韓志麗 許桂玲 馮躍華,2* 王曉珂 盧葦 李杰 高鈺琪 任紅軍 由曉璇

（1 貴州大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，貴陽 550025；2 貴州大學(xué)山地植物資源保護(hù)與種質(zhì)創(chuàng)新教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴陽 550025；第一作者：2438952686@qq.com；*通訊作者：fengyuehua2006@126.com）

水稻是世界上重要的糧食作物之一。氮是水稻生長的重要營養(yǎng)元素[1-2]，氮肥對(duì)水稻的增產(chǎn)有巨大貢獻(xiàn)[3]。然而，在實(shí)際生產(chǎn)中，我國氮肥施用存在一定的盲目性，氮肥過量施用直接或者間接引起水稻病害加劇、倒伏、產(chǎn)量下降和氮肥利用率降低，而且會(huì)對(duì)地下水和大氣造成污染[4]。近年來，由于城市化的快速推進(jìn)和人口數(shù)量急劇增加，我國總耕地面積和人均耕地面積呈“剛性”減少趨勢(shì)，且在有限的耕地資源中，中低產(chǎn)田比例高達(dá)70%左右，嚴(yán)重制約我國糧食持續(xù)增產(chǎn)[5]。針對(duì)不同地力田塊如何合理施用氮肥，已成為一個(gè)重要研究課題。黎建勇等[6]研究發(fā)現(xiàn)，隨著施氮量的增加，水稻抽穗期和抽穗至成熟期的干物質(zhì)積累量增加，而莖葉轉(zhuǎn)運(yùn)率降低。張紹文等[7]研究認(rèn)為，施氮量對(duì)水稻產(chǎn)量和氮素利用率有顯著影響，雜交秈稻的適宜施氮量為135~180 kg/hm2。徐敏等[8]研究表明，產(chǎn)量隨施氮量的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)。以上學(xué)者的研究僅涉及一種地力條件。也有學(xué)者開展了不同地力條件下施氮量對(duì)水稻產(chǎn)量、干物質(zhì)積累和氮素利用率的研究。劉艷陽等[9]研究表明，在高、中、低地力的土壤上，施氮量與武香粳14、武粳15 的產(chǎn)量和氮肥利用率均呈拋物線關(guān)系，而干物質(zhì)積累量隨施氮量的增加而增加。張軍等[10]研究表明，中粳稻品種徐稻3 號(hào)的產(chǎn)量在不同施氮水平下均隨地力條件的升高而提高，氮肥表觀利用率與施氮量之間存在二次相關(guān)關(guān)系，在不同地力下，隨著施氮量的增加，拔節(jié)至抽穗期的干物質(zhì)積累比例呈線性上升趨勢(shì)。但二者的研究材料均為粳稻品種。以往研究涉及秈稻特別是超級(jí)雜交秈稻較少。因此，作者設(shè)置了本試驗(yàn)，旨在為貴州省超級(jí)雜交秈稻的高產(chǎn)栽培提供科學(xué)的氮肥施用依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)和材料

本試驗(yàn)于2020 年在貴州省黃平縣舊州鎮(zhèn)寨碧村（26°59′44.59″ N，107°43′58.90″ E）進(jìn)行。試驗(yàn)品種為宜香優(yōu)2115（由四川綠丹種業(yè)有限公司提供）。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)地力（S）和施氮量（N）兩因素處理。地力為通過土壤養(yǎng)分測(cè)定選定具有代表性的高地力（H）、較高地力（RH）、中地力（M）、低地力（L）田塊各1 塊，具體肥力指標(biāo)見表1；施氮量設(shè)N0（0 kg/hm2）、N1（75 kg/hm2）、N2（150 kg/hm2）和N3（225 kg/hm2）4 個(gè)水平。氮肥處理采用分次施肥法，基肥、分蘗肥、促花肥和?；ǚ实氖┑糠謩e占總施氮量的35%、20%、30%和15%；磷肥（P2O5）和鉀肥（K2O）的用量分別為96 kg/hm2、135 kg/hm2，磷肥作基肥一次性施入，鉀肥作基肥和?；ǚ矢魇?0%。每個(gè)處理重復(fù)3 次，小區(qū)面積8.8 m2，隨機(jī)排列。移栽規(guī)格30 cm×20 cm。4 月21 日播種，5 月27日移栽，田間精細(xì)管理，及時(shí)控制病蟲害。

表1 供試土壤化學(xué)性質(zhì)

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 產(chǎn)量及其構(gòu)成

成熟期每個(gè)小區(qū)選40 叢測(cè)產(chǎn)，單打單收，曬干后測(cè)定稻谷質(zhì)量和含水量，折合含水量13.5%，記為實(shí)收產(chǎn)量。在測(cè)產(chǎn)的同時(shí)，根據(jù)田間調(diào)查的平均莖蘗數(shù)，選取代表性植株6 叢作為每個(gè)小區(qū)考種樣品，考察水稻的產(chǎn)量構(gòu)成。

