趙 凌， 張 勇， 朱 鎮(zhèn)， 陳 濤， 趙慶勇， 張亞東， 王才林

(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，國家耐鹽堿水稻技術(shù)創(chuàng)新中心華東分中心，江蘇南京210014)

水稻是世界上最重要的三大糧食作物之一，也是中國居民最重要的口糧作物。氮是水稻生長(zhǎng)發(fā)育的必需營養(yǎng)元素，是影響水稻最敏感的因素，對(duì)水稻的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成具有重要作用[1]。上世紀(jì)以來，中國水稻產(chǎn)量的提高主要依賴于應(yīng)用半矮稈品種以及加大水肥資源投入，其中氮肥大量施用為提高產(chǎn)量做出了重要貢獻(xiàn)。

氮肥是水稻生產(chǎn)中施入量最大的肥料。自20世紀(jì)70年代以來，追求高產(chǎn)導(dǎo)致中國水稻生產(chǎn)中氮肥施用量迅速增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國已成為世界上最大的氮肥消費(fèi)國，稻田施氮量達(dá)世界氮肥總用量的25%以上[2]。但是中國水稻的平均氮素農(nóng)學(xué)利用效率比發(fā)達(dá)國家低10%～20%，有些地區(qū)還不到發(fā)達(dá)國家的50%[3-4]。氮素過量施用導(dǎo)致了嚴(yán)重的空氣、土壤、水體污染。提高水稻氮素利用效率對(duì)減少生態(tài)系統(tǒng)污染，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，保障國家糧食安全具有重要意義[5]。

氮肥用量是調(diào)節(jié)水稻產(chǎn)量與品質(zhì)的重要栽培措施。合適的氮肥供應(yīng)能保障水稻正常生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程，提高產(chǎn)量，改善稻米品質(zhì)[6]。在一定范圍內(nèi)增施氮肥，可以增加分蘗，提高干物質(zhì)積累量、氮積累量和產(chǎn)量；過高的氮肥投入則促進(jìn)發(fā)生無效分蘗，干物質(zhì)、氮積累量下降，不僅影響產(chǎn)量和品質(zhì)，還導(dǎo)致氮素的生產(chǎn)效率和收獲指數(shù)均下降[7-10]。水稻不同品種對(duì)氮素的吸收利用存在顯著差異[11-12]，氮高效水稻品種在較低施氮量下可以獲得較高產(chǎn)量和氮肥利用率。篩選氮素高效利用的種質(zhì)資源，培育氮高效品種是解決氮素過量使用的重要措施[1,13]。2019年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部提出水稻綠色品種的指標(biāo)體系，提出大力發(fā)展資源節(jié)約型綠色品種，深入推進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型生產(chǎn)體系。

江蘇省年種植水稻2.2×106hm2左右，不僅是高產(chǎn)省份和中國水稻主產(chǎn)區(qū)之一，還是化肥高投入?yún)^(qū)，每公頃的化肥平均使用量為1 050 kg左右，其中氮肥用量超過450 kg，利用效率低[3]。肥料高投入不但增加了水稻生產(chǎn)成本，而且造成土壤板結(jié)酸化和江河湖泊富營養(yǎng)化，引起嚴(yán)重的環(huán)境污染，提高江蘇省水稻生產(chǎn)的氮素利用效率迫在眉睫。

南粳系列品種是江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的優(yōu)質(zhì)粳稻品種，其種植面積占目前全省水稻面積的三分之一以上，而且在周邊的滬、皖、魯、浙等地均推廣應(yīng)用。大面積生產(chǎn)中，農(nóng)戶對(duì)南粳系列品種施純氮量一般為240 kg/hm2以上，部分田塊達(dá)到300 kg/hm2，甚至更高。由于這些品種對(duì)氮肥響應(yīng)的差異目前還并不清楚，迫切需要在明確品種氮素利用特性的基礎(chǔ)上，優(yōu)化南粳系列品種的氮肥管理，確定合理施肥量，才能在保證產(chǎn)量和品質(zhì)的同時(shí)提高氮素利用效率。本研究擬以江蘇省及周邊地區(qū)近年來影響較大的南粳系列粳稻品種南粳9108、南粳5718等為研究對(duì)象，根據(jù)生產(chǎn)應(yīng)用情況，設(shè)置不施氮肥到施氮量450 kg/hm2共4個(gè)氮素水平，研究施氮量對(duì)產(chǎn)量相關(guān)要素的影響及南粳系列品種氮肥利用率的差異，以期為江蘇省及周邊地區(qū)水稻綠色生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試品種及種植

