• ISSN 1008-505X
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测苗定氮综合氮素管理提高直播稻产量和肥料利用效率

蒋鹏 徐富贤 熊洪 张林 郭晓艺 朱永川 周兴兵 刘茂

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测苗定氮综合氮素管理提高直播稻产量和肥料利用效率

    作者简介: 蒋鹏E-mail:jiangyipeng137@163.com;
    通讯作者: 徐富贤, E-mail:xu6501@163.com
  • 基金项目: 四川省农业科学院优秀论文基金(2016LWJJ-009);国家现代农业产业技术体系建设水稻栽培与土壤岗位科学家项目(CARS–01–25)。

Integrated nitrogen management based on leaf diagnosis increases yield and fertilizer efficiency of direct-seeding rice

    Corresponding author: XU Fu-xian, E-mail:xu6501@163.com ;
  • 摘要: 【目的】直播水稻生长期和养分吸收均不同于传统插秧稻。本研究比较了直播稻不同品种对苗期定氮综合氮素管理措施的响应,以期为直播稻的最佳氮肥管理提供理论依据。【方法】于2016—2017年在成都平原,以超级杂交稻、普通杂交稻、普通常规稻为材料进行了田间试验。设置两种氮肥调控处理:“一基多追”(即基肥、苗肥、分蘖肥、穗肥,N1)和“无基多追”(即氮肥不基施,中后期采用测苗定氮综合氮肥管理技术,N2),以不施氮为对照 (N0)。于分蘖中期、幼穗分化期、齐穗期,采用叶绿素仪 (SPAD-502) 测定叶片SPAD值。于收获期,取样测定氮磷钾含量,调查产量及产量构成。【结果】与N1处理相比,N2处理施氮量减少了33.3%~40.0%,直播稻产量并未出现显著下降;氮肥农学利用率、氮肥偏生产力、氮肥吸收利用率平均分别提高了48.9%、56.7%、11.9%;N2处理直播稻氮、钾吸收量平均分别降低了10.8%、5.8%;生产1000 kg稻谷氮、钾需求量平均分别降低了9.4%、4.0%,磷吸收量和生产1000 kg稻谷磷需求量与N1处理相当。与普通杂交稻和普通常规稻相比,相同氮素管理措施下,超级杂交稻产量平均增加了11.7%,氮、磷、钾吸收量平均分别增加了21.5%、37.7%、17.5%,每生产1000 kg稻谷氮、磷、钾需求量平均分别增加了8.9%、24.3%、6.5%。超级杂交稻较高的氮、磷、钾养分吸收量和较低的氮、磷、钾收获指数是其生产单位稻谷氮、磷、钾需求量增加的主要原因。【结论】直播稻基肥不施氮,中后期采用测苗定氮综合氮肥管理技术,不仅可以减少1/3的氮肥投入量,还可维持直播稻较高的产量,减少生产1000 kg稻谷的需氮量和需钾量,提高氮肥效率。超级杂交稻比普通杂交稻和常规稻更适合采用测苗定氮综合管理技术。
  • 图 1  直播稻籽粒产量与成熟期氮、磷、钾养分吸收量的关系

    Figure 1.  Relationship between grain yield of direct-seeding rice and N,P,K uptake at maturity stage

    图 2  直播稻籽粒产量与每生产1000 kg稻谷氮、磷、钾需求量的关系

    Figure 2.  Relationship between grain yield of direct-seeding rice and N,P,K requirement for producing 1000 kg grains

    表 1  测苗定氮综合氮肥管理模式氮肥施用时期和施用量 (kg/hm2)

    Table 1.  Nitrogen application time and rate under integrated nitrogen management based on leaf dingnosis

    年份
    Year
    氮肥施用时期和施用量 Nitrogen application time and rate合计
    Total
    基肥
    Basal
    苗肥
    Seedling
    分蘖肥a
    Mid-tillering
    穗肥b
    Panicle initiation
    粒肥c
    Heading
    2016030604515150
    20170306045 0135
    注(Note):a —如果 SPAD ≥ 39,追施纯氮 30 kg/hm2; 37 < SPAD < 39, 追施纯氮 45 kg/hm2; SPAD ≤ 37, 追施纯氮 60 kg/hm2b — 如果 SPAD ≥ 39, 追施纯氮 15 kg/hm2; 37 < SPAD < 39, 追施纯氮 30 kg/hm2; SPAD ≤ 37, 追施纯氮 45 kg/hm2c — 如果 SPAD ≥ 39, 追施纯氮 0 kg/hm2; SPAD < 39, 追施纯氮 15 kg/hm2a —If SPAD ≥ 39, apply N 30 kg/hm2; between 37 and 39, apply N 45 kg/hm2; if SPAD ≤ 37, apply N 60 kg/hm2. b —If SPAD ≥ 39, apply N 15 kg/hm2; between 37 and 39, apply N 30 kg/hm2; if SPAD ≤ 37, apply N 45 kg/hm2. c —If SPAD ≥ 39, apply N 0 kg/hm2; if SPAD < 39, apply N 15 kg/hm2.
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    表 2  综合氮素管理下直播稻产量和氮肥利用率

    Table 2.  Grain yield and nitrogen use efficiency of direct-seeding rice under different integrated N managements

    年份
    Year
    品种
    Cultivar
    处理
    Treatment
    产量(t/hm2)
    Yield
    氮素农学利用率(kg/kg)
    AEN
    氮素偏生产力(kg/kg)
    PFPN
    氮素吸收利用率(%)
    REN
    2016黄华占
    Huanghuazhan
    N07.85 b
    N110.30 a10.9 a45.8 b30.7 a
    N210.22 a15.8 a68.1 a34.1 a
    平均Mean9.4613.357.032.4
    金农丝苗
    Jinnongsimiao
    N08.11 b
    N110.61 a11.1 a47.2 b27.8 b
    N210.46 a15.6 a69.7 a33.7 a
    平均Mean9.7313.458.430.8
    旌优127
    Jingyou 127
    N08.43 b
    N110.27 ab8.2 a45.6 b28.1 a
    N210.86 a16.2 a72.4 a31.9 a
    平均Mean9.8512.259.030.0
    Y两优900
    Y liangyou 900
    N09.47 b
    N111.32 a8.2 a50.3 b37.1 a
    N211.02 a10.3 a73.5 a35.9 a
    平均Mean10.609.361.936.5
    2017黄华占
    Huanghuazhan
    N09.49 b
    N112.17 a11.9 a54.1 b33.0 a
    N211.51 a15.0 a85.2 a38.1 a
    平均Mean11.0613.469.735.6
    金农丝苗
    Jinnongsimiao
    N09.01 b
    N111.35 a10.4 a50.4 b22.1 a
    N210.99 a14.7 a81.4 a26.4 a
    平均Mean10.4512.565.924.2
    旌优127
    Jingyou 127
    N09.35 b
    N111.73 a10.6 a52.2 b28.7 a
    N211.38 a15.0 a84.3 a31.9 a
    平均Mean10.8212.868.230.3
    Y两优900
    Y liangyou 900
    N010.20 b
    N113.17 a13.2 a58.5 b31.8 a
    N213.34 a23.2 a98.8 a35.8 a
    平均Mean12.2418.278.733.8
    方差分析 Analysis of variance
    年份 Year (Y)*****ns
    氮素管理 N management (N)**ns***
    品种 Cultivar (C)**ns****
    年份 × 氮素管理 Y × Nnsns**ns
    年份 × 品种 Y × C**ns**ns
    氮素管理 × 品种 N × Cnsnsnsns
    年份 × 氮素管理 × 品种 Y × N × Cnsnsnsns
    注(Note):AEN—Agronomic efficiency of applied N; PFPN—Partial factor productivity of applied N; REN—Recovery efficiency of applied N; 同列数据后不同字母表示同一品种处理间在 0.05 水平差异显著 Values followed by different small letters in a column indicate significantly different among treatments for the same cultivar at the 0.05 probability level; *—P < 0.05; **—P < 0.01; ns—不显著Not significant.
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    表 3  综合氮素管理下直播稻的氮、磷、钾吸收量 (g/m2)

