王 艷 易 軍 高繼平 張麗娜 楊繼芬 趙艷澤 辛 威 甄曉溪 張文忠

不同葉齡蘗、穗氮肥組合對(duì)粳稻產(chǎn)量及氮素利用的影響

王 艷 易 軍 高繼平*張麗娜 楊繼芬 趙艷澤 辛 威 甄曉溪 張文忠*

沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所/ 教育部省部共建北方粳稻遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/ 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部東北水稻生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 遼寧沈陽(yáng) 110161

以主莖葉片數(shù)不同的粳稻品種吉粳88 (14片)、沈農(nóng)265 (15片)和沈農(nóng)1401 (16片)為試材, 采用大田筒栽方式, 在總施氮量225 kg hm–2及輕簡(jiǎn)施肥(基肥、蘗肥、穗肥)模式基礎(chǔ)上, 設(shè)置基蘗肥∶穗肥6∶4和8∶2兩種施肥比例, 并分設(shè)不同源、庫(kù)葉齡期施氮組合即不同葉齡蘗、穗肥精確施氮組合。分析了不同源庫(kù)期氮肥運(yùn)籌模式對(duì)水稻農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及氮素利用特性的影響。結(jié)果表明: (1)在有效穗數(shù)、分化穎花數(shù)、產(chǎn)量和氮素利用率方面, 吉粳88、沈農(nóng)265、沈農(nóng)1401不同氮肥運(yùn)籌下最佳蘗、穗肥葉齡組合均為6∶4顯著高于8∶2。(2)不同氮肥運(yùn)籌下, 吉粳88在8葉(葉齡指數(shù)57.1%)、沈農(nóng)265在9葉(葉齡指數(shù)60.0%)、沈農(nóng)1401在10葉(葉齡指數(shù)62.5%)時(shí), 即葉齡指數(shù)在60%左右時(shí), 施用蘗肥效果最佳, 最終穗數(shù)最多, 對(duì)保蘗起主要作用; 吉粳88在11葉(葉齡指數(shù)78.6%)、沈農(nóng)265在12葉(葉齡指數(shù)80.0%)、沈農(nóng)1401在13葉(葉齡指數(shù)81.3%)時(shí), 即葉齡指數(shù)在80%左右時(shí), 施用穗肥效果最佳, 最終穗粒數(shù)最多, 對(duì)促花起主要作用。(3)吉粳88-6∶4 (8, 11), 沈農(nóng)265-6∶4 (9, 12), 沈農(nóng)1401-6∶4 (10, 13) 3組處理, 在產(chǎn)量、氮素積累量、氮素吸收利用率、農(nóng)學(xué)利用率及偏生產(chǎn)力等方面, 顯著高于同品種不同葉齡蘗、穗氮肥組合中的其他處理。因此, 適當(dāng)延遲蘗肥施用葉齡期(葉齡指數(shù)60%左右)、提前穗肥施用葉齡期(葉齡指數(shù)80%左右)同時(shí)增加穗肥施用比例, 既可以顯著提高氮素積累量、氮素吸收利用率、農(nóng)學(xué)利用率及偏生產(chǎn)力, 又能顯著促進(jìn)成穗率的提高和穎花數(shù)的分化, 達(dá)到保蘗促花的雙重作用, 實(shí)現(xiàn)優(yōu)源、擴(kuò)庫(kù)、充實(shí)的目標(biāo), 從而獲得高產(chǎn)。

粳稻; 保蘗氮肥; 促花氮肥; 產(chǎn)量; 氮素利用效率

氮肥運(yùn)籌是水稻生產(chǎn)過(guò)程中最重要的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控手段之一, 科學(xué)的氮肥運(yùn)籌對(duì)提高水稻氮素吸收利用率, 增加水稻產(chǎn)量及提升品質(zhì)至關(guān)重要。關(guān)于氮肥的合理運(yùn)籌, 前人在施用總量、前氮后移、基蘗肥與穗肥比例、施用次數(shù)及施用時(shí)期對(duì)水稻群體指標(biāo)、產(chǎn)量和氮素利用率的影響等方面做了大量研究[1-9], 一致認(rèn)為提高水稻生育后期氮肥施用比例可顯著優(yōu)化群體質(zhì)量、提高產(chǎn)量和氮素利用率, 并在此基礎(chǔ)上形成了一批氮肥運(yùn)籌技術(shù)(“高產(chǎn)高效栽培技術(shù)”、“精確定量栽培技術(shù)”、“三段五次”、“穩(wěn)前、攻中、優(yōu)后”和“前氮后移”等)[10-16], 對(duì)構(gòu)建和優(yōu)化氮肥施用模式起到了重要作用?？v觀以往的研究發(fā)現(xiàn), 由于水稻種植的生態(tài)區(qū)域或研究所選用的水稻品種類(lèi)型不同, 其研究結(jié)果具有一定局限性。目前關(guān)于不同葉齡蘗、穗氮肥組合對(duì)東北不同生育期高產(chǎn)粳稻品種產(chǎn)量及氮素利用的影響鮮有報(bào)道。本研究以葉齡模式為基礎(chǔ), 采用3個(gè)不同主莖葉片數(shù)的粳稻品種, 設(shè)置不同基蘗肥與穗肥比例, 按照“源”建成期葉齡和“庫(kù)”建成期葉齡逐葉進(jìn)行精確組合施氮, 剖析不同蘗、穗肥組合對(duì)水稻形態(tài)建成、產(chǎn)量構(gòu)成以及氮素利用的利弊影響, 明確不同粳稻品種適宜的蘗、穗肥施用時(shí)期, 為系統(tǒng)構(gòu)建及應(yīng)用高產(chǎn)高效精確施氮模式奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與供試品種

