湘南地区不同氮肥用量对水稻农艺性状及氮肥利用率的影响

刘淑军，黄平娜，秦道珠

（1.国家水稻产业祁阳综合试验站，湖南 祁阳 426182；2.中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京 10081）

水稻是我国种植面积最广和产量最高的粮食作物，也是氮肥消耗量最大的粮食作物。目前中国已成为世界氮肥的第一大消费国[1]，氮肥消耗量占世界氮肥总量的30%,水稻生产消耗的氮肥占世界水稻氮肥总消耗量的37%[2]。1949～1998年50 a间，中国粮食年总产与化肥氮年使用量的相关系数高达0.9。氮肥的增产效果与农田的基础产量有关[3]。可见，氮素作为作物生产所必须的营养元素，是影响水稻产量的一个重要因素。与其它的主要产稻国相比,中国水稻氮肥施用量高而利用率低[4－6]。据报道,特别是在中国南方一些主要水稻产区，水稻施氮量远远高于稻田单季稻平均氮肥用量。氮肥的不合理施用造成利用率下降[7]。湖南省作为中国水稻主产区之一，水稻占全省作物种植面积的75%。在高产水稻栽培中，稻农偏施氮肥，而大部分氮施入稻田以各种形式进入大气和水体环境,这不仅造成肥料氮和能源的浪费，而且对地下水质也造成了潜在威胁[8]。因此，确定合理施氮量不仅可以提高水稻产量、氮肥利用率,还可以减少因过量施肥而造成的环境污染。本研究设置4个不同的氮肥用量水平，采用田间试验与室内分析相结合的研究方法，研究了不同施氮量条件下湘南地区双季稻的农艺性状以及氮肥利用率，从而明确早、晚稻适宜的施氮量，为国家水稻产业技术研究和水稻生产氮肥的精准施用量提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与方法

试验于2009年3-10月在湖南省祁阳县文富市镇官山坪村中国农业科学院红壤试验站稻田进行。供试土壤属湘南丘陵区第四纪红壤发育的典型双季稻田，面积1 300 m2，种植制度为稻—稻—油菜三熟制，前茬作物为油菜。供试稻田0～20 cm表层土壤的pH值为5.8，有机质含量为23.673 g/kg，全氮1.518 g/kg，速效氮114.6 mg/kg，速效磷 19.0 mg/kg，速效钾 49.2 mg/kg。

1.2 供试品种

供试早稻品种为金优974，晚稻品种为金优207，种植密度20 cm×20 cm，每穴插1～2颗秧苗。

1.3 试验处理

试验共设4个氮肥用量水平。（1）对照：不施氮肥（N0）；（2）比当地水稻生产施氮肥水平135 kg/hm2降低 30%（N1），N1=94.5 kg/hm2；（3） 按当地水稻生产平均施氮肥水平（N2），N2=135 kg/hm2；（4）比当地水稻生产施氮肥水平提高30%的施氮肥水平（N3），N3=175.5 kg/hm2；氮肥为尿素（含 N46%）。氮肥施用方法：氮肥70%作基肥、20%作分蘖肥、10%作穗肥。磷肥为过磷酸钙（含P2O512%），P2O5=90.0 kg/hm2，磷肥100%作基肥用。钾肥为氯化钾（含K2O 60%），K2O=112.5 kg/hm2。钾肥基肥和穗肥各占50%。所有处理均施用等量磷肥和钾肥。试验在同一块稻田进行，早、晚稻施肥量相等。试验小区面积3 m×5 m＝15 m2，重复4次，随机区组排列。

1.4 测定项目与方法

（1）土壤养分测定：基础土测定土壤有机质、全氮、速效氮、磷、钾的含量及pH等主要指标，均采用常规分析法[9]。即有机质采用重铬酸钾容量法-外加热法，全氮采用半微量凯氏法，碱解氮采用碱解扩散法，速效磷采用Olsen法，速效钾采用乙酸铵浸提-火焰光度法测定。

（2）茎蘖动态调查：分蘖动态调查的样点10丛定位。从水稻移栽开始至齐穗黄熟期，每5 d调查一次分蘖苗数。共4个重复。

（3）干物重及植株吸氮量：在成熟期以平均茎蘖数为标准，每小区取代表性植株6丛，植株连根拔出，清洗，去根，烘干称重。其干物质样本保留做水稻植株含氮量分析（凯氏定氮法）。共4个重复。

（4）经济性状：有效穗每小区调查30丛。并计算每丛平均穗数，以平均穗数为标准，在小区不同区域取株高、穗型有代表性的稻丛4丛，室内风干后考查每穗总粒数、实粒数、结实率、千粒重。共4个重复。

（5）成熟期测产：每小区收获6 m2测产。

2 结果与分析

2.1 分蘖动态

从图1可以看出，早稻移栽期各处理分蘖数基本一致，分蘖数随着氮肥的增加而增加，从5月12日开始，施氮处理的分蘖数高于N0。从6月10日开始，N3处理的分蘖数显著高于N1和N2。各处理的分蘖数在5月28～6月3日达到最高，其中N3、N2的最高分蘖出现在6月3日，N1、N0的最高分蘖出现在5月28日，该结果和张祥明等[10]的研究结果一致，施氮量低的处理最高分蘖时期出现早，而施氮量高的处理最高分蘖时期出现晚,这与氮水平的提高可促进水稻的营养生长有关。

