李興華，王 歡，張 盛，蔡星星，周 強(qiáng)，周 楠

（黃岡市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，湖北 黃岡 438000）

0 引言

水稻生產(chǎn)對(duì)保障糧食安全至關(guān)重要，稻米是中國(guó)60%以上人口的主食[1]。長(zhǎng)江中下游稻區(qū)是中國(guó)水稻的主產(chǎn)區(qū)，也是單、雙季稻混作區(qū)，水稻種植面積和產(chǎn)量均占全國(guó)的45%以上[2]。水稻生產(chǎn)上一般晚稻產(chǎn)量高于早稻[3]，可見(jiàn)，晚稻種植在糧食生產(chǎn)中有著舉足輕重的地位。長(zhǎng)江中下游稻區(qū)晚稻種植長(zhǎng)期以秈稻為主[4]，開展“秈改粳”以來(lái)，晚秈稻種植面積有所下降，但晚粳品種的選育嚴(yán)重滯后于生產(chǎn)，當(dāng)前呈現(xiàn)秈、粳并存的狀態(tài)。

合理的氮肥施用技術(shù)主要包括適宜的氮肥類型、用量、施用時(shí)期與比例[5]，可調(diào)控水稻群體發(fā)育，提高產(chǎn)量和氮肥利用效率，改善米質(zhì)，減少環(huán)境污染[6]。關(guān)于水稻氮肥用量和施用比例的研究已有很多，研究表明中國(guó)水稻生產(chǎn)中氮肥平均用量為150 kg/hm2，有些地區(qū)高達(dá)300 kg/hm2[7]，致使水稻生產(chǎn)成本高、氮肥利用率低、農(nóng)業(yè)面源污染嚴(yán)重。張洪程等[8]指出可以運(yùn)用斯坦福(Stanford)理論方程求出水稻適宜的氮肥用量，但相關(guān)參數(shù)與品種、土壤、氣候等因素密切相關(guān)。凌啟鴻等[5]發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)江中下游稻區(qū)水稻適宜氮肥施用比例為基蘗肥:穗肥=5.5(5-6):4.5(4-5)。吳文革等[9]指出雙季稻北緣地區(qū)水稻適宜的氮肥施用比例是50%作基肥、25%作分蘗肥和25%作穗肥。石慶華等[10]研究了長(zhǎng)江中游地區(qū)不同生育期晚稻品種基肥、分蘗肥與穗肥的適宜氮肥施用比例，表明全生育期115天左右和120天以上的品種分別以5:2:3和4:2:4為宜。由上可知，水稻合理的氮肥施用技術(shù)與品種、土壤、氣候等因素密切相關(guān)，不同品種適宜氮肥用量和施用時(shí)期與比例不同。

干物質(zhì)積累轉(zhuǎn)運(yùn)，尤其是花后干物質(zhì)積累轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)水稻產(chǎn)量形成至關(guān)重要。有研究發(fā)現(xiàn)，秈粳雜交稻品種的產(chǎn)量高于秈型和粳型雜交稻品種，主要原因是秈粳雜交稻品種花后干物質(zhì)積累量與轉(zhuǎn)運(yùn)率較大[11]。馬均等[12]研究也表明水稻產(chǎn)量與花后干物質(zhì)積累量呈直線相關(guān)。劉進(jìn)宏[13]指出水稻花后葉片光合作用是花后干物質(zhì)積累和籽粒灌漿所需碳水化合物的主要來(lái)源，葉片延緩一天衰老可增產(chǎn)約2%。因此，延緩后期葉片衰老進(jìn)程是水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培的中心環(huán)節(jié)。氮肥施用不足或過(guò)量以及施用時(shí)期與比例均與水稻后期葉片衰老密切相關(guān)。氮肥施用不足會(huì)導(dǎo)致葉片葉肉細(xì)胞葉綠體結(jié)構(gòu)性差、營(yíng)養(yǎng)體氮素再分配比率失衡，引起葉片衰老；氮肥施用過(guò)量會(huì)致使葉片氮代謝過(guò)旺，消耗大量碳水化合物，加速衰老[14]。如史方祝等[15]研究發(fā)現(xiàn)，隨著氮肥用量的增加(0 ～255 kg/hm2)，水稻花后葉片的生理活性增強(qiáng)，壽命延長(zhǎng)，但當(dāng)?shù)视昧吭黾拥?00 kg/hm2時(shí)，葉片早衰。金正勛等[14]研究表明，增加穗肥氮肥用量可顯著提高水稻灌漿期葉片全氮和葉綠素a、b含量，可有效延緩葉片衰老進(jìn)程，增加花后干物質(zhì)積累和籽粒產(chǎn)量。

