氮肥优化管理对稻花香抗倒伏能力的影响

彭显龙，梁辰，于彩莲,2，张晓辉，刘智蕾

氮肥优化管理对稻花香抗倒伏能力的影响

彭显龙1,3，梁辰1，于彩莲1,2，张晓辉1，刘智蕾1

（1.东北农业大学资源与环境学院，哈尔滨150030；2.哈尔滨理工大学化工与环境工程学院，哈尔滨150040；3.黑龙江粮食产能协同创新中心，哈尔滨150030）

优质水稻品种稻花香2号易倒伏，通过改善栽培措施提高其抗倒伏能力具有重要意义。设置习惯施肥、氮肥综合管理和控释掺混肥等处理，研究氮肥管理模式对稻花香2号抗倒伏能力影响。结果表明，与习惯施肥相比，氮肥综合管理处理增加茎秆含钾量，显著提高水稻茎秆抗折力，水稻田间倒伏较少或未倒伏，而习惯施肥处理倒伏比例为4.5%～8.7%（P＜0.05）；氮肥综合管理和控释掺混肥处理比习惯施肥水稻产量提高7.0%和9.2%（P＜0.05）；施用控释掺混肥处理水稻基部节间长度、基部第二节间充实度和茎秆抗折力等与氮肥综合管理处理无显著差异，但田间倒伏比例显著高于氮肥综合管理和习惯施肥，原因是施用控释肥掺混肥处理在整地时控释肥漂浮导致肥料分布不匀。氮肥综合管理可提高稻花香抗倒伏能力，提高水稻产量及稳产性。

水稻；倒伏；产量；氮；控释肥

倒伏影响水稻高产。生育后期多雨、大风，品种抗倒伏能力差和栽培技术不配套是造成水稻倒伏的主要原因。栽培措施优化是提高水稻抗倒伏能力主要手段。

寒地水稻氮肥用量高且氮肥偏重基蘖肥，水稻分蘖过多、群体过大，群体竞争加剧，茎秆细弱易发生倒伏[1]。一般说来，施氮水平越高，基部节间长度越长，基部茎粗壁厚越小，茎秆充实度和机械强度降低，作物易倒伏[2-4]。因此，减少氮肥用量有利于提高水稻抗倒伏能力。前氮后移施肥技术可显著提高水稻抗倒伏能力，与控制灌溉相结合的水肥优化管理技术效果更佳[1-2]。控释掺混肥技术既可以减少氮肥用量，又能满足水稻生育后期氮素需求，具有显著增效增产作用[5-7]。

稻花香2号（又名“五优稻4号”）是优质粳稻典型代表，但易倒伏。本文通过田间试验，研究控释掺混肥和氮肥综合管理对稻花香2号抗倒伏能力和产量影响，为提高该品种抗倒伏能力提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 时间和地点

2015、2016年在黑龙江省五常市龙凤山乡辉煌村开展为期两年试验，试验期为4～10月。

1.2 材料

供试品种为稻花香2号（五优稻4号）。供试肥料为尿素（含N 46%）、二铵（含N 18%，含P2O546%）、氯化钾（含K2O 60%）、控释尿素（含N 44%）、水稻返青肥（20-0-5）和穗肥（20-0-18）。土壤类型为草甸土型水稻土。土壤初始理化性质如下：有机质35.5 g·kg-1，碱解氮、速效磷和速效钾分别为144、52.1和111 mg·kg-1，土壤pH 6.3（水土比2.5：1）。

1.3 设计

2年试验均设置3个处理，处理1：农民习惯施肥模式（FFP:Farmers fertilization practice）：按照农户调查结果施肥，总氮量110 kg·hm-2，P2O546 kg·hm-2，K2O 75 kg·hm-2。由于持续降雨，2016年第2次追肥推迟1周；处理2：氮肥综合管理模式（INM:Integrated nitrogen management）：总氮量95 kg·hm-2，P2O546 kg·hm-2，K2O 75 kg·hm-2。详见表1；处理3：控释掺混肥（OPT:Optimal fertilization practice）：总氮量95 kg·hm-2，P2O546 kg· hm-2，K2O 75 kg·hm-2；基蘖肥用量同处理2，但基肥为控释尿素（N 35 kg·hm-2）和其他肥料组成的掺混肥料，具体施肥时期和施肥量见表1。每个处理面积≥667m2，随机排列，每个处理3次重复。所有处理密度为15穴·m-2（33 cm×20 cm），每穴2～4株。2015、2016年分别于4月15日和4月17日育苗，5月20日移栽。8月初抽穗，10月初收获。采用间歇灌溉方式，其他措施同常规管理。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 茎秆物理性状及力学指标

