全 文 ：机插超级粳稻产量、品质及氮肥利用率
对氮肥的响应*
魏海燕摇 王亚江摇 孟天瑶摇 葛梦婕摇 张洪程**摇 戴其根摇 霍中洋摇 许摇 轲
(扬州大学农学院江苏省作物遗传生理国家重点实验室 /农业部长江流域稻作技术创新中心, 江苏扬州 225009)
摘摇 要摇 在大田机插条件下,以 5 个超级粳稻品种为材料,设置 0、150、187. 5、225、262. 5、
300、337. 5 kg·hm-2等 7 种施氮水平,研究氮肥用量对超级粳稻产量、品质及氮肥利用率的影
响,并比较机插条件下各超级粳稻最高产施氮量与经济最佳施氮量的差异. 结果表明: 随氮
肥用量的增加,超级粳稻产量均先增加后下降,5 个超级稻品种均在 300 kg·hm-2施氮条件下
获得最高产量,达 10. 33 ~ 10. 60 t·hm-2 .产量的增加主要取决于较高的群体颖花量,在 300
kg·hm-2施氮条件下,各超级粳稻品种的群体颖花量均达到最大值.随氮肥用量的增加,5 个
超级粳稻品种的糙米率、精米率、整精米率及蛋白质含量均增加,337. 5 kg·hm-2氮肥处理比
不施氮处理分别高 3. 3% ~4. 2% 、2. 9% ~ 6. 0% 、4. 4% ~ 33. 7%和 23. 8% ~ 44. 3% ;直链淀
粉含量、胶稠度和食味值均下降,337. 5 kg·hm-2氮肥处理比不施氮处理分别低 12. 4% ~
38郾 9% 、10. 3% ~28. 5%和 20. 3% ~29. 7% ;垩白度呈现先增加后下降的趋势,而垩白率的变
化因品种不同略有差异.随氮肥用量的增加,5 个超级粳稻品种的氮肥吸收利用率、氮肥农学
利用率和氮肥生理利用率下降,而籽粒吸氮量显著增加.根据水稻产量与氮肥用量的效应方
程,5 个超级稻的理论最高产量为 9. 99 t·hm-2,对应的施氮量为 299 kg·hm-2;如果考虑氮
肥的投入成本,则经济最佳施氮量为 275. 68 kg·hm-2,对应的产量为 9. 97 t·hm-2 .因此,对
于现有的超级水稻生产,可根据高产、优质、高效和低投入等不同目标分类进行氮肥的综合
管理.
关键词摇 机插摇 超级粳稻摇 产量摇 品质摇 氮肥利用率
*国家自然科学基金项目(31101102)、高等学校博士点专项科研基金项目(20103250120003)、国家粮食丰产科技工程项目(2011BAD16B03)、
农业部超级稻研究专项和江苏高校优势学科建设工程项目资助.
**通讯作者. E鄄mail: hczhang@ yzu. edu. cn
2013鄄06鄄02 收稿,2013鄄11鄄21 接受.
文章编号摇 1001-9332(2014)02-0488-09摇 中图分类号摇 S181,S365摇 文献标识码摇 A
Response of yield, quality and nitrogen use efficiency to nitrogen fertilizer from mechanical
transplanting super japonica rice. WEI Hai鄄yan, WANG Ya鄄jiang, MENG Tian鄄yao, GE Meng鄄
jie, ZHANG Hong鄄cheng, DAI Qi鄄gen, HUO Zhong鄄yang, XU Ke (Jiangsu Province Key Labora鄄
tory of Crop Genetics and Physiolog, College of Agriculture, Yangzhou University / Ministry of Agricul鄄
ture Innovation Center of Rice Cultivation Technology in Yangtze River Valley, Yangzhou 225009,
Jiangsu, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. , 2014, 25(2): 488-496.
