王海月 郭長春 孫永健 李應(yīng)洪 蔣明金 嚴奉君 殷堯翥 何艷 徐徽 楊志遠 馬均

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緩釋氮肥減量配施和株距對機插雜交秈稻氮素利用的影響

王海月 郭長春 孫永健*李應(yīng)洪 蔣明金 嚴奉君 殷堯翥 何艷 徐徽 楊志遠 馬均*

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 水稻研究所/農(nóng)業(yè)部西南作物生理生態(tài)與耕作重點實驗室，四川 溫江 611130；*通訊聯(lián)系人，E-mail, yongjians1980@163.com；majunp2002@163.com)

【目的】進一步研究緩釋氮肥減量配施和株距對機插雜交秈稻主要生育時期氮素積累、轉(zhuǎn)運、氮肥利用率及產(chǎn)量的影響，并探討機插密度和緩釋氮肥配施耦合下，氮素吸收、轉(zhuǎn)運及利用率與產(chǎn)量間的關(guān)系?！痉椒ā吭谇捌谘芯看_定高產(chǎn)施氮量180 kg/hm2，機插稻緩釋氮肥與常規(guī)氮肥適宜配比為7∶3基礎(chǔ)上，設(shè)3種株距(行距均為30 cm)：16、18和20 cm，以及4種緩釋氮肥(36、66、96 和126 kg/hm2)與常規(guī)氮肥(54 kg/hm2)配施處理?！窘Y(jié)果】緩釋氮肥減量配施和株距對機插稻主要生育時期氮素積累總量、成熟期葉片及穗部氮素吸收量、氮素轉(zhuǎn)運量、氮肥利用率及產(chǎn)量均存在顯著或極顯著的互作效應(yīng)；緩釋氮肥減量配施對機插稻產(chǎn)量及氮素吸收利用與轉(zhuǎn)運特性的影響顯著大于株距。株距為18 cm，緩釋氮肥(96 kg/hm2)與常規(guī)氮肥(54 kg/hm2)配施量為150 kg/hm2能促進水稻主要生育時期及各生育階段氮素的累積，提高結(jié)實期各器官氮素積累量，并促進葉片和莖鞘中氮素的轉(zhuǎn)運，進而顯著提高穗部氮素增加量(107.58 kg/hm2)、氮肥利用率(66.19%)及產(chǎn)量(11463.85 kg/hm2)；株距為16 cm，緩釋氮肥(126 kg/hm2)與常規(guī)氮肥(54 kg/hm2)配施量為180 kg/hm2雖能促進主要生育時期氮素的累積，但易造成結(jié)實期莖鞘及葉片中氮滯留量的增加，降低氮素轉(zhuǎn)運率，導(dǎo)致氮素收獲指數(shù)和氮肥利用率降低。從高產(chǎn)高效的角度考慮，以緩釋氮肥(96 kg/hm2)與常規(guī)氮肥(54 kg/hm2)配施量150 kg/hm2為宜；當(dāng)株距增加到20 cm時，主要生育時期水稻吸收氮素的絕對量少，莖鞘葉片中的氮素向穗部轉(zhuǎn)運及穗部氮素積累量增加，產(chǎn)量及氮素利用率隨緩釋氮肥配施量的增加而增加，以緩釋氮肥與常規(guī)氮肥配施量為180 kg/hm2為宜。相關(guān)性分析表明，緩釋氮肥減量配施與株距耦合下，機插雜交稻以齊穗至成熟期氮素積累量、葉片氮素轉(zhuǎn)運量與產(chǎn)量及氮肥利用率的相關(guān)性(=0.54**~0.85**)最高，對提高氮肥利用率及產(chǎn)量更為重要?！窘Y(jié)論】株距為18 cm，緩釋氮肥與常規(guī)氮肥配施量為150 kg/hm2能協(xié)同提高穗部氮素增加量、氮肥利用率及產(chǎn)量，為本研究氮肥減量配施的最佳處理。

