馬波 來永才 王俊河 劉傳增 劉凱 胡繼芳 譚可菲 王麒 卞景陽 趙富陽 劉蕊

（1國家耐鹽堿水稻技術創(chuàng)新中心 東北分中心，哈爾濱 150000；2黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院 齊齊哈爾分院，黑龍江 齊齊哈爾 161006；3黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院，哈爾濱 150000；4黑龍江八一農(nóng)墾大學，黑龍江 大慶 163000；第一作者：mabo8210@163.com）

鹽堿地是一種廣泛存在的土壤類型，是土地資源中的一個重要組成部分。目前，世界有鹽堿地約9.55億hm2，占全球總耕地面積的20%[1]。松嫩平原是世界三大蘇打鹽堿地集中分布地區(qū)之一，現(xiàn)有鹽堿化土地面積約342萬hm2，主要分布在吉林省和黑龍江省西部地區(qū)[2]。研究表明，水稻生長的水環(huán)境對土壤的可溶性鹽堿起到淋溶作用，水稻自身特有的生物作用也能減少鹽堿危害[3-4]?？梢姡}堿地種植水稻對改良鹽堿地和保障我國糧食安全具有重大意義。

氮肥和種植密度是影響作物產(chǎn)量的關鍵栽培技術因素[5-8]。眾多研究表明，施氮水平和種植密度對水稻產(chǎn)量有顯著影響，但在肥力與密度互作效應方面的試驗結果存在差異[9]。周江明等[10]研究認為，施氮水平和移植密度對水稻產(chǎn)量有顯著影響，但其互作效應不顯著。劉文祥等[11]對陸兩優(yōu)996的研究結果表明，施氮水平和種植密度互作對有效穗數(shù)和產(chǎn)量影響達顯著水平。目前對于氮肥和種植密度對鹽堿條件下水稻產(chǎn)量及干物質積累的互作效應研究鮮有報道。鑒于此，本研究以綜合性狀優(yōu)良且耐鹽堿水稻品種龍粳21為試驗材料，采用單因子效應和互作效應分析，研究施氮量和種植密度互作對鹽堿條件下水稻產(chǎn)量及干物質積累的影響情況，旨在為提高寒地鹽堿地水稻產(chǎn)量提供理論和實踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試水稻為綜合性狀優(yōu)良且耐鹽堿的品種龍粳21，由黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院齊齊哈爾分院篩選并提供[12]。試驗于2019年在齊齊哈爾市種畜場大田條件下進行，該地區(qū)土壤屬中度鹽堿地，土壤理化指標：堿解氮146.7 mg/kg，有效磷38.6 mg/kg，速效鉀138.4 mg/kg，有機質30.5 g/kg，pH 8.7，鹽分含量0.38%。

1.2 試驗設計

單因子試驗分別設6個氮肥用量處理（N1，60 kg/hm2；N2，90 kg/hm2；N3，120 kg/hm2；N4，150 kg/hm2；N5，18 kg/hm2；N6，210 kg/hm2）和6個種植密度處理（D1，20叢/m2；D2，23叢/m2；D3，26叢/m2；D4，29叢/m2；D5，32叢/m2；D6，35叢/m2）。

互作效應試驗采用二次正交旋轉組合設計，試驗因子實際水平見表1。各處理磷、鉀肥用量相同，磷肥（P2O5）用量46.9 kg/hm2，鉀肥（K2O）用量60.0 kg/hm2。氮肥中，基肥∶分蘗肥∶穗肥為4∶3∶3；磷肥全部作基肥；鉀肥基肥和穗肥各50%。其他管理與當?shù)厮旧a(chǎn)相同。小區(qū)面積30 m2，隨機區(qū)組排列，3次重復。

表1 正交試驗因子編碼水平

1.3 調(diào)查項目及方法

成熟期每小區(qū)取3點，每點取6 m2實測產(chǎn)量，并進行室內(nèi)考種。在齊穗期測干物質量，采用葉面積測定儀YMJ-A測定葉面積指數(shù)（LAI），采用光合測定儀-ECA-PB0402測定劍葉光合速率。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用DPS 8.01和Excel 2003軟件進行統(tǒng)計分析和繪圖。