本試驗(yàn)選用兩個(gè)晚秈稻品種，大田條件下，以2個(gè)氮肥用量水平和3種氮肥運(yùn)籌方式為試驗(yàn)因子，研究氮肥用量與運(yùn)籌方式對(duì)晚秈稻產(chǎn)量、花后葉片衰老及干物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)運(yùn)和氮肥農(nóng)學(xué)利用效率的影響，以期為晚秈稻合理施氮技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試點(diǎn)概況

試驗(yàn)于2019年6—10月在黃岡市農(nóng)業(yè)科學(xué)院科研基地(30°27′N，114°5′E)進(jìn)行。試驗(yàn)地前茬空閑，土壤為沙壤土，地勢(shì)平坦，排灌方便。0 ～20 cm耕層土壤含有機(jī)質(zhì)24.55 g/kg、總氮0.58 g/kg、全磷1.14 g/kg、全鉀9.28 g/kg、堿解氮80.94 mg/kg、速效磷8.23 mg/kg、速效鉀81.92 mg/kg、pH 7.19（水:土=2.5:1）。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)選用2個(gè)晚秈稻品種‘益9優(yōu)447’和‘益9優(yōu)651’為材料，均由黃岡市農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)以氮肥用量和運(yùn)籌方式為試驗(yàn)因子。氮肥用量設(shè)2個(gè)水平，分別為180 kg/hm2（用N1表示）和270 kg/hm2（用N2表示）；氮肥運(yùn)籌方式設(shè)3種，分別為基肥：分蘗肥：穗肥=60%:20%:20%（用M1表示）、基肥：分蘗肥：穗肥：粒肥=50%:20%:20%:10%（用M2表示）和基肥：分蘗肥：穗肥：粒肥=40%:20%:25%:15%（用M3表示）；兩因子完全組合，分別為N1M1、N1M2、N1M3、N2M1、N2M2和N2M3；另設(shè)不施氮處理作對(duì)照(CK)。共7個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，共21個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積13.33 m2(2.00 m×6.67 m)，隨機(jī)區(qū)組排列。

1.4 試驗(yàn)管理

試驗(yàn)于2019年6月25日播種育秧，7月13日移栽，株行距16.7 cm×20 cm，密度約300000穴/hm2，每穴1粒谷苗。每個(gè)處理按試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案施入氮肥，配施磷肥(P2O5)112.5 kg/hm2，鉀肥(K2O)135 kg/hm2，磷肥作基肥一次性施入，鉀肥按基肥：穗肥=7:3施用?；视谝圃郧?天施入，移栽后第7天（7月20日）追施分蘗肥、第20天（8月2日）追施穗肥、第35天（8月17日）追施粒肥。氮、磷和鉀肥的肥源分別為尿素(46% N)、過(guò)磷酸鈣(12% P2O5)和氯化鉀(59% K2O)。試驗(yàn)期間防草防蟲不防病，其余管理措施按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)栽培方式進(jìn)行。各處理于8月下旬—9月上旬始穗，10月中旬收獲。

1.5 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.5.1 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 收獲前1天，每小區(qū)選取代表性植株15穴，調(diào)查單穴有效穗數(shù)，之后取5穴分穗進(jìn)行考種，包括穗總粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)和千粒重等，并計(jì)算結(jié)實(shí)率。收獲時(shí)，各小區(qū)單收單打，曬干后（13.5%含水量）稱取稻谷產(chǎn)量，折算得到單位面積產(chǎn)量。

1.5.2 干物質(zhì) 分別在抽穗期和成熟期選取長(zhǎng)勢(shì)一致行長(zhǎng)2 m稻株，取地上部分，洗凈后帶回實(shí)驗(yàn)室，105℃殺青30 min，80℃烘干至恒重，測(cè)定干物質(zhì)量。

