（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(yáng)618000）

雜交中稻在不同地域和施氮水平下氮、磷、鉀稻谷生產(chǎn)效率的差異性研究

徐富賢，熊 洪，張 林，郭曉藝，朱永川，周興兵，劉 茂

（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(yáng)618000）

以雜交中稻高產(chǎn)品種‘Ⅱ優(yōu)7號(hào)’和高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)新品種‘渝香優(yōu)203’為材料，在西南稻區(qū)4?。ㄊ校┑?個(gè)生態(tài)點(diǎn)采用相同的試驗(yàn)方案，研究了氮、磷、鉀稻谷生產(chǎn)效率與地理位置、土壤基礎(chǔ)肥力、施氮量的關(guān)系。結(jié)果表明，氮稻谷生產(chǎn)效率在品種間、地點(diǎn)間及施氮水平間的差異均達(dá)極顯著水平，試驗(yàn)地點(diǎn)與施氮水平間的交互作用顯著；磷和鉀的稻谷生產(chǎn)效率表現(xiàn)為地點(diǎn)間和施氮水平間差異顯著或極顯著?！逑銉?yōu)203’比‘Ⅱ優(yōu)7號(hào)’的氮稻谷生產(chǎn)效率極顯著提高。氮、磷、鉀的稻谷生產(chǎn)效率間相互呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。在低經(jīng)度、高海拔地區(qū)，以及土壤有機(jī)質(zhì)和有效磷含量高、pH值高、施氮水平低條件下，氮、磷、鉀的稻谷生產(chǎn)效率較高。

雜交中稻；地理位置；施肥；稻谷生產(chǎn)效率

在人增地減矛盾日益突出的嚴(yán)峻形勢(shì)下，通過(guò)改良水稻品種、配套先進(jìn)的栽培技術(shù)和加大生產(chǎn)投入已成為穩(wěn)步提高水稻單產(chǎn)，保障糧食安全的重要途徑。其中，增加肥料特別是氮肥的投入就是有效措施之一［1～3］。但肥料利用率隨著肥料用量的增加明顯下降［1］，肥料利用率低還會(huì)引發(fā)能源浪費(fèi)、環(huán)境污染和生產(chǎn)效益降低等問(wèn)題。因此，如何提高稻田肥料利用率，受到了農(nóng)學(xué)家們的極大重視，是國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期以來(lái)研究的重要課題［1］。

氮、磷、鉀是維持水稻正常生長(zhǎng)必需的三大營(yíng)養(yǎng)要素。前人就水稻基因型、根系生長(zhǎng)、物質(zhì)積累、生理代謝、植株性狀、氮肥種類、平衡施肥、施肥方法、肥水運(yùn)籌、氮肥精準(zhǔn)施用技術(shù)與氮素吸收利用效率的關(guān)系開(kāi)展了深入致細(xì)的研究［1～9］。施鉀能提高稻谷產(chǎn)量［10～14］，主要是提高了水稻不同生育階段植株吸氮量，促進(jìn)了抽穗后氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量和轉(zhuǎn)運(yùn)率［11］，并維持土壤鉀素肥力［12］和促進(jìn)氮磷養(yǎng)分從水稻的莖葉部位向穗輸送［13］。不同時(shí)期施用鉀肥對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)依次為基肥＞分蘗肥＞穗肥［14］。水稻各生育階段的吸氮量與稻谷產(chǎn)量均呈顯著正相關(guān)，而中后期的磷鉀吸收多為奢侈吸收［15］。雜交稻的總產(chǎn)量平均比常規(guī)稻增加10.8%，氮、磷、鉀吸收總量分別平均比常規(guī)稻增加5.2%、8.8%、12.8%，對(duì)土壤中養(yǎng)分消耗比常規(guī)稻強(qiáng)［16］。氮磷鉀肥的配合施用對(duì)雙季水稻生物量的影響順序?yàn)镹PK＞NP＞PK＞NK＞CK，N、P、K對(duì)水稻的增產(chǎn)效應(yīng)系數(shù)分別為41.2%～54.8%、66.3%～88.2%和10.3%～10.9%［17］。耐低磷基因型在生育前期的氮、鉀積累量顯著高于低磷敏感基因型，耐低磷基因型生育后期的絕對(duì)積累量?jī)?yōu)勢(shì)消失，但相對(duì)積累量?jī)?yōu)勢(shì)變大［18］。稻草與N、P、K化肥配合施用能維持或提高紫色水稻土的生產(chǎn)力和土壤肥力，水稻獲得了持續(xù)高產(chǎn)，土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量提高，土壤磷的有效性增加［19］。秸稈還田后既提高了氮肥利用效率，還增加了N、P、K的收獲指數(shù)［20］。上述這些均為同一生態(tài)條件下不同肥水處理的研究結(jié)果。水稻對(duì)氮、磷、鉀的吸收利用能力受品種特性、土壤基礎(chǔ)肥力、氣候條件的影響較大，但在不同生態(tài)條件和土壤基礎(chǔ)肥力下研究這些因素與肥料利用率關(guān)系的文獻(xiàn)極少。