機插稻；株距；緩釋氮肥；減量配施；氮素利用特征

氮肥管理和種植密度是水稻生產(chǎn)的兩個關(guān)鍵栽培技術(shù)，它們影響水稻產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收利用。合理的栽插密度和氮肥運籌可緩解個體與群體、足穗與大穗的矛盾[1]，是調(diào)控機插稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培的重要措施。研究在提高水稻產(chǎn)量的同時，結(jié)合緩釋氮肥的優(yōu)勢，如何選用機插密度，能同步提高氮素吸收利用效率[2-3]，發(fā)揮肥密耦合調(diào)控效應(yīng)，對機插稻的高產(chǎn)栽培和氮肥高效利用具有重要的生產(chǎn)價值。對此，前人進行了大量研究[4-8]。樊紅柱等[6]研究表明在同一施氮量下，隨栽插密度的增大，單位面積有效穗數(shù)、氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥表觀利用率及氮肥偏生產(chǎn)力呈增加的趨勢；林洪鑫等[7]研究表明，超級早稻在24×104~30×104穴/hm2的栽插密度范圍內(nèi)，產(chǎn)量與生物量及氮素積累總量呈拋物線的關(guān)系；陳佳娜等[8]研究認為，氮肥利用率隨氮肥施用量的增加而降低，隨栽插密度增加而提高，適當(dāng)增加機插密度和減少氮肥施用量，既可實現(xiàn)高產(chǎn)又能顯著提高氮肥利用率。隨著研究的深入，眾多學(xué)者認為，緩釋氮肥一次性基施基本能滿足作物生長發(fā)育的需求，能有效提高肥料利用率、減輕環(huán)境污染，但成本較高，因此為提高肥料利用率和減少經(jīng)濟投入，緩釋氮肥的研制與應(yīng)用已成為研究熱點[9-11]。目前，緩釋氮肥在水稻上的研究主要集中于施用量與栽培模式[12]、施用量與密度[13]、肥料對比試驗[14]，以及緩釋肥配施運籌[15]等方面。而對于緩釋氮肥和常規(guī)氮肥配施與品種、施氮量、機插密度等互作效應(yīng)在機插稻上的研究報道較少；尤其機插密度和緩釋氮肥減量與常規(guī)氮肥配施優(yōu)化對中遲熟雜交秈稻氮素吸收利用、轉(zhuǎn)運特征及產(chǎn)量的影響，以及兩因素是否存在互作效應(yīng)均未見報道。我們在前期研究[14,16]的基礎(chǔ)上，對緩控釋氮肥篩選[14]及2015年緩控釋氮肥配施[16]試驗進一步研究表明，不同施氮水平和緩釋氮肥與常規(guī)氮肥配施互作對機插稻氮素利用特征及產(chǎn)量存在顯著或極顯著的影響，且氮素的吸收及結(jié)實期莖鞘氮素的轉(zhuǎn)運與干物質(zhì)量、每穗實粒數(shù)及產(chǎn)量間存在顯著或極顯著的正相關(guān)性。但確定高產(chǎn)施氮量下合理的緩釋氮肥與常規(guī)氮肥配施比例后，如何進一步結(jié)合不同的機插密度進行適量緩釋氮肥與常規(guī)氮肥配施，調(diào)控機插稻主要生育時期氮素累積、莖鞘及葉片中氮素向穗部轉(zhuǎn)運、氮素吸收利用及產(chǎn)量間的關(guān)系，尚不明確。為此，本研究通過機插密度的調(diào)控減氮效應(yīng)，結(jié)合緩釋氮肥的優(yōu)勢，充分發(fā)揮肥密耦合效應(yīng)，在提高氮肥利用率的同時合理降低氮肥施用量，以期進一步闡明機插密度和緩釋氮肥減量與常規(guī)氮肥配施對機插稻氮素吸收、利用及轉(zhuǎn)運特征的影響，并探討緩釋氮肥配施和機插密度耦合下，氮素吸收、轉(zhuǎn)運及利用效率與產(chǎn)量間的關(guān)系，從而進一步豐富和補充機插稻肥密調(diào)控機理，達到既高產(chǎn)高效又環(huán)保的目的，為我國西南稻區(qū)中遲熟機插雜交秈稻肥密耦合的高產(chǎn)高效栽培技術(shù)提供理論和實踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

在2015年不同施氮水平和緩釋氮肥與常規(guī)氮肥配施試驗研究的基礎(chǔ)[16]上，于2016年在四川成都市溫江區(qū)水稻所試驗農(nóng)場開展試驗以進一步深入和完善。試驗田前茬為小麥，耕層土壤(0－20 cm)質(zhì)地為砂壤土，有機質(zhì)24.38 g/kg，全氮1.76 g/kg，堿解氮113.75 mg/kg，速效磷65.34 mg/kg，速效鉀109.58 mg/kg。供試品種為適宜西南稻區(qū)栽植且具有代表性的雜交秈稻品種川谷優(yōu)7329(生育期156~165 d)，4月15日播種，缽體毯狀秧盤(中國水稻研究所)旱育秧，每盤播量75 g，5月21日用東洋PF455S插秧機進行機插，秧齡36 d。進行株距(D)×緩釋氮肥減量配施(N)二因素裂區(qū)試驗，主區(qū)為機插株距，行距均為30 cm，設(shè)3種株距，即D1，16 cm；D2，18 cm；D3，20 cm，基本苗分別為58.35、51.86、46.68萬株/hm2。副區(qū)為緩控釋氮肥減量配施處理，在前期研究確定的180 kg/hm2施氮量、緩釋氮肥(金正大樹脂包膜緩釋氮肥，含氮量44%)與常規(guī)氮肥(尿素，含氮量46%)比例為7∶3(126 kg/hm2∶54 kg/hm2)的基礎(chǔ)上，設(shè)置4種緩釋氮肥減量與常規(guī)氮肥配施處理和不施氮處理(表1)。