    Table 3.  N, P and K uptakes of direct-seeding rice under different integrated N managements

    年份
    Year
    品种
    Cultivar
    处理
    Treatment
    吸氮量
    N uptake
    吸磷量
    P uptake
    吸钾量
    K uptake
    2016黄华占N010.0 b1.6 b11.1 c
    HuanghuazhanN116.9 a2.2 a14.8 a
    N215.1 a2.4 a13.4 b
    平均Mean14.02.113.1
    金农丝苗N010.3 c1.6 b9.4 b
    JinnongsimiaoN116.5 a2.1 a13.4 a
    N215.4 b2.2 a13.5 a
    平均Mean14.12.012.1
    旌优127N010.3 b1.8 b9.5 b
    Jingyou 127N116.7 a2.0 b13.1 a
    N215.2 a2.3 a11.3 ab
    平均Mean14.12.011.3
    Y两优900N011.8 c3.1 a12.1 c
    Y liangyou 900N120.1 a2.9 a19.5 a
    N217.1 b3.0 a17.5 b
    平均Mean16.33.016.4
    2017黄华占N011.0 c2.3 b13.0 b
    HuanghuazhanN118.4 a4.1 a21.9 a
    N216.1 b4.1 a21.3 a
    平均Mean15.23.518.7
    金农丝苗N011.5 b2.5 b14.5 b
    JinnongsimiaoN116.4 a3.6 a23.4 a
    N215.0 a3.3 a22.7 a
    平均Mean14.33.120.2
    旌优127N011.7 c2.3 b14.7 b
    Jingyou 127N118.1 a3.9 a19.9 a
    N215.9 b3.4 a18.9 a
    平均Mean15.23.217.8
    Y两优900N014.9 b3.6 b19.3 b
    Y liangyou 900N122.0 a4.8 a21.1 a
    N219.7 a4.5 a19.9 b
    平均Mean18.94.320.1
    方差分析 Analysis of variance
    年份 Year (Y)******
    氮素管理 N management (N)******
    品种 Cultivar (C)******
    年份 × 氮素管理 Y × Nns****
    年份 × 品种 Y × C**ns**
    氮素管理 × 品种N × Cns****
    年份 × 氮素管理 × 品种 Y × N × Cnsns**
    注(Note):同列数据后不同字母表示同一品种处理间在 0.05 水平差异显著 Values followed by different small letters in a column indicate significantly different among treatments for the same cultivar at the 0.05 probability level; **—P < 0.01; ns—不显著 Not significant.
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    表 4  直播稻综合氮素管理下氮、磷、钾收获指数 (%)

    Table 4.  N, P and K harvest index of direct-seeding rice under different integrated N managements

    年份
    Year
    品种
    Cultivar
    处理
    Treatment
    氮收获指数
    N harvest index
    磷收获指数
    P harvest index
    钾收获指数
    K harvest index
    2016黄华占N073.3 ab86.7 a17.7 b
    HuanghuazhanN171.3 b85.9 a16.7 b
    N273.6 a85.3 a20.7 a
    平均Mean72.785.918.3
    金农丝苗N074.5 a89.5 a20.3 a
    JinnongsimiaoN173.9 a85.2 b19.9 a
    N273.0 a84.3 b20.3 a
    平均Mean73.886.320.2
    旌优127N073.8 a90.8 a19.3 a
    Jingyou 127N173.7 a85.1 b16.0 b
    N274.7 a86.1 b20.0 a
    平均Mean74.187.318.5
    Y两优900N071.8 a69.5 a19.9 a
    Y liangyou 900N166.4 b79.3 a14.2 c
    N272.0 a86.9 a16.4 b
    平均Mean70.178.616.8
    2017黄华占N069.0 a68.7 a12.7 a
    HuanghuazhanN164.4 b65.4 a12.3 a
    N268.3 a67.2 a13.3 a
    平均Mean67.267.112.8
    金农丝苗N067.1 b73.9 a13.9 a
    JinnongsimiaoN171.9 a76.7 a12.3 a
    N273.6 a77.7 a12.5 a
    平均Mean70.976.112.9
    旌优127N067.4 a77.7 ab11.4 b
    Jingyou 127N169.2 a72.5 b13.8 a
    N272.0 a82.8 a14.1 a
    平均Mean69.577.613.1
    Y两优900N063.6 b79.2 a10.7 a
    Y liangyou 900N160.9 b69.3 b11.1 a
    N268.5 a70.6 b12.4 a
    平均Mean64.473.011.4
    方差分析 Analysis of variance
    年份 Year (Y)******
    氮素管理 N management (N)**ns**
    品种 Cultivar (C)******
    年份 × 氮素管理 Y × N**ns**
    年份 × 品种 Y × Cns**ns
    氮素管理 × 品种N × C**ns**
    年份 × 氮素管理 × 品种 Y × N × Cns****
    注(Note):同列数据后不同字母表示同一品种处理间在 0.05 水平差异显著 Values followed by different small letters in a column indicate significantly different among treatments for the same cultivar at the 0.05 probability level; **—P < 0.01; ns—不显著 Not significant.
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    表 5  直播稻不同综合氮素管理下每生产1000 kg稻谷氮、磷、钾需求量 (kg)

    Table 5.  N, P and K requirement for producing 1000 kg grains of direct-seeding rice under different integrated N managements

