陳秋玉 黃影華 張華杰

摘要：為明確不同氮肥用量下各生育期水稻（Oryza sativa L. ）葉片平均SPAD值與地上部分含氮量、氮積累量的相關(guān)關(guān)系，試驗(yàn)設(shè)置了不同氮肥梯度下隨機(jī)區(qū)組栽培試驗(yàn)。結(jié)果表明，水稻葉片上、中、下3個(gè)部位的SPAD值變化趨勢(shì)相近，與平均SPAD值相似，從分蘗期到黃熟期SPAD值逐漸減少。在水稻生長(zhǎng)周期中，從分蘗期到黃熟期水稻葉片、莖的含氮量逐漸減少。在水稻全生育期，葉片平均SPAD值與莖、葉的含氮量均具有極顯著的正相關(guān)關(guān)系（P<0.01），故可以將水稻葉片SPAD值作為調(diào)節(jié)水稻施氮量的相關(guān)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：水稻（Oryza sativa L. ）;葉片SPAD值;含氮量;氮積累量

中圖分類號(hào)：S511 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2020）17-0019-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.17.004 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Abstract： In order to clarify the correlation between the average SPAD value of rice （Oryza sativa L. ） leaves at different growth stages and the nitrogen content， accumulation of aboveground parts under condition of different amount of nitrogen fertilizer， a randomized block cultivation experiment under different nitrogen fertilizer levels was conducted. The results showed that the change trend of SPAD values measured in the upper， middle and lower parts of rice leaves was similar to the average SPAD values， and the SPAD values gradually decreased from tillering stage to yellow maturity stage. During the rice growth cycle， the nitrogen content of rice leaves and stems decreased gradually from tillering stage to yellow maturity stage， and the difference of nitrogen content increased with the increase of nitrogen application. During the whole growth period of rice， the average SPAD value of leaves was positively correlated with nitrogen content of stems and leaves（P < 0.01）. Therefore， the SPAD value of rice leaves can be used as a basis for regulating nitrogen application.

Key words： rice（Oryza sativa L.）; SPAD value; nitrogen content; nitrogen accumulation

糧食安全與國(guó)家安全息息相關(guān)，在有限的條件下，如何可持續(xù)提高糧食產(chǎn)量顯得尤為重要[1-4]。水稻（Oryza sativa L.）生產(chǎn)中，如何合理使用氮肥才能在對(duì)環(huán)境影響最小的情況下得到最大的經(jīng)濟(jì)效益受到人們的普遍關(guān)注[5-11]。相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果表明，在不同處理?xiàng)l件下，水稻葉片SPAD值抽穗期>拔節(jié)期>成熟期，在抽穗期和成熟期差異明顯，可在分蘗期、抽穗期和拔節(jié)期利用水稻頂三葉和頂四葉的差異作為參數(shù)對(duì)氮素營(yíng)養(yǎng)進(jìn)行診斷，且水稻葉片含氮量與SPAD值呈顯著線性相關(guān)，可利用SPAD-502葉綠素計(jì)對(duì)水稻氮素營(yíng)養(yǎng)和推薦追肥精度進(jìn)行診斷，為氮肥管理提供依據(jù)[12-16]。袁召峰[17]通過微積分的方法結(jié)合水稻葉片葉綠素動(dòng)態(tài)分布和葉片形狀，估計(jì)葉片具有代表性的測(cè)試位置，并建立了2個(gè)基于SPAD值的間期氮素診斷模型，可以為水稻拔節(jié)期至孕穗期的氮素診斷提供新的參考。

在前人研究的基礎(chǔ)上，本研究通過設(shè)置粵農(nóng)絲苗和合美占2個(gè)水稻品種在不同氮肥梯度的隨機(jī)區(qū)組栽培試驗(yàn)，探討不同氮肥梯度條件下水稻葉片SPAD值的變化規(guī)律及其與氮素指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系，以期能更好地指導(dǎo)水稻田間氮肥管理，構(gòu)建在不同環(huán)境條件下水稻葉片與氮素指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

