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Modifying nitrogen fertilization ratio to increase the yield and nitrogen uptake of super japonica rice

改进施氮运筹对水稻产量和氮素吸收利用的影响



全 文 :植物营养与肥料学报 2015,21(1):12-22
JournalofPlantNutritionandFertilizer doi牶1011674/zwyf.20150102
收稿日期:2014-01-06   接受日期:2014-09-15
基金项目:国家“十二五”科技支撑计划重大项目(2011BAD16B03);超级稻配套栽培技术开发与集成(农业部专项);江苏省农业科技自主创
新基金项目(CX[12]10039);江苏省科技支撑计划(BE2012301);江苏省高校优势学科建设工程资助。
作者简介:胡雅杰(1988—),男,江苏泗阳人,博士研究生,主要从事水稻栽培研究。Email:yajiehu@163com
 通信作者 Tel:0514-87979220;Email:hczhang@yzu.edu.cn
改进施氮运筹对水稻产量和氮素吸收利用的影响
胡雅杰,朱大伟,邢志鹏,龚金龙,张洪程,戴其根,霍中洋,
许 轲,魏海燕,郭保卫
(扬州大学农业部长江流域稻作技术创新中心,杨州大学江苏省作物遗传生理重点实验室培育点,江苏扬州 225009)
摘要:【目的】秸秆还田不仅可改良土壤和增加土壤有机质,还能提高作物产量和品质。但秸秆还田后,土壤有机
酸积累和微生物固氮,抑制水稻前期生长。在长江流域稻麦两熟地区,当地农户往往通过增加施氮量来解决秸秆
还田的负效应,造成肥料浪费和氮污染。因此,探索研究秸秆还田条件下水稻优化的氮肥运筹措施,阐明水稻产量
形成和氮素吸收与利用对氮素响应特征,对于提高水稻产量和氮素利用效率具有重要意义。【方法】2012 2013
年,以超级粳稻武运粳24号和宁粳3号为材料,在江苏省兴化市进行大田试验,在秸秆全量还田条件下,设置常规
施氮300kg/hm2(N1)、增加施氮量345kg/hm2(N2)和常规施氮运筹(CFP,基肥∶分蘖肥∶穗肥=3∶3∶4)、改进施
氮运筹(MFP,基肥∶分蘖肥∶穗肥=4∶3∶3),以无氮处理为对照,研究施氮量和氮肥运筹措施对水稻产量及其产量
构成、干物质积累、氮素积累、氮素吸收速率和氮肥利用效率的影响。【结果】随着氮肥水平提高,水稻穗数显著
增加,每穗粒数、结实率和千粒重下降,最终增产不显著。与常规施氮运筹比较,改进氮肥运筹显著增加穗数,显著
提高群体颖花量并增产,在 N1水平下,改进施氮运筹增产幅度为 518% 710%,高于 N2水平的 270%
429%。随着施氮量增加,水稻分蘖中期、拔节期、移栽期至分蘖中期、分蘖中期至拔节期干物质积累量、氮素积
累量显著增加,最终成熟期干物质积累量和氮素积累量有所增加,但差异不显著,而氮肥农学利用率、氮肥吸收利
用率和氮偏肥生产力显著下降。与常规氮运筹处理相比,改进氮运筹显著增加水稻移栽期至分蘖中期干物质积累
量、氮素积累量和氮素吸收速率,增加成熟期干物质积累量和氮素积累量,提高氮肥农学利用率、氮肥吸收利用
率、氮肥生理利用率和氮偏肥生产力,在N1水平下成熟期干物质积累量和氮素积累量分别增加652%和555%,
氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率、氮肥生理利用率和氮偏肥生产力分别提高 1336%、855%、444%和
529%,差异均达显著水平。【结论】秸秆全量还田条件下,增加氮肥用量水稻增产不显著,且氮肥利用效率低。不
增加氮肥用量,通过适当提高基肥比例(基肥∶分蘖肥∶穗肥=4∶3∶3),可实现提高水稻产量、干物质积累量、氮素
积累量和氮肥利用效率。
关键词:氮肥运筹;超级粳稻;产量;氮素吸收;氮肥利用率
中图分类号:S511.2+2.06   文献标识码:A   文章编号:1008-505X(2015)01-0012-11
Modifyingnitrogenfertilizationratiotoincreasetheyieldand
nitrogenuptakeofsuperjaponicarice
HUYajie,ZHUDawei,XINGZhipeng,GONGJinlong,ZHANGHongcheng,DAIQigen,HUOZhongyang,
XUKe,WEIHaiyan,GUOBaowei
(InnovationCenterofRiceCultivationTechnologyintheYangtzeValey,MinistryofAgriculture/JiangsuKeyLaboratory
ofCropGeneticsandPhysiology,YangzhouUniversity,Yangzhou,Jiangsu225009,China)
Abstract:【Objectives】Cropstrawincorporationcanincreasesoilorganicmaterandimprovesoilfertility,
