施氮量对优质晚稻盛泰优018 产量形成与氮利用效率的影响

林忠秀，易镇邪

(1 衡阳县农业农村局，湖南衡阳 421200；2 湖南农业大学农学院，长沙 410128)

合理增施氮肥可明显提高水稻产量[1－3]。研究表明，施氮量是影响水稻产量和氮素利用效率的主要因素，施氮过多或过少均不利于提高水稻产量和氮素利用效率[4－6]。衡邵丘陵盆地是湖南省重要的粮食主产区，其粮食总产量占全省总量的30%以上，但该地区在水稻种植过程中缺乏科学的养分管理技术，存在水稻施肥量大、肥料利用率不高的问题。盛泰优018 是岳阳市农业科学研究所选育的优质晚籼杂交稻新组合，2013 年通过湖南省品种审定，2015 年被评为“湘米工程”高档优质稻主推品种[7]。关于盛泰优018 的高产高效栽培技术，前人做过少量研究，如文炯等[8]研究了多效唑和氮肥用量对其产量和品质的影响。近年来，盛泰优018 因具有产量较高、品质较好的特点，逐渐成为衡阳地区的主栽优质稻品种。本研究通过大田试验，对盛泰优018 在不同氮肥施用量条件下的产量形成特性和氮素利用效率进行比较，以明确盛泰优018 在衡阳地区的适宜施氮量。

1 材料与方法

1.1 试验设计

于衡阳县西渡镇梅花村开展大田试验。土壤基本理化性质为:pH6.2，含有机质25.3 g/kg、全氮1.51 g/kg、全磷0.6 g/kg、全钾19.0 g/kg、碱解氮160.7 mg/kg、有效磷9.6 mg/kg、速效钾101.81 mg/kg。以盛泰优018(三系杂交中熟晚稻，全生育期114.5 d)为材料，设置4 个施氮量处理:0 kg/hm2(CK，N0)、150 kg/hm2(N1)、180 kg/hm2(N2)、210 kg/hm2(N3)。采用随机区组试验设计，3 次重复，小区面积为30 m2，水稻株行距为16.7 cm×20.0 cm。小区间田埂用塑料薄膜覆盖、压至犁底层，防止串水、串肥。各处理磷钾肥施用量一致:过磷酸钙(P2O5含量为12%)625 kg/hm2全部基施，氯化钾(K2O 含量为60%)200 kg/hm2按基肥与蘖肥比例为6∶4施用。

1.2 测定项目与方法

(1)产量及产量构成因素。成熟期每小区选取连续的60 穴水稻调查有效穗数，然后根据平均单穴有效穗数取5 穴水稻植株带回室内，考察每穗粒数、结实率、千粒质量。成熟后，在每小区各收割3 m2水稻，脱粒后称量籽粒质量，按13.5%含水率折算实际产量。

(2)叶片叶绿素相对含量(SPAD 值)。于分蘖盛期、孕穗期、齐穗期、灌浆中期、成熟期，每小区各选取3 穴水稻，测定每株水稻最上面全展叶的SPAD 值。选择叶片中部、距叶鞘1/3 处和距叶尖1/3 处3 个位置进行测量，取平均值。

(3)叶面积、干物质量、含氮量与氮素利用效率。水稻返青后，每5 d 观察记载1 次茎蘖数；于分蘖盛期、孕穗期、齐穗期、乳熟期和成熟期等生育时期取样，根据长宽系数法测定叶面积，计算叶面积指数；将样品按叶、茎、穗分开装袋，于105 ℃烘箱中杀青30 min，再用80 ℃烘至恒重后进行称量；将烘干后的样品粉碎后过筛，经H2SO4—H2O2法消化后采用连续流动分析仪测定全氮含量，计算氮素累积量与氮素利用效率指标:

氮素累积量＝干物质量×含氮量

氮素偏生产力(NPFP，kg/kg)＝产量/施氮量

氮肥农学效率(ANUE，kg/kg)＝施氮区产量－对照区产量)/施氮量

氮素回收效率(NRE，%)＝施氮区水稻氮素积累量－未施氮区水稻氮素积累量)/施氮量

氮素收获指数(NHI，%)＝成熟期水稻籽粒氮积累总量/植株氮素积累量

氮素生理效率(NPE，kg/kg)＝成熟期水稻地上部分干质量/植株氮素积累量

氮素转运效率(NTE，%)＝水稻齐穗后茎叶氮表观输出量/齐穗期茎叶氮总量×100

1.3 统计分析

采用Excel 2010 软件进行数据整理和统计，采用SPSS 22.0 进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 施氮量对盛泰优018 产量构成的影响

如表1 所示，与对照N0 相比，施氮显著提高了盛泰优018 的产量，以N1 处理产量最高，其次为N2、N3 处理；N1 较N2、N3 分别增产0.43%和2.49%，但3 个施氮处理间无显著差异。从产量构成因素来看，有效穗数随施氮量增加而提高，N3 处理有效穗数显著高于N2、N1 处理；施氮处理的每穗粒数均低于CK，但差异不显著；施氮使结实率显著下降，但3 个施氮处理间差异不大；各处理千粒质量差异不显著。综合分析，施氮显著提高了盛泰优018 产量，但施氮量不宜过高，150 kg/hm2的施氮量比较适宜；施氮能显著提高盛泰优018 产量的原因在于显著提高了有效穗数。