試驗(yàn)于2016—2017年在沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所試驗(yàn)基地進(jìn)行(41°50′N(xiāo), 123°24′E)。2年試驗(yàn)水稻生長(zhǎng)季節(jié)的溫度、降雨量、濕度、日照時(shí)數(shù)等氣象數(shù)據(jù)見(jiàn)表1 (來(lái)源于國(guó)家氣象數(shù)據(jù)中心)。土壤類(lèi)型為沙壤土, 地力中等偏上。2016年耕層(0~20 cm)含全氮0.92 g kg–1、有機(jī)質(zhì)16.25 g kg–1、速效磷70.55 mg kg–1、速效鉀115.04 mg kg–1, pH 7.2。2017年耕層(0~20 cm)含全氮0.89 g kg–1、有機(jī)質(zhì)17.30 g kg–1、速效磷70.56 mg kg–1、速效鉀115.06 mg kg–1, pH 7.1。

供試品種吉粳88 (吉林省超級(jí)稻品種), 主莖葉片數(shù)14, 伸長(zhǎng)節(jié)間數(shù)5, 全生育期145 d左右; 沈農(nóng)265 (遼寧省超級(jí)稻品種), 主莖葉片數(shù)15, 伸長(zhǎng)節(jié)間數(shù)5, 全生育期157 d左右; 沈農(nóng)1401 (遼寧省超高產(chǎn)品系), 主莖葉片數(shù)16, 伸長(zhǎng)節(jié)間數(shù)5, 全生育期160 d左右。

1.2 田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)

全生育期施尿素(N 46%) 489.1 kg hm–2(純氮量225 kg hm–2)、過(guò)磷酸鈣(含P2O512%) 937.5 kg hm–2、硫酸鉀(含K2O 50%) 225.0 kg hm–2, N∶P2O5∶K2O比例為2∶1∶1。采用水溶法, 磷肥作基肥一次性全量施入, 鉀肥分基肥(移栽前1 d)和穗肥(倒4葉)兩次等量施入。氮肥設(shè)置2個(gè)運(yùn)籌比例, 即基蘗肥與穗肥比例分別為6∶4和8∶2, 基肥與分蘗肥中的氮肥施用比例為6∶4 (表2), 另設(shè)不施氮空白組(N0), 與此同時(shí)設(shè)置蘗肥與穗肥施用葉齡期組合處理試驗(yàn), 其中蘗肥設(shè)置3個(gè)施用葉齡時(shí)期(吉粳88為6、7、8葉, 沈農(nóng)265為7、8、9葉, 沈農(nóng)1401為8、9、10葉), 穗肥設(shè)置2個(gè)施用葉齡時(shí)期, 即苞分化期(倒4葉)和穎花分化期(倒2葉), 即吉粳88為11葉和13葉, 沈農(nóng)265為12葉和14葉, 沈農(nóng)1401為13葉和15葉(表3), 共39個(gè)處理, 每處理1筒, 重復(fù)3次, 總計(jì)117筒。在耙地均勻后埋設(shè)內(nèi)徑為30 cm的無(wú)底“315PVC平壁圓筒”, 壁厚0.5 cm, 筒高35 cm, 將筒釘壓至犁底層(25 cm處)?；┝?、鉀肥在釘筒前水耙地時(shí)統(tǒng)一進(jìn)行, 基施氮肥(尿素)由于各處理不同, 在釘筒后分筒單施。采用旱育秧塑料硬盤(pán)方式培育秧苗, 于4月21日播種, 5月24日移栽(移栽葉齡5.0葉), 每筒2穴, 每穴2株苗, 穴距15.5 cm, 南北行向, 行距31 cm (筒直徑+壁厚), 各筒在水稻生長(zhǎng)期按表3確定的葉片組合施肥, 單獨(dú)灌水。將所有筒連排緊靠形成一個(gè)長(zhǎng)8.40 m、寬4.42 m的田間小區(qū), 筒外種植普通品種作為保護(hù)行。

表1 水稻生育期間溫度、降雨量、相對(duì)濕度和日照時(shí)數(shù)

表2 基蘗肥與穗肥施用分配(施氮總量225 kg hm–2)

B:P為基蘗肥:穗肥。B:P means basal tillering fertilizer: panicle fertilizer.