enhancecropyieldandquality.However,itsometimeinhibitsricegrowthinthevegetativestagedueto
accumulationoforganicacidsandNimmobilization.Farmersusualydealwiththisphenomenathroughincreasing
theamountofnitrogenfertilizerinricewheatcroppingsystemintheYangtzeCatchments.Excessivenitrogeninput
1期    胡雅杰,等:改进施氮运筹对水稻产量和氮素吸收利用的影响
resultsinlownitrogenuseeficiencyandwaterandairpolution.Therefore,theoptimizationofnitrogenfertilization
isimportantfortheimprovementofyieldandnitrogenuseeficiencyofrice.【Methods】Localpopularjaponica
ricecultivars,Wuyunjing24andNingjing3,wereselectedasmaterial,fieldexperimentswereconductedin
XinghuaCounty,JiangsuProvince,Chinain2012and2013Twonitrogenrates(N1:300kg/haandN2:345
kg/ha)andtwonitrogenapplicationmethods[conventionalfertilizernitrogenpractice(CFP,basal∶tilering∶
earing=3∶3∶4)andmodifiedfertilizernitrogenpractice(MFP,basal∶tilering∶earing=4∶3∶3)]were
designed.Theyield,yieldcomponents,drymateraccumulation,nitrogenuptakeandnitrogenuseeficiencywere
investigated.【Results】Withtheincreaseofthenitrogenfertilizerrate,theunitareapaniclesofriceareincreased
significantly,butthespikeletperpanicle,filedgrainpercentageand1000grainweightaredecreased,finaly,the
grainyieldincreaseisnotsignificant.ThegrainyieldishigherusingMFPthanCFP,owingtothemorepanicles
perunitareaandthesignificantenhancedpopulationspikeletasaresult.TherangeofyieldincreasewiththeMFP
inN1is518%-710%,higherthanthatinN2(270%-429%).Withtheincreaseofnitrogenrate,thedry
materaccumulationandnitrogenuptakeatthemiddletilerstageandthejointingstage,fromtransplantingstageto
themiddletilerstage,andfromthemiddletilerstagetothejointingstagearesignificantlyimproved,butthedry
materaccumulationandnitrogenuptakeincreasesatthematurityarenotsignificant,thenitrogenagronomic
eficiency,nitrogenrecoveryeficiencyandnitrogenpartialfactorproductivityareconsequentlydecreased
significantly.IncomparisonwithCFP,thedrymateraccumulationandnitrogenuptakeamountandratefromthe
transplantingstagetothemiddletilerstageareimprovedsignificantlyunderMFP.Thedrymateraccumulationand
nitrogenuptakeatthematurityandnitrogenagronomiceficiency,nitrogenrecoveryeficiency,nitrogen
physiologicaleficiencyandnitrogenpartialfactorproductivityofMFParehigherthanthoseofCFPandthe
diferencesofthosearesignificantinN1,andthedrymateraccumulationandnitrogenuptakeatthematurity,
