氮肥利用对水稻不同生育期的影响概述

陈浩，张秀英，周游，吴玉红，王薇，郝兴顺，邢丽红，龚亚丽，薛艳，秦宇航

(1.汉中市农业科学研究所，陕西汉中723000；2.襄阳市农业科学院,湖北襄阳441057)

氮肥利用对水稻不同生育期的影响概述

陈浩1，张秀英1，周游2，吴玉红1，王薇1，郝兴顺1，邢丽红1，龚亚丽1，薛艳1，秦宇航1

(1.汉中市农业科学研究所，陕西汉中723000；2.襄阳市农业科学院,湖北襄阳441057)

明确水稻生育期氮肥利用与产量的关系，对水稻高产和合理施肥措施的制定具有重要意义。在相同落谷量、等氮量条件下，氮肥基施比例过多，不利于水稻萌芽而影响成苗率。茎蘖增长速度与最高分蘖数随基施氮肥比例增加而提高，但基肥施氮量大易造成水稻群体过大而使成穗率降低。前期基蘖肥高时，可促进水稻的地上部分生长以及物质运输，更有利于中稻分蘖，但也会抑制地下部分的生长。降低基施氮肥比例可促进根系生长，增加穗肥比例，可增加地上部分干物质量，保持后期根系活力，并提高产量和抗倒伏能力。在水稻不同生育期，适宜的施氮量利于水稻群体的高效生长，形成较高的成穗率、单穗粒数和千粒质量，提高水稻产量。

水稻；生育期；氮肥；利用

肥料是农业生产中重要的生产资料之一，对作物增产、品质改善及农业增效具有重要意义。目前，我国化肥产业(主要是氮肥产业)一直存在着生产量大、使用不合理及利用率低等问题[1-4]，这是造成农业面源污染和严重制约农业可持续发展的主要原因之一。而氮素是植物生长的必需元素，氮肥合理运筹和科学管理对提高粮食产量，改善粮食品质、增加土地肥力、减少环境污染，以及增加农民收入至关重要。氮肥利用水平与作物种类、土壤肥力水平、自然气候环境和施肥措施等因素密切相关。如何提高氮肥利用率已成为农业生产相关研究领域的热点问题之一。

1 氮肥利用对水稻生长的影响

1.1 氮肥在水稻苗期到拔节期对水稻的影响

在氮肥施用水平适宜的条件下，水稻初期（苗期）随着基肥比例的增加，秧苗茎蘖数呈迅速增长态势。不同基施氮肥处理下，水稻移栽后28～31 d可达到最高分蘖。从秧苗至拔节期阶段，随着氮素增加，单位面积茎蘖数量与氮肥量呈正相关，各处理增加情况存在显著差异[5-6]，表明氮肥利用方式对水稻分蘖数量影响显著。特别是在分蘖期，在氮肥施用总量一致的情况下，最高分蘖数与基肥氮素施用水平呈正相关；在基肥氮素施用水平一致的情况下，秧苗最高分蘖数会随着氮肥施用时间后移呈下降趋势。在水稻基肥施氮水平一致的情况下，成穗率会随着氮肥施用的后移有所提高。表明在水稻茎蘖数相同条件下，氮肥施用期推移利于水稻对氮素的吸收，从而提高了水稻穗粒数[7-9]。水稻分蘖盛期，增施氮肥降低了水稻氮素积累量，表明在高氮施用条件下，水稻前期分蘖对作物氮素积累有一定的抑制作用。而幼穗分化二期和齐穗期，氮素积累随施氮量的提高而增加[10]。

1.2 氮肥在拔节期到抽穗期对水稻的影响

氮素基蘖肥施用量对水稻拔节期、抽穗期的茎蘖数产生一定影响。在不同的氮肥施用水平下，水稻茎蘖数增长速度随着基肥施用量增多而加快，最高苗值越大，表明氮基肥施用量的增加，水稻无效分蘖也在增加。拔节期至抽穗期阶段，无效分蘖逐渐死亡分解，其间部分氮素经过长时间的矿化或微生物降解才可以转运到有效蘖，对水稻后期生长和水稻产量的贡献很小，且影响水稻群体结构的优化，降低群体成穗率，不利于水稻对氮素的吸收与利用，从而影响稻谷产量[6,11]。水稻插植密度或施氮量一致时，拔节、抽穗期干物质量和谷物产量随着施氮量或密度的增加而增加，但增加到一定量时，稻谷产量增加量会逐渐降低，并且拔节期、抽穗期干物质量与产量呈极显著的二次曲线关系。当拔节期、抽穗期干物质过少时，群体优势降低，水稻穗数过少，严重影响水稻产量；当拔节、抽穗期干物质过多时，群体之间存在恶性竞争，成穗率降低，对水稻高产也产生一定影响[12]。

