胡 楊，段 斌，何世界，方 玲，王青林，李慧龍，宋曉華，陳 龍

（信陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南 信陽 464000）

豫南地區(qū)水稻種植歷史悠久，水稻常年種植面積53.33 萬hm2，占河南省水稻種植總面積的83%，是河南省水稻的主產(chǎn)區(qū)［1］。糯米富含蛋白質(zhì)和脂肪，營養(yǎng)價值較高，糯米及其制品市場潛力巨大，是休閑和膨化食品、白酒、啤酒的重要原料［2］。信陽市黃國糧業(yè)是水磨糯米粉生產(chǎn)龍頭企業(yè)，每年訂單采購糯稻超2 萬hm2，因此在信陽市發(fā)展糯稻產(chǎn)業(yè)具有廣闊的市場前景。加之，豫南地區(qū)屬于亞熱帶向暖溫帶過渡的季風(fēng)性氣候區(qū)，雨量充沛，雨熱同季，光照充足，特別適宜水稻生長發(fā)育，發(fā)展優(yōu)質(zhì)糯稻生產(chǎn)具有很大的潛力和突出的優(yōu)勢。但發(fā)展高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)糯稻，肥料用量是關(guān)鍵的一環(huán)，通過研究其需求規(guī)律，為優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)提供保證。大量研究表明，水稻的分蘗規(guī)律、產(chǎn)量的形成不僅受自身的特性及環(huán)境控制，合理的肥料使用量對分蘗及產(chǎn)量的形成也有著至關(guān)重要的作用。在信陽市傳統(tǒng)的水稻生產(chǎn)過程中，單純?yōu)榱水a(chǎn)量而偏向于過多施用氮肥，造成了肥料利用率低、生產(chǎn)成本增加、生態(tài)環(huán)境破壞［3-5］。苑俊麗等［6］研究表明，在一定的施氮量范圍內(nèi)，水稻產(chǎn)量隨施氮水平的提高而增加。趙宏偉等［7］研究表明，當(dāng)施氮量超過一定范圍后，水稻易貪青晚熟，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益下降。合理的肥料使用，不僅能提高肥料利用率、降低生產(chǎn)成本，而且有利于保護(hù)環(huán)境，與農(nóng)業(yè)部《到2020 年化肥使用量零增長行動方案》的決定相一致［8-10］。氮素是水稻生長發(fā)育所必需的三大營養(yǎng)元素之一，對水稻產(chǎn)量的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)大于磷、鉀肥［11-14］?；诖耍驹囼灹⒆阌谠ツ系貐^(qū)，以信陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的珍珠糯為供試材料，通過不同的氮肥水平，研究不同氮肥水平對珍珠糯分蘗動態(tài)和產(chǎn)量形成的影響，以期為珍珠糯構(gòu)建高質(zhì)量群體提供理論參考，為該品種在生產(chǎn)上大面積應(yīng)用提供技術(shù)支撐，對農(nóng)民增收、農(nóng)業(yè)增效和促進(jìn)該區(qū)域糯稻產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 供試品種

供試品種為信陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的珍珠糯，該品種在2010 年3 月經(jīng)第五屆河南省農(nóng)作物品種審定委員會第四次會議審定命名（審定編號為豫審稻20100034）。目前，該品種為豫南稻區(qū)的主導(dǎo)糯稻品種。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2018 年在信陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗田（114°05'E，32°07'N，海拔高度為75.9 m）進(jìn)行。設(shè)置10 個施氮水平，按照每個處理純氮用量22.5 kg/hm2的梯度依次增加，各處理純氮用量分別為0（M1）、22.5 kg/hm2（M2）、45.0 kg/hm2（M3）、67.5 kg/hm2（M4）、90.0 kg/hm2（M5）、112.5 kg/hm2（M6）、135.0 kg/hm2（M7）、157.5 kg/hm2（M8）、180.0 kg/hm2（M9）、202.5 kg/hm2（M10），總共10 個處理，氮肥分基肥和穗肥2次施入（基肥∶穗肥=7∶3），磷、鉀肥施用水平固定，移栽前每個小區(qū)施過磷酸鈣（含P2O512%）656.25 kg/hm2、氯化鉀（含K2O 60%）93.75 kg/hm2，均作基肥一次施入。每個處理3 次重復(fù)，每個小區(qū)面積13.34 m2。各小區(qū)間均用隔離板隔開，保證單獨排灌，避免串灌串排。

