全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2011, 37(11): 2020−2029 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家粮食丰产科技工程项目(2004BA520A03, 2004BA520A21), 国家“十一五”科技支撑计划重大项目(2006BAD02A03)和超
级稻配套栽培技术开发与技术集成(农业部专项)项目资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 张洪程, Tel: 0514-87979220
第一作者联系方式: E-mail: zhangjun19831120@163.com
Received(收稿日期): 2011-01-21; Accepted(接受日期): 2011-06-25; Published online(网络出版日期): 2011-09-06.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20110906.1105.021.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2011.02020
地力与施氮量对超级稻产量、品质及氮素利用率的影响
张 军 1 张洪程 1,* 段祥茂 2 徐宗进 2 杨 波 1,2 郭保卫 1 杜 斌 1
戴其根 1 许 轲 1 霍中洋 1 魏海燕 1
1 扬州大学农学院 / 农业部长江流域稻作技术创新中心, 江苏扬州 225009; 2 东海县作物栽培技术指导站, 江苏东海 222300
摘 要: 以中熟中粳超级稻徐稻 3 号为供试材料, 研究麦茬田高、中、低 3 种地力水平下施氮肥(0、148.5、223.5、
297.0、372.0、445.5 kg hm−2)对超级稻产量及其构成因素、氮素利用率、稻米品质的影响。结果表明: (1)徐稻 3号的
产量在不同施氮水平下均表现高地力>中地力>低地力的趋势; 高、中、低地力上出现的最高产量对应的最适施氮量
分别为 260.8、290.5和 345.5 kg hm−2。(2)氮肥表观利用率与施氮量之间存在显著或极显著的二次相关关系, 高、中、
低 3种地力土壤条件下氮肥最高利用率对应的施氮量分别为 268.6、293.4和 335.2 kg hm−2。(3)培肥地力有利于稻米
营养品质、加工品质、蒸煮食味品质的提高, 不同地力土壤要施适量氮肥才可以改善稻米的外观品质, 优化稻米的营
养品质。综合高产、优质、高效目标, 建议该区超级稻施氮范围为高地力田 240.0~270.0 kg hm−2, 中地力田 285.0~315.0
kg hm−2, 低地力田 330.0~360.0 kg hm−2。
关键词: 超级稻; 地力水平; 施氮量; 产量; 品质; 氮素利用
Effects of Soil Fertility and Nitrogen Application Rates on Super Rice Yield,
Quality, and Nitrogen Use Efficiency
ZHANG Jun1, ZHANG Hong-Cheng1,*, DUAN Xiang-Mao2, XU Zong-Jin2, YANG Bo1,2, GUO Bao-Wei1,
DU Bin1, DAI Qi-Gen1, XU Ke1, HUO Zhong-Yang1, and WEI Hai-Yan1
1 Innovation Center of Rice Cultivation Technology in Yangtze Valley, Ministry of Agriculture / College of Agronomy, Yangzhou University, Yang-
zhou 225009, China; 2 Crop Cultural Station of Donghai County, Donghai 222300, China
Abstract: Xudao 3 is a japonica super rice cultivar widely used in mid-maturing rice production in the North Huai River area.
Using this cultivar, the effects of nitrogen (N) application (0, 148.5, 223.5, 297.0, 372.0, and 445.5 kg ha−1) on yield, yield
components, grain quality, and N use efficiency were studied under different soil fertility levels. The yield of Xudao 3 in response
to soil basic fertility showed the trend of high fertility > medium fertility > low fertility. The optimal N application rates for the
highest yield were 260.8 kg ha−1 in the high-fertility field, 290.5 kg ha−1 in the medium-fertility field, and 345.5 kg ha−1 in the
low-fertility field. There were significant quadratic relationships between apparent N recovery efficiency (ANRE) and N applica-
tion; and the optimal N application rates for the highest ANRE were 268.6 kg ha−1 in the high-fertility field, 293.4 kg ha−1 in the
medium-fertility field, and 335.2 kg ha−1 in the low-fertility field. Optimization of soil fertility was able to improve nutritional,
processing, and cooking-eating qualities, and N application rate should vary with the soil basic fertility. In a comprehensive
consideration of high-yield, good quality, and high N use efficiency, we suggested that the reasonable N application rates were
240–270 kg ha−1 for soil with high fertility, 285–315 kg ha−1 for soil with medium fertility, and 330–360 kg ha−1 for soil with low
fertility in super rice production in the North Huai River area.
Keywords: Supper rice; Fertility level; Nitrogen application rate; Yield; Quality; Nitrogen utilization
第 11期 张 军等: 地力与施氮量对超级稻产量、品质及氮素利用率的影响 2021