試驗(yàn)水稻品種為合美占和粵農(nóng)絲苗，于4月5日移栽，7月5日收獲。試驗(yàn)地點(diǎn)為廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院白云基地，土壤有機(jī)質(zhì)含量為36.3 g/kg，全氮含量為1.22 g/kg，全磷含量為0.36 g/kg，全鉀含量為9.50 g/kg。試驗(yàn)設(shè)5個(gè)施氮水平，分別為N0（CK， ?0 kg/m2）、N1（0.006 kg/m2）、N2（0.012 kg/m2）、N3（0.018 kg/m2）、N4（0.024 kg/m2）。另外該次試驗(yàn)配施P2O5 0.009 kg/m2、K2O 0.015 kg/m2。所用肥料氮肥為尿素（含N 46.4%），磷肥為過磷酸鈣或鈣鎂磷肥（含P2O5 12%），鉀肥為氯化鉀（含K2O 60%）。3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，共30個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積30 m2。采用人工移栽，株行距為13.2 cm×26.4 cm，折合每公頃31.5萬穴左右，3本移栽，南北行向，設(shè)置灌排水溝0.5 m寬、埂0.3 m寬、保護(hù)行1.5 m左右，小區(qū)之間以埂相隔，埂上覆膜，獨(dú)立排灌。基追比為5∶5（基肥∶分蘗拔節(jié)肥∶穗肥=5∶3∶2），分蘗拔節(jié)肥一般于移栽后10 d左右施入。其他栽培管理措施同一般高產(chǎn)田。小區(qū)排列根據(jù)實(shí)際情況確定。

1.2 數(shù)據(jù)測(cè)量與計(jì)算

1.2.1 葉綠素SPAD值測(cè)定 試驗(yàn)種植后水稻植株主莖葉片開始展開后，于田間隨機(jī)選擇3株掛牌定株測(cè)試，使用日本產(chǎn)SPAD-502便攜式葉綠素儀于水稻生長(zhǎng)的分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期和黃熟期，分上、中、下3個(gè)部分測(cè)定植株頂部4片葉的葉綠素SPAD值。

1.2.2 氮素指標(biāo)測(cè)定及計(jì)算 取3穴水稻地上部所有植株器官，清洗后于105 ℃烘箱殺青30 min，然后在80 ℃下烘干至恒重， 根據(jù)小區(qū)面積和總穴數(shù)，折算單位土地面積干物重。采用半微量凱式定氮法分別測(cè)定葉片和莖的全氮含量。然后根據(jù)葉片和莖的全氮含量和干物重求取葉片和莖的氮積累量，計(jì)算公式為PNA=PNC×Pmd/100。式中，PNA指葉片和莖的植株氮積累量（g/m2），PNC指葉片和莖的植株全氮含量（%），Pmd指葉片和莖的干物重（g/m2）。

1.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析 使用Excel 2010錄入試驗(yàn)收集的所有數(shù)據(jù)，應(yīng)用Excel 2007和SPSS 22.0對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮量對(duì)水稻各生育期葉片平均SPAD值的影響

2個(gè)水稻品種各氮肥梯度處理對(duì)SPAD值的影響見圖1。2個(gè)水稻品種在整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育周期SPAD值變化基本相似。葉片上、中、下部及平均SPAD值變化趨勢(shì)相近，可用平均值代替葉片SPAD值進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)分析。

在同一施氮水平下，2個(gè)水稻品種葉片平均SPAD值隨著水稻生育期的推進(jìn)逐漸下降;在同一生長(zhǎng)時(shí)期，隨著施氮量的增加，水稻葉片SPAD值增加;并且隨著水稻的生長(zhǎng)，處理間SPAD值差異增大。與對(duì)照組相比，各處理各生育期葉片SPAD值均有所提高，且不同氮肥水平對(duì)水稻葉片SPAD值影響程度不同。

