彭顯龍，梁辰，于彩蓮,2，張曉輝，劉智蕾

氮肥優(yōu)化管理對稻花香抗倒伏能力的影響

彭顯龍1,3，梁辰1，于彩蓮1,2，張曉輝1，劉智蕾1

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，哈爾濱150030；2.哈爾濱理工大學(xué)化工與環(huán)境工程學(xué)院，哈爾濱150040；3.黑龍江糧食產(chǎn)能協(xié)同創(chuàng)新中心，哈爾濱150030）

優(yōu)質(zhì)水稻品種稻花香2號易倒伏，通過改善栽培措施提高其抗倒伏能力具有重要意義。設(shè)置習(xí)慣施肥、氮肥綜合管理和控釋摻混肥等處理，研究氮肥管理模式對稻花香2號抗倒伏能力影響。結(jié)果表明，與習(xí)慣施肥相比，氮肥綜合管理處理增加莖稈含鉀量，顯著提高水稻莖稈抗折力，水稻田間倒伏較少或未倒伏，而習(xí)慣施肥處理倒伏比例為4.5%～8.7%（P＜0.05）；氮肥綜合管理和控釋摻混肥處理比習(xí)慣施肥水稻產(chǎn)量提高7.0%和9.2%（P＜0.05）；施用控釋摻混肥處理水稻基部節(jié)間長度、基部第二節(jié)間充實度和莖稈抗折力等與氮肥綜合管理處理無顯著差異，但田間倒伏比例顯著高于氮肥綜合管理和習(xí)慣施肥，原因是施用控釋肥摻混肥處理在整地時控釋肥漂浮導(dǎo)致肥料分布不勻。氮肥綜合管理可提高稻花香抗倒伏能力，提高水稻產(chǎn)量及穩(wěn)產(chǎn)性。

水稻；倒伏；產(chǎn)量；氮；控釋肥

倒伏影響水稻高產(chǎn)。生育后期多雨、大風(fēng)，品種抗倒伏能力差和栽培技術(shù)不配套是造成水稻倒伏的主要原因。栽培措施優(yōu)化是提高水稻抗倒伏能力主要手段。

寒地水稻氮肥用量高且氮肥偏重基蘗肥，水稻分蘗過多、群體過大，群體競爭加劇，莖稈細弱易發(fā)生倒伏[1]。一般說來，施氮水平越高，基部節(jié)間長度越長，基部莖粗壁厚越小，莖稈充實度和機械強度降低，作物易倒伏[2-4]。因此，減少氮肥用量有利于提高水稻抗倒伏能力。前氮后移施肥技術(shù)可顯著提高水稻抗倒伏能力，與控制灌溉相結(jié)合的水肥優(yōu)化管理技術(shù)效果更佳[1-2]?？蒯寭交旆始夹g(shù)既可以減少氮肥用量，又能滿足水稻生育后期氮素需求，具有顯著增效增產(chǎn)作用[5-7]。

稻花香2號（又名“五優(yōu)稻4號”）是優(yōu)質(zhì)粳稻典型代表，但易倒伏。本文通過田間試驗，研究控釋摻混肥和氮肥綜合管理對稻花香2號抗倒伏能力和產(chǎn)量影響，為提高該品種抗倒伏能力提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 時間和地點

2015、2016年在黑龍江省五常市龍鳳山鄉(xiāng)輝煌村開展為期兩年試驗，試驗期為4～10月。

1.2 材料

供試品種為稻花香2號（五優(yōu)稻4號）。供試肥料為尿素（含N 46%）、二銨（含N 18%，含P2O546%）、氯化鉀（含K2O 60%）、控釋尿素（含N 44%）、水稻返青肥（20-0-5）和穗肥（20-0-18）。土壤類型為草甸土型水稻土。土壤初始理化性質(zhì)如下：有機質(zhì)35.5 g·kg-1，堿解氮、速效磷和速效鉀分別為144、52.1和111 mg·kg-1，土壤pH 6.3（水土比2.5：1）。