当前很多稻麦两季稻作区存在地力不均匀且施
肥不合理的问题 , 一味追求高产而投入过多氮肥 ,
不仅不能带来高产, 反而会污染环境、浪费肥料, 这
与水稻生产“高产、优质、高效、生态、安全”综合
目标背道而驰。因此, 针对地力不均的情况, 提出适
合当地现实的施氮范围, 对提高当地水稻产量及改
善生态环境有重要作用。氮肥是影响作物产量、品
质以及环境最重要的肥料, 在作物生产中有着极其
重要的角色。关于施用氮肥对水稻产量、品质及氮
素利用方面的影响, 前人[1-21]已做了大量的研究。认
为随施氮量增加产量先增后减, 两者呈二次曲线关
系[4-6], 即实现水稻的最高产有适宜的施氮量。由于
水稻品质各指标间关系的复杂性, 其受水稻品种特
性、生态环境及栽培措施影响较大, 所以前人得出
的结论不一。张俊国等[7]认为多数品种随施氮量的
增加, 稻米蛋白质含量、直链淀粉含量上升, 且前者
上升的幅度大于后者。金军等 [8]研究认为, 整精米
率、粗蛋白含量均随施氮量的增加而提高; 垩白粒
率、垩白度对供氮水平的反应因品种而异; 胶稠度
随施氮量的提高而变软; 直链淀粉含量对氮素反应
不敏感。关于氮肥对水稻氮素利用率影响的研究 ,
前人得出结论各异。李向辉等[9]研究指出, 氮肥利用
率和氮素农学效应均随氮肥施用量的提高而降低。
江立庚等[10]研究表明, 随施氮量增加, 水稻氮素积
累总量增加, 而氮素的生产效率和收获指数下降。
张洪程等[11]研究认为, 氮肥利用率随施氮量的增加
而增加,至中肥处理达最大值,而高肥处理则显著降
低。关于如何施氮肥才能实现水稻高产、优质、高
效这一综合目标已有很多说明和报道, 但多是在同
一地力条件下的比较研究 , 关于不同地力条件下 ,
施用氮肥对水稻的增产效应和氮素利用效率及米质
调优的研究还比较少。本文研究了超级稻产量、氮
素利用及品质在该稻区不同地力施氮条件下的差异,
以期为该稻区超级稻实现高产、优质、高效的综合
目标合理施氮肥提供理论依据, 为整个稻麦两季的
稻作区不同地力上超级稻的合理施氮肥提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验地点和供试材料
于 2007—2008 年在江苏省连云港市东海县平
明镇(N34º52, E118º76)进行试验。前茬为小麦, 土
壤为砂浆黑土, 在同一连片(约 66.7 hm2)土地上选
取有代表性的高、中、低地力田块各一块, 肥力情
况见表 1。供试品种为江苏淮北地区推广面积最大
的超级稻品种徐稻 3号(中熟中粳, 5个节间, 16~17
张叶片)。

表 1 试验田前茬小麦产量及土壤养分含量
Table 1 Yield of wheat and the content of soil nutrient before the test
地力水平
Soil fertility
前茬小麦产量
Wheat yield before
the test (kg hm−2)
全氮
Total N content
(g kg−1)
碱解氮
Available N
(mg kg−1)
有机质
Organic matter
(g kg−1)
速效磷
Available P
(mg kg−1)
速效钾
Available K
(mg kg−1)
高地力 High fertility 7503.0 1.33 90.21 18.51 14.56 56.85
中地力 Medium fertility 6100.5 1.11 86.15 13.42 11.31 49.21
低地力 Low fertility 4581.0 0.88 64.46 9.86 8.23 43.35

1.2 试验设计
设地力和施氮量两因素处理 , 施氮量为 0、
148.5、223.5、297.0、372.0和 445.5 kg hm−2 6个水
平, 分别以 N0、N148.5、N223.5、N297.0、N372.0、
N445.5 表示; 共 18 个处理, 3 次重复, 小区面积 16
m2, 随机排列。6 月 18 日移栽, 秧龄为 32 d, 叶龄
为 6.7, 行株距 27.4 cm×11.5 cm, 每穴 3苗。基肥∶
蘖肥∶穗肥=3∶2∶5, 穗肥于倒 4 叶和倒 2 叶两次
施用, 分别施穗肥总量的 60%和 40%。各处理磷肥
(P2O5)、钾肥(K2O)按 150 kg hm−2一次基施, 其他栽
培管理措施同一般高产田。
1.3 测定项目与方法
1.3.1 产量测定 成熟期每小区取 3 穴测定理论
产量, 调查各处理单位面积穗数、每穗粒数、结实
率、千粒重。去除小区边行, 收割整个小区, 晒干称
得收获的实际产量。
1.3.2 氮素测定 成熟期每小区另取 3 穴, 分器
官放入 105℃烘箱杀青 30 min, 80℃烘干至恒重称
重。采用 H2SO4-H2O2消化, 以半微量凯氏定氮法测
定植株及籽粒氮素。
1.3.3 稻米品质测定 参照中华人民共和国国家
标准《GB/T17891-1999优质稻谷》测定糙米率、精
米率、整精米率、垩白率、垩白度、胶稠度、精米
蛋白质、直链淀粉含量等。
1.3.4 有关参数的计算
氮素吸收总量(total N) = 收获期地上部干物重
2022 作 物 学 报 第 37卷