2 結果與分析

2.1 單因子對鹽堿條件下水稻產(chǎn)量的影響

由圖1、圖2可見，鹽堿條件下水稻產(chǎn)量與氮肥和種植密度均呈顯著的二次曲線關系，說明氮肥過高或過低，插秧過密或過稀，均不利于高產(chǎn)。同時獲得了氮肥與產(chǎn)量的回歸方程為：y=-0.2005x2+67.975x+1404.9，R2為0.9405；種植密度與產(chǎn)量的回歸方程為y=-12.216x2+805.69x-5 938.8，R2為0.8715。表明兩個方程均有較高的決定程度。并獲得了鹽堿條件下龍粳21最佳產(chǎn)量的單因子施氮量和種植密度分別為：169.9±5.0kg/hm2和32.9±1.0叢/m2。

圖1 施氮量與龍粳21產(chǎn)量回歸曲線

圖2 種植密度與龍粳21產(chǎn)量回歸曲線

2.2 施氮量和種植密度對鹽堿條件下水稻產(chǎn)量的互作效應

鹽堿條件下水稻產(chǎn)量（Y）與施氮量（X1）、種植密度（X2）互作的回歸方程為：Y=7446.16+457.81X1+566.11X2-1005.61X12-504.81X22+143.15X1X2，方程失擬檢驗F1=1.1253＜F0.05，回歸方程檢驗F2=13.0617＞F0.01，說明方程可靠，可做進一步分析。對方程做三維圖形，由圖3可見，氮肥和種植密度相互配合可以顯著增加鹽堿環(huán)境下水稻產(chǎn)量，但高氮肥和高密度配合下產(chǎn)量不增反降，中等施氮量和較高密度互作更易獲得高產(chǎn)。施氮量在135 kg/hm2、種植密度在34.6叢/m2時產(chǎn)量達到最高7 948.17 kg/hm2。

圖3 鹽堿條件下施氮量和種植密度互作對龍粳21產(chǎn)量的回歸模型

2.3 施氮量和種植密度對鹽堿條件下水稻干物質積累的互作效應

鹽堿條件下水稻齊穗期干物質積累量與氮肥和種植密度互作的回歸方程為：Y=64 51.86+860.09X1+737.97X2-57.38X12-0.85X22+327.68X1X2，方程失擬檢驗F1=0.9464＜F0.05，回歸方程檢驗F2=45.3994＞F0.01，說明方程可靠，可做進一步分析。對方程做三維圖形，由圖4可見，鹽堿環(huán)境下水稻齊穗期干物質量與氮肥、種植密度互作效應明顯，高氮肥與高密度配合能夠顯著增加齊穗期干物質量，施氮量在210 kg/hm2、種植密度在37.5叢/m2時達到最高9 103.20 kg/hm2。

圖4 鹽堿條件下施氮量和種植密度互作對龍粳21齊穗期干物質積累量的回歸模型

2.4 施氮量和種植密度對鹽堿條件下水稻LAI的互作效應

鹽堿條件下水稻齊穗期LAI（Y）與施氮量（X1）和種植密度（X2）互作的回歸方程為：Y=4.77+0.59X1+0.55X2+0.08X12+0.11500X22+0.12750X1X2，方程失擬檢驗F1=0.6337＜F0.05，回歸方程檢驗F2=18.9404＞F0.01，說明方程可靠，可做進一步分析。對方程做三維圖形，由圖5可見，鹽堿環(huán)境下水稻齊穗期LAI與施氮量、種植密度互作效應明顯，高氮肥用量與高密度配合能夠顯著增加齊穗期LAI，最大值為6.39。

圖5 鹽堿條件下施氮量和種植密度互作對龍粳21齊穗期葉面積指數(shù)（LAI）的回歸模型

2.5 施氮量和種植密度對鹽堿條件下水稻劍葉光合速率的互作效應

鹽堿條件下水稻齊穗期劍葉光合速率（Y）與施氮量（X1）和種植密度（X2）互作的回歸方程為：Y=14.43+0.83X1-0.36X2-0.31X12-0.49X22+0.23X1X2，方程失擬檢驗F1=0.4799＜F0.05，回歸方程檢驗F2=15.76＞F0.01，說明方程可靠，可做進一步分析。對方程做三維圖形，由圖6可見，鹽堿環(huán)境下水稻齊穗期劍葉光合速率與氮肥、種植密度互作效應明顯，較高氮肥用量與中等密度配合能夠顯著增加齊穗期劍葉光合速率，最大值為15.32 μmol/m2·s。