供試材料為南粳系列粳稻品種，共7個(gè)，分別為南粳9108、南粳9308、南粳9036、南粳5818、南粳5718、南粳60和南粳5758。試驗(yàn)于2021年進(jìn)行，種植于江蘇省南京市江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院南京本部試驗(yàn)基地。土壤全氮含量1.40 g/kg，速效磷含量14.10 mg/kg、速效鉀含量112.80 mg/kg。

試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，以施氮處理為主區(qū)，水稻品種為裂區(qū)。設(shè)4個(gè)純氮施用量(N0：0 kg/hm2；N1：150 kg/hm2；N2：300 kg/hm2；N3：450 kg/hm2)。不同氮素處理區(qū)用水泥埂隔離，單獨(dú)排灌。裂區(qū)種植18行，每行18株，單本栽插，行株距為25.0 cm×13.3 cm，重復(fù)3次。5月10日播種，6月15日移栽。復(fù)合肥統(tǒng)一用量基施，施用量為P2O545 kg/hm2、K2O 60 kg/hm2，氮肥運(yùn)籌模式為基肥∶蘗肥∶穗肥=2∶4∶4。塑盤毯苗育秧，秧齡25 d，人工模擬機(jī)插移栽。其他管理措施同常規(guī)大田栽培。

1.2 產(chǎn)量相關(guān)性狀測(cè)定

劍葉葉綠素含量測(cè)定：使用葉綠素儀(SPAD-502，Monito公司產(chǎn)品)于抽穗期(抽穗后3 d)開始測(cè)量劍葉的葉綠素含量直至成熟，每7 d測(cè)量一次。每個(gè)品種隨機(jī)抽取3穴植株，每穴選擇3張劍葉，每張葉片測(cè)量5個(gè)不同位置的SPAD值，取平均值。葉綠素含量(mg/dm2)=0.128 5×SPAD值 -0.565 6[14]。本研究中葉綠素含量均用SPAD值表示。

劍葉葉面積測(cè)定：在各小區(qū)中人工挑選長(zhǎng)勢(shì)一致的5穴水稻，齊穗后測(cè)量主莖穗劍葉的長(zhǎng)度和寬度，乘積得出后再乘以換算系數(shù)0.75，計(jì)算出水稻劍葉的葉面積[15]。

節(jié)間抗折力測(cè)定：齊穗期測(cè)定節(jié)間抗折力。各小區(qū)選擇分蘗數(shù)一致的5穴植株，在距地面20 cm處使用YYD-1A抗倒伏計(jì)(浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司產(chǎn)品)從垂直于莖稈開始向前推壓整株至45 ℃傾角處，記錄的最大推壓阻力即為節(jié)間抗折力[16]。

農(nóng)藝性狀測(cè)定：品種成熟后從每個(gè)小區(qū)中去除邊際，隨機(jī)挑選6穴植株，測(cè)定株高和穗數(shù)后采集地上部分。3穴植株考察結(jié)實(shí)率、千粒質(zhì)量等農(nóng)藝性狀，3穴植株測(cè)定氮素含量。

產(chǎn)量測(cè)定：成熟后每個(gè)小區(qū)避免邊際效應(yīng)，去除小區(qū)四周兩排后全部收獲，曬至水分含量為15%后稱質(zhì)量。

