川水稻创新团队岗位专家项目（川农业函[2014]91号）；2016年度大学生创新创业训练计划项目（201610619018）

黎腊梅（1996-），女，在读本科生，E-mail：1172637093@qq.com

胡运高（1963-），男，博士，研究员，E-mail：swust.rri@163.com

黎腊梅，张杰，杨国涛，等.不同杂交稻品种产量与氮素积累利用的差异［J］.广东农业科学，2017，44（3）：1-7.