水稻品种广陆矮4号与中嘉早17产量形成和氮素利用比较

雷 涛，陶 醉，曹 威，田阿林，单双吕，陈佳娜，曹放波，黄 敏*

(1 湖南农业大学农学院作物与环境研究中心，长沙 410128；2 浏阳市永安镇农业技术推广服务站，湖南浏阳 410323)

水稻是我国主要粮食作物之一，全国约有65%的人口以稻米为主食[1，2]。随着人口的不断增加和耕地面积的逐渐减少，提高水稻产量是解决我国粮食安全问题的关键所在[3～5]。品种的改良对促进我国水稻产量的提高做出了重要贡献[6，7]。自20世纪50年代以来我国水稻品种的改良经历了高秆、矮秆、半矮秆(含半矮秆杂交稻)、超级稻等发展历程[8，9]。除品种改良外，栽培技术的进步，尤其是氮肥的施用对水稻产量也具有较大影响[10，11]。适量施用氮肥可以有效增加单位面积穗数、每穗粒数和干物质积累量等[12，13]，从而提高水稻产量；但过量施用氮肥不仅会降低氮肥利用效率，导致减产，还会对环境造成污染[14～16]。本研究选用20世纪70年代主栽品种广陆矮4号和当前大面积应用的品种中嘉早17为试验材料，对其产量、产量构成、干物质生产以及氮素利用率进行比较，以期为高产育种和绿色栽培提供依据。

1 材料和方法

1.1 试验地点与供试品种

试验于2018年在湖南省浏阳市永安镇进行。试验田土壤pH6.20，有机质33.27 g/kg，碱解氮179.39 mg/kg，有效磷23.78 mg/kg，速效钾112.87 mg/kg。

供试早稻品种2个：广陆矮4号(GLA4)和中嘉早17(ZJZ17)。其中，广陆矮4号为20世纪60年代选育的品种，亲本为广场矮3784(♀)和陆财号(♂)，历史推广面积达到423万公顷，为历史上全国种植面积第二的早籼稻品种；中嘉早17为2000年代选育的品种，亲本为中选181(♀)和嘉育253(♂)，历史推广面积超过363万公顷，为目前全国种植面积最大的早籼稻品种[17]。

1.2 试验设计

本试验为品种和氮肥两因子试验，采用裂区设计，施氮水平为主区，主区面积40 m2，品种为副区，副区面积20 m2。设5个施氮水平，分别为：0(N0)、50(N50)、100(N100)、150(N150)和200(N200)kg/hm2。重复3次。采用湿润育秧，于3月25日播种，4月24日人工移栽，每穴3苗，移栽密度20 cm×16.7 cm。各氮肥均按基肥∶分蘖肥∶穗肥=5∶3∶2施用。P2O560 kg/hm2全部做基肥施用；K2O 105 kg/hm2按基肥∶穗肥=5∶5施用。其他管理按当地高产栽培习惯进行。

1.3 测定内容和方法

(1)产量构成与干物质生产。在成熟期，每小区取代表性植株10穴，统计并计算出单位面积穗数。脱粒晒干后，用水选法区分实粒和秕粒并全部称重，从实粒中称取3份30 g样品分别计数，空秕粒全部计数，高温烘至恒重后称重，计算每穗总粒数、结实率、千粒重。植株地上部茎叶105 ℃杀青30 min后，70 ℃烘至恒重，测定干物质量。

(2)氮素利用率。将烘干样品粉碎，经消化后用荷兰Skalar分析仪器公司生产的连续流动分析仪(SAN++)测定植株各部分含氮量。计算氮素积累量和利用效率指标，包括氮素籽粒生产效率、氮素吸收利用效率、氮素生理利用效率、氮素农学利用率。

(3)产量。成熟期每小区中心割5 m2测产，按14%含水量折算实收产量。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel整理数据，用Statistix 8.0软件进行数据分析，多重比较采用LSD法。