2.2 施氮量對(duì)水稻各生育期葉片氮素指標(biāo)的影響

2.2.1 施氮量對(duì)水稻各生育期葉片含氮量的影響 由圖2可知，不同氮肥梯度處理下，同一生育時(shí)期2個(gè)水稻品種葉片含氮量隨著施氮量的增加而增加，與施氮水平呈正相關(guān)，且各施氮處理的葉片含氮量均明顯高于對(duì)照。同一氮肥條件下，分蘗期到黃熟期，隨著水稻的生長(zhǎng)發(fā)育，水稻葉片含氮量在逐漸減少，且各處理間含氮量差值在增大，2個(gè)品種在各處理間的含氮量趨勢(shì)相似。相關(guān)研究表明，植株含氮量隨著水稻生長(zhǎng)發(fā)育過程先增加后減少，在分蘗盛期植株含氮量達(dá)到最高水平[17]。本試驗(yàn)所得水稻葉片含氮量數(shù)據(jù)與前人研究結(jié)果相符。同一氮肥處理相同生育期條件下，粵農(nóng)絲苗葉片含氮量普遍高于合美占。

進(jìn)一步對(duì)水稻各生育期品種、施氮量及二者互作對(duì)葉片含氮量影響的差異顯著性進(jìn)行F檢驗(yàn)，結(jié)果見表1。由表1可知，區(qū)組間的F均小于 F0.05（2，18），表明各區(qū)組間水稻葉片含氮量差異均不顯著，說明試驗(yàn)地的土壤差異不大。在分蘗期與孕穗期，品種間的F 均大于 F0.05（1，18），表明在這2個(gè)時(shí)期2個(gè)水稻品種間葉片含氮量差異均達(dá)顯著水平;在拔節(jié)期與黃熟期，品種間的F 均小于 F0.05（1，18），表明在這2個(gè)時(shí)期2個(gè)水稻品種間葉片含氮量差異均不顯著。在試驗(yàn)的各個(gè)時(shí)期，不同施氮量間的F均大于 F0.01（4，18），表明各時(shí)期不同施氮量間葉片含氮量差異均極顯著。水稻各生育期品種與施氮量交互作用的F均小于 F0.05（4，18），表明水稻品種與施氮量交互作用對(duì)水稻葉片含氮量的差異均不顯著。

2.2.2 施氮量對(duì)水稻各生育期葉片氮積累量的影響 由圖3可知，不同氮肥梯度處理下同一生育時(shí)期，2個(gè)水稻品種葉片氮積累量隨著施氮量的增加而增加，各施氮處理的葉片氮積累量均明顯高于對(duì)照組。同一氮肥條件下，水稻葉片氮積累量隨生育進(jìn)程先增加后減少，但減少程度較小。因2019年5月7日遇到臺(tái)風(fēng)天氣，春夏交替，雨水較多，水稻于室外種植，水稻葉片可能有所損傷導(dǎo)致氮積累量的降低。

進(jìn)一步對(duì)水稻各生育期品種、施氮量及二者互作對(duì)葉片氮積累量影響的差異顯著性進(jìn)行F檢驗(yàn)，結(jié)果見表2。由表2可知，在分蘗期，區(qū)組間的F大于 F0.01（2，18），表明各區(qū)組間水稻葉片氮積累量差異極顯著，又由表1可知試驗(yàn)地土壤差異不大，氮積累量為含氮量與干物重的乘積求得，可能在試驗(yàn)操作過程中有誤差;在拔節(jié)期、孕穗期和黃熟期，區(qū)組間的F均小于F0.05（2，18），表明各區(qū)組水稻葉片氮積累量差異不顯著。在拔節(jié)期與黃熟期，品種間的F 均大于F0.05（1，18），表明在這2個(gè)時(shí)期2個(gè)水稻品種間葉片氮積累量差異均達(dá)顯著水平;在分蘗期與孕穗期，品種間的F 均小于F0.05（1，18），表明在這2個(gè)時(shí)期2個(gè)水稻品種間葉片氮積累量差異均不顯著。在試驗(yàn)的各個(gè)時(shí)期，不同施氮量間的F均大于 F0.01（4，18），表明在水稻各生育期不同施氮量間葉片氮積累量差異均極顯著。在分蘗期和黃熟期，水稻品種與施氮量交互作用的F均大于 F0.01（4，18），表明水稻各生育期二者互作對(duì)水稻葉片氮積累量的影響均極顯著。