水稻肥料利用率的評(píng)價(jià)指標(biāo)多達(dá)10余種。在利用這些指標(biāo)對(duì)不同基因型的肥料利用效率進(jìn)行評(píng)價(jià)研究中發(fā)現(xiàn)，同一品種在不同評(píng)價(jià)指標(biāo)間的排序不完全一致［1，4］。說(shuō)明不同指標(biāo)反映了肥料吸收與利用的不同側(cè)面，在對(duì)水稻進(jìn)行遺傳改良以提高其肥料吸收與利用效率時(shí)，應(yīng)有明確的目標(biāo)和重點(diǎn)。筆者認(rèn)為，提高氮素的干物質(zhì)或稻谷生產(chǎn)效率應(yīng)該是遺傳改良的重點(diǎn)。因?yàn)?，只有提高氮素的生產(chǎn)效率，才能從根本上控制氮肥施用量和減輕施用氮肥所帶來(lái)的環(huán)境污染。為此，筆者以2個(gè)雜交中稻品種為材料，在西南稻區(qū)7個(gè)生態(tài)點(diǎn)，設(shè)統(tǒng)一的施氮處理和栽培密度，研究氮、磷、鉀的稻谷生產(chǎn)率與試驗(yàn)地點(diǎn)、土壤肥力、施氮水平及其互作關(guān)系，以期為雜交中稻的肥料高效利用提供理論與實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

試驗(yàn)在西南稻區(qū)的四川、重慶、云南、貴州4?。ㄊ校┑?個(gè)生態(tài)點(diǎn)進(jìn)行（表1），均采用相同的試驗(yàn)方案。

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以大面積推廣的雜交中稻高產(chǎn)品種‘Ⅱ優(yōu)7號(hào)’和高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)新品種‘渝香優(yōu)203’為材料，按各地常年高產(chǎn)播種期播種，地膜濕潤(rùn)育秧，中苗移栽，按30 cm×16.7 cm規(guī)格每穴栽雙株。試驗(yàn)設(shè)4個(gè)施氮水平，即在施P2O575 kg/hm2，K2O 75 kg/hm2作底肥的基礎(chǔ)上，分別設(shè)施氮0、90、150、210 kg/hm2（其中底肥占60%、分蘗肥20%、穗肥20%），分別表示為N0、N90、N150、N210，并以不施任何肥料的空白處理作對(duì)照（CK）。試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，以肥料為主處理，品種為副處理，共10個(gè)處理，3次重復(fù)。小區(qū)面積16.5 m2，小區(qū)間留走道53.3 cm，做單埂，區(qū)組間留走道86.6 cm，做雙埂，均用地膜包覆。

1.2 考查項(xiàng)目

用GPS定位儀測(cè)定各點(diǎn)試驗(yàn)田所處位置的經(jīng)度、緯度，用180K海拔儀測(cè)海拔高度；在本田施肥前按梅花5點(diǎn)取樣法，取稻田0～25 cm耕作層混合土樣2 kg并風(fēng)干；水稻成熟期各處理每次重復(fù)均按小區(qū)平均有效莖數(shù)取樣1穴，分為籽粒、葉片、莖鞘3部分，先在105℃下殺青30 min，然后在80℃下烘干至恒重，以考查植株各部分干物質(zhì)量。所有土壤和植株樣品（3重復(fù)混和樣）均統(tǒng)一送至四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院分析測(cè)試中心，分析各試驗(yàn)點(diǎn)稻田基礎(chǔ)土壤肥力（用硫酸—重絡(luò)酸鉀濕燒法測(cè)有機(jī)質(zhì)，用凱氏法測(cè)全氮，用堿熔—鉬銻抗比色法測(cè)全磷，NaOH熔融—火焰光度法測(cè)全鉀，用電位法測(cè)pH，用擴(kuò)散法測(cè)堿解氮，用NaHCO3浸提—鉬抗比色法測(cè)有效磷，用0.5 mol/L NaH4OAc浸提—火焰光度法測(cè)速效鉀）和各處理籽粒、葉片、莖鞘的氮、磷、鉀含量，并據(jù)此計(jì)算植株養(yǎng)分的稻谷生產(chǎn)效率（養(yǎng)分稻谷生產(chǎn)效率＝籽粒質(zhì)量/地上部植株吸收養(yǎng)分積累總量）［4］。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