nitrogenagronomiceficiency,nitrogenrecoveryeficiency,nitrogenphysiologicaleficiencyandnitrogenpartial
factorproductivityareincreasedby652%,555%,1336%,855%,444% and529%,respectively.
【Conclusions】Underthestrawcompletelyincorporation,increasingthenitrogenfertilizerratewilnotincreasethe
riceyield,butdecreasetheNuseeficiency.Keepingthenormalnitrogenfertilizerinput,modifyingtheratioof
nitrogenfertilizerinputofbasal∶tilering∶earingfrom3∶3∶4to4∶3∶3wilbecapableofsignificantincreaseof
yield,drymateraccumulation,NuptakeandNuseeficiencyinmechanicaltransplantedsuperjaponicaricewith
wheatstrawreturn.
Keywords牶nitrogenapplication牷superjaponicarice牷grainyield牷nitrogenuptake牷nitrogenuseeficiency
  中国是水稻生产和稻米消费大国,也是世界上
最大的氮肥生产和消费国[1-3]。为追求水稻高产,
农民往往增加施氮量。过量施氮不仅造成水稻徒
长,贪青晚熟,易倒伏,籽粒充实度降低,病虫害增
多[4],还降低氮肥利用率,对生态环境造成不良影
响[5]。据报道,太湖地区单季稻区氮肥用量达300
360kg/hm2,氮肥利用率仅为20% 35%,低于
世界平均水平[6]。前人关于施氮量及氮肥运筹对
水稻产量[7-11]和氮素吸收利用[12-14]做了大量研究,
如王秀斌等[10]研究双季稻低、中和高产田的适宜
施氮量分别为 120、180和 240kg/hm2。王允青
等[11]研究认为,杂交中籼稻氮肥运筹以基肥∶分蘖
肥∶穗肥=4∶3∶3为宜。而在秸秆还田后,C/N比
值较高,微生物与水稻争氮,造成水稻前期氮素供应
不足,使得分蘖减少,影响水稻群体穗数形成。朱从
海等[15]研究认为秸秆腐烂需消耗氮素,增施氮肥利
于提高水稻产量。王建明等[16]研究认为,秸秆还田
明显减少穗数,提高基蘖肥比例能增加穗数。而在
秸秆还田条件下,机插超级粳稻品种如何合理施氮
及氮肥运筹鲜见报道。因此,本试验以当前生产中
面积较大的2个超级稻品种武运粳24号和宁粳3
号为材料,设置常规施氮量(N1)、增加施氮量(N2)
和常规施氮运筹 (Conventionalfertilizernitrogen
practice,CFP)、改进施氮运筹(Modifiedfertilizer
nitrogenpractice,MFP),探讨秸秆还田条件下氮肥
对水稻产量和氮素吸收利用的影响,以期为秸秆
还田下水稻高产高效栽培提供理论依据和技术
支撑。
31
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
1 材料与方法
11 供试地点与材料
2012 2013年在扬州大学农学院校外试验基
地江苏省兴化市钓鱼镇(33°05′N,119°58′E)进行试
验。该区位于江苏里下河腹部,属北亚热带湿润气
候区,年平均温度15℃左右,年降水量1024mm左
右,全年日照时数2305h左右,无霜期227d左右。
试验地前茬为小麦(产量约67t/hm2),土壤类型
勤泥土,质地黏性。2012和 2013年试验地(土层
0—20cm)分别含有机质 2537g/kg和 2586
g/kg、全氮 163g/kg和 168g/kg、速效磷 131
mg/kg和 125mg/kg、速效钾 1462mg/kg和
13524mg/kg。
供试材料为超级稻品种武运粳 24号和宁粳
3号。
12 试验设计
两年试验设计相同,采用“4+X”试验,随机区
组设计,重复3次,小区面积为20m2。设置2个氮
肥水平,分别为常规施氮量300kg/hm2(N1)、增施
15%量345kg/hm2(N2),每个氮肥水平下设置2个
氮肥分配比例:常规施氮运筹(CFP)基肥∶分蘖肥
∶穗肥=3∶3∶4和改进施氮运筹(MFP)基肥∶分蘖
肥∶穗肥=4∶3∶3,以无氮肥为对照(CK)。基肥水
稻移栽前2天施用,分蘖肥栽后7天施用,穗肥分倒
4叶和倒 2叶等量均施。磷肥一次基施 120
kg/hm2,钾肥施用240kg/hm2,分基肥和穗肥(倒4
叶)施用。供试氮肥为尿素(462%),磷肥为过磷
酸钙(12%),钾肥为氯化钾(60%)。
前茬麦秆机械粉碎全量还田(秸秆还田量为
6200kg/hm2),翻耕后灌水泡田2天,再次翻耕,小
区间作埂包膜,保证水浆独立排灌,小区作埂后施基
肥,并进行人工翻耕整平。2012年和2013年5月
26日和5月28日采用塑料软盘播种,播种量(干种
质量)为110g/盘,6月13日和6月15日人工模拟