1.3 氮素利用效率測(cè)定

采集單株的地上部分，105 ℃處理30 min殺青，然后將樣品分為秸稈和籽粒2部分，70 ℃烘箱烘干至恒質(zhì)量后稱質(zhì)量，然后用植株粉碎機(jī)粉碎樣品。樣品消化后采用連續(xù)流動(dòng)分析儀(Analytical AA3，Seal公司產(chǎn)品)進(jìn)行總氮含量的測(cè)定[17]。計(jì)算氮素利用效率相關(guān)指標(biāo)[18]。

氮素農(nóng)學(xué)利用效率(ANUE，kg/kg)=(氮肥施用量高的區(qū)域單位面積水稻籽粒產(chǎn)量-氮肥施用量低的區(qū)域單位面積水稻籽粒產(chǎn)量)/當(dāng)季兩地單位面積農(nóng)田施氮量(換算為純氮)差值

氮素生理利用效率(PNUE，kg/kg)=單株籽粒產(chǎn)量/單株地上部總氮含量

氮肥貢獻(xiàn)率(NCP)=(施氮區(qū)產(chǎn)量-無氮區(qū)產(chǎn)量)/施氮區(qū)產(chǎn)量×100%

氮素偏生產(chǎn)力(PFP，kg/kg)=施氮區(qū)產(chǎn)量/氮肥施用量

氮素收獲指數(shù)(NHI)=收獲時(shí)單株籽粒氮素含量/單株地上部總氮含量×100%

利用SPSS 22.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析和方差分析。相關(guān)性分析采用Pearson分析方法，依循Duncan’s方法判定差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮素水平、品種及其互作對(duì)南粳系列品種農(nóng)藝性狀的影響

在調(diào)查的8個(gè)農(nóng)藝性狀中，每穗穎花數(shù)在重復(fù)間的差異達(dá)到顯著水平，其他7個(gè)性狀，包括劍葉葉綠素含量、劍葉葉面積、節(jié)間抗折力、每穴穗數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒質(zhì)量、產(chǎn)量的重復(fù)間差異均不顯著。不同氮素水平的劍葉葉綠素含量、劍葉葉面積、節(jié)間抗折力、每穴穗數(shù)、每穗穎花數(shù)、產(chǎn)量存在顯著差異，而結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量的差異不顯著。不同品種間的結(jié)實(shí)率差異不顯著，每穴穗數(shù)差異顯著，其他性狀均存在極顯著差異。氮素水平與品種互作對(duì)抗倒性、每穗穎花數(shù)具有極顯著影響(表1)。

表1 抽穗期劍葉、節(jié)間抗折力、產(chǎn)量及其構(gòu)成要素在品種、氮素水平間的方差分析

2.2 氮素對(duì)南粳系列品種葉色和劍葉葉面積的影響

在不同氮素處理下，7個(gè)南粳系列品種抽穗后至成熟的劍葉葉片SPAD值均呈現(xiàn)先緩慢上升后下降的趨勢(shì)。劍葉葉色在4個(gè)氮素水平下有明顯不同，其中N0處理葉色最淡，SPAD值最低，隨著施氮量的增加，葉色變深(圖1)。在所有7個(gè)試驗(yàn)品種中，南粳5718的葉色比較深，8月26日測(cè)定其不同處理的SPAD值均在44.0以上，其中在N2處理下抽穗期(8月18日)的劍葉SPAD值達(dá)到了46.8，灌漿初期(9月4日)劍葉SPAD值達(dá)到56.6。南粳60在抽穗期不施氮肥(N0)時(shí)葉色最淡，SPAD值為35.0左右。

A：南粳9108；B：南粳5718。N0、N1、N2、N3見表1注。

不同品種間葉色對(duì)氮素處理的響應(yīng)趨勢(shì)存在一定差異。對(duì)于抽穗期而言，雖然所有品種均表現(xiàn)為不施氮肥時(shí)葉色最淡，但是隨著氮素施肥量的增加，不同品種表現(xiàn)出不同的葉色變化。南粳9108、南粳5758、南粳5818、南粳9308和南粳9036均表現(xiàn)為N2、N3處理下的劍葉SPAD值沒有顯著差異，且高于其他2個(gè)氮素水平。隨著灌漿進(jìn)程的推進(jìn)，7個(gè)品種的劍葉SPAD值均呈現(xiàn)先緩慢上升后快速下降的趨勢(shì)，在抽穗后20 d左右劍葉SPAD值達(dá)到頂峰(圖2)。

