王海月 蔣明金 孫永健 郭長春 殷堯翥 何 艷 嚴(yán)田蓉楊志遠(yuǎn) 徐 徽 馬 均

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常規(guī)氮肥與緩釋氮肥配施對不同株距機(jī)插雜交稻磷素吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)及分配特征的影響

王海月 蔣明金 孫永健*郭長春 殷堯翥 何 艷 嚴(yán)田蓉楊志遠(yuǎn) 徐 徽 馬 均*

四川農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所 / 農(nóng)業(yè)部西南作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 四川溫江 611130

在前期研究確定總氮用量180 kg hm–2下, 緩釋氮肥與常規(guī)氮肥7∶3配施比例可獲得機(jī)插稻高產(chǎn)的基礎(chǔ)上, 研究緩釋氮肥配施和不同株距下機(jī)插雜交稻磷素積累、分配與利用特征及其與產(chǎn)量的關(guān)系。采用二因素裂區(qū)設(shè)計, 設(shè)3種機(jī)插株距(行距均為30 cm) 16、18及20 cm和4個緩釋氮肥用量(36、66、96和126 kg hm–2)與常規(guī)氮肥(均為54 kg hm–2)配施處理。結(jié)果表明, 緩釋氮肥用量對機(jī)插稻主要生育時期磷素積累量、各生育階段磷素吸收量及吸收速率、結(jié)實(shí)期莖鞘磷素轉(zhuǎn)運(yùn)量及轉(zhuǎn)運(yùn)率和葉片磷素轉(zhuǎn)運(yùn)率及貢獻(xiàn)率均有顯著影響。在株距為18 cm, 群體密度為18.52萬穴 hm–2, 緩釋氮肥(96 kg hm–2)與常規(guī)氮肥(54 kg hm–2)配施總量為150 kg hm–2時, 可有效提高機(jī)插稻對磷素的吸收, 促進(jìn)結(jié)實(shí)期莖鞘、葉片磷素向穗部的轉(zhuǎn)運(yùn)及分配, 能充分發(fā)揮本區(qū)域機(jī)插雜交秈稻的優(yōu)勢, 產(chǎn)量可達(dá)11 463.8 kg hm–2, 為本試驗(yàn)的最佳肥密運(yùn)籌處理。株距為16 cm, 群體密度(20.84萬穴 hm–2)相對較大, 施氮總量為180 kg hm–2時, 群體吸收的磷總量較高, 進(jìn)一步促進(jìn)了植株體內(nèi)磷素的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)及分配, 有利于產(chǎn)量提高, 但從節(jié)本增效的角度考慮, 以緩釋氮肥配施量150 kg hm–2為宜; 株距增加到20 cm施氮總量在180 kg hm–2下, 群體(16.67萬穴 hm–2)較小, 吸收磷素的絕對量少, 莖鞘、葉片中的磷素向穗部轉(zhuǎn)運(yùn)量多, 穗部磷素積累量增加, 產(chǎn)量增加。相關(guān)分析表明, 株距與緩釋氮肥配施量耦合下, 尤其以齊穗期至成熟期莖鞘磷素轉(zhuǎn)運(yùn)量與產(chǎn)量相關(guān)性較高(= 0.72**), 更有利于產(chǎn)量的提高。

