雷武生++楊寶林++戴金平
摘要:以水稻品種越光為材料,在氮肥施用總量不變的條件下,研究不同基肥、蘗肥、穗肥、粒肥比例對(duì)機(jī)插稻產(chǎn)量及氮素利用率的影響。結(jié)果表明:適當(dāng)提高生育后期氮肥施用比例能提高水稻成穗率、功能葉葉綠素含量、籽粒產(chǎn)量、氮肥利用效率,基肥 ∶蘗肥 ∶穗肥 ∶粒肥=3 ∶3 ∶2 ∶2是越光合理的氮肥運(yùn)籌方式。
關(guān)鍵詞:水稻;越光;氮肥運(yùn)籌;氮素表觀(guān)利用率;氮素農(nóng)學(xué)利用率;氮素生產(chǎn)效率
中圖分類(lèi)號(hào): S511.06文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A文章編號(hào):1002-1302(2014)10-0054-03
收稿日期:2014-02-17
基金項(xiàng)目:江蘇省高等學(xué)校大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃[編號(hào):蘇高教(2010)16號(hào)];江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研項(xiàng)目(編號(hào):2012kj001)。
作者簡(jiǎn)介:雷武生(1980—),男,甘肅涇川人,博士研究生,講師,研究方向?yàn)樽魑锷砩鷳B(tài)。E-mail:leiwsh@163.com。水稻是我國(guó)最重要的糧食作物之一,其總產(chǎn)量占全國(guó)糧食總產(chǎn)量的50%。隨著水稻品種改良和產(chǎn)量水平提高,施氮量不斷增加,高產(chǎn)栽培中的氮肥施用量已達(dá)300~350 kg/hm2,甚至高達(dá)400~450 kg/hm2。由于氮肥施用的盲目性和不合理性,導(dǎo)致水稻產(chǎn)量、品質(zhì)、肥效下降,造成土壤質(zhì)量退化、環(huán)境污染等問(wèn)題,已成為制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的重要限制因素[1-5]。對(duì)于水稻而言,不僅施氮量對(duì)水稻產(chǎn)量和氮素利用率有直接影響,而且基蘗穗肥的施入比例對(duì)其產(chǎn)量和氮素利用率也有一定影響[6-10]。丁艷鋒等研究表明,水稻對(duì)不同生育期追加的氮肥表現(xiàn)出較大的吸收利用率差異,并指出穗粒肥的氮肥利用率明顯比基蘗肥高[11]。江立庚等研究了3個(gè)水稻品種的氮素利用率及其對(duì)產(chǎn)量和品質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)在相同施氮水平下提高穗肥比例可增加氮素回收效率、氮素積累總量和氮素運(yùn)轉(zhuǎn)效率,而氮素生產(chǎn)效率下降[12]。日本水稻品種越光具有外觀(guān)晶瑩透亮、香味濃厚、味道香甜等特征,是世界公認(rèn)的頂級(jí)優(yōu)質(zhì)水稻品種,但由于越光單產(chǎn)較低,稻谷產(chǎn)量只有 4 125 kg/hm2左右[13],比我國(guó)各地推廣水稻品種產(chǎn)量低 3 000~4 000 kg/hm2,從而制約了越光的推廣應(yīng)用。目前關(guān)于氮肥運(yùn)籌對(duì)越光氮素吸收利用和產(chǎn)量影響的研究還相對(duì)較少。本研究探討不同氮肥運(yùn)籌對(duì)越光產(chǎn)量和氮肥利用率的影響,以期為越光因種栽培、定量施肥提供依據(jù)。
1材料與方法
1.1試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)、材料