氮肥均作基肥于機插后1 d一次性施用，磷肥(過磷酸鈣)施用量折合P2O575 kg/hm2，鉀肥(氯化鉀)施用量折合K2O 150 kg/hm2，磷鉀肥均作底肥基施。每個小區(qū)計產(chǎn)面積為19.6 m2，3次重復(fù)，各小區(qū)間筑土埂并用塑料薄膜包裹，防止肥水互串，其他田間管理嚴格按照當(dāng)?shù)卮竺娣e生產(chǎn)田進行。因本研究為2015年研究的延續(xù)，兩年試驗未完全重復(fù)，但相同的氮肥配施處理下，產(chǎn)量及氮素累積及利用年份間差異均不顯著，為此，本研究就2016年試驗結(jié)果進行分析。

1.2 測定項目與方法

分別于水稻分蘗盛期(機插后30 d)、拔節(jié)期、齊穗期及成熟期，根據(jù)各小區(qū)的平均莖蘗數(shù)各取代表性稻株5株，分莖鞘、葉片和穗3部分，于105℃下殺青30 min，80℃下烘干至恒重，測定各器官干物質(zhì)量，之后粉碎過80目篩，用濃H2SO4加凱氏定氮片消煮，F(xiàn)OSS-8400凱氏定氮儀測定氮含量。并按照前期試驗報道[12,14]的方法，計算主要生育時期氮素累積量，各生育階段氮素積累速率，氮素收獲指數(shù)，結(jié)實期營養(yǎng)器官氮輸出量、轉(zhuǎn)運率，以及氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率、氮素稻谷生產(chǎn)效率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥表觀利用率。成熟期各小區(qū)除邊行全部收獲，按實收株數(shù)計產(chǎn)。

某生育時期某器官單位面積氮素積累量(kg/hm2)=某生育時期某器官單位面積干物質(zhì)積累量×含氮量；

氮素階段積累量(kg/hm2)=后一生育時期單位面積氮素積累量－前一生育時期單位面積氮素積累量；

氮素階段積累速率(kg·hm-2d-1)=某生育階段單位面積單位時間內(nèi)氮素積累量；

氮素收獲指數(shù)(%)=(穗氮素積累量/地上部氮素積累量)×100%；

地上部分(莖鞘、葉片)氮素轉(zhuǎn)運量(kg)=齊穗期地上部分(莖鞘、葉片)氮素積累量－成熟期地上部分(莖鞘、葉片)氮素積累量；

地上部分(莖鞘、葉片)氮素轉(zhuǎn)運率(%)=[地上部分(莖鞘、葉片)氮素轉(zhuǎn)運量/齊穗期地上部分(莖鞘、葉片)氮素積累量]×100%；

氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率(kg/kg)=成熟期單位面積植株干物質(zhì)量/地上部分氮素積累量；

氮素稻谷生產(chǎn)效率(kg/kg)=實際產(chǎn)量/地上部分氮素積累量；

氮肥農(nóng)學(xué)利用率(%)=[(施氮區(qū)產(chǎn)量－空白區(qū)產(chǎn)量)/施氮量]×100%；

氮肥偏生產(chǎn)力(kg/kg)=施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量；

氮肥表觀利用率(%)=[(施氮區(qū)植株氮素積累量－空白區(qū)植株氮素積累量)/施氮量]×100%。

1.3 數(shù)據(jù)分析

用Microsoft Excel、DPS 6.5處理系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)，Origin 9.0制圖。

圖1 不同處理機插稻主要生育時期群體氮含量

Fig. 1. N contents in plants at main growth stages of mechanically-transplanted rice under treatments of reduced slow-released urea combined with conventional urea.

表1 緩釋氮肥減量與常規(guī)氮肥配施設(shè)置

N0—不施氮肥；N1、N2、N3、N4分別代表在常規(guī)尿素54 kg/hm2的基礎(chǔ)上，緩釋氮肥配施量為36、66、96、126 kg/hm2。

N0, No nitrogen fertilization; N1, N2, N3and N4represent slow released N addition of 36, 66, 96 and 126 kg/hm2at the base of urea of 54 kg hm-2.