采用434 孔育秧盤利用泥質(zhì)法進(jìn)行育秧，播種量為30 kg/hm2，于4 月20 日播種，在秧齡30 d 時進(jìn)行移栽。移栽行株距30 cm×20 cm，雙株苗栽插，基本苗為3.33 萬/hm2，其他田間管理按照常規(guī)操作。

1.3 測定指標(biāo)及方法

各小區(qū)定點10 穴作為觀察點，分蘗期前期每7天進(jìn)行一次調(diào)查，后期每3 天調(diào)查一次，共進(jìn)行10 次分蘗調(diào)查，對幾個關(guān)鍵生育時期進(jìn)行調(diào)查，分別記錄始穗期、齊穗期和成熟期的日期，成熟收割前1 天調(diào)查有效穗數(shù)，每個處理取樣5 穴進(jìn)行室內(nèi)考種，試驗數(shù)據(jù)用Excel 和SPSS 進(jìn)行統(tǒng)計分析。另外，計算氮肥農(nóng)學(xué)效率、邊際產(chǎn)量和邊際收益，計算公式如下：

氮肥農(nóng)學(xué)效率=（施N 處理產(chǎn)量-不施N 處理產(chǎn)量）/施N 量；

邊際產(chǎn)量=［處理i 產(chǎn)量-處理（i-1）產(chǎn)量］/［處理i施N 量-處理（i-1）施N 量］；

邊際收益=［處理i 收入-處理（i-1）收入］/［處理i施N 費用-處理（i-1）施N 費用］。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮量對分蘗動態(tài)和分蘗成穗率的影響

通過田間調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在移栽后一個月，各處理分蘗動態(tài)呈先增加后減少的趨勢，分蘗數(shù)量隨著氮肥用量的增加總體呈增加趨勢，但當(dāng)純氮用量大于135.0 kg/hm2時這種增加趨勢減緩。M1 處理分蘗盛期較其他處理推后，說明氮肥的合理施用能讓珍珠糯早返苗、早分蘗，提前到達(dá)分蘗盛期。M10 處理在后期一直處于最高值，說明分蘗的數(shù)量和氮肥的用量關(guān)系密切。

圖1 不同氮水平下珍珠糯的分蘗動態(tài)

圖2 不同氮水平下珍珠糯的分蘗成穗率

從圖2 可以看出，M1 的分蘗成穗率最高（78.54%），結(jié)合圖1 可知，M1 的最高分蘗數(shù)少，田間通風(fēng)透光性好，無效分蘗少，故分蘗成穗率高；分蘗成穗率最低的是M7（60.73%），該處理前期氮肥營養(yǎng)充足，分蘗較多，而后期穗肥用量少，營養(yǎng)不足，且前期分蘗較多造成田間通風(fēng)性不好，導(dǎo)致成穗率最低；M10 處理的最高分蘗數(shù)最多，而其分蘗成穗率僅高于M4、M7，說明氮肥的用量并不是越多，分蘗成穗率越高，必須均衡其產(chǎn)量形成的各個因素，合理施用氮肥，控制好群體數(shù)量，減少無效分蘗的發(fā)生。

2.2 施氮量對生育期和產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

從表1可以看出，珍珠糯在不同氮水平處理下均能正常生長和成熟，但生育期及產(chǎn)量的構(gòu)成情況卻受到不同程度的影響。氮肥用量太多和太少都會導(dǎo)致始穗期和齊穗期延遲，這可能和肥料不足導(dǎo)致的營養(yǎng)缺乏和肥料過多導(dǎo)致的營養(yǎng)生長時間延長有關(guān)，但成熟期除了M10處理外，其他處理成熟期相近。