試驗(yàn)于2013年5—9月在位于江蘇省句容市陳武鎮(zhèn)的江蘇農(nóng)林科技示范園進(jìn)行,該地區(qū)屬北亞熱帶季風(fēng)氣候,年平均氣溫15.1 ℃,年平均相對(duì)溫度78%,年平均降水量 1 018.6 mm,無(wú)霜期229 d,年日照時(shí)數(shù)2 116 h,地勢(shì)平坦。試驗(yàn)土壤為下蜀黃土,土壤質(zhì)地為重壤土至輕黏土,土壤肥力中等。試驗(yàn)土壤理化性狀:pH值6.15,有機(jī)質(zhì)18.4 g/kg,堿解氮118 g/kg,速效磷14.7 mg/kg,速效鉀98.4 mg/kg。試驗(yàn)期間氣候正常,籽粒灌漿期間溫度25~32 ℃。
1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)
試驗(yàn)采取大田種植模式,插植規(guī)格為15 cm×15 cm,試驗(yàn)小區(qū)面積為25 m2,重復(fù)3次,共15個(gè)小區(qū),每個(gè)小區(qū)間均筑田埂,并用農(nóng)膜隔水,保證各小區(qū)獨(dú)立排灌。移植密度為 20萬(wàn)穴/hm2,移栽前施過(guò)磷酸鈣450 kg/hm2,氯化鉀 225 kg/hm2 (其中基肥60%、穗肥40%),田間水分管理及病蟲(chóng)草害管理等其他管理措施按當(dāng)?shù)爻R?guī)方法進(jìn)行。總施氮量為150 kg/hm2,4種不同氮肥施肥比例處理:N1處理施氮比例為基肥 ∶蘗肥 ∶穗肥 ∶粒肥=3 ∶7 ∶0 ∶0,(基肥+蘗肥) ∶(穗肥+粒肥)=10 ∶0,前期基蘗肥占100%,后期不施穗粒肥;N2處理施氮比例為基肥 ∶蘗肥 ∶穗肥 ∶粒肥=3 ∶4 ∶2 ∶1,(基肥+蘗肥) ∶(穗肥+粒肥)=7 ∶3;N3處理施氮比例為基肥 ∶蘗肥 ∶穗肥 ∶粒肥=3 ∶3 ∶2 ∶2,(基肥+蘗肥) ∶(穗肥+粒肥)=6 ∶4;N4處理施氮比例為基肥 ∶蘗肥 ∶穗肥 ∶粒肥=3 ∶2 ∶3 ∶2,(基肥+蘗肥) ∶(穗肥+粒肥)=5 ∶5;N5處理(CK),以不施氮肥區(qū)作對(duì)照。
1.3測(cè)定內(nèi)容和方法
分蘗數(shù)測(cè)定:每處理定苗20穴,在抽穗揚(yáng)花前每5 d記載1次分蘗動(dòng)態(tài),獲得最高分蘗值。成熟期田間考查有效穗數(shù)。
葉綠素測(cè)定:于分蘗期開(kāi)始每區(qū)定3點(diǎn),每點(diǎn)3穴,采用SPAD-502葉綠素測(cè)定儀測(cè)量掛牌標(biāo)記的水稻植株劍葉SPAD值,每片劍葉測(cè)上、中、下3個(gè)部位[14],記平均值。測(cè)定時(shí)期包括分蘗期、孕穗期、齊穗期、灌漿期。
產(chǎn)量性狀、氮素測(cè)定:成熟期在每小區(qū)取代表性植株 6穴,分莖鞘、葉片、穗3部分,105 ℃殺青10 min,70 ℃烘3 d至恒重,稱(chēng)取干質(zhì)量。采用凱式半微量定氮法測(cè)定植物組織含氮量,取10穴調(diào)查產(chǎn)量結(jié)構(gòu),成熟期按小區(qū)實(shí)收產(chǎn)量。
1.4有關(guān)參數(shù)計(jì)算方法
氮素積累總量(TNA):成熟期單位面積植株(莖、葉、穗)N積累量的總和。氮肥表觀(guān)利用率(NRE):施N肥區(qū)與不施N肥區(qū)植株N素積累量之差占施N量的百分比。氮肥農(nóng)學(xué)利用率(NAE):施N肥區(qū)與不施N肥區(qū)產(chǎn)量之差與施N量之比。氮素稻谷生產(chǎn)效率(NGPE):?jiǎn)挝幻娣e籽粒產(chǎn)量與單位面積植株N積累量之比。
1.5數(shù)據(jù)分析
常規(guī)數(shù)據(jù)處理和做圖在Excel 2007軟件中進(jìn)行,方差分析在SPSS 20.0軟件中進(jìn)行。
