全 文 :收稿日期:!""#$%"$!& 接受日期:!""’$"%$%(
基金项目:国家自然科学基金重大项目()*+&"&,""’")资助。
作者简介:晏娟(%,’"—),女,安徽宁国人,博士研究生,主要从事植物营养与施肥研究。-./012:!""(!"&"&%34506+ 786+ 94
! 通讯作者 :72:"!($’;&,<&,&,-./012:=>74?1@*4A34506+ 786+ 94
不同施氮量对水稻氮素吸收与分配的影响
晏 娟%,!,尹 斌!,张绍林!,沈其荣%!,朱兆良!
(%南京农业大学资源与环境科学学院,江苏南京 !%"",(,
! 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展实验室,江苏南京 !%"""’)
摘要:运用%()示踪法研究了不同施氮量对两个品种水稻(;""#和武运粳 %()干物质积累量与其对%()吸收及分配的
影响。结果表明,当施氮量超过 ) %(" BA C >/!时,两个品种水稻子粒产量均不再显著增加。;""#在 ;个施氮量下
() %"",%(",!""和 !(" BA C >/!)分别比无氮区增产 !!D&E,&
施氮量降低了%()在水稻子粒中的分配比例,但提高了茎叶中%()的分配比例。%()在根中的分配比例不受施氮量和
品种的影响。研究结果还表明,同一施氮量下,;""#对肥料氮的总体利用率要比武运粳 %(高 &!<个百分点。
关键词:水稻;%()示踪技术;施氮量;吸收分配
中图分类号:F(%%D"< 文献标识码:G 文章编号:%""’$("(H(!""’)"($"’&($"(
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氮素营养是影响水稻产量的一个重要因素,合
理确定施氮量不仅可以提高水稻产量、氮肥利用率,
且可以减少因过量施肥而造成的环境污染[%$!]。氮
肥利用率的计算方法有两种:差减法和 %()示踪
法[&]。一般来说,从农学的角度来看,在评价氮肥的
效果时,应采用差减法的氮肥利用率,因为它反映了
施用氮肥后作物氮素营养的实际提高程度。但研究
化肥氮的转化和去向时,则宜采用%()示踪法,以了
解化肥氮的利用、残留及损失的真实情况,而且还可
知道化肥氮在植物各器官内的累积与分配状况。
氮素在营养器官和生殖器官中的累积和分配是
决定水稻产量的重要因素[;$(]。[04A 等[<]指出,较
植物营养与肥料学报 !""’,%;(():’&($’&,
""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
\204S )6S@1S1*4 048 ]7@S121W7@ F917497
高的子粒产量来自于较高的氮素利用率和氮素再分
配效率;另有研究认为,作物不同品种在吸氮能力
上存在显著差异,且对氮肥的反应特性也表现出明
显的不同[!]。随着水稻育种的深入开展,不断有新
的水稻品种出现,但对于近年来育成的新品种(如水
稻品种 "##!)的氮素吸收、分配利用等特性的研究
还较少。应用$%&示踪法对各种施肥技术与措施中
氮肥利用率已进行了大量的研究[’()],获得了丰富
的资料,但用于肥料氮在不同施氮水平,不同品种水
稻中的吸收与分配的研究还鲜见报道。为此,通过
$%&示踪的方法,比较研究了不同施氮量下,不同品
种水稻 "##! 和武运粳 $% 对标记氮肥的吸收、分配
和利用状况,旨在提高水稻利用率,减少氮素损失,
在当前氮素化肥用量急剧增加的现状下[$#)],探索
新的施肥制度,为氮素化肥的合理施用提供依据。
! 材料与方法
!"! 试验设计
田间试验设在常熟大义镇。土壤基本理化性
状:有机质 *$+* , - .,,全氮 $+) , - .,,碱解氮 $"/
0, - .,,交换性钾 )#+! 0, - .,,有效磷 $1+* 0, - .,,23
值 %+’。试验设:施氮量为 & #、$##、$%#、/##和 /%#
., - 40/%个处理(分别用 ,&$,&/,&*和 &"表示)。
按基肥、分蘖期追肥和孕穗肥比例为 " 5 * 5 * 施用。
磷、钾肥为过磷酸钙(6/7% 1# ., - 40/)和氯化钾
(8/7 $/# ., - 40/),磷、钾肥作基肥一次性施用。$%&
试验在小区中另设高 1# 90,半径为 /# 90,两端开口
的 6:;筒打入土中约 "% 90,高出田面约 $% 90,筒
