全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2012, 38(11): 20612068 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家自然科学基金项目(30971732), 国家“十二五”科技支撑计划重大项目(2011BAD16B03, 2012BAD04B08), 江苏省科技支
撑计划项目(BE2011449), 江苏省环洪泽湖生态农业生物技术重点实验室开放课题(HZHL1021)和江苏高校优势学科建设工程项目资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 张洪程, E-mail: hczhang@yzu.edu.cn, Tel: 0514-87979220
第一作者联系方式: E-mail: huozy69@163.com, Tel: 0514-87979220
Received(收稿日期): 2012-04-26; Accepted(接受日期): 2012-07-05; Published online(网络出版日期): 2012-09-10.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20120910.1320.003.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2012.02061
不同氮肥群体最高生产力水稻品种的氮素吸收利用差异
霍中洋 1 顾海永 2 马 群 1 杨 雄 1 李 敏 1 李国业 1 戴其根 1
许 轲 1 魏海燕 1 高 辉 1 芦 燕 3 张洪程 1,*
1 扬州大学农业部长江流域稻作技术创新中心 / 江苏省作物遗传生理重点实验室, 江苏扬州 225009; 2广东省农业科学院水稻研究所,
广东广州 510640; 3 江苏省环洪泽湖生态农业生物技术重点实验室, 江苏淮安 223300
摘 要: 选用长江中下游地区有代表性的 50个早熟晚粳品种(系), 设置 7个氮肥水平(0、150.0、187.5、225.0、262.5、
300.0、337.5 kg hm2), 得出各品种在各个氮肥水平下出现的最高生产力及其对应施氮水平, 将该最高生产力定义为
氮肥群体最高生产力。在此基础上, 比较研究不同氮肥群体最高生产力水稻品种间氮素吸收利用的差异。结果表明,
生产力处于顶层与高层水平品种的颖花量极显著高于中层、低层品种, 颖花量的增加主要表现为每穗粒数的极显著
增加。各生育阶段的植株吸氮量和氮素吸收速率均随着生产力等级的增加而显著增加。4个生产力等级品种间在移栽
至拔节和拔节至抽穗阶段氮素积累比例差异均不大, 但随着生产力等级的增加呈减小趋势; 抽穗至成熟阶段氮素积
累比例随着生产力等级的增加呈显著增加趋势, 顶层水平品种在抽穗至成熟阶段氮素积累比例为 14.94%。氮肥表观
利用率、农学利用率和生理利用率均随着生产力等级的增加而增加。初步筛选出 13个集高产与氮高效于一体的品种。
关键词: 水稻; 生产力; 氮肥吸收利用
Differences of Nitrogen Absorption and Utilization in Rice Varieties with Dif-
ferent Productivity Levels
HUO Zhong-Yang1, GU Hai-Yong2, MA Qun1, YANG Xiong1, LI Min1, LI Guo-Ye1, DAI Qi-Gen1, XU Ke1,
WEI Hai-Yan1, GAO Hui1, LU Yan3, and ZHANG Hong-Cheng1,*
1 Innovation Center of Rice Cultivation Technology in Yangtze River Valley, Ministry of Agriculture / Key Laboratory of Crop Genetics and Physi-
ology of Jiangsu Province, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China; 2 Rice Research Institute of Guangdong Academy of Agricultural Sci-
ences, Guangzhou 510640, China; 3 Hi-Tech Key Laboratory of Eco-Agricultural Biotechnology around Hongze Lake, Jiangsu Province, Huai’an
223300, China
Abstract: The field experiment was carried out using 50 early-maturing late Japonica rice varieties, adopted in the region of
Yangtze River, with seven nitrogen application levels (0, 150.0, 187.5, 225.0, 262.5, 300.0, 337.5 kg ha–1) to investigate the dif-
ferences of the nitrogen absorption and utilization. We defined the highest rice yields under different nitrogen levels as the highest
population productivity of N fertilization (HPPNF). The main results indicated that the top- and high-level yielding varieties had
extremely significant larger amount of population spikelets than the middle- and low-level yielding varieties, and this superiority
of total spikelets was mainly due to the extremely remarkable increase of spikelets per panicle. The nitrogen content and nitrogen
absorption rate in plant at jointing, heading and maturity were all significantly increased with increasing productivity level. In
transplanting to jointing and jointing to heading stages, there were no significant differences in ratio of nitrogen accumulation
among four productivity levels, but a trend of decrease with the increase of productivity level. In heading to maturity stages, the
ratio of nitrogen accumulation was significantly increased with increasing productivity level, which was 14.94% for top-level
yielding cultivars. With the productivity level increasing, the apparent nitrogen recovery efficiency, agronomic nitrogen use effi-
ciency and physiological nitrogen use efficiency were significantly increased. Taking into consideration of the production capacity
and the apparent nitrogen recovery efficiency of all 50 rice varieties, 13 varieties with high yield and high nitrogen efficiency were
selected and recommended.
Keywords: Rice; Productivity; Nitrogen absorption and utilization
2062 作 物 学 报 第 38卷