1.5.3 劍葉SPAD值 定點(diǎn)選擇生長(zhǎng)一致的植株20穴，在始穗期和始穗后30天用SPAD-502型葉綠素儀測(cè)定劍葉的SPAD值。

1.6 數(shù)據(jù)處理與分析

干物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)運(yùn)按下列方法計(jì)算[16]。

應(yīng)用SPSS 20.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，采用Duncan’s多重比較檢驗(yàn)處理間差異顯著性，數(shù)據(jù)均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤(Mean±SE)表示。

2 結(jié)果分析

2.1 氮肥用量與運(yùn)籌方式對(duì)晚秈稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

施氮對(duì)晚秈稻產(chǎn)量影響顯著，與CK相比，不同氮肥用量下‘益9優(yōu)447’增幅23.5% ～35.6%，‘益9優(yōu)651’增幅25.6% ～26.8%（表1）。施氮條件下，‘益9優(yōu)447’有效穗數(shù)和千粒重均顯著高于CK，有效穗數(shù)增幅24.6% ～61.9%，千粒重增加0.7g；‘益9優(yōu)651’有效穗數(shù)和穗總粒數(shù)都顯著高于CK，有效穗數(shù)增幅12.3% ～37.8%，穗總粒數(shù)增幅5.3% ～18.4%，而千粒重卻顯著低于CK（表1）。氮肥運(yùn)籌方式對(duì)晚秈稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素影響不顯著（表1）。

表1 氮肥用量與運(yùn)籌方式對(duì)晚秈稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

氮肥用量與運(yùn)籌方式組合增加了晚秈稻產(chǎn)量，與CK相比，‘益9優(yōu)447’增幅19.9% ～42.8%，‘益9優(yōu)651’增幅17.8% ～35.8%，其中‘益9優(yōu)447’除N1M3外其余組合均與CK差異顯著，‘益9優(yōu)651’除N1M2和N2M1外其余組合都與CK差異顯著（表1）。氮肥用量與運(yùn)籌方式組合顯著提高了晚秈稻有效穗數(shù)，‘益9優(yōu)447’和‘益9優(yōu)651’分別比CK增幅11.7% ～86.2%和6.7% ～51.1%，而對(duì)穗總粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重影響較小（表1）。

2.2 氮肥用量與運(yùn)籌方式對(duì)晚秈稻花后劍葉衰老的影響

施氮顯著提高了晚秈稻花后劍葉SPAD值，顯著降低了花后劍葉SPAD值衰減率（表2）。與CK相比，不同氮肥用量下‘益9優(yōu)447’和‘益9優(yōu)651’始穗期劍葉SPAD值分別增幅10.4% ～24.8%和16.4% ～27.0%、始穗后30天劍葉SPAD值分別增幅24.7% ～46.8%和31.1% ～47.7%、劍葉SPAD值衰減率分別降低6.4 ～8.5和5.9 ～7.8個(gè)百分點(diǎn)（表2）。氮肥運(yùn)籌方式對(duì)晚秈稻花后劍葉SPAD值和劍葉SPAD值衰減率的影響不顯著（表2）。

表2 氮肥用量與運(yùn)籌對(duì)晚秈稻花后劍葉衰老的影響

氮肥用量與運(yùn)籌方式組合增加了晚秈稻花后劍葉SPAD值，降低了花后劍葉SPAD值衰減率，其中‘益9優(yōu)447’始穗期劍葉SPAD值在N2M1、N2M2和N2M3下與CK差異顯著，始穗后30天劍葉SPAD值除N1M1和N1M2外其余組合均顯著高于CK，劍葉SPAD值衰減率在各組合下與CK差異不顯著；‘益9優(yōu)651’始穗期劍葉SPAD值除N1M1和N1M2外其余組合均顯著高于CK，始穗后30天劍葉SPAD值各組合顯著高于CK，劍葉SPAD值衰減率在各組合下都顯著低于CK（表2）。與CK相比，不同氮肥用量與運(yùn)籌方式組合下‘益9優(yōu)447’和‘益9優(yōu)651’始穗期劍葉SPAD值分別增幅8.3% ～29.1%和14.7% ～31.2%、始穗后30天劍葉SPAD值分別增幅20.1% ～53.2%和27.8% ～50.9%、劍葉SPAD值衰減率分別降低5.7 ～9.1和5.5 ～8.4個(gè)百分點(diǎn)（表2）。