×含氮率
氮素收获指数(N harvest index, NHI) = 籽粒吸
氮量/植株总吸氮量
氮肥生理利用率(physiological N use efficiency,
PNUE) = (施氮区产量−空白区产量)/(施氮区植株总
吸氮量-空白区植株总吸氮量)
氮肥表观利用率(apparent N recovery efficiency,
ANRE) = (施氮区植株总吸氮量−空白区植株总吸氮
量)/施氮量×100
氮肥农艺利用率 (agronomic N use efficiency,
ANUE) = (施氮区产量−空白区产量)/施氮量
用 Microsoft Excel处理数据, 用 DPS进行其他
统计分析。两年试验趋势一致, 本文以 2008年的数
据进行分析。
2 结果与分析
2.1 地力水平与施氮量对徐稻 3号产量及其构成
因素的影响
从表 2看出, 施氮对徐稻 3号产量影响较大, 以
高地力 N297 处理产量最高 , 两年的产量分别为
11 227.5 kg hm−2和 11 284.5 kg hm−2, 显著高于其他
处理。两年产量变化趋势一致, 且无显著差异。在 3
种地力条件下, 施氮处理的产量显著高于不施用氮
肥的处理 , 高地力的产量变幅为 6 255.0~11 284.5
kg hm−2, 施用氮肥的增产幅度为 49.9%~80.4%; 中
地力的产量变幅为 5 316.0~10 197.0 kg hm−2, 施用
氮肥的增产幅度为 49.9%~91.8%; 低地力的产量变
幅为 4 359.0~9 142.5 kg hm−2, 增产幅度为 55.2%~
109.7%; 表明低地力土壤条件下的氮肥增产效应更
显著。从表 2还可以看出, 不同地力土壤上, 随氮肥
施用量的增加, 单位面积穗数增多, 且 N0~N223.5
处理的增幅较大; 而结实率与千粒重有下降的趋势;
穗粒数呈先升后降的趋势。产量以高地力极显著高
于中地力, 中地力极显著高于低地力; 说明地力对
水稻的产量的提高有十分重要的作用。
表 2 表明高、中、低 3 种地力的水稻产量均随
施氮量增加而显著增加, 到最大值之后下降。以施
氮量为自变量 x, 产量为因变量 y建立一元二次回归
方程(表 3), 得出 2007年和 2008年高、中、低 3种
地力的水稻最高产量分别为 10 693.9 kg hm−2 和
10 747.6 kg hm−2、9 775.8 kg hm−2和 9 788.0 kg hm−2、
8 667.1 kg hm−2和 8 772.7 kg hm−2, 其对应的适宜施
氮量分别为 259.9 kg hm−2和 261.7 kg hm−2、290.1 kg
hm−2和 290.8 kg hm−2、346.8 kg hm−2和 344.1 kg hm−2,
两年间最高产量及最适施氮量差异不显著, 不同地
力施氮肥可以依此作为参考依据。结合表 2 可以看
出 , 最适施氮量与实际施氮量的较高产量基本一
致。说明徐稻 3 号在地力较高的土壤条件下达到最
高产量所需的施氮量较小, 培肥地力可以降低氮肥施
用量。比较各处理的产量差异可以看出, 在 N297.0处
理下, 产量以高地力的显著高于中地力的, 中地力显
著大于低地力的, 说明高地力有利于氮肥高效。
2.2 不同地力和施氮条件下徐稻 3号的氮素利用
率
2.2.1 氮肥利用率的差异 用差减法测定水稻氮
素利用率的结果表明(表 4), 在不同地力与施氮量条
件下, 各处理间的总吸氮量、氮素收获指数、氮肥
表观利用率、氮肥生理利用率、氮肥的农艺利用率
存在显著差异, 2007年和 2008年氮素利用率的各参
数变化趋势一致。
从表 4可以看出 , 同一地力水平上 , 水稻的总
吸氮量, 随施氮量增加均呈增大的趋势, 且两者均
呈高地力>中地力>低地力的趋势。氮肥生理利用率,
在高地力和低地力土壤条件下, 随施氮量增加氮肥
生理利用率先增后减, 而中地力条件下呈直线下降
趋势。氮素收获指数随施氮量增加而减小。氮素收
获指数与生理利用率均表现出高地力<中地力<低地
力的趋势, 可见增加施氮量会降低氮素在籽粒中的
比例, 也说明随地力的升高, 合理施氮利于增大氮
素在籽粒中的比例和提高作物的生理利用率。
在 3 种地力的土壤条件下, 随施氮水平的提高,
除 N148.5处理外, 徐稻 3号的氮素农艺利用率均呈
显著下降趋势。说明无论地力高低, 随施氮量增加,
施用的每千克纯氮增产稻谷的能力均显著下降。但
不同地力之间的氮肥农艺利用率差异显著 , 在
N148.5、N223.5、N297.0 处理中表现为高地力>中
地力>低地力, 在 N372.0、N445.5 处理中表现为低
地力>高地力>中地力。
氮肥表观利用率与施氮量之间存在显著或极显
著的的二次曲线关系(表 5), 利用这一关系将施氮量
与利用率建立二次方程, 计算出高、中、低地力上
两年的最高氮肥表观利用率分别为 48.28%和
48.84%、49.79%和 50.47%、40.52%和 40.36%, 对
应的施氮量分别为 274.1 kg hm−2和 263.0 kg hm−2、
295.4 kg hm−2和 291.3 kg hm−2、332.6 kg hm−2和
337.7 kg hm−2, 两年间差异不显著。
第 11期 张 军等: 地力与施氮量对超级稻产量、品质及氮素利用率的影响 2023


