李超英，計(jì)小江，吳春艷

(浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 環(huán)境資源與土壤肥料研究所，浙江 杭州 310021)

氮素是影響水稻生長發(fā)育和產(chǎn)量最敏感的因素。在稻田生態(tài)系統(tǒng)中，氮素是水稻生產(chǎn)中的主要養(yǎng)分限制因子之一［1］。在一定施氮范圍內(nèi)，水稻的產(chǎn)量隨供氮水平的提高而增加，氮素積累總量和利用效率隨著氮素水平的提高而增加，但是，超過一定的氮肥水平以后，水稻的產(chǎn)量和氮素利用效率將不再提高［2－4］。

我國水稻生產(chǎn)氮肥施用量高而肥料利用率低是困擾我國水稻生產(chǎn)的一個突出問題。朱兆良等的研究表明，我國主要農(nóng)作物水稻及麥類對氮肥的利用率平均只有28% ～41%［1］，低于世界發(fā)達(dá)國家水平。目前，在水稻高產(chǎn)栽培中，氮肥施用量已達(dá)純N(下同)300～350 kg·hm－2，甚至高達(dá) 400～450 kg·hm－2［2］。施用過量氮肥不僅可造成稻田生態(tài)系統(tǒng)中氮素的大量盈余和大量損失，造成農(nóng)民收入減少和國家資源浪費(fèi)，還會引起地下水的硝酸鹽污染、湖泊富營養(yǎng)化和大氣溫室氣體的增加［5－7］。本研究在大田間條件下研究了氮肥用量與水稻吸氮量、水稻產(chǎn)量、氮肥利用率的關(guān)系，以期確定合理的氮肥用量，為指導(dǎo)水稻生產(chǎn)合理施肥提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)在浙江省農(nóng)科院海寧楊渡試驗(yàn)基地(120°25'01″E，30°26'04″N)進(jìn)行，海拔 3 ～ 4 m。供試土壤起源于江海沉積物，為滲育水稻土亞類黃松田土屬。該區(qū)屬中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫16～17℃，≥10℃積溫4 800～5 200℃，年降水量1 500～1 600 mm，年蒸發(fā)量 1 000～1 100 mm，無霜期 240～250 d，年日照時數(shù) 1 900～2 000 h，年太陽輻射量100～115 J·cm－2。試驗(yàn)設(shè)在農(nóng)業(yè)部浙江土壤肥料與環(huán)境科學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)站內(nèi)。試驗(yàn)田排水狀況良好，耕層質(zhì)地為粉砂性粘壤土，供試土壤肥力中上等，其土壤基礎(chǔ)肥力性狀:pH值 6.90，有機(jī)質(zhì)14.32 g·kg－1，速效氮113.2 mg·kg－1，速效磷 26.8 mg·kg－1，速效鉀 49.2 mg·kg－1。

供試水稻品種為高產(chǎn)水稻品種明珠2號。

1.2 處理設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè) 5個 施氮水平 (0，90，180，240，300 kg·hm－2)處理，分別用代號N0，N90，N180，N240，N300表示。隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積20 m2，重復(fù)4次。所有處理施過磷酸鈣 (P2O5)75 kg·hm－2，氯化鉀 (K2O)105 kg·hm－2，與本地區(qū)水稻磷鉀施肥量相一致。氮肥1/3作基施，另2/3在分蘗期追施，磷鉀肥全部作基施。單季晚稻于7月15日移栽，10月18日收割。

1.3 測定項(xiàng)目

水稻成熟后，每小區(qū)單獨(dú)收割測產(chǎn)，并選取代表性水稻植株5穴，從中隨機(jī)選擇15株進(jìn)行考種和水稻產(chǎn)量構(gòu)成要素分析。

每個處理在試驗(yàn)前和水稻收割后取0～15 cm混合土樣各1個，同時采集每小區(qū)水稻籽粒和秸稈樣品各1個。土壤全氮、全磷、礦質(zhì)氮、有效磷(Olsen-P)、有效鉀 (NH4Ac)、pH值、有機(jī)質(zhì)以及植株和籽粒樣品的氮、磷、鉀均采用《土壤理化分析方法》［8］中的常規(guī)方法測定［9］。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析方法

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2003和SAS 9.0進(jìn)行作圖和方差分析，并采用Duncan’S新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 植株性狀和產(chǎn)量構(gòu)成

不同的氮肥用量對水稻植株性狀和產(chǎn)量構(gòu)成要素產(chǎn)生顯著影響 (表1)。從表1可以看出，水稻株高隨氮用量的增加而提高，其中N240和N3002個處理顯著高于對照 (N0)和N90處理。提高氮肥水平可以增加水稻單位面積有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)和實(shí)粒數(shù)，其中施氮處理的每穗實(shí)粒數(shù)和結(jié)實(shí)率顯著高于對照，而施氮處理的千粒重與對照之間沒有顯著性差異。

表1 不同施氮水平對水稻植株性狀和產(chǎn)量構(gòu)成要素的影響

提高水稻的成穗率有利于改善冠層結(jié)構(gòu)，改善中后期群體光照條件，延長功能葉壽命，提高抽穗后群體光合效率，獲取高產(chǎn)。本研究表明，當(dāng)供氮水平超過240 kg·hm－2時，有效穗數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重開始下降，說明當(dāng)?shù)适┯眠^量時，水稻營養(yǎng)生長過旺，增加無效分蘗與空癟率。