機(jī)插稻; 株距; 緩釋氮肥; 磷素吸收; 轉(zhuǎn)運(yùn)及分配

磷是水稻生長發(fā)育所必需的三大營養(yǎng)元素之一, 同時也是核酸、磷脂和ATP等生命大分子的重要組分[1], 在新陳代謝和遺傳信息的傳遞等重要生命過程中起著重要作用。前人關(guān)于水稻對磷素的吸收利用進(jìn)行了大量研究, 普遍認(rèn)為磷能增加水稻產(chǎn)量, 改善稻米品質(zhì), 加速分蘗, 促進(jìn)幼穗分化、灌漿和籽粒飽滿[2-7], 還可提高水稻對重金屬脅迫的抗性[8-9]。目前從施肥角度對磷素營養(yǎng)的研究已有不少報道[2,10-14]。其中, 不同施肥模式[2,13]的研究表明, 適宜的氮磷鉀肥配施有利于磷、鉀的吸收和利用。而在等量磷素投入條件下, 楊雄等[10]研究表明在一定范圍內(nèi)隨著施氮水平的提高, 植株含磷率和磷積累量在拔節(jié)和抽穗期顯著增加, 成熟期呈先增后減趨勢, 磷素積累速率在播種至拔節(jié)階段與施氮量正相關(guān), 拔節(jié)至抽穗階段則呈先增后降趨勢。林洪鑫等[14]研究發(fā)現(xiàn), 磷素積累總量隨施氮量的增加而增加, 氮肥后移能提高水稻磷素積累總量和穗部磷素增加量。蘇陽等[15]也認(rèn)為氮肥和磷肥的吸收緊密相關(guān), 且控釋氮肥能促進(jìn)雜交稻對磷素的吸收, 顯著提高磷肥利用率、有效率和回收率, 減少磷肥在土壤中的固定?？v觀前人研究發(fā)現(xiàn), 雖然有關(guān)氮肥對水稻磷素吸收利用影響的研究較多, 但大多是常規(guī)尿素與磷鉀肥配施或氮肥水平等對移栽稻影響的研究, 而緩釋氮肥與常規(guī)氮肥配施用量組合成不同的施氮水平, 結(jié)合株距變化對機(jī)插稻磷素吸收、分配與利用的研究還鮮見報道。前期, 我們通過對緩釋氮肥篩選[16]及緩釋氮肥與常規(guī)氮肥配施研究[17]已初步明確緩釋氮肥對機(jī)插稻產(chǎn)量及氮肥吸收與利用的影響, 而緩釋氮肥下機(jī)插稻主要生育時期磷素積累、莖鞘和葉片中磷素向穗部轉(zhuǎn)運(yùn)、吸收利用及產(chǎn)量間的關(guān)系, 尚不明確。為此, 本試驗(yàn)利用緩釋氮肥的優(yōu)勢, 結(jié)合機(jī)插株距和氮肥減量研究其對磷吸收和利用的影響, 以期進(jìn)一步闡明機(jī)插株距和緩釋氮肥減量配施一定量常規(guī)氮肥下機(jī)插稻磷素吸收、利用及轉(zhuǎn)運(yùn)特征, 并探討緩釋氮肥配施和機(jī)插株距耦合下磷素吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)及分配與產(chǎn)量間的關(guān)系, 進(jìn)一步豐富和補(bǔ)充機(jī)插稻肥密調(diào)控機(jī)理, 以期達(dá)到既高產(chǎn)高效又環(huán)保的目的, 為成都平原中遲熟機(jī)插雜交秈稻肥密耦合下磷素高效利用及高產(chǎn)的栽培技術(shù)提供理論和實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及地點(diǎn)

供試品種為適宜西南稻區(qū)種植且具有代表性的雜交秈稻品種川谷優(yōu)7329 (生育期156~165 d)。試驗(yàn)田前茬為小麥, 耕層土壤(0~20 cm)質(zhì)地為沙壤土, 含有機(jī)質(zhì)23.86 g kg–1、全氮1.56 g kg–1、堿解氮111.51 mg kg–1、速效磷64.25 mg kg–1、速效鉀108.12 mg kg–1, 選用金正大樹脂包膜緩釋氮肥(含氮量44%), 常規(guī)氮肥尿素(含氮量46%)及磷肥(過磷酸鈣)和鉀肥(氯化鉀)。采用缽體毯狀秧盤(中國水稻研究所)旱育秧, 東洋PF455S插秧機(jī)插秧。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計與實(shí)施

在2015年不同施氮水平下緩釋氮肥與常規(guī)氮肥配施比例試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)[17]上, 試驗(yàn)于2016年在四川成都市溫江區(qū)四川農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所試驗(yàn)農(nóng)場(30°44′N, 103°52′E)進(jìn)一步深入和完善。采用株距(D)與緩釋氮肥配施量(N)二因素裂區(qū)試驗(yàn)。其中, 主區(qū)為機(jī)插株距, 在行距均為30 cm基礎(chǔ)上, 設(shè)3種株距為D1, 16 cm; D2, 18 cm和D3, 20 cm; 即機(jī)插密度分別為每公頃20.84、18.52和16.67萬穴, 基本苗分別為每公頃58.35、51.86和46.68萬株; 副區(qū)為緩釋氮肥配施量, 在前期確定的四川盆地區(qū)高產(chǎn)施氮(純氮)水平180 kg hm–2、緩釋氮肥與常規(guī)氮肥比例為7∶3 (即常規(guī)氮肥54 kg hm–2)的基礎(chǔ)上, 設(shè)置4種緩釋氮肥減量與常規(guī)氮肥配施處理和不施氮處理(表1)。

表1 緩釋氮肥減量與常規(guī)氮肥配施設(shè)置

4月15日播種, 旱育秧, 每盤播量75 g (干種子), 5月21日機(jī)插。磷肥施用量折合P2O575 kg hm–2, 鉀肥施用量折合K2O 150 kg hm–2, 且氮肥、磷肥和鉀肥均做底肥于機(jī)插后1 d一次性施入。田間小區(qū)計產(chǎn)面積20.0 m2, 3次重復(fù)。各小區(qū)間筑埂(寬40 cm, 高30 cm)并用塑料薄膜包埂, 以防肥水互串, 其他田間管理同當(dāng)?shù)卮竺娣e生產(chǎn)田。各處理下水稻生育進(jìn)程及生育期情況見表2。此外, 因本試驗(yàn)為2015年研究的延續(xù)[17], 兩年試驗(yàn)未完全重復(fù), 但相同的氮肥配施處理下, 產(chǎn)量及不同生育時期養(yǎng)分吸收利用年份間差異均不顯著, 為此, 本文就2016年試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。