2 結(jié)果與分析

2.1 緩釋氮肥減量配施和株距下機插稻主要生育時期稻株氮含量

不同株距和緩釋氮肥配施量下機插稻群體主要生育時期植株氮含量存在明顯差異(圖1)，氮含量均在分蘗盛期最高，成熟期最低。株距對同時期植株氮含量的影響趨勢基本一致，表現(xiàn)為D2＞D1＞D3。就緩釋氮肥減量效應(yīng)來看，當(dāng)株距為D1和D3時，主要生育時期稻株氮含量隨緩釋氮肥配施量的增加均呈增加的趨勢；而在株距D2下，主要生育時期稻株氮含量則表現(xiàn)為N3＞N4＞N2＞N1＞N0，且主要生育時期氮含量N3較N4、N2、N1、N0分別增加了3.39%、15.71%、18.90%、25.83%(分蘗盛期)，0.47%、5.39%、6.97%、30.30%(拔節(jié)期)，1.55%、7.38%、15.93%、16.96%(齊穗期)，2.97%、5.05%、16.85%、28.40%(成熟期)。

2.2 緩釋氮肥減量配施和株距對機插稻各生育時期氮素積累量和收獲指數(shù)的影響

由表2可看出，除分蘗盛期氮素積累量和氮素收獲指數(shù)外，緩釋氮肥減量配施和株距及其互作效應(yīng)對機插雜交稻主要生育時期氮素積累量與產(chǎn)量的影響均達顯著或極顯著水平。隨生育進程的推進，植株氮素積累量增加，隨株距的增加氮素積累量、產(chǎn)量及氮素收獲指數(shù)均呈先增后降的趨勢。在株距為D1和D3時，主要生育時期機插稻氮素積累量和產(chǎn)量與緩釋氮肥配施量正相關(guān)；在株距為D2時，主要生育時期氮素積累量和產(chǎn)量則在N3時最大，表現(xiàn)為N3>N4>N2>N1>N0。

2.3 緩釋氮肥減量配施和株距對機插稻主要生育階段氮素積累量及積累速率的影響

株距僅對分蘗盛期至拔節(jié)期氮素積累量及積累速率的影響達極顯著水平；而緩釋氮肥減量配施對分蘗盛期至拔節(jié)期及齊穗至成熟期氮素積累量及積累速率的影響達極顯著水平(表3)。各生育階段氮素積累量隨生育進程的推進呈先增加后減小的趨勢，而氮素積累速率則不斷減小，隨株距的增加，階段氮素積累量及積累速率均表現(xiàn)為D2>D1>D3。在株距為D1、D3下，各階段氮素積累量均隨緩釋氮肥與常規(guī)氮肥配施量的減小遞減，而階段氮素積累速率均在N4時最快；株距為D2時，階段氮素積累量及積累速率均在N3時最大，且N3與N4處理差異未達顯著水平。

2.4 緩釋氮肥減量配施和株距對機插稻齊穗期各器官氮素積累量及分配的影響

由表4可見，緩釋氮肥減量配施對機插稻齊穗期各器官氮素積累量的影響均達極顯著水平。從機插株距來看，各器官氮素積累量及葉片氮素積累比例均隨株距的增加先增大后減小，莖鞘氮素積累比例與株距正相關(guān)，而穗部氮素積累比例則相反。從相同株距下緩釋氮肥減量配施來看，當(dāng)株距為D1和D3時，各器官氮素積累量隨緩釋氮肥與常規(guī)氮肥配施量的增加而增大；當(dāng)株距為D2時，則表現(xiàn)為N3>N4>N2>N1>N0，且N3與N4差異不顯著。

2.5 緩釋氮肥減量配施和株距對機插稻成熟期各器官群體氮素積累量及其分配的影響

由表5可知，緩釋氮肥減量配施和株距對成熟期機插稻葉片、穗氮素積累量的影響達極顯著水平，互作效應(yīng)顯著。各器官氮素積累量均表現(xiàn)為D2>D1>D3，且莖鞘、葉片、穗部氮素積累量D2較D1和D3分別增加了2.60%和15.99%、4.88%和17.60%、8.70%和16.73%；穗部氮素積累比例在D2時最大，莖鞘、葉片氮素積累比例則在D1時最佳。D1和D3機插株距下，各器官氮素積累量隨緩釋氮肥與常規(guī)氮肥配施量的增加而增大，且葉片、穗的氮素積累量各緩釋氮肥配施處理間差異顯著；株距為D2時，則隨緩釋氮肥與常規(guī)氮肥配施量的增加先增加后減小，在N3時最大，且葉片、穗氮素積累量在N3與N4時差異顯著；在3種株距下，各緩釋氮肥配施處理間莖鞘氮素積累量比例差異不顯著，穗氮素積累比例在N0時最大。

表2 緩釋氮肥減量配施和株距對機插稻各生育時期氮素積累量、產(chǎn)量和收獲指數(shù)的影響

D1、D2、D3代表株距16、18、20 cm；D－株距；N－緩釋氮肥配施量；D×N－緩釋氮肥減量配施和株距互作。同欄數(shù)據(jù)(平均數(shù)±標準差)后相同字母表示在5%水平上差異不顯著(=3，最小顯著差法)。*，**分別表示在0.05和0.01水平上差異顯著。下同。

D1, D2and D3represent plant spacing of 16, 18 and 20 cm; D, Plant spacing; N, Treatments of slow-released urea combined with conventional urea; D×N, Interaction of plant spacing and treatments of slow-released urea combined with conventional urea. Values (mean±SD) within a column followed by common letters are not significantly different at0.05 (=3, LSD). * Significant at0.05, ** Significant at0.01. The same as below.