1.3.2 干物質(zhì)積累及轉(zhuǎn)運(yùn)

分別于水稻抽穗期和成熟期按每個(gè)小區(qū)平均莖蘗數(shù)取代表性植株4 叢。抽穗期測(cè)定莖鞘、葉、穗的干物質(zhì)量；成熟期測(cè)定葉、枝梗、實(shí)粒、秕粒干物質(zhì)量。測(cè)定時(shí)，把樣品分別裝袋，于105 ℃條件下殺青30 min，再經(jīng)80 ℃烘干到恒質(zhì)量，測(cè)定干物質(zhì)量。穗前干物質(zhì)積累量用抽穗期干物質(zhì)積累量表示，穗后干物質(zhì)積累量用成熟期與穗前干物質(zhì)積累量之差表示。

莖葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量=抽穗期莖葉的干物質(zhì)積累量－成熟期莖葉的干物質(zhì)積累量；

莖葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率=莖葉干物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)量/抽穗期莖葉干物質(zhì)積累量×100%；

莖葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)化率=[（抽穗期莖葉干物質(zhì)量－成熟期莖葉干物質(zhì)量）/籽粒干物質(zhì)量]×100%；

穗后干物質(zhì)積累比例=抽穗期至成熟期干物質(zhì)積累量/生物總量×100%；

穗部干物質(zhì)增加量=成熟期穗部干物質(zhì)積累量－抽穗期穗部干物質(zhì)積累量；

穗后比例= [（成熟期干物質(zhì)積累量－抽穗期總干物質(zhì)積累量）/籽粒干物質(zhì)量]×100%；

莖葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)穗部的貢獻(xiàn)率=莖葉的干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量/抽穗至成熟期穗部干物質(zhì)積累量×100%；

光合作用對(duì)穗部的貢獻(xiàn)率=1－莖葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)穗部的貢獻(xiàn)率；

收獲指數(shù)=實(shí)粒干物質(zhì)量/生物總量×100%。

1.3.3 氮肥利用率

氮肥吸收利用率（%）= [（施氮區(qū)植株氮素積累量-未施氮區(qū)植株氮素積累量）/（施氮區(qū)施氮量）]×100%；

氮肥生理利用率（kg/kg）=（施氮區(qū)稻谷產(chǎn)量-未施氮區(qū)稻谷產(chǎn)量）/（施氮區(qū)植株氮素積累量-未施氮區(qū)植株氮素積累量）；

氮肥農(nóng)學(xué)利用率（kg/kg）=（施氮區(qū)稻谷產(chǎn)量-未施氮區(qū)稻谷產(chǎn)量）/施氮區(qū)施氮量；

氮肥偏生產(chǎn)力（kg/kg）=施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮區(qū)施氮量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2016 軟件進(jìn)行整理和計(jì)算，并用SAS 9.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同地力條件下施氮量對(duì)雜交秈稻宜香優(yōu)2115產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表2 可知，隨著施氮量的增加，宜香優(yōu)2115 有效穗數(shù)逐漸升高，且各處理間差異顯著，其中N3 顯著高于其他處理；每穗粒數(shù)隨施氮量的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，其中N1、N2 處理間差異不顯著，二者顯著高于N0 和N3 處理；隨著施氮量的增加，千粒重和結(jié)實(shí)率逐漸降低，其中千粒重N0 處理顯著高于N2、N3 處理，結(jié)實(shí)率各處理間差異均顯著。

由表2 可見，隨著地力水平的降低，宜香優(yōu)2115有效穗數(shù)呈下降趨勢(shì)，且各處理間差異顯著；每穗粒數(shù)則呈上升趨勢(shì)，各處理間存在一定的顯著性差異。方差分析結(jié)果表明，地力條件和施氮量對(duì)有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率的影響均達(dá)顯著或極顯著水平，地力水平和施氮量的互作對(duì)有效穗數(shù)的影響達(dá)顯著水平。

表2 不同地力條件下施氮量對(duì)水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表2 可見，隨著施氮量的增加，宜香優(yōu)2115 產(chǎn)量呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，N2 處理下的產(chǎn)量顯著高于其余3 個(gè)施氮處理，N1 和N3 處理間無顯著差異，但均顯著高于N0 處理；隨著地力水平的降低，產(chǎn)量呈逐漸降低趨勢(shì)，其中高地力（H、RH）條件下的產(chǎn)量顯著高于中低地力（M、L）。方差分析結(jié)果表明，地力水平和施氮量互作對(duì)產(chǎn)量影響不顯著，但施氮量和地力水平均對(duì)產(chǎn)量有極顯著影響。