A：南粳9108；B：南粳5718。a:08-04;b:08-09;c:08-14;d:08-19;e:08-24;f:08-29;g:09-03;h:09-08;i:09-13;j:09-18;k:09-23；l：09-28。N0、N1、N2、N3見表1注。

7個(gè)南粳系列品種的劍葉大小不同。在不施肥條件下，南粳5758和南粳5718的劍葉葉面積大于其他品種。在適宜范圍內(nèi)，隨著氮素水平的增加，7個(gè)品種劍葉葉面積總體呈增大的趨勢(shì)。其中南粳9108、南粳9308和南粳60的葉面積增幅最大，超過了15 cm2。南粳5758和南粳9036在N2處理下的劍葉葉面積顯著高于其他處理。南粳9108、南粳5718和南粳60的劍葉葉面積對(duì)氮素水平的增加不敏感，南粳9108的劍葉葉面積在N1、N2、N3處理間差異不顯著，但均高于N0處理；南粳5718和南粳60的劍葉葉面積N1、N2、N3處理間無顯著差異，但N1處理與N0處理差異不顯著，N2、N3處理顯著高于N0處理(表2)。

表2 施氮對(duì)不同南粳系列品種水稻抽穗期劍葉、節(jié)間抗折力、產(chǎn)量及其構(gòu)成要素的影響

同一品種中同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)。N0：純氮施氮量0 kg/hm2；N1：純氮施氮量150 kg/hm2；N2：純氮施氮量300 kg/hm2；N3：純氮施氮量450 kg/hm2。表中數(shù)據(jù)均為平均數(shù)(n=3)。劍葉葉綠素含量為8月26日測(cè)量的SPAD值。

2.3 氮素對(duì)南粳系列品種產(chǎn)量的影響

表1顯示，在磷、鉀施肥量一致的基礎(chǔ)上，隨著氮肥水平的變化，不同品種產(chǎn)量變幅較大。不施氮條件(N0)下產(chǎn)量為6.46～8.38 t/hm2，N1施氮水平下產(chǎn)量為8.93～9.99 t/hm2，N2處理下產(chǎn)量為9.21～9.98 t/hm2，高氮肥水平(N3)下產(chǎn)量為8.46～10.00 t/hm2。從整體趨勢(shì)看，隨著氮素水平逐漸升高，產(chǎn)量增加，但是到了高氮水平時(shí)，部分品種的產(chǎn)量并不持續(xù)增加，南粳5758、南粳5818、南粳60、南粳9308和南粳9036的小區(qū)產(chǎn)量在N1、N2、N3處理間無顯著差異，均高于不施氮肥處理。

雖然所有參試品種施氮后都表現(xiàn)增產(chǎn)，但是品種間施氮的增產(chǎn)效果差異較大(圖3)。在不施氮肥的情況下，南粳5718的產(chǎn)量超過了8.00 t/hm2，在參試品種中產(chǎn)量最高，南粳5818產(chǎn)量最低(6.46 t/hm2)。與N0相比，低氮(N1)和中氮(N2)條件下均是南粳5818增產(chǎn)最高，分別為2.84 t/hm2和3.07 t/hm2。南粳5758、南粳5818、南粳60、南粳9308、南粳9036施氮肥后的產(chǎn)量均顯著高于不施氮，但不同施氮水平間的產(chǎn)量并沒有顯著差異。南粳9108和南粳5718施肥后產(chǎn)量增加，南粳9108在低氮、中氮條件的下產(chǎn)量高于高氮，南粳5718則是N1處理下產(chǎn)量最高。7個(gè)水稻品種施氮后的最高產(chǎn)量與不施氮條件下產(chǎn)量相比，產(chǎn)量增加范圍為1.61～3.43 t/hm2。