氮素是水稻生长和获得高产所必须的重要营养
元素, 为了获得高产, 生产上往往必须适当增加氮
肥的投入。据统计, 中国稻田单季氮肥用量平均为
180 kg hm–2, 比世界平均用量高 75%左右, 江淮下
游大面积高产粳稻氮肥用量一般为 270~300 kg hm–2,
高的已达 350 kg hm–2 [1-2]。过高的氮肥投入不仅增加
农业生产成本, 降低氮肥利用效率, 造成水稻倒伏、
后期贪青迟熟、病虫害加重、稻米品质变劣, 而且
直接和间接地导致一系列环境问题[1-2]。据报道, 我
国水稻氮肥吸氮利用率为 30%~40%, 在施氮量较高
的太湖地区, 甚至不足 20% [3-5]。因此, 在提高水稻
产量的同时, 如何协同提高水稻的氮素吸收利用效
率是亟需解决的重要问题。为了合理施用氮肥, 前
人在氮素对水稻生长发育[6-7]、群体结构[8]、器官建
成 [9]和产量形成 [10-12]等方面进行了大量研究, 取得
了较为丰硕的成果, 为氮肥增产潜力研究作出了重
要贡献。但施氮量对产量及氮素吸收利用等研究结
果差异较大[13-15]。石英等[13]研究认为, 水稻植株的
含氮量及氮素积累主要在生长发育的中期, 氮肥表
观利用率以每公顷施纯氮 210 kg的处理最高, 随着
氮肥施用量的增加, 水稻对土壤氮的依存率逐渐降
低。钟旭华等[14]研究认为, 控制氮肥总量, 实行氮肥
后移, 有利于提高华南双季杂交稻的产量和氮肥利
用率。张洪程等[15-16]研究发现, 水稻产量与氮肥施
用量呈开口向下的抛物线关系, 氮对于最大限度发
挥水稻产量潜力具有一个临界点, 并将在统一的最
佳栽培管理体系中, 通过氮肥施用水平(等级)的合
理设置, 各水稻品种在某一氮肥水平下最大限度地
发挥其增产潜力, 达到的最高产量定义为该品种的
氮肥群体最高生产力, 且研究了不同氮肥群体最高
生产力的品种间差异及其与产量构成因素、物质生
产、株型和氮肥农学利用率的关系。但关于不同氮
肥群体最高生产力水稻品种间氮素吸收利用特性的
研究尚未见报道。为此, 本研究在得出各品种的氮
肥群体最高生产力及其对应最适施氮量的基础上 ,
比较研究不同氮肥群体最高生产力品种间各生育时
期植株吸氮量和氮素利用效率的差异及其变化规律,
以期为高产更高产水稻产量形成及其氮肥合理施用
提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 供试材料
选用长江中下游地区近年来选育和引进的有代
表性的 50 个早熟晚粳品种(系), 其稻谷粒形为椭圆
形, 千粒重 25~28 g, 生育期与最高产量对应的施氮
量见表 1。

表 1 供试水稻品种及其最高生产力对应施氮量
Table 1 Rice varieties used in the experiment and its N application rates
施氮量和品种 N application rates and varieties 生产力等级
Productivity
levels
(t hm2)
平均生产力
Average
productivity
(t hm2)
全生育期
Growth period
( d) 225.0 kg hm
2 262.5 kg hm2 300.0 kg hm2
≤9.00(LL) 8.53 156 香粳 20-18, 香粳 T31,
香粳 9号
Xiangjing 20-18, Xiang-
jing T31, Xiangjing 9
香粳 2号, 镇稻 158, T1-56
Xiangjing 2, Zhendao158, T1-56
M1148, 香粳 1号
M1148, Xiangjing 1

9.00–9.75
(ML)
9.59 156 武 2817 Wu 2817 T712, 粳 46, 粳 42, 武 28181
T712, Jing 46, Jing 42, Wu
28181
银玉 2084, T711, 武 28105
Yinyu 2084, T711, Wu 28105

9.75–10.50
(HL)
10.10 157 苏粳优 3号, 农粳 4号
Sujingyou 3, Nongjing 4
镇稻 661, 武 28106, 通粳 981,
南粳 5055, 晚粳 97, 农粳 5 号,
常粳 09-7, 常粳 09-10
Zhendao 661, Wu 28106, Tong-
jing 981, Nanjing 5055, Wanjing
97, Nongjing 5, Changjing 09-7,
Changjing 09-10
武运粳 7 号, 镇稻 210, 苏粳 8
号, 粳 19, 武粳 13, 镇稻 10号,
南粳 44, 扬粳 027
Wuyunjing 7, Zhendao 210,
Sujing 8, Jing 19, Wujing 13,
Zhendao 10, Nanjing 44, Yang-
jing 027

≥10.50 (TL) 10.60 158 常优 5号, 常优 2号
Changyou 5, Changyou 2
常粳 09-8, 常优 3号, 泰粳 394,
常粳 09-6, 常优 1号, 常粳 09-5
Changjing 09-8, Changyou 3,
Taijing 394, Changjing 09-6,
Changyou 1, Changjing 09-5
武 2645, 粳 1号, 粳 3号, 镇稻
413, 扬粳 4038, 武香粳 14, 武
粳 15, 甬优 8号
Wu 2645, Jing 1, Jing 3, Zhen-
dao 413, Yangjing 4038, Wu-
xiangjing 14, Wujing 15, Yong-
you 8
LL: 低层水平; ML: 中层水平; HL: 高层水平; TL: 顶层水平。LL: low-level; ML: middle-level; HL: high-level; TL: top-level.
第 11期 霍中洋等: 不同氮肥群体最高生产力水稻品种的氮素吸收利用差异 2063


