羅盛國，王歡，劉元英，王麗娟，趙廣欣

（東北農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，哈爾濱　150030）

優(yōu)化施肥對五優(yōu)稻4號氮素吸收及轉(zhuǎn)運影響

羅盛國，王歡，劉元英，王麗娟，趙廣欣

（東北農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，哈爾濱150030）

采用大田對比試驗方法，分別設(shè)置優(yōu)化施肥和常規(guī)施肥兩個處理，研究優(yōu)化施肥對五優(yōu)稻4號氮素吸收、積累及轉(zhuǎn)運影響。結(jié)果表明，抽穗期和抽穗后20 d，民樂村、輝煌村試點優(yōu)化施肥葉片含氮率分別比常規(guī)施肥高12.7%（P＜0.01）和12.0%（P＜0.01）、5.3%（P＜0.05）和11.0%（P＜0.01）。成熟期，試點優(yōu)化施肥稻穗氮積累量比常規(guī)施肥高18.4%（P＜0.01）和15.7%（P＜0.01）；莖葉氮轉(zhuǎn)運量比常規(guī)施肥分別增加18.2%（P＜0.05）和16.5%（P＜0.05）；氮同化貢獻率分別提高3.7（P＜0.05）和3.2個百分點（P＜0.05）；抽穗后氮同化量分別增加25.5%（P＜0.05）和25.7%（P＜0.05）。抽穗后氮同化量與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)。

水稻；含氮率；氮積累量；莖葉氮轉(zhuǎn)運量；抽穗后氮同化量

網(wǎng)絡(luò)出版時間2016-7-20 10:39:42［URL］http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20160720.1039.002.html

羅盛國,王歡,劉元英,等.優(yōu)化施肥對五優(yōu)稻4號氮素吸收及轉(zhuǎn)運影響[J].東北農(nóng)業(yè)大學學報,2016,47(7):9-15.

Luo Shengguo,Wang Huan,Liu Yuanying,et al.Effect of optimized fertilization on N uptake,transportation of rice cultivar Wuyoudao4[J].Journal of Northeast Agricultural University,2016,47(7):9-15.(in Chinese with English abstract)

水稻是我國種植面積最大糧食作物之一［1］，五常市位于黑龍江省第二積溫帶，土地肥沃、水利資源豐富、氣候適宜，是黑龍江省主要優(yōu)質(zhì)稻產(chǎn)區(qū)之一。氮是影響作物生長和產(chǎn)量形成最重要營養(yǎng)元素［2］。氮吸收和利用是相互協(xié)調(diào)統(tǒng)一的過程［3］。李旭毅等研究表明，氮肥管理［4-5］與氮素積累、運轉(zhuǎn)、分配顯著相關(guān)［6-7］。五常市雖為優(yōu)質(zhì)稻米生產(chǎn)基地，但施肥方式，尤其是氮肥施用有待改善。主要表現(xiàn)在水稻生長前期氮肥施用量過大，使無效分蘗增加，群體質(zhì)量惡化，而在水稻需氮量最大孕穗期氮素供應不足，籽粒形成后期葉片含氮量下降，使結(jié)實率和千粒重降低，影響產(chǎn)量［8］。本試驗依照作物需肥規(guī)律，通過優(yōu)化施肥，改善水稻氮吸收、積累、轉(zhuǎn)運狀況，驗證“前氮后移”施肥技術(shù)科學性、合理性，為五優(yōu)稻4號優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)施肥提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1實驗材料

試驗地點：試驗于2015年在黑龍江省五常市民樂鄉(xiāng)民樂村（M）和龍鳳山鄉(xiāng)輝煌村（H）進行。

供試品種：五優(yōu)稻4號（稻花香2號），主莖14片葉，株高105 cm，生育期147 d左右，活動積溫2 700～2 800℃，分蘗強而集中。

供試土壤：民樂村，黑土型水稻土；輝煌村，草甸土型水稻土，土壤基礎(chǔ)肥力見表1。

表1　土壤基礎(chǔ)肥力Table 1Basic fertilities of tested soils

1.2方法

1.2.1試驗設(shè)計

兩試驗地點均以五優(yōu)稻4號為試驗材料，采用大田對比試驗方法，每一地點設(shè)置兩個處理，即優(yōu)化施肥（OPT）和常規(guī)施肥（FFP），分別編號為MFFP、M-OPT、H-FFP、H-OPT。每個處理4次重復，每個重復面積為1 000 m2。水稻4月初育苗，5月20日移栽。移栽時秧苗已達3.5葉，兩地插秧密度為33.3 cm×16.7 cm。