首先對(duì)氮、磷、鉀的稻谷生產(chǎn)效率進(jìn)行試驗(yàn)地點(diǎn)、品種及施氮處理間聯(lián)合方差分析和變異系數(shù)分析；然后利用各試驗(yàn)點(diǎn)、各試驗(yàn)處理的養(yǎng)分稻谷生產(chǎn)效率（氮稻谷生產(chǎn)效率：YN，磷稻谷生產(chǎn)效率：YP，鉀稻谷生產(chǎn)效率：YK），分別建立與試驗(yàn)點(diǎn)的經(jīng)度（x1）、緯度（x2）、海拔（x3）、施氮量（x4）、土壤基礎(chǔ)肥力的有機(jī)質(zhì)（x5）、全氮（x6）、全磷（x7）、全鉀（x8）、pH（x9）、堿解氮（x10）、有效磷（x11）、速效鉀（x12）關(guān)系的相關(guān)、偏相關(guān)與回歸方程。所有計(jì)算由DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和Excel操作系統(tǒng)完成。

表1 各試驗(yàn)點(diǎn)的地理位置及稻田基礎(chǔ)肥力Table 1 Geography position and soil basic fer tility of the experiment sites____________________

2 結(jié)果與分析

2.1 氮、磷、鉀稻谷生產(chǎn)效率的變異性分析

從表2看出，氮、磷、鉀的稻谷生產(chǎn)效率變異系數(shù)高達(dá)23.21%～36.52%。其中，氮稻谷生產(chǎn)效率在品種間、地點(diǎn)間及施氮水平間的差異均達(dá)極顯著水平，品種與地點(diǎn)和施氮水平間的交互作用均不顯著，試驗(yàn)地點(diǎn)與施氮水平間的交互作用顯著；磷和鉀的稻谷生產(chǎn)效率均表現(xiàn)為品種間差異不顯著，地點(diǎn)間和施氮水平間差異顯著或極顯著，品種、地點(diǎn)及施氮水平間的交互作用均不顯著。表明提高氮稻谷生產(chǎn)效率應(yīng)在選擇高效率品種基礎(chǔ)上，重視試驗(yàn)地點(diǎn)與施氮水平的調(diào)節(jié)作用；磷和鉀的稻谷生產(chǎn)效率可根據(jù)種植地點(diǎn)的環(huán)境、土壤條件與氮肥運(yùn)籌予以改善。多重比較結(jié)果看出，渝香優(yōu)203比Ⅱ優(yōu)7號(hào)的氮稻谷生產(chǎn)效率極顯著提高，但兩品種間的磷和鉀的稻谷生產(chǎn)效率差異不顯著；氮、磷、鉀的稻谷生產(chǎn)效率均以云南賓川最高，四川中江最低；以不施氮處理的氮、磷、鉀的稻谷生產(chǎn)效率為最高（表3）。

就氮、磷、鉀三要素間稻谷生產(chǎn)效率的關(guān)系而言，三者間相互均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，兩個(gè)品種表現(xiàn)一致（圖1、圖2），表明氮、磷、鉀的稻谷生產(chǎn)效率間并沒(méi)有矛盾，可同步提高，有助于肥料利用率高效栽培措施的研究與制定。

以上結(jié)果表明，水稻的肥料利用效率變異度高，受品種、地點(diǎn)及施氮水平影響較大。為了更明確其制約的關(guān)鍵因子，尚需進(jìn)一步深入分析。

表2 氮、磷、鉀稻谷生產(chǎn)效率變異情況及其方差分析F值Table 2 The variation of grain productive rate of N，P，K and their F value for varieties

（續(xù)表2）

表3 試驗(yàn)地點(diǎn)、品種及施氮量處理間氮、磷、鉀稻谷生產(chǎn)效率差異比較Table 3 Comparison of grain productive rate of N，P，K among different experiment sites，varieties and N application levels

圖1 Ⅱ優(yōu)7號(hào)氮、磷、鉀稻谷生產(chǎn)效率間的關(guān)系Fig.1 Relationship among grain p roductive rates of N，P and K for II－You 7

圖2 渝香優(yōu)203氮、磷、鉀稻谷生產(chǎn)效率間的關(guān)系Fig.2 Relationship among grain productive rates of N，P and K for Yuxiangyou 203

