楊 廣，單雙呂，方升亮，雷 濤，田阿林，陶 醉，張 毅，曾 波，史勇敢，楊遠(yuǎn)柱*，鄒應(yīng)斌*

（1湖南隆平高科種業(yè)科學(xué)研究院有限公司，湖南亞華種業(yè)科學(xué)研究院，長(zhǎng)沙410604；2湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，長(zhǎng)沙410128；3全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，北京100125；4湖南亞華種業(yè)有限公司，長(zhǎng)沙410005）

雜交水稻氮肥施用方法及氮肥利用效率一直是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。研究證明，較高的施氮量，能保證超級(jí)雜交稻達(dá)到較高的葉面積指數(shù)，在抽穗期維持較高的葉片干物質(zhì)分配比例和單莖葉片重，有利于后期植株光合能力的提高，也有利于防止早衰，促進(jìn)凈光合產(chǎn)物的徹底轉(zhuǎn)運(yùn)，發(fā)揮超級(jí)雜交稻的增產(chǎn)潛力［1～3］。前人研究表明，適當(dāng)比例的氮素后移，有利于優(yōu)化水稻群體結(jié)構(gòu)，提高氮肥的利用效率［4～6］。但是，后期過(guò)量施用氮肥會(huì)增加雜交水稻葉片氮素含量和積累量，影響莖稈或籽粒中碳水化合物的積累，降低籽粒產(chǎn)量［7］；不同水稻品種對(duì)氮素敏感程度也存在顯著差異［8］。本研究在大田栽培條件下，采用不同施氮量和施氮時(shí)期處理，研究不同氮肥運(yùn)籌模式對(duì)雜交水稻產(chǎn)量構(gòu)成及氮肥利用效率的影響。

1 材料與方法

試驗(yàn)于2017～2018年在瀏陽(yáng)市北盛鎮(zhèn)進(jìn)行。以優(yōu)質(zhì)雜交稻品種晶兩優(yōu)華占（V1）、錦兩優(yōu)華占（V2）和晶兩優(yōu)1212（V3）為試驗(yàn)材料，設(shè)3種施氮量及4種氮肥運(yùn)籌模式，即高氮4－3－3模式（N1），中氮5－3－2模式（N2），低氮6－0－4模式（N3）和高氮4－2－4模式（N4）（表1）。田間采用裂區(qū)排列，以施氮量為主處理，以品種為副處理，小區(qū)面積7m×10m，主處理間設(shè)田埂，重復(fù)3次。試驗(yàn)于2017年5月17日播種，6月16日插秧，9月25～28日收獲；2018年5月18日播種，6月18日插秧，9月27～30日收獲。移栽密度23.3 cm×23.3 cm，每穴基本苗數(shù)2苗。兩年相同。耙田前施用51%的復(fù)合肥（17－17－17）作基肥，各處理施用量相同，移栽后7 d施用尿素作分蘗肥，拔節(jié)后5 d施用尿素和氯化鉀作穗肥。各處理磷肥（P2O5）、鉀肥（K2O）用量相同，分別為 95 kg／hm2和 140 kg／hm2。2017年試驗(yàn)田前作晚稻，冬季種植綠肥。土壤有機(jī)質(zhì)含量 26.5 g／kg，全氮 1.85 g／kg，堿解氮、有效磷、速效鉀含量分別為 114.0、17.5、119.0 mg／kg，pH 為6.00。表1中施氮量為水稻種植所施用的復(fù)合肥或尿素，即不含冬季綠肥的氮素。其他田間管理和病蟲(chóng)草防治與當(dāng)?shù)厮靖弋a(chǎn)栽培措施相同。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