表3 不同品種蘗肥與穗肥葉齡組合

蘗肥于6、7、8、9葉分別施入, 穗肥于11、12、13、14、15葉分別施入。#(6, 11)組合表示于第6葉完全抽出時(shí)施入蘗肥, 于第11葉完全抽出時(shí)施入穗肥; 其他依此類(lèi)推。

Tillering fertilizer was applied when the 6, 7, 8, 9 leaves extracted, panicle fertilizer was applied when the 11, 12, 13, 14, 15 leaves extracted.#(6, 11) means that the tillering fertilizer was applied when the sixth leaf was fully extracted, and the panicle fertilizer was applied when the eleventh leaf was completely extracted; the rest may be deduced by analogy.

1.3 測(cè)定項(xiàng)目

1.3.1 葉齡動(dòng)態(tài) 移栽后2 d調(diào)查標(biāo)定葉齡數(shù), 從6月1日開(kāi)始每隔5 d調(diào)查葉齡進(jìn)程, 直至主莖葉片全部抽出。

1.3.2 莖蘗成穗率 從移栽后15 d開(kāi)始調(diào)查, 每隔5 d普查筒栽全部植株, 并記錄每穴莖蘗數(shù)消長(zhǎng)動(dòng)態(tài), 直至抽穗期結(jié)束, 計(jì)算成穗率。

1.3.3 分化穎花數(shù) 在穎花分化期, 選取每筒處理中第1穴內(nèi)大小均勻、長(zhǎng)勢(shì)基本一致的3個(gè)穗, 使用解剖鏡分別觀察測(cè)定每穗總穎花數(shù)[17]。

1.3.4 實(shí)際穎花數(shù) 在水稻成熟期, 選取每筒處理中第2穴, 對(duì)其中大小均勻、長(zhǎng)勢(shì)基本一致的3個(gè)穗, 觀察測(cè)定每穗實(shí)粒數(shù)和秕粒數(shù)。

1.3.5 考種 收取筒栽所有稻穗, 每穴單獨(dú)分裝標(biāo)記, 風(fēng)干后進(jìn)行室內(nèi)考種, 包括穗數(shù)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重等。

1.3.6 氮素含量 考種后, 將所有處理按莖鞘、葉、穗分別烘干至恒重, 并用FZ102微型植物粉碎機(jī)磨粉, 從每個(gè)處理稱(chēng)取0.5 g混合樣置于玻璃消解管中, 加H2SO4+定氮催化片消煮, 后用丹麥進(jìn)口的FOSS全自動(dòng)凱氏定氮儀Kijeltec 8400測(cè)定氮素含量。

1.4 數(shù)據(jù)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析

實(shí)際穎花數(shù)=結(jié)實(shí)穎花數(shù)+空癟穎花數(shù);

退化穎花數(shù)=分化穎花數(shù)?實(shí)際穎花數(shù);

氮素積累總量(kg hm–2)=成熟期單位面積植株(莖鞘、葉、穗)氮積累量的總和;

氮素吸收利用率(%)=(施氮區(qū)植株總吸氮量?空白區(qū)植株總吸氮量)/施氮量×100;

氮素農(nóng)學(xué)利用率(kg kg–1)=(施氮區(qū)產(chǎn)量?空白區(qū)產(chǎn)量)/施氮量;

氮素偏生產(chǎn)力(kg kg–1)=籽粒產(chǎn)量/施氮量。

運(yùn)用Microsoft Excel 2010軟件錄入數(shù)據(jù), Origin 9軟件制作圖形, SPSS19軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉齡進(jìn)程

由圖1可知, 從整個(gè)生育期葉片生長(zhǎng)速度來(lái)看, 同一品種不同葉片的出葉速度及持續(xù)時(shí)間略有差異, 但差異不明顯, 不同氮肥運(yùn)籌及空白(N0)條件下均如此。出葉速度最快的葉片均在8葉以后, 吉粳88在8.3~9.2葉間、沈農(nóng)265在8.2~10.2葉間、沈農(nóng)1401在8.9~11.7葉間出葉速度相對(duì)最快。在全生育時(shí)期總施氮量一致的條件下, 不同品種2種氮肥運(yùn)籌與相應(yīng)空白對(duì)照(N0)相比, 在葉齡進(jìn)程、主莖葉片數(shù)上均無(wú)顯著差異, 說(shuō)明水稻生育進(jìn)程及生育期主要受遺傳特性決定, 與外源氮素及其施用方式無(wú)關(guān)。

圖1 不同氮肥運(yùn)籌下各處理每5 d葉齡進(jìn)程

Fig. 1 Leaf age process of every five days under different nitrogen applications

圖中橫坐標(biāo)始于5, 表示葉齡為5葉時(shí)移栽, 每條柱中各小段表示每5 d的葉齡進(jìn)程。

The abscissa in the picture starts at 5, said leaf transplanting age of 5 leaves. Each section in each bar represents the process of leaf age growth every five days.