2.2 水稻產(chǎn)量

試驗(yàn)結(jié)果(表2)表明，施用不同量的氮肥對水稻有顯著的增產(chǎn)作用。稻谷和稻草的產(chǎn)量均隨著氮用量的增加而提高。獲得稻谷和秸稈最高產(chǎn)量的分別為N240和N300處理，其產(chǎn)量分別為8 041 kg·hm－2和 16 723 kg·hm－2。處理 N90，N180，N240和N300的稻谷產(chǎn)量分別比對照提高10.2%，15.4%，20.7%和14%，稻草產(chǎn)量分別提高11.6%，18.1%，21.9%和23.5%。隨氮肥用量的增加水稻谷草比略有降低，表明過量施用氮肥不利于水稻的生殖生長。

表2 不同施氮水平對水稻產(chǎn)量的影晌

2.3 水稻植株氮含量和對氮的吸收

由表3可以看出，水稻籽粒和秸稈中的氮含量均隨氮用量的增加而提高。當(dāng)施氮量在180 kg·hm－2以上時，籽粒和秸稈中的氮含量比對照有顯著性增加。施氮240 kg·hm－2及以上處理的秸稈氮含量與180 kg·hm－2及以下處理的秸稈氮含量之間也存在顯著性差異。

由于水稻籽粒和秸稈中的氮含量均隨氮用量的增加而提高，因此 (籽粒和秸稈)對氮的吸收量也隨氮用量的增加而顯著提高。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，氮肥用量 (x)水平與單位面積吸氮量 (y)之間呈極顯著的直線關(guān)系:y=38.84x+116.62(r=0.982 6＊＊)。與籽粒產(chǎn)量變化一致，氮肥用量在一定施用范圍內(nèi)，地上部單位面積吸氮量隨施氮量的增加而增加，但超過240 kg·hm－2后，吸氮量的增加開始下降。處理N90，N180，N240和N300的地上部氮吸收量分別比對照提高32.5%，67.0%，92.3%和102.2%。

表3 不同施氮水平對水稻植株氮含量和吸收的影晌

2.4 氮素利用率

每100 kg籽粒吸氮量和養(yǎng)分內(nèi)部利用效率是常用的氮肥利用效率評價指標(biāo)。已有研究表明，不同施氮處理作物氮肥利用效率有所不同，高氮供應(yīng)時利用率較低［10］。根據(jù)氮肥施用量和和水稻吸氮量計(jì)算出氮素利用率表明，隨著氮肥用量的增加，100 kg籽粒吸氮量直線增加 (圖1)，說明施氮可以促進(jìn)水稻對氮素的吸收，但施用量越高，單位氮素生產(chǎn)干物質(zhì)及稻谷的能力以及稻谷中氮素所占比例都會下降，即多吸收的氮素并沒有使籽粒產(chǎn)量同步增加，而是多積累在稻草中［11］．。

Gerloff等［12］提出的植物養(yǎng)分利用效率概念，即養(yǎng)分內(nèi)部利用效率 (internalnutrientuse efficiency，INUE)/(kg·kg－1)= 經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量 /養(yǎng)分吸收量。在本研究中，INUE表示吸收單位重量養(yǎng)分所生產(chǎn)稻谷的重量，即表現(xiàn)了養(yǎng)分利用在生理方面的效率，也一定程度上表示了水稻生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效率。本研究的結(jié)果顯示，施用氮肥顯著降低了養(yǎng)分內(nèi)部利用效率，且施氮量越高養(yǎng)分內(nèi)部利用效率降幅越大 (圖1)。氮脅迫條件下，水稻能夠經(jīng)濟(jì)、有效地利用所吸收的氮，當(dāng)土壤中氮源相對充足時，氮利用效率降低，符合效益遞減規(guī)律。

氮肥用量 (x)與100 kg籽粒吸氮量 (y)和養(yǎng)分內(nèi)部利用效率 (y)之間的相關(guān)研究顯示，氮肥用量與這2個氮素利用率之間的相關(guān)性達(dá)到極顯著，y=0.005x+2.226 2(r=0.991 2＊＊)，y=0.066 5x+44.475(r= －0.979 7＊＊)。

3 小結(jié)

隨著氮用量的增加，水稻有效穗數(shù)和每穗實(shí)粒數(shù)顯著提高，氮吸收量也隨之增加，從而導(dǎo)致稻谷產(chǎn)量顯著增加。氮肥用量與100 kg籽粒吸氮量之間呈極顯著的正相關(guān) (r=0.991 2)，而氮肥用量與養(yǎng)分內(nèi)部利用效率之間呈極顯著的負(fù)相關(guān) (r=－0.979 7)。

圖1 氮肥用量與每100 kg籽粒吸氮量和養(yǎng)分內(nèi)部利用效率之間的相關(guān)性

施氮量240 kg·hm－2時能更好地協(xié)調(diào)水稻產(chǎn)量和肥料利用率矛盾，獲得最高產(chǎn)量。施氮量超過240 kg·hm－2時，雖然還能增加秸稈產(chǎn)量，具有高效吸收的特點(diǎn)，但稻谷產(chǎn)量開始下降，造成水稻經(jīng)濟(jì)效益的下降，因此在本研究的條件下，水稻施氮的最佳用量為240 kg·hm－2。

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