表3 緩釋氮肥減量配施和株距對機插稻主要生育階段氮素積累量及積累速率的影響

TS, Tillering stage; JS, Jointing stage; FHS, Full heading stage; MS, Maturity stage. The same as below.

表4 緩釋氮肥減量配施和株距對機插稻齊穗期各器官群體氮素積累量及其分配的影響

表5 緩釋氮肥減量配施和株距對機插稻成熟期各器官群體氮素積累量及其分配的影響

表6 緩釋氮肥減量配施和株距對機插稻齊穗至成熟期氮素轉(zhuǎn)運的影響

NT, Nitrogen translocation; NTE, Nitrogen translocation efficiency.

2.6 緩釋氮肥減量配施和株距對機插稻齊穗至成熟期氮素轉(zhuǎn)運的影響

如表6所示，除莖鞘氮素轉(zhuǎn)運率外，緩釋氮肥配施量對齊穗至成熟期氮素轉(zhuǎn)運特征的影響均達極顯著水平。莖鞘氮素轉(zhuǎn)運量及轉(zhuǎn)運率隨株距的增加而增大，葉片氮素轉(zhuǎn)運量及轉(zhuǎn)運率、地上部分氮素轉(zhuǎn)運量和穗部氮素增加量均隨株距的增大呈先增加后減小的趨勢。株距為D1和D3時，氮素轉(zhuǎn)運量和穗部氮素增加量隨緩釋氮肥與常規(guī)氮肥配施量的增加而增大，且氮素轉(zhuǎn)運量整體上在N3與N4時未達顯著水平；株距為D2時，則在N3最大。在3種株距下，葉片及地上部分氮素轉(zhuǎn)運率均在N0時最佳，且各緩釋氮肥配施處理間未達顯著水平。

2.7 緩釋氮肥減量配施和株距對機插稻氮素利用率的影響

除株距對氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率和氮肥表觀利用率的影響未達顯著水平外，緩釋氮肥減量配施和株距及其互作效應(yīng)對機插稻氮素利用率的影響均達顯著或極顯著水平(表7)。氮肥偏生產(chǎn)力、農(nóng)學(xué)利用率及表觀利用率均在D2時表現(xiàn)最佳，且氮肥偏生產(chǎn)力、農(nóng)學(xué)利用率及表觀利用率D2較D1和D3分別增加了9.82%和12.37%、38.71%和47.29%及13.39%和19.80%，氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率隨株距的增加先減小后增大，且D3顯著高于D1，而氮素稻谷生產(chǎn)效率與株距正相關(guān)。除株距在D2時氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率及稻谷生產(chǎn)效率外，3種株距下氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率、稻谷生產(chǎn)效率及氮肥偏生產(chǎn)力均隨緩釋氮肥與常規(guī)氮肥配施量的增加而減?。恢昃酁镈1和D2時，氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮肥表觀利用率均在N3表現(xiàn)最佳；當(dāng)株距增加到D3時，氮肥農(nóng)學(xué)利用率隨緩釋氮肥與常規(guī)氮肥配施量的增加而增加，氮肥表觀利用率表現(xiàn)為N4>N3>N1>N2。

表7 緩釋氮肥減量配施和株距對機插稻氮肥利用率的影響

NMPE－氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率；NGPE－氮素稻谷生產(chǎn)效率；NPP－氮肥偏生產(chǎn)力；NAE－氮肥農(nóng)學(xué)利用率；NAUE－氮肥表觀利用率。

NMPE, N dry matter production efficiency; NGPE, N grain production efficiency; NPP, Partial factor productivity of applied N; NAE, N agronomy efficiency; NAUE, N apparent use efficiency.

