全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2008, 34(11): 1985−1993 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn
基金项目: 国家科技支撑计划项目(2006BAD61A01-6); 辽宁省教育厅重点实验室项目(20060753)
作者简介: 史鸿儒(1982−), 硕士研究生, 从事水稻超高产生理研究。
*
通讯作者(Corresponding author): 张文忠(1970−), 教授, 博士, 从事水稻超高产生理研究。E-mail: zwzhong@126.com; Tel:
13940475326
Received(收稿日期): 2008-03-08; Accepted(接受日期): 2008-05-03.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2008.01985
不同氮肥施用模式下北方粳型超级稻物质生产特性分析
史鸿儒 张文忠* 解文孝 杨 庆 张振宇 韩亚东 徐正进 陈温福
(沈阳农业大学水稻研究所 / 农业部作物生理生态遗传育种重点开放实验室 / 辽宁省北方粳稻遗传育种重点实验室 , 辽宁沈阳
110161)
摘 要: 以北方粳型超级稻品种沈农 265 为试材, 分析了 4 种不同施氮模式的群体叶蘖建成动态、物质生产特性及
产量构成特点, 探讨了不同施氮模式下物质生产特性对产量形成的影响。结果表明, 各施氮模式均表现 14.5 kg 667
m−2施氮水平产量显著高于 12.5 kg 667 m−2施氮水平的产量, 且 14.5 kg 667 m−2施氮水平各施氮模式增产都是因为增
加了穗外因素(穗数、单位面积颖花数和单位面积实粒数), 降低了穗内因素(穗重、千粒重、结实率、每穗总粒数和
每穗实粒数)。在相同施氮总量下, “三段五次”和“稳前、攻中、优后”施氮模式产量显著高于“一头轰”和“长效一次性”
施氮模式, 但“三段五次”模式以提高单位面积穗数、单位面积实粒数等穗外因素来增产, 而“稳前、攻中、优后”模式
以增加穗重、千粒重等穗内因素来获得高产, 前两者产量都显著高于后两者, 主要是因为前两者抽穗后新增同化产物
(同化物直接供应量)和抽穗前营养器官储存物质的二次利用量(同化物间接供应量)均高, 营养器官的物质输出率和
对产量的贡献率均高。此外, 在 2种施氮水平下, 前两者的氮肥农学利用率、氮肥表观利用率和单位土地面积上的总
吸氮量均显著高于其他施氮模式。在 14.5 kg 667 m−2施氮水平下, 前两施氮模式都获得了超高产量(>11 t hm−2)。
关键词: 粳型超级稻; 施氮模式; 超高产量; 物质生产; 产量结构
Analysis of Matter Production Characteristics under Different Nitrogen
Application Patterns of Japonica Super Rice in North China
SHI Hong-Ru, ZHANG Wen-Zhong*, XIE Wen-Xiao, YANG Qing, ZHANG Zhen-Yu, HAN Ya-Dong,
XU Zheng-Jin, and CHEN Wen-Fu
(Key Laboratory of Crop Physiology, Ecology, Genetics and Breeding, Ministry of Agriculture / Key Laboratory of Northern Japonica Rice Breeding
of Liaoning / Rice Institute of Shenyang Agricultural University, Shenyang 110161, Liaoning, China)
Abstract: The japonica super rice in North China ‘Shennong 265’ was used to study the tiller dynamics, the LAI dynamics, matter
production characteristics, yield component characteristics and the effects of matter production characteristics on yield under four
different nitrogen application patterns. The results showed that for each nitrogen application pattern, the yield under high nitrogen
application (14.5 kg 667 m−2) was significantly higher than that under low nitrogen level (12.5 kg 667 m−2). On yield component,
the high yields under high nitrogen application patterns lay in the increase of factors “outside panicles” (number of panicles,
number of spikelet per square meter, filled grains per square meter) and the decrease of factors “inside panicles” (weight per pani-
cle, 1000-grain weight, seed setting rate, total number of grains per panicle, number of filled grains per panicle). On the same
nitrogen application level, the yields of “Five-time application in three periods” (FTATP) pattern and “Stable application at early
stage large application at middle stage and satisfied application at late stage” (SELMSL) pattern were significantly higher than
those of “All application at early stage” (AAES) pattern and “Slow-release fertilizer applied once at early stage” (SRFAOES)
pattern. But the yield components of FTATP and SELMSL were different. FTATP increased yield by improving factors “outside
panicles”, while SELMSL reached high yield by improving factors “inside panicles”. The yields of FTATP and SELMSL were
significantly higher than those of AAES and SRFAOES, which lay in the increase new assimilate after heading (assimilate sup-
plying directly) and the secondary utilization of the matter accumulated in nutritorium before heading (assimilate supplying indi-
1986 作 物 学 报 第 34卷
rectly) under FTATP and SELMSL. And the matter output rate and contribution rate to the yield from nutritorium were higher
than those under AAES and SRFAOES. Besides, with the two nitrogen application levels, FTATP and SELMSL had significantly
higher agronomic N use efficiency, apparent N recovery efficiency, total N per square meter than the other patterns. Under 14.5 kg
667 m−2 of nitrogen application, FTATP and SELMSL reached the super high yield (>11 t ha−1).