有效穗方面，隨著氮肥用量的增加，有效穗隨之增加；結(jié)實率方面，所有處理都保持在80%以上，但隨著氮肥用量的增加，結(jié)實率出現(xiàn)下降的趨勢；千粒重方面，隨著氮肥用量的增加，千粒重先增加，在純氮用量為157.5 kg/hm2后，千粒重開始下降；產(chǎn)量方面，各處理隨著氮肥用量的增加先增加后減少，在純氮用量為157.5 kg/hm2時達(dá)到最大值。

表1 不同氮水平下珍珠糯的的生育期和產(chǎn)量構(gòu)成

2.3 施氮量對氮肥農(nóng)學(xué)效率和經(jīng)濟(jì)效益的影響

由圖3 可知，氮肥農(nóng)學(xué)效率隨施氮量的增加呈先增加后減少的趨勢，在純氮用量為157.5 kg/hm2時達(dá)最大。這說明在一定范圍內(nèi)，氮肥用量的提高可以增加經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，但是超過這個限值，將不能帶來經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，導(dǎo)致投入和產(chǎn)出不呈正比。

由表2 可以看出，在一定的范圍內(nèi)，隨著施氮量的增加，珍珠糯的純收入、邊際產(chǎn)量和邊際收益呈先增加后減少的趨勢，在純氮用量為157.5 kg/hm2時純收入達(dá)到最大，邊際產(chǎn)量和邊際效益則在純氮用量為135.0 kg/hm2時最大，當(dāng)純氮用量超過180.0 kg/hm2時已成負(fù)值，出現(xiàn)了報酬遞減效應(yīng)。

圖3 不同氮水平下珍珠糯的氮肥農(nóng)學(xué)效率

根據(jù)施純氮量（X）和邊際收益（Y）數(shù)據(jù)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益曲線擬合，所得擬合方程為：Y=-0.002 546X2+0.488 431X-5.105 225，R2=0.828 8，當(dāng)Y=0時，X=182.57 kg/hm2。根據(jù)擬合方程，當(dāng)邊際收益等于0 時的施氮量即為邊界施氮量，氮肥用量超過邊界施氮量即為奢侈用氮，不能帶來經(jīng)濟(jì)收益，當(dāng)X=96.88 kg/hm2時，Y最大，即經(jīng)濟(jì)效益最高。

表2 不同氮水平下珍珠糯的經(jīng)濟(jì)效益

3 討論

3.1 氮肥用量對分蘗動態(tài)和分蘗成穗率的影響

肥料在中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用，肥料的合理施用就是要根據(jù)不同的作物解決施多少肥、在什么時期施肥、怎么施肥等一系列問題。研究表明，合理施氮可以有效促進(jìn)水稻早生快發(fā)，增強植株光合作用，促進(jìn)葉綠素合成，增加水稻干物質(zhì)的積累，從而提高產(chǎn)量［15-18］。在稻田生態(tài)系統(tǒng)中，氮素是水稻產(chǎn)量提高的巨大動力，直接影響著經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量［19］，水稻在一定范圍內(nèi)隨著氮肥用量的增加，產(chǎn)量也隨之增加，且分蘗動態(tài)和分蘗成穗率均受氮肥用量的影響［20］。 本研究珍珠糯在分蘗動態(tài)方面，在各個氮素水平下總體呈先上升，到達(dá)頂峰后分蘗停止，無效分蘗消亡；其分蘗數(shù)量隨著氮水平的提高呈增加趨勢，這與前人的研究結(jié)果一致［21］，結(jié)合分蘗成穗率，所有處理分蘗成穗率的范圍為60.73%～78.54%，成穗率與氮肥的用量沒有明顯的線性關(guān)系，但要想獲得高的分蘗數(shù)量和分蘗成穗率，必須控制好氮肥的用量，過少會導(dǎo)致分蘗群體數(shù)量少，造成減產(chǎn)，氮肥用量太多會導(dǎo)致無效分蘗數(shù)量增加，造成養(yǎng)分的浪費，不利于改善田間通風(fēng)透光性，也不利于高產(chǎn)的形成。生產(chǎn)上，減少無效分蘗，提高分蘗成穗率是水稻高產(chǎn)的重要途徑。

