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Effects of nitrogen application rate on yield and grain quality of mechanical-transplanted hybrid Japonica rice Xuyou403

施氮量对机插杂交粳稻徐优403产量品质的影响



全 文 :收稿日期:!""#$"%$!& 接受日期:!""#$’’$’#
基金项目:“十一五”国家科技支撑计划粮食丰产科技工程项目(!""()*+"!*",)资助。
作者简介:钱银飞(’-#"—),男,江苏如东人,博士研究生,主要从事水稻优质高产轻型栽培技术研究。./0123:42156723589#!:;1<55= >50= >8
! 通讯作者 ?73:"&’@$#%-%-!!",./0123:<>A<189: ;AB= 7CB= >8
施氮量对机插杂交粳稻徐优 !"#产量和品质的影响
钱银飞’,张洪程’!,李 杰’,吴文革’,!,郭振华’,陈 烨’,
张 强’,戴其根’,霍中洋’,许 轲’
(’扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室,江苏扬州 !!&""-;!安徽省农业科学院水稻研究所,安徽合肥 !,"",’)
摘要:软盘旱育机插条件下,以杂交中粳徐优 @",为材料,研究了里下河地区稻麦两熟制不同施氮量对机插杂交稻
徐优 @",产量和品质的影响。结果表明,随施氮量的增加,机插杂交稻徐优 @",的穗数和每穗颖花数和产量呈先增
后减趋势,以 D !!& E9 F <0!处理最高;结实率和千粒重表现为随施氮量增加而减小。施氮量主要影响稻米品质中
的垩白度和垩白率,其次为消减值,而对其它品质指标影响较小。品质性状中的加工碾磨品质、稻米的表面积、横
面积可与产量在一定程度上实现高产优质统一;而其它品质指标则表现为对施氮存在负响应。综合来看,机插杂
交稻徐优 @",适宜施氮量以施 D !!& E9 F <0!为宜。
关键词:机插杂交粳稻;施氮量;产量;品质;GH*谱
中图分类号:&’’I"(! 文献标识码:* 文章编号:’""#$&"&J(!""-)",$"&!!$"%
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近年来,我国水稻机械化插秧技术研究与应用
不断加强,机插稻的种植面积大幅增加,发展迅速,
对提高劳动生产率发挥了积极的作用[’]。机插秧秧
田密播,采用带土中小苗移栽(一般移栽叶龄 ,I&
!@I&),育苗生长空间和时间均有限;而且,栽插时
存在机械植伤,有相对较长的返青活棵期后才发生
分蘖,易造成低节位分蘖缺位和发生较少,中间节位
分蘖较多的一段分蘖发生模式,具有区别于其他稻
植物营养与肥料学报 !""-,’&(,):&!!$&!#
""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
a318Y DBY[2Y258 18C b7[Y232A7[ c>278>7
作的独特的生长发育规律[!]。因此,制定相应的栽
培措施提高机插稻产量和品质成为当前研究的热
点。
施氮是提高水稻生产能力的重要栽培措施之
一,能对水稻的产量和品质产生重大影响["#$]。目
前关于机插水稻施氮量的研究大多数集中在常规粳
稻上[%#&!],对具有高产潜力的杂交粳稻的研究报道
较少[&"];对机插杂交粳稻淀粉品质等的研究尚未
见报道。’()*+(,(-等[&.]和 /0等[&1]的研究认为,不
同水稻品种刺激土壤生物固氮的能力不同,杂交水
稻品种的氮素利用效率比半矮秆和高秆常规水稻品
种高。这些研究表明,机插杂交粳稻合理施氮量应
与常规稻的施氮量不同。鉴于此,本试验以重穗型
杂交中粳徐优 .2"为机插材料,研究里下河地区稻
麦两熟制下不同施氮水平对软盘旱育机插杂交粳稻
产量和品质的影响,以期确定机插杂交粳稻适宜施
氮量,为机插稻高产优质高效、精确定量栽培提供理
论依据。
! 材料与方法
!"! 试验设计
试验于 !221!!223 年在江苏省兴化市钓鱼镇
钓鱼村试验基地进行。该市位于江淮之间,江苏里
下河腹部,属北亚热带湿润气候区,本区雨量充沛,
日照充足,四季分明,气候宜人。年平均温度 &14
左右,降水量 &2!.5$ 66,日照 !"2153 (,无霜期较