1.2 试验设计
试验于 2009 年和 2010 年在扬州大学农学院实
验农场进行, 2年试验相同。土质为沙壤土, 基础地
力的产量为 6.00 t hm2, 前茬为小麦。土壤含全氮
0.14%、碱解氮 90.34 mg kg1、速效磷 35.1 mg kg1、
速效钾 88.3 mg kg1。
采用裂区设计 , 以施氮(纯氮)水平为主区 , 设
0N (0 kg hm2)、10.0N (150.0 kg hm2)、12.5N (187.5
kg hm2)、15.0N (225.0 kg hm2)、17.5N (262.5 kg
hm2)、20.0N (300.0 kg hm2)、22.5N (337.5 kg hm2)
7个施氮水平, 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。试验采用机插软盘育秧, 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×30.0 cm), 杂交稻双本栽插, 常规稻三本栽
插。氮肥运筹为基肥∶穗肥=6∶4, 穗肥分别于倒
四、倒二叶各施 50%; P、K 肥同常规栽培, 每公顷
施 P2O5和 K2O各 150.0 kg, 全部用作基肥。其他管
理措施统一按照常规栽培要求实施。
1.3 测定内容与方法
1.3.1 植株全氮的测定 拔节期、抽穗期和成熟
期取各处理有代表性(以小区普查结果的平均值为
依据)的植株 2穴, 于 105℃烘箱杀青 30 min, 80℃烘
至恒重后称重, 粉碎, 用半微量凯氏定氮法测定植
株全氮。
(1)植株吸氮量(kg hm2) = 该时期植株地上部
干物重×植株含氮率;
(2)植株阶段吸氮量(kg hm2) = 后一时期的植
株吸氮量–前一时期的植株吸氮量;
(3)氮素阶段吸收速率(kg hm2 d1) = 植株阶段
吸氮量/该阶段间隔的天数;
(4)氮素表观利用率(%) = [(施氮区植株总吸氮
量–无氮区植株总吸氮量)/氮肥施用量]×100;
(5)氮肥农学利用率(%) = [(施氮区产量无氮区
产量)/氮肥施用量]×100;
(6)氮肥生理利用率(%) = [(施氮区产量无氮区
产量 )/(施氮区植株总吸氮量无氮区植株总吸氮
量)]×100;
1.3.2 实产的测定 成熟期每小区收割 100 穴,
经脱粒、晒干后称重, 测定实际产量; 同时, 每小区
分别选取 20穴有代表性的成熟稻株, 用于产量构成
因素每穗粒数、结实率和千粒重的测定。
1.4 数据处理
使用 Microsoft Excel 2003处理数据, 唐启义的
DPS软件进行其他统计分析。2年试验结果趋势一致,
本文主要以 2009年的数据进行分析。
2 结果与分析
2.1 氮肥群体最高生产力及其产量构成因素的
差异
从表 2 可知, 对于 4 个生产力等级品种群体的
颖花量, 中层品种较低层品种、高层品种较中层品
种、顶层品种较高层品种分别高 6.30%、2.82%和
5.83%, 且差异达极显著水平; 随着生产力等级的递
增, 穗数呈现出先增加后下降的趋势, 中层品种较
低层品种增加 5.23%, 高层品种较中层品种减少
0.96%, 顶层品种较高层品种下降 4.99%; 而穗粒数
则表现逐级增加的趋势, 且增加幅度越来越大, 中
层品种较低层品种增加 1.70%, 高层品种较中层品
种增加 4.04%, 顶层品种较高层品种增加 12.97%。
结实率方面, 4个生产力等级间差异较小, 均在 90%
左右。千粒重方面, 低层品种较小, 为 24.78 g, 与中
层、高层及顶层 3个等级品种间差异达极显著水平,
中层、高层及顶层 3个等级品种间差异较小, 但存在

表 2 不同氮肥群体最高生产力水稻品种的产量构成因素
Table 2 The highest population productivity of N fertilization and its components at different productivity levels
生产力等级
Productivity level
(t hm2)
穗数
No. of panicles
(×104 hm2)
每穗粒数
Grains per
panicle
颖花量
Glumous flowers
(×104 hm2)
结实率
Seed setting rate
(%)
千粒重
1000-grain weight
(g)
≤9.00 (LL) 297.65 Cc 132.05 Cd 39387.03 Dd 90.87 ABa 24.78 Cc
9.00–9.75 (ML) 312.98 Aa 134.30 Cc 41868.05 Cc 90.10 BCb 26.14 Bb
9.75–10.50 (HL) 310.07 Bb 139.72 Bb 43048.37 Bb 91.07 Aa 26.39 ABb
≥10.50 (TL) 294.53 Dd 157.85 Aa 45559.89 Aa 89.57 Cc 26.73 Aa
变异系数 CV (%) 3.00 8.30 6.04 0.77 3.30
LL: 低层水平; ML: 中层水平; HL: 高层水平; TL: 顶层水平。同一列数值不同大、小写字母分别表示差异达 1%和 5%显著水平。
LL: low-level; ML: middle-level; HL: high-level; TL: top-level. Value within the same column followed by different capital and small
letters are significantly different at 1% and 5% probability levels, respectively.
2064 作 物 学 报 第 38卷

