杂草稻竞争对栽培稻氮素积累量、氮素利用率及产量的影响

吴云艳

(辽东学院农学院，辽宁 丹东 118003)

杂草稻(OryzasativaL.)又名红稻，是在稻田或稻田周边耕地里像杂草一样伴随栽培稻生长的水稻植株[1]。目前，很多国家的水稻生产均受到杂草稻不同程度的危害[2-3]。有研究结果[4-5]表明，土壤的养分或肥力水平对植物间竞争力的影响较大，养分是限制作物产量的主要因素之一，养分竞争会对产量造成很大影响。国外有研究用示踪性同位素15N来探究不同氮素水平下杂草稻和栽培稻的氮素竞争，发现杂草稻与栽培稻之间的养分竞争很激烈[6]，然而中国关于杂草稻与栽培稻营养竞争的研究较少。在栽培稻产量受杂草稻影响日益严重的情况下，研究杂草稻竞争对栽培稻养分吸收利用及产量的影响颇为重要。氮肥含有植物营养三要素中增产效果最明显的营养元素——氮素，是水稻增产的物质基础，也是生产用量最大的化学肥料。本试验拟设计不同的氮肥梯度，采用大田试验的方法，研究不同氮肥处理下杂草稻竞争对栽培稻氮素积累量、氮素利用率及产量的影响，以期为杂草稻的防控提供一定的理论依据和实践指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以杂草稻WR04-12和栽培稻沈农265为试验材料。

1.2 试验设计

试验于2010-2013年在沈阳苏家屯水稻基地进行。试验设杂草稻密度和氮肥2个因子，杂草稻密度设3个水平：1 m20株、1 m26株、1 m212株，分别用D0、D1、D2表示。氮肥设3个水平：0 kg/hm2、180 kg/hm2、270 kg/hm2，分别用N0、N1、N2表示。

小区面积9 m2，8行区(小区间用塑料挡板隔离，每个小区单独灌水、排水)。氮肥50%作基肥，30%作分蘖肥，20%作幼穗分化肥，磷肥100%作基肥，钾肥100%作基肥。杂草稻和栽培稻混合插植，栽培稻插秧密度为行株距30.0 cm×13.3 cm，每穴2苗，杂草稻延后1 d单苗移栽，模拟田间自然分布，试验设3个重复，完全随机排列。

4月15日播种，营养土保温旱育苗，5月19日移栽，及时除去田间的其他杂草。

1.3 测定内容与方法

1.3.1 干物质质量 分别于分蘖期、拔节期、齐穗期、灌浆期和成熟期取样测定。测定时，各处理分别取3株，将植株地上部分全部收获，然后将其分置于烘箱中，75 ℃烘干，测定其干物质质量。

1.3.2 氮、磷、钾的含量 消煮(浓H2SO4- H2O2法)：将烘干后的植株地上部分和根用小型粉碎机粉碎，称取0.5 g样品放入250 ml消化管中，在消化管中加入10 ml浓硫酸，轻轻摇动，将样品浸湿，置于420 ℃消煮炉上消煮45 min，溶液全部变成棕黑色时，从消煮炉上取下消化管，放置10 min，加入30% H2O210滴，摇匀，继续消煮45 min，冷却后加入8滴30%H2O2，反复3～4次，至消煮液呈清亮色，取出，冷却，将消煮液用蒸馏水定容至100 ml的塑料瓶中，待测。氮含量测定采用凯式定氮法[7]。

1.3.3 氮效率 氮效率用氮素利用率、农学氮素利用率和氮肥偏因素生产力等指标表示，计算公式分别为：

氮素利用率=(施氮小区地上部分吸氮量-不施氮小区地上部分吸氮量)/施氮量×100%

农学氮素利用率=(施氮区产量-不施氮区产量)/施氮量×100%

氮肥偏因素生产力(kg/kg)=施氮区产量/施氮量

1.3.4 产量 收获前，取有代表性的中等植株5株，用于室内考种，其余全部收获，自然风干，测定其产量。

1.4 数据分析

应用软件DPS8.01和Excel对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 杂草稻竞争对栽培稻氮素积累量的影响