距田埂 $+% 0的微区,$%&以丰度为 %<的尿素施入,
施肥量与所在的小区相同。试验采用随机区组设
计,重复 "次,共 "#个小区,"#个微区,小区面积为
*# 0/。供试水稻品种为 "##!和武运粳 $%(=>?$%),
于 /##%年 1月 $/日移植,依据成熟时期分别在 $#
月 $%日和 $#月 //日收获。
!"# 测定项目与方法
水稻成熟后,微区水稻全部收获,分穗、茎叶和
根 *部分,!#@烘干,称重,粉碎,消煮测含氮量[$$],
消煮后样品经浓缩后用同位素质谱仪 ABC/%$测定
$%&的丰度[$/]。微区土壤分 #—/#、/#—"#和 "#—1#
90称重取样,测定土壤含水量,土样风干后磨碎,过
#+$% 00筛,测定方法同植株$%&测定方法。
$%&肥料研究有关公式:
&DEE < F植株(土壤)$%&G2H< -标记肥料$%&G2H
< I $##<;
氮肥利用率(<)F植株 &DEE < I植株吸氮量 -
施氮量 I $##<;
土壤残留率(<)F 土壤 &DEE < I 土壤全氮量
I土壤质量 -施氮量 I $##<。
式中,&DEE <—植株(土壤)中来自肥料氮的百分含
量(<);$%&G2H<—$%&丰度。
所有数据采用 J6JJ软件($*+#版本)进行统计
分析。
# 试验结果
#"! 水稻干物质分配
水稻品种间的产量存在显著差异(表 $),除对
照外,在同一氮肥施用量下,"##! 的子粒产量均高
于武运粳 $%。当施氮量(&)超过 $%# ., - 40/(&/),
两个品种水稻子粒干物质量在处理间(&/、&* 和
&")均没有显著差异。"##!在 "个施氮处理下分别
比无肥区增产 //+*<,*1+)<,"*+/<和 *’+$<;武
运粳 $%分别增产 $#+1<,$’+’<,/!+$<和 /$+%<。
可见,"##!比武运粳 $%对氮肥的敏感性更强,具有
更高的增产潜力。
与水稻子粒产量变化趋势相同,在一定范围内,
随着施氮量的增加,两个品种水稻的茎叶干物质量
表 ! 不同施氮处理下水稻不同器官干物质量($ % &’())
*+,’- ! ./0 1+))-/ 23 4255-/-3) &’+3) &+/)6
734-/ 4255-/-3) 8 ’-9-’6
品种
;KLMNOGP
处理
CPHGM Q
子粒
RPGNS
茎叶
JMPGT
根
UVVM
总量
CVMGL
"##! !’+) 9 1!+# D $%+" 9 $1$ 9
&$ )1+% W ’1+$ 9 $1+) W /## W
&/ $#’ G )*+1 W $’+# G //# G
&* $$* G )!+1 GW $’+* G //) G
&" $#) G $#/ G $’+1 G /*# G
XJY#+#% 1+"1 1+)% #+’) $/+*
=>?$% ’$+’ D ’#+’ 9 $%+# D $!’ D
&$ )#+% 9 )1+# W $1+" 9 /#* 9
&/ )!+/ W $$% G $!+" W //) W
&* $#" G $/* G $’+# GW /"% G
&" ))+" GW $// G $’+1 G /"# GW
XJY#+#% %+# )+$! #+!) $*+*
注(&VMH):同列数据后不同字母表示处理间差异达 %<显著水
平,下同 Q :GLKHZ EVLLVTHD W[ DNEEHPHSM LHMMHPZ NS ZG0H 9VLK0S 0HGS ZN,SNEN9GSML[ DNEEHPHSM G0VS, DNEEHPHSM MPHGM0HSMZ GM #+#% LHOHL Q C4H ZG0H WHLVTQ
1*’ 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 $"卷
一直呈增加的趋势,当施氮量超过 ! "#$ %& ’ ()*时,
茎叶干物质量增加不显著。水稻品种间茎叶干物质
量存在显著差异,+$$,的茎叶干物质量比武运粳 "#
低 "$-./到 *$-,/。两个品种中根的干物质量随
施氮量的增加而增大,处理间存在显著差异,但是品
种间没有差异。+$$, 的总体干物质量略小于武运
粳 "#,差异不显著。
表 "结果还表明,两个品种水稻间的地上部干
物质分配比例不同,即水稻的收获指数(01)存在显
著差异。#个施氮处理下,+$$, 的 01 分别是 $-#+、
$-#.、$-#+、$-#+和 $-#*;武运粳 "#则是 $-#$、$-+2、