着逐级增加的趋势。
2.2 不同氮肥群体最高生产力水稻品种植株吸
氮量的差异
从图 1可知, 4个生产力等级品种植株吸氮量在
各生育期均存在着极显著差异。顶层水平品种在拔
节、抽穗和成熟期的吸氮量均最高, 分别比高层、
中层和低层水平品种高出 6.40%、26.42%、44.06%,



图 1 氮肥群体最高生产力对应施氮量条件下水稻品种吸氮量
的差异
Fig. 1 Variation in N uptake of plant in different productivity
types of rice variety under their suitable nitrogen level
4.96%、10.31%、25.87%和 3.30%、10.49%、23.74%。
各生产力等级品种的植株吸氮量均随着生育进程而
显著增加。
2.3 不同氮肥群体最高生产力水稻品种植株阶
段吸氮量的差异
由表 3可知, 3个生育阶段植株吸氮量均随着生
产力等级的增加而极显著增加, 顶层水平品种在移
栽至拔节、拔节至抽穗和抽穗至成熟阶段的吸氮量
分别比高层、中层、低层水平品种高出 3.26%、
10.16%、20.79%, 6.06%、13.29%、30.08%和 18.85%、
60.00%、107.97%。移栽至拔节和拔节至抽穗阶段的
氮素积累比例均随着生产力等级的增加呈减小趋势,
抽穗至成熟阶段则随着生产力等级的增加而增加。
顶层水平品种在抽穗至成熟阶段氮素积累比例达
14.94%, 而低层水平品种为 9.46%。说明在抽穗至成
熟阶段吸氮量越多, 占总氮比例越大, 水稻氮肥群
体最高生产力越大, 二者间具有协同效应。
2.4 不同氮肥群体最高生产力水稻品种氮素阶
段性吸收速率的差异
由表 4 可知, 水稻氮素吸收速率在拔节至抽穗
阶段最大, 其次是移栽至拔节阶段, 抽穗至成熟阶

表 3 氮肥群体最高生产力对应施氮量条件下水稻品种阶段吸氮量及其比例的差异
Table 3 Variation in N uptake and its ratio in plant of rice varieties at major growth stages
移栽–拔节 Transplanting–jointing 拔节–抽穗 Jointing–heading 抽穗–成熟 Heading–maturity 生产力等级
Productivity level
(t hm2)
吸氮量
N uptake (kg hm2)
比例
Ratio (%)
吸氮量
N uptake (kg hm2)
比例
Ratio (%)
吸氮量
N uptake (kg hm2)
比例
Ratio (%)
≤9.00 (LL) 62.92 Dd 41.30 74.77 Dd 48.91 14.67 Dd 9.46
9.00–9.75 (ML) 68.99 Cc 39.67 85.85 Cc 49.32 19.07 Cc 11.00
9.75–10.50 (HL) 73.61 Bb 38.54 91.70 Bb 47.97 25.67 Bb 13.51
≥10.50 (TL) 76.00 Aa 37.30 97.26 Aa 47.72 30.51 Aa 14.94
变异系数 CV (%) 8.19 3.50 11.01 1.57 31.17 20.11
LL: 低层水平; ML: 中层水平; HL: 高层水平; TL: 顶层水平。同一列数值不同大、小写字母分别表示差异达 1%和 5%显著水平。
LL: low-level; ML: middle-level; HL: high-level; TL: top-level. Values within the same column followed by different capital and small
letters are significantly different at 1% and 5% probability levels, respectively.

表 4 氮肥群体最高生产力对应施氮量条件下水稻品种氮素阶段性吸收速率的差异
Table 4 Variation in N periodic uptake rate in plant of rice varieties at major growth stages (kg hm2 d1)
生产力等级
Productivity level
(t hm–2)
移栽–拔节
Transplanting–jointing
拔节–抽穗
Jointing–heading
抽穗–成熟
Heading–maturity
≤9.00 (LL) 0.899 Dd 2.296 Dd 0.286 Dd
9.00–9.75 (ML) 0.986 Cc 2.719 Cc 0.367 Cc
9.75–10.50 (HL) 1.052 Bb 2.784 Bb 0.495 Bb
≥10.50 (TL) 1.086 Aa 2.898 Aa 0.592 Aa
变异系数 CV (%) 8.19 9.83 31.20
LL: 低层水平; ML: 中层水平; HL: 高层水平; TL: 顶层水平。同一列数值不同大、小写字母分别表示差异达 1%和 5%显著水平。
LL: low-level; ML: middle-level; HL: high-level; TL: top-level. Values within the same column followed by different capital and small
letters are significantly different at 1% and 5% probability levels, respectively.
第 11期 霍中洋等: 不同氮肥群体最高生产力水稻品种的氮素吸收利用差异 2065


