蔣鵬，熊洪，朱永川，張林，周興兵，劉茂，郭曉藝，徐富賢*

(1.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻高粱研究所/農(nóng)業(yè)部西南水稻生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 德陽 618000；2.國(guó)家水稻改良中心四川瀘州分中心，四川 瀘州 646100)

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施氮量和氮肥運(yùn)籌模式對(duì)糯稻養(yǎng)分吸收積累和氮肥利用率的影響

蔣鵬1,2，熊洪1,2，朱永川1,2，張林1,2，周興兵1,2，劉茂1,2，郭曉藝1,2，徐富賢1,2*

(1.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻高粱研究所/農(nóng)業(yè)部西南水稻生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 德陽 618000；2.國(guó)家水稻改良中心四川瀘州分中心，四川 瀘州 646100)

以渝香糯1號(hào)為材料，設(shè)0、120、180 kg/hm23個(gè)施氮水平(分別記為N0、N120、N180)，2種氮肥運(yùn)籌模式(基肥與蘗肥的質(zhì)量比為70%∶30%(A)和基肥、蘗肥與穗肥的質(zhì)量比為50%∶20%∶30%(B))，于2014年在四川德陽進(jìn)行施氮量和氮肥運(yùn)籌模式對(duì)糯稻養(yǎng)分吸收積累及氮肥利用率影響的大田試驗(yàn)。結(jié)果表明：不同施氮量處理對(duì)糯稻氮、磷、鉀的吸收量影響顯著；采用 B種模式，糯稻的氮、磷、鉀吸收量均較 A種模式的小；與A種模式相比，采用B種模式每生產(chǎn)1 000 kg稻谷，氮、磷、鉀需要量分別降低14.1%、10.2%、7.8%；隨著施氮量增加，產(chǎn)量呈增加趨勢(shì)，但氮肥利用率呈下降趨勢(shì)，不同氮肥運(yùn)籌模式間糯稻氮肥利用率差異不顯著。綜合試驗(yàn)結(jié)果，糯稻的適宜施氮量為120 kg/hm2，氮肥運(yùn)籌模式以基肥、蘗肥與穗肥的質(zhì)量比50%∶20%∶30%為佳。

糯稻；氮肥運(yùn)籌；養(yǎng)分積累；氮肥利用率；產(chǎn)量

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氮、磷、鉀是水稻正常生長(zhǎng)必不可少的3大營(yíng)養(yǎng)元素，合理施用對(duì)水稻產(chǎn)量、品質(zhì)、養(yǎng)分吸收積累及其利用率的提高至關(guān)重要。氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收積累不僅受遺傳基因的控制[1–2]，還受施肥技術(shù)[3–4]、肥料類型[5–6]以及環(huán)境因子等因素的綜合影響。前人針對(duì)水稻氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收積累及其利用率進(jìn)行了大量的研究，并且得到了一些重要的結(jié)論：水稻產(chǎn)量與施氮量呈開口向下的拋物線關(guān)系[7]；氮肥利用率與施氮量之間存在顯著的二次相關(guān)[8]；隨著施氮量的增加，氮素積累量呈增加趨勢(shì)，氮素生產(chǎn)效率和氮收獲指數(shù)呈下降趨勢(shì)[9–10]；高產(chǎn)水稻對(duì)氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收積累具有前期小，中后期大的特點(diǎn)[11]；隨著產(chǎn)量水平的提高，超級(jí)稻每生產(chǎn)1 000 kg稻谷氮、磷、鉀需要量呈下降趨勢(shì)[12]。蔣鵬等[13]研究發(fā)現(xiàn)，適宜的增加施氮量和適當(dāng)?shù)牡屎笠朴欣谂吹井a(chǎn)量和品質(zhì)的協(xié)同提高。但這些研究主要針對(duì)非糯稻或施氮量、氮肥運(yùn)籌對(duì)糯稻產(chǎn)量、品質(zhì)影響等方面，而有關(guān)不同施氮量和氮肥運(yùn)籌下糯稻氮、磷、鉀吸收利用特征的研究鮮見報(bào)道。探明糯稻對(duì)氮磷鉀養(yǎng)分的吸收積累，是指導(dǎo)高效、優(yōu)質(zhì)施肥的基礎(chǔ)，因此，本研究以渝香糯1號(hào)為試材，通過田間試驗(yàn)研究施氮量和氮肥運(yùn)籌對(duì)糯稻氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收積累的影響，以期為糯稻合理施肥提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