2.3 施氮量對(duì)水稻各生育期莖氮素指標(biāo)的影響

2.3.1 施氮量對(duì)水稻各生育期莖含氮量的影響 由圖4可知，同一氮肥條件下分蘗期至黃熟期，隨著水稻的生長(zhǎng)發(fā)育，水稻莖含氮量在逐漸減少。除合美占的孕穗期外，其他各生育期2個(gè)水稻品種莖含氮量均隨施氮量的增加而增加，且2個(gè)品種在各處理間的含氮量變化趨勢(shì)相似，粵農(nóng)絲苗莖含氮量高于合美占。

對(duì)水稻各生育期2個(gè)品種各處理間莖含氮量進(jìn)行F檢驗(yàn)，結(jié)果見表3。由表3可知，在分蘗期，區(qū)組間的F 大于F0.05（2，18），表明各區(qū)組水稻莖含氮量差異顯著，又由表1可知試驗(yàn)地土壤差異不大，可能是因?yàn)樵谠囼?yàn)操作過程中有誤差;在拔節(jié)期、孕穗期和黃熟期，區(qū)組間的F均小于 F0.05（2，18），表明各區(qū)組間水稻莖含氮量差異不顯著。在分蘗期與孕穗期，品種間的F 均大于 F0.05（1，18），表明在這2個(gè)時(shí)期2個(gè)水稻品種間莖含氮量差異均達(dá)顯著水平;在拔節(jié)期與黃熟期，品種間的F 均小于 F0.05（1，18），表明在這2個(gè)時(shí)期2個(gè)水稻品種間莖含氮量差異均不顯著。在孕穗期，施氮量間的F 小于 F0.05（4，18），表明在孕穗期不同施氮量間水稻莖含氮量差異不顯著;在其他3個(gè)時(shí)期，施氮量間的F均大于 F0.01（4，18），表明不同施氮量間莖含氮量差異均極顯著。在孕穗期，水稻品種與施氮量交互作用的F 大于F0.01（4，18），表明在孕穗期水稻品種與施氮量的交互作用對(duì)水稻莖含氮量影響極顯著;在其余3個(gè)生育期二者互作的F均小于 F0.05（4，18），表明二者互作對(duì)水稻莖含氮量的影響不顯著。

2.3.2 施氮量對(duì)水稻各生育期莖氮積累量的影響 由圖5可知，同一生育時(shí)期，2個(gè)水稻品種莖氮積累量均隨施氮量的增加而增加，各施氮處理的莖氮積累量均明顯高于對(duì)照。同一氮肥條件下，水稻莖氮積累量隨生育進(jìn)程先增加后減少，2個(gè)品種莖氮積累量均在孕穗期達(dá)到最大值。因5月7日遇到臺(tái)風(fēng)天氣，水稻于室外種植，可能出現(xiàn)損傷、倒伏等情況，而氮積累量是根據(jù)含氮量與干物重所求得，導(dǎo)致相關(guān)數(shù)據(jù)可能存在偏差。

由表4可知，在水稻各生育期，區(qū)組間的F均小于 F0.05（2，18），表明各區(qū)組間水稻莖氮積累量差異均不顯著。各生育期品種間的F均小于 F0.05（1，18），表明水稻不同品種間莖氮積累量差異均不顯著。在水稻各生育期，施氮量間的F均大于F0.01（4，18），表明施氮量間莖氮積累量差異均極顯著。在黃熟期，水稻品種與施氮量交互作用的F 大于 F0.05（4，18），表明在黃熟期二者互作對(duì)水稻莖氮積累量的影響極顯著;在其余各生育期，二者互作的F均小于F0.05（4，18），表明二者互作對(duì)水稻莖氮積累量的影響均不顯著。