段最小。同一生育阶段不同生产力等级品种间的阶
段氮素吸收速率均随着生产力等级的增加而极显著
增加, 其中以抽穗至成熟阶段差异最大, 变异系数
达 31.20%, 顶层水平品种在抽穗至成熟阶段的氮素
吸收速率分别比高层、中层、低层水平品种高出
19.57%、61.56%、107.10%。综合表 3和表 4可知, 氮
素阶段性吸收速率和阶段植株吸氮量在不同生产力
等级间的变化规律基本一致。
2.5 不同氮肥群体最高生产力水稻品种间氮肥
利用率的差异
由表 5可以看出, 4个生产力等级品种间的表观
利用率、农学利用率和生理利用率均存在差异, 并
均随着生产力等级的增加而增加。由多重比较可知,
表观利用率和生理利用率在生产力等级间的差异极
显著, 农学利用率在中层和高层水平品种间的差异
不显著 , 其他生产力等级间的差异均显著或极显
著。这在一定程度上说明, 在氮肥施用量合理的情
况下, 不仅能提高水稻氮肥群体最高生产力, 同时
也可以提高其氮肥利用率。
2.6 表观利用率的聚类分析
明确不同水稻品种表观利用率的差异, 采用欧式
距离和离差平方和法对 50 个供试品种聚类分析(图
1), 将其划分为氮低效型 (表观利用率为 31.85%~
34.52%)、氮中效型(表观利用率为 35.46%~39.79%)
与氮高效型(表观利用率 40.16%~47.92%) 3类(表 6)。
由表 6 可知, 氮肥群体最高生产力处于低层水平的
品种中, 镇稻 158、香粳 2号、M1148、香粳 20-18、
香粳 1 号属于氮低效型品种; 香粳 9 号属于氮中效
型品种; 香粳 T31 和 T1-56 属于氮高效型品种。氮
肥群体最高生产力处于中层水平的品种中, T711 属
于氮低效型品种; 粳 46、T712、粳 42、武 2817、银
玉 2084、武 28105 属于氮中效型品种; 武 28181 属
于氮高效型品种。氮肥群体最高生产力处于高层水
平品种中没有氮低效型品种, 苏粳 8号、通粳 981、
镇稻 10号、农粳 5号、镇稻 210、苏粳优 3号、晚
粳 97、镇稻 661、常粳 09-7 属于氮中效型品种; 武
运粳 7号、南粳 44、武粳 13、常粳 09-10、南粳 5055、
粳 19、农粳 4 号、扬粳 027、武 28106 属于氮高效
型品种。氮肥群体最高生产力处于顶层水平的品种
也没有氮低效型品种, 扬粳 4038、常优 2号、武 2645
属于氮中效型品种; 常粳 09-5、粳 1号、常优 1号、
武香粳 14、泰粳 394、粳 3号、镇稻 413、武粳 15、
常粳 09-6、甬优 8号、常粳 09-8、常优 3号、常优
5号属于氮高效型品种。
3 讨论
3.1 关于不同氮肥群体最高生产力水稻品种植
株吸氮量与氮素吸收速率的研究
水稻在不同生育期内的植株吸氮量和氮素吸收
速率均是表示植株氮素吸收能力的指标。关于不同
水稻品种间植株吸氮量和氮素吸收速率的研究已有
很多[17-20]。张岳芳等[18]研究认为, 不同籼稻品种成
熟期氮素累积量差异达极显著水平, 提高成熟期氮
素累积量和氮素籽粒生产效率均可提高籼稻品种的
产量水平。殷春渊等[19]在施氮量为 225 kg hm2条件
下研究不同产量类型水稻基因型氮素吸收、利用效
率的差异时认为, 高产类型品种在各个生育阶段的
氮素积累量、抽穗前的氮素吸收速率显著高于低产
类型品种。江立庚等[21]研究表明, 各基因型氮素吸
收效率存在显著或极显著的差异, 并因年份、季节、
栽培条件而表现稳定的大小排序。但以往的研究大
多是在同一施氮量条件下开展的, 这就不能使供试
品种均在最适施氮量条件下充分展现其吸氮特性 ,
也就不能科学地说明各品种间氮肥吸收利用的本质

表 5 氮肥群体最高生产力对应施氮量条件下水稻品种氮肥利用率的差异
Table 5 Variation in N use efficiency in different productivity types of rice variety under their suitable nitrogen levels
生产力等级
Productivity level
(t hm2)
表观利用率
ANRE (%)
农学利用率
ANUE (kg kg1)
生理利用率
PNUE (kg kg1)
≤9.00 (LL) 35.39 Dd 14.53 Cc 41.02 Dd
9.00–9.75 (ML) 37.21 Cc 17.13 Bb 42.31 Cc
9.75–10.50 (HL) 40.21 Bb 17.24 ABb 42.92 Bb
≥10.50 (TL) 42.73 Aa 17.54 Aa 43.69 Aa
变异系数 CV (%) 8.34 8.41 2.65
LL: 低层水平; ML: 中层水平; HL: 高层水平; TL: 顶层水平。同一列数值不同大、小写字母分别表示差异达 1%和 5%显著水平。
LL: low-level; ML: middle-level; HL: high-level; TL: top-level. ANRE: apparent nitrogen recovery efficiency; ANUE: agronomic ni-
trogen use efficiency; PNUE: physiological nitrogen use efficiency. Value within the same column followed by different capital and small
letters are significantly different at 1% and 5% probability levels, respectively.
2066 作 物 学 报 第 38卷



图 2 水稻品种表观利用率聚类分析图
Fig. 2 Dendrogram of 50 rice varieties based on apparent N
use efficiency