在本試驗(yàn)條件下，宜香優(yōu)2115 在各地力條件下施氮量和產(chǎn)量之間呈拋物線關(guān)系。根據(jù)回歸方程可以推算出，H、RH、M、L 地力條件下，水稻最高產(chǎn)量分別為10 829.94、10 107.20、9 757.30 和9 112.37 kg/hm2，其對(duì)應(yīng) 的 適 宜 施 氮 量 分 別 為141.96、165.47、154.86 和152.98 kg/hm2（表3）。

表3 不同地力條件下水稻產(chǎn)量回歸方程和最高產(chǎn)量、施氮量

2.2 不同地力條件下施氮量對(duì)雜交秈稻宜香優(yōu)2115干物質(zhì)積累量的影響

由表4 可知，隨著施氮量的增加，宜香優(yōu)2115 的穗前干物質(zhì)積累量均逐漸增加，其中N2、N3 處理間差異不顯著，二者顯著高于N0 和N1 處理；成熟期干物質(zhì)積累量呈先升后降的趨勢(shì)，其中N2 和N3 處理顯著高于N0 和N1 處理；穗后干物質(zhì)積累量N1 和N2 處理間無顯著差異，但均顯著高于N0 和N3 處理；穗后干物質(zhì)積累比例呈現(xiàn)先增后降趨勢(shì)，其中N1 和N2 處理間無顯著差異，但均顯著高于N0 和N3 處理；收獲指數(shù)隨施氮量的增加先增后降，N3 處理顯著低于其他3個(gè)施氮處理。

由表4 可知，隨著地力水平的降低，宜香優(yōu)2115穗前和成熟期干物質(zhì)積累量均逐漸下降，穗后干物質(zhì)積累量先減后增，H 地力條件下均顯著高于其他3 種地力條件；穗后比例呈逐漸降低趨勢(shì)，其中H 和RH 地力無顯著差異，但均顯著高于M 地力，極顯著高于L地力。方差分析結(jié)果表明，地力和施氮水平對(duì)成熟期干物質(zhì)積累量無顯著的交互作用，而對(duì)其余相關(guān)指標(biāo)均具有顯著或極顯著的交互作用；施氮量和地力條件對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的影響均達(dá)顯著或極顯著水平。

表4 不同地力條件下施氮量對(duì)水稻干物質(zhì)積累量

2.3 不同地力條件下施氮量對(duì)雜交秈稻宜香優(yōu)2115抽穗－成熟期各器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

由表5 可知，隨著施氮量的增加，莖葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量和莖葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)穗部貢獻(xiàn)率均呈先增加后降低的趨勢(shì)，其中莖葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量N1 和N2 處理間無顯著差異，但二者均顯著高于N0 和N3 處理，莖葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)穗部貢獻(xiàn)率N1 與N2 處理差異不顯著，但顯著高于N0 和N3 處理；莖葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率N0 和N1 處理無顯著差異，但均顯著高于N3 處理；莖葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)化率N1 處理顯著高于其他3 個(gè)施氮處理；穗部干物質(zhì)增加量隨施氮量增加呈逐漸增加的趨勢(shì)，且N3 顯著高于其他3 個(gè)施氮處理；光合作用對(duì)穗部的貢獻(xiàn)率呈先降后增的趨勢(shì)，N0 處理顯著高于N2 處理。

表5 不同地力條件下施氮量對(duì)水稻干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

隨著地力水平的降低，穗部干物質(zhì)增加量呈逐漸降低的趨勢(shì)，其中，H 條件的穗部干物質(zhì)增加量顯著高于其他3 種地力條件；隨地力的下降，莖葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量、莖葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率和莖葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)穗部貢獻(xiàn)率先增后降，其中莖葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量L 條件顯著低于其他3 個(gè)地力條件，莖葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率各處理間差異顯著，而莖葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)穗部貢獻(xiàn)率RH 條件顯著高于L 條件；光合作用對(duì)穗部的貢獻(xiàn)率L 條件顯著高于其他3 個(gè)地力條件。

方差分析結(jié)果表明，地力條件和施氮水平對(duì)干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的各項(xiàng)指標(biāo)均有顯著或極顯著影響；除莖葉轉(zhuǎn)運(yùn)量和穗部干物質(zhì)增加量外，地力水平和施氮量對(duì)其余指標(biāo)均有顯著的交互作用（表5）。

2.4 不同地力條件下施氮量對(duì)雜交秈稻宜香優(yōu)2115氮肥利用率的影響

由表6 可知，隨著施氮量的增加，氮肥吸收利用率、農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)力逐漸降低，且各處理間存在顯著差異，氮肥生理利用率無明顯變化規(guī)律。