表2 水稻生育時期進(jìn)程

D1、D2、D3代表株距16、18、20 cm, N0: 不施氮肥, N36:54、N66:54、N96:54、N126:54分別代表在常規(guī)尿素54 kg hm–2的基礎(chǔ)上, 緩釋氮肥配施量為36、66、96、126 kg hm–2。TS: 分蘗盛期; JS: 拔節(jié)期; FHS: 齊穗期; MS: 成熟期; DTJ: 移栽至拔節(jié)期天數(shù); DJF: 拔節(jié)至齊穗期天數(shù); DFM: 齊穗至成熟期天數(shù)。

D1, D2, and D3represent space of 16, 18, and 20 cm: N0: no nitrogen fertilization; N36:54, N66:54, N96:54,and N126:54represent slow release N addition of 36, 66, 96, and 126 kg hm–2at the base of urea N of 54 kg hm–2. TS: tillering stage; JS: jointing stage; FHS: full heading stage; MS: maturity stage; DTJ: days from transplanting to jointing; DJF: days from jointing to full-heading; DFM: days from full-heading to maturity.

1.3 測定項(xiàng)目與方法

分別于水稻分蘗盛期(機(jī)插后30 d, 葉齡8~9葉)、拔節(jié)期、齊穗及成熟期, 根據(jù)各小區(qū)的平均莖蘗數(shù)各取代表性稻株5株, 分莖鞘、葉片和穗(齊穗期和成熟期, 穗部包含枝梗和穎果) 三部分, 于105℃殺青30 min, 80℃下烘干至恒重后粉碎過80目篩, 采用濃H2SO4-H2O2消煮, 用釩鉬黃比色法[12]測磷含量。成熟期各小區(qū)除邊行外全部收獲, 按實(shí)收株數(shù)計產(chǎn)。

磷素吸收量(kg hm–2) = 某生育時期單位面積植株的磷素吸收量

植株含磷率(%) = 某生育時期植株磷素吸收量/某生育時期植株干物重×100

磷素吸收速率(kg hm–2d–1) = 某生育時期單位面積單位時間內(nèi)植株的磷素吸收量

磷素收獲指數(shù)(%) = (成熟期籽粒磷素吸收量/地上部磷素積累總量)×100

莖鞘(葉片)磷素轉(zhuǎn)運(yùn)量(kg hm–2) = 齊穗期莖鞘(葉片)磷素吸收量－成熟期莖鞘(葉片)磷素吸收量

莖鞘(葉片)磷素轉(zhuǎn)運(yùn)率(%) = 莖鞘(葉片)磷素轉(zhuǎn)運(yùn)量/齊穗期莖鞘(葉片)磷素吸收量×100

莖鞘(葉片)磷素貢獻(xiàn)率(%) = 莖鞘(葉片)磷素轉(zhuǎn)運(yùn)量/成熟期籽粒磷素積累總量×100

磷素轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率(%) = 磷素轉(zhuǎn)運(yùn)量/齊穗至成熟期穗部磷素積累總量×100

穗部磷素增加量(kg hm–2) = 成熟期穗部磷素吸收量－齊穗期穗部磷素吸收量

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Microsoft Excel 2003、DPS 6.5處理系統(tǒng)分析數(shù)據(jù), Origin 9.0制圖。采用LSD法檢驗(yàn)各處理間顯著性(<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 緩釋氮肥配施和不同株距下機(jī)插雜交稻主要生育時期稻株磷含量

不同株距和緩釋氮肥配施量下機(jī)插稻群體主要生育時期植株磷含量存在明顯差異(圖1), 且在分蘗盛期最高, 成熟期最低。株距對同時期植株磷含量的影響趨勢基本一致, 表現(xiàn)為D2>D1>D3。就緩釋氮肥減量效應(yīng)來看, 當(dāng)株距為D1和D3時, 主要生育時期稻株磷含量隨緩釋氮肥配施量的增加而增加; 而在株距D2下, 主要生育時期稻株磷含量則表現(xiàn)為N96:54>N126:54>N66:54>N36:54>N0, 且主要生育時期磷含量N96:54較N126:54、N66:54、N36:54、N0分別增加了6.67%、20.00%、23.08%和50.00%, 3.13%、6.45%、13.79%和22.22%, 3.26%、13.62%、16.97%和44.09%, 5.35%、15.32%、34.74%和79.02%。

圖1 不同處理機(jī)插稻主要生育時期群體含磷率

Fig. 1 P content in plants at main growth stages of mechanically-transplanted rice under different treatments

2.2 緩釋氮肥配施和不同株距下機(jī)插雜交稻主要生育時期的磷素利用特征及收獲指數(shù)