2.2 莖蘗成穗率

在不同氮肥運(yùn)籌下3個(gè)水稻品種的莖蘗成穗率存在顯著差異, 且氮肥運(yùn)籌6∶4處理下的成穗率顯著大于8∶2處理, 2年規(guī)律基本一致。2016年和2017年吉粳88在氮肥運(yùn)籌8∶2處理下平均成穗率分別為64.3%和63.2%, 在6∶4處理下平均成穗率分別為78.6%和74.8%; 其中處理6∶4 (8, 11)的成穗率最大, 兩年分別為87.3%和80.3%。沈農(nóng)265在氮肥運(yùn)籌8﹕2處理下2年的平均成穗率分別為59.4%和65.9%, 在6∶4處理下分別為75.4%和73.5%; 其中處理6∶4 (9, 12)的平均成穗率達(dá)到最大, 2年分別為82.5%和85.5%。沈農(nóng)1401在氮肥運(yùn)籌8∶2處理下2年的平均成穗率分別為61.6%和52.0%, 在6∶4處理下分別為69.8%和65.1%, 其中處理6∶4 (10, 13)的平均成穗率達(dá)到最大, 分別為86.4%和81.2%。氮肥施用比例后移、蘗肥施用時(shí)期后移均顯著提高了成穗率, 起到了保蘗效果。在同一氮肥運(yùn)籌下, 2年3個(gè)品種的莖蘗成穗率均隨蘗肥施用葉齡的延后而增加(圖2)。

圖2 不同氮肥運(yùn)籌下各處理莖蘗成穗率(2016?2017)

圖中所標(biāo)注的字母為成穗率的顯著性。不同字母表示在0.05水平上差異顯著。

Bars superscripted by different letters are significantly different at< 0.05.

2.3 群體穎花數(shù)

由圖3可知, 2種氮肥運(yùn)籌下不同品種的最大分化穎花數(shù)的蘗、穗肥葉齡組合分別是8葉和11葉(吉粳88)、9葉和12葉(沈農(nóng)265)、10葉和13葉(沈農(nóng)1401), 且氮肥運(yùn)籌6∶4總體均高于氮肥運(yùn)籌8∶2。在同一施用穗肥的葉齡下, 3個(gè)不同生育期水稻品種的最大分化穎花數(shù)和實(shí)際穎花數(shù)均隨蘗肥施用的延后而增加; 在同一施用蘗肥的葉齡下, 3個(gè)水稻品種的最大分化穎花數(shù)和實(shí)際穎花數(shù)整體上均表現(xiàn)為倒4葉穗肥處理下高于倒2葉處理, 且倒4葉穗肥處理下3個(gè)水稻品種的退化穎花數(shù)明顯高于倒2葉處理, 但空癟穎花數(shù)差異不明顯, 2年試驗(yàn)結(jié)果趨勢(shì)基本一致。說(shuō)明施氮量和蘗肥施用時(shí)期適度后移、穗肥適當(dāng)前移, 有利于提高分化穎花數(shù)和實(shí)際穎花數(shù)。2016年水稻植株的空癟穎花數(shù)整體上較2017年高。

圖3 氮肥運(yùn)籌對(duì)不同品種粳稻穎花量的影響(2016–2017)

圖中所標(biāo)注的字母為分化穎花數(shù)的顯著性, 即實(shí)際穎花數(shù)、空癟穎花數(shù)與退化穎花數(shù)之和。不同字母表示在0.05水平上差異顯著。

The letters marked in the figure are significant for the number of spikelets, which is the sum of the number of degradation glumous flower, empty glumous flower and practical glumous flower. Different letters above bars stand for significant differences at< 0.05.

2.4 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

由表4和表5可以看出, 6∶4運(yùn)籌下的不同品種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素大都顯著高于8∶2運(yùn)籌, 2年呈相同趨勢(shì)。在同一比例的氮肥運(yùn)籌下, 吉粳88的(8, 11)、沈農(nóng)265的(9, 12)和沈農(nóng)1401的(10, 13)處理的產(chǎn)量均高于同品種的其他處理, 且在6∶4運(yùn)籌下最高; 在同一穗肥施用葉齡下, 3個(gè)水稻品種的產(chǎn)量均表現(xiàn)為隨蘗肥施用葉齡的延后而增加, 且總體表現(xiàn)出產(chǎn)量高者有效穗數(shù)也較高。不同穗肥施用葉齡產(chǎn)量吉粳88為11葉>13葉, 沈農(nóng)265為12葉>14葉, 沈農(nóng)1401為13葉>15葉, 即各處理產(chǎn)量表現(xiàn)趨勢(shì)為倒4葉>倒2葉, 且總體表現(xiàn)出產(chǎn)量高者穗粒數(shù)也較高。說(shuō)明適當(dāng)后移蘗肥施用葉齡時(shí)期保蘗效果最佳, 成穗率顯著提高; 穗肥施用葉齡時(shí)期前移, 同時(shí)提高穗肥施用比例, 可顯著促進(jìn)穎花分化, 增加穗粒數(shù)。