Abstract: Five super japonica rice cultivars were grown by mechanical transplanting in field and
seven N treatments with total N application rate of 0, 150, 187. 5, 225, 262. 5, 300 and 337. 5
kg·hm-2 respectively were adopted to study the effects of N rate on rice yield, quality and N use
efficiency. The differences between N requirement for obtaining the highest yield and for achieving
the best economic benefit were compared. With the increase of N fertilizer rate, the yields of five
super japonica rice cultivars increased firstly and then descended, achieving the highest yield at the
N level of 300 kg·hm-2 ranging from 10. 33-10. 60 kg·hm-2 . Yield increase mainly attributed to
the large number of spikelet, for the total spikelet number of each rice cultivar reached the maxi鄄
mum value at the 300 kg·hm-2 N level. With the increase of N application, the rates of brown
rice, milled rice, head milled rice and the protein content of the five super japonica rice cultivars
were all increased, and the rates of brown rice, milled rice, head milled rice and the protein con鄄
应 用 生 态 学 报摇 2014 年 2 月摇 第 25 卷摇 第 2 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Feb. 2014, 25(2): 488-496
tent were higher at 337. 5 kg·hm-2 N level than at 0 kg·hm-2 N level by 3. 3% -4. 2% , 2. 9% -
6. 0% , 4. 4% -33. 7% and 23. 8% -44. 3% , respectively. While the amylose content, gel consis鄄
tency and taste value of the five rice cultivars were all decreased, and the amylose content, gel con鄄
sistency and taste value were lower at 337. 5 kg·hm-2 N level than at 0 kg·hm-2 N level by
12. 4% -38. 9% , 10. 3% -28. 5% and 20. 3% -29. 7% , respectively. The chalkiness increased
firstly and then decreased while the change of chalky rate varied with the cultivars. With the in鄄
crease of N application, the N use efficiency, agronomic N use efficiency and physiological N use
efficiency decreased while the N uptake of grain increased significantly. If the cost of N fertilizer
was taken into account, the N fertilizer amount to obtain the optimal economic benefits would be
275. 68 kg·hm-2 with the corresponding yield of 9. 97 t·hm-2 . Therefore, in the existing super
rice production, classified management of N fertilizer would be required to meet differentiated de鄄
mands of high yield, good quality, high efficiency, low N fertilizer input and so on.
Key words: mechanical transplanting; super japonica rice; yield; quality; N use efficiency.
摇 摇 超级稻种植是我国水稻生产的重要发展方向.
自 1996 年农业部启动超级稻计划以来,截止 2012
年,经农业部确认的超级稻新品种、新组合已达 96
个,推广应用覆盖了全国各水稻主产区,部分品种在
小面积或特定生态条件下产量高达 12 ~ 21
t·hm-2,表现出巨大的增产潜力[1-3] .在超级稻生产
过程中,氮肥是影响其产量[4-5]、品质[6-7]形成的重
要因素.但付景和杨建昌[8]的研究表明,超级稻为
获得相应的超高产,其氮肥的投入要比常规高产品
种高 12% ~14% ,利用率也相应降低.因此,如何建
立超级稻品种超高产与养分高效利用的协同途径,
实现高产、优质、高效、生态、安全生产成为限制其进
一步推广应用的技术瓶颈之一. 有关超级稻生产中
合理氮肥用量和氮肥施用模式方面已有较多报道.
例如,崔月峰等[9]研究认为,北方超级粳稻生产中,
适当降低氮肥施用量(降至 147 kg·hm-2),不仅未
造成水稻产量的下降,同时还能增加穗部氮素积累
优势,提高水稻的氮素收获指数、生理利用率和农学
利用率等.而李小霞等[10]研究认为,南方超级稻新
两优 6 号,单产在 7500 kg·hm-2左右的情况下,适
宜的施氮量为 270 kg N·hm-2 .在适宜施氮量的基
础上,合理的氮肥施用模式也有助于提高水稻的产
量和氮肥利用率. 李迪秦等[11]认为,在相同的氮肥
施用水平下,采用实地氮肥管理模式,对超级稻群体
的辐射利用率和产量的提高有明显的效果,进而有
利于超级稻超高产潜力的发挥.而刘桃菊等[12]研究
发现,在超级稻生产中,氮肥适当后移,当基蘖肥与
穗粒肥比例为 6 颐 4 时籽粒产量和氮肥利用率均达
最高.此外,适当的有机与无机肥料配施[13-14]与应
用肥料添加剂[15]对提高水稻产量与氮肥利用率也
有促进作用.以上关于超级稻适宜施氮量及其氮肥
运筹的研究,多是在人工手插高产栽培模式下进行,
机插条件下的研究相对较少.近年来,随着农村优质
劳动力的转移和产业结构的转型升级,以省工省力、
高产高效为特征的水稻机械化栽插在全国范围内迅
速推广,如 2000 年全国水稻机插面积不足 2% ,至
2011 年已发展到 20% 以上,总面积达 700 万
hm2[16] .已有研究表明,机插水稻在群体特征和产量
构成方面异于常规手插稻. 如机插水稻由于栽插时
基本苗多,分蘖发生集中,因此产量结构中具有穗数
多而穗型小等特点[17-18] . 因此,研究机插条件下氮
肥施用对超级稻产量、品质及氮肥吸收利用效率的
影响,对实现超级稻机械化、现代化生产条件下的高
产、优质、高效栽培,促进超级稻更大面积的推广应
用,保障国家粮食安全具有重要作用. 为此,本研究
以江苏地区近两年推广面积较大的 5 个超级粳稻品
种为供试材料,在机插条件下研究氮肥用量对其产
量、品质及氮肥利用率的影响,并探究其最高产施氮
量与经济最佳施氮量的差异,以期为南方机插超级
粳稻的高产、优质、高效栽培提供理论参考.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 供试品种
供试材料为超级粳稻南粳 44、宁粳 1 号、宁粳 3
号、扬粳 4038 和武粳 15,均属早熟晚粳类型,生育
期 155 ~ 160 d.