1　材料與方法

1.1材料

供試水稻為渝香糯1號(hào)。種子由重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院再生稻研究中心提供。試驗(yàn)地前茬為蔬菜。土壤pH值為7.85、有效氮含量138 mg/kg、有效磷含量15 mg/kg、有效鉀含量114 mg/kg、全氮含量2.2 g/kg、全磷含量1.3 g/kg、全鉀含量16.4 g/kg、有機(jī)質(zhì)含量42.4 g/kg。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于 2014年在四川省德陽市孝泉鎮(zhèn)進(jìn)行大田試驗(yàn)。設(shè)3個(gè)施氮水平(N0、N120、N180)和2種不同施氮比例，底肥與蘗肥質(zhì)量比為70%∶30% (A)、底肥、蘗肥和穗肥的質(zhì)量比為50%∶20%∶30% (B)，具體組合見表1。底肥于移栽前1 d施用；分蘗肥于移栽后 7~10 d施用；穗肥于幼穗分化二期施用。磷肥(P2O5)全部用作基肥，用量為62.4 kg/ hm2；鉀肥分成基肥和穗肥2次施用，基肥和穗肥質(zhì)量比50%∶50%，總用量為135 kg/hm2。小區(qū)面積20 m2。3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。于4月5日播種，5月8日移栽，每公頃移栽19.5萬穴，每穴4~5苗。其他按當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)栽培管理進(jìn)行。

表1　大田施氮組合Table 1 Nitrogen treatments in the paddy field experiment

1.3測(cè)定項(xiàng)目

1.3.1植株氮、磷、鉀含量的測(cè)定

于成熟期，每小區(qū)取代表性植株5穴，將植株分成稻草、實(shí)粒、秕粒3部分，置于105 ℃下殺青30 min，75 ℃下烘至恒重，用百分之一電子天平稱重，同時(shí)用植物粉碎機(jī)將樣品粉碎，備用。采用凱氏定氮法測(cè)氮；采用鉬銻抗比色法測(cè)磷；采用火焰光度計(jì)法測(cè)鉀。

1.3.2產(chǎn)量的測(cè)定及肥料利用效率等的計(jì)算

于成熟期每小區(qū)單收單曬，折算為14%含水量后，計(jì)為實(shí)收產(chǎn)量。

氮肥農(nóng)學(xué)利用率(kg/kg)為施氮處理產(chǎn)量與無氮處理產(chǎn)量之差與施氮量之比；氮肥偏生產(chǎn)力(kg/kg)為施氮處理產(chǎn)量與施氮量的比；氮肥吸收利用率(%)為施氮處理植株吸氮量與無氮處理植株吸氮量之差與施氮量的百分比；氮、磷、鉀養(yǎng)分收獲指數(shù)(%)分別指籽粒氮、磷、鉀吸收量與植株氮、磷、鉀吸收量之比；每生產(chǎn)1 000 kg稻谷的氮、磷或鉀需要量(kg)為植株氮、磷或鉀吸收量與籽粒產(chǎn)量之比。

1.4數(shù)據(jù)處理

采用Statistix 8軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，LSD法進(jìn)行多重比較。

2　結(jié)果與分析

2.1氮、磷、鉀吸收量及其收獲指數(shù)

由表2可知，不同氮肥處理對(duì)渝香糯1號(hào)成熟期氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量影響顯著。與 N0相比，N120的氮、磷、鉀成熟期吸收量分別增加了37.4%、15.0%、23.1%，N180的氮、磷、鉀成熟期吸收量分別增加了54.5%、30.0%、36.6%。相同施氮量下，采用B種氮肥運(yùn)籌模式的氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量均較A種氮肥運(yùn)籌模式的低，氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量分別減少了 15.9%、11.5%、9.8%。不同處理下糯稻對(duì)氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收積累量的比值在1.0∶(0.22～0.27)∶(0.83～0.97)之間，隨著后期氮肥用量增加，磷、鉀吸收比值呈增加趨勢(shì)。糯稻成熟期氮、磷、鉀吸收量與收獲產(chǎn)量呈開口向下的二次曲線關(guān)系(圖1)。不同氮肥處理對(duì)渝香糯1號(hào)成熟期氮、磷、鉀的收獲指數(shù)影響顯著，與 N0相比，N120的氮、磷收獲指數(shù)平均分別增加5.9%、5.3%。相同施氮量條件下，采用B種氮肥運(yùn)籌模式氮的收獲指數(shù)較A種氮肥運(yùn)籌模式的高，N120和 N180分別增加 1.9% 和5.6%，而采用B種氮肥運(yùn)籌模式磷、鉀的收獲指數(shù)均較A種氮肥運(yùn)籌模式的收獲指數(shù)小。