圖3 不同施氮水平下南粳系列品種產(chǎn)量

在高氮條件下品種的增產(chǎn)趨勢(shì)與中氮條件下不同。高氮條件下南粳60產(chǎn)量最高，達(dá)10.00 t/hm2，南粳9108產(chǎn)量最低，為8.46 t/hm2。南粳5818在不施氮的情況下產(chǎn)量最低，在高氮條件下南粳5818產(chǎn)量增加最高，達(dá)到3.43 t/hm2，增產(chǎn)率為53.10%；南粳9108和南粳5718的增產(chǎn)都比較低，為1.00 t/hm2左右，增產(chǎn)率分別為13.56%和11.69%。說明南粳5818對(duì)氮肥比較敏感，而南粳9108和南粳5718對(duì)氮肥較不敏感(表1)。

2.4 氮素對(duì)南粳系列品種產(chǎn)量構(gòu)成及相關(guān)因素的影響

抗倒性對(duì)品種產(chǎn)量和品質(zhì)的形成具有非常重要的作用，尤其是在追求高產(chǎn)的情況下，灌漿后期遇到不利天氣更易造成倒伏，節(jié)間抗折力是評(píng)價(jià)抗倒性的重要指標(biāo)之一。不同氮素處理下，7個(gè)南粳系列品種的節(jié)間抗折力表現(xiàn)不同(圖4)。在不施氮肥條件下，南粳5758的節(jié)間抗折力最大，抗倒伏能力最強(qiáng)，其次為南粳9036。高氮條件下，南粳5718和南粳9036的節(jié)間抗折力高于其他5個(gè)品種。在全部7個(gè)試驗(yàn)品種中，除了南粳5758的抗倒性在不施氮肥條件下高于其他氮素水平外，其他6個(gè)品種均表現(xiàn)為低氮水平的抗倒性最強(qiáng)。

A：南粳9308；B：南粳9036；C:南粳9108；D:南粳5818;E:南粳5718;F:南粳60;G:南粳5758。圖中不同小寫字母表示同一品種不同氮素處理間差異達(dá)0.05顯著水平。N0、N1、N2、N3見表1注。

各個(gè)品種的產(chǎn)量構(gòu)成要素穗數(shù)、每穗穎花數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量對(duì)氮素處理的響應(yīng)并不相同。氮素水平對(duì)穗數(shù)和每穗穎花數(shù)均有比較明顯的影響(圖5)。7個(gè)品種中只有南粳9308的每穴穗數(shù)在不同氮素處理間不存在顯著差異。從整體趨勢(shì)看，隨著施氮量的增加，每穴穗數(shù)呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。南粳5758、南粳60的每穴穗數(shù)在N3、N2處理間沒有顯著差異，均高于N1、N0處理。南粳5718、南粳5818和南粳9036的每穴穗數(shù)則為N2處理下最高，分別為1穴13.1穗、13.9穗、13.3穗，其中南粳5718、南粳5818的每穴穗數(shù)在N1、N3處理間沒有顯著差異。南粳9108的每穴穗數(shù)對(duì)氮素的響應(yīng)與其他品種稍有不同，表現(xiàn)為高氮水平下最高。N0處理下，南粳系列品種中南粳9308的每穴穗數(shù)最多，為11.8穗，南粳5718每穴穗數(shù)最少，只有8.7穗(表2)。

A：南粳9108；B：南粳5718。

氮素水平對(duì)每穗穎花數(shù)和每穴穗數(shù)的影響明顯不同。南粳5758、南粳5818和南粳9308在高氮、中氮、低氮條件下的每穗穎花數(shù)沒有顯著差異，均顯著高于不施氮肥處理。南粳60在高氮水平下的每穗穎花數(shù)只有104.8粒，顯著低于其他3個(gè)氮素水平。南粳9036在中氮條件和低氮條件下的每穗穎花數(shù)分別為120.0粒和110.6粒，沒有顯著差異，顯著高于不施氮肥條件下的88.9粒和高氮條件下的95.9粒(表2)。