图1显示，随着生育进程的推进，栽培稻植株的氮素积累量不断增加，在灌浆期达到最大。随着施氮量的增加，各处理的氮素积累量均呈增加趋势，同一时期相同杂草稻密度下不同氮肥处理间差异显著。栽培稻沈农265的氮素积累量总体随杂草稻密度的增加而下降。N0水平，同一时期不同杂草稻密度处理下，栽培稻的氮素积累量表现为随杂草稻密度增加而降低，D1处理和D2处理下栽培稻氮素积累量与D0相比显著降低，齐穗期分别降低了25.70%、29.80%，灌浆期分别降低了22.00%、28.50%，成熟期分别降低了16.70%、24.10%。N1水平，D1处理和D2处理下沈农265齐穗期的氮素积累量分别比D0处理低26.90%、49.60%，灌浆期的氮素积累量分别比D0处理低27.40%、38.70%，成熟期的氮素积累量分别比D0处理低43.00%、27.30%。N2水平下，D1处理和D2处理的沈农265齐穗期的氮素积累量分别比D0处理低32.70%、55.78%，灌浆期的氮素积累量分别比D0处理低32.90%、41.45%，成熟期的氮素积累量分别比D0处理低18.40%、55.20%，处理间差异显著。表明，随着氮肥施用量的增加，杂草稻对栽培稻氮素积累量的影响程度也增加(除成熟期D1处理外)。

D0：杂草稻密度为1 m20株；D1：杂草稻密度为1 m26株；D2：杂草稻密度为1 m212株；N0：氮肥施用量为0 kg/hm2；N1：氮肥施用量为180 kg/hm2；N2：氮肥施用量为270 kg/hm2；TS：分蘖期；ES：拔节期；HS：齐穗期；FS：灌浆期；MS：成熟期。图1 栽培稻沈农265氮素积累量的变化趋势Fig.1 Dynamic change of nitrogen accumulation of Shennong 265

2.2 杂草稻竞争对栽培稻产量的影响

表1显示，杂草稻密度相同时，栽培稻沈农265的产量随施氮量的增加而增加。相同肥力下，随着杂草稻密度的增大，栽培稻产量明显降低。在N1水平下，D1处理和D2处理的栽培稻沈农265实测产量分别比D0处理低25.9%、49.8%。N2水平下，D1处理和D2处理栽培稻实测产量分别比D0处理低25.9%、52.6%。施氮量由N1增加到N2时，D1处理和D2处理的栽培稻沈农265实测产量分别增加了7.3%、1.3%。表明，在杂草稻危害严重时，增加施氮量对栽培稻沈农265的产量影响较小，造成这种现象的原因是增加施氮量后，杂草稻的竞争力也相应地增强，增加的幅度比栽培稻大。

表1杂草稻竞争对栽培稻产量的影响

Table1Effectofweedyricecompetitionontheyieldofcultivatedrice

处理理论产量(t/hm2)实测产量(t/hm2)D0N05．64deDE5．20cBCD1N04．62eDE4．42cBCD2N03．73fE3．60dCD0N111．75aA10．85aAD1N18．51bcBC8．04bABD2N16．29deD5．45cBCD0N212．79aA11．64aAD1N29．64bB8．63bABCD2N27．10cdCD5．52bcBC

D0、D1、D2、N0、N1、N2见图1注。同列数据后不同小写字母表示处理间差异达0.05显著水平；同列数据后不同大写字母表示处理间差异达0.01显著水平。

2.3 栽培稻产量与氮素积累量之间的相关分析

表2显示，沈农265的产量与氮素积累量之间呈显著正相关，但各个时期的相关系数不同。齐穗期，沈农265产量与氮素积累量的相关系数最大，达到0.94，其次是灌浆期，相关系数为0.91，然后依次是拔节期、成熟期、分蘖期。栽培稻的产量与氮素积累量在齐穗期和灌浆期的相关系数均大于0.90，说明这2个时期氮素积累量对产量的影响比其他时期大。

表2栽培稻产量与氮素积累量之间的相关分析

Table2Therelationshipbetweenyieldandnitrogenaccumulationofcultivatedrice

生育期相关系数分蘖期0．69∗拔节期0．89∗∗齐穗期0．94∗∗灌浆期0．91∗∗成熟期0．82∗∗

*、**分别表示栽培稻产量与氮素积累量在0.05和0.01水平上显著相关。

2.4 杂草稻竞争对栽培稻氮素利用率的影响

表3显示，不同处理下栽培稻的氮素利用率表现为：D0N2> D0N1>D1N1>D1N2>D2N1>D2N2，D2N1处理和D1N1处理下的氮素利用率分别比D0N1处理低27.6%、9.6%，D2N2处理和D1N2处理下的氮素利用率分别比D0N2处理低40.1%、17.9%。表明，杂草稻竞争对栽培稻的氮素利用率影响很大，杂草稻竞争极大地降低了栽培稻的氮素利用率，增加氮肥用量，栽培稻氮素利用率降低的幅度更大。