Keywords: Japonica super rice; Nitrogen application pattern; Super high yield; Matter production; Yield component
自 1996年我国启动“中国超级稻育种”计划以来,
一批新型实用超级稻品种相继育成并应用于生产。
一些品种在小面积或特定生态条件下产量高达
12~17 t hm−2, 表现出巨大的增产潜力[1]。但是, 目前
大多数超级稻品种缺少相应的配套栽培技术, 严重
限制了品种产量潜力的发挥[2]。氮肥运筹技术是水
稻超高产栽培技术的重要组成部分, 也是超级稻配
套栽培技术形成的重要基础。一些学者对不同肥料
管理下氮素利用效率及对水稻生长发育的影响做了
较为广泛的研究[3-7], 对建立和优化氮肥施用模式起
到了十分重要的作用。但有关高产品种, 尤其是超
级稻品种应用现有氮肥施用模式的效应效果评价及
基于物质生产分析的产量形成机理研究还比较少见,
使得生产上普遍应用的各种施氮模式得不到及时评
价和修正, 影响了超高产品种氮肥施用技术的发展,
从而限制了超级稻等高产品种产量潜力的发挥。本
研究采用 4 种施氮模式, 从生长发育和物质生产角
度, 分析评价其利害优劣, 以期为建立北方粳型超
级稻最佳氮肥施用模式进而确立超级稻配套栽培技
术提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 材料
以沈阳农业大学育成的粳型常规超级稻沈农
265(总叶片数为 15)为试材, 以尿素、过磷酸钙、氯
化钾、长效复混肥(25-11-9, 吉林北方肥业有限公司
生产)等肥料进行小区处理。
1.2 田间试验设计
于 2007 年在沈阳农业大学水稻研究所试验田
进行试验, 0~20 cm土层含全氮 89.3 mg kg−1、全磷
159.1 mg kg−1、全钾 312.6 mg kg−1、有机质 24.5 g kg−1,
pH 7.1, 井水灌溉。采用随机区组设计, 9个处理, 包
括 NO(空白)全生育期不施用氮素; 2种氮素总量(纯
氮 12.5 kg 667 m−2和纯氮 14.5 kg 667 m−2); 4种施氮
模式 : (1)“三段五次”施氮模式 (FTATP), 总氮量的
50%为基肥, 20%为分蘖肥, 15%为调整肥, 10%为穗
肥 , 5%为粒肥 ; (2)“稳前、攻中、优后”施氮模式
[2](SELMSL), 总氮量的 25%为基肥, 35%为分蘖肥,
20%为攻穗肥, 20%为保花促粒肥; (3)“一头轰”施氮
模式 (AAES), 总氮量 50%为基肥 , 50%为分蘖肥 ;
(4)“长效一次性”施氮模式(SRFAOES), 长效复混肥
100%作基肥施用。各处理 P、K 肥施用量和施用模
式一致, 均为 P2O5 6.4 kg 667 m−2、K2O 5.3 kg 667
m−2, 且全部作为基肥施用; 基肥在水耙地过程中全
层施用, 其他时期采用追肥形式施用。3次重复, 27
小区, 小区间采用 PVC板隔离, 小区长 5 m, 每群体
6行, 面积为 9 m2, 行穴距为 30 cm × 13.3 cm, 每穴
2苗。采用无纺布旱育苗, 4月 12日播种(20日出苗),
5月 27日移栽(叶龄 4.0~4.5), 10月 5日收获。灌水、
除草、病虫害防治等栽培措施同一般生产田。氮素
具体施用量和施用时间见表 1。
1.3 测定项目与方法
1.3.1 茎蘖动态 每处理定点 15 穴, 从 6 月 16
日分蘖始期开始调查, 间隔 8 d调查分蘖动态, 至 8
月 5日齐穗期结束。
1.3.2 干物质积累量测定 分蘖期、拔节期、孕
穗期、抽穗期、灌浆期、成熟期分别取样, 每小区
每次 3穴, 将叶、鞘、茎、穗分开, 于烘箱经 105℃
杀青 30 min, 80℃烘干至恒重称重。
1.3.3 叶面积指数的测定 分蘖期、拔节期、抽
穗期、灌浆期、成熟期分别取样, 每小区每次 3 穴,
测量每片绿叶的长、宽, 用长宽系数法计算叶面积。
系数取值, 当叶片长宽比<22.5 时 K=0.7; 22.6~27.5
时 K=0.74; >27.6时 K=0.78。
1.3.4 测产及考种 在收获时去除边行, 并调查
收获的穴数, 按收获穴数计算收获面积。将收获稻
株自然风干后测量经济产量和生物产量。另外每小
区取 5穴稻株, 风干后进行室内考种, 包括穗长、穗
重、穗粒数、结实率、千粒重等。
1.3.5 氮素含量 用凯氏定氮法测定。
1.4 数据分析
采用 EXCEL、DPS处理与统计分析数据。
1.5 有关参数计算方法
输出率(output rate)＝转移量/抽穗期干物质量
第 11期 史鸿儒等: 不同氮肥施用模式下北方粳型超级稻物质生产特性分析 1987
表 1 各氮肥施用模式施氮叶龄期和施氮量
Table 1 The N-application leaf ages and nitrogen levels under different N-application patterns (kg 667 m−2)
施氮叶龄期 N-application leaf ages 施氮量
Nitrogen level
施氮模式
N-application pattern 4.0 5.0 7.5 12.0 14.0 15.0
0 kg 667 m−2 空白 NO
12.5 kg 667 m−2 三段五次 FTATP 6.250 (50%) 2.500 (20%) 1.875(15%) 1.250 (10%) 0.625 (5%)
稳前、攻中、优后 SELMSL 3.125 (25%) 4.375 (35%) 2.500 (20%) 2.500 (20%)
一头轰 AAES 6.250 (50%) 6.250 (50%)