表 2 不同地力和施氮量对徐稻 3号产量及其构成因素的影响
Table 2 Effect of different nitrogen rates on grain yield and yield components in different fertility soils
2008年产量构成 Yield components of 2008
施氮处理
Nitrogen
level
穗数
Panicles
(×104 hm−2)
每穗粒数
Spikelets
per panicle
总颖花量
Total
spikelets
(×104 hm−2)
结实率
Filled-grain
percentage
(%)
千粒重
1000-grain
weight
(g)
理论产量
Theoretical yield
(kg hm−2)
实际产量
Harvested
yield
(kg hm−2)
2007年
实际产量
Harvested yield
of 2007
(kg hm−2)
高地力 High fertility
N0 197.5e 132.6d 26188.1f 89.5a 27.00a 6327.8d 6255.0f 6235.5d
N148.5 270.7d 148.5c 39194.4e 86.6b 26.60a 9034.0c 9034.5d 8959.5b
N223.5 330.7c 152.6a 50452.4b 86.1b 25.60b 11124.7a 10986.0b 10944.0a
N297.0 352.1b 148.8b 52277.1a 85.3bc 25.27b 11375.0a 11284.5a 11227.5a
N372.0 357.2ab 127.4e 45492.2c 84.1c 25.53b 9784.9b 9631.5c 9577.5b
N445.5 361.6a 120.9f 43717.8d 80.4d 25.23b 8873.3c 8346.0e 8134.5c
平均Mean 311.6 138.5 42887.0 85.4 25.90 9419.9 9256.3 9179.8
中地力 Medium fertility
N0 183.8f 114.3e 21008.8e 90.9a 27.83a 5315.3e 5316.0f 5343.0e
N148.5 247.7e 128.5c 31828.7d 90.4a 27.37b 7880.0d 7968.0e 7825.5d
N223.5 286.0d 136.1b 38920.8c 89.3b 27.17bc 9442.5b 9769.5b 9853.5a
N297.0 300.8c 142.4a 42842.3a 88.4c 27.07bc 10251.3a 10197.0a 10084.5a
N372.0 305.9b 135.9b 41574.6b 86.4d 26.83c 9636.1b 9468.0c 9462.0b
N445.5 319.1a 123.6d 39455.6c 82.4e 26.43d 8596.8c 8268.0d 8193.0c
平均Mean 273.9 130.1 35938.5 88.0 27.10 8520.3 8497.8 8460.3
低地力 Low fertility
N0 158.8f 112.1e 17806.8f 91.7a 28.17a 4597.5d 4359.0d 4314.0d
N148.5 194.7e 134.6c 26200.1e 90.1b 27.73ab 6549.2c 6763.5c 6684.0c
N223.5 247.3d 137.2b 33916.6d 89.6b 27.73ab 8428.3b 8301.0b 8125.5b
N297.0 268.2c 139ab 37266.7b 88.3c 27.53b 9064.2a 8859.0a 8796.0a
N372.0 278.9b 140.6a 39210.1a 86.4d 27.53b 9324.6a 9142.5a 9034.5a
N445.5 294.4a 123.6d 36401.6c 84.8e 26.87c 8290.7b 8052.0b 7975.5b
平均Mean 240.4 131.2 31800.3 88.5 27.60 7709.1 7579.5 7488.3
N0: 施氮量为 0 kg hm−2; N148.5: 施氮量为 148.5 kg hm−2; N223.5: 施氮量为 223.5 kg hm−2; N297.0: 施氮量为 297.0 kg hm−2;
N372.0: 施氮量为 372.0 kg hm−2; N445.5: 施氮量为 445.5 kg hm−2。2年高地力 N372.0、N445.5处理及中地力 N445.5处理倒伏。小写
字母表示差异达 5%显著水平。
N0: nitrogen application 0 kg hm−2; N148.5: nitrogen application 148.5 kg hm−2; N223.5: nitrogen application 223.5 kg hm−2; N297.0:
nitrogen application 297.0 kg hm−2; N372.0: nitrogen application 372.0 kg hm−2; N445.5: nitrogen application 445.5 kg hm−2. The two year
trial in high fertility of N372 and N445.5 and medium fertility of N445.5 occurred lodging in two varieties. Values within a column followed
by a small different letter are significantly different at 5% probability level.

表 3 不同地力条件下徐稻 3号氮肥效应方程和最高产量施氮量
Table 3 Nitrogen fertilizer efficiency equation and amount of nitrogen application for tiptop yield in rice under different soil
conditions
地力水平
Soil fertility
氮肥效应方程
Nitrogen fertilizer efficiency equation
最高产量
Tiptop yield
(kg hm−2)
最高产量施氮量
Amount of nitrogen applied
for tiptop yield (kg hm−2)
y2007= –1.0521x2 + 36.316x + 399.54 r= 0.9582** 10693.9 259.9 高地力 High fertility
y2008= –1.0330x2 + 36.044x + 402.09 r= 0.9605** 10747.6 261.7
年度间变异系数 CV (%) — 0.354 0.488
y2007= –0.8241x2 + 31.877x + 340.89 r= 0.9672** 9775.8 290.1 中地力 Medium fertility
y2008= –0.8301x2 + 32.182x + 340.62 r= 0.9746** 9788.0 290.8
年度间变异系数 CV (%) — 0.088 0.170
y2007= –0.5652x2 + 26.137x +275.64 r= 0.9807** 8667.1 346.8 低地力 Low fertility
y2008= –0.5821x2 + 26.704x +278.58 r= 0.9806** 8772.7 344.1
年度间变异系数 CV (%) — 0.856 0.552
**表示在 1%水平上差异显著。
** denotes significant difference at the 1% probability level.
2024 作 物 学 报 第 37卷