圖6 鹽堿條件下施氮量和種植密度互作對龍粳21齊穗期光合速率的回歸模型

2.6 施氮量和種植密度對鹽堿環(huán)境下水稻產(chǎn)量構成因子的互作效應

由表2可知，鹽堿環(huán)境下水稻產(chǎn)量構成因子與施氮量和種植密度互作的回歸方程中，千粒重回歸方程不顯著且失擬顯著，不能利用該方程進行模擬；而單位面積穗數(shù)和穗粒數(shù)回歸方程極顯著且失擬不顯著，可做進一步分析。單位面積穗數(shù)會隨著氮肥用量和種植密度的增加顯著增加，高氮肥和高密度配合更容易獲得較多穗數(shù)；氮肥用量過高或過低、種植過密均不利于大穗的形成，中等施氮量和較低的種植密度配合更易獲得大穗。

表2 鹽堿條件下龍粳21產(chǎn)量構成因子與氮肥和種植密度互作的回歸方程

3 討論與結論

眾多研究結果表明，氮肥用量過多或過少都不利于水稻生產(chǎn)[13-14]。同時種植密度對產(chǎn)量的影響呈拋物線型變化，密度過低或過高均不利于產(chǎn)量的提高[15]。鹽堿地的水稻產(chǎn)量制約因素比較多，前期分蘗少造成穗數(shù)不足，中期干物質積累不足造成穗粒數(shù)減少，后期早衰易造成結實率和千粒重下降，降低產(chǎn)量[16]。在寒地鹽堿地區(qū)水稻的實際生產(chǎn)管理中，施氮量過高或種植密度不合理是產(chǎn)量普遍偏低的主要原因之一[17]。嚴凱等[18]研究認為，鹽堿條件下水稻產(chǎn)量會隨一定范圍內(nèi)的施氮量增加而提高，超出一定范圍產(chǎn)量不升反降。本研究中，產(chǎn)量與氮肥和種植密度均呈顯著的二次曲線關系，并獲得了鹽堿條件下龍粳21產(chǎn)量的氮肥用量、種植密度單因子最佳值：169.9±5.0 kg/hm2，32.9±1.0叢/m2。但在生產(chǎn)中水稻產(chǎn)量往往會受到氮肥用量和種植密度互作的影響[19-20]。本研究發(fā)現(xiàn)，鹽堿條件下施氮量和種植密度互作對水稻產(chǎn)量影響顯著，中等施氮量和較高密度互作更易獲得高產(chǎn)，互作效應下施氮量、種植密度最佳值為135.0 kg/hm2、34.6叢/m2，氮肥用量低于單因子最佳值而密度高于單因子最佳值?？梢姡邴}堿條件下，可以有效利用氮肥用量和種植密度的互作效應來提高水稻產(chǎn)量[21]。

本研究結果表明，鹽堿條件下水稻齊穗期干物質積累量、LAI和劍葉光合速率與氮肥和種植密度互作效應明顯，高氮肥與高密度配合能夠獲得較高的齊穗期干物質積累量和LAI，但產(chǎn)量卻顯著下降；中等氮肥和中等密度配合能夠獲得較高的齊穗期劍葉光合速率，從而增加水稻產(chǎn)量。由此說明，在鹽堿條件下只有當?shù)逝c種植密度協(xié)調(diào)配合獲得適宜的齊穗期干物質量和LAI，增加齊穗期光合速率，才更易獲得高產(chǎn)。

施氮量和種植密度影響水稻群體結構，適宜的施氮量和種植密度可以優(yōu)化水稻群體結構[22]。本研究表明，在鹽堿條件下高氮肥和高密度配合更容易獲得較多穗數(shù)，但中等施氮量和較低密度配合更易獲得大穗，施氮量、種植密度與千粒重不存在互作效應。因此要氮肥、種植密度相互配合，從而構建合理的群體結構，營造高質量的水稻群體，鹽堿條件下的水稻產(chǎn)量潛力才會得以發(fā)揮。