表2　不同處理下渝香糯1號(hào)的氮、磷、鉀吸收量和收獲指數(shù)Table 2 N, P, K uptake and its harvest index of Yuxiangnuo 1 of different treatments

圖1　糯稻產(chǎn)量與成熟期氮、磷、鉀吸收量的關(guān)系Fig. 1 Relationship between grain yield and N, P, K uptake at maturity

2.2每生產(chǎn)1 000 kg稻谷氮、磷、鉀的需要量

由表3可知，不同施氮處理對(duì)渝香糯1號(hào)每生產(chǎn)1 000 kg稻谷氮的需要量影響顯著。隨著施氮量的增加，每生產(chǎn)1 000 kg稻谷的需氮量成增加趨勢(shì)。施氮量相同的條件下，采用B種氮肥運(yùn)籌模式每生產(chǎn)1 000 kg稻谷氮的需要量較A種氮肥運(yùn)籌模式的少，N120和N180分別減少了14.3%和13.9%。不同施氮量處理對(duì)渝香糯1號(hào)每生產(chǎn)1 000 kg稻谷鉀的需要量影響不顯著。與A種氮肥運(yùn)籌模式相比，采用B種氮肥運(yùn)籌模式每生產(chǎn)1 000 kg稻谷磷、鉀需要量分別降低了10.2%和7.8%。

表3　不同處理下渝香糯1號(hào)每生產(chǎn)1 000 kg稻谷氮、磷、鉀的需要量Table 3 N, P, K requirements of aboveground plants for producing 1 000 kg grains of Yuxiangnuo 1 under different treatments

2.3產(chǎn)量及氮肥利用率

不同施氮量對(duì)渝香糯1號(hào)的產(chǎn)量影響顯著，與N0相比，N120和 N180的產(chǎn)量分別增加了 29.8%和31.8%。施氮量相同條件下，采用B種氮肥運(yùn)籌模式，渝香糯1號(hào)產(chǎn)量較A種氮肥運(yùn)籌模式的低，N120和N180分別減少了2.8%和2.0%，但差異不顯著。不同施氮量對(duì)渝香糯1號(hào)氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮肥偏生產(chǎn)力影響顯著。與N120相比，N180氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮肥偏生產(chǎn)力分別降低了 28.9%和32.3%(表4)。施氮量相同條件下，不同氮肥運(yùn)籌模式對(duì)氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮肥偏生產(chǎn)力影響不顯著。采用A種氮肥運(yùn)籌模式，隨著施氮量的增加，渝香糯1號(hào)氮肥吸收利用率呈下降趨勢(shì)，而采用B種氮肥運(yùn)籌模式，隨著施氮量的增加，渝香糯1號(hào)氮肥吸收利用率呈增加趨勢(shì)，說明適當(dāng)?shù)牡屎笠朴欣谔岣叩饰绽寐省?/p>

表4　不同處理下渝香糯1號(hào)產(chǎn)量及氮肥利用率Table 4 Grain yield and nitrogen use efficiency of Yuxiangnuo 1 under different treatments

3　結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，每生產(chǎn)1 000 kg糯稻氮、磷、鉀需要量分別為16.2～20.9、3.7～4.5、14.9～17.7 kg，氮、鉀需要量與文獻(xiàn)[12]報(bào)道的基本一致，但磷需要量高于非糯稻，可見在糯稻生產(chǎn)上適當(dāng)增加磷肥施用量有利于糯稻產(chǎn)量的提高。本研究結(jié)果還顯示，適當(dāng)?shù)脑黾铀敕视昧?，每生產(chǎn)1 000 kg糯稻氮、磷、鉀需要量呈下降趨勢(shì)，這可能與施用穗肥后氮、磷、鉀的收獲指數(shù)相對(duì)較高有關(guān)。相關(guān)分析結(jié)果表明，糯稻氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量與產(chǎn)量呈開口向下二次曲線關(guān)系，即隨著產(chǎn)量水平的提高，糯稻對(duì)氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量增加，但在較高產(chǎn)量水平時(shí)，氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收量增加相對(duì)較少，即產(chǎn)量水平較高時(shí)，氮、磷、鉀養(yǎng)分利用率也較高，這一結(jié)果與敖和軍等[12]在超級(jí)雜交稻上的結(jié)果基本一致。