由表3可知, 株距僅對拔節(jié)期植株磷素吸收量和稻谷產(chǎn)量的影響達(dá)到極顯著水平, 緩釋氮肥配施對機(jī)插稻主要生育時期磷素吸收量、稻谷產(chǎn)量及磷素收獲指數(shù)的影響均達(dá)極顯著水平。就株距而言, 機(jī)插稻主要生育時期磷素吸收量和產(chǎn)量均表現(xiàn)為D2>D1>D3, 株距D2時產(chǎn)量為10 220.03 kg hm–2, 較D1和D3分別增加了886.08 kg hm–2和988.73 kg hm–2, 而磷素收獲指數(shù)則隨株距的加大而提高, 且D3較D1和D2分別增加了2.24%和1.42%。在株距D1和D3下, 主要生育時期磷素吸收量和產(chǎn)量均隨緩釋氮肥配施量的增加呈增加的趨勢, 其中最高產(chǎn)量分別達(dá)10 057.76 kg hm–2和10 732.01 kg hm–2。株距D2下, 主要生育時期磷素吸收量及稻谷產(chǎn)量均在N96:54時最佳, 且磷素吸收量N96:54與N126:54均無顯著性差異, 在N96:54時稻谷產(chǎn)量為11 463.85 kg hm–2, 其與N126:54的差異達(dá)顯著水平。

2.3 緩釋氮肥配施和不同株距下機(jī)插雜交稻主要生育階段磷素吸收量及吸收速率

緩釋氮肥配施對機(jī)插雜交稻主要生育階段磷素吸收量及吸收速率的影響均達(dá)極顯著水平(表4)。機(jī)插稻對磷素的吸收主要在拔節(jié)期至齊穗期, 其次是拔節(jié)前和齊穗后。隨株距的增加, 各主要生育階段磷素吸收量和吸收速率均先增加后減小。而從緩釋氮肥施用量來看, 在株距D1和D3下, 主要生育階段磷素吸收量和吸收速率整體上均隨緩釋氮肥施用量的減小而遞減; 株距為D2時, 階段磷素吸收量和吸收速率均隨緩釋氮肥施用量的增加表現(xiàn)為先增后降的趨勢, 且在N96:54下階段吸收量和吸收率達(dá)到最大, 在分蘗盛期至拔節(jié)期、拔節(jié)至齊穗期及齊穗至成熟期分別為9.60 kg hm–2和0.68 kg hm–2d–1、23.07 kg hm–2和0.64 kg hm–2d–1及11.09 kg hm–2和0.25 kg hm–2d–1。

表3 不同處理下機(jī)插稻主要生育時期的磷素利用特征及收獲指數(shù)

D: 株距; N: 緩釋氮肥配施量; D×N: 緩釋氮肥減量配施和株距互作。同欄數(shù)據(jù)后不同字母表示在0.05水平上差異顯著;*,**分別表示在0.05和0.01水平上差異顯著。

D: plant spacing; N: treatments of slow-release urea and conventional urea; D×N: interaction of plant spacing and treatments of slow-release urea and conventional urea. Values within a column followed by different letters are significantly different at<0.05.*Significant at0.05;**significant at0.01.

2.4 緩釋氮肥配施和不同株距下機(jī)插雜交稻齊穗至成熟期磷素轉(zhuǎn)運(yùn)及貢獻(xiàn)率

從表5可以看出, 僅緩釋氮肥配施對莖鞘磷素轉(zhuǎn)運(yùn)量及轉(zhuǎn)運(yùn)率、葉片磷素轉(zhuǎn)運(yùn)率及貢獻(xiàn)率、磷素轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率和穗部磷素增加量的影響均達(dá)極顯著水平。不同株距之間, D2下莖鞘磷素轉(zhuǎn)運(yùn)量最高, 較D1、D3分別提高了15.48%、11.31%, 而莖鞘磷素轉(zhuǎn)運(yùn)率及貢獻(xiàn)率隨株距的增加而提高, 葉片磷素轉(zhuǎn)運(yùn)量、磷素轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率及葉片貢獻(xiàn)率則與之相反。而葉片轉(zhuǎn)運(yùn)率在D3時最佳, 穗部磷素增加量表現(xiàn)為D2>D1>D3。從緩釋氮肥施用量來看, 在株距D1、D3下, 莖鞘磷素轉(zhuǎn)運(yùn)量及穗部磷素增加量均隨緩釋氮肥配施量的增加而增大, 莖鞘、葉片磷素轉(zhuǎn)運(yùn)率及貢獻(xiàn)率均在N0時最大。而在株距為D2下, 莖鞘磷素轉(zhuǎn)運(yùn)量、磷素轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率及穗部磷素增加量均在N96:54時最佳。莖鞘磷素貢獻(xiàn)率和葉片磷素轉(zhuǎn)運(yùn)量在各株距條件下隨緩釋氮肥量的變化差異均不明顯。

表4 不同處理下機(jī)插稻主要生育時期的磷素吸收量及吸收速率

同欄數(shù)據(jù)后不同字母表示在0.05水平上差異顯著;*,**分別表示在0.05和0.01水平上差異顯著?？s寫同表2。

Values within a column followed by different letters are significantly different at<0.05.*Significant at<0.05;**significant at<0.01. Abbreviations are the same as those given in Table 2.