2.4 葉片SPAD值與氮素指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系

利用試驗(yàn)所得結(jié)果進(jìn)一步研究2個(gè)水稻品種各生育期的葉片SPAD值與葉片、莖含氮量、氮積累量的關(guān)系。由圖6可知， 2個(gè)水稻品種各生育期的葉片平均SPAD值與葉片含氮量均有較好的相關(guān)性，二者線性方程的R2均在0.78以上，P<0.01，表明二者線性關(guān)系良好。由圖7可知，除合美占的黃熟期，2個(gè)水稻品種各生育期葉片平均SPAD值與葉片氮積累量均有較好的相關(guān)性，二者線性方程的R2均達(dá)0.63以上，P<0.01。2個(gè)水稻品種各生育期的葉片平均SPAD值與莖含氮量均有較好的相關(guān)性，二者線性方程的R2均達(dá)0.67以上，P<0.01（圖8）。除粵農(nóng)絲苗的拔節(jié)期，2個(gè)水稻品種各生育期的葉片平均SPAD值與莖氮積累量均有較好的相關(guān)性，二者線性方程的R2均達(dá)0.87以上，P<0.01（圖9）。

3 小結(jié)與討論

3.1 討論

吳良?xì)g等[14]通過長(zhǎng)期定位栽培試驗(yàn)結(jié)果表明，水稻分蘗盛期和幼穗分化期SPAD值與含氮量呈極顯著正相關(guān)，可作為水稻追施氮肥的相關(guān)依據(jù)。但本次試驗(yàn)是在2018年所做，因在分蘗期后的一個(gè)月出現(xiàn)臺(tái)風(fēng)等惡劣天氣，一些植株倒伏甚至出現(xiàn)枯萎，因此無法確定拔節(jié)期與孕穗期一般條件下的結(jié)論是否也符合。

李剛?cè)A等[16]的研究表明，不同葉位測(cè)定的位置不同，所測(cè)SPAD值也有所差異。葉片厚度不同也會(huì)造成偏差，葉片越厚，SPAD值讀數(shù)會(huì)越偏大，所得結(jié)果出現(xiàn)偏差[18]。由于重復(fù)小區(qū)較多，同組數(shù)據(jù)由不同人來測(cè)量，也會(huì)造成較大誤差。因此，在測(cè)量同一組數(shù)據(jù)應(yīng)盡量由同1個(gè)或2個(gè)人進(jìn)行測(cè)量，統(tǒng)一測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，減少人為誤差。本試驗(yàn)中研究了水稻莖、葉含氮量及氮積累量的相關(guān)關(guān)系，其中氮積累量是根據(jù)含氮量及干物重求得，相比于其他指標(biāo)測(cè)量的值較多，試驗(yàn)過程中，由于試驗(yàn)儀器、操作人員的不同，造成的誤差也較大。

本試驗(yàn)在水稻中探究品種、肥料等的影響下葉片SPAD值與葉、莖含氮量的相關(guān)關(guān)系，為氮素診斷提供參考，為構(gòu)建全面的農(nóng)業(yè)信息庫提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3.2 小結(jié)

本試驗(yàn)結(jié)果表明，在水稻葉片上、中、下3個(gè)部位所測(cè)SPAD值變化趨勢(shì)相近，從分蘗期到黃熟期，SPAD值逐漸減少。在水稻生長(zhǎng)發(fā)育過程中，從分蘗期到黃熟期水稻葉片含氮量逐漸減少，且同一時(shí)期隨著施氮量的增加，含氮量逐漸增大。在水稻全生育期，葉片平均SPAD值與莖、葉的含氮量均具有極顯著的正相關(guān)關(guān)系，故可以將水稻葉片SPAD值作為調(diào)節(jié)水稻施氮量的相關(guān)依據(jù)。

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