    年份
    Year
    品种
    Cultivar
    处理
    Treatment
    氮需求量
    N requirement
    磷需求量
    P requirement
    钾需求量
    K requirement
    2016黄华占N012.7 b2.0 b14.2 a
    HuanghuazhanN116.3 a2.2 ab14.4 a
    N214.8 ab2.3 a13.2 b
    平均Mean14.62.213.9
    金农丝苗N012.7 b1.9 a11.5 a
    JinnongsimiaoN115.6 a2.0 a12.6 a
    N214.7 a2.1 a12.9 a
    平均Mean14.32.012.3
    旌优127N012.3 b2.1 a11.3 a
    Jingyou 127N116.3 a1.9 a12.7 a
    N214.0 ab2.1 a10.5 a
    平均Mean14.22.011.5
    Y两优900N012.4 c3.2 a12.9 b
    Y liangyou 900N117.7 a2.6 a17.2 a
    N215.5 b2.7 a15.9 a
    平均Mean15.22.815.3
    2017黄华占N011.6 b2.4 b13.7 b
    HuanghuazhanN115.1 a3.4 a18.0 a
    N214.1 a3.5 a18.5 a
    平均Mean13.63.116.7
    金农丝苗N012.7 a2.8 a16.1 b
    JinnongsimiaoN114.5 a3.2 a20.6 a
    N213.7 a3.0 a20.7 a
    平均Mean13.63.019.1
    旌优127N012.5 b2.4 b15.7 a
    Jingyou 127N115.4 a3.3 a16.9 a
    N214.1 a3.0 a16.6 a
    平均Mean14.02.916.4
    Y两优900N014.6 a3.5 a18.9 a
    Y liangyou 900N116.8 a3.6 a16.0 b
    N214.8 a3.4 a14.9 b
    平均Mean15.43.516.6
    方差分析 Analysis of variance
    年份 Year (Y)ns****
    氮素管理 N management (N)******
    品种 Cultivar (C)******
    年份 × 氮素管理 Y × Nns**ns
    年份 × 品种 Y × Cnsns**
    氮素管理 × 品种N × Cns****
    年份 × 氮素管理 × 品种 Y × N × Cnsns**
    注(Note):同列数据后不同字母表示同一品种处理间在 0.05 水平差异显著 Values followed by different small letters in a column indicate significantly different among treatments for the same cultivar at the 0.05 probability level; **—P < 0.01; ns—不显著 Not significant.
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-01-24
  • 网络出版日期:  2020-01-15
  • 刊出日期:  2020-01-01

测苗定氮综合氮素管理提高直播稻产量和肥料利用效率

    作者简介:蒋鹏E-mail:jiangyipeng137@163.com
    通讯作者: 徐富贤, xu6501@163.com
  • 四川省农业科学院水稻高粱研究所/农业部西南水稻生物学与遗传育种重点实验室/四川省作物生理生态及栽培重点实验室,四川德阳 618000
  • 基金项目: 四川省农业科学院优秀论文基金(2016LWJJ-009);国家现代农业产业技术体系建设水稻栽培与土壤岗位科学家项目(CARS–01–25)。
  • 摘要: 【目的】直播水稻生长期和养分吸收均不同于传统插秧稻。本研究比较了直播稻不同品种对苗期定氮综合氮素管理措施的响应,以期为直播稻的最佳氮肥管理提供理论依据。【方法】于2016—2017年在成都平原,以超级杂交稻、普通杂交稻、普通常规稻为材料进行了田间试验。设置两种氮肥调控处理:“一基多追”(即基肥、苗肥、分蘖肥、穗肥,N1)和“无基多追”(即氮肥不基施,中后期采用测苗定氮综合氮肥管理技术,N2),以不施氮为对照 (N0)。于分蘖中期、幼穗分化期、齐穗期,采用叶绿素仪 (SPAD-502) 测定叶片SPAD值。于收获期,取样测定氮磷钾含量,调查产量及产量构成。【结果】与N1处理相比,N2处理施氮量减少了33.3%~40.0%,直播稻产量并未出现显著下降;氮肥农学利用率、氮肥偏生产力、氮肥吸收利用率平均分别提高了48.9%、56.7%、11.9%;N2处理直播稻氮、钾吸收量平均分别降低了10.8%、5.8%;生产1000 kg稻谷氮、钾需求量平均分别降低了9.4%、4.0%,磷吸收量和生产1000 kg稻谷磷需求量与N1处理相当。与普通杂交稻和普通常规稻相比,相同氮素管理措施下,超级杂交稻产量平均增加了11.7%,氮、磷、钾吸收量平均分别增加了21.5%、37.7%、17.5%,每生产1000 kg稻谷氮、磷、钾需求量平均分别增加了8.9%、24.3%、6.5%。超级杂交稻较高的氮、磷、钾养分吸收量和较低的氮、磷、钾收获指数是其生产单位稻谷氮、磷、钾需求量增加的主要原因。【结论】直播稻基肥不施氮,中后期采用测苗定氮综合氮肥管理技术,不仅可以减少1/3的氮肥投入量,还可维持直播稻较高的产量,减少生产1000 kg稻谷的需氮量和需钾量,提高氮肥效率。超级杂交稻比普通杂交稻和常规稻更适合采用测苗定氮综合管理技术。

    English Abstract

    • 水稻对保障我国粮食安全起着重要作用。水稻产量提高不仅受基因型的影响,还受栽培管理的影响[1]。传统的育苗人工移栽种植模式因其用工多、劳动强度大、效率低等已难以适应当前我国水稻生产的发展。水稻直播由于其良好的社会和经济效益而受到广泛关注。据估计,美国、斯里兰卡、马来西亚直播稻面积超过了90%[2],目前我国也有超过8%的水稻种植面积采用直播[3];其中经济发达的浙江省和江苏省直播稻面积常年保持在30万hm2或占播种面积的30%以上[4-5]

      水稻直播作为一种轻简的种植方式,其省去了育秧、拔秧、运秧和插秧等生产环节,显著提高了生产效益;同时在水稻规模化生产中,杂交稻直播技术以作业速度快、省工、成本低、效益高等优点成为现代水稻生产急需的稻作技术。由于直播水稻生长发育有别于传统育苗移栽水稻,其对氮、磷、钾养分的吸收利用必然会发生变化;了解直播稻生长特性,探明直播稻氮、磷、钾养分吸收积累利用特点,对水稻轻简化栽培中的养分管理至关重要。为此,前人对直播稻养分管理及养分吸收利用进行了大量研究。程兆伟等[6]研究发现,直播稻磷总吸收量显著高于移栽稻,但氮、钾总吸收量两种种植方式间无显著差异。孙永健等[7]认为,直播水稻对氮、磷、钾养分吸收与运转存在显著的协同效应,且直播还可促进抽穗后植株氮、磷、钾养分向籽粒的转运。随着施氮量增加直播水稻氮、磷、钾吸收量呈增加趋势,氮、磷、钾籽粒生产效率呈下降趋势[8-9]。此外,水稻氮、磷、钾养分吸收积累除了受施氮量的影响外,还受氮肥运筹的影响[10]。直播稻无落黄、返青期,分蘖早而快,养分消耗多,氮肥管理宜采用“前重后轻”(基肥 > 追肥 > 穗肥) 的施肥模式,即重施基肥,早追分蘖肥,少施穗肥[11-13]。然而,李勇等[14]研究发现,直播稻氮素的渗漏损失主要发生在水稻生长前期,氮素损失量为1.99~10.18 kg/hm2,较传统人工移栽或机插秧增加了26%~76%[15]。可见,“前重后轻”的施肥模式,并不利于直播稻产量和氮肥利用率的提高。水稻直播后,从种子萌发至出苗持续时间长,群体小,个体生长环境条件优越,两叶一心前对肥料吸收利用少,如果采用“重施早追”施肥模式会造成肥料损失量增加,肥料利用率降低,也不利于直播稻高产群体的形成。因此,适宜减少基、蘖肥氮素用量有利于直播稻产量和氮肥利用率的提高。蒋鹏等[16]研究发现,在基肥不施氮或减少基肥施氮量条件下,减氮20%~30%,直播稻产量并未出现显著下降,氮肥农学利用率、氮肥偏生产力、氮肥吸收利用率分别增加了28.9%~50.8%、25.8%~50.2%、7.0%~13.6%。上述研究主要针对直播稻氮素吸收与利用方面,且多局限于直播稻产量、物质生产与运转、分蘖特性[17-19]等方面,尤其是缺乏直播条件下不同基因型水稻品种氮、磷、钾吸收与利用对氮素管理响应的研究。然而,直播水稻对氮、磷、钾养分吸收与运转又存在显著的协同效应[7]。通过氮素管理能否进一步提高直播水稻产量、氮磷钾吸收积累及其利用效率也鲜见报道。为此,本研究于成都平原稻油两熟耕作制度下,选用超级杂交稻、普通杂交稻、普通常规稻适宜直播的4个代表性品种为试验材料,设置3种氮肥调控处理,研究不同氮素管理下直播稻氮肥利用率和氮、磷、钾养分吸收利用规律,旨在为直播稻氮、磷、钾养分高效利用及其高效氮肥管理提供理论基础和技术依据。