机插,栽插行株距为30cm×133cm,每穴3苗。机
插时寸水移栽活棵,分蘖期稳定的浅水层灌溉;在有
效分蘖临界叶龄的前一个叶龄(N-n-1),茎蘖数
达到预期穗数的 80%时,开始排水搁田,轻搁、多
搁;拔节至成熟期实行湿润灌溉,干干湿湿;收获前
5 7d断水。病虫草害防治按当地大面积生产统
一实施。
13 测定内容与方法
131干物质测定 分别于分蘖中期(栽后20天)、
拔节期、抽穗期和成熟期,按小区茎蘖数的平均数
取代表性植株3穴,105℃下杀青30min,80℃下烘
干至恒重,测定各器官干物质重。
132植株全氮的测定 将分蘖中期、拔节期、抽
穗期、成熟期各器官(茎鞘、叶片和穗)烘干后粉
碎,采用浓 H2SO4碳化,H2O2高温消煮,以半微量
凯氏定氮法测定各器官含氮量,并计算植株全氮量。
133产量的测定 成熟期采用五点法每小区普查
50穴,计算有效穗数,并根据平均成穗数取5穴调
查每穗粒数、结实率,测定千粒重,计算理论产量,
并实收核产。
134数据计算和统计分析 氮素吸收量(kg/hm2)
=该时期地上部干物重×氮含量[17]
氮素阶段吸收量(kg/hm2)=后一时期氮素吸
收量-前一时期氮素吸收量[17]
氮肥农学利用率(kg/kg)=(施氮区籽粒产量
-氮空白区籽粒产量)/施氮量[5]
氮肥吸收利用率(%)=(施氮区水稻吸氮量 -
氮空白区水稻吸氮量)/施氮量×100[5]。
氮肥生理利用率 (kg/kg)=(施氮区籽粒产量
-氮空白区籽粒产量)/(施氮区水稻吸氮量 -空白
区水稻吸氮量)[18]
氮肥偏生产力(kg/kg)=水稻产量/施氮量[5]
氮素阶段积累比例(%)=氮素阶段积累量/成
熟期氮素积累量×100[18]
氮素阶段吸收速率[kg/(hm2·d)]=氮素阶段
吸收量/前后两时期间隔天数[17]
采用MicrosoftExcel2003进行数据的录入和计
算,运用SPSS160软件进行统计分析,对同年同品
种处理间LSD多重比较。两年试验结果趋势一致,
本文主要以2013年数据作分析。
2 结果与分析
21 产量及其构成
对两年两品种不同施氮量和氮肥运筹的产量及
其构成因素方差分析(表1)表明,不同氮肥运筹产
量差异显著,穗数在施氮量间和氮肥运筹间差异显
著,每穗粒数在品种间差异显著,在年度、品种、施
氮量和氮肥运筹间存在互作效应,结实率在品种和
年度互作间差异极显著。2012 2013年,2个超级
粳稻品种N1和 N2水平产量平均值显著高于 CK,
但N1与N2水平产量平均值相当,差异不显著(表
2)。与 CFP相比,N1水平下 MFP增产 518%
710%,差异达显著水平,而 N2水平下 MFP增产
41
1期    胡雅杰,等:改进施氮运筹对水稻产量和氮素吸收利用的影响
表1 产量及其构成因素在年度间、品种间、施氮量间及氮肥运筹间的方差分析
Table1 Analysisofvarianceofthegrainyieldanditscomponentsamongyears,cultivars,nitrogenrates
andnitrogenapplicationpractices
变异来源
Sourceofvariation
自由度
df
产量
Yield
穗数
Panicle
每穗粒数
Grainsper
panicle
群体颖花量
Population
spikelet
结实率
Filedgrain
percentage
千粒重
1000grain
weight
年度Y 1 069 1061 4261 035 042 011
品种C 1 246 11679 300532 1197 019 003
施氮量NR 1 15113 25224 1123 49345 1316 3600
氮肥运筹NA 1 97267 15486 11987 38178 188 014
品种×施氮量C×NR 1 332 374 003 084 000 267
施氮量×氮肥运筹NR×NA 1 1648 007 459 174 034 001
品种×氮肥运筹C×NA 1 003 546 032 265 355 285
品种×年度C×Y 1 343 360 101 024 11548 249
施氮量×年度NR×Y 1 016 014 403 007 635 031
氮肥运筹×年度NA×Y 1 021 054 095 042 586 260
品种×施氮量×氮肥运筹C×NR×NA 1 008 025 30150 004 030 267
施氮量×氮肥运筹×年度NR×NA×Y 1 070 154 11967 048 045 096
品种×施氮量×年度C×NR×Y 1 3215 092 105730 089 031 124
品种×氮肥运筹×年度C×NA×Y 1 1912 035 129830 392 438 089
品种×施氮量×氮肥运筹×年度C×NR×NA×Y 1 654 582 109 166 036 063
  注(Note):和分别表示在5%和1%水平上差异显著 Indicatesignificantdiferencesat5% and1% levels,respectively;Y—年度Year;
C—品种Cultivar;NR—施氮量Nitrogenrate;NA—氮肥运筹 Nitrogenapplicationpractice.