兩個地點優(yōu)化施肥處理磷鉀肥施用量及施用時期相同，均為P2O554 kg·hm-2，其中基肥42 kg·hm-2，穗肥12 kg·hm-2；K2O 70 kg·hm-2，其中基肥、穗肥各35 kg·hm-2。

民樂村常規(guī)施肥：P2O544 kg·hm-2，基肥32 kg·hm-2，返青分蘗肥12 kg·hm-2；K2O 30 kg·hm-2，基肥22 kg·hm-2，返青分蘗肥8 kg·hm-2。

輝煌村常規(guī)施肥：P2O542 kg·hm-2，作基肥一次性施入；K2O 73 kg·hm-2，基肥48 kg·hm-2，返青分蘗肥8 kg·hm-2，穗肥17 kg·hm-2。各地、各處理氮肥施用情況見表2。

表2　氮肥施肥量及施肥時期Table 2Timing and amount of N fertilizer applied（kg·hm-2）

1.2.2樣品采集及處理

分別于幼穗分化期、抽穗期、抽穗后20 d及成熟期取樣，每重復取4點，每點分別選取有代表性4穴。取回新鮮樣品清洗后將葉、莖鞘、穗分開，然后置于烘箱中，80℃殺青30 min，70℃烘干至恒重，粉碎備用。

1.2.3測定項目

土壤基礎(chǔ)肥力測定：采用常規(guī)分析方法。

各器官含氮率測定：H2SO4-H2O2消煮，使用德國布朗盧比公司AA3連續(xù)流動分析儀測定。

產(chǎn)量測定：收獲時每個重復選取四個代表性樣點，每點分別量取11行水稻寬度，3m長度，從中隨機選取3行測定穴數(shù)及每穴穗數(shù)，并在每點取具有平均穗數(shù)水稻6穴。分別將樣品手工脫粒，稱鮮重，測定含水量，再以含水量14.5%折算，通過6穴平均面積計算各處理理論產(chǎn)量。相關(guān)指標計算公式如下：

氮積累量（Nitrogen accumulation，NA）=各器官干物重×含氮率；

氮轉(zhuǎn)運量（Translocation amount of N，TAN）=抽穗期莖葉氮積累量-成熟期莖葉氮積累量；

抽穗后氮同化量（Post-heading N assimilation，PNA）=成熟期氮積累量-抽穗期氮積累量；

抽穗后氮轉(zhuǎn)運貢獻率（Contribution rate of postheading N translocation to seed，CNT）=氮轉(zhuǎn)運量/成熟期籽粒氮積累量×100%；

抽穗后氮同化貢獻率（Contribution rate of postheading N assimilation to seed，CNA）=抽穗后氮同化量/成熟期籽粒氮積累量×100%。

1.3數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010和DPS 7.5數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件

作相關(guān)數(shù)據(jù)計算和統(tǒng)計分析。

2　結(jié)果與分析

2.1優(yōu)化施肥對各器官含氮率影響

2.1.1對葉片含氮率影響

葉片是光合作用主要器官，葉片含氮率一定程度上反映葉片光合能力。如圖1所示，在測定4個時期中，葉片含氮率幼穗分化期最高，從幼穗分化期到抽穗期下降明顯，抽穗期到抽穗后20 d略有降低，抽穗后20 d到成熟期小幅下降。幼穗分化期，M-OPT和H-OPT葉片含氮率分別比MFFP和H-FFP低7.1%（P＜0.01）和18.1%（P＜0.01）。抽穗期和抽穗后20 d，M-OPT和H-OPT葉片含氮率均高于M-FFP和H-FFP，分別高12.7%（P＜0.01）和12.0（P＜0.01）、5.3%（P＜0.05）和11.0%（P＜0.01）。到成熟期，M-OPT葉片含氮率仍高于MFFP（15.2%，P＜0.01），而H-OPT葉片含氮率略微下降，差異不顯著。

2.1.2對莖鞘含氮率影響

水稻莖鞘是光合產(chǎn)物運輸和貯藏器官，其發(fā)育狀況與產(chǎn)量形成密切相關(guān)。由圖2可知，隨生育期推進，莖鞘含氮率均表現(xiàn)為不同程度下降，從幼穗分化期至抽穗期下降最多，其次為抽穗期至抽穗后20 d，抽穗后20 d至成熟期略有下降。說明莖鞘中的氮不斷向籽粒輸送，在測定的4個時期中，莖鞘含氮率最大值均出現(xiàn)在幼穗分化期。