2 结果与分析

2.1 两个不同年代水稻品种的产量和产量构成

方差分析表明，两个供试品种的产量无显著差异，施氮量对产量的影响达到了显著水平，品种与氮肥对产量的互作效应不显著(表1)。与N0处理相比较，N50、N100、N150和N200处理下两个品种平均产量分别增加33.3%、45.9%、49.9%、53.1%。两个品种各产量构成因子均无显著差异，施氮量对除千粒重外的其他产量因子均有显著影响，品种与氮肥对各产量构成因子的互作效应均不显著。与N0处理相比较，N50、N100、N150和N200处理下两个品种的平均单位面积穗数分别增加15.4%、31.4%、38.3%、40.8%；平均每穗颖花数分别增加18.6%、20.0%、20.9%、22.6%。两个品种的结实率则随着氮肥施用量的增加呈降低趋势。

表1 两个不同年代水稻品种的产量与产量构成

2.2 两个不同年代水稻品种的干物质积累量和收获指数

两个供试水稻品种间干物质积累量和收获指数均无显著差异，施氮量对干物质积累量有显著影响，但对收获指数的影响未达显著水平，品种与氮肥对干物质积累量和收获指数的互作效应均不显著(表2)。就干物质积累来看，N200与N150处理间无显著差异，但与其他处理的差异达到了显著水平(p<0.05)，分别较N100、N50和N0处理高8.3%、25.2%和45.0%。

表2 两个不同年代水稻品种成熟期干物质积累量及收获指数

2.3 两个不同年代水稻品种的氮素利用率

由表3可知，两个年代的水稻品种间的氮素积累量、氮肥籽粒生产效率、氮肥吸收利用率、氮肥农学利用率和氮肥生理利用率均无显著差异，施氮量对除氮肥吸收利用率以外的氮素利用指标均有显著影响，品种与氮肥对各氮素利用指标的互作效应均未达到显著水平。N100处理下两个品种氮肥的籽粒生产效率最高，为61.51 g/g，显著高于N150(55.09 g/g)和N200(51.44 g/g)处理。

表3 两个不同年代水稻品种的氮素利用率

3 讨论与结论

本研究结果表明，两个不同年代的水稻品种广陆矮4号(1960S)和中嘉早17(2000S)产量无显著差异。该结果与朱广龙[7]、李志杰等[18]、袁江等[19]、杨建昌等[20]对不同年代水稻品种研究得到的结果不同。上述前人的研究表明随着品种演替，水稻产量呈线性增加，后期改良品种较早期品种增产幅度可达1～2 t/hm2。本研究的结果也与Peng等[21]的研究结果有所不同，Peng等[21]认为60年代选育的高产水稻品种IR8的产量表现不如当前的高产品种是因为该品种不适应环境条件的变化。这可能是由于本试验采用的广陆矮4号对环境变化的适应能力较强，但有待进一步研究验证。

氮素是水稻生长发育的必需营养元素，氮肥的施用能显著影响水稻的群体质量和产量[22]，合理的施用氮肥能有效提高水稻产量。本研究结果表明，随着施氮量的增加，产量逐步提高，但N200与N150处理间无显著差异。从产量构成因子来看，单位面积穗数和每穗粒数的同时增加是增氮增产的主要原因，这与曾勇军等[23]得出的随着施氮量的增加，单位面积穗数呈增加趋势，而每穗粒数呈先增后减趋势的结果有所不同。从干物质积累来看，增施氮肥能提高干物质积累量，这也是增氮增产的重要原因。从氮肥利用来看，随着氮肥的增施，氮素积累量表现为显著增加，而氮肥籽粒生产效率、氮肥吸收利用率、氮肥农学利用率和氮肥生理利用率表现为显著下降，这与前人研究结果相一致[17，24]。

综合来看，增施氮肥能提高群体总颖花量，增加干物质积累，但过高的施氮量会导致氮素利用率的下降。在本试验条件下，两个不同年代水稻品种的适宜施氮量均为150 kg/hm2。由于施氮效果受土壤基础地力、气候环境等因素的影响[25]，今后还需开展多年多点大田试验对本研究的结果进行验证。