1郾 2摇 试验设计
试验于 2010 和 2011 年在扬州大学农学院试验
农场进行,2 年试验相同. 土质为沙壤土,基础地力
产量为 6. 0 t·hm-2,前茬为小麦. 土壤全氮含量为
1. 4 g·kg-1,碱解氮含量为 90. 34 mg·kg-1,速效
磷含量为 35. 1 mg · kg-1, 速效钾含量为 88郾 3
mg·kg-1 .试验采用裂区设计,以施氮(纯氮)水平
为主区,设 0、150、187. 5、225、262. 5、300、337郾 5
9842 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 魏海燕等: 机插超级粳稻产量、品质及氮肥利用率对氮肥的响应摇 摇 摇 摇 摇 摇
kg·hm-2 7 种施氮水平,以品种为裂区,裂区面积为
6 m2,重复 3 次.主区间做埂隔离,并用塑料薄膜覆
盖埂体,保证各主区单独排灌.试验采用机插软盘培
育壮秧,每盘播干种子 100 g,于 5 月 23 日播种,6
月 6 日移栽.栽插密度为 28. 5 万穴·hm-2(11. 7 cm
伊30郾 0 cm),栽后进行补缺去余以保证每穴 3 苗的
精确苗数.氮肥运筹为基蘖肥 颐 穗肥= 6 颐 4,穗肥分
别于倒 4 叶、倒 2 叶各施 50% ;分别以过磷酸钙和
氯化钾的形式基施 P2O5 150 kg·hm-2,K2O 150
kg·hm-2 .其他管理措施按常规栽培要求实施.
1郾 3摇 测定项目与方法
1郾 3郾 1 产量及其构成因素摇 成熟期每小区分别随机
选取 20 穴有代表性的成熟稻株,记数每穴有效穗数
(具有 10 粒以上结实谷粒的稻穗为有效穗)和每穗
籽粒数,然后根据栽插密度计算产量构成因素中的
单位面积穗数和每穗粒数. 将各有效穗脱下的谷粒
投入清水中,浮在水面的谷粒为空粒,沉在水底的为
实粒,其中,每穗实粒数与每穗总粒数的比值即为结
实率.每处理取 1000 颗实粒,重复 3 次,称量,计算
千粒重.单位面积穗数与每穗粒数的乘积即为单位
面积颖花量.理论测产后每小区收割 50 穴,测定实
际产量(表 1).
表 1摇 不同氮肥水平下超级粳稻产量及其构成因素
Table 1摇 Grain yield and its components of super japonica rice under different N levels
品种
Cultivar
施氮水平
N level
(kg·hm-2)
穗数
Number of
panicles
(伊104·hm-2)
每穗粒数
Grains per
panicle
颖花量
Total amount
of spikelet
(伊104·hm-2)
结实率
Seed鄄setting
rate
(% )
千粒重
1000鄄grain
mass
(g)
实际产量
Yield ( t·hm-2)
2010 2011
南粳 44 0 193. 77d 116. 86c 22643. 58f 93. 8a 27. 08a 5. 40e 5. 51f
Nanjing 44 150 278. 99c 126. 33bc 35245. 29e 92. 8b 26. 63ab 8. 62d 8. 52e
187. 5 290. 57bc 131. 25abc 38137. 92d 92. 1bc 26. 47b 9. 11c 9. 06d
225 297. 31b 134. 76ab 40066. 18c 92. 4b 26. 29bc 9. 26c 9. 44c
262. 5 307. 63ab 138. 36ab 42563. 46b 91. 3cd 25. 97cd 9. 71b 9. 83b
300 315. 37a 141. 98a 44775. 24a 91. 0d 25. 79de 10. 30a 10. 33a
337. 5 296. 81b 143. 62a 42626. 13b 89. 3e 25. 40e 9. 48bc 9. 38cd
宁粳 1 号 0 199. 22d 111. 98b 22307. 10e 93. 7a 28. 32a 5. 64e 5. 64f
Ningjing 1 150 288. 35c 121. 90ab 35150. 40d 92. 9a 27. 96a 8. 76d 8. 89e
187. 5 309. 50b 125. 36ab 38799. 51c 91. 8b 27. 46b 9. 36c 9. 49d
225 315. 21ab 130. 86a 41249. 53b 91. 4bc 27. 36b 10. 01b 10. 00bc
262. 5 323. 76ab 132. 68a 42957. 07ab 90. 8bc 27. 13bc 10. 15ab 10. 20b
300 330. 03a 135. 32a 44659. 06a 90. 5c 26. 75cd 10. 45a 10. 52a