圖1　優(yōu)化施肥對葉片含氮率影響Fig.1Effects of optimized fertilization on N content in rice leaves

幼穗分化期，M-OPT莖鞘含氮率比M-FFP低9.4%（P＜0.05），而H-OPT莖鞘含氮率比H-FFP低9.1%。到抽穗期，M-OPT和H-OPT莖鞘含氮率比M-FFP和H-FFP高12.6%（P＜0.05）和2.2%。到抽穗后20 d，M-OPT莖鞘含氮率比M-FFP高21.4%（P＜0.01），而H-OPT莖鞘含氮率差異不顯著。到成熟期，M-OPT和H-OPT莖鞘含氮率分別比M-FFP和H-FFP高9.6%和4.4%。表明優(yōu)化施肥在后期施用穗肥，提高了抽穗期和抽穗后20 d莖鞘含氮率，水稻幼葉和莖鞘中貯藏更多氮，為向稻穗中轉(zhuǎn)運作好儲備。

2.1.3對稻穗含氮率影響

如圖3所示，從抽穗期到成熟期，兩試點稻穗含氮率均呈不同程度下降，抽穗期到抽穗后20 d下降較多。抽穗期，M-OPT和H-OPT稻穗含氮率分別比M-FFP和H-FFP高12.7%（P＜0.01）和8.3%。到抽穗后20 d，M-OPT和H-OPT仍比M-FFP和H-FFP高，分別高14.3%（P＜0.01）和8.2%。到成熟期，MOPT和H-OPT仍表現(xiàn)出高稻穗含氮率，分別比MFFP和H-FFP高10.9%（P＜0.05）和4.5%。以上結(jié)果表明，優(yōu)化施肥能提高稻穗含氮率，使稻穗一直保持較高氮素水平。

圖2　優(yōu)化施肥對莖鞘含氮率影響Fig.2Effects of optimized fertilization on N content in rice stems

圖3　優(yōu)化施肥對稻穗含氮率影響Fig.3Effects of optimized fertilization on N content in rice panicles

2.2優(yōu)化施肥對各器官氮積累量影響

由表3可知，兩地葉片氮積累量均隨生育進程推進表現(xiàn)下降趨勢。幼穗分化期到抽穗期，優(yōu)化施肥葉片氮積累量降低最少，抽穗期到抽穗后20 d小幅下降，抽穗后20 d到成熟期下降較明顯。幼穗分化期，M-OPT和H-OPT葉片氮積累量比M-FFP和H-FFP低13.3%（P＜0.05）和29.1%（P＜0.01），到抽穗期，兩地FFP葉片氮積累量顯著降低，而MOPT和H-OPT葉片氮積累量基本無變化，比M-FFP和H-FFP高18.6%（P＜0.01）和13.1%（P＜0.05），到抽穗后20 d，M-OPT和H-OPT葉片仍表現(xiàn)為較高氮積累量，分別比M-FFP和H-FFP高22.7%（P＜0.01）和21.9%（P＜0.01），到成熟期，M-OPT和H-OPT葉片氮積累量比M-FFP和H-FFP高，但差異不顯著。

而莖鞘氮積累量則隨生育進程推進表現(xiàn)為先升后降趨勢。從幼穗分化期到抽穗期，優(yōu)化施肥莖鞘氮積累量升高最顯著，從抽穗期到抽穗后20 d下降較為明顯，從抽穗后20 d到成熟期出現(xiàn)小幅下降。幼穗分化期，M-OPT和H-OPT莖鞘氮積累量比M-FFP和H-FFP低27.7%（P＜0.05）和22.6%（P＜0.05）。到抽穗期，M-OPT和H-OPT莖鞘氮積累量比M-FFP和H-FFP高21.7%（P＜0.01）和8.5%。到抽穗后20 d，M-OPT莖鞘氮積累量表現(xiàn)最為突出，比M-FFP高29.8%（P＜0.01），H-OPT莖氮積累量差異不顯著。到成熟期，M-OPT和HOPT莖鞘氮積累量比M-FFP和H-FFP高，但差異不顯著。

兩地稻穗氮積累量則從抽穗期到成熟期一直

表3　優(yōu)化施肥對各器官氮積累量影響Table 3Effects of optimized fertilization on N accumulation in different organs（kg·hm-2）