1.3 設(shè)計

2年試驗均設(shè)置3個處理，處理1：農(nóng)民習(xí)慣施肥模式（FFP:Farmers fertilization practice）：按照農(nóng)戶調(diào)查結(jié)果施肥，總氮量110 kg·hm-2，P2O546 kg·hm-2，K2O 75 kg·hm-2。由于持續(xù)降雨，2016年第2次追肥推遲1周；處理2：氮肥綜合管理模式（INM:Integrated nitrogen management）：總氮量95 kg·hm-2，P2O546 kg·hm-2，K2O 75 kg·hm-2。詳見表1；處理3：控釋摻混肥（OPT:Optimal fertilization practice）：總氮量95 kg·hm-2，P2O546 kg· hm-2，K2O 75 kg·hm-2；基蘗肥用量同處理2，但基肥為控釋尿素（N 35 kg·hm-2）和其他肥料組成的摻混肥料，具體施肥時期和施肥量見表1。每個處理面積≥667m2，隨機排列，每個處理3次重復(fù)。所有處理密度為15穴·m-2（33 cm×20 cm），每穴2～4株。2015、2016年分別于4月15日和4月17日育苗，5月20日移栽。8月初抽穗，10月初收獲。采用間歇灌溉方式，其他措施同常規(guī)管理。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 莖稈物理性狀及力學(xué)指標(biāo)

取樣：抽穗后30d，每小區(qū)調(diào)查30穴水稻分蘗，選取具有平均分蘗的水稻6穴，選取代表性主莖或大分蘗18個，合并為1個樣本。

物理指標(biāo)：將穗莖下第四、三、二、一節(jié)分別計為基部一、二、三、四伸長節(jié)間（I1、I2、I3、I4），測量基部4個伸長節(jié)間長度（cm）及穗部長度（cm），同時測量株高（cm）；重心高度（Center of gravity height,CGH）[8]；采用YYD-1A莖稈強度測定儀測試節(jié)間抗折力（Breaking resistance,BR）。

力學(xué)指標(biāo)：按郭玉華[9]等方法計算第二節(jié)間抗折彎矩（Breaking moment,M）、第二節(jié)間充實度、彎曲力矩（Bending moment,BM）。參照Islam、許俊偉等[10-11]方法計算倒伏指數(shù)（Lodging index,LI）：

充實度（mg·cm-1）=節(jié)間干物重/節(jié)間長度×1000；抗折彎矩（N·cm）=節(jié)間抗折力（N）×5/4；彎曲力矩（cm·g）=節(jié)間基部到穗頂長度×節(jié)間基部到穗頸的鮮重×9.8/1000；倒伏指數(shù)=彎曲力矩/節(jié)間抗折力× 100

1.4.2 莖稈化學(xué)指標(biāo)

取上述測定抗折力的第1、2節(jié)間莖稈，80℃烘至恒重，粉碎機粉碎，過80目篩后濃硫酸和過氧化氫消煮，應(yīng)用連續(xù)流動分析儀測試全氮含量。全鉀含量測定參照火焰分光光度法[12]。

1.4.3 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

每處理調(diào)查30穴水稻分蘗，每點取3～4穴，共10穴水稻，探究每穗總粒數(shù)、每穗實粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重。實收測產(chǎn)，去雜后測定含水量折合14.5%含水量時產(chǎn)量。

1.4.4 田間調(diào)查

2年內(nèi)成熟期水稻均有倒伏，調(diào)查水稻田間倒伏率，參照文獻[13]方法：每塊試驗田選取3個區(qū)域，調(diào)查其中傾斜角度＞45°植株數(shù)和總植株數(shù)目。

表觀倒伏率=（各調(diào)查區(qū)傾斜角度＞45°植株數(shù)）/調(diào)查區(qū)總株數(shù)。

示范田周邊農(nóng)戶和試驗FFP處理施肥相同，為了解水稻倒伏原因，本研究調(diào)查試驗區(qū)和周邊農(nóng)戶插秧密度、最高分蘗數(shù)和收獲穗數(shù)及灌溉方式和產(chǎn)量等指標(biāo)。

表1 各處理施肥時期及施肥量Table 1 Time and amount of N fertilizers applied for each treatment

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)以平均值表示，采用SPSS 11.5軟件作統(tǒng)計分析，使用單因素統(tǒng)計作方差分析，用LSD法作差異顯著性比較，顯著性水平為P＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 水稻株高及節(jié)間配置