长。土壤类型为脱潜型水稻土中的勤泥土土属,勤
泥土土种,质地黏性,地力均衡,前茬作物是小麦(产
量约 3222 78 9 (6!)。!221、!223 年 2—!2 :6土层养
分含量分别为:土壤有机质 &%5$、!!5. 8 9 78,全氮
&53$、!5!2 8 9 78,速效磷 &35.、&.51 68 9 78,速效钾
%$、&"& 68 9 78。供试品种为杂交粳稻徐优 .2",徐州
农科所育成。
试验采用软盘(软盘规格 1$ :6 ; !$ :6)旱育育
秧,25$<浓度壮秧剂培肥。施氮量设 = 2、&&!51、
!!1、"">51、.12 78 9 (6! 共 1 个处理,分别记为 =&、
=!、="、=.、=1。于 1 月 !3 日落谷,落谷量干种 &22
8 9盘(发芽率 $2<),3 月 &" 日采用东洋 ?@.11’ 式
插秧机机插,秧爪取秧面积纵向(横向 A &. 66 ;
&.53 66。插完后用小埂围成 &1 个小区,每小区面
积 1 6 ; " 6,随机排列。小区间作埂隔离,并用塑
料薄膜覆盖埂体,保证各小区单独排灌,四周设保护
行。肥料按基肥 B蘖肥 B穗肥 A %B3 B&2施用,蘖肥于
栽后 >和 &. C分 !次施,穗肥于倒 .叶期施。磷、钾
肥一次基施,施用量为 ?!D1、E!D 各 &12 78 9 (6!,其
他管理措施按常规栽培要求实施。
!"# 测定内容与方法
成熟期考种、测产、验收产量。
稻米主要品质指标:整精米率、垩白率、垩白
度、胶稠度等,参照文献[&3]测定;精米蛋白质、直
链淀粉含量采用 &!.&近红外快速品质分析仪(瑞典
@D’’公司生产)测定。
淀粉黏滞特性:采用 "#F型 GHI仪(澳大利亚
=*JKL), ’:M*N,MOM: 公司生产)速测,用 PQ/(P(*)6-R
:S:R* OL) JMNCLJ+)配套软件进行分析。
精米外观品质:采用 GTU&#&2V型颗粒评定仪
(日本 ’IPIEW公司生产)测定,配套软件分析。
# 结果与分析
#"! 施氮量对机插杂交稻产量及其构成的影响
两年试验结果(表 &)表明,适量施用氮肥(= !!1
78 9 (6!)均显著增加机插杂交稻徐优 .2"产量,超过
此施氮量的处理均有不同程度倒伏,产量下降。
!221年产量不及 !223年主要是由于 !221年水稻生
长灌浆后期遇低温,灌浆不足导致千粒重下降所致。
施氮量对产量的影响关系均呈开口向下的一元二次
抛物线关系:
X!221 A # 252">%Y! Z !253&1Y Z 322$5",
) A 25%1">!!;
X!223 A # 252"%%Y! Z !&5$$>Y Z 3&3>5>,
) A 25%31.!!。
表 &还看出,在施氮量为 = 2!!!1 78 9 (6!水平
范围内,水稻穗数、每穗颖花数均随施氮量的增加而
显著增加,以施 = !!1 78 9 (6! 时穗数和每穗颖花数
最多。再增加施氮量,穗数、每穗颖花数有所减少,
但下降幅度较小。千粒重和结实率随施氮量的增加
而下降,尤其是高施氮量处理的千粒重和结实率下
降幅度较大,这可能与群体偏大、生育后期倒伏有
关。不同施氮量主要影响产量构成因素中的穗数,
变异系数最大,其次为结实率和每穗颖花数,千粒重
受影响最小,变异系数最小。
相关及通径分析结果(表 !)表明,!221 年总颖
花量、结实率和千粒重与产量相关系数分别为
25%31!、# 25>!和 # 253>.,对产量的直接通径系数
分别为 &5.&1、25"13和 25&33;!223年相关系数分别
为 25%.3!、# 25.1%和 # 2531,直接通径系数分别为
&5!&!、2511% 和 # 25&1%。两年结果一致,说明总颖
花数对产量影响起关键作用,而结实率和千粒重对
"!1"期 钱银飞,等:施氮量对机插杂交粳稻徐优 .2"产量和品质的影响
表 ! 施氮量对机插稻产量及其结构组成的影响
"#$%& ! ’((&)*+ ,( -.*/,0&- #11%.)#*.,- /#*& ,- 2.&%3 #-3 ),41,-&-*+ ,( 4&)5#-.)#%6*/#-+1%#-*&3 52$/.3 /.)&
年份
!"#$
处理
%$"#&’"(&
穗数
)#(*+,"-
( . /01 2 3’4)
每穗颖花数
5,6’"- 7,89"$-
(:8; 2 <#(*+,")
结实率
=*,,"> ?$#*( $#&"
(@)
千粒重
/000A?$#*( 9&;
(?)