表1 各处理盛泰优018 的产量及其构成因素Table 1 The yield and its components of Shengtaiyou 018 under different treatments

2.2 氮肥用量对盛泰优018 产量形成特性的影响

2.2.1 叶面积指数(LAI)

由表2 可见，施氮处理盛泰优018 的LAI 均显著高于CK 处理。比较3 个施氮处理，各时期LAI均以N3 处理最高，N1 处理最低，但各处理间差异显著性表现不同，分蘖盛期与齐穗期N3 显著高于N1，孕穗期3 个处理间无显著差异，而齐穗后表现为N3、N2 处理显著高于N1 处理。总体来看，盛泰优018 叶面积指数随施氮量增大而提高。

表2 各处理盛泰优018 的叶面积指数Table 2 The leaf area index of Shengtaiyou 018 under different treatments

2.2.2 叶片SPAD 值

如表3 所示，分蘖盛期与孕穗期，4 个处理的叶片叶绿素相对含量(SPAD 值)无显著差异，但齐穗以后，施氮处理的叶片SPAD 值显著高于CK；3 个施氮处理的叶片SPAD 值在各时期均不具有显著差异，除成熟期以外，均以N3 处理最大。因此，施氮量对盛泰优018 叶片叶绿素相对含量(SPAD 值)有一定影响，但主要体现在水稻齐穗以后。

表3 各处理盛泰优018 的叶片SPAD 值Table 3 The leaf SPAD value of Shengtaiyou 018 unded different treatments

2.2.3 地上部分干物质量

如表4 所示，各生育时期，盛泰优018 各施氮处理的地上部分干物质积累量均显著高于对照，分蘖盛期水稻干物质积累量随施氮量增加而显著增加，但其他时期各施氮处理干物质积累量差异不显著。说明干物质积累量不会随施氮量的增加而持续增加。

表4 各处理盛泰优018 的地上部分干物质积累量Table 4 The dry matter accumulation of upland parts of Shengtaiyou 018 under different treatments t·hm－2

2.3 氮肥用量对盛泰优018 氮素利用效率的影响

如表5 所示，随氮肥用量增加，氮素利用效率指标均呈下降趋势。氮素偏生产力表现为N1 处理显著高于N3 处理，N2、N3 处理差异不显著；氮素生理效率表现为N1 处理显著高于N2、N3 处理；氮素转运效率表现为N1 和N2 显著高于N3 处理；氮肥农学效率、氮素回收效率和氮素收获指数均表现为N1显著高于N2，N2 显著高于N3。说明施氮量增加并不利于氮素利用效率的提高。本试验条件下，施氮量为150 kg/hm2时氮素利用效率较高。

表5 各处理盛泰优018 的氮素利用效率Table 5 Nitrogen utilization efficiency of Shengtaiyou 018 in different treatments

3 讨论

衡邵丘陵盆地是湖南省重要的水稻产区，科学合理施用肥料，对提高水稻的产量和质量具有重要意义。

本研究中，施氮量为150～210 kg/hm2时，增加施氮量有利于提高水稻茎蘖数、单位面积有效穗数、叶面积指数和干物质积累量，但不能显著提高水稻产量。施氮量与晚稻产量间存在明显的报酬递减规律，将施氮量提高到180～210 kg/hm2，光合产物积累量提高，但其产量不增反降，可能是在本试验栽培密度下，分蘖大量增加会导致水稻群体恶化，病虫害加重，而生育中后期分蘖的大量死亡则会导致群体环境恶化、降低水稻成穗率，这与林娜[4]、刘良军等[5]的研究结果一致。

一般认为，施氮量的增加虽能增加水稻氮素积累量，但却降低了水稻氮素偏生产力、氮素农学利用率和氮素回收效率[9]。也有研究表明，氮素利用率随施氮量增加呈抛物线关系，总施氮量过多或过少都不利于水稻氮素利用效率的提高[10]。本研究中，施氮量150～210 kg/hm2时，增加施氮量会显著降低晚稻氮素偏生产力、氮素农学利用率、氮素收获指数、氮素生理效率。原因可能是:(1)施氮总量过大造成水稻土壤和水体中各种形态的氮含量在短期内迅速增加，加剧硝态氮淋溶流失和铵态氮挥发[11]；(2)在本试验条件下，增大施氮量致使水稻群体恶化，导致水稻产量并不随施氮量的增加而显著提升[12]，成熟期水稻籽粒氮积累总量不高，最终导致各氮素利用率指标降低。

4 结论

本试验条件下，150 kg/hm2的施氮量可有效改善盛泰优018 的群体结构，较好地协调单位面积有效穗数、每穗粒数和结实率间的关系，从而获得较高产量，同时还能获得较高的氮素偏生产力、氮肥农学效率、氮素回收效率、氮素收获指数、氮素生理效率，可在衡阳地区推广应用。