$-+3、$-+3和 $-+#。
!"! 氮素在水稻各器官中的分布
两个品种水稻的子粒、茎叶和根的氮素含量均
随施氮量的增加而增加(表 *),但品种间没有显著
差异。当施氮量超过最大产量施氮量(!.)后,两个
品种水稻子粒的氮素累积量增加不显著,而茎叶的
氮素累积量显著增加,+$$, 增加了 ",-#/,武运粳
"#增加了 "4-#/(表 *)。除对照外,各施氮处理下,
+$$,子粒氮素累积量均大于武运粳 "#,茎叶的氮素
累积量略小于武运粳 "#,氮在根中的累积量在品种
间没有明显差异。
表 ! 不同施氮处理下水稻不同器官的含氮量与氮素累积量
#$%&’ ! ( )*+)’+,-$,.*+ $+/ $))010&$,.*+ .+ /.22’-’+, 3$-,4 *2 -.)’ 0+/’- /.22’-’+, ( &’5’&4
品种 处理 氮素含量 ! 5675879:;9<67(& ’ %&) 氮素累积量 ! ;55=)=>;9<67(& ’ ?>69)
@=>9+$$, !$ "$-2 G 3-2# G ,-#, 5 $-43 G $-+3 8 $-"* G
!" ".-$ 5 4-3" 5 4-*# H5 "-*3 5 $-,+ G $-"+ 5
!* "+-* H 2-#" H5 4-43 H "-#+ H $-42 5 $-"3 H
!. "#-" ;H "$-, H 2-3, ; "-,$ ; "-$+ H $-"2 ;
!+ "#-2 ; "*-$ ; 2-,, ; "-,. ; "-** ; $-"4 ;
IDJ$-$# $-2, "-*$ $-,# $-"# $-"" $-$"
KLM"# !$ ""-$ 8 3-,4 5 3-,# 5 $-2$ G $-## 8 $-"$ G
!" "*-# G ,-+4 5 ,-#3 5 "-". 5 $-,* G $-"* 5
!* ".-* 5 2-$3 H 2-"" H "-*2 H "-$+ 5 $-"3 H
!. "+-, H 2-34 H "$-. ; "-#* ; "-"2 H $-"2 ;
!+ "#-3 ; ""-# ; "$-4 ; "-## ; "-+" ; $-*$ ;
IDJ$-$# $-,* "-$* $-42 $-"# $-"# $-$*
!"6 水稻78(的吸收与分配
同一施氮量下,水稻不同器官间的"#!累积量差
异显著,表现为:子粒 N茎叶 N根(表 .);这种差异
主要来自于水稻植株干物质量的差异,尤其是根系
干重。如 +$$, 子粒干物质量是根的 #-"*! 3-",
倍,茎叶干物质量是根的 +-.#!#-+4倍。两个品种
相比,+$$,子粒中"#!累积量在 !"到 !+处理下分别
比武运粳 "#高 *4-$/、*,-./、*+-$/和 .*-2/,但
茎叶和根"#!累积量不存在显著差异。"#!在子粒中
的分配比例随施氮量的增加而降低,茎叶中的分配
比例相应上升,根中没有显著差异。品种间"#!在子
粒和茎叶中的分配具有一定差异,+$$,的"#!子粒分
配比例比武运粳 "# 的高 .-$4!,-#" 个百分点,相
应的"#!茎叶分配比例低 .-**!,-4. 个百分点。#
个施氮处理下,+$$, 的氮收获指数(!01)为 $-3#、
$-3.、$-3.、$-3* 和 $-#2,武运粳 "# 为 $-3*、$-3"、
$-##、$-#3和 $-#*。
!"9 土壤与植株间的氮素平衡
施氮量对两个品种水稻氮素利用率的影响不显
著,但水稻品种间的氮素利用率有显著差异,同一施
氮量下,+$$,氮素利用率比武运粳 "# 高出 .-"" 到
3-*.个百分点(表 +)。水稻品种间的土壤残留率没
有显著差异,但随施氮量的增加表现出下降的趋势。
当施氮量增加时,氮肥的回收率下降,氮肥总损失相
应上升。+$$,的氮肥损失率略低于武运粳 "#。
6 讨论
两个品种水稻的子粒产量随施氮量的增加而显
著增加,+$$,增加幅度高于武运粳 "#,说明 +$$,对
氮的敏感性较强。当施氮量超过 "#$ %& ’ ()*(!*)
时,两个品种水稻的子粒产量增加不显著。+$$,最
大子粒干物质量为 "". & ’ ?>69(!.),折为公顷产量约
2吨。O:6?PP[".*]认为,水稻子粒产量达到 2 吨就是
高产,可见,+$$, 具有很大的氮素增产潜力。在本
,.4#期 晏娟,等:不同施氮量对水稻氮素吸收与分配的影响
研究中,根据肥料效应方程计算,当施氮量高于 !