2.8 緩釋氮肥減量配施和株距下主要生育階段氮素積累、轉(zhuǎn)運與氮素利用及產(chǎn)量的關(guān)系

本研究條件下氮素積累量及利用率與主要生育階段氮素積累量及轉(zhuǎn)運量的關(guān)系來看(表8)，緩釋氮肥減量配施和株距處理下機插雜交稻主要生育階段氮素積累量、結(jié)實期莖鞘及葉片氮素轉(zhuǎn)運量與稻谷產(chǎn)量、氮素積累總量及結(jié)實期穗部氮素增加量存在顯著或極顯著的正相關(guān)(=0.35*~0.94**)。除拔節(jié)至齊穗期氮素積累量與氮肥農(nóng)學(xué)利用率及齊穗至成熟期莖鞘氮素轉(zhuǎn)運量與氮肥表觀利用率正相關(guān)性未達顯著外，主要生育階段的氮素積累及轉(zhuǎn)運量與氮肥農(nóng)學(xué)利用率及表觀利用率均呈顯著或極顯著正相關(guān)性。

表8 緩釋氮肥減量配施和株距下氮素積累利用及產(chǎn)量與主要生育階段氮素積累與轉(zhuǎn)運的相關(guān)性

3 討論

氮肥管理和栽插密度是栽培技術(shù)的核心因素。氮素是影響水稻生長發(fā)育和產(chǎn)量形成的重要因子，近年來為了提高水稻產(chǎn)量，氮肥施用量大幅增加，從而導(dǎo)致氮肥利用率低、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本高及環(huán)境污染等一系列問題[17-19]。栽插方式、栽培密度、氮肥運籌、氮肥種類及品種本身特性等都與水稻氮肥利用率的提高密切相關(guān)，大量研究[13,20-24]表明適當(dāng)增加栽插密度及減少氮肥施用量，可有效提高水稻產(chǎn)量和氮肥利用率。蘭艷等[20]研究發(fā)現(xiàn)，在保證水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的前提下，適度增加栽插密度，可提高水稻植株體內(nèi)氮素積累量，減少氮素損失，進而提高氮肥利用率；徐新朋等[22]研究表明，適宜的栽插密度下施氮增加了水稻氮素累積，但過量的氮肥促使水稻營養(yǎng)生長，貪青晚熟，過多的氮素在莖鞘葉片中累積，無法轉(zhuǎn)移到籽粒中去，產(chǎn)量反而降低。本研究從機插密度和緩釋氮肥減量配施耦合來看，中密度(18 cm)下，緩釋氮肥(96 kg/hm2)與常規(guī)氮肥(54 kg/hm2)配施量為150 kg/hm2可有效提高機插雜交稻主要生育時期及生育階段氮素含量和積累總量、齊穗期及成熟期莖鞘葉片氮素吸收轉(zhuǎn)運量、氮肥農(nóng)學(xué)利用率及氮肥吸收利用率，最終獲得高產(chǎn)，這與前人研究結(jié)果基本一致。但以往的氮效率研究主要集中于機插密度和常規(guī)氮肥[25]互作、緩控釋尿素與其他肥料配施[15,26-27]及緩控釋氮肥種類[28-29]的研究，并未涉及密度和緩釋氮肥與常規(guī)氮肥配施的互作效應(yīng)對氮效率的研究。本研究表明，緩釋氮肥減量配施和株距及其互作效應(yīng)對機插雜交秈稻產(chǎn)量、成熟期葉片氮素吸收轉(zhuǎn)運量、穗部氮素增加量及氮肥農(nóng)學(xué)利用率的影響均達極顯著水平，且緩釋氮肥減量配施對產(chǎn)量、成熟期葉片氮素積累、轉(zhuǎn)運及氮肥利用率的影響顯著高于株距。在行距為30 cm，株距為16 cm時，隨著緩釋氮肥與常規(guī)氮肥配施量的增加穗部氮素積累量、產(chǎn)量及氮肥利用率呈增加的趨勢，從此研究已發(fā)表的試驗數(shù)據(jù)[30]來看，主要原因是在較高的機插密度下隨著緩釋氮肥與常規(guī)氮肥配施量的增加，群體莖蘗數(shù)增大，形成的有效穗多，光合特性及對養(yǎng)分吸收的競爭性增強，未能形成足夠的大穗導(dǎo)致穗粒數(shù)減少，雖增加了生物量和植株氮含量，提高了氮素的積累量，但過大的機插密度導(dǎo)致群體蔭蔽，水稻植株體內(nèi)氮素滯留量增加，貪青晚熟，不利于莖鞘和葉中的營養(yǎng)物質(zhì)及氮素向穗部轉(zhuǎn)運，減少了氮素損失，提高了氮素利用率，而與前人研究結(jié)果不同的是氮素收獲指數(shù)明顯降低，主要原因是施氮量達到一定水平后，雖然能促進水稻對氮素的吸收，卻不利于莖鞘及葉片中的氮素向籽粒中轉(zhuǎn)運，從節(jié)本增效的角度考慮，應(yīng)適當(dāng)減少緩釋氮肥配施量，以緩釋氮肥(96 kg/hm2)與常規(guī)氮肥(54 kg/hm2)配施量150 kg/hm2為宜；在株距為18 cm下，隨著緩釋氮肥與常規(guī)氮肥配施量的增加各生育時期及生育階段水稻氮素積累量增多，促進了氮肥的轉(zhuǎn)運及吸收利用，但過高的緩釋氮肥配施量并不能促進植株對氮素的吸收，造成氮素的浪費，莖鞘葉片氮素吸收量少，成穗率低，結(jié)實期莖鞘及葉片轉(zhuǎn)運率下降，穗部氮素增加量減少，并沒有進一步提高氮素吸收利用率和產(chǎn)量；當(dāng)機插株距增加到20 cm時，通風(fēng)透光條件好，主要生育時期及生育階段群體吸收氮素的絕對量少，隨著緩釋氮肥配施量的增加，水稻群體對氮素的吸收作用增強，植株功能葉感受光的面積增大，光合作用增強[30]，相應(yīng)的功能葉光響應(yīng)特征參數(shù)越優(yōu)，越有利于莖鞘和葉片中的氮素向穗部轉(zhuǎn)運，穗部氮素積累量增加，產(chǎn)量及氮素利用率隨緩釋氮肥與常規(guī)氮肥配施量增加顯著增大。因此，株距較大時為了獲得高產(chǎn)和提高氮素利用率應(yīng)適當(dāng)增加緩釋氮肥與常規(guī)氮肥配施量，這進一步補充和完善了前人[22,31]研究結(jié)果。此外，緩釋氮肥減量與常規(guī)氮肥配施和機插密度耦合在水稻關(guān)鍵生育時期對于磷、鉀及其他養(yǎng)分的協(xié)同吸收、轉(zhuǎn)運及分配的影響，以及機插稻產(chǎn)量與各養(yǎng)分吸收利用的關(guān)系有待于進一步研究。