长效一次性 SRFAOES 12.500 (100%)
14.5 kg 667 m−2 三段五次 FTATP 7.250 (50%) 2.900 (20%) 2.175 (15%) 1.450 (10%) 0.725 (5%)
稳前、攻中、优后 SELMSL 3.625 (25%) 5.075 (35%) 2.900 (20%) 2.900 (20%)
一头轰 AAES 7.250 (50%) 7.250 (50%)
长效一次性 SRFAOES 14.500 (100%)
FTATP: five-time application in three periods; SELMSL: stable application at early stage large application at middle stage and satisfied
application at late stage; AAES: all application at early stage; SRFAOES: slow-release fertilizer applied once at early stage.
×100%。
贡献率(contribution rate to the yield)＝转移量/
抽穗至成熟期穗部增量×100%。
氮肥农学利用率 (agronomic N use efficiency,
ANUE)=(施氮区产量−空白区产量)/施氮量, 表示施
用每千克纯氮增产稻谷的能力。
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, 用来描述水稻氮肥吸收利用特性。
2 结果与分析
2.1 产量及其构成因素
从表 2 可以看出, 各施氮模式产量均随着施氮总
量的增加而增加, 高产是由于高氮素水平提高了单位
表 2 不同氮肥施用模式的产量及其构成因素
Table 2 The yield and yield components under different N-application patterns
施氮量
Nitrogen level
施氮模式
N-application pattern
穗数
No. of panicles
(×104 667 m−2)
实粒数
No. of filled grains
(×104 667 m−2)
颖花数
No. of spikelet
(×104 667 m−2)
每穗总粒数
Total No. of
grains per panicle
每穗实粒数
No. of filled
grains per panicle
0 kg 667 m−2 空白 NO 12.8 g 1686.9 h 1868.1 h 145.8 e 131.7 e
三段五次 FTATP 23.5 c 3324.6 c 3995.9 c 170.1 b 141.5 bc
稳前、攻中、优后 SELMSL 19.7 f 2982.6 f 3533.9 f 179.6 a 151.6 a
一头轰 AAES 20.8 e 2907.0 g 3345.2 g 160.8 d 139.7 c
12.5 kg 667 m−2
长效一次性 SRFAOES 21.1 e 3029.8 f 3560.2 f 168.7 bc 143.6 b
三段五次 FTATP 26.8 a 3758.0 a 4555.2 a 169.8 b 140.1 c
稳前、攻中、优后 SELMSL 24.1 b 3634.1 b 4316.0 b 178.9 a 150.6 a
一头轰 AAES 22.7 d 3108.9 e 3631.9 e 160.2 d 137.1 d
14.5 kg 667 m−2
长效一次性 SRFAOES 22.8 d 3194.3 d 3802.8 d 166.9 c 140.2 c
施氮量
Nitrogen level
施氮模式
N-application pattern
结实率
Seed-setting rate
(%)
每穗重
No. of weight per
panicle (g)
千粒重
1000-grain
weight (g)
收获指数
Harvest index
实际产量
Harvested yield
(kg 667 m−2)
0 kg 667 m−2 空白 NO 90.3 a 2.67 d 20.28 a 0.478 cd 340.8 g
12.5 kg 667 m−2 三段五次 FTATP 83.2 e 2.80 b 19.82 c 0.481 bc 658.0 b
稳前、攻中、优后 SELMSL 84.4 d 3.08 a 20.31 a 0.491 a 604.0 d
一头轰 AAES 86.9 b 2.83 b 20.24 a 0.485 b 586.9 f
长效一次性 SRFAOES 85.1 c 2.83 b 19.71 d 0.479 cd 596.5 e
14.5 kg 667 m−2 三段五次 FTATP 82.5 f 2.76 c 19.68 d 0.478 cd 736.2 a
稳前、攻中、优后 SELMSL 84.2 d 3.05 a 20.26 a 0.493 a 733.4 a
一头轰 AAES 85.6 c 2.75 c 20.03 b 0.480 bc 620.0 c
长效一次性 SRFAOES 84.0 d 2.76 c 19.69 d 0.474 d 625.7 c
按照 LSD测验(α=0.05), 标以相同字母的值差异不显著。
Values followed by the same letter are not significantly different at 5% probability level according to LSD test.