图1 早稻分蘖动态

由图1、图2可见，不同氮肥用量对晚稻分蘖动态的影响不同于早稻。从8月2日开始，晚稻施氮处理的分蘖数高于N0，从7月27日开始，N3显著高于N2、N1处理，N2和N1之间差异不显著。从8月19日开始，施氮肥的三个处理分蘖数下降，以N3下降趋势最大，其次为N2、N1，不施氮肥的N0下降趋势最小。可见，增加氮肥用量在晚稻生长期间虽然增加了水稻分蘖数，同时也增加了水稻的无效分蘖，使得在后期大量无效分蘖死亡。

2.2 经济性状

图2 晚稻分蘖动态

从表1可以看出，氮肥的施用提高了早稻的有效穗数，各处理与对照之间差异显著，增幅随氮肥用量增加而增加。每穗的总粒数随氮肥的增加而增加，但实粒数有所降低。同样，N3处理的早稻结实率降低了。早稻的千粒重随着氮肥的增加有降低的趋势。统计分析结果表明：N1、N2、N3和N0处理之间有效穗数差异达显著水平，总粒数、实粒数、结实率、千粒重的差异均不显著。

表1 早稻经济性状

不同施氮量对晚稻产量构成因子的影响不同于早稻，氮肥的施用尽管提高了有效穗数，但随着氮肥用量增加，有效穗数有所降低（见表2）。不同施氮量对每穗总粒数的影响和早稻一样，随着氮肥的增加而增加，以N3最高，和N0之间差异达显著水平。和早稻不同的是，氮肥的施用降低了晚稻的实粒数、结实率和千粒重，影响最显著的为结实率，N1、N2、N3和N0之间的结实率差异达显著水平，并随氮肥用量增加而逐渐降低。和结实率一样，晚稻的千粒重也随氮肥用量增加而逐渐减小，只是减小幅度极小，处理之间差异不显著。氮肥不同用量对晚稻实粒数的影响不明显。

表2 晚稻经济性状

2.3 产量和经济效益估算

从表3可以看出，氮肥的施用可显著提高早稻产量，并随着氮肥用量的增加而增加，N3的产量最高，和N1、N0之间差异达到显著水平。早稻产量和氮肥用量之间呈曲线相关关系，y=-0.067 4N2+32.444N+2 530.1，R2=0.997 0，最高产量施氮量为240.7 kg/hm2，产量最高达 6 434.5 kg/hm2。早稻的纯增收入随着氮肥用量的增加而增加，N1、N2、N3比N0分别增收114.4%、133.0%、158.8%，增收效益明显。纯增收入和氮肥用量之间也呈曲线相关关系，y=-0.126 7N2+55.774N+3 797，R2=0.996 1，最高经济施氮量为220.1 kg/hm2，净效益达到最高值，为9 935 元/hm2。

表3 早稻产量及经济效益估算

不同氮肥用量对晚稻产量和经济效益的影响不同于早稻，从表4可以看出，氮肥的施用提高了晚稻的产量，但随着氮肥用量的增加产量逐渐减少。晚稻产量和氮肥用量之间呈曲线相关关系，y=-0.070 9N2+17.344N+3 507.9，R2=0.963 6，最高产量施氮量为122.3 kg/hm2，产量最高达4 568.3 kg/hm2。和产量的变化趋势一样，纯收入也随着氮肥用量的增加而逐渐降低，纯增收入和氮肥用量之间同样呈曲线相关关系，y=-0.144 7N2+30.161N+6 196.4，R2=0.930 1，最高经济施氮量为104.2 kg/hm2，净效益达到最高值，为7 768.5元/hm2。

表4 晚稻产量及经济效益估算

2.4 氮肥利用率

从表5可以看出，早稻的氮肥吸收利用率随氮肥的增加而增加，土壤氮依存率和氮肥农学利用率均随氮肥的增加而下降，以N1的土壤氮依存率和氮肥农学利用率最高，氮肥用量的增加反而降低了土壤对水稻吸收氮的贡献。晚稻的氮肥吸收利用率以N1最高，其次分别为N3、N2；土壤氮依存率以常规施肥的N2最高，其次为N1、N3；氮肥农学利用率和早稻一样，随着氮肥的增加而逐渐下降，以减氮的N1最高。

表5 早、晚稻的氮肥利用率

3 结论与讨论

（1）氮肥的施用可明显提高早、晚稻的分蘖数，并且随着氮肥的增加，早、晚稻的分蘖数逐渐增加，进入生殖生长阶段，施氮肥的三个处理晚稻分蘖数下降，以增氮处理的下降趋势最大；增施氮肥提高了早稻的有效穗数和每穗的总粒数，实粒数、结实率、千粒重有降低的趋势。而晚稻增施氮肥降低了有效穗数、结实率和千粒重，提高了每穗的总粒数，对实粒数的影响不显著。

（2）适量增施氮肥可提高早稻产量，早稻最高产量施氮量为240.7 kg/hm2，最高产量达到6 434.5 kg/hm2，早稻纯收入随着氮肥用量的增加而增加，最高经济施氮量为220.1 kg/hm2，最高纯收入为9 935.0元/hm2。晚稻产量和纯收入随着氮肥用量的增加而降低，以减氮处理最高，晚稻最高产量施氮量为122.3 kg/hm2，产量最高达4 568.3 kg/hm2，最高经济施氮量为104.2 kg/hm2，净效益达到最高值，为 7 768.5 元/hm2。

（3）增施氮肥可提高早稻的氮肥吸收利用率，而早稻的土壤氮依存率和氮肥农学利用率均随着氮肥的增加而逐渐下降。增施氮肥可降低晚稻的氮肥农学利用率，对晚稻的氮肥吸收利用率和土壤氮依存率影响不明显。

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