2.3 氮肥用量與運(yùn)籌方式對(duì)晚秈稻花后干物質(zhì)積累和轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

施氮顯著提高了晚秈稻花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率和轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率，而對(duì)花后干物質(zhì)積累量影響不顯著（表3）。與CK相比，不同氮肥用量下‘益9優(yōu)447’和‘益9優(yōu)651’花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量分別增加1.0 ～1.1和0.8 ～1.0倍、花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率分別提高5.5 ～6.5和7.5 ～10.2個(gè)百分點(diǎn)、花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率分別提高12.1 ～14.0和13.5 ～15.9個(gè)百分點(diǎn)（表3）。氮肥運(yùn)籌方式對(duì)‘益9優(yōu)447’花后干物質(zhì)積累和轉(zhuǎn)運(yùn)的影響較小；而顯著影響‘益9優(yōu)651’花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量和轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率，與M1相比，M3花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量增加22.5%、花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率提高7.7個(gè)百分點(diǎn)（表3）。

表3 氮肥用量與運(yùn)籌對(duì)晚秈稻花后干物質(zhì)積累和轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

氮肥用量與運(yùn)籌方式組合顯著增加了‘益9優(yōu)447’花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量，與CK相比增加了0.6 ～1.5倍，而僅N2M3的花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率和轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率顯著高于CK（表3）。‘益9優(yōu)651’各氮肥用量與運(yùn)籌方式組合花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率和轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率都顯著高于CK，其中花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量增加了0.7 ～1.2倍，花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率和轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率分別提高5.3 ～10.6和8.7 ～19.6個(gè)百分點(diǎn)（表3）。氮肥用量與運(yùn)籌方式組合對(duì)晚秈稻花后干物質(zhì)積累量影響不顯著（表3）。

2.4 氮肥用量與運(yùn)籌組合對(duì)晚秈稻氮肥農(nóng)學(xué)利用效率的影響

氮肥用量與運(yùn)籌方式組合對(duì)晚秈稻氮肥農(nóng)學(xué)利用效率影響顯著（圖1）。隨著氮肥量的增加‘益9優(yōu)447’氮肥農(nóng)學(xué)利用效率變化較小，而‘益9優(yōu)651’顯著降低（圖1）。N1條件下，‘益9優(yōu)447’在M3的氮肥農(nóng)學(xué)利用效顯著低于M1；N2條件下，M3的氮肥農(nóng)學(xué)利用效顯著高于M1，‘益9優(yōu)447’高5.37 kg/kg，‘益9優(yōu)651’高 5.42 kg/kg（圖1）

圖1 氮肥用量與運(yùn)籌組合對(duì)晚秈稻氮肥農(nóng)學(xué)利用效率的影響

2.5 晚秈稻劍葉衰老、產(chǎn)量和花后干物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)運(yùn)的關(guān)系

相關(guān)性分析表明，晚秈稻產(chǎn)量與劍葉SPAD值衰減率顯著負(fù)相關(guān)，而與花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量顯著正相關(guān)；花后干物質(zhì)積累量和轉(zhuǎn)運(yùn)量都與劍葉SPAD值衰減率顯著負(fù)相關(guān)；花后干物質(zhì)積累量與產(chǎn)量和花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量相關(guān)性均不顯著（表4）。

表4 晚秈稻劍葉衰老、產(chǎn)量和花后干物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)運(yùn)的相關(guān)系數(shù)(n=14)