2結(jié)果與分析
2.1不同氮肥施用比例對(duì)水稻成穗率的影響
由圖1可知,隨著施氮時(shí)間后移,越光最高分蘗數(shù)呈下降趨勢(shì),其中N1處理的最高莖蘗數(shù)顯著大于N2、N3、N4處理。成穗率隨著施氮時(shí)間后移呈上升趨勢(shì),N3處理成穗率達(dá)到最大值,N1處理的成穗率顯著低于N2、N3、N4處理,由此可見(jiàn)氮肥后移的施肥方式能夠提高水稻成穗率。但是由于N1處理的最高莖蘗數(shù)顯著高于其他處理,所以4種施肥方式下的
有效穗數(shù)差異并不顯著。
2.2不同氮肥施用比例對(duì)水稻葉片葉綠素含量(SPAD)的影響
葉綠素是植物光合作用中能量轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ),其含量通常是衡量葉片衰老程度和光合功能強(qiáng)弱的一個(gè)重要參數(shù)。由圖2可知,越光劍葉的SPAD值隨“分蘗期—孕穗期—齊穗期—灌漿期”的生育進(jìn)程表現(xiàn)為“低—高—高—緩慢降低”的變化趨勢(shì),但不同氮素施用比例處理之間有差異。分蘗期和孕穗期N1、N2處理的SPAD值高于N3、N4處理;從孕穗期開(kāi)始,N4處理的SPAD值增長(zhǎng)速度快于其他3個(gè)處理,各處理的SPAD值均在齊穗期達(dá)到峰值,然后逐漸下降;灌漿期N1、N2處理的SPAD值與N3、N4處理差異顯著。由此可見(jiàn)不同氮肥運(yùn)籌方式與葉片SPAD值密切相關(guān),后期增加氮素供應(yīng)能夠提高葉片中葉綠素的含量。
2.3不同氮肥運(yùn)籌對(duì)水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響
由表1可知,不同氮肥施用比例對(duì)水稻產(chǎn)量有明顯影響。水稻實(shí)際產(chǎn)量以N3處理最高,達(dá)7 328.57 kg/hm2,比對(duì)照增產(chǎn)5412%,差異顯著;N4處理產(chǎn)量次之,為6 864.13 kg/hm2,比對(duì)照增產(chǎn)44.35%。各處理的產(chǎn)量由高至低依次為:N3>N4>N2>N1>CK。各處理的產(chǎn)量均比對(duì)照顯著增產(chǎn)?;Y肥與穗粒肥的比例過(guò)高或過(guò)低均不能達(dá)到最高產(chǎn)量水平,前期施用氮肥過(guò)多,則無(wú)效分蘗過(guò)多,有效分蘗臨界期后生長(zhǎng)旺盛產(chǎn)生過(guò)多的無(wú)效分蘗;氮素追肥全部作基蘗肥在分蘗期一次性施完,最高莖蘗數(shù)增多,單穗小粒少,結(jié)實(shí)率低,進(jìn)而縮小庫(kù)容,降低產(chǎn)量。當(dāng)基肥 ∶蘗肥 ∶穗肥 ∶粒肥=3 ∶3 ∶2 ∶2 (N3處理)時(shí),水稻高產(chǎn)的群體結(jié)構(gòu)最合理,有效穗、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率與千粒質(zhì)量的乘積最大,協(xié)調(diào)產(chǎn)量的各個(gè)因子達(dá)最佳值。表1不同氮肥比例對(duì)越光產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響
處理有效穗數(shù)
3結(jié)論與討論
氮素是作物最重要的產(chǎn)量限制因子之一。不同氮肥運(yùn)籌方式對(duì)水稻產(chǎn)量及氮肥利用率有很大影響,傳統(tǒng)的氮肥運(yùn)籌方式一般都是重施基蘗肥,忽視穗粒肥,這種施肥方式往往導(dǎo)致前期無(wú)效分蘗過(guò)多,后期籽粒灌漿缺乏氮素。因此,迫切需要探討一種合理的氮肥運(yùn)籌方式,以促進(jìn)水稻產(chǎn)量提高。