实际产量
5$#*( B*",>
(C? 2 3’4)
400D :/ /0DE0 " 4FGE4 > HDE4 # 4DEF # F01FEI "J
:4 /GKED > 4FFED L+ H0E/ L 4DEG L I1//E0 >M
:G /IHE0 # 4I4E1 # IDE4 + 4DE4 + K/0GED #N
:1! /FHE0 L 4FIED L IGEH > 4DE4 + H114EI LO
:D! /FGED + 4FDEF + I0EH " 4DE0 > IF44E/ +P
PQ(@) /KEGI /E4I IEGI 0EHI /1EKF
400F :/ /0DEK " 4FHEI " H1E/ # 4DEK # F4K4E1 "J
:4 /1/E0 > 4I/E4 + H0EG L 4DED L II4HED >M
:G /IKEG # 4HKEG # IHEG + 4DE1 + KD/0E0 #N
:1! /IHE4 L 4IIEI L I4E/ > 4DEG > HH/1ED LO
:D! /IFE0 + 4FKEH > FIEK1 " 4DE/ " IKD0EF +P
PQ(@) 40EFH GE/0 HE1I /E4H /DE0K
注(:8&"):同列数据后不同字母表示差异达 D@显著水平,下同 Q#,6"- 78,,89"> LB >*77"$"(& ,"&&"$- 9*&3*( &3" -#’" +8,6’( #$" -*?(*7*+#(& #& D@
,"R", ; %3" -#’" L",89; :1! #(> :D!分别表示该小区有 40@和 D0@的倒伏 S(>*+#&"> &3"$" #$" 40@ #(> D0@ ,8>?*(?,$"-<"+&*R",B;
表 7 产量构成因素间的相关系数及直接通径系数
"#$%& 7 8,//&%#*.,- #-3 1#*5 ),&((.).&-*+ $&*9&&- *5& 2.&%3 ),41,-&-*+
年份 产量构成 因素间相关系数 P8$$",#&*8( +8"77*+*"(& 对 !的效应 对 TG的效应
!"#$ !*",> +8’<8("(& !4 !G !1 !D " #$%" #$%!G
400D T/ 0EH0G 0EKKK!! U 0EHK1! U 0EHDH 0EKD1! 0EKGH
T4 0EH4K U 0E1F1 U 0E11 0EK4D! 0E0ID
TG U 0EHI1 U 0EHGH 0EKFD!! /E1/D
T1 0EKI0!! U 0EI4 0EGDF
TD U 0EFI1 0E/FF
)"4 0E00G 0
400F T/ 0EDKH 0EKK4!! U 0EIK1 U 0EK0G! 0EK0G! 0EHKI
T4 0EFKD U 0E0/I U 0E401 0EHDH 0E/DK
TG U 0EI/F U 0EH14 0EK1F! /E4/4
T1 0EK1I! U 0E1DK 0EDDK
TD U 0EFD U 0E/DK
)"4 0 0E00I
!—实际产量 !*",>;T/—有效穗数 J77"+&*R" <#(*+,"-;T4—穗总数 %8&#, <#(*+,"-;TG—总颖花数 %8&#, ?,6’86- 7,89"$-;T1—结实率 =*,,"> ?$#*(
$#&";TD—千粒重 /000A?$#*( 9"*?3&;)"4—剩余通径 V6$<,6- <#&3。W0E0D X 0EHIH;W0E0/ X 0EKDK。
产量的影响均不显著。进一步分析两个总颖花数构
成因素的相对作用,有效穗数与总颖花数呈极显著
正相关($400D X 0EKKK!!,$400F X 0EKK4!!),而每穗颖
花数与总颖花数的相关性不显著($400D X 0EH4K,$400F