表 4 不同地力土壤不同施氮量下氮素利用相关指标
Table 4 N use efficiency for Xudao 3 under different nitrogen applications of different fertility soils
总吸氮量
Total N (kg hm−2)
氮素收获指数
NHI
氮肥表观利用率
ANRE (%)
氮肥生理利用率
PNUE (%)
氮肥农艺利用率
ANUE (kg kg−1) 施氮处理
Nitrogen level
2007 2008 2007 2008 2007 2008 2007 2008 2007 2008
高地力 High fertility
N0 65.7e 64.5e 0.802a 0.785a — — — — — —
N148.5 131.3d 134.4d 0.683b 0.675b 44.14b 47.07c 41.56b 39.78b 18.34b 18.72b
N223.5 171.3c 173.1c 0.651b 0.643c 47.25a 48.59a 44.59a 43.56a 21.07a 21.17a
N297.0 206.6b 205.2b 0.568d 0.571d 47.42ab 47.37b 35.44c 35.75c 16.81c 16.93c
N372.0 240.2a 237.9a 0.496e 0.539e 46.90c 46.62d 19.16d 19.47d 8.98d 9.08d
N445.5 241.8a 240.9a 0.487e 0.521e 39.53d 39.60e 10.78e 11.85e 4.26e 4.69e
平均Mean 176.1 175.5 0.615 0.622 45.05 45.85 30.31 30.08 13.89 14.12
中地力Medium fertility
N0 48.6e 46.5e 0.841a 0.856a — — — — — —
N148.5 105.6d 105.9d 0.788b 0.794b 38.38d 40.00d 43.55a 44.65a 16.72b 17.86b
N223.5 155.7c 156.3c 0.732c 0.768c 47.92b 49.13b 42.11b 40.56b 20.18a 19.93a
N297.0 197.7b 196.8b 0.718d 0.715d 50.20a 50.61a 31.80c 32.48c 15.96c 16.43c
N372.0 217.8a 218.4a 0.714d 0.712d 45.48c 46.21c 24.34d 24.15d 11.07d 11.16d
N445.5 222.2a 221.9a 0.703e 0.677e 38.96e 39.36e 16.42e 16.83e 6.40e 6.63e
平均Mean 157.9 157.5 0.749 0.754 44.19 45.06 31.65 31.73 14.07 14.4
低地力 Low fertility
N0 40.1f 39.5f 0.891a 0.875a — — — — — —
N148.5 92.1e 92.3e 0.804b 0.787b 35.05d 35.56cd 45.53 45.54b 15.96b 16.19b
N223.5 122.3d 122.0d 0.768c 0.776bc 36.78c 36.92c 46.37 47.78a 17.05a 17.64a
N297.0 156.3c 155.1c 0.764cd 0.761cd 39.14b 38.94b 38.55 38.91c 15.09c 15.15c
N372.0 201.0b 199.7b 0.745d 0.752cd 43.27a 43.07a 29.33 29.85d 12.69d 12.86d
N445.5 203.9a 205.2a 0.739d 0.750d 36.77c 37.2bc 22.35 22.28e 8.22 e 8.29e
平均Mean 135.9 135.6 0.785 0.784 38.20 38.34 36.43 36.87 13.80 14.03
小写字母表示差异达 5%显著水平。缩写同表 2。
Values within a column followed by a small different letter are significantly different at the 5% probability level. NHI: N harvest index; PNUE:
physiological N use efficiency; ANRE: apparent N recovery efficiency; ANUE: agronomic N use efficiency. Other abbreviations are the same as
given in Table 2.

表 5 不同地力条件下徐稻 3号氮肥效应方程和最高利用率施氮量
Table 5 Nitrogen fertilizer efficiency equation and amount of nitrogen application for tiptop ANRE in rice under different soil conditions
地力水平
Soil fertility
氮肥效应方程
Nitrogen fertilizer efficiency equation
最高氮肥表观利用率
Tiptop ANRE
(%)
最高利用率施氮量
Amount of nitrogen applied
for tiptop ANRE (kg hm−2)
y2007 = –0.0631x2 + 2.3059x + 27.215 r= 0.9703** 48.28 274.1 高地力 High fertility
y2008 = –0.0484x2 + 1.5776x + 35.982 r= 0.9724** 48.84 263.0
年度间变异系数CV (%) — 0.815 2.923
y2007 = –0.1142x2 + 4.4982x + 5.4907 r= 0.9863** 49.79 295.4 中地力Medium fertility
y2008 = –0.1105x2 + 4.2912x + 8.8117 r= 0.9881** 50.47 291.3
年度间变异系数CV (%) — 0.959 0.988
y2007 = –0.0425x2 + 1.8847x + 19.626 r= 0.7868* 40.52 332.6 低地力 Low fertility
y2008 = –0.0356x2 + 1.6031x + 22.312 r= 0.7633* 40.36 337.7
年度间变异系数CV (%) — 0.280 1.076
*和**分别表示在 5%和 1%水平上差异显著。
* and ** denote significant difference at 5% and 1% probability levels, respectively. ANRE: apparent N recovery efficiency.