      • 试验材料为Y两优900、旌优127、金农丝苗、黄华占,其中Y两优900为超级杂交稻,旌优127为普通杂交稻,金农丝苗、黄华占为普通常规稻。Y两优900种子由创世纪种业有限公司提供,旌优127由四川省农业科学院水稻高粱研究所提供,金农丝苗、黄华占由广东省农业科学院水稻研究所提供。

      • 于2016—2017年在四川省德阳市旌阳区进行大田试验。前茬作物为油菜,2016年试验田土壤pH为6.7,有机质37.3 g/kg、全氮2.4 g/kg、有效氮104.4 mg/kg、速效钾63.5 mg/kg、有效磷11.2 mg/kg;2017年试验田土壤pH为7.19,有机质42.7 g/kg、全氮3.3 g/kg、有效氮200.0 mg/kg、速效钾159.0 mg/kg、有效磷42.2 mg/kg。试验设置3个氮肥处理:1)不施氮 (N0);2)“一基多追”施氮模式 (施氮量为225 kg/hm2,N1);3)“无基多追”施氮模式 (即基肥不施氮肥,中后期采用测苗定氮综合氮肥管理模式,N2)。其中N1处理基肥、苗肥 (2叶1心)、分蘖肥、穗肥分别为60、60、60、45 kg/hm2;N2处理苗肥为30 kg/hm2,分蘖肥、穗肥、粒肥根据当时植株叶片SPAD值确定施氮量;具体施氮量详见表1。3次重复,随机区组排列,小区面积为20 m2。处理间作田埂并覆盖塑料薄膜,防止串肥。磷、钾肥按当地习惯施用,浸种后直接撒播,2016和2017年的用种量 (干谷) 分别为15.0、22.5 kg/hm2。播种后2~3天打化学除草剂封闭,播种至2叶期田面无水,厢面保持湿润。结合分蘖中期追肥第二次施用除草剂,薄水分蘖,够苗 (最高分蘖80%) 排水晒田,多次轻晒,控制无效分蘖,促进水稻根系往下扎,提高抗倒伏能力,幼穗分化期至齐穗期保持浅水层,籽粒灌浆结实期采用干湿交替灌溉,收获前7天断水,以方便水稻收获。磷肥和钾肥施用量分别为 P2O5 75 kg/hm2和 K2O 150 kg/hm2,其中磷肥全部作基肥施用,钾肥分为基肥和穗肥2次施用。2016年5月10日播种,黄华占、金农丝苗于8月10日齐穗,9月13日成熟;旌优127于8月12日齐穗,9月16日成熟;Y两优900于8月22日齐穗,10月6日成熟。2017年5月10日播种,黄华占、金农丝苗于8月9日齐穗,9月13日成熟;旌优127于8月11日齐穗,9月17日成熟;Y两优900于8月20日齐穗,10月8日成熟。

        表 1  测苗定氮综合氮肥管理模式氮肥施用时期和施用量 (kg/hm2)

        Table 1.  Nitrogen application time and rate under integrated nitrogen management based on leaf dingnosis

        年份
        Year
        氮肥施用时期和施用量 Nitrogen application time and rate合计
        Total
        基肥
        Basal
        苗肥
        Seedling
        分蘖肥a
        Mid-tillering
        穗肥b
        Panicle initiation
        粒肥c
        Heading
        2016030604515150
        20170306045 0135
        注(Note):a —如果 SPAD ≥ 39,追施纯氮 30 kg/hm2; 37 < SPAD < 39, 追施纯氮 45 kg/hm2; SPAD ≤ 37, 追施纯氮 60 kg/hm2b — 如果 SPAD ≥ 39, 追施纯氮 15 kg/hm2; 37 < SPAD < 39, 追施纯氮 30 kg/hm2; SPAD ≤ 37, 追施纯氮 45 kg/hm2c — 如果 SPAD ≥ 39, 追施纯氮 0 kg/hm2; SPAD < 39, 追施纯氮 15 kg/hm2a —If SPAD ≥ 39, apply N 30 kg/hm2; between 37 and 39, apply N 45 kg/hm2; if SPAD ≤ 37, apply N 60 kg/hm2. b —If SPAD ≥ 39, apply N 15 kg/hm2; between 37 and 39, apply N 30 kg/hm2; if SPAD ≤ 37, apply N 45 kg/hm2. c —If SPAD ≥ 39, apply N 0 kg/hm2; if SPAD < 39, apply N 15 kg/hm2.
      • 于分蘖中期、幼穗分化期、齐穗期,采用叶绿素仪 (SPAD-502) 测定植株最顶部的完全叶,每片叶测定3个点 (分别为叶片上、中、下部),取平均值作为该叶片SPAD测定值,每个小区随机测定10片叶,取平均数作为该小区SPAD测定值,然后根据相应处理3个重复的平均值与SPAD预设阀值比较确定施氮量,施肥于测定后1 天的下午进行。

      • 于成熟期,在各小区选取0.48 m2(2个0.24 m2) 的植株,将植株连根取出,用水冲洗干净,将根系与地上部分开,计数穗数后 (用于考察直播稻有效穗),人工脱粒,将植株分成稻草、稻谷2部分,水选法将稻谷分离成实粒、秕粒2部分,置于105℃烘箱杀青30 min后70℃烘至恒重,用百分之一天平称重,粉碎过筛后进行植株各器官氮、磷、钾含量的测定。采用凯氏定氮法测定植株氮素含量,钼锑抗比色法测定磷含量,火焰光度计法测定钾含量。