"#$ %& ’ ()"时,*++,的产量开始下降,同很多试验研
究结果一样,当作物施氮量超过适当量时,就不会产
生增产效应[$*-$.]。本试验还表明,同一施氮量下,
两个品种的干物质总量没有显著差异,显然,*++,
的高产主要来自于它较高的收获指数。
表 ! 不同施氮量下水稻吸收的"#$在植株体内的累积量与分配率
%&’() ! %*) "#$ &++,-,(&./01 &12 2/3.4/’,./01 /1 2/55)4)1. 6&4.3 05 4/+) ,12)4 2/55)4)1. $ ()7)(3
品种 处理 $.!累积量$.! /001)12/3456()& ’ 7253) $.!在植株中的分配率 $.! 8493:4;13456 46 72/63(<)
=1234>/: ?:@/3)@63 子粒 A:/46 茎叶 B3:/C 根 D553 子粒 A:/46 茎叶 B3:/C 根 D553
*++, !$ $#E, 8 ,E"F 8 $E$" ; F$EG ##E+ .E$+
!" $GEF 0 $+E, 0 $E*# ; F$EH ##EF *E."
!# ".EH ; $*EF ; "E"# / F+E* #*E# .E",
!* #+E# / $GEG / "E*F / .,E, #,EF *EF,
IBJ+E+. "EF" "E+. +E#"
KLM$. !$ $+E, 8 FE.G 8 +EHG 8 .HEH #FE" *EGF
!" $.E* 0 $$EG 0 $E** 0 .#E. *$E. .E+$
!# "+EH ; $.E, ; "E$" ; .#EH *+E, .E.+
!* ""EH / "+E" / "E*$ / .+E" **E. .E#*
IBJ+E+. $EF" "E+* +E"#
表 8 不同施氮量下土壤与植株的氮素平衡(9)
%&’() 8 $ ’&(&1+) /1 4/+) 6(&1.:30/( 3;3.)- &. 2/55)4)1. $ ()7)(3
品种
=1234>/:
处理
?:@/3)@63
植株氮素利用率
N3424O/3456 05@PP404@63 5P 72/63
土壤残留率
D@9481/2 :/3@ 46 9542
氮肥回收率
! :@05>@:Q :/3@
总氮损失率
?53/2 ! 2599 :/3@
*++, !$ #.E$ / "FE" / F$E# / #HE,
!" ##E, / "#E$ ; .FE, ; *#E#
!# ##EG / $GE. 0 .#E* ;0 *FEF
!* ##E. / $FE, 0 .+E" 0 *GEH
IBJ+E+. "E#+ #E+, #E.+
KLM$. !$ "HEG / ",E" / .FE$ / *#EG
!" #+E. / "#E# /; .#EG / *FE"
!# #+EH / $HEF ; *GEF ; .+E*
!* "HEG / $,EH ; *FEH ; .#E"
IBJ+E+. "EHF *E$, #E.#
注(!53@):氮肥回收率 R植株氮素利用率 S土壤残留率 $.! :@05>@:Q :/3@ R $.! 19@ @PP404@60Q(!NT);Q 72/63 S $.! :@9481/2 :/3@ 46 9542 U
试验结果看出,适当增加施氮量会提高水稻子
粒中氮素累积量,但当施氮量大于 ! "++ %& ’ ()"
(!#),氮素在子粒中的累积量并不增加,在茎叶中
的累积量却显著增加,即高氮使得水稻 !VW 降低。
而茎叶中的高氮残留会导致大量的氮素损失。因
此,高 !VW有利于提高水稻产量和减轻环境污染。
两个品种水稻均表现为$.!在子粒中的分配比例随
施氮量的增加逐渐降低,在茎叶的分配率相应上升,
根中$.!的分配率没有差异,说明氮肥增加有利于水
稻营养器官对肥料的吸收。试验还表明,$.!在水稻
各器官的分配为:子粒 X茎叶 X根,且根的分配率
远远小于前两者,说明水稻由于根部生物量有限,吸
收的氮素迅速转运到地上部进行同化。*++, 中$.!
在子粒中的分配比例要高于武运粳 $.,在茎叶中低
于武运粳 $.。可见,氮素再分配效率是决定 *++,水
稻高产的重要因素之一。
*++,对肥料氮的利用率显著高于武运粳 $.,但
施氮量对肥料氮的利用率影响不显著,说明作物不
同品种在吸氮能力上存在显著差异,高氮利用效率
可促进作物高产。两个品种的氮肥土壤残留率也没
有很大差异,均随施氮量的增加而降低。由于 *++,
的高氮利用率导致其氮肥回收率略高,两种水稻的
H#H 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 $*卷
氮肥损失率均随施氮量的增加而增加。
总之,水稻品种 !""# 在产量和肥料氮素的吸
收、分配及利用上均优于品种武运粳 $%。在本试验
条件下,两种水稻的合理施氮量均为 $%"! &""
’( ) *+&,此施氮量下,水稻可保持最佳产量、氮素分
配比例和氮肥利用率,也可以减少因过量施用氮肥
带来的大量氮素损失。
参 考 文 献:
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