第 11期 张 军等: 地力与施氮量对超级稻产量、品质及氮素利用率的影响 2025


2.2.2 百千克籽粒需氮量 随施氮量增加, 百千
克籽粒需氮量呈增加趋势, 两年内的百千克籽粒需
氮量变化较小, 年间变异系数小于 5%, 相对较稳定,
可以为不同地力水稻精确定量施氮肥提供参考依
据。从表 6 看出, 高地力的平均产量为 9 256.3 kg
hm−2, 百千克籽粒需氮量平均 1.88 (1.03~2.89) kg;
对于中地力的平均产量为 8 497.8 kg hm−2, 百千克
籽粒需氮量平均为 1.79 (0.88~2.69) kg, 低地力的平
均产量为 7 579.5 kg hm−2, 百千克籽粒需氮量平均
为 1.70 (0.90~2.55) kg, 表现高地力>中地力>低地力
的趋势, 2007年也有同样趋势。
2.3 不同地力和施氮条件下徐稻 3号的主要品质
性状
由表 7 可以看出, 徐稻 3 号稻米出糙率、精米
率、整精米率、垩白率、垩白度、蛋白质含量、直
链淀粉含量、胶稠度在地力水平、施氮量两大主效
因素间均存在极显著差异。在地力水平和施氮量的
互作中, 整精米率和垩白度差异显著, 而其他性状
差异均达极显著水平。
2.3.1 对稻米碾磨品质的影响 由表 7 可知, 在
同一地力水平上, 不同氮肥处理的水稻出糙率、精
米率、整精米率之间差异显著; 随施氮量增加, 稻米
出糙率、精米率、整精米率均呈线性增大的趋势。
稻米出糙率、精米率、整精米率, 均表现出高地力>
中地力>低地力的趋势, 在同一施氮水平条件下, 高
地力的整精米率大于中地力的, 中地力的整精米率
大于低地力的。例如, 在 N297处理中, 高地力的整
精米率为 71.50%, 中地力为 67.15%, 低地力为
65.35%。说明培肥地力及增施氮肥可以改善水稻的
加工品质。


表 6 不同地力和施氮条件下徐稻 3号 100 kg籽粒需氮量
Table 6 N requirement for 100 kg grain for Xudao 3 under different nitrogen applications of different fertility soils
产量
Yield (kg hm−2)
100 kg籽粒需氮量
N requirement for 100 kg grain (kg) 施氮处理
Nitrogen treatment
2007 2008 2007 2008
100 kg籽粒需氮量年间变异系数
CV of N requirement for100 kg grain
(%)
高地力 High fertility
N0 6235.5 6255.0 1.05 1.03 1.605
N148.5 8959.5 9034.5 1.46 1.49 1.200
N223.5 10944.0 10986.0 1.57 1.58 0.664
N297 11227.5 11284.5 1.84 1.82 0.760
N372 9577.5 9631.5 2.51 2.47 1.064
N445.5 8134.5 8346.0 2.97 2.89 1.991
平均 Mean 9179.8 9256.3 1.90 1.88 0.770
中地力 Medium fertility
N0 5343.0 5316.0 0.91 0.88 2.339
N148.5 7825.5 7968.0 1.35 1.33 1.026
N223.5 9853.5 9769.5 1.58 1.60 0.883
N297 10084.5 10197.0 1.96 1.93 1.106
N372 9462.0 9468.0 2.30 2.31 0.250
N445.5 8193.0 8268.0 2.71 2.69 0.562
平均 Mean 8460.3 8497.8 1.80 1.79 0.394
低地力 Low fertility
N0 4314.0 4359.0 0.93 0.91 1.413
N148.5 6684.0 6763.5 1.38 1.37 0.407
N223.5 8125.5 8301.0 1.50 1.47 1.641
N297 8796.0 8859.0 1.78 1.75 1.080
N372 9034.5 9142.5 2.22 2.19 1.115
N445.5 7975.5 8052.0 2.56 2.55 0.165
平均 Mean 7488.3 7579.5 1.73 1.70 1.159
缩写同表 2。Abbreviations are the same as given in Table 2.
2026 作 物 学 报 第 37卷

表 7 稻米主要品质性状方差分析(F值)
Table 7 Analysis of variance on main quality traits of rice (F-value)
变异来源
Source of variance
自由度
df
出糙率
BR
精米率
MR
整精米率
HMR
垩白率
CP
垩白度
CD
蛋白质含量
PC
直链淀粉含量
AC
胶稠度
GC
地力水平 Soil 2 ** ** ** ** ** ** ** **
施氮量 Nitrogen 5 ** ** ** ** ** ** ** **
Soil × nitrogen 10 ** ** * ** * ** ** **
*表示 5%显著水平, **表示 1%显著水平。
*, **: significant at the 5% and 1% probability levels, respectively. BR: brown rice, MR: milled rice; HMR: head milled rice; CP:
chalkiness percentage; CD: chalkiness degree; PC: protein content; AC: amylose content; GC: gel consistency.