FTATP: five-time application in three periods; SELMSL: stable application at early stage large application at middle stage and satisfied appli-
cation at late stage; AAES: all application at early stage; SRFAOES: slow-release fertilizer applied once at early stage.
1988 作 物 学 报 第 34卷
面积穗数, 而降低了穗重, 提高了单位面积的总粒数
(颖花数、实粒数)而降低了每穗粒数(总粒数、实粒数)
和粒重(千粒重)。所有施氮模式无一例外都表现如此
规律。可见, 在 600~750 kg 667 m−2产量范围内, 对
于超级稻沈农265来说, 提高施氮量主要是增加了穗外
因素(穗数、单位面积颖花数和单位面积实粒数), 而降
低了穗内因素(穗重、粒重、结实率、每穗总粒数和每
穗实粒数)。对不同施氮模式来说, “三段五次”和“稳
前、攻中、优后”的产量显著高于相同施氮量的其他 2
种施氮模式, 并且在 14.5 kg 667 m−2施氮总量时达到
了超高产量(＞11 t hm−2)[1], 但二者的产量构成各不相
同, 从单位面积穗数和平均穗重 2因素看, “三段五次”
施氮模式的穗数显著高于“稳前、攻中、优后”施氮模
式, 但穗重显著低于后者, 也就是说, “三段五次”施氮
模式以增加单位面积穗数来提高产量, 而“稳前、攻
中、优后”施氮模式则以提高穗重来增加产量。从单位
面积实粒数和粒重(千粒重)看, “三段五次”施氮模式单
位面积实粒数显著高于“稳前、攻中、优后”施氮模式,
但粒重(千粒重)则显著低于后者, 可见, “三段五次”施
氮模式以增加单位面积实粒数取胜。
2.2 群体生长发育动态
2.2.1 分蘖动态及成穗率 由表 3 可知, 移栽后
18 d, 不同施氮处理间分蘖数差异并不明显。在移栽
后 26 d, 同一施氮量下“一头轰”和“长效一次性”施
氮模式茎蘖数高于另两施氮模式, 可见基肥和分蘖
肥的施氮量越大越有利于提高分蘖前期的茎蘖数。
但这 2 种施氮模式分蘖后期茎蘖两极分化严重, 成
穗率明显下降, 甚至低于全生育期不施氮的空白处
理。“三段五次”施氮模式前期施氮比例为 85%, 其
中除基蘖肥外, 15%氮素在 7.5叶龄期作为调整肥追
施, 明显提高了移栽后 34 d 的茎蘖数, 因而最高茎
蘖数明显高于其他施氮模式 , 且最后成穗率也不
低。“稳前、攻中、优后”施氮模式基肥和分蘖肥施
用比例合计为 60%, 移栽后 34 d茎蘖数基本停止增
长, 且几乎保持到成熟亦未减少, 因而有效控制了
无效分蘖, 明显提高了成穗率, 2种施氮水平下成穗
率分别达到了 90.52%和 91.85%, 均居同一施氮水平
诸模式之首。
表 3 不同氮肥施用模式茎蘖动态(×104 667 m−2)及分蘖成穗率
Table 3 Tillering dynamic (×104 667 m-2) and percentage of productive tiller under different N-application patterns
移栽后天数 Days after transplanting 施氮量
Nitrogen level
施氮模式
N-application pattern 18 d 26 d 34 d 42 d 50 d 58 d 66 d
分蘖成穗率
Rate of productive tiller (%)
0 kg 667 m−2 空白 NO 7.89 11.03 13.97 15.93 14.93 13.92 12.81 80.41 d
12.5 kg 667 m−2 三段五次 FTATP 10.00 19.15 25.37 28.57 25.71 24.35 23.49 82.21 c
稳前、攻中、优后 SELMSL 9.95 17.80 21.44 21.74 20.96 19.98 19.68 90.52 b
一头轰 AAES 9.98 20.97 24.85 27.65 24.78 22.63 20.80 75.25 f
长效一次性 SRFAOES 9.97 20.55 24.05 27.08 25.28 23.67 21.10 77.93 e
14.5 kg 667 m−2 三段五次 FTATP 10.07 20.49 30.51 33.28 30.51 28.26 26.83 80.62 d
稳前、攻中、优后 SELMSL 10.03 20.84 25.99 26.27 25.79 25.22 24.13 91.85 a
一头轰 AAES 9.99 23.64 28.87 30.34 27.17 23.91 22.67 74.74 f
长效一次性 SRFAOES 10.03 22.44 28.11 29.18 26.64 24.01 22.78 78.08 e
按照 LSD测验(α=0.05), 标以相同字母的值差异不显著。
Values followed by the same letter are not significantly different at 5% probability level according to LSD test.