表4 2016年不同氮肥運(yùn)籌對(duì)各處理產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

(續(xù)表4)

蘗肥于6、7、8、9葉分別施入, 穗肥于11、12、13、14、15葉分別施入。#(6,11)組合表示于第6葉完全抽出時(shí)施入蘗肥, 于第11葉完全抽出時(shí)施入穗肥; 其他依此類(lèi)推。B:P為基蘗肥﹕穗肥。相同品種, 同一列中不同小寫(xiě)字母表示在0.05水平上差異顯著。

Tillering fertilizer was applied when the 6, 7, 8, 9 leaves extracted, panicle fertilizer was applied when the 11, 12, 13, 14, 15 leaves extracted.#(6, 11) means that the tillering fertilizer was applied when the sixth leaf was fully extracted, and the panicle fertilizer was applied when the eleventh leaf was completely extracted; the rest may be deduced by analogy. B:P means basal tillering fertilizer : panicle fertilizer. Values within a column followed by different letters are significantly different at< 0.05 in the same cultivar.

表5 2017年不同氮肥運(yùn)籌對(duì)各處理產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

(續(xù)表5)

蘗肥于6、7、8、9葉分別施入, 穗肥于11、12、13、14、15葉分別施入。#(6, 11)組合表示于第6葉完全抽出時(shí)施入蘗肥, 于第11葉完全抽出時(shí)施入穗肥; 其他依此類(lèi)推。B:P為基蘗肥﹕穗肥。相同品種, 同一列中不同小寫(xiě)字母表示在0.05水平上差異顯著。

Tillering fertilizer was applied when the 6, 7, 8, 9 leaves extracted, panicle fertilizer was applied when the 11, 12, 13, 14, 15 leaves extracted.#(6, 11) means that the tillering fertilizer was applied when the sixth leaf was fully extracted, and the panicle fertilizer was applied when the eleventh leaf was completely extracted; the rest may be deduced by analogy. B:P means basal tillering fertilizer: panicle fertilizer. Values within a column followed by different letters are significantly different at< 0.05 in the same cultivar.

2.5 氮素積累量與氮肥利用率

由表6和表7可知, 不同氮肥運(yùn)籌下, 相同(葉齡模式)施肥處理的氮肥積累量及各氮肥利用率表現(xiàn)為6∶4高于8∶2; 同一氮肥運(yùn)籌下, 處理吉粳88-6∶4 (8, 11)、沈農(nóng)265-6∶4 (9, 12)、沈農(nóng)1401-6∶4 (10, 13)的氮素積累總量以及各氮素利用率均顯著高于同品種其他處理, 2年趨勢(shì)基本一致。在相同蘗肥施用葉齡下, 3個(gè)水稻品種分別在倒4葉穗肥處理時(shí), 植株的氮素積累總量、吸收利用率、農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)力均明顯高于倒2葉穗肥處理。

表6 2016年不同氮肥運(yùn)籌下各處理氮素利用率

(續(xù)表6)

蘗肥于6、7、8、9葉分別施入, 穗肥于11、12、13、14、15葉分別施入。#(6, 11)組合表示于第6葉完全抽出時(shí)施入蘗肥, 于第11葉完全抽出時(shí)施入穗肥; 其他依此類(lèi)推。B:P為基蘗肥﹕穗肥。相同品種, 同一列中不同小寫(xiě)字母表示在0.05水平上差異顯著。

Tillering fertilizer was applied when the 6, 7, 8, 9 leaves extracted, panicle fertilizer was applied when the 11, 12, 13, 14, 15 leaves extracted.#(6, 11) means that the tillering fertilizer was applied when the sixth leaf was fully extracted, and the panicle fertilizer was applied when the eleventh leaf was completely extracted; the rest may be deduced by analogy. B:P means basal tillering fertilizer: panicle fertilizer. Values within a column followed by different letters are significantly different at< 0.05 in the same cultivar.

表7 2017年不同氮肥運(yùn)籌下各處理氮素利用率

(續(xù)表7)

蘗肥于6、7、8、9葉分別施入, 穗肥于11、12、13、14、15葉分別施入。#(6, 11)組合表示于第6葉完全抽出時(shí)施入蘗肥, 于第11葉完全抽出時(shí)施入穗肥; 其他依此類(lèi)推。B:P為基蘗肥﹕穗肥。相同品種, 同一列中不同小寫(xiě)字母表示在0.05水平上差異顯著。

Tillering fertilizer was applied when the 6, 7, 8, 9 leaves extracted, panicle fertilizer was applied when the 11, 12, 13, 14, 15 leaves extracted.#(6, 11) means that the tillering fertilizer was applied when the sixth leaf was fully extracted, and the panicle fertilizer was applied when the eleventh leaf was completely extracted; the rest may be deduced by analogy. B:P means basal tillering fertilizer: panicle fertilizer. Values within a column followed by different letters are significantly different at< 0.05 in the same cultivar.