2.3.2 对稻米外观品质的影响 徐稻 3 号的垩白
率和垩白度在同一地力水平条件下差异显著; 其中
稻米垩白率随施氮量增加有下降趋势, 两者呈极显
著线性负相关(r 高= –0.9857**, r 中= –0.9428**, r 低=
–0.9448**); 不同地力条件下, 高地力的垩白率显著
高于中地力, 中地力的垩白率显著高于低地力。在
高、中地力土壤条件下, 施氮量与垩白度呈显著的
二项式相关(r 高=0.8313, r 中=0.8405); 垩白度呈高地
力>中地力>低地力的趋势。上述结果表明, 高地力
条件下的徐稻 3 号外观品质劣于中地力, 中地力要
劣于低地力, 因此要根据地力合理施氮才能提高稻
米外观品质。
2.3.3 对稻米蒸煮食味品质的影响 同一地力水
平上直链淀粉含量随施氮量增加呈线性下降趋势 ,
两者呈极显著线性负相关(r 高= –0.9759**, r 中=
–0.9874**, r 低= –0.9303**); 表现出低地力>中地力>
高地力的趋势。胶稠度随施氮量增加变长, 与直链
淀粉变化趋势相反。分析表 8 得出, 高地力胶稠度

表 8 不同地力水平土壤施氮对徐稻 3号主要米质性状的影响
Table 8 Effects of nitrogen application on main quality traits of Xudao 3 in different fertility soils
施氮处理
Nitrogen
treatment
出糙率
BR (%)
精米率
MR (%)
整精米率
HMR (%)
垩白率
CP (%)
垩白度
CD (%)
蛋白质含量
PC (%)
直链淀粉含量
AC (%)
胶稠度
GC (mm)
高地力 High fertility
N0 85.80c 73.25c 66.25b 39.75a 6.85d 7.60e 20.00a 57.90f
N148.5 86.00bc 73.65bc 67.30b 38.80ab 7.20c 8.90d 18.80ab 61.30e
N223.5 86.65bc 74.00bc 67.85b 38.15bc 8.50a 10.45a 18.75ab 65.75d
N297.0 87.30ab 74.50abc 71.50a 37.15cd 7.55b 10.20ab 17.85bc 70.05c
N372.0 88.05a 75.35ab 72.45a 36.00de 7.36bc 9.70bc 16.60cd 72.10b
N445.5 86.15bc 76.05a 73.25a 35.60e 6.40e 9.40cd 16.25d 73.65a
平均 Mean 86.66 74.47 69.77 37.58 7.31 9.48 18.04 66.79
中地力 Medium fertility
N0 83.50b 71.25d 65.85d 38.60a 7.20b 6.80e 20.75a 57.70f
N148.5 85.05ab 71.90d 66.20cd 38.15b 7.25b 9.05c 19.85ab 58.95e
N223.5 85.50ab 73.50c 66.85bc 37.75b 7.50ab 9.90a 19.20b 62.95d
N297.0 86.05a 74.15bc 67.15b 36.85c 7.75a 9.72ab 18.05c 67.35c
N372.0 86.40a 75.25b 67.45b 35.70d 7.30b 9.50b 17.70c 69.75b
N445.5 86.65a 76.60a 68.80a 34.45e 6.10c 8.65d 17.25c 71.90a
平均 Mean 85.53 73.78 67.05 36.92 7.18 8.97 18.8 64.77
低地力 Low fertility
N0 83.25b 71.15b 64.60b 37.45a 6.00d 7.65d 21.90a 56.15f
N148.5 84.20ab 72.20b 64.85b 37.35a 6.60c 7.90cd 21.30ab 57.55e
N223.5 84.70ab 72.45b 65.25b 36.75a 6.80c 8.40bc 20.80ab 63.75d
N297.0 85.00ab 74.20a 65.35a 36.30ab 7.45b 8.86b 20.15bc 65.15c
N372.0 85.75a 74.65a 66.55a 35.35bc 8.40a 9.50a 18.40cd 68.30b
N445.5 86.40a 74.85a 66.80a 34.80c 5.40e 8.21c 19.00d 69.75a
平均 Mean 84.88 73.25 65.57 36.33 6.78 8.58 20.26 63.44
小写字母表示差异达 5%显著水平。缩写同表 2和表 7。
Values within a column followed by a small different letter are significantly different at 5% probability level. Abbreviations are the
same as given in Tables 2 and 7.
第 11期 张 军等: 地力与施氮量对超级稻产量、品质及氮素利用率的影响 2027