1.3 氮肥在抽穗到成熟期对水稻的的影响

在抽穗至成熟期氮全部作基肥，利于提高水稻根干质量，后移部分氮肥作追肥处理，随氮肥追施量的合理提高，水稻根干质量也明显提高[13-14]。研究表明，在抽穗期16 d分化过程中施氮，有利于含氮量高的功能叶片生产较高的光合产物，满足穗分化的碳素需要，同时还可以使基部叶片有较高的含氮量，以维持根系的吸收养分能力，促使壮杆大穗的形成[15]。但在促使大穗形成的同时，相应地可能会带来结实率显著降低的严重后果，因此生产上要尽量协调二者的关系。随着氮肥比例的前移，成熟期明显提前，比氮肥正常施用提前3～5 d。同时，株高与施氮量有显著关系；随施氮量的增加，绿度值呈增加趋势；茎蘖数、有效穗数随施氮量的增加而增加，但施氮到一定量时则呈持续缓慢增加；穗粒数随施氮量的增加而增加，但到一定量后不增加反而下降；施氮量对粒质量的影响表现为随施氮量的增加而粒质量下降[16]。

2 氮肥利用与水稻产量之间的关系

2.1 氮肥利用与有效穗之间的关系

有效穗的本质就是有效分蘖，所以可以通过控制有效分蘖来增加有效穗。随着施氮量的增加，茎蘖数和有效穗数不断增加，但施氮量到一定水平时，会减缓增加的数量[17-19]。每穗粒数和实粒数与施氮量的关系呈为抛物线状，随着氮肥施用量的增加每穗粒数和实粒数呈上升趋势，当氮肥施用到一定量时，每穗粒数和实粒数反而呈下降趋势。同样，氮肥施用量对粒质量也会产生一定的影响，表现为随施氮量的增加而粒质量下降，并且随着有效穗的增加而降低，这与施氮施用水平、水稻群体密度，以及有效穗数量有关。在考虑施肥关键技术上，只有掌握和利用最佳施氮量，做到精准施肥，才能有效利用氮素，减少浪费[20]。在平衡施肥方面，各肥料元素实现综合调控，才能提高肥料利用率。因此，增加有效分蘖，减少无效分蘖，提高水稻后期群体生长优势，获得高产，是提高氮肥合理利用与分配的关键。研究表明，当氮肥施用总量一定时，施氮各时期施氮比例的后移能够提高水稻产量，基、蘖、穗肥以4∶3∶3的比例施用，不利于结实率和千粒质量的提高，但可以增加有效穗数和穗实粒数，提高水稻产量[21-22]。

2.2 氮肥利用与成穗率之间的关系

不同生育期氮肥施用比例与氮肥施用单位面积对水稻最高苗、有效穗数、成穗率影响显著。在氮肥施用水平一致的条件下，随水稻生育前期与后期施氮比例增加，高峰苗、有效穗数、成穗率会减少，表明增施氮肥对提高水稻单位面积穗数和成穗率具有明显的促进作用[23]，而穗肥施用比例的增加会提高成穗率，产量也随之增加[24]。同样，茎蘖数也会产生较大差异，水稻最高苗出现时间会随着后期施氮比例的提高而推迟。当总施氮量一定时，前期施氮量增加会减低成穗率，但千粒质量会随之增加。在产量构成中穗粒数对产量的影响最大，其次为穗数，因此基、追肥施氮比例在(4～6)∶(4～6)之间能形成适宜的穗数和穗粒数，有利于形成高产[25]。此外，“稳前、攻中、优后”的氮肥运筹方式，在保证穗内因素（穗质量、穗粒数、结实率、千粒质量）基本不变的情况下，可以有效提高穗外因素（穗数），表明该模式在高氮水平下可以优化产量结构。如果进一步增加施肥量，其优化产量结构的优势也许会更加明显，具体情况有待相关研究进一步验证[26]。

2.3 氮肥利用与千粒质量之间的关系

在灌浆期将氮肥作追肥，搞好田间管理，前期施适当的底肥，为水稻生殖生长期打好基础，提高氮肥后期追施比例有利于增加水稻千粒质量[27]。至于氮肥与千粒质量更深一层的关系，还有待进一步的研究发现。