由表2可知，水稻株高處理間差異不顯著，優(yōu)化氮肥管理有助于降低基部節(jié)間長度，優(yōu)化節(jié)間配置，但年際間作用效果并不一致。2015年2個優(yōu)化處理基部節(jié)長度相對FFP均降低。相對于FFP， OPT基部節(jié)間長度降低28.8%（P＜0.05），最為顯著；而INM處理也有降低趨勢，基部第一節(jié)間降低達顯著水平，而基部第二節(jié)間降低不顯著。2016年，與對照相比，2個優(yōu)化處理雖然基部節(jié)間均有降低趨勢，但是處理間節(jié)間長度差異不顯著。兩年處理間三、四節(jié)間長度差異均不顯著；2015年，OPT相對FFP穗長增加9.3%（P＜0.05）。2016年穗長處理間差異不顯著?？傮w看，處理間株高差異均不顯著，但INM和OPT兩處理具有更好節(jié)間配置，基部節(jié)間更短，上部節(jié)間更長，有利于提高水稻抗倒伏能力。

表2 氮素優(yōu)化管理水稻莖稈株高和節(jié)間長度配置影響Table 2 Effect of nitrogen optimal management on height and internode collocation of rice(cm)

2.2 莖稈力學(xué)特性

由表3可知，處理間重心高度差異不顯著，優(yōu)化施肥影響節(jié)間充實度，年際間存在差異。2015年，OPT和INM相對FFP節(jié)間充實度增加18.5%（P＜0.05）和18.2%；2016年節(jié)間充實度雖有改善，但處理間差異不顯著。優(yōu)化養(yǎng)分管理顯著增加基部第二節(jié)間抗折力，與FFP相比，INM和OPT處理莖桿抗折力平均增加28.4%（P＜0.05）和29.2%（P＜0.05）。不同處理間倒伏指數(shù)差異不大，而倒伏率差異顯著。與FFP相比，兩年INM倒伏率比FFP分別降低100%（P＜5%）、57.7%（P＜5%）；2015年 OPT和FFP倒伏率無差異，2016年，OPT倒伏率相對FFP增加73%。結(jié)果表明，優(yōu)化養(yǎng)分管理可增加節(jié)間充實程度提高莖干抗折力，提高水稻抗倒伏能力。OPT雖然增加水稻莖稈抗折力，但田間倒伏比例增加，這可能與施用控釋摻混肥處理攪漿時控釋肥漂浮有關(guān)，控釋肥集中點易發(fā)生倒伏，而該處理也主要表現(xiàn)為點塊狀倒伏。由表4可知，兩年中試驗區(qū)和調(diào)查農(nóng)戶施肥方式相同，但調(diào)查農(nóng)戶的水稻倒伏更嚴(yán)重，主要是調(diào)查農(nóng)戶單穴基本苗較多，最高分蘗數(shù)較高，長期淹水，因此倒伏嚴(yán)重。

表3 氮素優(yōu)化管理對莖稈的力學(xué)特征和倒伏性質(zhì)影響Table 3 Effect of optimal nitrogen management on mechanical index and lodging index

表4 試驗區(qū)與調(diào)查習(xí)慣施肥農(nóng)戶的倒伏相關(guān)指標(biāo)Table 4 Index of lodging for farmer fertilization practice in survey and experiment

2.3 分蘗成穗率

由圖1可知，施用控釋摻混肥對提高水稻分蘗成穗率有積極作用。各處理分蘗成穗率分別為：INM＞OPT＞FFP、OPT＞INM＞FFP，OPT分蘗成穗率相對于FFP分別提高10.3%和9.7%（P＜0.05），增加明顯。而INM對分蘗成穗率影響存在年際間差異，2015年增加顯著，2016年增加不明顯。

2.4 莖稈化學(xué)成分

如表5所示，兩種優(yōu)化施肥可顯著增加莖稈中氮鉀比。2015年，INM和OPT鉀氮比值相對FFP分別增加21.6%和11.0%（P＜5%）。在優(yōu)化施肥中，氮肥綜合管理可同時增加莖稈鉀含量；相對FFP，兩年INM含鉀量分別增加17.9%（P＜5%）和6.6%（P＜5%）。說明氮素優(yōu)化管理更有利于莖稈中鉀元素積累。

2.5 水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

產(chǎn)量數(shù)據(jù)見表6，氮肥綜合管理和施用控釋摻混肥均可提高水稻產(chǎn)量。與習(xí)慣施肥相比，養(yǎng)分綜合管理水稻產(chǎn)量平均增加7.0%，變幅為4.9%～7.7%；兩年控釋摻混肥產(chǎn)量對應(yīng)增加值為9.2%（P＜0.05），變幅為9.04%～13.4%。分析產(chǎn)量構(gòu)成因素可知，相對于FFP，INM可通過促進大穗或增加千粒重而增產(chǎn)；2015年INM穗粒數(shù)相對FFP增加10.3%（P＜5%）；2016年INM結(jié)實率和千粒重分別增加7%（P＜5%）和5.94%（P＜5%）。而OPT增產(chǎn)主要來自水稻有效穗數(shù)和粒重增加；其中有效穗數(shù)平均增加8%（P＜0.05），千粒重平均增加5.3%。

