有机无机肥配施对稻穗不同部位粒重与结实率的影响

唐先干， 刘光荣， 徐昌旭， 袁福生， 秦文婧， 王 萍， 李祖章*， 倪 康， 侯红乾

(1江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所，江西南昌 330200; 2中国科学院南京土壤研究所，江苏南京 210008)

有机无机肥配施对稻穗不同部位粒重与结实率的影响

唐先干1， 刘光荣1， 徐昌旭1， 袁福生1， 秦文婧1， 王 萍1， 李祖章1*， 倪 康2， 侯红乾1

(1江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所，江西南昌 330200; 2中国科学院南京土壤研究所，江苏南京 210008)

【目的】通过定位试验，综合评价中国南方双季稻地区有机无机肥配施对水稻粒重与结实率的影响。【方法】从江西连续30年的定位试验稻田采样，比较施用化肥(NPK)、 等养分条件下70%化肥配施30%有机肥(70F+30M)、 50%化肥配施50%有机肥(50F+50M)、 30%化肥配施70%有机肥(30F+70M)的稻穗不同部位粒重与结实率。有机肥早稻用紫云英，晚稻用腐熟猪粪; 无机肥用尿素、 过磷酸钙与氯化钾。采集的水稻品种为赣晚籼37号(926)，把稻穗分为上、 中、 下三个部位，然后分别截取一次枝梗和二次枝梗上的籽粒测定粒重与结实率。【结果】1)与单施化肥相比，三个有机无机肥配施处理水稻的结实率均有提高，特别是稻穗中、 下部的结实率均高于NPK处理，虽未达显著水平，但稻穗中、 下部结实率的变异性远低于全施化肥处理; 2)有机无机肥不同比例对粒重影响不同，50F+50M处理的粒重与NPK相比，显著增加了3.1%，而70F+30M和30F+70M处理差异不显著; 3)将稻穗分为上、中、下三个部位，70F+30M和30F+70M处理不同穗位的粒重与NPK处理相比差异均不明显，但50F+50M处理穗上部与穗中部粒重分别增加了4.7%与3.8%，由于粒重变异系数较大，粒重增加不显著; 4)与NPK处理相比，50F+50M处理稻穗上部的一次、 二次枝梗粒重分别增加了4.8%与4.7%，稻穗中部的分别增加了3.0%与4.6%，但70F+30M和30F+70M处理稻穗上、 中部不同枝梗的粒重与NPK处理相比无明显差异; 5)有机无机肥配施处理稻穗上部各枝梗结实率与NPK处理无明显差异，但稻穗中、 下部的一、 二次枝梗结实率都大于NPK处理，其中二次枝梗结实率增加的幅度较大; 有机无机配施穗中部与穗下部一次枝梗结实率变异系数小，但二次枝梗结实率的增加呈现不稳定状态。【结论】有机肥化肥的配施比例影响着水稻稻穗不同部位枝梗的实粒数和粒重。本试验条件下，50%化肥与50%有机肥配合最有利于增加稻穗中、 上部一、 二次枝梗的粒重，但对稻穗各部位粒重的增加不稳定; 50%化肥配施50%有机肥配合还有利于增加稻穗中、 下部二次枝梗的结实率。有机肥配施比例高于或低于50%时，养分供应滞后或超前，均未显现出优于单施化肥的效果，但是其结实率和粒重的稳定性，也在一定程度上体现了有机无机配施对水稻稻穗结实率和实粒重的良好作用。

有机无机肥配施; 水稻; 粒重; 结实率; 枝梗

粒重和结实率是水稻产量构成的两个重要因素。有机无机肥配施，结合了化肥的速效性和有机肥的持久性，对提高土地生产力和改善土壤性状起到了明显的作用[1-2]。结合长期定位试验，有机无机肥配施及相关研究已经成为国内外研究的热点[3-4]。水稻是穗状花序，其上部的颖花开花早，下部的颖花开花迟; 先开颖花(强势花)具有优先获得灌浆物质的能力，灌浆起动早，灌浆速度大，易形成饱粒，结实率高，粒重大; 后开颖花(弱势花)则易形成瘪粒，结实率低，粒重小[5-8]。徐明岗等[9-12]研究指出，有机无机肥配施有利于水稻稳产高产，有利于水稻中后期干物质累积和养分吸收，并能提高稻田单位面积总穗数和穗粒数。董明辉等[13]认为，外源喷施脱落酸可使籽粒粒重增加，明显提高下部二次枝梗和同枝梗上迟开花籽粒粒重。杨建昌[14]指出从环境、 栽培、 植株整体水平以及籽粒内在因素等不同层次上深入研究水稻弱势粒灌浆差的机理及其调控途径，对于挖掘水稻生产潜力具有十分重要的意义。目前关于长期有机无机肥配施的研究较多，但大多集中在农田生产力、 作物养分吸收以及土壤肥力等方面，相关研究中关于施肥对作物产量影响的结论也不一致[15-18]，值得进一步探讨。同时有研究认为，通过栽培措施调节灌浆速度、 灌浆持续时间和颖花根活量等可调节不同部位籽粒的饱粒率和粒重[19]，然而栽培措施中有机无机肥配施对稻穗粒重与结实率影响的机理研究较少，还有待进一步研究。本研究利用近30年长期定位试验的稻田，分析有机无机肥料配施对水稻粒重与结实率的影响，评价有机无机肥配施对稻穗不同部位粒重与结实率所起的作用，以期阐明有机肥调控水稻籽粒形成的作用规律，为水稻高产稳产提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验区自然状况