差异。本研究表明, 不论是植株吸氮量还是氮素吸
收速率在水稻生长的主要生育阶段均表现为随着生
产力等级的增加而显著增加, 特别是抽穗至成熟阶
段, 生产力等级间的差异更大, 而且顶层水平品种
在此阶段氮素积累比例为 14.94%, 比低层水平品种
高出 57.93%。说明最高生产力处于顶层水平的品种
具有更强的氮素吸收能力, 水稻高产关键在于改良
品种在生育后期(抽穗至成熟阶段)具有较高的氮素
积累量。
3.2 关于不同氮肥群体最高生产力水稻品种氮
肥利用率的研究
随着水稻栽培技术的发展, 人们在追求高产的
同时还希望能够提高氮肥利用效率, 以便减少氮肥
施用量, 改善周围的生态环境。关于水稻品种间氮
肥利用效率的研究报道较多, 用来评价氮肥利用效
率的指标也不一致[24], 为更能全面地比较不同氮肥
群体最高生产力水稻品种的氮素吸收利用效率的差
异, 本文同时采用氮素吸收利用效率、氮素农学利
用效率和氮素生理利用效率 3种相关指标, 即分别从
不同角度进行了研究。Ying等[25]对云南高产水稻特
征特性研究表明, 云南水稻产量高于国际水稻研究
所(IRRI)的产量, 除了有利的光热资源外, 成熟期植
株的氮素积累量比 IRRI 地区的高 19%~30%, 氮素
利用效率也具有较高的水平。殷春渊等[22]研究认为,
高产水稻类型水稻氮肥表观利用率、氮肥农学利用
率和氮肥生理利用率明显高于低产类型。相关分析
表明, 3种氮素利用效率与产量均呈显著或极显著正
相关关系。本研究结果表明, 供试品种的氮肥表观
利用率、氮肥农学利用率和氮肥生理利用率均随着
生产力等级的增加而显著增加, 特别是氮肥表观利
用率 , 生产力处于顶层水平品种的表观利用率为
42.73%。说明在氮肥施用量合理的情况下, 不仅能
提高水稻氮肥群体最高生产力, 也可以提高其氮肥
利用率, 两者之间具有协同效应。
3.3 关于不同氮肥群体最高生产力品种氮肥利
用率类型的划分
徐富贤等[22]研究表明, 评价氮素利用效率的指
标较多, 主要有 10个方面, 根据其意义可将其归纳为
7 大类。同一组供试品种用不同的指标评价时的排
序并不完全一致 [22,24], 说明不同指标反映氮素吸收
与利用的不同侧面。在前文[15]中我们已经从单位氮
素投入的稻谷生产量(农学利用率)方面系统分析了
供试品种, 并得出了一些有价值的结论。本文则表
明, 氮肥群体生产力处于低层、中层水平的品种中
既有氮低效型(如镇稻 158、香粳 2号、T711等), 也
有氮高效型(如香粳 T31、T1-56、武 28181 等), 处
于高层、顶层水平的品种中则没有氮低效型, 特别
是群体最高生产力处于顶层水平的品种大多属于氮
高效型(如常粳 09-5、武粳 15 等), 说明在水稻育种
与栽培中, 必须通过合理施氮以充分挖掘水稻品种
的群体最高生产力, 并在此基础上筛选利用氮高效
型品种, 才能实现水稻高产与氮高效的协调统一。
第 11期 霍中洋等: 不同氮肥群体最高生产力水稻品种的氮素吸收利用差异 2067


表 6 氮肥群体最高生产力对应施氮量水平下水稻品种表观利用率的分类
Table 6 Classification of apparent N use efficiency of rice varieties under their suitable nitrogen level
生产力等级 Productivity level 类型
Type
变幅
Range (%) ≤9.00 t hm–2 (LL) 9.00–9.75 t hm–2 (ML) 9.75–10.50 t hm–2 (HL) ≥10.50 t hm–2 (TL)
氮低效型
Low ANRE
31.85–34.52 镇稻 158, 香粳 2 号 ,
M1148, 香粳 20-18, 香
粳 1号
Zhendao 158, Xiangjing
2, M1148, Xiangjing 20-
18, Xiangjing 1
T711

氮中效型
Middle ANRE
35.46–39.79 香粳 9号
Xiangjing 9
粳 46, T712, 粳 42,
武 2817, 银玉 2084,
武 28105
Jing 46, T712, Jing
42, Wu 2817, Yinyu
2084, Wu 28105
苏粳 8 号, 通粳 981, 镇稻
10号, 农粳 5号, 镇稻 210,
苏粳优 3号, 晚粳 97, 镇稻
661, 常粳 09-7
Sujing 8, Tongjing 981, Zhen-
dao 10, Nongjing 5, Zhendao
210, Sujingyou 3, Wanjing
97, Zhendao 661, Changjing
09-7
扬粳 4038, 常优 2号, 武 2645
Yangjing 4038, Changyou 2,
Wu 2645