      • 于成熟期整个小区收获测产,各小区单收单晒,按13.5%标准含水量换算产量。

      • 氮肥农学利用率 (kg/kg) = (施氮区产量 − 不施氮区产量)/施氮量

        氮肥偏生产力 (kg/kg) = 施氮区产量/施氮量

        氮肥吸收利用率 (%) = (施氮区氮素吸收量−不施氮区氮素吸收量)/施氮量 × 100

      • 采用Excel 2003整理数据,采用Statistix 8.0 进行方差分析,采用LSD0.05进行多重比较。

      • 表2可知,年份、氮素管理和品种对直播稻产量影响显著。与不施氮 (N0) 处理相比,2016年N1和N2处理直播稻产量平均分别增加了25.5%和25.7%;2017年N1和N2处理直播稻产量平均分别增加了27.3%和24.1%,差异达显著水平,说明施氮可显著提高直播稻产量。N2处理施氮量较N1处理减少了33.3%~40.0%,但N2处理直播稻产量与N1处理相当或略高于N1处理。说明采用合理的氮素管理技术可大幅度减少直播田的施氮量,并且不会造成直播稻产量显著下降。与普通常规稻和普通杂交稻相比,超级杂交稻产量平均增加了11.7%,差异达显著水平。

        表 2  综合氮素管理下直播稻产量和氮肥利用率

        Table 2.  Grain yield and nitrogen use efficiency of direct-seeding rice under different integrated N managements

        年份
        Year
        品种
        Cultivar
        处理
        Treatment
        产量(t/hm2)
        Yield
        氮素农学利用率(kg/kg)
        AEN
        氮素偏生产力(kg/kg)
        PFPN
        氮素吸收利用率(%)
        REN
        2016黄华占
        Huanghuazhan
        N07.85 b
        N110.30 a10.9 a45.8 b30.7 a
        N210.22 a15.8 a68.1 a34.1 a
        平均Mean9.4613.357.032.4
        金农丝苗
        Jinnongsimiao
        N08.11 b
        N110.61 a11.1 a47.2 b27.8 b
        N210.46 a15.6 a69.7 a33.7 a
        平均Mean9.7313.458.430.8
        旌优127
        Jingyou 127
        N08.43 b
        N110.27 ab8.2 a45.6 b28.1 a
        N210.86 a16.2 a72.4 a31.9 a
        平均Mean9.8512.259.030.0
        Y两优900
        Y liangyou 900
        N09.47 b
        N111.32 a8.2 a50.3 b37.1 a
        N211.02 a10.3 a73.5 a35.9 a
        平均Mean10.609.361.936.5
        2017黄华占
        Huanghuazhan
        N09.49 b
        N112.17 a11.9 a54.1 b33.0 a
        N211.51 a15.0 a85.2 a38.1 a
        平均Mean11.0613.469.735.6
        金农丝苗
        Jinnongsimiao
        N09.01 b
        N111.35 a10.4 a50.4 b22.1 a
        N210.99 a14.7 a81.4 a26.4 a
        平均Mean10.4512.565.924.2
        旌优127
        Jingyou 127
        N09.35 b
        N111.73 a10.6 a52.2 b28.7 a
        N211.38 a15.0 a84.3 a31.9 a
        平均Mean10.8212.868.230.3
        Y两优900
        Y liangyou 900
        N010.20 b
        N113.17 a13.2 a58.5 b31.8 a
        N213.34 a23.2 a98.8 a35.8 a
        平均Mean12.2418.278.733.8
        方差分析 Analysis of variance
        年份 Year (Y)*****ns
        氮素管理 N management (N)**ns***
        品种 Cultivar (C)**ns****
        年份 × 氮素管理 Y × Nnsns**ns
        年份 × 品种 Y × C**ns**ns
        氮素管理 × 品种 N × Cnsnsnsns
        年份 × 氮素管理 × 品种 Y × N × Cnsnsnsns
        注(Note):AEN—Agronomic efficiency of applied N; PFPN—Partial factor productivity of applied N; REN—Recovery efficiency of applied N; 同列数据后不同字母表示同一品种处理间在 0.05 水平差异显著 Values followed by different small letters in a column indicate significantly different among treatments for the same cultivar at the 0.05 probability level; *—P < 0.05; **—P < 0.01; ns—不显著Not significant.
      • 表2还可以看出,不同年际间直播稻氮肥农学利用率差异显著,施氮量、品种及其互作对直播稻氮肥农学利用率影响不显著。与N1处理相比,N2处理直播稻氮肥农学利用率平均增加了48.9%。2016年普通常规稻和普通杂交稻氮肥农学利用率较超级杂交稻平均提高了39.4%,但2017年普通常规稻和普通杂交稻氮肥农学利用率较超级杂交稻平均降低了29.1%。年份、氮素管理、品种对直播稻氮肥偏生产力影响显著。N2处理直播稻氮肥偏生产力较N1处理平均增加了56.7% (P < 0.05)。与普通常规稻和普通杂交稻相比,2016和2017年超级杂交稻氮肥偏生产力平均分别增加了6.5%和15.8%。氮素管理、品种对直播稻氮肥吸收利用率有显著影响。除2016年Y两优900外,N2处理的氮肥吸收利用率均一致高于N1处理。与N1处理相比,N2处理直播稻氮肥吸收利用率平均增加了11.9%。除2017年普通常规稻黄华占外,超级杂交稻氮肥吸收利用率均一致高于普通常规稻和普通杂交稻。与普通常规稻和普通杂交稻相比,2016和2017年超级杂交稻氮肥吸收利用率平均分别提高了17.5%、12.5%。

      • 表3可知,年份、氮素管理、品种对直播稻氮、磷、钾吸收量有显著影响。与N0处理相比,N1处理直播稻氮、磷、钾吸收量平均分别增加了58.6%、36.2%、42.0%;N2处理直播稻氮、磷、钾吸收量平均分别增加了41.5%、34.0%、33.7%;说明施氮可促进直播稻对氮、磷、钾养分的吸收。N1处理直播稻氮、钾吸收量分别为16.4~22.0 g/m2、13.1~23.4 g/m2;N2处理直播稻氮、钾吸收量分别为15.0~19.7 g/m2、11.3~22.7 g/m2。与N1处理相比,N2处理直播稻氮、钾吸收量平均分别减少了10.8%、5.8%。N1处理直播稻磷吸收量与N2处理差异较小,其中2016年N1处理直播稻磷吸收量较N2处理降低了7.1%;但2017年N1处理直播稻磷吸收量较N2处理提高了7.2%。与普通常规稻和普通杂交稻相比,超级杂交稻氮、磷、钾吸收量平均分别增加了21.5%、37.7%、17.5%。

        表 3  综合氮素管理下直播稻的氮、磷、钾吸收量 (g/m2)

        Table 3.  N, P and K uptakes of direct-seeding rice under different integrated N managements