337. 5 316. 09ab 136. 26a 43072. 05ab 88. 4d 26. 54d 9. 77b 9. 75cd
武粳 15 0 197. 79e 113. 36b 22421. 78f 94. 6a 28. 68a 5. 69e 5. 80f
Wujing 15 150 272. 92d 125. 39ab 34222. 01e 94. 3a 28. 35ab 8. 89d 8. 83e
187. 5 280. 71cd 129. 98a 36488. 07d 94. 1ab 28. 27b 9. 33c 9. 49d
225 289. 90bc 131. 74a 38190. 93c 93. 8abc 28. 19bc 9. 70b 9. 81cd
262. 5 301. 98ab 134. 38a 40581. 27ab 93. 3bcd 28. 12bc 10. 07b 10. 22b
300 310. 94a 135. 18a 42033. 70a 93. 1cd 28. 08bc 10. 61a 10. 57a
337. 5 296. 97ab 133. 81a 39736. 99bc 92. 4d 27. 84c 9. 89b 9. 84c
宁粳 3 号 0 196. 94e 116. 10b 22864. 15f 93. 7a 26. 03a 5. 26e 5. 36f
Ningjing 3 150 272. 49d 133. 83a 36467. 45e 93. 0ab 26. 00a 8. 68d 8. 57e
187. 5 284. 83cd 136. 97a 39012. 43d 92. 7bc 25. 84a 8. 94d 9. 07d
225 296. 31bc 138. 80a 41127. 11c 92. 5bc 25. 76a 9. 46c 9. 56c
262. 5 309. 00ab 140. 92a 43545. 17b 91. 9cd 25. 37b 9. 99b 10. 09b
300 324. 44a 143. 71a 46626. 82a 91. 4d 25. 32b 10. 48a 10. 55a
337. 5 297. 83bc 143. 48a 42733. 37b 90. 4e 25. 22b 9. 48c 9. 40c
扬粳 4038 0 197. 22d 115. 26c 22732. 42f 94. 3a 27. 65a 5. 53f 5. 63f
Yangjing 4038 150 277. 59c 125. 03bc 34708. 46e 94. 1a 27. 26ab 8. 78e 8. 68e
187. 5 295. 80b 130. 61ab 38636. 08d 93. 6ab 27. 12bc 9. 30d 9. 42d
225 301. 25ab 134. 40ab 40487. 90c 93. 1b 26. 99bc 9. 72c 9. 85c
262. 5 311. 51ab 136. 06ab 42383. 56b 92. 8bc 26. 78cd 10. 16b 10. 29b
300 315. 49a 140. 24a 44244. 58a 92. 2c 26. 46de 10. 58a 10. 60a
337. 5 301. 25ab 141. 38a 42589. 70b 90. 4d 26. 19e 9. 69c 9. 66cd
不同小写字母表示差异显著(P<0. 05)Different small letters meant significant difference at 0. 05 level.下同 The same below.
094 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
1郾 3郾 2 植株全氮含量摇 于拔节、抽穗、成熟期各处理
取有代表性(以小区普查结果的平均值为依据)的
植株 2 穴,于 105 益烘箱杀青 30 min,80 益烘至恒
量后称量,粉碎,采用 H2SO4 鄄H2O2消化,以半微量凯
氏定氮法测定植株全氮含量[19] .
1郾 3郾 3 稻米品质摇 成熟期适时收获,脱粒、储藏 3 个
月,待理化性状稳定后,每处理称取 3 份,每份 120 g
稻谷,按照中华人民共和国国家标准———优质稻谷
(GB / T 17891—1999) [20]测定出糙率、精米率、整精
米率、垩白米率、垩白大小、垩白度、胶稠度.用 FOSS
TECATOR公司的 Infratec 1241 Grain Analyzer 近红
外快速品质分析仪测定精米(约 25 g)样本的总蛋
白质含量和直链淀粉含量. 用日本株式会社 KETT
科学研究所生产的 AN鄄700 型食味分析仪测定稻米
的食味值.