要比中地力的长, 中地力比低地力长。以上分析表
明, 高地力土壤稻米直链淀粉含量更接近定量指标
(GB/T17891-1999), 且高地力稻米胶稠度更长 , 稻
米黏性也较强。说明在本试验条件下, 通过培肥地
力及增施氮肥利于改善稻米的蒸煮食味品质。
2.3.4 对稻米营养品质的影响 从表 8可以看出,
蛋白质含量随施氮量增加先增后减, 相关分析表明,
施氮量与蛋白质含量呈显著或极显著二项式相关
(r 高=0.9822**, r 中=0.9468**, r 低=0.7383*), 根据方程
可计算出, 高、中、低地力施氮量分别为 277.0、
291.2、365.5 kg hm−2时, 对应的蛋白质含量分别为
10.26%、9.61%、8.77%。3种地力水平之间, 蛋白质
表现出高地力>中地力>低地力的趋势。说明高地力
土壤只需施少量氮肥, 而中、低地力应在满足产量
要求的同时合理施肥才能实现稻米高营养的目标。
3 讨论
3.1 关于不同地力水平上超级稻高产的氮肥施
用量问题
目前随着中国超级稻计划[22]的示范与推广, 越
来越多的生产者开始进行超级稻的大面积生产。前
人[23-26]几乎一致认为超级稻比常规粳稻产量高的优
势在于有较大的库容量。吴文革等[23]认为培育大穗
是超级稻扩大库容量、增加颖花量的主要途径。超
级稻具有耐肥能力较强的特点, 因此增施氮肥无疑
是扩大超级稻库容量的基本条件, 而盲目地增施氮
肥未必就能完全发掘出超级稻大库容量的潜力; 吴
桂成等[26]提出“安全库容”的概念, 即超高产栽培过
程中, 能够安全成熟、正常结实, 并达到超高产产量
水平的群体总颖花量。如何施氮肥才能发掘超级稻
的“安全库容”的潜力, 前人[23-26]业已针对不同超级
稻品种、不同环境条件下进行了相关研究。水稻群
体的源库特征受品种遗传限制较小, 受环境条件影
响较大, 同一水稻品种往往因为栽培环境条件的改
变形成不同的群体, 表现出不同的源库特性。说明
不同地力土壤条件下超级稻的库容量有较大区别 ,
所以要针对不同地力合理施氮肥才能实现超级稻
“安全库容”的最大化。
本研究中超级稻徐稻 3 号产量的提高, 是在稳
定其千粒重和结实率的前提下, 通过增施氮肥提高
单位面积穗数和每穗粒数来提高其总颖花量, 进而
提高产量。高、中、低 3 种地力水平上的施氮量分
别低于 223.5、297.0和 372.0 kg hm−2时, 其对应的
穗数不足, 导致总颖花量少而不能实现高产的目标;
而施氮量过大, 3 种地力水平田块的穗数虽然提高,
但是每穗粒数、千粒重却降低, 也不能实现“安全库
容”的结果。超级稻具有分蘖能力强的优势 , 所以
高、中地力土壤条件下要适时控氮, 否则一味施氮
肥 , 前期群体过大 , 后期容易出现倒伏现象 , 如本
试验中的高地力 N372.0、N445.5 的处理及中地力
N445.5处理均出现倒伏, 造成肥料浪费、产量损失;
低地力土壤基础供氮量少, 需要施足氮肥, 这样才
能促使水稻前期形成大的群体, 达到预期穗数。因
此应在不同地力土壤条件下 , 根据平衡施肥原理 ,
采用斯坦福方程[27]精确计算施氮量。
3.2 关于培肥地力与协调超级稻高产、优质、高
效的问题
江苏淮北稻区存在土壤肥力不均问题, 造成同
一高产田块难以平衡增产。前人[28-29]在该地区的研
究大多在单一地力水平条件下进行, 往往是研究水
稻高产、或者是高产结合高效等问题, 在不同地力
土壤条件下将水稻高产、优质、高效三者结合起来
研究的较少, 而现实中在该地区这项工作又是势在
必行的。
本研究表明, 不同地力条件下施氮肥对徐稻 3
号产量及其构成因素有显著或极显著影响, 施氮量
与产量呈极显著二次曲线关系 , 这与前人 [1,11,18]得
出的结论相同; 高地力田空白处理的产量显著高于
中、低地力田, 且随施氮量增加高地力田产量增加
幅度要显著高于中、低地力田。虽然中、低地力田
上增加氮肥施用量也能达到各自地力水平上最高产
量, 但远达不到高地力田上的最高产量水平。不同
地力条件下水稻对氮素的利用情况有差异。本研究
结果表明 3 种地力水平条件下氮肥表观利用率与施
氮量之间存在显著或极显著的二次曲线关系, 而叶
全宝等 [2]研究认为氮肥表观利用率在沙土条件下 ,
随氮素水平的提高呈持续上升趋势, 以高肥处理最
高, 而在黏土条件下, 随施氮水平的提高则呈现先
上升, 至中肥最大, 高肥显著下降的趋势。其原因可
能是本试验设计的施氮量范围较大, 也可能是选择
的土壤养分不同或者是水稻品种需氮特性不同。高、
中地力水平田块上氮肥表观利用率平均值分别达到
了 45.85%、45.06%, 而低地力的平均值为 38.34%,
高、中地力条件下水稻的氮素利用率显著高于低地
力下。文中通过对不同地力水平条件下稻米品质指
标的研究表明 , 高地力土壤条件下稻米的加工品
2028 作 物 学 报 第 37卷

质、营养品质及蒸煮食味品质要显著优于中、低地
力下。综上可以看出, 高地力田只需施少量氮肥, 就
能使水稻产量很高, 并且氮素利用率较高、品质也
较优, 而中、低地力条件下, 增施大量的氮肥也达不
到高地力的产量水平, 且随着施氮肥量超过一定水
平之后氮素利用率开始降低, 稻米品质也变劣。说
明土壤地力这个因素限制了中、低地力土壤条件下
水稻的高产、优质、高效的潜力; 在生产中应加强
对该稻区的土壤基础地力的培养, 这样既节约氮肥
又能协调超级稻的高产、优质、高效的问题, 达到
节本增效的目的。
4 结论
为实现徐稻 3 号在淮北稻区的高产、优质、高
效的综合目标, 需要依据当地土壤地力情况合理施
氮肥, 高、中地力土壤田块应注意适时控肥, 低地力
土壤田块要增肥, 通过培肥地力来协调徐稻 3 号在
该稻区的高产、优质、高效问题。超级稻在该地区
的合理施氮范围分别为高地力田 240.0~270.0 kg
hm−2, 中地力田 285.0~315.0 kg hm−2, 低地力田
330.0~360.0 kg hm−2。其他稻麦两季稻作区可以依此
方法施氮肥, 以提高超级稻的综合生产力。
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