X 0EFKD,# Y 0E0D);同时,两年结果中穗数与每穗
颖花数对总颖花数的直接通径系数均表现为 # !&
’" ( # !) ’",表明施氮量通过增加穗数来提高总
颖花数的作用强于增加每穗颖花数的作用。
7:7 施氮量对机插杂交稻稻米品质的影响
4E4E/ 外观品质 由表 G可知,施氮量主要影响机
插杂交稻外观品质中的垩白度和垩白率,变异系数
分别达 4FEHH 和 40E1H,而对稻米的厚度影响最小,
变异系数仅为 0E1F。随施氮量增加,徐优 10G 的外
观品质中的垩白度、垩白率、宽度呈增加趋势,稻米
长度和长宽比呈下降趋势;稻米的表面积和横面积
呈先减小后增加趋势;而稻米的厚度随施氮量变化
无显著影响。表明未施肥处理稻米的外观品质较
14D 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 /D卷
好,随施氮量增加,垩白率增加,外观品质下降;在
施氮量 ! "!##$ %& ’ ()#条件下,适量增施氮肥能使
稻米表面积和横面积减小,形态趋于合理,垩白面积
有所减小,但施氮量超过 ! ##$ %& ’ ()#时,稻米表面
积和横面积增大,垩白面积增加。
#*#*# 加工品质、蒸煮品质及营养品质 随施氮量
的增加,机插杂交稻的加工品质中各项指标(糙米
率、精米率和整精米率)均呈先增加后减小趋势,在
施氮量为 ! "!##$ %& ’ ()#范围内,适量增施氮肥能
提高机插杂交粳稻的加工品质,但超过 ! ##$
%& ’ ()#,则加工品质变劣。营养品质指标中精米蛋
白质含量表现为随施氮量增加而增加;稻米的蒸煮
品质中的直链淀粉含量呈随施氮量增加而减小的趋
势,胶稠度呈变短趋势(表 +)。
表 ! 施氮量对机插杂交稻外观品质的影响("##$%&)
’()*+ ! ,--+./0 1- 23/&14+2 (55*3.(/312 &(/+ 12 (55+(&(2.+ 67(*3/% 1- 8+.9(23.(*:/&(205*(2/+; 9%)&3; &3.+
处理
,-./0).10
垩白率
2(/3%41.55 -/0.
(6)
垩白度
2(/3%41.55 7.&-..
(6)

8.1&0(
()))

947.1.55
()))

,(4:%1.55
()))
表面积
;<-=/:. /-./
())#)
横面积
;.:04>1 /-./
())#)
长宽比
8 ’9
!? ##*@ . A*B" . +*B@ / #*@@ 7 ?*C+ D ?"*+A / E*EE / ?*BA /
!# #B*C 7 +*?C 7 +*@@ D #*E" : ?*C@ / ?"*?+ D E*@A D ?*EA D
!A A+*E : +*#E : +*$B : #*E+ / ?*C@ / C*C+ . E*+A . ?*@E :
!+ A@*C D $*@? D +*$@ 7 #*EA D ?*C@ / C*CB 7 E*++ 7 ?*@E :
!$ AB*C / E*"+ / +*$+ . #*E+ / ?*C@ / ?"*"@ : E*+$ : ?*@$ 7
2F(6) #"*+B #@*BB #*BA ?*#E "*+@ ?*CA #*"" +*A"
表 < 施氮量对机插杂交稻加工品质、蒸煮品质及营养品质的影响("##$%&)
’()*+ < ,--+./0 1- 23/&14+2 (55*3.(/312 &(/+ 12 83**324,.11=324 > 27/&3/312(* 67(*3/% 1- 8+.9(23.(*:/&(205*(2/+; 9%)&3; &3.+
处理
,-./0).10
糙米率
G->H1 -4:.
(6)
精米率
I433.7 -4:.
(6)
整精米率
J./7 )433.7 -4:.