270% 429%,差异不显著。从群体颖花量来看,
N1水平和N2水平群体颖花量平均值显著高于CK,
N1与N2水平间差异不显著。与 CFP相比,N1和
N2水平下MFP显著提高群体颖花量。再从产量构
成因素来看,与 CK相比,2个超级粳稻品种 N1和
N2水平穗数和每穗粒数显著增加,结实率显著减
少,千粒重相当。随着氮肥用量增加,超级粳稻穗数
显著增加,每穗粒数和千粒重相当,2012年,武运粳
24号N2水平结实率显著低于N1水平,其他品种两
者差异不显著。与CFP相比,N1和N2水平下MFP
穗数显著增加,每穗粒数有所增加,差异不显著,结
实率和千粒重变化不一。这说明秸秆还田条件下,
较常规施氮运筹,改进施氮运筹显著增加穗数,提高
群体颖花量而增产,而增加施氮量增产效果不显著。
22 干物质积累
  由表3可知,秸秆还田条件下,2个超级粳稻品
种关键生育期干物质积累受氮肥影响较大。N1和
N2水平分蘖中期、拔节期、抽穗期和成熟期干物质
积累量平均值显著高于CK。与N1水平相比,N2水
平分蘖中期和拔节期干物质积累量平均值显著提
高,而抽穗期和成熟期干物质积累量有所增加,但差
异不显著。由表3还可以看出,分蘖中期,N1水平
和N2水平下 MFP干物质积累量显著高于 CFP,分
别高出905% 1206%和955% 988%;拔节
期,N2水平下MFP干物质积累量显著增加;抽穗期
和成熟期,N1水平下 MFP干物质积累量较 CFP显
著提高,分别提高 616% 632%和 652%
653%,而N2水平下 MFP干物质积累量增加不显
著。说明秸秆还田条件下改进氮肥运筹利于提高水
稻干物质积累量。
51
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
表2 氮肥运筹对水稻产量及其构成因素的影响
Table2 Efectofnitrogenregimesonyieldanditscomponentsofrice
年份
Year
品种
Cultivar
处理
Treatment
穗数
Panicle
(×104/hm2)
每穗粒数
Grainsper
panicle
(No./panicle)
群体颖花量
Population
spikelet
(×104/hm2)
结实率
Filedgrain
percentage
(%)
千粒重
1000grain
weight
(g)
产量
Yield
(kg/hm2)
2012 武运粳24号
Wuyunjing24
N1+CFP 331.25c 131.17a 43448.30c 94.68a 27.25a 10899.15b
N1+MFP 338.12b 134.93a 45622.18ab 94.70a 27.29a 11463.45a
N2+CFP 341.40b 130.04a 44395.66bc 93.52b 27.21a 11044.20ab
N2+MFP 348.60a 133.52a 46545.07a 93.25b 27.23a 11517.60a
CK 232.05C 114.45B 26559.18B 96.38A 27.53A 6543.15B
N1均值Mean 334.68B 133.05A 44528.78A 94.69B 27.27A 11181.30A
N2均值Mean 345.00A 131.78A 45464.10A 93.39C 27.22A 11280.90A
宁粳3号
Ningjing3
N1+CFP 356.22c 121.20a 43173.86c 93.15a 27.20a 10602.49b
N1+MFP 364.43b 125.69a 45804.30ab 92.85a 27.21a 11175.15a
N2+CFP 367.98b 120.16a 44217.21bc 92.56a 27.08a 10913.70ab
N2+MFP 382.80a 121.42a 46479.58a 92.54a 27.16a 11304.60a
CK 240.82C 108.30B 26080.81B 95.16A 27.31A 6450.18B
N1均值Mean 360.33B 123.44A 44479.87A 93.00B 27.21A 10888.82A
N2均值Mean 375.39A 120.79A 45343.73A 92.55B 27.12A 11109.15A
2013 武运粳24号
Wuyunjing24
N1+CFP 337.25c 128.17a 43223.57b 94.38a 27.23a 10774.35c
N1+MFP 347.12b 130.93a 45448.06a 94.02a 27.21a 11346.30a
N2+CFP 348.90b 126.04a 43975.36b 93.88a 27.25a 10943.55bc
N2+MFP 356.10a 127.52a 45409.87a 93.58a 27.12a 11238.90ab
CK 238.05C 112.05B 26674.58B 95.06A 27.47A 6453.45B
N1均值 N1Mean342.18B 129.55A 44328.99A 94.20B 27.22A 11060.33A