取样：抽穗后30d，每小区调查30穴水稻分蘖，选取具有平均分蘖的水稻6穴，选取代表性主茎或大分蘖18个，合并为1个样本。

物理指标：将穗茎下第四、三、二、一节分别计为基部一、二、三、四伸长节间（I1、I2、I3、I4），测量基部4个伸长节间长度（cm）及穗部长度（cm），同时测量株高（cm）；重心高度（Center of gravity height,CGH）[8]；采用YYD-1A茎秆强度测定仪测试节间抗折力（Breaking resistance,BR）。

力学指标：按郭玉华[9]等方法计算第二节间抗折弯矩（Breaking moment,M）、第二节间充实度、弯曲力矩（Bending moment,BM）。参照Islam、许俊伟等[10-11]方法计算倒伏指数（Lodging index,LI）：

充实度（mg·cm-1）=节间干物重/节间长度×1000；抗折弯矩（N·cm）=节间抗折力（N）×5/4；弯曲力矩（cm·g）=节间基部到穗顶长度×节间基部到穗颈的鲜重×9.8/1000；倒伏指数=弯曲力矩/节间抗折力× 100

1.4.2 茎秆化学指标

取上述测定抗折力的第1、2节间茎秆，80℃烘至恒重，粉碎机粉碎，过80目筛后浓硫酸和过氧化氢消煮，应用连续流动分析仪测试全氮含量。全钾含量测定参照火焰分光光度法[12]。

1.4.3 产量及产量构成因素

每处理调查30穴水稻分蘖，每点取3～4穴，共10穴水稻，探究每穗总粒数、每穗实粒数、结实率和千粒重。实收测产，去杂后测定含水量折合14.5%含水量时产量。

1.4.4 田间调查

2年内成熟期水稻均有倒伏，调查水稻田间倒伏率，参照文献[13]方法：每块试验田选取3个区域，调查其中倾斜角度＞45°植株数和总植株数目。

表观倒伏率=（各调查区倾斜角度＞45°植株数）/调查区总株数。

示范田周边农户和试验FFP处理施肥相同，为了解水稻倒伏原因，本研究调查试验区和周边农户插秧密度、最高分蘖数和收获穗数及灌溉方式和产量等指标。

表1 各处理施肥时期及施肥量Table 1 Time and amount of N fertilizers applied for each treatment

1.5 数据处理

数据以平均值表示，采用SPSS 11.5软件作统计分析，使用单因素统计作方差分析，用LSD法作差异显著性比较，显著性水平为P＜0.05。

2 结果与分析

2.1 水稻株高及节间配置

由表2可知，水稻株高处理间差异不显著，优化氮肥管理有助于降低基部节间长度，优化节间配置，但年际间作用效果并不一致。2015年2个优化处理基部节长度相对FFP均降低。相对于FFP， OPT基部节间长度降低28.8%（P＜0.05），最为显著；而INM处理也有降低趋势，基部第一节间降低达显著水平，而基部第二节间降低不显著。2016年，与对照相比，2个优化处理虽然基部节间均有降低趋势，但是处理间节间长度差异不显著。两年处理间三、四节间长度差异均不显著；2015年，OPT相对FFP穗长增加9.3%（P＜0.05）。2016年穗长处理间差异不显著。总体看，处理间株高差异均不显著，但INM和OPT两处理具有更好节间配置，基部节间更短，上部节间更长，有利于提高水稻抗倒伏能力。

表2 氮素优化管理水稻茎秆株高和节间长度配置影响Table 2 Effect of nitrogen optimal management on height and internode collocation of rice(cm)

2.2 茎秆力学特性

由表3可知，处理间重心高度差异不显著，优化施肥影响节间充实度，年际间存在差异。2015年，OPT和INM相对FFP节间充实度增加18.5%（P＜0.05）和18.2%；2016年节间充实度虽有改善，但处理间差异不显著。优化养分管理显著增加基部第二节间抗折力，与FFP相比，INM和OPT处理茎杆抗折力平均增加28.4%（P＜0.05）和29.2%（P＜0.05）。不同处理间倒伏指数差异不大，而倒伏率差异显著。与FFP相比，两年INM倒伏率比FFP分别降低100%（P＜5%）、57.7%（P＜5%）；2015年 OPT和FFP倒伏率无差异，2016年，OPT倒伏率相对FFP增加73%。结果表明，优化养分管理可增加节间充实程度提高茎干抗折力，提高水稻抗倒伏能力。OPT虽然增加水稻茎秆抗折力，但田间倒伏比例增加，这可能与施用控释掺混肥处理搅浆时控释肥漂浮有关，控释肥集中点易发生倒伏，而该处理也主要表现为点块状倒伏。由表4可知，两年中试验区和调查农户施肥方式相同，但调查农户的水稻倒伏更严重，主要是调查农户单穴基本苗较多，最高分蘖数较高，长期淹水，因此倒伏严重。