1郾 4摇 数据处理
氮肥利用率计算公式如下:
氮肥吸收利用率(% )= (施氮区植株总吸氮量
-无氮区植株总吸氮量) /氮肥施用量伊100%
氮肥农学利用率(kg·kg-1)= (施氮区作物产
量-无氮区作物产量) /氮肥施用量
氮肥生理利用率(kg·kg-1)= (施氮区作物产
量-无氮区作物产量) / (施氮区植株总吸氮量-无氮
区植株总吸氮量)
籽粒吸氮量(kg·kg-1)=总吸氮量 /稻谷产量
采用 Excel 2003 软件处理数据,DPS 软件进行
统计分析,采用 LSD法进行差异显著性检验.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 不同氮肥水平下超级粳稻的产量及构成因素
随氮肥用量的增加,各品种超级粳稻的产量均
先增加后下降,在 300 kg·hm-2施氮条件下获得最
高产量,达 10. 33 ~ 10. 60 t·hm-2,显著高于其他氮
肥处理.至 337郾 5 kg·hm-2氮肥条件下,水稻产量显
著下降,甚至比 262. 5 kg · hm-2 施氮处理低
3. 7% ~6. 9% ,与 225. 0 kg·hm-2施氮处理无显著
差异. 7 个氮肥水平下各品种的平均产量差异显著,
其中,宁粳 1 号、武粳 15 和扬粳 4038 产量无显著差
异,三者产量均显著高于南粳 44 和宁粳 3 号. 2010
年与 2011 年的产量具有相似的变化趋势,以下以
2011 年数据进行分析.
就不同氮肥水平下各产量构成因素而言,单位
面积穗数随氮肥用量的增加先增加后下降,在 300
kg·hm-2施氮条件下最多,337郾 5 kg·hm-2氮肥条
件下下降,且 337. 5 kg·hm-2氮肥条件下的单位面
积穗数与 262. 5 和 225 kg·hm-2施氮水平下的单位
面积穗数相当,无显著差异.每穗粒数随氮肥用量的
增加呈增加趋势,337. 5 kg·hm-2氮肥条件下的穗
粒数比不施氮条件下高 18. 0% ~ 23. 6% .结实率和
千粒重均随氮肥用量的增加略有下降, 337. 5
kg·hm-2氮肥条件下的结实率和千粒重分别比不施
氮条件下低 2. 1% ~4. 9%和 1. 8% ~5. 1% .
摇 摇 根据水稻产量与氮肥用量的关系建立效应方
程.从图 1 可知,超级粳稻的产量与氮肥用量呈开口
向下的抛物线关系. 由方程计算出超级粳稻的理论
最高产量为 9. 99 t·hm-2,对应的施氮量为 299
kg·hm-2 .然而,在实际的水稻生产中,氮肥的投入并
非以产量越高越好,还需要考虑到投入与产出比.按
照当地 2009 年稻谷的市场价格为 1. 96 元·kg-1,
由尿素折合成纯氮的价格为 4. 57 元·kg-1计算,令
Y为净经济收入,M(常数)为农民每公顷稻田除肥
料以外的投入,结合图 1 中氮肥用量与产量的效应
方程可得到: Y = 1郾 96 伊 ( - 5 伊 10-5 x2 + 0郾 0299x +
5郾 5226)伊103-4. 57x-M.根据方程可求得净经济收
入 Y最大时的施氮量(x)为 275. 68 kg·hm-2,此施
氮量可理解为经济最佳施氮量,对应的产量为 9郾 97
t·hm-2 .
2郾 2摇 不同氮肥水平下超级粳稻的品质性状
2郾 2郾 1 碾磨品质 摇 超级粳稻的糙米率、精米率和整
精米率均随氮肥用量的增加而增加,这可能是由于
氮肥的施用具有扩源强库的功效,有利于促进籽粒
的灌浆充实,使胚乳结构相对致密,提高糙米率和精
米率的同时,使谷粒硬性增加,能获得较高的整精米
率 .与不施氮肥相比,337. 5 kg·hm-2施氮条件下5
图 1摇 超级粳稻产量与氮肥用量的关系
Fig. 1 摇 Relationships between yield and N application rate of
super japonica rice.