本研究表明,N3處理下水稻產(chǎn)量最高;分蘗期水稻葉片SPAD值大小順序?yàn)镹1>N2>N3>N4,而在灌漿期后期水稻葉片SPAD值大小順序?yàn)镹4>N3>N2>N1;Nl處理最高莖蘗數(shù)顯著高于N2、N3、N4處理,這可能是由于N1處理在前期施用大量氮肥于基蘗中,使水稻分蘗數(shù)增多,造成成穗率下降[15]。N3處理可以有效抑制無(wú)效分蘗,提高成穗率,說(shuō)明適當(dāng)前氮后移能有效延緩后期水稻葉綠素的降解,減少無(wú)效分蘗,提高水稻成穗率,這與前人研究結(jié)果[16]一致。
本研究表明,N3處理下水稻產(chǎn)量和氮素積累量均達(dá)到最高值,而N1處理下氮肥全部作基蘗肥則產(chǎn)量和氮肥利用率均最低,說(shuō)明合理的氮肥管理不僅能提高作物產(chǎn)量,而且能減少氮肥損失[17],提高氮肥利用率。合理的氮肥運(yùn)籌,能優(yōu)化超級(jí)水稻群體結(jié)構(gòu),提高水稻籽粒產(chǎn)量和氮肥表觀(guān)利用率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)谷效率與氮素利用率的統(tǒng)一。因此氮肥運(yùn)籌是水稻栽培調(diào)控的重要組成部分。在不改變施氮量的前提下,合理分配不同生育期的施氮量可以達(dá)到提高氮肥利用率和產(chǎn)量的效果,為建立越光新型栽培調(diào)控技術(shù)提供了重要理論依據(jù)。
參考文獻(xiàn):
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有效穗數(shù)差異并不顯著。
2.2不同氮肥施用比例對(duì)水稻葉片葉綠素含量(SPAD)的影響
葉綠素是植物光合作用中能量轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ),其含量通常是衡量葉片衰老程度和光合功能強(qiáng)弱的一個(gè)重要參數(shù)。由圖2可知,越光劍葉的SPAD值隨“分蘗期—孕穗期—齊穗期—灌漿期”的生育進(jìn)程表現(xiàn)為“低—高—高—緩慢降低”的變化趨勢(shì),但不同氮素施用比例處理之間有差異。分蘗期和孕穗期N1、N2處理的SPAD值高于N3、N4處理;從孕穗期開(kāi)始,N4處理的SPAD值增長(zhǎng)速度快于其他3個(gè)處理,各處理的SPAD值均在齊穗期達(dá)到峰值,然后逐漸下降;灌漿期N1、N2處理的SPAD值與N3、N4處理差異顯著。由此可見(jiàn)不同氮肥運(yùn)籌方式與葉片SPAD值密切相關(guān),后期增加氮素供應(yīng)能夠提高葉片中葉綠素的含量。
2.3不同氮肥運(yùn)籌對(duì)水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響
由表1可知,不同氮肥施用比例對(duì)水稻產(chǎn)量有明顯影響。水稻實(shí)際產(chǎn)量以N3處理最高,達(dá)7 328.57 kg/hm2,比對(duì)照增產(chǎn)5412%,差異顯著;N4處理產(chǎn)量次之,為6 864.13 kg/hm2,比對(duì)照增產(chǎn)44.35%。各處理的產(chǎn)量由高至低依次為:N3>N4>N2>N1>CK。各處理的產(chǎn)量均比對(duì)照顯著增產(chǎn)?;Y肥與穗粒肥的比例過(guò)高或過(guò)低均不能達(dá)到最高產(chǎn)量水平,前期施用氮肥過(guò)多,則無(wú)效分蘗過(guò)多,有效分蘗臨界期后生長(zhǎng)旺盛產(chǎn)生過(guò)多的無(wú)效分蘗;氮素追肥全部作基蘗肥在分蘗期一次性施完,最高莖蘗數(shù)增多,單穗小粒少,結(jié)實(shí)率低,進(jìn)而縮小庫(kù)容,降低產(chǎn)量。