3.2 氮肥用量對生育時期和產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

不同氮肥施用量通過影響水稻植株的庫容量，從而影響產(chǎn)量構(gòu)成因素，如穗數(shù)、穗粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重等，最終影響水稻的產(chǎn)量［22］。群體構(gòu)建是高產(chǎn)的最基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，也是最為關(guān)鍵的一環(huán)，直接影響著后期有效穗的形成，當(dāng)群體過大時，影響田間通風(fēng)透光，導(dǎo)致無效分蘗過多，爭奪養(yǎng)分，造成分蘗成穗率低，不利于高產(chǎn)田的形成。本研究中各施氮處理有效穗方面，隨著氮肥用量的增加，有效穗隨之增加，說明要想獲得較高的水稻群體，必須合理增施氮肥；結(jié)實率方面，隨著氮肥用量的增加，結(jié)實率反而下降，這可能與氮肥用量增加的情況下，前期肥料供應(yīng)充足，導(dǎo)致前期營養(yǎng)生長過旺，后期生殖生長營養(yǎng)缺乏，導(dǎo)致秕粒數(shù)增加，說明合理施用氮肥對水稻的結(jié)實率至關(guān)重要；千粒重方面，隨著氮肥用量的增加，千粒重先增加后下降，在純氮用量為157.5 kg/hm2時達(dá)到最大，這可能是因為氮肥用量過大，導(dǎo)致營養(yǎng)生長旺盛，影響子粒灌漿，進(jìn)而影響千粒重；各處理隨著氮肥用量的增加產(chǎn)量先增加后下降，也在純氮用量為157.50 kg/hm2時達(dá)最大，說明珍珠糯品種對氮肥的需求出現(xiàn)了報酬遞減規(guī)律，故在生產(chǎn)上應(yīng)合理控制氮肥用量，既發(fā)揮了最大效益，也減少了環(huán)境的污染。

3.3 氮肥用量對綜合經(jīng)濟(jì)效益的影響

氮肥農(nóng)學(xué)效率隨著氮肥用量的增加而增加，達(dá)到一定水平（157.5 kg/hm2）后隨之降低，施氮低的處理能提高氮肥農(nóng)學(xué)效率，但明顯降低了產(chǎn)量收益，施氮多的處理，氮肥農(nóng)學(xué)效率低下，不僅增加了肥料成本，還會增加引發(fā)生態(tài)環(huán)境負(fù)面效應(yīng)的危險。在一定的范圍內(nèi)，隨著施氮量的增加，珍珠糯的純收入、邊際產(chǎn)量和邊際收益也呈增加的趨勢。但達(dá)到一定水平后，邊際產(chǎn)量和邊際效益隨著氮肥用量的增加反而降低，出現(xiàn)了報酬遞減效應(yīng)，說明過多的施用氮肥，并不能帶來經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的增加，將會造成肥料的浪費，土地環(huán)境的破環(huán)。

4 小結(jié)

珍珠糯的分蘗動態(tài)、分蘗成穗率、生育時期、產(chǎn)量構(gòu)成因素、氮肥農(nóng)學(xué)效率及經(jīng)濟(jì)效益均受氮肥水平的影響。生產(chǎn)上應(yīng)綜合考慮各方面的影響，合理運籌氮肥用量，發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益，本研究根據(jù)擬合方程，當(dāng)純氮用量為96.88 kg/hm2時，經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到最高，純氮用量為157.5 kg/hm2（即尿素用量為337.3 kg/hm2）時，珍珠糯綜合效益最高。故生產(chǎn)實踐中，以此標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)珍珠糯的氮肥用量。