**P<0郾 01.
1942 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 魏海燕等: 机插超级粳稻产量、品质及氮肥利用率对氮肥的响应摇 摇 摇 摇 摇 摇
个超级粳稻品种的糙米率提高 3. 3% ~ 4. 2% ,以宁
粳 1 号增幅最小,南粳 44 增幅最大;精米率提高
2郾 9% ~6. 0% ,以武粳 15 增幅最小,南粳 44 增幅最
大;整精米率提高 4. 4% ~ 33. 7% ,以武粳 15 增幅
最小,扬粳 4038 增幅最大(图 2).
2郾 2郾 2 外观品质摇 超级粳稻的垩白粒率随氮肥用量
的变化趋势因品种而异. 其中,南粳 44、扬粳 4038
和武粳 15 随氮肥用量的增加垩白粒率先下降后上
升,在达到一定值后又略有下降;而宁粳 1 号和宁粳
3 号的垩白粒率随氮肥用量的增加呈持续下降趋
势. 5 个超级稻品种垩白度随氮肥用量的增加呈先
上升后下降趋势,其中,宁粳 1 号和宁粳 3 号在 150
kg·hm-2施氮条件下达最大值,而南粳 44、扬粳
4038 和武粳 15 分别在 300、225 和 262. 5 kg·hm-2
施氮条件下达最大值(图 3).
2郾 2郾 3 蛋白质含量摇 随氮肥用量的增加,超级粳稻
图 2摇 不同氮肥水平下超级粳稻的糙米率、精米率和整精米
率
Fig. 2摇 Brown rice, milled rice and head milled rice rates of su鄄
per japonica rice under different N levels.
玉:南粳 44 Nanjing 44;域:宁粳 1号 Ningjing 1;芋:宁粳 3号 Ningjing 3;
郁:扬粳 4038 Yangjing 4038;吁:武粳 15 Wujing 15. 下同 The same be鄄
low.
图 3摇 不同氮肥水平下超级粳稻的垩白率和垩白度
Fig. 3摇 Chalky rate and chalkiness of super japonica rice under
different N levels.
的蛋白质含量持续增加,这主要是由于氮肥的施用
促进了氨基酸和蛋白质的合成,使稻米中蛋白质含
量提高.与不施氮肥相比,337郾 5 kg·hm-2施氮条件
下 5 个超级粳稻品种的蛋白质含量提高 23. 8% ~
44. 3% ,以宁粳 1 号增幅最小,宁粳 3 号增幅最大
(图 4).
2郾 2郾 4 蒸煮食味品质 摇 随氮肥用量的增加,超级粳
稻的直链淀粉含量持续下降,与不施氮肥相比,
337. 5 kg·hm-2施氮条件下 5 个超级粳稻品种的直
链淀粉含量下降 12. 4% ~ 38. 9% ,以扬粳 4038 降
幅最小,宁粳 3 号降幅最大.
不同超级粳稻品种的胶稠度随氮肥用量的增加
总体呈下降趋势,与不施氮肥相比,337. 5 kg·hm-2施
氮条件下 5个超级粳稻品种的胶稠度下降 10郾 3% ~
28. 5%,但在部分较为接近的施氮处理间,超级粳稻
的胶稠度几乎无变化,如宁粳 1 号在 150 和 187郾 5
kg·hm-2施氮条件下的胶稠度均为 61 mm.
食味分析仪是通过采集稻米样品近红外光谱,
利用其与感官测定值的相关性计算出一个评价稻米
蒸煮食味品质综合值(食味值)的一种仪器,其计算
值与实际的稻米尤其是粳米的蒸煮食味品质具有较
好的相关性[21] .测定结果表明,随氮肥用量的增加,
超级粳稻的食味值均持续下降. 与不施氮肥相比,
337郾 5 kg·hm-2施氮条件下 5 个超级粳稻品种的食
味值下降 20. 3% ~ 29. 7% ,以宁粳 1 号降幅最小,
宁粳 3 号降幅最大(图 4).
294 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
图 4摇 不同氮肥水平下超级粳稻的蛋白质含量、直链淀粉含量、胶稠度和食味值
Fig. 4摇 Protein content, amylose content, gel consistency and taste value of super japonica rice under different N levels.
2郾 3摇 不同氮肥水平下超级粳稻对氮肥的吸收利用
效率
从表 2 可知,随氮肥用量的增加,超级粳稻的氮
肥吸收利用率、氮肥农学利用率和氮肥生理利用率
均下降,与 150 kg · hm-2 氮肥水平相比, 337. 5
kg·hm-2施氮条件下 5 个超级粳稻品种的氮肥吸收
利用率、氮肥农学利用率和氮肥生理利用率分别降
低 15. 5% ~ 21. 5% 、40. 7% ~ 44. 0%和 26. 0% ~
33郾 7% .随氮肥用量的增加,超级粳稻的籽粒吸氮量
显著增加,与不施氮肥处理相比,337. 5 kg·hm-2施
氮条件下 5 个超级粳稻品种的籽粒吸氮量提高
29郾 4% ~36. 2% .
