种植密度及氮肥投入量对水稻氮素利用效率的协同效应研究

武浩

摘    要：影响水稻生长和产量的因素中，肥料用量和种植密度占据重要比重，分析移栽密度和氮肥用量对于水稻氮素利用效率的影响，是促进水稻科学栽植和施肥的重要依据。选择华优2号、B优827、丰优香占及Q优1号为试验材料进行大田种植试验。通过统计和分析不同品种在不同氮肥用量和种植密度下的生长、产量及氮素利用率情况等特征，得出结论，使用常规氮肥和中密度种植方案可以确保水稻高产，上述4个水稻品种在中氮高密度下的产量比在中密度和常规氮量下的产量低，但对提升水稻氮肥利用率有积极作用。相对于常规施氮用量，合理增加种植密度并适当减少氮肥用量的种植方案下，水稻产量变化并不明显，但是可以提升氮肥利用率。综合来看，增密减氮是一种资源节约型和环境友好型的水稻生产模式。

关键词：密度;氮肥;水稻;氮素利用率;协同效应

文章编号：1005-2690（2022）06-0008-03       中国图书分类号：S147       文献标志码：B

1 研究综述

1.1 水稻氮素吸收利用机制

试验研究发现，水稻作为一种水生农作物，其生长过程中需要持续灌溉，所以水稻种植的土壤长期被水掩盖，这样会导致土壤中氮含量较少。氮素在水稻土壤中的存在形式主要是铵态氮，水稻在生长发育中吸收氮肥，是将铵态氮作为主要吸收物质[1]。水稻通过根系吸收土壤中的铵态氮，前期水稻根系相对发达，可以大量吸收土壤中的铵态氮，但是到了水稻生长后期，根系会产生一定程度的退化，根部吸收铵态氮的能力减弱，导致营养不足。

水稻通过根部向茎叶提供必要的氮素养分，促进水稻生长[2]。水稻的根系形态及特征也会影响其对氮素的吸收，一般根系比较发达的水稻品种对氮素吸收能力强。而水稻根系不仅影响其对氮素的吸收，还会影响铵态氮矿质化进程，这时水稻根部吸收氮素的能力会逐渐削弱[3]。水稻根系在一定程度上能够激活土壤中的固氮菌，可以提升氮素吸收效率。相对于其他农作物，水稻根系对氮肥的利用率比较高，这主要是因为水稻自身所含的氮素水平低，而其生长发育中需要大量氮素支持，所以会通过根系大量吸收氮素营养[4]。水稻叶片可以通过光合作用促进氮素吸收，在水稻抽穗期，叶片氮素含量和叶绿素含量都不断上升，其对氮素的利用率也不断提升[5]。

研究可知，在影响水稻产量的因素中，氮肥施用量是决定性因素，在一定的施氮量区间，施氮量越高，水稻产量越高，但是当施氮量达到某个临界值时，虽然施氮量提高，但是水稻产量可能区域稳定，甚至会有产量回落的情况，所以施氮量和水稻产量之间是一种抛物线关系，施氮量达到一定量，产量处于顶峰，而后施氮量增加对于产量并没有促进作用，甚至有反作用。可见，氮肥并不是越多越好，必须要保证施氮量合理，这是保证水稻高产、稳产的关键。水稻在不同生育期对氮素的需求不一样，因此在施氮肥时，应把握水稻的不同生长时期，合理控制氮肥施用量，保证科学合理施肥[6]。基肥和蘖肥用量是影响水稻分蘖的主要因素，是否能够实现有效分蘖直接关系水稻的出穗率，如果基肥、蘖肥施用量不足，会影响分蘖，导致成穗率下降，不利于水稻高产，而施用量过多，会增加很多无效分蘖，导致茎秆细弱，降低水稻穗质量，还容易出现病虫害，反而会导致水稻产量降低。在水稻生长后期，合理施加穗肥至关重要，这对于水稻穗分化和有效率具有重要的促进作用[7-9]。

整体来看，对水稻施肥不仅要科学用量，还需要配合水稻生长发育的不同阶段进行，这样才能够保证在水稻生长的各个阶段有充足的营养，从而提升水稻产量。研究表明，通过降低基蘖肥用量，增加水稻生育后期的氮肥用量，可以提升水稻产量。

1.2 氮肥水平、密度共同作用对水稻生长发育和产量的影响

影响水稻生长发育的因素中，氮素和种植密度是关键，都会影响水稻产量，是水稻种植管理中的重要内容。氮素营养对水稻生长发育有重要促进作用，植株密度会对水稻生长环境产生作用进而影响水稻生长发育。如果水稻种植比较密集，施加氮肥后对于增加水稻群体穗数是有效的，但是密度过大，会导致水稻稻穗结实率下降，不利于增产。水稻种植密度适中，氮肥施用量和水稻产量之间的关系为抛物线关系，密度适中时，288 kg/hm2氮肥施用量下水稻产量达到最大值。在氮肥施用量一致時，种植密度为27万穴/hm2时产量达到最大值。在生产过程中，水稻种植密度低，施加较多的基蘖肥能够确保前期分蘖。如果水稻种植密度稀疏，氮肥施用量会对水稻产量影响增大，这种情况下的水稻产量和施氮量是正比例关系。在早稻种植早期，过多施加氮肥并不能加速水稻分蘖，水稻种植密度低，氮肥施用量大反而可能导致水稻产量下降。