3 討論

3.1 不同葉齡蘗、穗氮肥組合對(duì)粳稻穗數(shù)、穎花數(shù)和產(chǎn)量的影響

單位面積穎花量是穗數(shù)和每穗粒數(shù)的乘積, 單位面積穎花數(shù)越多越有利于產(chǎn)量的提高[18], 而每穗穎花數(shù)的多少?zèng)Q定于分化穎花數(shù)和退化穎花數(shù)[19]。楊弘遠(yuǎn)等[20]研究表明, 在幼穗發(fā)育的前期就應(yīng)促使穎花形成, 降低穎花退化, 確保每穗穎花數(shù)的增多。張洪程等[21]、胡群等[22]、嚴(yán)田蓉等[23]研究認(rèn)為, 高產(chǎn)水稻在穗期吸氮較多, 應(yīng)適當(dāng)降低前期基蘗肥用量, 增加后期穗粒肥用量, 使基蘗肥與穗粒肥配比達(dá)6∶4, 以?xún)?yōu)化整個(gè)水稻生育期的群體質(zhì)量, 同時(shí)能提高每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重。本文研究結(jié)果表明, 不同葉齡蘗肥、穗肥組合處理下, 基蘗肥與穗肥比例為6∶4時(shí), 各處理分化穎花數(shù)和實(shí)際穎花數(shù)均顯著高于8∶2, 但退化穎花數(shù)也相應(yīng)增加, 這可能與總穎花量大幅提高后源、庫(kù)協(xié)調(diào)關(guān)系發(fā)生變化、源相對(duì)不足有關(guān), 也可能與自身的環(huán)境適應(yīng)能力有關(guān)。

合理氮肥運(yùn)籌是影響分蘗成穗率和產(chǎn)量最重要的因素, 穗肥能增加每穗穎花數(shù), 提高結(jié)實(shí)率和千粒重, 其中穗肥最佳施用葉齡期為倒4葉和倒2葉兩個(gè)時(shí)期[24-25]。丁艷鋒等[26]在研究不同穗肥施用時(shí)期時(shí)發(fā)現(xiàn), 在較早穗肥施用時(shí), 較大穗型水稻品種的每穗粒數(shù)明顯增加, 從而產(chǎn)量也明顯增加, 而小穗型品種表現(xiàn)為結(jié)實(shí)率明顯提高導(dǎo)致產(chǎn)量增加。本試驗(yàn)結(jié)果顯示, 3個(gè)大穗型粳稻品種吉粳88、沈農(nóng)265和沈農(nóng)1401均在倒4葉施入穗肥時(shí)明顯比倒2葉施入穗肥時(shí)的分化穎花數(shù)和實(shí)際穎花數(shù)高, 且產(chǎn)量最高, 這與超高產(chǎn)水稻應(yīng)是沿著“足額的穗數(shù)→較多的總穎花數(shù)→巨大的庫(kù)容量→超高產(chǎn)”這一主線推進(jìn)[27]相一致。

水稻蘗肥是決定足額穗數(shù)的前提保證。在美國(guó)加利福尼亞州的灌溉水稻生產(chǎn)中, 蘗肥施用時(shí)期通常在最大分蘗期[28]。在我國(guó)南方廣東等地區(qū)采用的水稻“三控”施肥技術(shù)中, 蘗肥施用時(shí)期在分蘗中期[29]。黃大山等[30]在研究不同時(shí)期施用分蘗肥時(shí), 發(fā)現(xiàn)與常規(guī)移栽后5~7 d施入蘗肥處理相比, 4種早稻或晚稻品種均在移栽后14 d左右施入蘗肥成穗率顯著提高。與傳統(tǒng)栽培不同的是, 本試驗(yàn)采取水稻分蘗期不進(jìn)行控蘗處理, 并且在分蘗高峰期即分蘗進(jìn)入“高臺(tái)期”開(kāi)始追施蘗肥, 使有效分蘗臨界期前形成的中小蘗能保蘗成穗, 而在其后新增的小蘗能促蘗增穗, 總體成穗率相應(yīng)提高。本研究蘗、穗葉齡氮肥組合結(jié)果表明, 在基蘗肥與穗肥運(yùn)籌比例6∶4基礎(chǔ)上, 蘗肥適當(dāng)后移(保蘗肥), 避免了因蘗肥過(guò)早施入或施入過(guò)量造成前期浪費(fèi)、后期脫肥, 有效分蘗臨界期已有莖蘗營(yíng)養(yǎng)不足而成穗小, 新增小蘗營(yíng)養(yǎng)不足而難成穗現(xiàn)象的發(fā)生; 穗肥適當(dāng)前移(促花肥), 避免了因穗肥過(guò)晚施入造成穎花分化不足, 庫(kù)容量降低。蘗、穗葉齡合理組合施氮符合水稻營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和幼穗發(fā)育期間對(duì)氮素的吸收利用規(guī)律, 能夠起到增加有效穗數(shù)和提高庫(kù)容量的作用, 從而更有利于增產(chǎn), 這與本課題組前期研究結(jié)果一致[31]。此外, 氮肥施用量對(duì)水稻產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀的影響因品種不同而有所差異, 本試驗(yàn)僅在中量供氮水平下, 研究了3個(gè)不同葉片數(shù)粳稻直立或半直立穗型品種的葉齡蘗、穗氮肥組合對(duì)粳稻莖蘗動(dòng)態(tài)、成穗率、穎花分化及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響, 而關(guān)于不同生育類(lèi)型粳稻品種在不同供氮水平及田間配置下莖蘗成穗、穎花分化及產(chǎn)量構(gòu)成的變化規(guī)律, 是否符合本研究結(jié)果, 還需進(jìn)一步驗(yàn)證。