氮素處理對(duì)各南粳系列品種結(jié)實(shí)率的影響不大，所有參試品種的結(jié)實(shí)率都在90%以上。7個(gè)品種中只有3個(gè)品種，即南粳5758、南粳5718和南粳9308的結(jié)實(shí)率在各氮素水平間存在顯著差異。南粳5758和南粳5718表現(xiàn)為不施氮處理結(jié)實(shí)率最高。南粳9308則是高氮處理結(jié)實(shí)率最低，顯著低于其他3個(gè)處理(表2)。

氮素處理對(duì)各南粳系列品種千粒質(zhì)量的影響與穗數(shù)、每穗穎花數(shù)和結(jié)實(shí)率均不相同。參試7個(gè)品種的千粒質(zhì)量在各氮素水平間均不存在顯著差異(表2)。

2.5 南粳系列品種的氮素利用效率

表3顯示，7個(gè)品種的氮素偏生產(chǎn)力(PFP)為59.61～66.61 kg/kg。南粳9108的氮素偏生產(chǎn)力最低，59.61 kg/kg，另外6個(gè)品種的氮素偏生產(chǎn)力均高于60.00 kg/kg，其中南粳5718的氮素偏生產(chǎn)力最高，為66.61 kg/kg。7個(gè)品種的氮素收獲指數(shù)(NHI)均在60.00%以上，其中南粳5758的氮素收獲指數(shù)最高，為68.07%，南粳5718的氮素收獲指數(shù)最低，為60.29%。品種間的氮肥貢獻(xiàn)率(NCP)具有一定差異，7個(gè)品種中，南粳5818的氮肥貢獻(xiàn)率最高，為30.60%，其次為南粳9036，氮肥貢獻(xiàn)率為27.34%，其余5個(gè)品種的氮素貢獻(xiàn)率為16.50%～21.09%。

南粳系列7個(gè)品種的氮素農(nóng)學(xué)利用效率(ANUE)存在較大的差異。南粳5818的ANUE最高，達(dá)到18.98 kg/kg；南粳9036的ANUE稍低，為17.17 kg/kg，南粳9108的ANUE最低，為9.82 kg/kg，其余4個(gè)品種的ANUE為11.00～14.00 kg/kg。對(duì)于氮素生理利用效率(PNUE)來說，在低氮條件下，7個(gè)品種的PNUE均在40.00 kg/kg以上，其中南粳60的PNUE較高，達(dá)到58.20 kg/kg(表3)。

表3 施氮對(duì)不同品種水稻氮肥利用率的影響

3 討論

氮素是水稻生長(zhǎng)中的重要元素，施用氮肥在一定范圍內(nèi)能有效提升水稻產(chǎn)量。隨著施氮量的增加，土壤中硝態(tài)氮的大量殘留導(dǎo)致水稻氮肥利用率降低，氮肥的增產(chǎn)效果不明顯[19]。中國目前氮肥年施用量已經(jīng)達(dá)到甚至超過世界平均水平的3倍，氮肥利用效率卻處于較低水平[20]。長(zhǎng)期大量施肥造成土壤背景中氮過高，在這種田塊中育成的水稻品種對(duì)氮肥的敏感性低，耐肥性強(qiáng)，這也是中國稻田氮肥利用率低的原因之一[21-23]。