2.5 緩釋氮肥配施和不同株距下機(jī)插雜交稻磷素吸收及轉(zhuǎn)運(yùn)與產(chǎn)量、磷素積累利用的關(guān)系

如表6所示, 除拔節(jié)至齊穗期磷素吸收量外, 分蘗盛期至拔節(jié)期、拔節(jié)至齊穗期及齊穗至成熟期磷素吸收量與產(chǎn)量、齊穗至成熟期磷素積累量及磷素積累總量均呈極顯著正相關(guān)(0.60**~1.00**)。齊穗期與成熟期各器官磷素吸收量及磷素轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率與產(chǎn)量、齊穗至成熟期磷素積累量及磷素積累總量呈極顯著正相關(guān)(0.44**~0.98**), 其中齊穗期莖鞘磷素吸收量與產(chǎn)量(0.86**)及磷素積累總量(0.90**)的相關(guān)性和成熟期穗部磷素吸收量與產(chǎn)量(0.88**)及磷素積累總量(0.98**)的相關(guān)性更高。莖鞘磷素轉(zhuǎn)運(yùn)量與產(chǎn)量及磷素積累總量極顯著正相關(guān), 葉片磷素轉(zhuǎn)運(yùn)量與產(chǎn)量, 齊穗至成熟期磷素積累量及磷素積累總量相關(guān)性均不顯著。

3 討論

3.1 緩釋氮肥減量配施與株距對磷吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和分配的影響

磷的吸收利用與氮素的施用關(guān)系密切, 但結(jié)果不盡一致。有研究表明, 水稻各器官的含氮率和含磷率均隨氮素水平的提高而增加[18]。而楊雄等[10]通過對50個粳稻品種在施氮量為0~337.5 kg hm–2范圍內(nèi)研究顯示, 過高的氮肥不利于粳稻品種對磷的吸收。孫永健等[19]也認(rèn)為, 植株磷積累量在各生育時期均隨施氮量的增加而增多, 隨施氮量的增加各營養(yǎng)器官磷素轉(zhuǎn)移量增加, 轉(zhuǎn)運(yùn)率降低, 但過高施氮量處理的莖鞘、葉片磷素轉(zhuǎn)運(yùn)量及穗部磷素增加量無顯著提高, 甚至有所降低。本研究表明, 在株距D1(16 cm)和D3(20 cm)條件下, 緩釋氮肥配施常規(guī)氮肥總氮量在0~180 kg hm–2時, 各生育時期機(jī)插稻植株磷含量、磷素積累量、稻谷產(chǎn)量、各生育階段磷素吸收量及吸收速率、齊穗至成熟期莖鞘磷素轉(zhuǎn)運(yùn)量和穗部磷素增加量均隨緩釋氮肥配施量的增加而提高, 而磷素收獲指數(shù)、磷素轉(zhuǎn)運(yùn)率和貢獻(xiàn)率則有所降低, 這與陳新紅等[15]研究結(jié)果一致, 與楊雄等[10]和孫永健等[19]研究存在一定差異。這主要是因?yàn)橹昃噍^大(20 cm)時, 群體密度(16.67萬穴 hm–2)低, 盡管群體通風(fēng)透光條件好, 但主要生育時期及生育階段群體吸收磷素的絕對量少(表4), 緩釋氮肥配施量增加, 能促進(jìn)莖鞘、葉片中磷素向穗部轉(zhuǎn)運(yùn), 有利于穗部磷素積累量增加, 從而提高產(chǎn)量。較高的機(jī)插密度(株距16 cm)下, 雜交稻群體密度(20.84萬穴 hm–2)相對較大, 群體吸收的磷總量稍高于株距20 cm處理, 隨緩釋氮肥配施量的增加, 主要生育時期磷素積累量及階段積累速率增加, 而植株體內(nèi)的磷素有利于籽粒灌漿和充實(shí), 這又進(jìn)一步促進(jìn)了莖鞘的磷素轉(zhuǎn)運(yùn)量, 盡管在轉(zhuǎn)運(yùn)率和貢獻(xiàn)率方面差異不大(表5), 但從絕對量上促進(jìn)了植株體內(nèi)磷素的積累、分配及轉(zhuǎn)運(yùn), 提高機(jī)插稻產(chǎn)量, 從節(jié)本增效的角度考慮, 株距較小(16 cm)時以緩釋氮肥(96 kg hm–2)與常規(guī)氮肥(54 kg hm–2)配施量150 kg hm–2有利于機(jī)插稻生產(chǎn)。當(dāng)機(jī)插株距增加較大(20 cm)時為了獲得高產(chǎn)應(yīng)適當(dāng)增加緩釋氮肥配施量, 以緩釋氮肥(126 kg hm–2)與常規(guī)氮肥(54 kg hm–2)配施量180 kg hm–2為佳。而在株距為D2(18 cm)時, 隨緩釋氮肥配施量增加, 主要生育時期機(jī)插雜交稻植株含磷率、磷素積累量及稻谷產(chǎn)量, 各生育階段磷素吸收量及吸收速率, 齊穗至成熟期各營養(yǎng)器官磷素轉(zhuǎn)運(yùn)量及穗部磷素增加量均表現(xiàn)先增后減趨勢, 且在緩釋氮肥(96 kg hm–2)與常規(guī)氮肥(54 kg hm–2)配施量為150 kg hm–2時最佳, 這進(jìn)一步表明水稻對氮素和磷素吸收的協(xié)同效應(yīng)[20]。緩釋氮肥配施量過高(即總氮量提高)而導(dǎo)致植株含磷率及磷素積累量降低, 這可能是由于過量施氮使群體過大, 遮蔽嚴(yán)重, 冠層內(nèi)光照條件不充足, 影響光合作用, 有機(jī)營養(yǎng)供給不足[21], 也有研究[22]認(rèn)為氮肥施用過多, 導(dǎo)致氮磷鉀比例失調(diào), 影響?zhàn)B分平衡吸收和干物質(zhì)積累, 最終導(dǎo)致植株和稻谷氮磷鉀含量下降。因此, 在適宜的機(jī)插株距下可通過適當(dāng)減少緩釋氮肥與常規(guī)氮肥的配施量來促進(jìn)水稻對磷素的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)及分配。這進(jìn)一步補(bǔ)充和完善了前人的研究成果[10,23]。