N2均值 N2Mean352.50A 126.78A 44689.95A 93.73B 27.19A 11091.23A
宁粳3号
Ningjing3
N1+CFP 351.72c 118.20a 41573.30c 95.01a 27.50a 10521.45b
N1+MFP 372.44b 121.19a 45135.44ab 94.45ab 27.32a 11259.15a
N2+CFP 370.98b 120.16a 44577.70b 94.58a 27.13a 11003.10a
N2+MFP 381.45a 121.42a 46315.66a 93.51b 27.10a 11322.30a
CK 243.22C 106.30B 25854.29B 95.87A 27.59A 6574.35B
N1均值 N1Mean362.08B 119.69A 43338.89A 94.73B 27.41A 10890.30A
N2均值 N2Mean376.22A 120.79A 45443.39A 94.06B 27.12A 11162.70A
  注(Note):不同大写字母表示CK、N1均值和 N2均值在5%水平上差异显著,不同小写字母表示 N1+CFP、N1+MFP、N2+CFP和
N2+MFP处理在5%水平上差异显著Capitalletersmeansignificantdiferencesatthe5%levelunderCK,meanofN1andmeanofN2,andlowercase
letersmeansignificantdiferencesatthe5% levelunderN1+CFP,N1+MFP,N2+CFPandN2+MFP.
61
1期    胡雅杰,等:改进施氮运筹对水稻产量和氮素吸收利用的影响
表3 氮肥运筹对水稻干物质积累的影响(kg/hm2)
Table3 Efectofnitrogenfertilizerpracticesondrymateraccumulationofrice
品种
Cultivar
处理
Treatment
分蘖中期
Midtilering
拔节期
Jointing
抽穗期
Heading
成熟期
Maturity
武运粳24号
Wuyunjing24
N1+CFP 165810c 389010b 1099861b 1792090b
N1+MFP 185805ab 406214b 1167640a 1908913a
N2+CFP 180480b 402180b 1144710ab 1866480ab
N2+MFP 198315a 434190a 1198425a 1953030a
CK 105780C 258602C 675242B 1085445B
N1均值 N1Mean 175808B 397612B 1133751A 1850502A
N2均值 N2Mean 189398A 418185A 1171568A 1909755A
宁粳3号
Ningjing3
N1+CFP 168315c 381838b 1071044b 1734714b
N1+MFP 183540b 398917b 1138729a 1847952a
N2+CFP 177360b 394680b 1120260ab 1827480ab
N2+MFP 194295a 427410a 1167810a 1903890a
CK 105345C 253349C 667772B 1074039B
N1均值 N1Mean 175928B 390378B 1104886A 1791333A
N2均值 N2Mean 185828A 411045A 1144035A 1865685A
  注(Note):不同大写字母表示CK、N1均值和N2均值在5%水平上差异显著,不同小写字母表示在N1+CFP、N1+MFP、N2+CFP和
N2+MFP处理在5%水平上差异显著 Capitalletersmeansignificantdiferencesatthe5% levelunderCK,meanofN1andmeanofN2,and
lowercaseletersmeansignificantdiferencesatthe5% levelunderN1+CFP,N1+MFP,N2+CFPandN2+MFP.
23 氮素积累
由表4可知,秸秆还田下不同氮肥水平超级粳
稻氮素积累量存在差异。随着氮肥用量增加,2个
超级粳稻品种分蘖中期、拔节期、抽穗期和成熟期
氮素积累量平均值增加,N2水平分蘖中期和拔节期
氮素积累量较 N1分别增加 701% 727%和
610% 650%,差异达显著水平。与 CFP相比,
MFP提高超级粳稻分蘖中期、拔节期、抽穗期和成
熟期氮素积累量,N1水平下 MFP分蘖中期和成熟
期显著提高。
24 氮素阶段积累
由表5可知,N1水平和 N2水平各生育阶段氮
素积累量平均值显著高于CK。随着氮肥水平提高,
移栽期至分蘖中期和分蘖中期至拔节期氮素积累量
显著增加,其氮素积累比例亦高。移栽期至分蘖中
期,N1和 N2水平下 MFP氮素积累量较 CFP高出
1138% 1286%和1302% 1323%,差异达显
著水平,其积累比例亦高于 CFP;分蘖中期至拔节
期,N1水平MFP和CFP氮素积累量相当,而 N2水
平下MFP显著高于CFP;拔节至抽穗期和抽穗至成