明確糯稻植株氮、磷、鉀吸收積累量的比例是實(shí)現(xiàn)糯稻生產(chǎn)平衡施肥的主要依據(jù)。高產(chǎn)水稻植株對(duì)氮、磷、鉀的積累量比值為 1.0∶(0.12～0.18)∶(1.0～1.1)[14]，也有研究顯示超級(jí)雜交稻地上部植株該比值為1.0∶(0.13～0.19)∶(0.87～1.19)[12]。本研究結(jié)果顯示，糯稻地上部植株氮、磷、鉀的積累量比值為 1.0∶(0.22～0.27)∶(0.83～0.97)，鉀的比值與前人的結(jié)果較為相似，但磷的比值則高于前人的研究結(jié)果，也就是說在糯稻生產(chǎn)上要適當(dāng)增加磷肥用量。磷可增加糯稻分蘗，促進(jìn)穗的形成及淀粉的合成[15]，進(jìn)而現(xiàn)實(shí)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的目的。由此可見，糯稻生產(chǎn)的氮、磷、鉀施用比例應(yīng)以1.0∶0.3∶1.0為佳。

已有研究結(jié)果表明，隨著氮肥用量的增加，水稻氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥吸收利用率呈降低趨勢(shì)，且表現(xiàn)出密切的負(fù)相關(guān)性[16–18]。彭建偉等[19–20]研究還發(fā)現(xiàn)，相同施氮量條件下，科學(xué)的氮肥運(yùn)籌模式能有效的提高氮肥利用率，減少氮素?fù)p失。有機(jī)肥和無機(jī)肥配施可實(shí)現(xiàn)水稻產(chǎn)量和氮肥利用率協(xié)同提高[21]。本研究結(jié)果表明，隨著施氮量的增加，糯稻氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥吸收利用率呈下降趨勢(shì)。在施氮量相同條件下，2種氮肥運(yùn)籌模式間的糯稻氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥吸收利用率差異不顯著。

綜上所述，在糯稻生產(chǎn)上適宜的施氮量為 120 kg/hm2，氮、磷、鉀施用比例以1.0∶0.3∶1.0為佳，采用 B種氮肥運(yùn)籌模式(底肥、蘗肥與穗肥質(zhì)量比為50%∶20%∶30%)可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量和肥料利用率的協(xié)調(diào)提高。

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責(zé)任編輯：尹小紅

英文編輯：梁 和

Effect of nitrogen rates and nitrogen application patterns on nutrient accumulation and nitrogen use efficiency of glutinous rice

Jiang Peng1,2, Xiong Hong1,2, Zhu Yongchuan1,2, Zhang Lin1,2, Zhou Xingbing1,2, Liu Mao1,2, Guo Xiaoyi1,2, Xu Fuxian1,2*
(1.Rice and Sorghum Research Institute, Sichuan Academy of Agricultural Sciences / Key Laboratory of Southwest Rice Biology and Genetic Breeding, Ministry of Agriculture, Deyang, Sichuan 618000, China; 2.Luzhou Branch of National Rice Improvement Center, Luzhou, Sichuan 646100, China)

An inbred glutinous rice of Yuxiangnuo 1 was used as experimental material, three nitrogen rates (N0, 0 kg/hm2; N120, 120 kg/hm2; N180, 180 kg/hm2) and two nitrogen application patterns (pattern A: 70% was applied as basal fertilizer and 30% in early tillering stage; pattern B: 50% N as basal fertilizer, 20% and 30% in early tillering and panicle initiation stage respectively) were designed to study the effect of nitrogen rates and nitrogen application patterns on nutrient accumulation and nitrogen use efficiency of glutinous rice. The results showed that: There was significantly difference in uptakes of nitrogen (N), phosphorus (P) and potassium (K) of glutinous rice among different nitrogen rate treatments. The uptakes of N, P, K of pattern B were less than those of pattern A. The demands of N, P, K per 1 000 kg grains of pattern B were 14.1%, 10.2% and 7.8% lower than those of pattern A, respectively. Grain yield of glutinous rice increased with N application rate increasing, while N use efficiency decreased with N application rate increasing. There was not significantly difference in N use efficiency of glutinous rice between pattern A and B. The results suggest that the N application rate of 120 kg/hm2with B nitrogen application pattern is the optimal choice for glutinousrice production.

glutinous rice; nitrogen management; nitrogen use efficiency; grain yield

蔣鵬(1982—)，男，廣西桂平人，博士，助理研究員，主要從事水稻高產(chǎn)高效栽培理論與技術(shù)研究，jiangyipeng137@163.com；*通信作者，徐富賢，研究員，主要從事水稻高產(chǎn)高效栽培理論與技術(shù)研究，xu6501@163.com

S511.01

A

1007-1032(2016)04-0349-05

2016–01–04 修回日期：2016–06–10

四川省科學(xué)技術(shù)廳科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2014NZ0128)；四川省農(nóng)科院中試熟化(大竹院縣合作)項(xiàng)目；西南水稻創(chuàng)新體系建設(shè)項(xiàng)目