當(dāng)基肥 ∶蘗肥 ∶穗肥 ∶粒肥=3 ∶3 ∶2 ∶2 (N3處理)時(shí),水稻高產(chǎn)的群體結(jié)構(gòu)最合理,有效穗、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率與千粒質(zhì)量的乘積最大,協(xié)調(diào)產(chǎn)量的各個(gè)因子達(dá)最佳值。表1不同氮肥比例對(duì)越光產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響
處理有效穗數(shù)
3結(jié)論與討論
氮素是作物最重要的產(chǎn)量限制因子之一。不同氮肥運(yùn)籌方式對(duì)水稻產(chǎn)量及氮肥利用率有很大影響,傳統(tǒng)的氮肥運(yùn)籌方式一般都是重施基蘗肥,忽視穗粒肥,這種施肥方式往往導(dǎo)致前期無(wú)效分蘗過(guò)多,后期籽粒灌漿缺乏氮素。因此,迫切需要探討一種合理的氮肥運(yùn)籌方式,以促進(jìn)水稻產(chǎn)量提高。
本研究表明,N3處理下水稻產(chǎn)量最高;分蘗期水稻葉片SPAD值大小順序?yàn)镹1>N2>N3>N4,而在灌漿期后期水稻葉片SPAD值大小順序?yàn)镹4>N3>N2>N1;Nl處理最高莖蘗數(shù)顯著高于N2、N3、N4處理,這可能是由于N1處理在前期施用大量氮肥于基蘗中,使水稻分蘗數(shù)增多,造成成穗率下降[15]。N3處理可以有效抑制無(wú)效分蘗,提高成穗率,說(shuō)明適當(dāng)前氮后移能有效延緩后期水稻葉綠素的降解,減少無(wú)效分蘗,提高水稻成穗率,這與前人研究結(jié)果[16]一致。
本研究表明,N3處理下水稻產(chǎn)量和氮素積累量均達(dá)到最高值,而N1處理下氮肥全部作基蘗肥則產(chǎn)量和氮肥利用率均最低,說(shuō)明合理的氮肥管理不僅能提高作物產(chǎn)量,而且能減少氮肥損失[17],提高氮肥利用率。合理的氮肥運(yùn)籌,能優(yōu)化超級(jí)水稻群體結(jié)構(gòu),提高水稻籽粒產(chǎn)量和氮肥表觀(guān)利用率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)谷效率與氮素利用率的統(tǒng)一。因此氮肥運(yùn)籌是水稻栽培調(diào)控的重要組成部分。在不改變施氮量的前提下,合理分配不同生育期的施氮量可以達(dá)到提高氮肥利用率和產(chǎn)量的效果,為建立越光新型栽培調(diào)控技術(shù)提供了重要理論依據(jù)。
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有效穗數(shù)差異并不顯著。
2.2不同氮肥施用比例對(duì)水稻葉片葉綠素含量(SPAD)的影響
葉綠素是植物光合作用中能量轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ),其含量通常是衡量葉片衰老程度和光合功能強(qiáng)弱的一個(gè)重要參數(shù)。由圖2可知,越光劍葉的SPAD值隨“分蘗期—孕穗期—齊穗期—灌漿期”的生育進(jìn)程表現(xiàn)為“低—高—高—緩慢降低”的變化趨勢(shì),但不同氮素施用比例處理之間有差異。分蘗期和孕穗期N1、N2處理的SPAD值高于N3、N4處理;從孕穗期開(kāi)始,N4處理的SPAD值增長(zhǎng)速度快于其他3個(gè)處理,各處理的SPAD值均在齊穗期達(dá)到峰值,然后逐漸下降;灌漿期N1、N2處理的SPAD值與N3、N4處理差異顯著。由此可見(jiàn)不同氮肥運(yùn)籌方式與葉片SPAD值密切相關(guān),后期增加氮素供應(yīng)能夠提高葉片中葉綠素的含量。