(6)
蛋白质
K->0.41 :>10.10
(6)
直链淀粉
L)M3/5. :>10.10
(6)
胶稠度
N.3 :>15450.1:M
()))
!? B$*$ : EA*? : @+*+ D: C*$ : ?@*# / @E*A /
!# B@*B D E$*E D @$*? D ?"*# D ?$*C D @$*B D
!A BB*+ / EB*" / @E*A / ?"*A /D ?$*C D @A*# 7
!+ B$*A 7 E#*? 7 @+*? : ?"*A / ?$*E : @?*" :
!$ B$*# . E?*C . @A*" 7 ?"*A / ?+*E 7 $B*A .
2F(6) ?*@ A*$ #*$ A*+ A*@ $*E
#*#*A 淀粉 OFL谱特征值 图 ? 表明,随施氮量
的增加,机插杂交稻徐优 +"A米粉 OFL谱整个曲线
大致呈下降趋势。!$ 的曲线较其他曲线有较大差
异,可能是其后期遭倒伏,灌浆不足等原因造成,也
有可能为实验误差影响所致。为了方便说明规律,
减少误差影响,仅对曲线变化趋势相近的 !?!!+
处理进行分析。表 $可见,!?!!+处理中随施氮量
的增加,OFL谱特征值中的峰值黏度、热浆黏度和
最终黏度等大致呈下降趋势,消减值大致呈上升趋
势;峰值黏度时间变短,起始糊化温度则作微小的
先减后增的变化,但差异不显著,而崩解值则无显著
变化规律。可见稻米淀粉的 OFL谱特征值受施氮
量的影响并不一致,但总体上主要为负向影响,即随
着施氮量的增加,稻米的黏性有变劣的趋势。
图 ? 不同施氮量下机插杂交稻的 @AB谱("##$%&)
C34D? @AB 5&1-3*+0 1- 8+.9(23.(*:/&(205*(2/+; 9%)&3; &3.+
72;+& /9+ ;3--+&+2/ 23/&14+2 (55*3.(/312 &(/+0
$#$A期 钱银飞,等:施氮量对机插杂交粳稻徐优 +"A产量和品质的影响
再从 !"!!# 处理的各特征谱值的变异程度
看,消减值变异程度最大,达 "$%&’,其次为热浆黏
度、峰值黏度、崩解值、最终黏度和起始糊化温度,峰
值黏度时间变异程度最小,仅 $%#(。说明机插杂交
稻徐优 #$)米粉 *+,谱特征值对施氮量的反应程
度不一,消减值受施氮量影响程度最大,而峰值黏度
时间和起始糊化温度受影响甚微。
表 ! 施氮量对机插杂交稻 "#$特征谱的影响(%&&’())
*+,-. ! /00.123 40 562)47.5 +88-61+2645 )+2. 45 "#$ 8)406-.3 40 9.1:+561+-;2)+538-+52.< :(,)6< )61.
处理
-./012/31
峰值黏度
4/05
(67)
热浆黏度
-.89:;
(67)
崩解值
<./05=8>3
(67)
最终黏度
?@30A B@C6
(67)
消减值
D/1E065
(67)
峰值黏度时间
4/05 1@2/
(2@3)
起始糊化温度
40C1@3: 1/27F
(G)
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!’ ’)HH 0E "JIJ 0E &&" E ’#&" 0 "$J 0 H%) &&%# 0
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K+(L) ’%I )%I ’%J ’%# "$%& $%J $%H
= 讨论与小结
=>? 施氮量对机插杂交粳稻产量和品质的影响
目前机插秧技术发达的地区诸如日本、韩国对
常规稻机插的应用研究较多,而对在我国水稻生产
中占据着重要地位的杂交稻的机插则很少研究。如
何将杂交稻技术和当前机插秧技术相结合,创新出
适合我国杂交稻应用的机插秧技术,充分发挥杂交
稻的杂种优势,是发展我国水稻机插秧技术的关键
及难点所在。
水稻产量和品质的形成是品种遗传特性和栽培
条件共同作用的结果。不同类型的品种在不同的栽
培条件下会表现出不同的特性,最终形成不同的产