熟期,N1和N2水平 MFP和 CFP氮素积累量相当,
差异不显著,但拔节至抽穗期 MFP氮素积累比例
较低。
25 氮素阶段吸收速率
由表6可知,N1和 N2水平各生育阶段氮素吸
收速率显著高于CK。随着氮肥水平提高,移栽期至
分蘖中期和分蘖中期至拔节期氮素吸收速率显著增
加;而拔节至抽穗期和抽穗至成熟期氮素吸收速率
2个氮肥水平相当。分析表6可知,移栽至分蘖中
期,MFP氮素吸收速率显著高于 CFP;分蘖中期至
拔节期,N2水平下 MFP氮素吸收速率显著高于
CFP;拔节至抽穗期和抽穗至成熟期,2个氮肥水平
下MFP与CFP氮素吸收速率相当,差异不显著。
26 氮肥利用率
由表7可知,随着氮肥水平提高,除宁粳3号氮
生理利用率外,2个超级粳稻品种氮肥农学利用率、
氮肥吸收利用率、氮肥生理利用率和氮偏肥生产力
显著下降。与CFP相比较,MFP提高了氮肥农学利
用率、氮肥吸收利用率、氮肥生理利用率和氮偏肥
生产力,在N1水平下两者差异达显著水平。
71
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
表4 氮肥运筹对水稻氮素积累量的影响(kg/hm2)
Table4 EfectofnitrogenfertilizerpracticesonNaccumulationofrice
品种
Cultivar
处理
Treatment
分蘖中期
Midtilering
拔节期
Jointing
抽穗期
Heading
成熟期
Maturity
武运粳24号
Wuyunjing24
N1+CFP 3847c 8714c 16498b 19534b
N1+MFP 4279b 9262b 17281ab 20616a
N2+CFP 4153b 9089b 17171ab 20345ab
N2+MFP 4688a 9986a 17737a 21093a
CK 1439C 3077C 6145B 6838B
N1均值Mean 4202B 8986B 16893A 20078A
N2均值Mean 4508A 9535A 17456A 20721A
宁粳3号
Ningjing3
N1+CFP 3701c 8286c 15851b 18908b
N1+MFP 4170b 8776b 16625ab 19958a
N2+CFP 3993bc 8643b 16692ab 19737ab
N2+MFP 4515a 9531a 17167a 20372a
CK 1350C 2914C 5943B 6659B
N1均值Mean 4038B 8530B 16242A 19436A
N2均值Mean 4320A 9084A 16932A 20056A
  注(Note):不同大写字母表示CK、N1均值和N2均值在5%水平上差异显著,不同小写字母表示N1+CFP、N1+MFP、N2+CFP和N2
+MFP处理在5%水平上差异显著Capitalletersmeansignificantdiferencesatthe5% levelunderCK,meanofN1andmeanofN2,andlowercase
letersmeansignificantdiferencesatthe5% levelunderN1+CFP,N1+MFP,N2+CFPandN2+MFP.
3 讨论
31 改进施氮运筹对水稻产量的影响
已有大量研究报道,秸秆还田提高水稻产量
5% 10%[19-21]。秸秆还田后水稻前期生长受抑
制,具有明显的减穗效应,但抽穗后秸秆分解由吸氮
转为释氮,促进后期群体生长[22]。没有秸秆还田,
凌启鸿等[23]研究认为水稻中小苗移栽,氮肥运筹基
蘖、穗肥以6∶4 5∶5利于获得高产。针对早熟晚
粳水稻品种,张洪程等[24]阐明水稻氮肥后移机理,
提出氮肥后移(基蘖肥∶穗肥=5∶5)利于巩固穗数,
攻取大穗,提高水稻产量。本研究结果表明秸秆还
田条件下改进施氮运筹(基蘖肥∶穗肥 =7∶3)提高
机插超级粳稻产量,主要是由于生育前期秸秆腐烂
与水稻争氮,抑制或推迟水稻分蘖,增加水稻高位分
蘖数量,而适当提高前期氮肥供应量,弥补水稻分蘖
期氮素不足,促进水稻低位优势分蘖发生,利于协调
形成足量壮秆大穗。秸秆还田条件下,李勇等[25]研
究认为氮肥优化运筹方案为基蘖肥∶穗肥 =65∶
35,基肥∶分蘖肥=8∶2。本试验条件下,氮肥分配
比例改为基肥∶分蘖肥∶穗肥 =4∶3∶3,显著增加穗
数而提高机插超级粳稻产量,与李勇等[25]研究结果
具有相似之处。说明秸秆还田下提高基蘖肥比例利
于增加水稻产量。由于本文氮肥运筹方式较少,其
他氮肥运筹优化方案是否增产有待深入研究。魏海
燕等[26]研究认为秸秆不还田下机插超级稻适宜的
施氮量为300kg/hm2,能协调穗粒结构,增加群体颖
花量而提高产量。本试验研究表明,秸秆还田条件
下机插超级粳稻高产高效适宜施氮量为 300
kg/hm2,而提高氮肥水平,机插超级粳稻穗数显著
增加,每穗粒数、结实率和千粒重减少,增产效果不
显著。
因此,水稻秸秆还田后需要改进常规施氮运筹
模式,提高基蘖肥施氮比例,缓解水稻前期因秸秆分
解微生物争氮造成氮素供应不足,促进水稻分蘖,提
高水稻有效穗数。而增加施氮量同样提高穗数,但
81
1期    胡雅杰,等:改进施氮运筹对水稻产量和氮素吸收利用的影响
书书书