FTATP: five-time application in three periods; SELMSL: stable application at early stage large application at middle stage and satisfied
application at late stage; AAES: all application at early stage; SRFAOES: slow-release fertilizer applied once at early stage.
2.2.2 叶面积指数(LAI)动态 图 1 表明, 不论是
较高氮素水平还是较低氮素水平, 各种模式的群体
LAI 变化均呈单峰曲线, 但曲线峰值(最大值)出现的
时间及“右臂”(即生育后期数值)特征则有所不同。
“一头轰”和“长效一次性”施氮模式峰值出现得早 ,
“右臂”下降较快, “平台期”较低且持续时间短, “三
段五次”和“稳前、攻中、优后”施氮模式峰值出现得
晚, 生育后期下降缓慢, “平台期”较高且持续时间
长。“三段五次”施氮模式 LAI峰值最大, 而抽穗后叶
面积指数下降略快, 落差较大。“稳前、攻中、优后”
施氮模式 LAI 上升稳健, 虽然最大值低于前者, 但
抽穗期至成熟期高值持续时间长, 逐渐接近和超过
前者, 说明施氮比例适当后移, 有利于后期 LAI 维
持较高水平并保持较长时间。
第 11期 史鸿儒等: 不同氮肥施用模式下北方粳型超级稻物质生产特性分析 1989
图 1 不同氮肥施用模式群体 LAI动态
Fig. 1 LAI dynamic under different N-application patterns
FTATP: five-time application in three periods; SELMSL: stable
application at early stage large application at middle stage and
satisfied application at late stage; AAES: all application at early
stage; SRFAOES: slow-release fertilizer applied once at early stage.
2.2.3 不同生育时期干物质积累 从表 4 可以看
出, “三段五次”施氮模式前中后各生育期干物质积
累均最大, 特别在 12.5 kg 667 m−2施氮总量时优势明
显。“稳前、攻中、优后”施氮模式前期物质积累明显
不足, 但中、后期干物质增加较快, 总体表现为“前小、
中稳、后高”的物质积累特性。“一头轰”和“长效一次
性”施氮模式前期的物质积累具有一定优势, 但中后
期物质积累明显下降。与“稳前、攻中、优后”施氮模
式在抽穗期和成熟期的物质积累差距越来越小。
从营养器官在产量形成期的干物质积累与转移
(表 5)上看, 各施氮模式表现是一致的, 即叶片和叶
鞘的干物质净减少, 而茎秆的干物质净增加, 表明
叶片和叶鞘中抽穗前储存的同化产物在灌浆结实期
向外(穗)输出, 而茎秆则仍作为库容器官, 继续积累
同化物。从营养器官总体(叶＋鞘＋茎)看, 储存物质
表 4 不同氮肥施用模式各生育时期干物质积累
Table 4 Dry matter accumulation under different N-application patterns in different growing stages (kg 667 m−2)
幼穗分化期
Panicle initiation
抽穗期 Heading 施氮量
Nitrogen level
施氮模式
N-application pattern 总量 Total 叶 Leaf 鞘 Sheath 茎 Stem 穗 Square 总量 Total
0 kg 667 m−2 空白 NO 178.6 i 125.8 139.3 120.9 53.2 439.2 g
12.5 kg 667 m−2 三段五次 FTATP 479.7 c 213.9 275.6 241.7 110.8 842.0 c
稳前、攻中、优后 SELMSL 363.6 g 187.4 234.4 229.6 91.2 742.6 ef
一头轰 AAES 465.6 d 193.4 235.5 209.6 89.6 728.1 f
长效一次性 SRFAOES 452.5 e 195.8 244.4 225.5 97.2 762.9 e
14.5 kg 667 m−2 三段五次 FTATP 510.9 a 243.6 312.6 283.9 132.1 972.2 a
稳前、攻中、优后 SELMSL 428.8 f 238.3 279.8 280.3 126.4 924.8 b
一头轰 AAES 502.5 ab 216.8 261.7 222.2 100.8 801.5 d
长效一次性 SRFAOES 491.3 bc 220.7 261.8 242.6 109.7 834.8 c
成熟期Maturity 施氮量
Nitrogen level
施氮模式
N-application pattern 叶 Leaf 鞘 Sheath 茎 Stem 穗 Square 总量 Total
0 kg 667 m−2 空白 NO 98.6 123.3 149.7 315.2 686.8 i
12.5 kg 667 m−2 三段五次 FTATP 155.8 217.8 337.8 603.8 1315.2 c
稳前、攻中、优后 SELMSL 149.1 195.4 281.6 558.4 1184.5 g
一头轰 AAES 132.7 181.8 308.7 541.0 1164.2 h
长效一次性 SRFAOES 138.3 195.9 315.3 549.4 1198.9 f
14.5 kg 667 m−2 三段五次 FTATP 176.8 247.3 380.4 679.3 1483.8 a
稳前、攻中、优后 SELMSL 180.9 230.8 342.0 680.2 1433.9 b
一头轰 AAES 150.6 195.2 325.6 568.7 1240.1 e
长效一次性 SRFAOES 163.1 199.1 332.9 579.7 1274.8 d
按照 LSD测验(α=0.05), 标以相同字母的值差异不显著。
Values followed by the same letter are not significantly different at 5% probability level according to LSD test. FTATP: five-time ap-
plication in three periods; SELMSL: stable application at early stage large application at middle stage and satisfied application at late stage;
AAES: all application at early stage; SRFAOES: slow-release fertilizer applied once at early stage.