量品质。因此,必须做到“良种良法”,不能一概而
论。
施氮是调节水稻生长的一条主要途径,合理的
施氮量有利于品种的优良基因更好地表达,促进稻
米产量和品质的提高。本研究结果表明,施氮量对
机插杂交粳稻徐优 #$)的产量和产量构成因素均有
不同程度的影响,但主要影响的是穗数、结实率和每
穗颖花数,千粒重受影响最小。适当施氮能显著促
进机插杂交粳稻分蘖成穗和颖花分化,但过量施氮,
会使水稻低效和无效分蘖增加,最终成穗数和每穗
颖花数反而不及适量施氮处理,会使水稻中、后期徒
长、贪青迟熟,易造成灌浆不足,导致千粒重和结实
率下降,抗逆能力减弱,后期易倒伏,影响产量。施
氮量对稻米各品质指标中垩白度、垩白率的影响最
大,其次是胶稠度、长宽比和直链淀粉,对其他指标
影响相对较小。碾磨加工品质及外观品质中稻米的
表面积、横面积与产量性状同步提高,而其他品质性
状则表现为随施氮量的增加,品质下降。
*+,谱曲线及其特征值是评价稻米食味时常
用的一种客观指标,它反映了米粉浆在加热升温和
冷却过程中淀粉黏滞性变化特征,与稻米的食味品
质有密切关系["&M’’]。一般优质稻米的最高黏度高,
崩解值大、消减值小[’$]。从本研究结果来看,随施
氮量的增加,机插杂交粳稻徐优 #$) 稻米的淀粉
*+,谱特征值中的峰值黏度、热浆黏度和最终黏度
等呈下降趋势,消减值呈上升趋势,峰值黏度时间变
短,起始糊化温度则作微小的先减后增的变化,但差
异不显著,而崩解值则无显著变化规律。这与孙艳
丽[’"]、叶全宝等[’’]的研究结果类似,并未出现金军
等[’$]认为在一定的施氮水平范围内,随施氮量增加
最高粘滞度和崩解值增大,食味有所改善;进一步
提高施氮量,峰值黏度、崩解值均会降低。这可能
与试验品种基因型不同及试验条件不同(金军等人
的试验在盆栽条件下进行)有关,具体原因有待进一
步研究。同时,本研究看出,机插杂交稻徐优 #$)稻
米淀粉的 *+,谱特征值受施氮量的影响并不一致,
但总体上主要为负向影响,即随着施氮量的增加,稻
米的黏性有变劣的趋势,这与孙艳丽[’"]、叶全
宝[’’]、金正勋[J]等的研究结果类似。这可能与增加
氮素营养而导致二硫键减少,从而导致二硫键网络
结构贡献较少有关[’#],其内在生理机制有待进一步
研究。
H’J 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 "J卷
!"# 机插杂交稻合理施氮量的确定
凌启鸿等[!"]研究认为,用斯坦福(#$%&’()*’)方
程[达到目标产量的施氮量 +(达到目标产量的需
氮量一土壤氮素供应量),施用肥料当季利用率]来
精确定量施氮比较合理。根据本试验及近几年我们
在里下河稻区示范结果看,江苏里下河稻区稻麦两
熟制下中等以上田块基础地力产量为 -"..!/...
01 , 23!。机插杂交粳稻徐优 -.4 要达到 5...!
6.".. 01 , 23!的目标产量的每百公斤稻谷的吸氮量
为 7 685!!86 01,平均 ! 01(少于常规稻的 !8! 01,
这可能是机插杂交稻与机插常规稻所需施氮量差异
的根本所在);在基蘖、穗肥比例为 / 9 -的氮肥运筹
模式下,氮肥的当季利用率为 -.:。按斯坦福方程
计算,在基础地力产量为 /... 01 , 23!,土壤供氮量
6.! 01 , 23!的田块上实现 5"6. 01 , 23!的目标产量,
其适宜施氮量应为 7 !!.8" 01 , 23!。本研究结果与
之吻合度较好。可见把斯坦福方程作为机插杂交稻
施氮依据,具有很好的指导意义。但存在着方程三
参数确定的问题,目前主要还是依靠高产实践经验,
离精确定量仍有一定差距。但随着测土配方施肥及
-#系统和水稻氮素吸收利用差异的内在机制等方
面的研究深入,施氮量的精确定量确定将会变得越
来越容易。
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574 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 /4卷