3 水稻氮肥利用的改进与发展

通过对施肥措施的改进可以优化水稻生理指标，已有研究表明，采取“基肥氮素用量比传统施肥技术减半，改分蘖期重追肥为最高分蘖期和幼穗形成期追肥”的新施肥技术，有利于提高孕穗期的耐冷性，提高水稻抗倒伏性和对稻瘟病的抗性。在水稻氮素管理中穗肥比例不宜太多。前期(基肥)氮肥比例较大的，后期追施氮比率下降，但提高氮肥后期追施比例有利于增加水稻千粒质量。移栽至N—n期、N—n至拔节期的茎叶干物质积累量均随前期(基肥)施氮量的增加而增加，抽穗期的干物质积累量均随氮追施比例的增加而增加，抽穗至成熟期的干物质积累量与水稻籽粒产量呈正相关[28]。

与传统氮肥相比，缓释肥料作为一种新型肥料在水稻生产中逐渐被广泛应用。它在延长肥料分解、释放时间的同时，还可以根据植物需求自动调节养分释放，提高肥料养分的利用率。既不会因释放不足造成植物缺乏养分而生长不良，也不会因释放过量造成养分流失与浪费，更加智能、环保、高效。这是一种使养分的供应能力与作物生长发育的需肥要求相协调一致的新型肥料[29-32]。已有研究表明，缓释肥降低氮的淋溶和气态氮损失的效果，肥料利用率从35%提高到50%左右，氮肥流失率显著降低，氮肥用量节省30%～50%[33]。缓释肥料对水稻吸氮量的效应表现在水稻地上部分氮素吸收量，即水稻茎叶和穗部含氮量与其地上部干物质质量之积。不同缓释肥对水稻生育期内地上部分氮素吸收影响具有一定差异，而水稻在分蘖期到收获期时形成干物质量最大，研究表明，该阶段不同缓释肥对水稻氮素吸收量贡献的大小顺序为：IBDU＞OM≥U＞GUS＞CDu＞CK，与产量增加的顺序完全吻合，说明缓释肥料IBDIU和OM在水稻生长的中后期仍能释放或提供相当数量的氮素养分，使水稻正常生长[34-36]。因此，缓释肥的选择和利用可望替代传统肥料，是提高肥料养分利用率的主要关键问题之一。

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Effects of Nitrogen Utilization on Different Growth Stages of Rice

CHEN Hao,ZHANG Xiu-ying,ZHOU You,WU Yu-hong,WANG Wei,HAO Xing-shun,XING Li-hong, GONG Ya-li,XUE Yan,QIN Yu-hang
(1.Hanzhong Research Institute of Agricultural Sciences,Hanzhong,723000,China; 2.Xiangyang Academy of Agricultural Sciences,Xiangyang,441057,China)

A clear understanding of the relationship between nitrogen utilization at rice growth stages and its yield is of great significance for establishing effective fertilization strategies and attaining a high yield.With a fixed rice seeding rate and nitrogen fertilization rate,an overly high proportion of nitrogen fertilization at the basal stage is not conducive to rice germination,thereby reducing the survival rate of seedlings.Elevating the basal nitrogen rate leads to increases in the rate of stem and tiller growth and the maximum of tiller number,but a reduction in the rate of spikelet formation caused by a large rice population.High proportions of N-fertilization at basal and tillering stages can promote the growth of above-ground parts of rice plants and material transport,being especially conducive to rice tillering,but can inhibit the growth of the under-ground parts.By contrast,a low proportion of basal nitrogen rate can promote root growth;increasing the proportion of N-fertilization at the panicle stage can improve the dry weight of the above-ground parts and the vigor of the roots,leading to a higher yield and stronger anti-lodging ability.All in all,appropriate N-fertilization rates at different growth stages of rice can stimulate the efficient growth of rice population;and increase the rate of spikelet formation,grain number per panicle,and 1000 grain weight,therefore elevating rice yield.

Rice;Growth stage;Nitrogen fertilizer;Utilization

S143

：A

：1673-6486-20160261

陈浩,张秀英,周游,吴玉红,王薇,郝兴顺,邢丽红,龚亚丽,薛艳,秦宇航.氮肥利用对水稻不同生育期的影响概述[J/OL].大麦与谷类科学,2017,34(1):11-14[2017-02-10].http://www.cnki.net/kcms/detail/32.1769.S.20170210.1815.003.html

2016-09-25

现代农业产业技术体系建设专项资金资助(CARS-01-83)；陕西省科技统筹创新工程计划项目(2015KTCL02-21)；陕西省农业科技创新与攻关项目(2016NY-180)。

陈浩（1983—），男，硕士，农艺师，主要从事作物栽培和农业生态研究。E-mail:84915135@qq.com。