2.3不同氮肥運(yùn)籌對(duì)水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響
由表1可知,不同氮肥施用比例對(duì)水稻產(chǎn)量有明顯影響。水稻實(shí)際產(chǎn)量以N3處理最高,達(dá)7 328.57 kg/hm2,比對(duì)照增產(chǎn)5412%,差異顯著;N4處理產(chǎn)量次之,為6 864.13 kg/hm2,比對(duì)照增產(chǎn)44.35%。各處理的產(chǎn)量由高至低依次為:N3>N4>N2>N1>CK。各處理的產(chǎn)量均比對(duì)照顯著增產(chǎn)。基蘗肥與穗粒肥的比例過(guò)高或過(guò)低均不能達(dá)到最高產(chǎn)量水平,前期施用氮肥過(guò)多,則無(wú)效分蘗過(guò)多,有效分蘗臨界期后生長(zhǎng)旺盛產(chǎn)生過(guò)多的無(wú)效分蘗;氮素追肥全部作基蘗肥在分蘗期一次性施完,最高莖蘗數(shù)增多,單穗小粒少,結(jié)實(shí)率低,進(jìn)而縮小庫(kù)容,降低產(chǎn)量。當(dāng)基肥 ∶蘗肥 ∶穗肥 ∶粒肥=3 ∶3 ∶2 ∶2 (N3處理)時(shí),水稻高產(chǎn)的群體結(jié)構(gòu)最合理,有效穗、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率與千粒質(zhì)量的乘積最大,協(xié)調(diào)產(chǎn)量的各個(gè)因子達(dá)最佳值。表1不同氮肥比例對(duì)越光產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響
處理有效穗數(shù)
3結(jié)論與討論
氮素是作物最重要的產(chǎn)量限制因子之一。不同氮肥運(yùn)籌方式對(duì)水稻產(chǎn)量及氮肥利用率有很大影響,傳統(tǒng)的氮肥運(yùn)籌方式一般都是重施基蘗肥,忽視穗粒肥,這種施肥方式往往導(dǎo)致前期無(wú)效分蘗過(guò)多,后期籽粒灌漿缺乏氮素。因此,迫切需要探討一種合理的氮肥運(yùn)籌方式,以促進(jìn)水稻產(chǎn)量提高。
本研究表明,N3處理下水稻產(chǎn)量最高;分蘗期水稻葉片SPAD值大小順序?yàn)镹1>N2>N3>N4,而在灌漿期后期水稻葉片SPAD值大小順序?yàn)镹4>N3>N2>N1;Nl處理最高莖蘗數(shù)顯著高于N2、N3、N4處理,這可能是由于N1處理在前期施用大量氮肥于基蘗中,使水稻分蘗數(shù)增多,造成成穗率下降[15]。N3處理可以有效抑制無(wú)效分蘗,提高成穗率,說(shuō)明適當(dāng)前氮后移能有效延緩后期水稻葉綠素的降解,減少無(wú)效分蘗,提高水稻成穗率,這與前人研究結(jié)果[16]一致。
本研究表明,N3處理下水稻產(chǎn)量和氮素積累量均達(dá)到最高值,而N1處理下氮肥全部作基蘗肥則產(chǎn)量和氮肥利用率均最低,說(shuō)明合理的氮肥管理不僅能提高作物產(chǎn)量,而且能減少氮肥損失[17],提高氮肥利用率。合理的氮肥運(yùn)籌,能優(yōu)化超級(jí)水稻群體結(jié)構(gòu),提高水稻籽粒產(chǎn)量和氮肥表觀(guān)利用率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)谷效率與氮素利用率的統(tǒng)一。因此氮肥運(yùn)籌是水稻栽培調(diào)控的重要組成部分。在不改變施氮量的前提下,合理分配不同生育期的施氮量可以達(dá)到提高氮肥利用率和產(chǎn)量的效果,為建立越光新型栽培調(diào)控技術(shù)提供了重要理論依據(jù)。
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