        年份
        Year
        品种
        Cultivar
        处理
        Treatment
        吸氮量
        N uptake
        吸磷量
        P uptake
        吸钾量
        K uptake
        2016黄华占N010.0 b1.6 b11.1 c
        HuanghuazhanN116.9 a2.2 a14.8 a
        N215.1 a2.4 a13.4 b
        平均Mean14.02.113.1
        金农丝苗N010.3 c1.6 b9.4 b
        JinnongsimiaoN116.5 a2.1 a13.4 a
        N215.4 b2.2 a13.5 a
        平均Mean14.12.012.1
        旌优127N010.3 b1.8 b9.5 b
        Jingyou 127N116.7 a2.0 b13.1 a
        N215.2 a2.3 a11.3 ab
        平均Mean14.12.011.3
        Y两优900N011.8 c3.1 a12.1 c
        Y liangyou 900N120.1 a2.9 a19.5 a
        N217.1 b3.0 a17.5 b
        平均Mean16.33.016.4
        2017黄华占N011.0 c2.3 b13.0 b
        HuanghuazhanN118.4 a4.1 a21.9 a
        N216.1 b4.1 a21.3 a
        平均Mean15.23.518.7
        金农丝苗N011.5 b2.5 b14.5 b
        JinnongsimiaoN116.4 a3.6 a23.4 a
        N215.0 a3.3 a22.7 a
        平均Mean14.33.120.2
        旌优127N011.7 c2.3 b14.7 b
        Jingyou 127N118.1 a3.9 a19.9 a
        N215.9 b3.4 a18.9 a
        平均Mean15.23.217.8
        Y两优900N014.9 b3.6 b19.3 b
        Y liangyou 900N122.0 a4.8 a21.1 a
        N219.7 a4.5 a19.9 b
        平均Mean18.94.320.1
        方差分析 Analysis of variance
        年份 Year (Y)******
        氮素管理 N management (N)******
        品种 Cultivar (C)******
        年份 × 氮素管理 Y × Nns****
        年份 × 品种 Y × C**ns**
        氮素管理 × 品种N × Cns****
        年份 × 氮素管理 × 品种 Y × N × Cnsns**
        注(Note):同列数据后不同字母表示同一品种处理间在 0.05 水平差异显著 Values followed by different small letters in a column indicate significantly different among treatments for the same cultivar at the 0.05 probability level; **—P < 0.01; ns—不显著 Not significant.
      • 表4可知,年份、氮素管理、品种对直播稻氮、磷、钾收获指数有显著影响。其中N0处理氮、磷、钾收获指数分别为63.6%~74.5%、68.7%~90.8%、10.7%~20.3%;N1处理氮、磷、钾收获指数分别为60.9%~73.9%、65.4%~85.9%、11.1%~19.9%;N2处理氮、磷、钾收获指数分别为68.3%~74.7%、67.2%~86.9%、12.4%~20.7%。与N1处理相比,N0处理直播稻氮、磷、钾收获指数平均分别增加了1.6%、2.7%、8.3%。N2处理直播稻氮、磷、钾收获指数较N1处理平均分别增加了4.4%、3.5%、11.5%。除2017年黄华占磷收获指数外,普通常规稻和普通杂交稻氮、磷、钾收获指数均一致高于超级杂交稻。与普通常规稻和普通杂交稻相比,超级杂交稻氮、磷、钾收获指数平均分别降低了5.8%、5.3%、11.7%。

        表 4  直播稻综合氮素管理下氮、磷、钾收获指数 (%)

        Table 4.  N, P and K harvest index of direct-seeding rice under different integrated N managements

        年份
        Year
        品种
        Cultivar
        处理
        Treatment
        氮收获指数
        N harvest index
        磷收获指数
        P harvest index
        钾收获指数
        K harvest index
        2016黄华占N073.3 ab86.7 a17.7 b
        HuanghuazhanN171.3 b85.9 a16.7 b
        N273.6 a85.3 a20.7 a
        平均Mean72.785.918.3
        金农丝苗N074.5 a89.5 a20.3 a
        JinnongsimiaoN173.9 a85.2 b19.9 a
        N273.0 a84.3 b20.3 a
        平均Mean73.886.320.2
        旌优127N073.8 a90.8 a19.3 a
        Jingyou 127N173.7 a85.1 b16.0 b
        N274.7 a86.1 b20.0 a
        平均Mean74.187.318.5
        Y两优900N071.8 a69.5 a19.9 a
        Y liangyou 900N166.4 b79.3 a14.2 c
        N272.0 a86.9 a16.4 b
        平均Mean70.178.616.8
        2017黄华占N069.0 a68.7 a12.7 a
        HuanghuazhanN164.4 b65.4 a12.3 a
        N268.3 a67.2 a13.3 a
        平均Mean67.267.112.8
        金农丝苗N067.1 b73.9 a13.9 a
        JinnongsimiaoN171.9 a76.7 a12.3 a
        N273.6 a77.7 a12.5 a
        平均Mean70.976.112.9
        旌优127N067.4 a77.7 ab11.4 b
        Jingyou 127N169.2 a72.5 b13.8 a
        N272.0 a82.8 a14.1 a
        平均Mean69.577.613.1
        Y两优900N063.6 b79.2 a10.7 a
        Y liangyou 900N160.9 b69.3 b11.1 a
        N268.5 a70.6 b12.4 a
        平均Mean64.473.011.4
        方差分析 Analysis of variance
        年份 Year (Y)******
        氮素管理 N management (N)**ns**
        品种 Cultivar (C)******
        年份 × 氮素管理 Y × N**ns**
        年份 × 品种 Y × Cns**ns
        氮素管理 × 品种N × C**ns**
        年份 × 氮素管理 × 品种 Y × N × Cns****
        注(Note):同列数据后不同字母表示同一品种处理间在 0.05 水平差异显著 Values followed by different small letters in a column indicate significantly different among treatments for the same cultivar at the 0.05 probability level; **—P < 0.01; ns—不显著 Not significant.
      • 表5可知,氮素管理、品种对直播稻每生产1000 kg稻谷氮、磷、钾需求量影响显著。直播稻每生产1000 kg稻谷氮、磷、钾需求量分别为11.6~17.7 kg、1.9~3.6 kg、10.5~20.7 kg;以N0处理直播稻每生产1000 kg稻谷氮、磷、钾需求量较低。与N1处理相比,N2处理每生产1000 kg稻谷氮、钾需求量平均减少了9.4%、4.0%。说明采用合理的氮素管理技术可有效减少直播稻生产单位稻谷氮和钾的需求量,即采用合理的氮肥管理措施有利于提高直播稻氮素和钾素的利用效率。N2处理每生产1000 kg稻谷磷的需求量与N1处理相当。与普通常规稻和普通杂交稻相比,超级杂交稻每生产1000 kg稻谷氮、磷、钾的需求量平均分别增加了8.9%、24.3%、6.5%。