表3 氮素优化管理对茎秆的力学特征和倒伏性质影响Table 3 Effect of optimal nitrogen management on mechanical index and lodging index

表4 试验区与调查习惯施肥农户的倒伏相关指标Table 4 Index of lodging for farmer fertilization practice in survey and experiment

2.3 分蘖成穗率

由图1可知，施用控释掺混肥对提高水稻分蘖成穗率有积极作用。各处理分蘖成穗率分别为：INM＞OPT＞FFP、OPT＞INM＞FFP，OPT分蘖成穗率相对于FFP分别提高10.3%和9.7%（P＜0.05），增加明显。而INM对分蘖成穗率影响存在年际间差异，2015年增加显著，2016年增加不明显。

2.4 茎秆化学成分

如表5所示，两种优化施肥可显著增加茎秆中氮钾比。2015年，INM和OPT钾氮比值相对FFP分别增加21.6%和11.0%（P＜5%）。在优化施肥中，氮肥综合管理可同时增加茎秆钾含量；相对FFP，两年INM含钾量分别增加17.9%（P＜5%）和6.6%（P＜5%）。说明氮素优化管理更有利于茎秆中钾元素积累。

2.5 水稻产量及产量构成因素

产量数据见表6，氮肥综合管理和施用控释掺混肥均可提高水稻产量。与习惯施肥相比，养分综合管理水稻产量平均增加7.0%，变幅为4.9%～7.7%；两年控释掺混肥产量对应增加值为9.2%（P＜0.05），变幅为9.04%～13.4%。分析产量构成因素可知，相对于FFP，INM可通过促进大穗或增加千粒重而增产；2015年INM穗粒数相对FFP增加10.3%（P＜5%）；2016年INM结实率和千粒重分别增加7%（P＜5%）和5.94%（P＜5%）。而OPT增产主要来自水稻有效穗数和粒重增加；其中有效穗数平均增加8%（P＜0.05），千粒重平均增加5.3%。

图1 氮素优化管理对分蘖成穗率影响Fig.1 Effect of nitrogen optimal management on percentage of earring-tillers

表5 氮素优化管理对基部第2节间氮钾含量影响Table 5 Effect of nitrogen optimal management on content of N and K of I2

表6 氮素优化管理对产量及产量构成影响Table 6 Effect of nitrogen optimal management on grain yield and yield components of rice

3 讨论

氮肥综合管理可提高稻花香2号抗倒伏能力。王丹等指出，相同密度条件下，前氮后移可改善水稻节间配置并提高抗折力、抗倒伏能力[1]。李国辉等研究指出，减少氮肥用量，增加穗粒肥有利于缩短基部节间长度，增加基部节间粗度、秆壁厚度，提高节间充实度、机械强度[4,14-15]。本试验中，氮肥综合管理对稻花香2号水稻基部节间长度和节间充实影响不稳定，存在年际差异。对于稻花香2号而言，氮肥综合管理主要提高基部节间钾含量，增加钾氮比，促进节间充实，显著增加水稻抗折力，与杨世民等研究结果一致[3]。

本试验中，施用控释掺混肥处理水稻抗倒伏能力并未显著提高，生育后期倒伏风险增加。朱聪聪等认为，控释肥可控制分蘖中期分蘖，减少无效分蘖数，缩短基部节间长，提高抗倒伏性[16]。本试验中，控释肥施用虽减少无效分蘖，提高水稻分蘖成穗率，但该处理基部节间长度、茎秆含钾量和节间充实度等指标均未明显改善。试验用控释肥料密度较小，整地时部分控释肥漂浮，肥料分布不匀，养分特别是氮素过度供给导致水稻倒伏。该处理田间表现为条状或点块状倒伏，证实此推测，如何解决该问题有待深入研究。一般认为水稻产量越高，倒伏风险越大[17]。本研究中，氮肥综合管理和控释肥处理茎秆特性相似，但控释掺混肥处理产量更高，可能也是倒伏率较高的主因。