目前中國水稻生產(chǎn)迫切需要提高氮肥利用效率，在保障高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的基礎(chǔ)上，盡可能降低氮肥的用量[19]。由于不同品種對(duì)氮肥的響應(yīng)模式并不相同，明確不同品種對(duì)氮肥的響應(yīng)方式，確定合理的施氮量和施氮方式是提高氮肥利用率，減少農(nóng)田氮素污染，挖掘產(chǎn)量潛力的重要措施和手段。大量研究結(jié)果表明，水稻產(chǎn)量隨著施氮水平的提高呈先升后降的趨勢(shì)[24-25]。李向輝等[26]發(fā)現(xiàn)，低氮水平下增施氮肥能夠提高氮肥利用率，但施氮量超過180 kg/hm2后氮肥利用效果則隨施氮量的增加而下降。魏海燕等[27]發(fā)現(xiàn)5個(gè)超級(jí)粳稻品種的產(chǎn)量隨氮肥用量的增加先增加后下降，300 kg/hm2施氮條件下獲得最高產(chǎn)量。徐杰姣[28]發(fā)現(xiàn)南粳9108的產(chǎn)量隨施氮量增加先增后降，以300 kg/hm2處理下的產(chǎn)量最大。張慶等[29]發(fā)現(xiàn)南粳46和南粳5055在施氮量為240 kg/hm2和300 kg/hm2時(shí)能夠達(dá)到產(chǎn)量和品質(zhì)的協(xié)調(diào)，240 kg/hm2是兼顧效益的最佳施氮量。實(shí)際生產(chǎn)中，還需要根據(jù)種植田塊中土壤的養(yǎng)分本底和不同品種的需肥特點(diǎn)來確定適宜施氮量。在本研究中，雖然南粳5818和南粳60在高氮條件下產(chǎn)量最高，但是南粳5758、南粳5818、南粳60、南粳9308和南粳9036在高、中、低氮肥條件下的產(chǎn)量并沒有顯著差異，均表現(xiàn)為施氮肥處理下的產(chǎn)量顯著高于不施氮肥處理。南粳5718在低氮條件下產(chǎn)量最高，南粳9108在低氮、中氮條件下產(chǎn)量沒有顯著差異，但高于高氮處理和不施氮肥處理。南粳5718是對(duì)低氮敏感的品種。本研究的7個(gè)南粳系列品種在低氮(150 kg/hm2)條件下可以更好地實(shí)現(xiàn)氮素利用和產(chǎn)量的協(xié)同。

只有探明不同品種對(duì)氮素的吸收、利用特性，才能實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)與氮肥高效利用的有機(jī)協(xié)調(diào)。前人研究結(jié)果表明，不同類型的水稻品種間氮素利用率存在明顯差異[30-32]。培育和推廣應(yīng)用氮肥利用率高且產(chǎn)量水平高的品種，是減少氮肥施用，降低環(huán)境污染的根本途徑[33]。品種的氮素吸收、利用能力與干物質(zhì)生產(chǎn)能力有關(guān)[28]。目前評(píng)價(jià)氮利用效率的指標(biāo)有PNUE、ANUE和PFP等。一般來講，氮肥貢獻(xiàn)率越高，PNUE和ANUE也越高。健康的水稻群體在無其他限制因子時(shí)，其PNUE一般為50 kg/kg左右，氮肥施用過量會(huì)造成PNUE急劇下降[34]。在本研究的7個(gè)南粳系列品種中，南粳5818和南粳9036的ANUE較高，南粳60的PNUE最高，這3個(gè)品種的產(chǎn)量對(duì)氮素比較敏感。本團(tuán)隊(duì)對(duì)南粳60和南粳9036連續(xù)3年進(jìn)行試驗(yàn)，均發(fā)現(xiàn)它們具有較高的氮素利用效率(數(shù)據(jù)未展示)。對(duì)于這種氮肥高效敏感型品種，需要優(yōu)化氮肥運(yùn)籌方式，從而在保證產(chǎn)量的前提下實(shí)現(xiàn)更高的氮肥利用率。南粳9108和南粳5758施氮后增產(chǎn)潛力較低，表現(xiàn)為對(duì)氮肥較不敏感，耐缺氮能力較強(qiáng)，對(duì)于這種氮肥低效遲鈍型品種，生產(chǎn)上可適當(dāng)減少氮肥的用量，以獲得較高的氮肥利用率。南粳5718和南粳9308屬于氮素利用效率中等的中間型品種，其產(chǎn)量潛力大，可進(jìn)一步優(yōu)化氮肥用量和施用方法，以同時(shí)實(shí)現(xiàn)水稻高產(chǎn)和氮肥高效利用[35]。對(duì)每種氮肥響應(yīng)類型的品種，要進(jìn)一步提高氮肥利用率，都需要通過田間試驗(yàn)來確定最佳氮肥用量和施用方式，實(shí)現(xiàn)良田、良種和良法配套。