圖1 氮素優(yōu)化管理對分蘗成穗率影響Fig.1 Effect of nitrogen optimal management on percentage of earring-tillers

表5 氮素優(yōu)化管理對基部第2節(jié)間氮鉀含量影響Table 5 Effect of nitrogen optimal management on content of N and K of I2

表6 氮素優(yōu)化管理對產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成影響Table 6 Effect of nitrogen optimal management on grain yield and yield components of rice

3 討論

氮肥綜合管理可提高稻花香2號抗倒伏能力。王丹等指出，相同密度條件下，前氮后移可改善水稻節(jié)間配置并提高抗折力、抗倒伏能力[1]。李國輝等研究指出，減少氮肥用量，增加穗粒肥有利于縮短基部節(jié)間長度，增加基部節(jié)間粗度、稈壁厚度，提高節(jié)間充實度、機械強度[4,14-15]。本試驗中，氮肥綜合管理對稻花香2號水稻基部節(jié)間長度和節(jié)間充實影響不穩(wěn)定，存在年際差異。對于稻花香2號而言，氮肥綜合管理主要提高基部節(jié)間鉀含量，增加鉀氮比，促進節(jié)間充實，顯著增加水稻抗折力，與楊世民等研究結(jié)果一致[3]。

本試驗中，施用控釋摻混肥處理水稻抗倒伏能力并未顯著提高，生育后期倒伏風(fēng)險增加。朱聰聰?shù)日J(rèn)為，控釋肥可控制分蘗中期分蘗，減少無效分蘗數(shù)，縮短基部節(jié)間長，提高抗倒伏性[16]。本試驗中，控釋肥施用雖減少無效分蘗，提高水稻分蘗成穗率，但該處理基部節(jié)間長度、莖稈含鉀量和節(jié)間充實度等指標(biāo)均未明顯改善。試驗用控釋肥料密度較小，整地時部分控釋肥漂浮，肥料分布不勻，養(yǎng)分特別是氮素過度供給導(dǎo)致水稻倒伏。該處理田間表現(xiàn)為條狀或點塊狀倒伏，證實此推測，如何解決該問題有待深入研究。一般認(rèn)為水稻產(chǎn)量越高，倒伏風(fēng)險越大[17]。本研究中，氮肥綜合管理和控釋肥處理莖稈特性相似，但控釋摻混肥處理產(chǎn)量更高，可能也是倒伏率較高的主因。

倒伏指數(shù)是評價水稻倒伏風(fēng)險適宜指標(biāo)，一般認(rèn)為倒伏指數(shù)越高，水稻倒伏風(fēng)險越大。本文施肥處理間倒伏指數(shù)無差異，而倒伏率差異顯著（見表3）。水稻倒伏指數(shù)與生育期有關(guān)，隨著生育期水稻稻穗重量增加，倒伏風(fēng)險加大[11]。氮肥管理影響水稻抽穗時間和灌漿速度，本試驗氮肥綜合管理可使水稻提早抽穗3～5 d，水稻灌漿明顯加快。雖同時取樣，相對于習(xí)慣施肥，本研究中氮肥綜合管理水稻提前抽穗4 d，取樣時穗重，重心高倒伏指數(shù)較大。接近成熟期時，兩個處理所處時期基本一致，氮肥綜合管理抗倒伏能力優(yōu)勢明顯，倒伏比率顯著減少。可見，當(dāng)管理措施影響水稻生育期時，倒伏指數(shù)評價抗倒伏能力準(zhǔn)確性發(fā)生變化。