由表6 可知，氮肥吸收利用率M 和L 條件間無顯著性差異，但二者均顯著低于H 和RH 條件；除L 條件外，氮肥生理利用率隨地力條件的降低而逐漸降低，且各處理間差異顯著；偏生產(chǎn)力隨地力條件降低呈先增加后降低趨勢(shì)。

方差分析結(jié)果（表6）表明，施氮量對(duì)氮肥偏生產(chǎn)力、農(nóng)學(xué)利用率的影響達(dá)極顯著水平，對(duì)氮肥吸收利用率和生理利用率影響達(dá)顯著水平，地力條件對(duì)氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮肥生理利用率的影響達(dá)極顯著水平，而二者互作僅對(duì)氮肥生理利用率影響達(dá)極顯著，對(duì)氮肥吸收利用率影響達(dá)顯著水平。

表6 不同地力條件下施氮量對(duì)水稻干物質(zhì)氮肥利用率的影響

3 結(jié)論與討論

氮肥施用量對(duì)水稻產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成有著重要的影響。已有研究表明，適當(dāng)增施氮肥可以使水稻增產(chǎn)，水稻產(chǎn)量隨施氮量的增加表現(xiàn)為先增加后減少[8,11]。本研究表明，在4 種地力條件下，施氮處理的產(chǎn)量顯著高于不施氮處理，隨著施氮量的增加，產(chǎn)量呈先增加后降低的趨勢(shì)，進(jìn)一步證明施氮量對(duì)超級(jí)雜交秈稻產(chǎn)量有顯著影響，適量增施氮有利于水稻增產(chǎn)，但達(dá)到一定水平時(shí)，水稻增產(chǎn)效果并不明顯，且有下降趨勢(shì)。從本研究的結(jié)果看，高、較高、中、低地力稻田獲得高產(chǎn)的施氮量宜分別定為141.96、165.47、154.86 和152.98 kg/hm2。

此外，本研究發(fā)現(xiàn)，稻田地力條件越高水稻產(chǎn)量越高。夏圣益等[12]通過研究施氮水平與作物產(chǎn)量的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，基礎(chǔ)地力高的土壤農(nóng)作物獲得高產(chǎn)的潛力越大。同樣，劉艷陽等[13]的研究發(fā)現(xiàn)，相比其他地力條件，高地力條件在促進(jìn)水稻高產(chǎn)方面具有一定優(yōu)勢(shì)。本研究結(jié)果與前人研究結(jié)論一致?？梢姡镜纳a(chǎn)與地力條件有著密切關(guān)系，應(yīng)重視中低產(chǎn)田地力的培育和提升，提高稻田土壤基礎(chǔ)地力對(duì)水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)尤為重要。

干物質(zhì)積累量是水稻產(chǎn)量高低的重要依據(jù)之一。本研究表明，隨著施氮量增加，穗前干物質(zhì)積累量逐漸增加，成熟期干物質(zhì)積累量和穗后積累比例也均呈逐漸增加趨勢(shì)，表明施氮量的增加對(duì)水稻生育后期干物質(zhì)積累量影響較大，此研究結(jié)果與吳宗釗等[14]結(jié)果一致。其原因可能與試驗(yàn)所選材料的葉片特征有關(guān)，宜香優(yōu)2115 葉片較寬、顏色深綠，利于其進(jìn)行光作用進(jìn)而擁有較強(qiáng)的物質(zhì)生產(chǎn)能力。

施氮量與氮肥利用率關(guān)系密切。施氮量過高，則氮肥利用率降低，造成氮素的損失和環(huán)境污染[15-17]。本研究結(jié)果表明，施氮量過高，氮肥吸收利用率、農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)力會(huì)降低。其原因可能在于農(nóng)田長期大量施用氮肥會(huì)造成土壤氮素的大量盈余[18-20]，而水稻吸收利用土壤氮素的比例高于肥料[21]，因此降低了氮肥利用率。

本研究發(fā)現(xiàn)，地力條件不同，水稻氮肥利用率也存在一定的差異，隨著地力條件的降低，氮肥吸收利用率和生理利用率有降低趨勢(shì)，與張軍等[22]的研究結(jié)論一致。因此，根據(jù)不同稻田地力條件制定適宜施氮量，對(duì)水稻實(shí)際生產(chǎn)中因地力施氮，從而實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效具有重要的技術(shù)指導(dǎo)作用。

中等施氮量能使雜交秈稻在不同地力條件下獲得較高的干物質(zhì)積累量和轉(zhuǎn)運(yùn)能力及較高的氮肥利用率，從而實(shí)現(xiàn)雜交秈稻的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。