        表 5  直播稻不同综合氮素管理下每生产1000 kg稻谷氮、磷、钾需求量 (kg)

        Table 5.  N, P and K requirement for producing 1000 kg grains of direct-seeding rice under different integrated N managements

        年份
        Year
        品种
        Cultivar
        处理
        Treatment
        氮需求量
        N requirement
        磷需求量
        P requirement
        钾需求量
        K requirement
        2016黄华占N012.7 b2.0 b14.2 a
        HuanghuazhanN116.3 a2.2 ab14.4 a
        N214.8 ab2.3 a13.2 b
        平均Mean14.62.213.9
        金农丝苗N012.7 b1.9 a11.5 a
        JinnongsimiaoN115.6 a2.0 a12.6 a
        N214.7 a2.1 a12.9 a
        平均Mean14.32.012.3
        旌优127N012.3 b2.1 a11.3 a
        Jingyou 127N116.3 a1.9 a12.7 a
        N214.0 ab2.1 a10.5 a
        平均Mean14.22.011.5
        Y两优900N012.4 c3.2 a12.9 b
        Y liangyou 900N117.7 a2.6 a17.2 a
        N215.5 b2.7 a15.9 a
        平均Mean15.22.815.3
        2017黄华占N011.6 b2.4 b13.7 b
        HuanghuazhanN115.1 a3.4 a18.0 a
        N214.1 a3.5 a18.5 a
        平均Mean13.63.116.7
        金农丝苗N012.7 a2.8 a16.1 b
        JinnongsimiaoN114.5 a3.2 a20.6 a
        N213.7 a3.0 a20.7 a
        平均Mean13.63.019.1
        旌优127N012.5 b2.4 b15.7 a
        Jingyou 127N115.4 a3.3 a16.9 a
        N214.1 a3.0 a16.6 a
        平均Mean14.02.916.4
        Y两优900N014.6 a3.5 a18.9 a
        Y liangyou 900N116.8 a3.6 a16.0 b
        N214.8 a3.4 a14.9 b
        平均Mean15.43.516.6
        方差分析 Analysis of variance
        年份 Year (Y)ns****
        氮素管理 N management (N)******
        品种 Cultivar (C)******
        年份 × 氮素管理 Y × Nns**ns
        年份 × 品种 Y × Cnsns**
        氮素管理 × 品种N × Cns****
        年份 × 氮素管理 × 品种 Y × N × Cnsns**
        注(Note):同列数据后不同字母表示同一品种处理间在 0.05 水平差异显著 Values followed by different small letters in a column indicate significantly different among treatments for the same cultivar at the 0.05 probability level; **—P < 0.01; ns—不显著 Not significant.
      • 本研究条件下,不同综合氮素管理在显著影响直播稻籽粒产量的同时,也显著影响了氮、磷、钾吸收量以及每生产1000 kg稻谷氮、磷、钾需求量。籽粒产量与成熟期氮、磷、钾养分吸收量及每生产1000 kg稻谷氮、磷、钾需求量相关分析表明,直播稻籽粒产量与氮磷钾养分吸收量呈显著正相关 (图1);直播稻籽粒产量与每生产1000 kg稻谷氮、钾需求量呈开口向下的二次曲线关系,与磷需求量呈显著正相关 (图2)。

        图  1  直播稻籽粒产量与成熟期氮、磷、钾养分吸收量的关系

        Figure 1.  Relationship between grain yield of direct-seeding rice and N,P,K uptake at maturity stage

        图  2  直播稻籽粒产量与每生产1000 kg稻谷氮、磷、钾需求量的关系

        Figure 2.  Relationship between grain yield of direct-seeding rice and N,P,K requirement for producing 1000 kg grains

      • 关于如何提高直播水稻对氮、磷、钾养分的吸收与利用,进而实现直播水稻高产、稳产的养分管理技术已有较多报道[8-9, 20-22];同时前人研究结果也表明,采用合理的施氮量和施氮技术[9, 23-24]、科学的氮肥运筹[12-13,19]、最佳的氮、磷、钾配比[20-21]等养分管理措施,不仅能促进直播稻产量及氮、磷、钾养分利用率的提高,还可大幅度降低肥料施用量;且普遍认为直播水稻氮肥管理适宜采用“一基多追”施氮模式,即基肥加多次追施氮肥的模式能协调提高直播水稻产量、氮肥利用率以及磷、钾养分利用率。本研究结果表明,2016和2017年N2 (无基多追,即基肥不施氮肥,中后期采用测苗定氮综合氮肥管理技术) 处理施氮量较N1处理 (一基多追) 分别少33.3%、40.0%,但N2处理直播稻产量并未出现显著下降,说明采用合理的氮素管理技术可显著减少氮肥投入,且不会造成直播稻产量显著下降。与N1处理相比,N2处理直播稻成熟期氮 (平均为16.2 g/m2)、钾 (17.3 g/m2) 养分吸收量平均分别降低了10.8%、5.8%;其磷吸收量与N1处理相当,说明增施氮肥可促进直播水稻对氮、钾养分的吸收。李木英等[25]研究发现,增施氮肥会抑制直播水稻茎中钾的输入率,造成茎秆钾素积累量下降,进而导致直播水稻后期抗倒伏能力降低。本研究中,增施氮肥可促进直播稻对氮素、钾素的吸收,但吸收的氮素、钾素大部分滞留在茎秆 (N1处理氮素、钾素收获指数较N2平均分别降低了4.2%、10.3%),未能运转到籽粒中,进而造成了氮素、钾素籽粒生产能力 (N1处理每生产1000 kg稻谷氮素、钾素需要量较N2平均分别提高了10.4%、4.2%) 下降;与李木英等[25]高氮水平下直播稻茎秆氮素、钾素输入率明显下降的研究结果不一致。究其原因可能与本研究所用的研究材料不同有关;本研究的供试材料为超级杂交稻或高产水稻,而李木英等的研究材料为普通水稻。已有的研究表明,干物质生产量大是超级杂交稻高产或高产水稻增产的主要物质基础[26]。敖和军等[27]研究发现,在齐穗期和成熟期,超级杂交稻氮、磷、钾养分含量差异不显著,氮、磷、钾养分积累量差异显著是因干物质积累量的不同而导致的。通过我们前期的报道[16],从氮素管理对直播超级杂交稻干物质生产特性可以看出,直播超级杂交稻干物质量显著高于普通杂交稻和普通常规稻;采用合理氮素管理技术 (测苗施氮) 可较好的缓解个体与群体的矛盾,促进茎秆中积累的干物质向籽粒运转。本研究结果还显示,N2处理 (测苗施氮) 施氮量较N1处理 (一基多追) 减少33.3%~40.0%,但其产量 (平均为11.22 t/hm2) 与N1处理 (平均为11.37 t/hm2) 相比并未出现显著下降;氮肥农学利用率、氮肥偏生产力、氮肥吸收利用率较N1处理平均分别增加了48.9%、56.7%、11.9%,较高的氮肥利用率可能与直播稻成熟时较高的氮素收获指数有关。也说明适当减少施氮量是进一步提高直播稻氮肥利用率的有效途径。此外,除了适当地减少施氮量外,采用合理的氮肥管理技术促进直播稻对氮素的吸收积累、减少氮素损失也是提高氮肥利用率的重要手段。近期,Zhang等[15]研究发现直播稻氮素损失主要集中在水稻生长前期,损失量在1.99~10.18 kg/hm2,较传统人工移栽或机插秧增加了26%~76%,且直播稻氮素损失随基肥施用量的增加呈增加趋势[28]。本研究中,N2处理大幅度减少了氮素在基肥、苗肥中的施用量,可有效控制前期氮肥损失,中后期采用SPAD指导施肥 (即分蘖期、幼穗分化期、齐穗期根据直播稻植株的氮素丰缺状况进行施肥) 使氮素供应与直播稻对氮素的需求相匹配,实现直播稻养分需求与养分供应的动态平衡,促进直播稻植株对氮素的吸收积累,进而提高直播稻产量以及氮、磷、钾养分利用率。此外,2017年N2处理的施氮量较2016年减少了10%,但2017年N2处理直播稻产量与2016年相比并未出现显著下降,2017年氮肥农学利用率、氮肥偏生产力分别较2016年增加了17.3%、23.3%,其可能与2017年试验田土壤相对较高的有机质、全氮、有效氮含量有关,说明培肥土壤有利于减少施氮量和提高直播稻产量和氮肥利用率。