倒伏指数是评价水稻倒伏风险适宜指标，一般认为倒伏指数越高，水稻倒伏风险越大。本文施肥处理间倒伏指数无差异，而倒伏率差异显著（见表3）。水稻倒伏指数与生育期有关，随着生育期水稻稻穗重量增加，倒伏风险加大[11]。氮肥管理影响水稻抽穗时间和灌浆速度，本试验氮肥综合管理可使水稻提早抽穗3～5 d，水稻灌浆明显加快。虽同时取样，相对于习惯施肥，本研究中氮肥综合管理水稻提前抽穗4 d，取样时穗重，重心高倒伏指数较大。接近成熟期时，两个处理所处时期基本一致，氮肥综合管理抗倒伏能力优势明显，倒伏比率显著减少。可见，当管理措施影响水稻生育期时，倒伏指数评价抗倒伏能力准确性发生变化。

习惯施肥，农户组成熟期水稻倒伏严重，但是试验组倒伏较少（见表4）。原因是：①试验组基本苗数科学合理，即每穴2～4株秧苗，而农户组基本苗数为4～6株。水稻最高分蘖期每穴分蘖数差异较大，农户组分蘖多，茎秆细弱，水稻容易倒伏。②灌水差异，试验组采用间歇灌溉，而农户习惯长期淹水。长期淹水后茎秆充实度差，易引起水稻倒伏。综上可知，稻花香2号抗倒伏能力差，与每穴插秧密度较高和长期淹水有关。通过优化插秧密度和灌溉可有效提高水稻抗倒伏能力。

本试验发现，控释肥应用促进单位面积穗数增加。游弈来等提出，施用控释肥提高水稻穗粒数，增强结实灌浆[18]。张木等认为，控释掺混肥在提高成穗率方面效果良好，兼顾灌浆结实过程，产量因子协调，增产效果明显[19]。本试验中施用控释掺混肥后分蘖成穗率、单位面积穗数、结实率、千粒重均得到改善，产量增加。Suresh，邢晓鸣等报道与本研究一致[20-21]。

4 结论

氮肥综合管理可显著提高水稻节间钾含量，节间充实度好、基部两个节间长度适当、水稻茎杆抗折力显著提高，水稻倒伏减少，显著增加水稻产量。控释掺混肥应用增加水稻分蘖成穗率，提高收获穗数，增加结实率和千粒重，显著提高水稻产量。施用控释掺混肥可增加节间抗折力，但由于控释肥漂浮，肥料分布不匀且产量较高，水稻倒伏并未显著降低。氮肥综合管理技术可提高稻花香抗倒伏能力，增加水稻产量。

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Effect of optimal nitrogen management on rice lodging resistance ability of Daohuaxiang-2/

PENG Xianlong1,3,LIANG Chen1,YU Cailian1,2,ZHANG Xiaohui1, LIU Zhilei1
(1.School of Resources and Environmental Sciences,Northeast Agricultural University, Harbin 150030,China;2.Institute of Chemical and Environmental Engineering,Harbin University of Science and Technology,Harbin 150040,China;3.Collaborative Innovation Center of Grain Production Capacity Improvement in Heilongjiang Province,Harbin 150030,China)

It is very important to increase lodging resistance ability of rice through improving cultural program,since Daohuaxiang-2,quality variety of rice,is easy to be for lodging.The experiment with farmer fertilization practice(FFP),integrated nitrogen management(INM)and controlled release fertilizer(OPT)was conducted to study the effect of optimal nitrogen management on lodging resistance ability of rice in Daohuaxiang-2.The results showed that INM increased potassium contents of stem and breaking resistance of rice stem compared to FFP significantly.The field lodging rate of INM was rare or even not,while lodging rate of FFP was 4.5%-8.7%(P＜0.05).Compared to FFP,INM and OPT increased grain yield by 7.0%(P＜0.05)and 9.2%,respectively.For the reason of an uneven distributed of controlled release fertilizer after stirslurry,field lodging rates in OPT were higher than those of INM and FFP,while the length of basal internode,breaking resistance and plumpness of I2 had no significant difference.These results proved that INM could improve the lodging resistance ability,as well as a high yield and yield stability of Daohuaxiang-2.

rice;lodging;yield;nitrogen;controlled release fertilizer

S318；S511.2+2

A

1005-9369（2017）08-0045-06

时间2017-9-12 11:37:11[URL]http://kns.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20170912.1137.012.html

彭显龙,梁辰,于彩莲,等.氮肥优化管理对稻花香抗倒伏能力的影响[J].东北农业大学学报,2017,48(8):45-50.

PENG Xianlong,LIANG Chen,YU Cailian,et al.Effect of optimal nitrogen management on rice lodging resistance ability of Daohuaxiang-2[J].Journal of Northeast Agricultural University,2017,48(8):45-50.(in Chinese with English abstract)

2017-3-15

国家重点研发计划项目（2016YFD0300909）；国家自然科学基金项目（41101281）

彭显龙（1976-），男，教授，博士生导师，研究方向为植物营养与施肥技术。E-mail:pxl0508@163.com