水稻氮素吸收、轉(zhuǎn)運與產(chǎn)量、氮素積累及利用率關(guān)系的研究[32-34]已有較多報道。一般認為產(chǎn)量高的水稻群體，成熟期的氮素積累量也高。孫永健等[33]研究表明，相比莖鞘而言葉片的氮素轉(zhuǎn)運量及轉(zhuǎn)運率對產(chǎn)量及氮素利用率的貢獻顯著，且葉片氮素轉(zhuǎn)運量、轉(zhuǎn)運率與產(chǎn)量及氮素利用率呈正相關(guān)。也有研究認為氮肥運籌不同時，單位面積水稻產(chǎn)量與成熟期氮素積累量呈二次曲線關(guān)系。本研究分析了緩釋氮肥減量配施和株距下氮素吸收、轉(zhuǎn)運與產(chǎn)量及利用率的關(guān)系，結(jié)果表明，除拔節(jié)至齊穗期氮素積累量與氮肥農(nóng)學(xué)利用率相關(guān)性不顯著外，主要生育階段氮素積累量與稻谷產(chǎn)量、氮素積累總量、穗部氮素增加量及氮肥利用率呈顯著或極顯著正相關(guān)，這與前人研究結(jié)果[35]拔節(jié)至抽穗期氮素積累量與產(chǎn)量相關(guān)性更高有所差異，主要是因為在水稻生育前期營養(yǎng)生長過于旺盛，影響拔節(jié)后植株對氮素的吸收，養(yǎng)分的“源”儲備不足，在機插稻穗分化及灌漿成熟階段未能有效輸?shù)阶蚜！皫臁保虼?，在水稻高產(chǎn)栽培管理中應(yīng)適當(dāng)控制生育前期氮素的吸收。此外本研究顯示，齊穗至成熟期莖鞘、葉片氮素轉(zhuǎn)運量與稻谷產(chǎn)量、氮素積累總量、穗部氮素增加量及氮肥利用率整體上呈顯著或極顯著正相關(guān)，且葉片相對于莖鞘氮素轉(zhuǎn)運量對機插稻產(chǎn)量及氮素利用率的影響更為顯著(=0.59**~0.85**)，這可能是緩釋氮肥減量配施和株距耦合改善了群體質(zhì)量，有效提高了水稻生育后期田間通風(fēng)透光條件，從而更有利于葉片中的氮素向籽粒轉(zhuǎn)運，最終提高了產(chǎn)量和氮素利用率。