表5 不同處理下機(jī)插稻齊穗至成熟期磷素轉(zhuǎn)運(yùn)及貢獻(xiàn)率

同欄數(shù)據(jù)后不同字母表示在0.05水平上差異顯著;*,**分別表示在0.05和0.01水平上差異顯著。PT: 磷素轉(zhuǎn)運(yùn)量; PTE: 磷素轉(zhuǎn)運(yùn)率; PCR: 磷素貢獻(xiàn)率; PTCRV: 磷素轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率。

Values within a column followed by different letters are significantly different at<0.05.*Significant at<0.05;**significant at<0.01. PT: phosphorus translocation; PTE: phosphorus translocation efficiency; PCR: phosphorus contribution rate; PTCRV: P translocation conversion rate of vegetative organ.

表6 不同處理下機(jī)插稻主要生育階段磷素吸收及轉(zhuǎn)運(yùn)與產(chǎn)量、磷素積累利用的相關(guān)性

*,**分別表示在0.05和0.01水平上差異顯著。縮寫同表2和表5。

*Significant at<0.05;**significant at<0.01. Abbreviations are the same as those given in Table 2 and Table 5.

3.2 緩釋氮肥減量配施和株距下磷素吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)對產(chǎn)量及磷素積累利用的影響

目前就水稻磷素吸收及轉(zhuǎn)運(yùn)特征與產(chǎn)量關(guān)系的研究已有較多報道[24-28]。張亞潔等[24]研究顯示, 抽穗至成熟期稻株的磷素積累量與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)(= 0.83**)。韋還和等[25]研究表明, 播種至拔節(jié)期磷素積累量與產(chǎn)量呈極顯著線性負(fù)相關(guān), 拔節(jié)至抽穗期及抽穗至成熟期磷素積累量與產(chǎn)量均呈極顯著線性正相關(guān)。李鴻偉等[26]研究顯示, 對超高產(chǎn)栽培的水稻和小麥較常規(guī)栽培而言磷素吸收和積累均表現(xiàn)出拔節(jié)前較低, 拔節(jié)至抽穗, 抽穗至成熟較高的特點(diǎn)。李莉等[28]研究發(fā)現(xiàn), 中稻磷素積累量與產(chǎn)量只在分蘗至拔節(jié)期呈極顯著正相關(guān), 晚稻磷素積累量與產(chǎn)量只在抽穗至成熟期呈極顯著正相關(guān)。本研究表明, 株距和緩釋氮肥與常規(guī)氮肥配施下機(jī)插雜交稻分蘗盛期至拔節(jié)期、拔節(jié)至齊穗期及齊穗至成熟期磷素吸收量與產(chǎn)量及磷素積累量均呈極顯著正相關(guān)(= 0.63**~0.78**), 但不同生育階段的相關(guān)性不同, 磷素吸收量與產(chǎn)量相關(guān)性最大的時期在分蘗盛期至拔節(jié)期, 而各階段磷素吸收量與磷素積累總量相關(guān)性差異不大。這與前人研究結(jié)果[25-26,28]有差異, 主要原因與緩釋氮肥和常規(guī)氮肥的配施運(yùn)籌有關(guān), 由于水稻對營養(yǎng)元素吸收的協(xié)同作用, 生育前期對磷素的吸收作用較強(qiáng), 因此, 在水稻高產(chǎn)栽培管理中應(yīng)適當(dāng)控制生育前期磷素的吸收分配, 以免稻株?duì)I養(yǎng)生長過于旺盛, 影響拔節(jié)后的生殖生長, 而是促進(jìn)拔節(jié)至齊穗及齊穗至成熟期磷素養(yǎng)分的吸收, 實(shí)現(xiàn)水稻高產(chǎn)與磷高效的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。