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 机插超级粳稻高产高效施氮量
与常规粳稻相比,超级粳稻的产量优势在于具有
较大的库容量[22-23] .如李刚华等[24]认为,足够的颖花
量是超级粳稻高产稳产的保证,要达 11郾 0 t·hm-2以
上的产量,颖花数要逸42000 个·m-2;要达 11郾 7
t·hm-2以上的产量,颖花数要逸45000 个·m-2 .在本
试验条件下,不同超级稻品种的产量均与其群体的颖
花量呈正相关,与前人的研究结果相似.正是由于群
体颖花量对于产量的正效应,长期以来,扩库强源就
成为超级稻高产栽培的主要途径.其中以氮肥的施用
对增加群体颖花量的效应最为明显[25] .但是,由于群
体颖花量由群体有效穗数和每穗粒数共同形成,因
此,氮肥对群体颖花量的调节效应要由群体有效穗数
和每穗粒数的相互关系共同决定[26] .在机插水稻生
产中,为了促进移栽大田的小苗分蘖早生快发,其基
蘖肥与穗肥的比例通常为 6 颐 4 ~ 7 颐 3[27-28] .在这一
比例下,氮肥总施用量在一定范围内(如本试验条
件下 0 ~ 300 kg·hm-2施氮水平)可有效促进有效穗
数和每穗粒数的共同增长,最终促进群体颖花量的
增加和产量的提高. 但超过一定用量(如本试验条
件下超过 300 kg·hm-2施氮水平),会使原本高峰苗
就比常规手插稻多的机插稻群体无效分蘖的发生和
生长加剧[17],形成郁蔽群体,降低分蘖成穗率和最
终成穗数,尽管每穗粒数会略有增加,但是最终的群
体总颖花量不高,产量下降[27] . 在本试验条件下,5
个机插超级粳稻品种的最高产施氮量均出现在 300
kg·hm-2施氮水平,同时根据水稻产量与氮肥用量
的关系建立效应方程也显示其最高产的对应施氮量
为 299 kg·hm-2,与实际值较为吻合.就氮肥的吸收
利用而言,由于机插稻全生育期明显比常规手插稻缩
短,使其对温光资源利用率低,最终的光合产物及氮
素积累量少,相应的氮肥利用率也低于手插稻[29] .因
此,生产上为实现机插稻高产高效生产,其氮肥的施
用应在控制总量的同时,针对前期促进分蘖、后期促
进大穗的生长要求进行合理运筹.
3郾 2摇 机插超级粳稻经济最佳施氮量及优质高效施
氮量
在实际的水稻生产中,获得最高产的施氮量,并
3942 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 魏海燕等: 机插超级粳稻产量、品质及氮肥利用率对氮肥的响应摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 2摇 不同氮肥水平下超级粳稻氮素吸收利用特性
Table 2摇 Nitrogen absorption and utilization characteristics
of super japonica rice under different N levels
品种
Cultivar
施氮水平
N level
(kg·hm-2)
氮肥吸收
利用率
Nitrogen
recovery
efficiency
(% )
氮肥农学
利用率
Nitrogen
agronomic
efficiency
(kg·kg-1)
氮肥生理
利用率
Nitrogen
physiological
efficiency
(kg·kg-1)
籽粒吸氮量
N uptake
of grain
(kg·kg-1)
南粳 44 0 - - - 0. 0190f
Nanjing 44 150 46. 1a 20. 07a 43. 52a 0. 0205e
187. 5 44. 8b 18. 91b 42. 17b 0. 0209de
225 43. 2c 17. 48c 40. 44c 0. 0215cd
262. 5 42. 6c 16. 44d 38. 58d 0. 0221bc
300 41. 9d 16. 06d 38. 37d 0. 0224b
337. 5 38. 3e 11. 47e 29. 94e 0. 0250a
宁粳 1 号 0 - - - 0. 0186e
Ningjing 1 150 49. 0a 21. 65a 44. 20a 0. 0201d
187. 5 47. 5b 20. 51b 43. 24ab 0. 0204cd
225 45. 6c 19. 35c 42. 47b 0. 0208c
262. 5 43. 7d 17. 39d 39. 79c 0. 0215b
300 42. 4e 16. 27e 38. 36d 0. 0221b
337. 5 38. 5f 12. 19f 31. 67e 0. 0241a