3.2 不同葉齡蘗、穗氮肥組合對(duì)粳稻氮素利用效率的影響

我國(guó)衡量氮肥利用率的一個(gè)指標(biāo)主要是氮肥吸收利用率。楊海生等[32]認(rèn)為依葉齡追施氮肥能穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn), 提高氮效率。林忠成等[33]和許軻等[34]在研究雙季粳稻時(shí), 發(fā)現(xiàn)雙季稻區(qū)的基蘗肥與穗肥為6﹕4時(shí)水稻氮素利用率顯著高于8∶2。Wang等[35]認(rèn)為降低基蘗肥比例, 適當(dāng)推遲蘗肥的追肥時(shí)間, 可提高氮肥利用率。張洪程等[12]認(rèn)為在水稻倒4、倒3葉期施用穗肥, 水稻植株氮素積累量和氮素利用率最高, 利于高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。劉立軍等[36]按照實(shí)地氮肥管理方式對(duì)汕優(yōu)63施肥, 發(fā)現(xiàn)在移栽后15~19 d施蘗肥, 水稻的氮肥利用率顯著提高。本研究也認(rèn)為適當(dāng)推遲蘗肥施用時(shí)期可提高氮肥利用率, 粳稻進(jìn)入最高分蘗期前后, 即吉粳88在8葉期(葉齡指數(shù)57.1%), 沈農(nóng)265在9葉期(葉齡指數(shù)60.0%), 沈農(nóng)1401在10葉期(葉齡指數(shù)62.5%)時(shí)施用蘗肥, 其保蘗成穗、促蘗增穗效果要優(yōu)于分蘗快速增長(zhǎng)始期和分蘗快速增長(zhǎng)期, 氮肥利用效率顯著提高。而在相同基蘗肥比例下, 不同品種諸處理穗肥均以穗分化始期(倒四葉)促花效果最佳, 即吉粳88于11葉(葉齡指數(shù)78.6%), 沈農(nóng)265于12葉(葉齡指數(shù)80.0%), 沈農(nóng)1401于13葉(葉齡指數(shù)81.3%)施用穗肥時(shí), 氮素積累量、農(nóng)學(xué)利用率以及偏生產(chǎn)力等較高。

本研究采取田間筒栽方式, 既有小筒試驗(yàn)的精確性、可控性, 又有大田試驗(yàn)的開(kāi)放性、普適性, 各筒內(nèi)部上下通透而周邊封閉, 筒間集群而形成群體生長(zhǎng)環(huán)境, 因而在施肥處理上可以精確控制, 而土壤和生態(tài)環(huán)境又可以最大限度地與田間小區(qū)接近, 這就在一定程度上大大提升了試驗(yàn)結(jié)果的精準(zhǔn)性和可靠性。但盡管如此, 由于試驗(yàn)結(jié)果(尤其是產(chǎn)量結(jié)果)是以單筒或單穴來(lái)統(tǒng)計(jì)的, 終非小區(qū)群體數(shù)據(jù), 而且在試驗(yàn)樣本數(shù)量、代表性、田間生長(zhǎng)狀態(tài)等方面, 畢竟與大田小區(qū)試驗(yàn)不同, 因此, 相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果、結(jié)論等還需在群體條件下進(jìn)一步印證。此外, 本試驗(yàn)?zāi)觌H間的氣候差異明顯, 影響了個(gè)別試驗(yàn)結(jié)果的年際間穩(wěn)定性, 如2016年水稻灌漿期溫度較高, 影響了水稻籽粒的灌漿結(jié)實(shí)及氮素利用率, 這也是需要注意的。