氮高效型
High ANRE
40.16–47.92 香粳 T31, T1-56
Xiangjing T31, T1-56
武 28181
Wu 28181
武运粳7号, 南粳 44, 粳19,
武粳 13, 常粳 09-10, 南粳
5055, 农粳 4 号, 扬粳 027,
武 28106
Wuyunjing 7, Nanjing 44,
Jing 19, Wujing 13, Chang-
jing 09-10, Nanjing 5055,
Nongjing 4, Yangjing 027,
Wu 28106
常粳 09-5, 粳 1 号, 粳 3 号,
常优 1 号, 武香粳 14, 泰粳
394, 镇稻 413, 武粳 15, 常粳
09-6, 甬优 8 号, 常粳 09-8,
常优 3号, 常优 5号
Changjing 09-5, Jing 1, Jing 3,
Changyou 1, Wuxiangjing 14,
Taijing 394, Zhendao 413,
Wujing 15, Changjing 09-6,
Yongyou 8, Changjing 09-8,
Changyou 3, Changyou 5
LL: 低层水平; ML: 中层水平; HL: 高层水平; TL: 顶层水平。
LL: low-level; ML: middle-level; HL: high-level; TL: top-level; ANRE: apparent nitrogen recovery efficiency.

4 结论
不同氮肥群体最高生产力水稻品种主要生育
阶段的植株吸氮量、氮素吸收速率、氮素表观利
用率、农学利用率以及生理利用率均随水稻氮肥
群体生产力等级的增加而增加; 抽穗至成熟阶段
较多的氮素积累量及比例有利于提高氮肥群体最
高生产力。选择适宜的水稻品种及氮肥施用量 ,
可以实现氮素群体生产力及其表观利用率在高水
平上的协调统一。
References
[1] Peng S-B(彭少兵), Huang J-L(黄见良), Zhong X-H(钟旭华),
Yang J-C(杨建昌), Wang G-H(王光火), Zou Y-B(邹应斌),
Zhang F-S(张福锁), Zhu Q-S(朱庆森), Roland B, Christian W.
Research strategy in proving N-fertilizer use efficiency of irriga-
tion rice in China. Sci Agric Sin (中国农业科学), 2002, 35(9):
1095–1103 (in Chinese with English abstract)
[2] Liang X Q, Chen Y X, Li H, Tian G M, Zhang Z J, Ni W Z, He
M M. Nitrogen interception in flood water of rice field in Taihu
region of China. J Environ Sci, 2007, 19: 1474–1481
[3] Liu L-J(刘立军), Xu W(徐伟), Sang D-Z(桑大志), Liu C-L(刘翠
莲), Zhou J-L(周家麟), Yang J-C(杨建昌). Site-specific nitrogen
management increases fertilizer-nitrogen use efficiency in rice.
Acta Agron Sin (作物学报), 2006, 32(7): 987–994 (in Chinese
with English abstract)
[4] Wang Y-L(王宜伦), Zhang X(张许), Tan J-F(谭金芳), Han
Y-L(韩燕来). Problem and solutions of soil and fertilizers in ag-
ricultural sustainable development. Chin Agric Sci Bull (中国农
学通报), 2008, 24(11): 278–281 (in Chinese with English ab-
stract)
[5] Wang G H, Dobermann A, Witt C, Sun Q Z, Fu R X. Perfor-
mance of site-specific nutrient management for irrigated rice in
southeast China. Agron J, 2001, 93: 869–878
[6] Prasertsak A, Fukai S. Nitrogen availability and water stress in-
teraction on rice growth and yield. Field Crops Res, 1997, 52:
249–260
[7] Wu J-X(伍菊仙), Ren W-J(任万军), Yang W-Y(杨文钰). Effects
of nitrogen management on the growth and yield of rice by
broadcasting seedlings among high standing-stubbles under
no-tillage conditions. Hybrid Rice (杂交水稻), 2006, 21(4):
74–77 (in Chinese with English abstract)
[8] He F(贺帆). Effects of N rates on canopy microclimate and
community health in irrigated rice. J Anhui Agric Sci (安徽农业
科学), 2010, 38(5): 2285–2287 (in Chinese with English abstract)
[9] Liu W(刘武), Xie M-D(谢明德), Huang L(黄林), Cheng Z-W(程
2068 作 物 学 报 第 38卷