綜上所述, 緩釋氮肥與常規(guī)氮肥配施適當(dāng)后移是解決此問題的有效途徑。前期研究[24-25]表明, 抽穗期及成熟期磷素吸收量與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān), 抽穗期和成熟期莖鞘、葉片和穗部磷素吸收量與產(chǎn)量呈極顯著線性正相關(guān), 這與本試驗(yàn)齊穗期和成熟期莖鞘、葉片和穗部磷素吸收量與產(chǎn)量、齊穗至成熟期磷素積累量及磷素積累總量均呈極顯著正相關(guān)(0.44**~0.98**)相似, 說明機(jī)插雜交稻群體各器官中較高的磷素吸收量有利于促進(jìn)植株自身系統(tǒng)的構(gòu)建, 提高了水稻光合作用所需的物質(zhì)和能量代謝原料, 植株的光合作用增強(qiáng), 促使齊穗至成熟期磷素積累量增加, 進(jìn)而增加了成熟期磷素的積累總量, 間接地提高了磷素的積累及利用。本試驗(yàn)研究還顯示, 齊穗后莖鞘磷素轉(zhuǎn)運(yùn)量與產(chǎn)量及磷素積累總量呈極顯著正相關(guān)(= 0.72**、0.73**), 葉片磷素轉(zhuǎn)運(yùn)量與產(chǎn)量呈正相關(guān), 這說明提高齊穗后莖鞘磷素向穗部的轉(zhuǎn)運(yùn)較葉片磷素向穗部的轉(zhuǎn)運(yùn)可能更有利于協(xié)同水稻產(chǎn)量的增加。水稻籽粒的主要成分是碳水化合物, 而磷酸化作用是碳水化合物代謝的基礎(chǔ), 磷元素又在葉片中直接參與光合磷酸化[7], 若齊穗后葉片向籽粒的磷素轉(zhuǎn)運(yùn)量過多, 光合磷酸化過程會受到影響, 影響光合同化物的產(chǎn)生進(jìn)而降低稻谷產(chǎn)量。因此, 齊穗后葉片向穗部的磷素轉(zhuǎn)運(yùn)量應(yīng)適度, 這樣既能保證籽粒的形成, 又不影響光合生產(chǎn)和稻谷產(chǎn)量。此外, 磷素轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率與產(chǎn)量、齊穗至成熟期磷素積累量及磷素積累總量呈極顯著正相關(guān)(0.47**~0.95**), 說明緩釋氮肥與常規(guī)氮肥配施可有效減小磷素轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率的負(fù)效應(yīng), 加強(qiáng)籽粒對磷素的吸收利用, 促進(jìn)成熟期磷素的累積, 有利于籽粒的灌漿充實(shí), 從而提高機(jī)插稻產(chǎn)量。

4 結(jié)論

緩釋氮肥配施量對機(jī)插稻主要生育時期磷素積累量、各生育階段磷素吸收量及吸收速率、結(jié)實(shí)期莖鞘磷素轉(zhuǎn)運(yùn)量及轉(zhuǎn)運(yùn)率、磷素轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率, 以及葉片磷素轉(zhuǎn)運(yùn)率與貢獻(xiàn)率的影響均顯著高于機(jī)插株距。株距18 cm下結(jié)合96 kg hm–2的緩釋氮肥配施54 kg hm–2的常規(guī)氮肥(總氮量150 kg hm–2)為氮肥減量增效最佳的肥密運(yùn)籌處理, 是實(shí)現(xiàn)水稻產(chǎn)量和磷素吸收同步提高的有效途徑, 尤其以齊穗至成熟期莖鞘磷素轉(zhuǎn)運(yùn)量對增產(chǎn)作用顯著; 株距16 cm下, 為節(jié)本增效, 以緩釋氮肥(96 kg hm–2)與常規(guī)氮肥(54 kg hm–2)配施量150 kg hm–2為宜; 株距20 cm時, 應(yīng)適當(dāng)增加緩釋氮肥配施量以緩釋氮肥(126 kg hm–2)與常規(guī)氮肥(54 kg hm–2)配施量180 kg hm–2為宜。