武粳 15 0 - - - 0. 0180e
Wujing 15 150 49. 2a 20. 21a 41. 13a 0. 0202d
187. 5 48. 5ab 19. 72a 40. 64a 0. 0206d
225 47. 8b 17. 85b 37. 38b 0. 0216c
262. 5 45. 9c 16. 86c 36. 73bc 0. 0220bc
300 44. 3d 15. 93d 35. 93c 0. 0224b
337. 5 40. 6e 12. 00e 29. 57d 0. 0245a
宁粳 3 号 0 - - - 0. 0185e
Ningjing 3 150 47. 2a 21. 38a 45. 26a 0. 0198d
187. 5 46. 5a 19. 77b 42. 54b 0. 0205cd
225 45. 0b 18. 66c 41. 43c 0. 0210bc
262. 5 44. 4b 18. 03cd 40. 64cd 0. 0214b
300 43. 1c 17. 30d 40. 19d 0. 0216b
337. 5 39. 9d 11. 97e 30. 00e 0. 0249a
扬粳 4038 0 - - - 0. 0176d
Yangjing 4038 150 46. 3a 20. 36a 44. 02a 0. 0194c
187. 5 46. 0a 20. 22a 43. 97a 0. 0197c
225 43. 2b 18. 77b 43. 49a 0. 0199bc
262. 5 41. 1c 17. 75c 43. 17a 0. 0201bc
300 40. 1d 16. 58d 41. 31b 0. 0207b
337. 5 36. 6e 11. 93e 32. 57c 0. 0231a
不一定是农民获得最大经济效益的施氮量[30] .正是
基于这样的考虑,本文结合试验当年稻谷及肥料的
价格,计算其经济最佳施氮量,结果表明,其经济最
佳施氮量要低于最高产施氮量,降低幅度达 7. 8% .
以上仅是将所生产的稻谷以普通稻米出售的价格进
行计算.近年来,随着人民生活水平的提高,中高档
消费人群对无公害、绿色、有机优质米的需求越来越
多,部分优质有机米的市场销售价格是普通大米的
4 ~ 5 倍甚至更多.为达到优质、有机的要求,稻米生
产中对氮肥的投入均有严格的要求. 一方面就品质
而言,尽管对稻米的评价涉及加工、外观、蒸煮食味、
营养等多个方面,且氮肥施用对其各项评价指标的
影响更是呈现多元化的效应[31-33];但就现有的市场
销售规律而言,影响稻米价格的主要因素还是其蒸
煮食味品质.虽然有研究发现,不同品种水稻的蒸煮
食味品质对氮肥的响应有所差异[34-35],但由于增施
氮肥相应也增加了稻米中的蛋白质含量,有使稻米
蒸煮食味品质变劣的总趋势.本试验条件下,氮肥施
用使机插超级粳稻的直链淀粉含量和胶稠度下降,
蒸煮食味值下降达 20. 3% ~ 29. 7% .另一方面就无
公害(绿色、有机)农产品认证而言,均要严格控制
稻米生产过程中氮肥的投入. 以 3 类认证中要求相
对较低的无公害农产品认证为例,根据“NY 5117—
2002 无公害食品水稻生产技术规程冶的要求,单季
稻每 667 m2大田纯氮(N)的用量要控制在 12 ~ 15
kg.综合以上因素,如能把氮肥的施用对稻米品质、
无公害农产品认证以及随之所引起的稻米市场销售
价格的变化等一系列因素纳入最佳施氮量的计算公
式,则相应的最佳施氮量会低于 275. 68 kg·hm-2 .
长期以来,尽管超级稻以其超高产受到人们青
睐,但其生产中过度的肥料投入[36-37]在一定程度上
阻碍了稻米品质的进一步提高.同时,由于机插稻和
手栽稻播栽期不同,灌浆结实期所处的气候条件存
在差异,且两种种植方式下水稻自身的生长发育特
性有所不同,因此两种栽培方式下的稻米在精米率、
整精米率、垩白率、垩白大小、直链淀粉含量和胶稠
度等指标上各有优劣[38] . 对此,我国现有的机插超
级稻生产要实现高产、优质、高效、生态的目标,更应
结合品种特性、栽培方式和预期市场目标,适当减少
氮肥的投入,提高肥料利用效率.
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作者简介 摇 魏海燕,女,1980 年生,博士,副教授. 主要从事
水稻高产栽培和氮素营养研究. E鄄mail: wei_haiyan@ 163.
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责任编辑摇 张凤丽
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