农学氮素利用率(NAE)是指单位施氮量所增加的产量，可以用来评价氮肥的增产效果。表3显示，随着氮肥用量的增加，农学氮素利用率降低。相同氮肥处理下，杂草稻竞争会降低栽培稻的农学氮素利用率，施氮量为180 kg/hm2时，D1处理和D2处理的栽培稻农学氮素利用率与D0处理相比，分别降低了38.5%、60.1%，施氮量为270 kg/hm2时，D1处理和D2处理的栽培稻农学氮素利用率与D0处理相比，分别降低了36.9%、68.5%。

氮肥偏因素生产力与农学氮素利用率的变化规律一致，即中氮处理下栽培稻的氮肥偏因素生产力高于高氮处理。施氮量为180 kg/hm2时，D1处理和D2处理的栽培稻氮肥偏因素生产力与D0处理相比，分别降低了25.9%、49.8%，施氮量为270 kg/hm2时，D1处理和D2处理的栽培稻氮肥偏因素生产力与D0处理相比，分别降低了25.9%、52.5%。

表3杂草稻竞争对栽培稻氮素利用率的影响

Table3Effectofweedyricecompetitiononthenitrogenutilizationefficiencyofcultivatedrice

处理农学氮素利用率(%)氮素利用率(%)氮肥偏因素生产力(kg/kg)D0N131．50aA52．96abAB60．30aAD1N119．37cBC47．85cC44．69bBD2N112．58dDE38．33dD30．30cCD0N223．91bB56．77aA43．11bBD1N215．09dCD46．59bBC31．96cCD2N27．52eE34．03dE20．46dD

D0、D1、D2、N1、N2见图1注。同列数据后不同小写字母表示处理间差异达0.05显著水平；同列数据后不同大写字母表示处理间差异达0.01显著水平。

3 讨 论

植株各组织中氮含量均随生育时期的变化而变化，同时受到肥力、氮素形态、光照、水分、种间竞争等外界条件的影响[8]。养分竞争是植物竞争的重要方面[9]。研究结果表明，杂草稻竞争使栽培稻氮素积累量和产量减少，栽培稻氮素积累量与产量显著正相关，齐穗期、灌浆期的氮素积累量对产量影响较大，而这2个时期栽培稻氮素积累量受杂草稻密度影响较大，导致栽培稻后期营养物质转运和分配受阻，从而影响灌浆的正常进行，导致栽培稻的产量降低。因此，杂草稻竞争导致栽培稻氮素积累量降低是造成栽培稻产量降低的重要原因之一。

中国氮肥消耗量占世界氮肥总消耗量的30%，水稻生产所消耗的氮肥占世界水稻氮肥总消耗量的37%，与其他主要产稻国相比，中国水稻氮肥施用量较高，但是氮素利用率较低[10]。水稻氮素利用率随氮肥施用量增加而下降的状况越来越严重，大量的氮素损失给环境造成了一系列不良影响。因此，提高氮素利用率已经成为人们关注的焦点。杂草稻竞争对栽培稻的产量造成了严重影响，杂草稻不同于一般的杂草，在植物学和生物学性状上与栽培稻具有极大的相似性，因此很难找到一种有效去除杂草稻的除草剂。

栽培稻的产量与肥力相关，适当提高氮肥施用量，可以增加栽培稻的产量，但在杂草稻发生严重的地区，关于增加氮肥施用量，对栽培稻的氮素积累量、氮素利用率、增产幅度和经济效益的影响，目前国内研究较少。本研究结果表明，栽培稻的氮素利用率受杂草稻竞争的影响很大，杂草稻密度的增加极大地降低了栽培稻的氮素利用率，而增加氮肥施用量，反而使栽培稻沈农265的氮素利用率下降得更多。在杂草稻危害时，增施氮肥对栽培稻产量的增加无明显效果。

参考文献：

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