綜上所述, 在水稻氮肥施用上, 應(yīng)確保適宜的施氮量, 優(yōu)化氮肥施用比例和施用時(shí)期, 協(xié)調(diào)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng), 促進(jìn)源、庫(kù)、流三者高位平衡, 以獲得最佳產(chǎn)量構(gòu)成因素, 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增效雙重目標(biāo)。

4 結(jié)論

基蘗肥與穗肥運(yùn)籌比例6∶4顯著優(yōu)于8∶2, 且高產(chǎn)最適宜的葉齡組合為吉粳88-6∶4 (8, 11)、沈農(nóng)265-6∶4 (9, 12)、沈農(nóng)1401-6∶4 (10, 13), 即提高穗肥比例、蘗肥施用時(shí)期后移(葉齡指數(shù)在60.0%左右), 穗肥施用時(shí)期前移(葉齡指數(shù)在80.0%左右), 能顯著促進(jìn)有效分蘗和分化穎花數(shù)的提高, 起到保蘗促花效果, 顯著提高氮素積累量、氮素吸收利用率、農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)力, 最終達(dá)到高產(chǎn)高效的目的。

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Effects of precision leaf age fertilization on yield and nitrogen utilization ofrice

WANG Yan, YI Jun, GAO Ji-Ping*, ZHANG Li-Na, YANG Ji-Fen, ZHAO Yan-Ze, XIN Wei, ZHEN Xiao-Xi, and ZHANG Wen-Zhong*

Rice Research Institute, Shenyang Agricultural University / Key Laboratory of NorthernRice Genetics and Breeding, Ministry of Education and Liaoning Province / Key Laboratory of Northeast Rice Biology, Genetics and Breeding, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Shenyang 110161, Liaoning, China

Therice cultivar Jigeng 88 (14 leaves), Shennong 265 (15 leaves) and Shennong 1401 (16 leaves) with different main leaf ages were used to analyze the effects of different source-sink nitrogen fertilizer application models on agronomic traits, yield and nitrogen utilization characteristics of rice grown in the field-tube condition. Two kinds of fertilizer proportions (base fertilizer: panicle fertilizer was 6:4 and 8:2) were set under 225 kg hm–2of nitrogen application based on the light and simple fertilization model (basal fertilizer, tillering fertilizer, panicle fertilizer). The tillering fertilizer was applied at the stage of source construction, and panicle fertilizer was applied at stage of sink formation. The precise nitrogen application combined different nitrogen fertilizer modes for tillering and panicle fertilizers with different leaf ages. Number of differentiated spikelets, effective panicles, yield, and nitrogen use efficiency, were significantly higher by using the 6:4 fertilizer proportions than by using 8:2 under all nitrogen fertilizer application models in these cultivars. Under different nitrogen fertilizer regimes, the 8 leaves of Jigeng 88 (leaf age index was 57.1%), 9 leaves of Shennong 265 (leaf age index was 60.0%), and 10 leaves of Shennong 1401 (leaf age index was 62.55%) were the best stage to apply tillering fertilizer. It means that the leaf age index about 60% is better to protect the more panicle formation. The 11 leaves of Jigeng 88 (leaf age index was 78.6%), 12 leaves of Shennong 265 (leaf age index was 80.0%), 13 leaves of Shennong 1401 (leaf age index was 81.3%) were the best stage to apply panicle fertilizer. It means that leaf age index about 80% is better to promote spikelet differentiation. The yield, nitrogen accumulation, nitrogen uptake and utilization, agronomic efficiency, and partial productivity were significantly higher in 6:4 (8, 11) of Jigeng 88, 6:4 (9, 12) of Shennong 265, 6:4 (10, 13) of Shennong 1401 than in other treatments. Therefore, the delayed leaf age of tillering nitrogen fertilizer application (leaf age index was about 60%), ahead of applied the panicle fertilizer (leaf age index was about 80%), and increasing the ratio of nitrogen fertilizer application not only significantly increase nitrogen accumulation, nitrogen absorption and utilization, nitrogen agronomic utilization rate and partial productivity but also promote number of differentiated spikelets and the percentage of effective panicle number, achieving the dual role of protecting and promoting spikelets, and high yields.

rice; tillering protecting nitrogen fertilizer; flower promoting nitrogen fertilizer; yield; nitrogen use efficiency

2019-03-01;

2019-08-09;

2019-09-10.

10.3724/SP.J.1006.2020.92009

高繼平, E-mail: gaojiping1983@163.com; 張文忠, E-mail: zwzhong@126.com

E-mail: 2422437380@qq.com

本研究由國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2018YFD0300306), 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31501250),遼寧省百千萬(wàn)人才工程項(xiàng)目(2015-39)和沈陽(yáng)市科技計(jì)劃項(xiàng)目(17-231-37)資助。

This study was financed by the National Key Research and Development Program (2018YFD0300306), the National Natural Science Foundation of China (31501250), the Liaoning Bai-Qian-Wan Talents Program (2015-39), and the Project of Shenyang Science and Technology (17-231-37).

URL:http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20190910.1132.008.html