成熟期取樣調(diào)查產(chǎn)量構(gòu)成，各小區(qū)分別調(diào)查30穴的穗數(shù)，根據(jù)平均每穴穗數(shù)選取長(zhǎng)勢(shì)均勻的10穴稻株作樣本，調(diào)查每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重等產(chǎn)量構(gòu)成因子。樣本取回實(shí)驗(yàn)室晾干，用手工脫粒區(qū)分稻谷與稻草，去除雜質(zhì)，用清水區(qū)分飽滿粒和不飽滿粒，全部植株樣品在75℃高溫條件下烘72 h，在密封條件下冷卻后，分別測(cè)定稻谷、稻草和秕粒的干重，計(jì)算每穗粒數(shù)、千粒重（烘干重）和結(jié)實(shí)率。2017年采用久保田小型收割機(jī)將整個(gè)小區(qū)收割測(cè)產(chǎn)，2018年各小區(qū)去除邊2行后，收割92穴（5 m2），用微型脫粒機(jī)脫粒測(cè)產(chǎn)。兩年均取樣測(cè)定稻谷含水量，按照13.5%的標(biāo)準(zhǔn)含水量折算稻谷產(chǎn)量。

將成熟期的實(shí)粒、秕粒和稻草分別烘干粉碎，再分別稱取0.50 g，經(jīng)過(guò) H2SO4－H2O2消化和過(guò)濾后，采用流動(dòng)注射分析儀測(cè)定植株各部分的氮含量，再根據(jù)各器官干物質(zhì)重與氮素含量計(jì)算氮素吸收量。氮素利用效率計(jì)算方法如下：

氮肥偏生產(chǎn)力（kg／kg）＝稻谷產(chǎn)量÷施氮量；

子粒氮肥生產(chǎn)效率（%）＝稻谷產(chǎn)量÷地上部分植株氮素吸收量×100；

氮收獲指數(shù)（%）＝子粒氮素吸收量÷地上部分植株氮素吸收量×100；

每生產(chǎn)1000 kg稻谷水稻所吸收的氮素（包括稻草和稻谷），即氮素需要量（kg）＝地上部分植株氮素吸收量÷稻谷產(chǎn)量（t／hm2）。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Staitix8.0軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥運(yùn)籌對(duì)稻谷產(chǎn)量及收獲指數(shù)的影響

從表2和表3可以看出，優(yōu)質(zhì)雜交水稻產(chǎn)量年間差異顯著，2018年平均產(chǎn)量達(dá)到12.87 t／hm2，比2017年高47.1%。可見(jiàn)，2018年是難得的氣候高產(chǎn)年。不同施氮量處理間產(chǎn)量年間表現(xiàn)不一致，2017年以N2、N3處理產(chǎn)量較高，分別為9.16 t／hm2和9.11 t／hm2，顯著高于 N1和 N4處理，2018年則以N3處理產(chǎn)量最低，為12.17 t／hm2，顯著低于N1、N4和N2處理。不同品種間產(chǎn)量差異顯著，其中，2017年以晶兩優(yōu)華占產(chǎn)量最高，達(dá)到9.56 t／hm2，顯著高于錦兩優(yōu)華占和晶兩優(yōu)1212；而2018年以錦兩優(yōu)華占產(chǎn)量最高，達(dá)到13.45 t／hm2，顯著高于晶兩優(yōu)華占和晶兩優(yōu)1212。

不同施氮處理間收獲指數(shù)年間表現(xiàn)不一致，其中，2017年表現(xiàn)出隨施氮量增加收獲指數(shù)呈下降的趨勢(shì)，2018年則以N1處理最高，并且顯著高于N4處理。不同品種間產(chǎn)量表現(xiàn)與收獲指數(shù)有關(guān)，且不同施氮量條件下表現(xiàn)一致，其中以晶兩優(yōu)華占收獲指數(shù)較高。由此可見(jiàn)，晶兩優(yōu)華占（2017）或錦兩優(yōu)華占（2018）產(chǎn)量高均是由于收獲指數(shù)高，而并非總干物質(zhì)產(chǎn)量高，但增施氮肥條件下，成熟期稻草干物質(zhì)顯著增加，這可能是不同施氮量處理間收獲指數(shù)差異顯著的原因之一。