呈上升趨勢，無論是從抽穗期到抽穗后20 d，還是從抽穗后20 d到成熟期，優(yōu)化施肥稻穗氮積累量上升趨勢尤為明顯，均顯著高于常規(guī)施肥，稻穗氮最大積累量均出現(xiàn)在成熟期。從抽穗期到成熟期，MOPT和H-OPT比M-FFP和H-FFP分別高11.2%（P＜0.05）和12.1%（P＜0.05）、17.8%（P＜0.05）和19.6%（P＜0.05）、18.4%（P＜0.01）和15.7%（P＜0.01）。而從全株氮積累量來看，優(yōu)化施肥的全株氮積累量主要在幼穗分化期后氮素積累較多，而常規(guī)施肥則主要表現(xiàn)為幼穗分化期前氮素積累，幼穗分化期后氮素積累明顯少于優(yōu)化施肥。

2.3優(yōu)化施肥對氮同化與轉(zhuǎn)運影響

優(yōu)化施肥對氮同化與轉(zhuǎn)運的影響見表4。莖葉氮轉(zhuǎn)運量以及抽穗后氮同化量均表現(xiàn)為優(yōu)化施肥顯著高于常規(guī)施肥。M-OPT和H-OPT莖葉氮轉(zhuǎn)運量比M-FFP和H-FFP高18.2%（P＜0.05）和16.5%（P＜0.05）；而抽穗后氮同化量分別比M-FFP和H-FFP高25.5%（P＜0.05）和25.7%（P＜0.05）。

氮轉(zhuǎn)運貢獻率是籽粒中來源于營養(yǎng)器官中氮轉(zhuǎn)運比例，同化貢獻率是生育后期增加的氮占籽粒氮比例［9］。如表4所示，M-OPT和H-OPT抽穗后氮轉(zhuǎn)運貢獻率分別比M-FFP和H-FFP高4.0個百分點和8.4個百分點（P＜0.05），抽穗后氮同化貢獻率分別比M-FFP和H-FFP高3.7個百分點（P＜0.05）和3.2個百分點（P＜0.05）。結(jié)果說明，優(yōu)化施肥增加水稻抽穗后對氮素吸收，提高莖葉中氮同化和轉(zhuǎn)運量，增加稻穗氮積累。

2.4水稻產(chǎn)量及葉片含氮率、抽穗后氮同化量與產(chǎn)量相關(guān)分析

表4　優(yōu)化施肥對氮同化與轉(zhuǎn)運影響Table 4Effects of optimized fertilization on N assimilation and transportation in rice plants

優(yōu)化施肥對水稻產(chǎn)量的影響見圖4。由圖4可見，兩個試驗點優(yōu)化施肥產(chǎn)量均高于常規(guī)施肥。HOPT比H-FFP增產(chǎn)11.2%（P＜0.01），M-OPT比MFFP增產(chǎn)6.9%（P＜0.05）。

為明確水稻不同生育時期氮吸收與積累對產(chǎn)量影響，分別對幼穗分化期、抽穗期和抽穗后20 d葉片含氮率及抽穗后氮同化量與產(chǎn)量作相關(guān)分析，結(jié)果見表5和圖5。由表5可知，在幼穗分化期，葉片含氮率與產(chǎn)量呈極顯著負相關(guān)，而抽穗期葉片含氮率與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)。由圖5可見，抽穗后氮同化量與產(chǎn)量呈正相關(guān)，r值為0.6873＞ r0.01=0.6226（n=16）。結(jié)果說明，后期氮積累有利于水稻產(chǎn)量提高。

圖4　優(yōu)化施肥對產(chǎn)量影響Fig.4Effects of optimized fertilization on rice yield

3　討論

表5　葉片含氮率與產(chǎn)量相關(guān)分析Table 5Correlation analysis between leaf N contents and yields