兆伟), Mo Y-L(莫亚丽), Zhan K(詹可), Zou Y-B(邹应斌). Ef-
fects of ransplanting density and nitrogen rate on dry matter ac-
cumulation and growth of leaves and tillers in super early rice.
Crop Res (作物研究), 2008, 22(4): 243–248 (in Chinese with
English abstract)
[10] Zhou J-M(周江明), Zhao L(赵琳), Dong Y-Y(董越勇), Xu J(徐
进), Bian W-Y(边武英), Mao Y-C(毛杨仓), Zhang X-F(章秀福).
Nitrogen and transplanting density interactions on the rice yield
and N use rate. Plant Nutr Fert Sci (植物营养与肥料学报), 2010,
16(2): 274–281 (in Chinese with English abstract)
[11] Ohnishi M, Horie T, Homma K, Supapoj N, Takano H, Yama-
moto S. Nitrogen management and cultivar effects on rice yield
and nitrogen use efficiency in northeast Thailand. Field Crops
Res, 1999, 64: 109–120
[12] Wada G, Aragones R C, Ando H. Effect of low-release fertilizer
(meister) on nitrogen uptake and yield of rice plant. Jpn J Crop
Sci, 1990, 60: 101–106
[13] Shi Y(石英), Ran W(冉炜), Shen Q-R(沈其荣), Li W(李伟).
Dynamics of soil inorganic N in rice crop cultivated on upland
condition and N absorption by rice supplied with different N fer-
tilizer rate. J Nanjing Agric Univ (南京农业大学学报), 2001,
24(2): 61–65 (in Chinese with English abstract)
[14] Zhong X-H(钟旭华), Huang N-R(黄农荣), Zheng H-B(郑海波),
Peng S-B(彭少兵), Buresh R. Effect of nitrogen application tim-
ing on grain yield, nitrogen uptake and use efficiency of hybrid
rice in South China. Hybrid Rice (杂交水稻), 2007, 22(4): 62–66
(in Chinese with English abstract)
[15] Zhang H-C(张洪程), Ma Q(马群), Yang X(杨雄), Li M(李敏),
Ge M-J(葛梦婕), Li G-Y(李国业), Dai Q-G(戴其根), Huo
Z-Y(霍中洋), Xu K(许轲), Wei H-Y(魏海燕), Gao H(高辉), Liu
Y-Y(刘艳阳). The highest population productivity of nitrogen
fertilization and its variation rules in rice cultivars. Acta Agron
Sin (作物学报), 2012, 38(1): 86–98 (in Chinese with English ab-
stract)
[16] Ma Q(马群), Yang X(杨雄), Li M(李敏), Li G-Y(李国业),
Zhang H-C(张洪程), Dai Q-G(戴其根), Huo Z-Y(霍中洋), Xu
K(许轲), Wei H-Y(魏海燕), Gao H(高辉). Studies on the char-
acteristics of dry matter production and accumulation of rice va-
rieties with different productivity levels. Sci Agric Sin (中国农业
科学), 2011, 44(20): 4159–4169 (in Chinese with English ab-
stract)
[17] Dong M-H(董明辉), Zhang H-C(张洪程), Dai Q-G(戴其根),
Huo Z-Y(霍中洋), Meng L-M(孟立明). Research on the nitrogen
absorption and utilization of different rice varieties. J Yangzhou
Univ (Agric & Life Sci Edn) (扬州大学学报·农业与生命科学
版), 2002, 23(4): 43–46 (in Chinese with English abstract)
[18] Zhang Y-F(张岳芳), Wang Y-L(王余龙), Zhang C-S(张传胜),
Dong G-C(董桂春), Yang L-X(杨连新), Huang J-Y(黄建晔),
Chen P-F(陈培峰), Gong K-C(龚克成). Differences of nitrogen
absorption and utilization and their influences on grain yield of
conventional indica rice cultivars. Jiangsu J Agric Sci (江苏农业
学报), 2006, 22(4): 318–324 (in Chinese with English abstract)
[19] Yin C-Y(殷春渊), Zhang Q(张庆), Wei H-Y(魏海燕), Zhang
H-C(张洪程), Dai Q-G(戴其根), Huo Z-Y(霍中洋), Xu K(许轲),
Ma Q(马群), Hang J(杭杰), Zhang S-F(张胜飞). Differences in
nitrogen absorption and use efficiency in rice genotypes with dif-
ferent yield performance. Sci Agric Sin (中国农业科学), 2010,
43(1): 39–50 (in Chinese with English abstract)
[20] Fan J-B(樊剑波), Zhang Y-L(张亚丽), Wang D-S(王东升), Shen
Q-R(沈其荣). Difference in N uptake capacity between different
rice genotypes. Plant Nutr Fert Sci (植物营养与肥料学报), 2006,
12(6): 805–810 (in Chinese with English abstract)
[21] Jiang L-G(江立庚), Dai T-B(戴廷波), Wei S-Q(韦善清), Gan
X-Q(甘秀芹), Xu J-Y(徐建云), Cao W-X(曹卫星). Genotypic
differences and valuation in nitrogen uptake and utilization effi-
ciency in rice. Acta Phytoecol Sin (植物生态学报), 2003, 27(4):
466–471 (in Chinese with English abstract)
[22] Xu F-X(徐富贤), Xiong H(熊洪), Xie R(谢戎), Zhang L(张林),
Zhu Y-C(朱永川), Guo X-Y(郭晓艺), Yang D-J(杨大金), Zhou
Y-B(周兴兵), Liu M(刘茂). Advance of rice fertilizer-nitrogen
use efficiency. Plant Nutr Fert Sci (植物营养与肥料学报), 2009,
15(5): 1215–1225 (in Chinese with English abstract)
[23] Ying J F, Peng S B, Yang G Q, Zhou N, Visperas R M, Cassman
K G. Comparison of high-yield rice in tropical and subtropical
environments: II. Nitrogen accumulation and utilization effi-
ciency. Field Crops Res, 1998, 57: 85–93
[24] Ye Q-B(叶全宝), Zhang H-C(张洪程), Wei H-Y(魏海燕), Zhang
Y(张瑛), Wang B-F(汪本福), Xia K(夏科), Huo Z-Y(霍中洋),
Dai Q-G(戴其根), Xu K(许轲). Effects of nitrogen fertilizer on
nitrogen use efficiency and yield of rice under different soil con-
ditions. Acta Agron Sin (作物学报), 2005, 31(11): 1422–1428 (in
Chinese with English abstract)