2.2 氮、磷、鉀稻谷生產(chǎn)效率與地理位置、基礎(chǔ)肥力和施氮水平的關(guān)系

單相關(guān)分析結(jié)果可見(jiàn)，氮、磷、鉀稻谷生產(chǎn)效率均分別與經(jīng)度（x1）呈極顯著負(fù)相關(guān)，與海拔（x3）、土壤有機(jī)質(zhì)（x5）、全氮（x6）和pH（x9）呈極顯著正相關(guān)；氮、磷稻谷生產(chǎn)效率還分別與全磷（x7）呈顯著或極顯著正相關(guān)，兩個(gè)品種表現(xiàn)完全一致（表4）。

再?gòu)亩嘣鸩交貧w與偏相關(guān)分析結(jié)果（表5）看，6個(gè)回歸方程的決定系數(shù)高達(dá)0.6775～0.8826，F(xiàn)值均達(dá)極顯著水平，偏相關(guān)系數(shù)達(dá)顯著或極顯著水平。說(shuō)明氮、磷、鉀稻谷生產(chǎn)效率與相關(guān)影響因子間的擬合度較好，可用以探索氮、磷、鉀稻谷生產(chǎn)效率與地理位置、基礎(chǔ)肥力和施氮水平的關(guān)系。分析結(jié)果表明，提高Ⅱ優(yōu)7號(hào)的氮稻谷生產(chǎn)效率主要通過(guò)降低施氮量（x4）和提高土壤有機(jī)質(zhì)含量（x5），提高磷稻谷生產(chǎn)效率主要在高海拔區(qū)（x3）、降低施氮量（x4）和增加土壤有效磷含量（x11），提高鉀稻谷生產(chǎn)效率在低經(jīng)度區(qū)（x1）、提高土壤有機(jī)質(zhì)含量（x5）和pH值（x9）；提高渝香優(yōu)203的氮稻谷生產(chǎn)效率主要是降低施氮量（x4）和提高土壤有機(jī)質(zhì)含量（x5），提高磷稻谷生產(chǎn)效率主要在低經(jīng)度（x1）高海拔（x3）區(qū)和降低土壤全鉀含量（x8），提高鉀稻谷生產(chǎn)效率主要在低經(jīng)度區(qū)（x1）、降低施氮量（x4）和增加土壤有機(jī)質(zhì)含量（x5）。

綜上所述，氮、磷、鉀稻谷生產(chǎn)效率與地理位置、基礎(chǔ)肥力和施氮水平的單相關(guān)分析結(jié)果兩品種表現(xiàn)完全一致，但多元逐步回歸與偏相關(guān)分析品種間則有部分差異?？傮w而言，在低經(jīng)度高海拔地區(qū)，提高稻田有機(jī)質(zhì)、土壤有效磷含量和pH值，減少施氮量，有利于氮、磷、鉀稻谷生產(chǎn)效率的提高。

表4 氮、磷、鉀稻谷生產(chǎn)效率與試驗(yàn)點(diǎn)的地理位置、稻田基礎(chǔ)肥力和施氮水平的相關(guān)系數(shù)Table 4 Correlation coefficients between grain p roductive rate of N，P，K and geography position，basic fertility of soil for experiment sites and N app lication level

表5 氮、磷、鉀稻谷生產(chǎn)效率與試驗(yàn)點(diǎn)的地理位置、稻田基礎(chǔ)肥力和施氮水平的回歸分析Table 5 Regression analysis betw een grain productive rate of N，P，K and geography position，basic fertility of soil for experiment sites and N application level

3 討論

迄今為止，關(guān)于水稻品種特性和肥水管理對(duì)氮、磷、鉀吸收利用效率的影響，國(guó)內(nèi)外已有較多研究［1～20］。如夏冰等［21］指出超級(jí)雜交稻比常規(guī)稻的養(yǎng)分利用率顯著提高，劉淑軍等［22］比較了不同水稻基因型的養(yǎng)分吸收特性。但種植地域的生態(tài)條件和土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分元素對(duì)肥料利用率方面的研究甚少。本文以兩個(gè)雜交中稻品種為材料，采用相同的栽培技術(shù)及施氮水平處理，在7個(gè)生態(tài)區(qū)開(kāi)展氮、磷、鉀稻谷生產(chǎn)效率與環(huán)境條件及施氮水平關(guān)系的研究，首次將影響肥料稻谷生產(chǎn)效率的因素解析成了地理位置即生態(tài)條件［23］、土壤基礎(chǔ)肥力、施氮水平、品種4大因素及其互作關(guān)系。