1990 作 物 学 报 第 34卷
表 5 不同氮肥施用模式抽穗期至成熟期干物质增加量
Table 5 Dry matter increase under different N-application patterns from heading to maturity (kg 667 m−2)
施氮量
Nitrogen level
施氮模式
N-application pattern
叶
Leaf
鞘
Sheath
茎
Stem
穗
Square
叶+鞘+茎
Leaf + sheath + stem
总量
Total
0 kg 667 m−2 空白 NO −27.2 −16.0 28.8 262.0 −14.4 247.6 d
12.5 kg 667 m−2 三段五次 FTATP −58.1 −57.8 96.1 493.0 −19.8 473.2 b
稳前、攻中、优后 SELMSL −38.3 −39.0 52.0 467.2 −25.3 441.9 c
一头轰 AAES −60.7 −53.7 99.1 451.4 −15.3 436.1 c
长效一次性 SRFAOES −57.5 −48.5 89.8 452.2 −16.2 436.0 c
14.5 kg 667 m−2 三段五次 FTATP −66.8 −65.3 96.5 547.2 −35.6 511.6 a
稳前、攻中、优后 SELMSL −57.4 −49.0 61.7 553.8 −44.7 509.1 a
一头轰 AAES −66.2 −66.5 103.4 467.9 −29.3 438.6 c
长效一次性 SRFAOES −57.6 −62.7 90.3 470.0 −30.0 440.0 c
按照 LSD测验(α=0.05), 标以相同字母的值差异不显著。
Values followed by the same letter are not significantly different at 5% probability level according to LSD test.
FTATP: five-time application in three periods; SELMSL: stable application at early stage large application at middle stage and satisfied
application at late stage; AAES: all application at early stage; SRFAOES: slow-release fertilizer applied once at early stage.
仍然是输出的, 新增干物质(表 5中“总量”部分)都转
移到了生殖器官即穗部。新增量为灌浆结实期光合
作用的同化产物, 可以理解为同化物的直接供应能
力。从这一角度说, “三段五次”和“稳前、攻中、优
后”施氮模式在灌浆结实期同化物的直接供应能力
较强。同时其营养器官整体输出量也相对较高, 这
是同化产物的重分配和二次利用, 可以理解为同化
物的间接供应能力, 因而“三段五次”和“稳前、攻中、
优后”施氮模式的间接供应能力也较强。正由于这两
施氮模式在灌浆结实期的同化物直接供应能力和间
接供应能力均较强, 故其生殖器官(穗)的增量(等于
2 种供应能力之和)也相对较高, 这是其最终经济产
量较高的物质基础。
表 6 列出了各施氮模式营养器官抽穗前积累的
表 6 不同氮肥施用模式的干物质输出率和产量贡献率
Table 6 Output rate and contribution rate in dry matter under different N-application patterns
叶 Leaf 鞘 Sheath 施氮量
Nitrogen level
施氮模式
N-application pattern 输出率
Output rate (%)
贡献率
Contribution rate (%)
输出率
Output rate (%)
贡献率
Contribution rate (%)
0 kg 667 m−2 空白 NO 21.62 10.38 11.49 6.11
12.5 kg 667 m−2 三段五次 FTATP 27.16 11.78 20.97 11.72
稳前、攻中、优后 SELMSL 20.44 8.20 16.64 8.35
一头轰 AAES 31.39 13.45 22.80 11.90
长效一次性 SRFAOES 29.37 12.72 19.84 10.73
14.5 kg 667 m−2 三段五次 FTATP 27.42 12.21 20.89 11.93
稳前、攻中、优后 SELMSL 24.09 10.36 17.51 8.85
一头轰 AAES 30.54 14.15 25.41 14.21
长效一次性 SRFAOES 26.10 12.26 23.95 13.34
茎 Stem 叶+鞘+茎 Leaf + sheath + stem 施氮量
Nitrogen level
施氮模式
N-application pattern 输出率
Output rate (%)
贡献率
Contribution rate (%)
输出率
Output rate (%)
贡献率
Contribution rate (%)
0 kg 667 m−2 空白 NO −23.82 −10.99 3.73 5.50
12.5 kg 667 m−2 三段五次 FTATP −39.76 −19.49 2.71 4.02
稳前、攻中、优后 SELMSL −22.65 −11.13 3.88 5.41
一头轰 AAES −47.28 −21.96 2.40 3.39
长效一次性 SRFAOES −39.82 −19.86 2.43 3.58
14.5 kg 667 m−2 三段五次 FTATP −33.99 −17.63 4.24 6.51
稳前、攻中、优后 SELMSL −22.01 −11.14 5.60 8.07
一头轰 AAES −46.53 −22.10 4.18 6.26
长效一次性 SRFAOES −37.22 −19.21 4.14 6.38
FTATP: five-time application in three periods; SELMSL: stable application at early stage large application at middle stage and satisfied
application at late stage; AAES: all application at early stage; SRFAOES: slow-release fertilizer applied once at early stage.