習(xí)慣施肥，農(nóng)戶組成熟期水稻倒伏嚴(yán)重，但是試驗組倒伏較少（見表4）。原因是：①試驗組基本苗數(shù)科學(xué)合理，即每穴2～4株秧苗，而農(nóng)戶組基本苗數(shù)為4～6株。水稻最高分蘗期每穴分蘗數(shù)差異較大，農(nóng)戶組分蘗多，莖稈細弱，水稻容易倒伏。②灌水差異，試驗組采用間歇灌溉，而農(nóng)戶習(xí)慣長期淹水。長期淹水后莖稈充實度差，易引起水稻倒伏。綜上可知，稻花香2號抗倒伏能力差，與每穴插秧密度較高和長期淹水有關(guān)。通過優(yōu)化插秧密度和灌溉可有效提高水稻抗倒伏能力。

本試驗發(fā)現(xiàn)，控釋肥應(yīng)用促進單位面積穗數(shù)增加。游弈來等提出，施用控釋肥提高水稻穗粒數(shù)，增強結(jié)實灌漿[18]。張木等認(rèn)為，控釋摻混肥在提高成穗率方面效果良好，兼顧灌漿結(jié)實過程，產(chǎn)量因子協(xié)調(diào)，增產(chǎn)效果明顯[19]。本試驗中施用控釋摻混肥后分蘗成穗率、單位面積穗數(shù)、結(jié)實率、千粒重均得到改善，產(chǎn)量增加。Suresh，邢曉鳴等報道與本研究一致[20-21]。

4 結(jié)論

氮肥綜合管理可顯著提高水稻節(jié)間鉀含量，節(jié)間充實度好、基部兩個節(jié)間長度適當(dāng)、水稻莖桿抗折力顯著提高，水稻倒伏減少，顯著增加水稻產(chǎn)量?？蒯寭交旆蕬?yīng)用增加水稻分蘗成穗率，提高收獲穗數(shù)，增加結(jié)實率和千粒重，顯著提高水稻產(chǎn)量。施用控釋摻混肥可增加節(jié)間抗折力，但由于控釋肥漂浮，肥料分布不勻且產(chǎn)量較高，水稻倒伏并未顯著降低。氮肥綜合管理技術(shù)可提高稻花香抗倒伏能力，增加水稻產(chǎn)量。

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Effect of optimal nitrogen management on rice lodging resistance ability of Daohuaxiang-2/

PENG Xianlong1,3,LIANG Chen1,YU Cailian1,2,ZHANG Xiaohui1, LIU Zhilei1
(1.School of Resources and Environmental Sciences,Northeast Agricultural University, Harbin 150030,China;2.Institute of Chemical and Environmental Engineering,Harbin University of Science and Technology,Harbin 150040,China;3.Collaborative Innovation Center of Grain Production Capacity Improvement in Heilongjiang Province,Harbin 150030,China)

It is very important to increase lodging resistance ability of rice through improving cultural program,since Daohuaxiang-2,quality variety of rice,is easy to be for lodging.The experiment with farmer fertilization practice(FFP),integrated nitrogen management(INM)and controlled release fertilizer(OPT)was conducted to study the effect of optimal nitrogen management on lodging resistance ability of rice in Daohuaxiang-2.The results showed that INM increased potassium contents of stem and breaking resistance of rice stem compared to FFP significantly.The field lodging rate of INM was rare or even not,while lodging rate of FFP was 4.5%-8.7%(P＜0.05).Compared to FFP,INM and OPT increased grain yield by 7.0%(P＜0.05)and 9.2%,respectively.For the reason of an uneven distributed of controlled release fertilizer after stirslurry,field lodging rates in OPT were higher than those of INM and FFP,while the length of basal internode,breaking resistance and plumpness of I2 had no significant difference.These results proved that INM could improve the lodging resistance ability,as well as a high yield and yield stability of Daohuaxiang-2.

rice;lodging;yield;nitrogen;controlled release fertilizer

S318；S511.2+2

A

1005-9369（2017）08-0045-06

時間2017-9-12 11:37:11[URL]http://kns.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20170912.1137.012.html

彭顯龍,梁辰,于彩蓮,等.氮肥優(yōu)化管理對稻花香抗倒伏能力的影響[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2017,48(8):45-50.

PENG Xianlong,LIANG Chen,YU Cailian,et al.Effect of optimal nitrogen management on rice lodging resistance ability of Daohuaxiang-2[J].Journal of Northeast Agricultural University,2017,48(8):45-50.(in Chinese with English abstract)

2017-3-15

國家重點研發(fā)計劃項目（2016YFD0300909）；國家自然科學(xué)基金項目（41101281）

彭顯龍（1976-），男，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向為植物營養(yǎng)與施肥技術(shù)。E-mail:pxl0508@163.com