3 討論

氮肥對(duì)水稻生理特性和產(chǎn)量形成有較大的影響和作用，施氮可增加有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)和千粒重，進(jìn)而使產(chǎn)量增加[17]。本研究也發(fā)現(xiàn)施氮可顯著增加晚秈稻有效穗數(shù)，從而擴(kuò)大群體庫(kù)容量，并可延緩水稻花后葉片衰老進(jìn)程，增大花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量，提高花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率，進(jìn)而增加產(chǎn)量，這與前人研究結(jié)果相一致[14,18]。陳愛(ài)忠等[19]對(duì)長(zhǎng)江中下游雙季晚稻適宜氮肥用量進(jìn)行了系統(tǒng)研究，表明雙季晚稻實(shí)現(xiàn)目標(biāo)產(chǎn)量9000 kg/hm2的適宜氮肥用量為195 ～225 kg/hm2。本試驗(yàn)條件下，氮肥用量達(dá)到180 kg/hm2時(shí)即可達(dá)到9325 kg/hm2的產(chǎn)量，與施氮量270 kg/hm2之間差異不顯著，且氮肥農(nóng)學(xué)利用率較高。本研究得出晚秈稻適宜的氮肥用量為180 kg/hm2，這比他人研究結(jié)果略低，可能與試驗(yàn)材料、土壤基礎(chǔ)肥力較高等因素有關(guān)。

水稻適宜氮肥運(yùn)籌方式須按不同階段水稻需氮量、土壤供氮量和氮素利用率進(jìn)行分析和計(jì)算[5]。本研究表明氮肥用量為180 kg/hm2，晚秈稻適宜氮肥運(yùn)籌方式為基肥:分蘗肥:穗肥=60%:20%:20%，這與前人研究結(jié)果基本一致[10,19]，并且該組合處理氮肥農(nóng)學(xué)利用率最高。這是由于增大基蘗肥氮肥施用比例可提高分蘗期土壤速效氮含量，促進(jìn)水稻營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期對(duì)氮素的吸收，促進(jìn)分蘗，保證在有效分蘗時(shí)間內(nèi)獲得預(yù)期穗數(shù)[20]。本研究還表明氮肥用量為270 kg/hm2，晚秈稻適宜氮肥運(yùn)籌方式為基肥:分蘗肥:穗肥:粒肥=40%:20%:25%:15%，該組合處理產(chǎn)量及干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量與轉(zhuǎn)運(yùn)率最高。這可能原因是氮肥用量增大，延長(zhǎng)了水稻全生育期所致，如石慶華等[10]研究發(fā)現(xiàn)全生育期120天以上的晚秈稻品種適宜氮肥運(yùn)籌方式為基肥:分蘗肥:穗肥=4:2:4。

作物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中約90%干物質(zhì)形成來(lái)自于光合作用同化產(chǎn)物[21]，延緩后期葉片衰老進(jìn)程是水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培的中心環(huán)節(jié)。本研究發(fā)現(xiàn)施氮可顯著提高晚秈稻花后劍葉SPAD值，這與史方祝等[15]研究發(fā)現(xiàn)相一致。增加穗肥氮肥用量可顯著提高水稻灌漿期葉片全氮和葉綠素a、b含量，可有效延緩葉片衰老進(jìn)程，增加花后干物質(zhì)積累和籽粒產(chǎn)量[14]。但本研究發(fā)現(xiàn)，后期增施氮肥可增加花后劍葉SPAD值，但各氮肥運(yùn)籌方式之間差異不顯著，這可能與供試材料、施肥時(shí)間等因素有關(guān)，具體機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。此外，依據(jù)本研究相關(guān)性方程計(jì)算可得，晚秈稻劍葉SPAD值衰減率增加1個(gè)百分點(diǎn)，花后干物質(zhì)積累量、轉(zhuǎn)運(yùn)量和產(chǎn)量分別減少98.5、285、286 kg/hm2。

4 結(jié)論

施氮可增加晚秈稻有效穗數(shù)，擴(kuò)大群體庫(kù)容量，延緩花后葉片衰老進(jìn)程，增大花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量，提高花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率，進(jìn)而增加產(chǎn)量。晚秈稻產(chǎn)量與劍葉SPAD值衰減率顯著負(fù)相關(guān)，而與花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量顯著正相關(guān)。低氮肥用量時(shí)，應(yīng)增加晚秈稻氮肥基肥使用比例和減少追肥次數(shù)；較高氮肥用量時(shí)，可適當(dāng)增加氮肥后期追肥次數(shù)和比例。當(dāng)前晚秈稻適宜氮肥用量為180 kg/hm2，適宜氮肥運(yùn)籌方式為基肥:分蘗肥:穗肥=60%:20%:20%。