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[26] 李鴻偉, 楊凱鵬, 曹轉(zhuǎn)勤, 王志琴, 楊建昌. 稻麥連作中超高產(chǎn)栽培小麥和水稻的養(yǎng)分吸收與積累特征. 作物學(xué)報, 2013, 39: 464–477 Li H W, Yang K P, Cao Z Q, Wang Z Q, Yang J C. Characteristics of nutrient uptake and accumulation in wheat and rice with continuous cropping under super-high-yielding cultivation., 2013, 39: 464–477 (in Chinese with English abstract)

[27] 張亞潔, 楊建昌, 杜斌. 種植方式對陸稻和水稻磷素吸收利用的影響. 作物學(xué)報, 2008, 34: 126–132 Zhang Y J, Yang J C, Du B. Effects of cultivation methods on the absorption and use efficiency of phosphorus in upland rice and paddy rice., 2008, 34: 126–132 (in Chinese with English abstract)

[28] 李莉, 張錫洲, 李廷軒, 余海英, 戢林. 不同產(chǎn)量類型水稻基因型干物質(zhì)積累與磷素吸收利用. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2014, 20: 588–597 Li L, Zhang X Z, Li T X, Yu H Y, Ji L. Genotype differences in dry matter accumulation and phosphorus absorption and use efficiency in rice., 2014, 20: 588–597 (in Chinese with English abstract)

Effects of Conventional Urea Combined with Slow-release Urea Application on Phosphorus Uptake, Translocation and Distribution in Mechanically Transplanted Rice with Different Plant Spacings

WANG Hai-Yue, JIANG Ming-Jin, SUN Yong-Jian*, GUO Chang-Chun, YIN Yao-Zhu, HE Yan, YAN Tian-Rong, YANG Zhi-Yuan, XU Hui, and MA Jun*

Rice Research Institute of Sichuan Agricultural University / Key Laboratory of Crop Physiology, Ecology, and Cultivation in Southwest, Ministry of Agriculture, Wenjiang 611130, Sichuan, China

Spilt-plot design with plant spacing (16, 18, and 20 cm with 30 cm-row spacing, respectively) as main plot and slow-release urea application rate (36, 66, 96, and 126 kg ha–1) combined with 54 kg ha–1of conventional urea as subplot was arranged. In the present study P accumulated amount of rice plant at the main growth stages, P absorption and P uptake rate during various growth stages, P translocation amount of stem-sheath, and the P translocation rate and P conversion rate of leaf at the grain-filling stage were significantly affected by the slow-release urea application rate. Ninety-six kg ha–1of slow-release urea combined with 54 kg ha–1of conventional urea significantly improved P uptake, translocation and redistribution under the plant spacing of 18 cm, which is a best cultural practices for mechanically transplanted rice with the highest yield of 11 463.8 kg ha–1in Southwest. A relatively high plant density (208.4 thousand plants per hectare) was established when the plant spacing was 16 cm. In addition, a higher total P accumulation amount of plant was achieved under 126 kg ha–1of slow-release urea, resulting in improved P redistribution and high grain yield. The relatively lower plant density (166.7 thousand plants per hectare) was due to the larger plant spacing under the conditions of 20 cm-plant spacing and 126 kg ha–1of slow-release urea. Although P accumulated amount decreased, P translocation from stem-sheath and leaf to panicle increased, resulting in increased P accumulation in panicle and grain yield. Furthermore, a relatively high correlation between P translocation amount (especially the P translocation amount of stem-sheath from heading stage to maturity stage) and grain yield (= 0.72**) under a certain plant spacing combined with the slow-release urea, could be beneficial to improving grain yield.

mechanically transplanted rice; plant spacing; slow-release urea; P uptake; translocation and distribution

2017-04-15;

2017-09-10;

2017-09-28.

10.3724/SP.J.1006.2018.00115

通信作者(Corresponding authors): 孫永健, E-mail: yongjians1980@163.com; 馬均, E-mail: majunp2002@163.com

E-mail: hywang2015zh@163.com

本研究由國家重點(diǎn)研發(fā)計劃“糧食豐產(chǎn)增效科技創(chuàng)新”重點(diǎn)專項(xiàng)(2016YFD0300506), 國家科技支撐計劃項(xiàng)目(2013BAD07B13), 四川省教育廳重點(diǎn)項(xiàng)目(16ZA0044)和四川省學(xué)術(shù)和技術(shù)帶頭人培養(yǎng)支持經(jīng)費(fèi)資助。

This study was supported by the National Key Research and Development Program of China (2016YFD0300506), the National Science and Technology Project of Food Production of China (2013BAD07B13), Scientific Research Fund of Sichuan Provincial Education Department (16ZA0044), and the Funding of Academic and Technical Leaders Cultivation of Sichuan Province.

URL: http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20170928.1842.028.html