表2 2017年不同氮肥運(yùn)籌模式下雜交水稻產(chǎn)量及干物質(zhì)積累比較

表3 2018年不同氮肥運(yùn)籌模式下雜交水稻產(chǎn)量及干物質(zhì)積累比較

續(xù)表3

2.2 氮肥運(yùn)籌對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成的影響

表4和表5表明，不同施氮模式下，優(yōu)質(zhì)雜交水稻產(chǎn)量構(gòu)成年間表現(xiàn)不一致。其中，2017年優(yōu)質(zhì)雜交水稻單位面積的有效穗數(shù)、總穎花數(shù)，以及每穗粒數(shù)、千粒重等產(chǎn)量構(gòu)成因素差異不顯著，但處理間結(jié)實(shí)率差異顯著，其中以N3處理結(jié)實(shí)率最高，達(dá)到85.6%。2018年除處理間千粒重差異不顯著外，其它各產(chǎn)量構(gòu)成因子處理間差異顯著，其中單位面積穎花數(shù)以N1處理顯著高于N3處理，結(jié)實(shí)率以N2、N3處理顯著高于N4處理。不同品種間各產(chǎn)量構(gòu)成因子差異顯著，并且年間表現(xiàn)不一致。其中，2017年晶兩優(yōu)華占的有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、總穎花數(shù)及千粒重較高，但結(jié)實(shí)率偏低。2018年錦兩優(yōu)華占單位面積穎花數(shù)、千粒重顯著高于晶兩優(yōu)1212，但結(jié)實(shí)率最低。不同品種間產(chǎn)量構(gòu)成因子的差異，在不同施氮模式條件下表現(xiàn)基本一致，說(shuō)明氮肥運(yùn)籌難以改變品種產(chǎn)量構(gòu)成的遺傳特性。

表4 2017年不同氮肥運(yùn)籌模式下雜交水稻產(chǎn)量構(gòu)成比較

表5 2018年不同氮肥運(yùn)籌模式下雜交水稻產(chǎn)量構(gòu)成比較

2.3 氮肥運(yùn)籌對(duì)地上部植株氮素吸收和氮素含量的影響

表6和表7表明，優(yōu)質(zhì)雜交水稻成熟期植株氮素吸收量和氮素含量，與氮肥運(yùn)籌模式及施氮量關(guān)系密切，隨施氮量增加，植株氮素吸收量和植株氮素含量增加，兩年試驗(yàn)結(jié)果一致。不同氮肥處理?xiàng)l件下，稻谷、稻草及全株氮素吸收量?jī)赡昃允┑孔钌俚腘3處理最低，其中2017年分別為112.6、61.2、173.8 kg／hm2，氮素含量分別為 1.30%、0.70%、1.05%；2018年全株氮素吸收量分別為158.5、86.1、244.6 kg／hm2，氮素含量為 1.31%、0.78%、1.05%。除了稻谷氮素吸收量N4與N3處理差異不顯著外，其它處理均顯著高于N3處理。

表6和表7還表明，不同品種間成熟期植株氮素總吸收量及稻草氮素含量年間表現(xiàn)不一致。2017年稻谷、稻草及全株氮素含量，以晶兩優(yōu)華占最高，分別達(dá)到1.52%、1.02%和1.27%，顯著高于錦兩優(yōu)華占和晶兩優(yōu)1212，但不同施氮量及氮肥運(yùn)籌條件下，植株氮素總吸收量品種間差異不顯著。2018年則以錦兩優(yōu)華占地上部植株氮素吸收量最高（281.4 kg／hm2），可能是由于稻谷、稻草及全株氮素含量最高，分別為1.44%、0.92%和1.21%，顯著高于晶兩優(yōu)華占和晶兩優(yōu)1212，并且，在不同氮肥運(yùn)籌模式條件下均以錦兩優(yōu)華占地上部氮素吸收量和氮素含量較高?？梢?jiàn)，優(yōu)質(zhì)雜交水稻地上部植株氮素吸收量和氮素含量，既與氮肥運(yùn)籌模式有關(guān)，也與品種的氮素吸收特性有關(guān)。