        关于水稻氮、磷、钾养分利用效率前人进行了大量的研究。邹应斌等[29]研究发现,水稻生产单位稻谷氮、磷、钾养分需要量存在基因型差异。敖和军等[30]认为超级杂交稻生产单位稻谷氮、磷、钾需要量呈下降趋势,即产量水平越高,氮、磷、钾养分利用率也就越高。Witt等[30]则认为,随着产量水平的提高,水稻生产单位稻谷产量的氮、磷、钾吸收量也随之提高,即随着产量水平的提高,氮、磷、钾养分利用效率呈下降趋势。徐富贤等[31]报道,西南稻区每生产1000 kg 稻谷氮、磷、钾需求量与稻谷产量水平无相关性。蒋鹏等[32]研究表明,杂交稻对氮、磷、钾养分吸收利用受种植地生态条件以及密肥组合影响;在温光资源充足的高产点,杂交稻生产单位稻谷氮素需求量与温光资源适中的中低产点相当,但其生产单位稻谷磷素、钾素需求量较温光资源适中的中低产点显著下降。本研究结果显示,采用合理的氮素管理技术既可减少氮肥用量,又可提高水稻产量和氮磷钾养分利用率。N2处理每生产1000 kg稻谷氮、钾需要量较N1处理平均减少了9.4%、4.0%。从直播稻植株氮、钾养分吸收特点来看,N2处理氮、钾养分吸收量较N1处理平均分别减少了10.8%、5.8%,其氮、钾养分收获指数较N1处理平均分别增加了4.4%、11.5%。可见,N2处理较低的氮、钾吸收量和较高的氮、钾养分收获指数是其生产单位籽粒稻谷氮、钾需要量下降的重要原因。说明采用科学的氮素管理技术可促进直播稻植株茎秆中积累的氮素、钾素向籽粒运转,提高氮素、钾素收获指数,进而提高直播稻氮、钾籽粒生产效率,即通过合理的氮肥管理措施 (施氮时期和施氮量) 可减少氮肥用量和降低直播稻对氮、钾养分的吸收,防止水稻植株对氮、钾的奢侈吸收,促进植株茎秆中积累的氮素、钾素向籽粒运转,进而提高直播稻氮素、钾素利用效率。增加施氮量 (N1处理) 可促进直播稻对氮、磷、钾素的吸收,但N1处理氮素、钾素收获指数低于N2处理,说明过量施用氮肥增加的植株氮素、钾素积累量,未能转化为籽粒生产优势,而是过多的用于营养生长,这也是导致N1处理直播稻氮素、钾素养分利用率以及氮肥利用率下降的主要原因。此外,相关分析还表明,直播稻生产单位稻谷的氮、钾需求量与产量的关系呈开口向下的二次曲线关系,即直播稻生产单位稻谷的氮、钾需求量存在最佳区间。

        超级杂交稻生物产量和籽粒产量高,氮、磷、钾养分吸收积累量也高于普通杂交稻和普通常规稻。夏冰等[33]研究发现,超级杂交稻产量较普通杂交稻 (汕优63) 和普通常规稻 (胜泰优1号) 平均增产11.5%,氮、磷、钾养分吸收量平均分别增加4.4%、20.4%、3.9%,生产单位籽粒产量氮、磷、钾养分需求量平均分别降低了6.6%、7.5%、6.8%;超级杂交稻籽粒产量和氮、磷、钾养分收获指数协同提高使其生产单位籽粒产量氮、磷、钾需求量并未显著增加。即超级杂交稻高产与氮、磷、钾养分高效利用是协调统一的。本研究中,超级杂交稻产量较普通杂交稻和普通常规稻平均增加了11.7%,氮肥偏生产力平均增加了11.2%,氮肥吸收利用率平均提高了15.0%;超级杂交稻较高的产量是其氮肥偏生产力增加的主要原因,而其较高的氮肥吸收利用率则与施氮处理较高的氮吸收量有关。与普通杂交稻和普通常规稻相比,超级杂交稻氮、磷、钾吸收量分别增加了15.9%~26.8%、31.6%~47.5%、6.3%~34.8%;氮、磷、钾收获指数分别平均降低了5.8%、5.3%、11.7%;因而造成超级杂交稻每生产1000 kg稻谷氮、磷、钾需求量平均分别增加了8.9%、24.3%、6.5%。可见,在超级杂交稻育种上,选育氮、磷、钾收获指数高的品种 (组合) 是实现超级杂交稻高产与氮、磷、钾养分高效利用协调统一的有效途径。本研究还发现,氮素和磷素主要分布在籽粒中,分别为60.9%~74.7% (氮素收获指数) 和65.4%~90.8% (磷素收获指数),钾素则主要分布在稻草中,达到79.3%~89.3% (钾素在稻草中的含量),可见,在秸秆还田下直播稻吸收的钾素约80%以上归还土壤,有利于水稻生产的可持续发展。

      • 与传统的“一基多追”(N1处理) 施肥技术相比,直播稻基肥不施氮而中后期采用测苗定氮分期管理的施肥技术 (即“无基多追”,N2处理) 可减少施氮33.3%~40.0%,且产量 (平均为11.22 t/hm2) 并未出现明显下降;氮肥农学利用率、氮肥偏生产力、氮肥吸收利用率平均分别增加了48.9%、56.7%、11.9%;每生产1000 kg稻谷氮、钾需求量平均分别减少了9.4%、4.0%。因此,直播稻基肥不施氮而中后期采用测苗定氮的综合氮肥管理技术,可实现直播稻高产与氮、磷、钾养分高效利用的协调统一。

    参考文献 (33)

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