第 11期 史鸿儒等: 不同氮肥施用模式下北方粳型超级稻物质生产特性分析 1991
干物质在结实期的输出率, 以及输出物质占籽粒总
增重的比率即产量贡献率(简称贡献率)。由于茎在结
实期物质继续积累, 各模式全部为负值, 其贡献率
实际上为零, 而叶和鞘的物质输出也未全部转移到
穗中 , 有一部分又积累到茎中 , 因此 , 表中所列叶
和鞘的各自单项贡献率也不是其对籽粒的实际贡献
值, 只有“叶+鞘+茎”的整体贡献率才是最终的实际
值。表中分开列举旨在明确各营养器官内物质的周
转量和周转方向。在 2 种施氮水平下“三段五次”和
“稳前、攻中、优后”施氮模式叶、鞘的输出率和贡
献率大多低于“一头轰”和“长效一次性”施氮模式 ,
但由于茎秆的负向输出率和贡献率较低, 导致最终
的营养器官整体的输出率和贡献率又高于后两者 ,
这与表 5中体现的“三段五次”和“稳前、攻中、优后”
模式在灌浆结实期同化物间接供应能力相对较强相
一致。但也应看到, 无论哪种模式, 其营养器官整体
的输出率和产量贡献率都较低(<10%), 说明超级稻
沈农 265 是“光合依存型”品种, 其籽粒产量主要来
源于抽穗后灌浆结实期的光合产物, 即主要依靠同
化物的直接供应能力。
2.3 氮素利用率
用差减法测定氮素利用率的结果(表 7)表明, 2个
施氮水平下“三段五次”和“稳前、攻中、优后”施氮
模式的氮肥农学利用率和氮肥表观利用率均高于其
他施氮模式, 而后者的氮肥表观利用率最大, 并且氮
肥农学利用率随着施氮总量增加而增加的幅度最大,
这表示该施氮模式因增加氮肥施用量增产稻谷的能力
高于其他施氮模式。而相同施氮总量的吸氮量、氮肥
表观利用率均表现出相同的变化规律即“稳前、攻中、
优后”>“三段五次”>“长效一次性”>“一头轰”。
表 7 不同氮肥施用模式的氮素利用率
Table 7 Nitrogen use efficiency under different N-application patterns
施氮量
Nitrogen level
施氮模式
N-application pattern
总吸氮量
Total N (kg 667 m−2)
氮肥农学利用率
ANUE (kg N kg−1)
氮肥表观利用率
ANRE (%)
0 kg 667 m−2 空白 NO 6.94 g
12.5 kg 667 m−2 三段五次 FTATP 12.26 c 25.42 b 42.55 c
稳前、攻中、优后 SELMSL 12.42 c 21.06 c 43.85 b
一头轰 AAES 10.28 f 19.69 e 26.73 f
长效一次性 SRFAOES 10.62 e 20.46 d 29.40 d
14.5 kg 667 m−2 三段五次 FTATP 13.12 b 27.27 a 42.64 c
稳前、攻中、优后 SELMSL 14.12 a 27.08 a 49.55 a
一头轰 AAES 10.76 de 19.26 e 26.37 f
长效一次性 SRFAOES 11.04 d 19.65 e 28.24 e
按照 LSD测验(α=0.05), 标以相同字母的值差异不显著。
Values followed by the same letter are not significantly different at 5% probability level according to LSD test.