從水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素分析，一般結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量表現(xiàn)為隨著施氮量的增加略有降低[24-25]。魏海燕等[27]發(fā)現(xiàn)當(dāng)施氮量為0～337.5 kg/hm2時(shí)，有效穗數(shù)隨著施氮量的提高先升后降，每穗穎花數(shù)增加。吳培[36]認(rèn)為當(dāng)施氮量為0～300.0 kg/hm2時(shí)，隨著氮肥施用量的增加，機(jī)直播粳稻的有效穗數(shù)和每穗穎花數(shù)都持續(xù)增加。劇成欣[4]也發(fā)現(xiàn)，與氮鈍感品種相比，氮高效品種的總穎花量、莖蘗成穗率、葉面積指數(shù)、穎花粒葉比、實(shí)粒粒葉比(實(shí)粒數(shù)/葉面積)和粒重粒葉比(產(chǎn)量/葉面積)均較高，可以利用上述性狀篩選氮高效水稻品種。本研究結(jié)果表明，氮高效品種南粳5818和南粳9036施氮肥后產(chǎn)量較高，主要得益于每穴穗數(shù)和每穗穎花數(shù)對(duì)氮肥的較高敏感性，2個(gè)品種的結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量對(duì)氮肥均表現(xiàn)比較鈍感，施氮量不同條件下的結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量無顯著差異。申勇等[37]也發(fā)現(xiàn)氮高效品種施肥后千粒質(zhì)量并無顯著變化，產(chǎn)量升高的主要原因是總穎花數(shù)的升高。張慶等[29]指出，軟米品種的結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量隨施氮量增加而保持相對(duì)穩(wěn)定，穗數(shù)增高但增幅不大，每穗粒數(shù)隨氮肥量提高而增加。因此，對(duì)本研究的南粳系列品種，在兼顧氮素高效利用的情況下實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的關(guān)鍵是穩(wěn)定結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量，同時(shí)提高群體穎花量。

葉片不僅是植物吸收和利用光能的重要場(chǎng)所，還是制造同化物、促進(jìn)干物質(zhì)積累的重要源。大量研究結(jié)果表明，水稻葉片的葉綠素含量與施氮量呈正相關(guān)[38-41]。葉片含氮量的增加能夠提高光合色素含量，從而提高光合能力，更加充分地發(fā)揮葉綠體的光合潛能[42]。本研究中，除了南粳5758和南粳60的劍葉葉綠素含量、南粳5718的劍葉葉面積外，其他品種的劍葉葉綠素含量和葉面積均表現(xiàn)出隨著氮素水平的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，其中中氮條件下的劍葉葉綠素含量和葉面積基本與高氮水平下的無顯著差異。綜合考慮，對(duì)于本研究的大多數(shù)南粳系列品種而言，中氮水平可以使劍葉葉綠素含量、葉面積達(dá)到較高的水平，滿足產(chǎn)量和品質(zhì)形成的需要。

足夠的氮肥投入是保障水稻高產(chǎn)的必要條件，但同時(shí)也加大了植株倒伏的風(fēng)險(xiǎn)。隨著施氮量的增加，水稻莖稈抗折力呈下降的趨勢(shì)，倒伏指數(shù)與產(chǎn)量呈顯著或極顯著正相關(guān)[43]。篩選、培育氮肥利用率高的水稻品種，需要同時(shí)關(guān)注品種的抗倒伏能力。本研究中，高氮條件下南粳5718和南粳9036的節(jié)間抗折力較高，抗倒性表現(xiàn)出色，中氮條件下南粳5818具有較好的抗倒性。