研究发现，分蘖能力弱的水稻品种不适合用稀植高氮的栽植方式，这种栽植模式不仅可能导致产量降低，还会污染环境。学者通过对长江中下游双季稻区进行试验研究发现，适当增大水稻种植密度，并适当降低氮肥施用量，反而可以促进水稻高产。通过增大密度，减少氮肥用量，水稻高产概率比较大。

因为稀植高氮不仅浪费资源，也会破坏生态环境，不符合可持续发展观念要求。对比之下，增密减氮是一种环境友好型、资源节约型的有效增产栽植模式。据我国农业发展情况来看，我国人均土地面积少，粮食安全事关重大，要保证粮食产量，在水稻生产中必须要施肥，但现实情况是，在农业生产中大量施加化肥已经带来了严重的环境问题，导致资源浪费。整体来看，密植减氮是最理想的氮肥施用方案，这对于减少氮肥投入、增加水稻产量、减少土壤污染具有重要作用。

要促进水稻产业可持续发展，需要研究更理想的生产栽植模式，通过适当增大植株密度，减少氮肥施用量，结合不同的水稻品种来合理制定氮肥施用量方案是科学施肥的关键，这对于提升水稻氮素吸收利用效率，促进水稻高产，实现农业绿色发展、协调发展有重要作用。E48B7F46-0E4A-43F7-847A-9B6DA7C70FCD

2 试验分析

2.1 材料准备

选择华优2号、B优827、丰优香占以及杂交Q优1号为试验材料，在水稻种植大田中开展种植试验。

2.2 试验设计

在试验区进行裂区设计，主区为氮肥水平，华优2号氮肥水平分别为低氮（136 kg/hm2）、中氮（151 kg/hm2）、常规氮（182 kg/hm2），用N136、N151、N182表示，B优827、丰优香占以及杂交Q优1号氮肥水平分别为低氮（155 kg/hm2）、中氮（176 kg/hm2）、常规氮（212 kg/hm2），分别以N155、N176、N212表示，以N0表示不施加氮肥。

副区为机插密度。设置3个密度水平，分别为低密度（30 cm×20 cm）、中密度（30 cm×18 cm）以及高密度（30 cm×16 cm），分别用D1、D2、D3表示，重复3次。小区面积约为42 m2。氮肥按照基肥（移栽前1 d）、分蘖肥（移栽后7 d和12 d连续两次按照3∶1施加）以及穗肥（孕穗期）施加。

具体不同氮肥水平的施氮量和机插密度如表1、表2所示。

2.3 结果分析

2.3.1 氮肥水平和密度对水稻各器官氮含量的影响

通过统计试验数据可知，水稻茎鞘部位的氮含量相对于叶和穗而言更低，随着施氮量不断增加，水稻各个部位的氮吸收量也增加。选择不同的水稻品种，使用低氮施肥方案和常规氮施肥方案所得的结果有显著差异，相对来说，水稻种植密度对于氮含量影响相对较弱。水稻不同部位的氮含量因为生长发育会呈现消耗状态，相对而言，成熟时期的水稻不同部位氮含量比其发育生长时期更低。氮肥水平为N212D2的茎鞘氮含量最高，达到1.23%。B优827成熟期茎鞘氮含量以常规氮肥水平N212D1最高，叶片氮含量以常规氮肥水平N212D1最高，穗氮含量以常规氮低密度N212D1最高。华优2号成熟期常规氮N182D2氮含量最高，茎鞘、叶片、穗氮含量在常规氮低密度N182D1时达到最大值。

2.3.2 种植密度对不同氮肥水平利用率和施氮量的影响

研究发现，种植密度不同，不同品种的水稻氮肥利用率和施氮量之间呈反比例关系，不同品种在低氮情况下的氮肥利用率都能够达到最大值。在不同施氮肥条件下，水稻对氮肥的利用率存在明显差异。在施氮量一致的情况下，水稻氮肥利用率主要和水稻的种植密度密切相关，种植密度大，氮肥利用率高，差异显著。研究发现，不同品种的水稻氮肥偏生产力、氮肥利用率、氮肥回收利用率和施氮量之间也呈反比例关系，氮肥偏生产力在同样的种植密度下会因为施氮量的增加而降低。在相同氮肥水平下，种植密度增大，氮肥偏生产力也会随之增加。可见，在不同水稻品种中，施氮量持续增加，氮肥吸收率也呈增长趋势，而过量施加氮肥，会让水稻过度吸收氮素，这些氮素在水稻的茎叶中留存，不会继续向稻穗传输，所以导致水稻的氮素吸收率反而降低。

3 结束语

综合试验和分析结果来看，稀植高氮的常规种植方案在众多方案中是实现高产的最佳方案，但是会导致资源浪费，而且会破坏生态环境，不符合可持续发展理念，不建议推广。增密减氮能合理控制栽植密度和氮肥投入量，是一种环境友好型、资源节约型的有效增产栽植模式。要想促进水稻产业可持续发展，需要研究生产栽植模式，适当增大植株密度，减少氮肥施用量。应结合不同的水稻品种来确定其对氮肥的需求和土壤中的氮含量施肥，有效提升水稻氮素吸收利用效率，促进水稻高产。

参考文献：

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