FTATP: five-time application in three periods; SELMSL: stable application at early stage large application at middle stage and satisfied
application at late stage; AAES: all application at early stage; SRFAOES: slow-release fertilizer applied once at early stage. ANUE: agro-
nomic N use efficiency; ANRE: apparent N recovery efficiency.
3 讨论
3.1 超级稻沈农 265在不同施氮模式下物质生产
与积累特性
凌启鸿等研究认为, 构成产量差异的原因不在
于抽穗前群体干物质积累量的多少, 而主要在于抽
穗后光合生产积累量的多少, 该积累量与产量呈密
切正相关[8]。本研究结果与此相一致, 但同时进一步
认为, 高产的施氮模式不但抽穗后新增光合产物积
累量高, 即同化物的直接供应能力强, 而且抽穗前
积累的同化产物向籽粒转移的二次利用量也高, 即
同化物的间接供应能力也强。“三段五次”和“稳前、
攻中、优后”施氮模式的直接供应能力和间接供应能
力均较强, 而且抽穗前积累的同化产物输出率和对
产量的贡献率都高于其他模式(尽管绝对值并不高
(<10%), 但这并不妨碍其成为判断施氮模式优化与
否的参照标准), 因而最终产量较高, 是相对优化的
高产施氮模式。其较为优化的深层次原因在于二者
均在幼穗分化至抽穗期进行了不同程度的氮肥追施,
满足了这一时期的氮素需求(这一时期为氮素吸收
高峰, 占总需求量的 47.2%~53.6%[9]), 施氮模式与
吸肥规律相吻合不仅提高了氮肥利用率, 而且对提
高总干物质量、分蘖成穗率、穗粒数, 维持“平台期”
较高的叶面积指数等均起到了良好作用, 同时也奠
1992 作 物 学 报 第 34卷
定了后期同化物直接供应能力和间接供应能力增强
的生理基础。
3.2 进一步优化施氮模式措施的思考
苏祖芳等认为, 单位土地面积穗数的增加终究
是有限度的, 如果有效穗数过高势必导致无效和低
效生长多, 产生恶化群体生境等一些不良反应[10]。
因此, 在一定穗数基础上, 通过小群体壮个体主攻
大穗扩大库容, 实现水稻超高产, 已成为多数学者
的共识[1,3,8,11-14]。本试验条件下, “三段五次”施氮模
式获得高产是由于创造了高生物量、高穗数和高实
粒数, 而收获指数、穗重和千粒重则有待提高, 故进
一步高产应适当后移施氮比例和调整粒肥施用时期,
以适度降低生物产量(最高分蘖数)换取收获指数(成
穗率、穗重和千粒重)的提高, 因此, 若将该模式氮
肥施用比例由目前的 50∶20∶15∶10∶5 调整为
40∶20∶10∶20∶10 并将最后一次氮肥(粒肥)施用
期前移 1 个叶龄(14 叶龄), 可能会进一步提高产量;
与此相对应, “稳前、攻中、优后”施氮模式获得高产
是由于打造了高收获指数、高穗重和高千粒重, 在
有效穗数只有 24.1×104 667 m−2时仍实现了超高产
量, 故进一步提高产量必须增加生物产量、提高单
位面积穗数, 应加强生育前期施肥比例或增加施氮
总量 (14.5 kg 667 m−2 的施氮总量仍明显低于
Stanford 公式原理要求的施氮总量[15]), 以提高分蘖
期氮素供给进而提高生物产量和有效穗数, 如将该
模式施氮比例由目前的 25∶35∶20∶20 调整为
25∶40∶20∶15, 可能会更有利于获得高产。从本
试验结果可以明显看出, “一头轰”和“长效一次性”
施氮模式由于施氮时期过于集中 , 氮素淋失严重 ,
氮肥利用率低, 氮素供需矛盾突出, 尽管技术轻简,
终究不利于产量和总经济效益的提高, 因而不适于
高产品种的集约强化栽培。
4 结论
在本试验 2 种施氮总量下, 根据水稻需肥特点
分期多次施用的“三段五次”和“稳前、攻中、优后”
施氮模式在氮肥利用率、物质生产和产量构成等方
面均显著优于前期集中施用的“一头轰”和“长效一
次性”施氮模式。“三段五次”施氮模式抽穗前后的物
质积累量均居首位 , 产量也最高 , 特别在 12.5 kg
667 m-2施氮水平时, 与其他施氮模式相比优势明显,
产量显著提高, 但随着施氮水平的增加, 在 14.5 kg
667 m−2 施氮总量时各施氮模式物质生产和产量均
有不同程度的提高, 其中“稳前、攻中、优后”施氮模
式增加最为明显, 产量虽仍次高于“三段五次”模式,
但二者差距已不显著, 且同时达到了超高产量(>11 t
hm−2)。不同施氮水平各施氮模式优势不同, 应根据
物质生产和产量构成特点进行优化调整, 以最大限
度发挥其氮素供应效率与增产效果。
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