本研究結(jié)果表明，低經(jīng)度、高海拔地區(qū)的氮、磷、鉀稻谷生產(chǎn)效率較高（表4、表5）。在目標(biāo)產(chǎn)量相同的情況下，該地區(qū)應(yīng)適當(dāng)減少肥料施用量，高經(jīng)度、低高海拔地區(qū)則可適當(dāng)增加肥料用量［24］。經(jīng)度與海拔影響肥料稻谷生產(chǎn)效率的機(jī)理可能與其所處的氣候條件有關(guān)［23］，但需進(jìn)一步研究。前人對(duì)水稻氮素利用效率的研究較多且深入［1～9］，對(duì)磷［17，18］、鉀［10～14］的研究相對(duì)較少。本研究結(jié)果表明，氮、磷、鉀稻谷生產(chǎn)效率間相互呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（圖1、圖2），表明提高氮肥利用率與提高磷、鉀肥利用率是協(xié)調(diào)一致的，而且氮肥對(duì)稻谷貢獻(xiàn)的效應(yīng)最大［1，4］。因此，在以后開(kāi)展肥料利用率的栽培途徑研究中，只需提出氮高效利用的栽培管理措施即可，不需分別對(duì)磷、鉀肥進(jìn)行研究。李成亮等研究指出，氮、磷、鉀肥對(duì)土壤pH值影響不一致，氮肥（尿素）的長(zhǎng)期使用降低了土壤pH值，而磷肥（鈣鎂磷肥）的使用減緩了土壤pH值的降低［17］。四川省納溪區(qū)土肥站2008～2009年對(duì)2000多個(gè)土樣分析結(jié)果與10年前比較，該區(qū)稻田土壤酸化十分嚴(yán)重，可能與長(zhǎng)期單一施用氮肥有關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)，氮、磷、鉀稻谷生產(chǎn)效率分別與土壤有機(jī)質(zhì)含量和pH值呈極顯著正相關(guān)（表4、表5），與施氮量呈極顯著負(fù)相關(guān)（表5）。這就啟示我們，在大面積生產(chǎn)中應(yīng)增施有機(jī)肥和鈣鎂磷肥、控制氮肥施用量并多施堿性肥料，有利于提高施肥效率。

4 結(jié)論

氮稻谷生產(chǎn)效率在品種間、地點(diǎn)間及施氮水平間的差異均達(dá)極顯著水平，試驗(yàn)地點(diǎn)與施氮水平間的交互作用顯著；磷和鉀的稻谷生產(chǎn)效率表現(xiàn)為地點(diǎn)間和施氮水平間差異顯著或極顯著。渝香優(yōu)203比Ⅱ優(yōu)7號(hào)的氮稻谷生產(chǎn)效率極顯著提高。氮、磷、鉀的稻谷生產(chǎn)效率間相互呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。在低經(jīng)度、高海拔地區(qū)，以及土壤有機(jī)質(zhì)和有效磷含量高、pH值高、施氮水平低條件下，氮、磷、鉀的稻谷生產(chǎn)效率較高。

致謝：馬均、鄭家國(guó)、涂士華、李經(jīng)勇、周維佳、楊叢黨等參加了部分試驗(yàn)工作，特此深表謝意！

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Study on the Variation of Grain Productive Rate of N，P，K for Mid-Season Hybrid Rice in Different Ecology Area and Nitrogen App lication Level

XU Fuxian，XIONG Hong，ZHANG Lin，GUO Xiaoyi，ZHU Yongchuan，ZHOU Xingbin，LIU Mao
（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）

The experimentwas conducted with 2mid-season rice combinations grown under the condition of differentecological site，basic fertility of soiland the level of N application in 2009.The datawere analyzed by variance，correlation，regression and partial correlations.The results indicated that the differences of grain productive rate（GPR）of N are highly significant in different experiment combinations，sites，and levels of N app lication.Themutual effect of experiment site and N application levelwas significanton GPR of N，the differences of GPR of P，K in differentexperiment sites and N application levels were significant at 0.01 or 0.05 level.GPR of N of‘Yuxiangyou 203’was higher than that of‘II-You 7’. Highly significant positive correlationswere observed among GPR of N，P，K.The suitable environment conditions for increasing GPR of N，P and K are low longitude，high altitude，high organic fertilizer，high available P，high pH and low level of N application.

m id-season hybrid rice；ecological site；fertilization；grain productive rate

S511.62

A

1001-5280（2017）03-0211-07 DO I：10.16848/j.cnki.issn.1001-5280.2017.03.01

201-7 01- 24

徐富賢（1965-），男，研究員，主要從事水稻栽培、生理、生態(tài)研究，Email：xu6501＠163.com。

國(guó)家水稻產(chǎn)業(yè)體系（CARS-01-29）；國(guó)家糧食科技豐產(chǎn)工程（2013BAD07B13-05）。