圖5　氮同化量與產(chǎn)量相關(guān)性Fig.5Correlation between N assimilation and yield

郁燕等研究表明，增加穗肥施用比例，可顯著提高水稻生育后期吸氮量，并顯著提高水稻產(chǎn)量［10］。本試驗通過對葉片含氮率與產(chǎn)量相關(guān)分析，證明幼穗分化期葉片含氮率與產(chǎn)量呈極顯著負相關(guān)，而抽穗期葉片含氮率與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)。說明如果前期施用過多氮肥，幼穗分化期之前葉片含氮率過高，會造成水稻生長過于繁茂，群體質(zhì)量下降，不利于抽穗灌漿期產(chǎn)量形成。而適當減少前期氮肥施用，將適量氮肥后移作為穗肥施用，可顯著提高抽穗期葉片含氮率及產(chǎn)量，與霍中洋等研究結(jié)果一致［11］。本試驗結(jié)果表明，優(yōu)化施肥處理抽穗后氮同化量及同化貢獻率均顯著高于常規(guī)施肥，抽穗后氮同化量與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)。進一步證明，以“前氮后移”為核心的優(yōu)化施肥可顯著增加水稻抽穗后對氮的吸收與同化，獲得更高產(chǎn)量，與蔣彭炎研究結(jié)果一致［12］。

本試驗中兩個試驗點優(yōu)化施肥基蘗肥氮量不同，因為民樂試驗點水稻秧苗。矮而弱，導致移栽后水稻生長緩慢，所以在分蘗期每公頃補施純氮12 kg，使M-OPT總施氮量較H-OPT增加18%。前期增施氮肥顯著增加了M-OPT水稻對氮素吸收和積累，但卻降低了水稻抽穗后氮轉(zhuǎn)運貢獻率，是造成M-OPT和M-FFP抽穗后氮轉(zhuǎn)運貢獻率差異不顯著主因。說明前期增施氮肥造成水稻營養(yǎng)體生長繁茂，群體質(zhì)量較差，即使后期增施氮肥也不能增加莖葉中氮素向籽粒運轉(zhuǎn)，不利于產(chǎn)量提高。只有減少前期氮肥施用，優(yōu)化水稻群體質(zhì)量，才能保證后期氮素供應充足，莖葉中積累氮素更多向籽粒中運轉(zhuǎn)，提高產(chǎn)量，這與阮新民等研究結(jié)果一致［13-15］。

4　結(jié)論

優(yōu)化施肥顯著提高水稻抽穗后各器官含氮率和氮積累量，顯著增加氮在稻穗中分配，提高莖葉氮轉(zhuǎn)運量和抽穗后氮同化量、氮同化貢獻率以及氮轉(zhuǎn)運貢獻率。對葉片含氮率與產(chǎn)量相關(guān)分析表明，幼穗分化期葉片含氮率與產(chǎn)量呈極顯著負相關(guān)，而抽穗期葉片含氮率與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，抽穗后氮同化量與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)。

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Effect of optimized fertilization on N uptake，transportation of rice cultivar Wuyoudao4

LUO Shengguo,WANG Huan,LIU Yuanying,WANG Lijuan,ZHAOGuangxin
(School of Resources and Environmental Sciences,Northeast Agricultural University, Harbin 150030,China)

Two treatments(optimized fertilization and farmer's fertilization practice)were adopted to study the effects of optimized fertilization on N assimilation,accumulation and transportation.The results showed that the optimized fertilization could promote N absorption at late stages,increase N accumulation,and promote N transportation.At heading stage and 20 d after heading,the N contents in rice leaf in M-OPT and H-OPT were 12.7%(P<0.01)and 12.0%(P<0.01),5.3%(P<0.05)and 11.0%(P< 0.01)higher than that of M-FFP and H-FFP.At maturity stage,the N accumulation in panicle in M-OPT and H-OPT were 18.4%(P<0.01)and 15.7%(P<0.01)higher than that of M-FFP and H-FFP.The amount of N transportation in stem and leaf after heading were 18.2%(P<0.05)and 16.5%(P<0.05) higher than that of M-FFP and H-FFP,respectively;the contribution rate of post-heading N assimilation (CAN)to seed were 3.7 percentage points(P<0.05)and 3.2 percentage points(P<0.05)higher than that of M-FFP and H-FFP,respectively.The amount of N assimilation in stem and leaf after heading were 25.5%(P<0.05)and 25.7%(P<0.05)higher than that of M-FFP and H-FFP,respectively.The amount of N assimilation in stem and leaf after heading had a significantly positive correlation with rice yield(P< 0.01).

rice;N content;N accumulation;N transportation;CAN

S511

A

1005-9369（2016）07-0009-07

2016-04-08

科技部“十二五”科技支撐項目（2013BAD20B04）

羅盛國（1956-），男，教授，碩士，碩士生導師，研究方向為作物養(yǎng)分管理。E-mail:luoshengguo56@163.com