4 結(jié)論

緩釋氮肥減量配施和株距對機插雜交稻主要生育時期氮素積累總量，結(jié)實期葉片、穗部氮素轉(zhuǎn)運與分配以及氮素利用率和產(chǎn)量均存在顯著或極顯著的影響。本研究中，株距18 cm，緩釋氮肥(96 kg/hm2)和常規(guī)氮肥(54 kg/hm2)配施量為150 kg/hm2為氮肥減量增效最佳的肥密運籌處理，有利于機插雜交秈稻主要生育時期氮素積累，促進結(jié)實期莖鞘、葉片向穗部的氮素轉(zhuǎn)運，可顯著提高稻谷產(chǎn)量和氮肥利用率，是實現(xiàn)水稻產(chǎn)量和氮肥利用率同步提高的有效調(diào)控途徑。機插雜交稻主要生育時期的氮素積累量及結(jié)實期氮素轉(zhuǎn)運量與稻谷產(chǎn)量、氮素積累總量、穗部氮素增加量及氮肥利用率整體呈顯著或極顯著的正相關(guān)，尤其以齊穗至成熟期莖鞘、葉片氮素積累量更有利于向籽粒中轉(zhuǎn)運，顯著提高了氮肥農(nóng)學(xué)利用率及稻谷產(chǎn)量，因此，緩釋氮肥減量配施和株距耦合是進一步提高機插雜交秈稻氮素利用率及產(chǎn)量的重要途徑。

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Effects of Reduced Slow-released Urea Combined with Conventional Urea Under Different Plant Spacing on Characteristics of Nitrogen Utilization in Mechanically-transplantedRice

WANG Haiyue, GUO Changchun, SUN Yongjian*, LI Yinghong, JIANG Mingjin, YAN Fengjun, YIN Yaozhu, HE Yan, XU Hui, YANG Zhiyuan, MA Jun*

(,,;<*>*Corresponding authors*Corresponding authors,:;)

【Objective】To further study the effects of reduced slow-released urea combined with conventional urea under various row spacing on N accumulation at the main growth stages, N translocation (NT), N apparent use efficiency (NAUE), grain yield, and the correlations among these indexes of mechanically-transplanted rice. 【Method】Based on the previous research of high-yielding nitrogen application rate of 180 kg/hm2(the ratio of slow-released urea and conventional urea was 7:3), three plant spacing (16, 18 and 20 cm, the row spacing was 30 cm) and four treatments of reduced slow-release urea (36, 66, 96 and 126 kg/hm2) combined with conventional urea rate of 54 kg/hm2were conducted. 【Result】There were significant influences on the total nitrogen accumulation amount of the main growth stages, the nitrogen absorption amount of leaves and panicles at maturity stage, N translocation of filling stage, NAUE and grain yield of reduced slow-released urea combined with conventional urea and row spacing. The effects of reduced slow-released urea combined with conventional urea on grain yield and nitrogen absorption and translocation were significantly larger than that of row spacing. When the combined application rate was 150 kg/hm2(slow-released urea and conventional urea application rates were 96 kg/hm2and 54 kg/hm2, respectively) and the plant spacing was 18 cm that could facilitate N accumulation of main growth stage, enhance N accumulation amount of different organs at grain filling stage, and promote N translocation of stem sheath and leaves, which further improve N increment of panicle(107.58 kg/hm2), NAUE(66.19%) and grain yield(11463.85 kg/hm2). Meanwhile, it could accelerate the N accumulation at main growth stages when the combined application rate was 180 kg/hm2(slow-released urea and conventional urea were 126 kg/hm2and 54 kg/hm2, respectively) and plant spacing was 16 cm, but it might cause the risk of N retention at grain filling stage which decrease the nitrogen translocation rate and finally reduce the nitrogen harvest index (NHI) and NAUE. It is better when the combined application rate was 150 kg/hm2with slow-released N fertilizer was 96 kg/hm2and conventional urea was 54 kg/hm2in terms of high yield and high efficiency. However, when the plant spacing was increased to 20 cm, the absolute value of N absorption at main growth stage was decreased, the N translocation amount from stem sheath and leaves to panicle was increased as well as N accumulation amount of panicle. The grain yield and NAUE were increased with the rising slow-released urea application rate. In this conditions, the combined application rate was 180 kg/hm2(slow-release urea and conventional urea were 126 kg/hm2and 54 kg/hm2, respectively) was superior to any other treatments. Correlation analysis indicated that the highest correlation (=0.54**~0.85**) between the total N accumulation amount, N translocation amount of leaves from full heading stage to maturity stage and grain yield and NAUE was obtained which might play an important role in improving NAUE and grain yield.【Conclusion】The plant spacing was 18 cm, the N for 150 kg/hm2(slow-released urea and conventional urea were 96 kg/hm2and 54 kg/hm2) could maximize N increment of panicle, NAUE and grain yield.

mechanically-transplanted rice; plant spacing; slow-released urea; reduced combined application; N utilization characteristics

S143.1; S223.91; S511.01

A

1001-7216(2018)04-0374-13

2017-08-07;

2017-12-07。

國家重點研發(fā)計劃重點專項(2016YFD0300506)；國家科技支撐計劃資助項目(2013BAD07B13)；四川省教育廳重點項目(16ZA0044)；四川省學(xué)術(shù)和技術(shù)帶頭人培養(yǎng)支持經(jīng)費資助。

10.16819/j.1001-7216.2018.7092