表6 2017年不同氮肥運(yùn)籌模式下雜交水稻植株氮素吸收量及含量比較

續(xù)表6

表7 2018年不同氮肥運(yùn)籌模式下雜交水稻植株氮素吸收量及含量比較

2.4 氮肥運(yùn)籌對(duì)氮肥生產(chǎn)效率及氮素需要量的影響

表8和表9表明，不同施氮量及氮肥運(yùn)籌模式條件下，優(yōu)質(zhì)雜交水稻氮素收獲指數(shù)、子粒氮生產(chǎn)效率、氮肥偏生產(chǎn)力差異顯著，其中均以施氮量最低的N3處理最高，2017年分別達(dá)到64.9%、48.7%和60.7 kg／kg，2018年 分 別 為 64.7%、49.4% 和90.2 kg／kg，兩年均顯著高于 N1、N2、N4處理。每生產(chǎn)1000 kg稻谷所吸收的氮素，即氮素需要量則以N3處理最少，兩年分別為24.3 kg和17.6 kg。不同施氮量及氮肥運(yùn)籌模式條件下，2017年以晶兩優(yōu)華占氮素利用效率最高，氮素收獲指數(shù)為60.9%、子粒氮生產(chǎn)效率為46.4%、氮肥偏生產(chǎn)力45.6 kg／kg，顯著高于錦兩優(yōu)華占和晶兩優(yōu)1212；2018年則以錦兩優(yōu)華占最高，氮素收獲指數(shù)為65.6%，氮肥偏生產(chǎn)力為79.4 kg／kg，但氮素子粒生產(chǎn)效率（45.6%）、氮素需要量（19.1 kg／kg），與晶兩優(yōu)華占或晶兩優(yōu)1212比較，差異均不顯著。

表8 2017年不同氮肥運(yùn)籌模式的雜交水稻氮素利用效率比較

表9 2018年不同氮肥運(yùn)籌模式的雜交水稻氮素利用效率比較

3 討論

施氮量和氮肥運(yùn)籌方式對(duì)雜交水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成均有顯著影響。本試驗(yàn)結(jié)果表明，施氮量及氮肥運(yùn)籌模式對(duì)優(yōu)質(zhì)雜交水稻產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成及干物質(zhì)生產(chǎn)均有影響，適當(dāng)降低氮肥用量能顯著提高氮素收獲指數(shù)、子粒氮利用效率及氮肥偏生產(chǎn)力，而不影響稻谷產(chǎn)量。增施氮肥主要是提高了稻草及稻谷的氮素含量，尤其是增加了稻草的氮素吸收量，這與已有的研究結(jié)果基本一致［1～6］?？梢?jiàn)，增施氮肥，尤其是后期增施氮肥增加了稻谷氮素含量，可能會(huì)導(dǎo)致稻米蛋白質(zhì)含量增加，影響稻米的食味品質(zhì)［9］。

雜交水稻產(chǎn)量存在顯著的品種間差異和年間差異［3，8］。本試驗(yàn)結(jié)果表明，2017年以晶兩優(yōu)華占產(chǎn)量最高，平均達(dá)到9.56 t／hm2，2018年則以錦兩優(yōu)華占產(chǎn)量最高，平均達(dá)到13.45 t／hm2。3個(gè)供試雜交稻品種，2018年平均產(chǎn)量達(dá)到 12.87 t／hm2，比2017年平均高4.12 t／hm2，增產(chǎn)47.1%。試驗(yàn)還證明，2018年高施氮量處理顯著增產(chǎn)，而2017年則顯著減產(chǎn)，說(shuō)明增加氮肥用量或改進(jìn)氮肥施用模式是否增加雜交水稻產(chǎn)量，可能與種植期間的氣候條件，尤其是抽穗到成熟期間的光照條件有關(guān)。在光照好的條件下，增施氮肥改善了葉片光合能力，可能增加產(chǎn)量，而在光照較差的條件下，可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量下降。可見(jiàn)，關(guān)于施氮量及氮肥運(yùn)籌模式與光照對(duì)雜交水稻產(chǎn)量的互作需要進(jìn)一步研究。