5 























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1

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15
6

N2


FP
46
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CF

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1

N1


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41
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33
3


16
7

N2

CF

39
4


19
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46
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23
5

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40
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30
4


15
4

N2


FP
44
6


21
9

50
1


24
6

76
3


37
4

32
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15
7

CK
13
0


19
5

15
6


23
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30
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45
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16

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N1


N1

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9


16
4

N2


N2

ea

42
7


21
2

47
6


23
7

78
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39
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5

 
 

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CK

N1



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5%
le
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lu
nd
er
N1

CF
P,
N1


FP

N2

CF

an

N2


FP

91
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
表6 氮肥运筹对水稻氮素阶段吸收速率影响[kg/(hm2·d)]
Table6 EfectofnitrogenfertizerpracticesonNuptakeratesatdiferentperiodsofrice
品种
Cultivar
处理
Treatment
移栽期至分蘖中期
Transplantingtomidtilering
分蘖中期至拔节期
Midtileringtojointing
拔节至抽穗期
Jointingtoheading
抽穗至成熟期
Headingtomaturity
武运粳24号
Wuyunjing24
N1+CFP 190c 187b 268a 052a
N1+MFP 212b 192b 277a 058a
N2+CFP 205b 190b 279a 055a
N2+MFP 232a 204a 267a 058a
CK 070C 066C 114B 012B
N1均值Mean 208B 189B 272A 055A
N2均值Mean 223A 197A 273A 056A
宁粳3号
Ningjing3
N1+CFP 183c 164b 252b 049a
N1+MFP 206b 164b 262ab 053a
N2+CFP 197b 166b 268a 048a
N2+MFP 223a 179a 255ab 051a
CK 065C 058C 104B 012B
N1均值Mean 199B 164B 257A 051A
N2均值Mean 214A 173A 261A 050A
  注(Note):不同大写字母表示CK、N1均值和N2均值在5%水平上差异显著,不同小写字母表示N1+CFP、N1+MFP、N2+CFP和N2
+MFP处理在5%水平上差异显著Capitalletersmeansignificantdiferencesatthe5% levelunderCK,meanofN1andmeanofN2,andlowercase
letersmeansignificantdiferencesatthe5% levelunderN1+CFP,N1+MFP,N2+CFPandN2+MFP.
表7 氮肥运筹对水稻氮肥利用率的影响
Table7 EfectofnitrogenfertilizerpracticesonNfertilizeruseeficiencyofrice
品种
Cultivar
处理
Treatment
农学利用率(kg/kg)
Agronomic
eficiency
吸收利用率(%)
Recovery
eficiency
生理利用率(kg/kg)
Physiological
eficiency
偏生产力(kg/kg)
Partialfactor
productivity
武运粳 24号
Wuyunjing24
N1+CFP 1452b 4232b 3431b 3633b
N1+MFP 1640a 4593a 3571a 3821a
N2+CFP 1305c 3915c 3332c 3201c
N2+MFP 1442b 4132b 3490ab 3338c
N1均值Mean 1546A 4412A 3501A 3727A
N2均值Mean 1373B 4023B 3411B 3270B
宁粳 3号
Ningjing3
N1+CFP 1384b 4083b 3390b 3534b
N1+MFP 1575a 4433a 3553a 3725a
N2+CFP 1294c 3791c 3413b 3163d
N2+MFP 1407b 3975b 3540a 3277c
N1均值Mean 1480A 4258A 3471A 3630A
N2均值Mean 1350B 3883B 3477A 3220B
  注(Note):不同大写字母表示N1均值和N2均值在5%水平上差异显著,不同小写字母表示N1+CFP、N1+MFP、N2+CFP和N2+MFP
处理在5%水平上差异显著Capitalletersmeansignificantdiferencesatthe5% levelundermeanofN1andmeanofN2,andlowercaseletersmean
significantdiferencesatthe5% levelunderN1+CFP,N1+MFP,N2+CFPandN2+MFP.
02
1期    胡雅杰,等:改进施氮运筹对水稻产量和氮素吸收利用的影响
易造成群体过大,减少每穗粒数和结实率。
32 改进施氮运筹对水稻氮素吸收利用的影响
前人针对施氮量或氮肥运筹对水稻氮素吸收利
用的影响报道较多,研究结果不一。秸秆不还田条
件下,张耀鸿等[27]研究认为随着施氮量增加,水稻
总吸氮量和氮素利用率下降。本研究发现,秸秆还
田下增加施氮量,机插超级粳稻各生育期吸氮量有
所增加,氮肥利用率显著下降。万靓军等[28]研究认
为降低穗肥施氮比例,超级杂交稻氮肥利用效率呈
先升后降,以基蘖肥、穗肥比例为6∶4时,氮素利用
率最高。而吴文革等[14]研究指出,双季早稻基肥∶
蘖肥∶穗肥 =5∶25∶25,促进氮素吸收,提高氮肥
利用效率。本研究条件下,秸秆还田后改进施氮运
筹(基蘖肥、穗肥比例为7∶3)提高水稻氮素利用
率。王建明等[16]也研究认为,秸秆还田条件下水稻
的氮吸收量和氮肥利用率随基蘖肥∶穗肥比例提高
而提高。造成上述差异的原因主要是秸秆还田降低
水稻前期土壤有效氮含量,减少水稻前期吸氮量,而
提高水稻后期土壤养分含量,促进水稻抽穗后氮素
吸收积累[29]。因此,秸秆还田条件下适当增加水稻
前期氮素供应量,利于协调水稻全生育期氮素吸收
利用,提高氮素利用率。
本研究结果还表明,与常规施氮运筹相比,改进
施氮运筹提高机插超级粳稻分蘖中期、拔节期、抽
穗期和成熟期吸氮量,显著增加移栽期至分蘖中期
氮素积累量和氮素吸收速率。进一步相关分析表
明,机插超级粳稻产量与分蘖中期吸氮量(r=
0841)、抽穗期吸氮量(r=0776)和成熟期吸
氮量(r=0822)呈显著或极显著正相关关系,与
移栽期至分蘖中期氮积累量(r=0841)和氮素
吸收速率(r=0842)、抽穗至成熟期氮积累量(r
=0809)呈显著或极显著正相关关系。说明秸秆
还田条件下,改进氮肥运筹,适当提高基蘖肥比例,
显著增加移栽至分蘖中期氮素积累量和氮素吸收速
率,协调生育中、后期物质生产与氮素积累,提高水
稻产量和氮肥利用率。
参 考 文 献:
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