供试土壤为第四纪亚红黏土(即莲塘层)母质发育的中潴黄泥田，定位试验位于江西南昌江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所试验田内(28°33′92″N，115°56′25″E)。该区域地处中亚热带，年平均气温17.5℃，≥10℃积温5400℃，年降雨量1600 mm，年蒸发量1800 mm，无霜期约280 d。温、 光、 热资源丰富，适宜大多数农作物生长。

1.2 试验设计

试验共设4个处理: 1)全化肥处理(NPK)，2)化肥70%+有机肥30%(70F+30M)，3)化肥50%+有机肥50%(50F+50M)，4)化肥30%+有机肥70%(30F+70M)。早稻施纯N 150 kg/hm2、 P2O560 kg/hm2、 K2O 150 kg/hm2，晚稻施纯N 180 kg/hm2、 P2O560 kg/hm2、 K2O 150 kg/hm2。

有机肥早稻用紫云英，其鲜草养分含量按多年测定平均值N 0.303%、 P2O50.08%、 K2O 0.23%计算; 晚稻用腐熟猪粪，其养分含量按多年测定平均值N 0.45%、 P2O50.19%、 K2O 0.60%计算。无机肥用尿素、 过磷酸钙与氯化钾。各处理以等氮量为基准，磷、 钾部分不足用化肥补充，只有30F+70M处理晚稻钾素量超过设计标准。磷肥和有机肥全作基肥; 氮肥50%作基肥，25%作分蘖肥，25%作幼穗分化肥; 钾肥全作追肥，50%作分蘖肥，50%作幼穗分化肥。小区面积33.3 m2，3次重复，随机区组排列，各小区用水泥田埂隔开。

定位试验从1984年早稻开始，采用冬闲-稻-稻的种植方式。水稻品种为当地主栽品种，晚稻在7月中下旬移栽，10月下旬收获。各处理田间管理措施一致，试验土壤养分状况如表1所示[20]。

注(Note): 同列数据后相同字母表示处理间差异未达到5%的显著水平 Means in the same column followed by the same letter are not significantly different at the 5% level.

1.3 样品采集与测定

本次采样时间是2013年10月，供试水稻品种为赣晚籼37号(926)，该品种一个稻穗一般有12个一次枝梗，按照3、 4、 5分配法将一次枝梗分为上、 中、 下三个部位(即根据每个稻穗穗轴的长度平均分成3段，由于稻穗倒数第2、 3、 4的一次枝梗相隔很近，故稻穗下部分配了5个一次枝梗)，然后分别截取一次枝梗和二次枝梗上的籽粒。

枝梗结实率=枝梗上的实粒数/枝梗总粒数(实粒+空壳)

枝梗千粒重=枝梗的实粒重/枝梗实粒数×1000

穗位结实率=穗位上所有枝梗的实粒数/穗位上的总粒数

穗位千粒重=穗位上所有枝梗的实粒重/穗位上的实粒数×1000

结实率=整个处理穗上的实粒数/穗上总粒数

千粒重=整个处理穗上的实粒重/整个处理实粒数×1000。

1.4 数据分析

使用Excel 2010和DPS 3.01进行数据处理和统计分析，应用多重比较LSD法进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 有机无机肥配施对水稻全穗粒重与结实率的影响

从表2可以看出，不同有机无机肥配施比例对水稻粒重和结实率的影响不同。有机无机肥氮等量配施(50F+50M)时水稻全穗粒重最高，比NPK处理(对照)粒重显著增加了3.1%，而70F+30M和30F+70M处理的粒重与对照处理无明显差异。有机无机肥配施与对照相比，水稻全穗结实率虽略有提高，但没有显著差异。由表2还可以看出，水稻粒重和结实率的变异系数(CV)呈现随着有机肥配施比例的增加而减小的趋势，可见，有机肥的施用可显著提高水稻全穗粒重和结实率的稳定性。

注(Note):同列数据后相同字母表示处理间差异未达到5%的显著水平 Values followed by the same letter in the same column are not significantly different at the 5% level.

2.2 有机无机肥配施对不同穗位粒重与结实率的影响

不同有机无机肥配施比例对水稻穗上、 中、 下部位的粒重影响不同(表3)。三个配施处理对水稻上部和下部穗的千粒重均无显著影响，虽然50F+50M处理穗上部与穗中部千粒重比对照分别增加了4.7%和3.8%，但由于变异过大，统计均未达显著水平。

注(Note): 同列数据后相同字母表示处理间差异未达到5%的显著水平 Values followed by the same letter in the same column are not significantly different at the 5% level.

有机无机肥配施处理与对照相比，不同穗位的结实率，中部增加了1.0%～3.6%，下部增加了1.7%～3.8%，上部没有增加，但是增加均未达到统计显著水平(表3)。从表3还可以看出，穗中部与穗下部结实率变异系数(CV)都呈现随有机肥配施量增加而下降的趋势，表明有机肥的施用在一定程度上能提高稻穗中、 下部结实率的稳定性。

2.3 有机无机肥配施对稻穗不同枝梗粒重与结实率的影响

不同有机无机肥配施处理对水稻不同枝梗的粒重也有一定的影响(表4)。在同等氮施用水平下，所有处理间水稻上、 中、 下部位一次枝梗的粒重均没有显著差异，尽管与对照NPK处理相比，有机无机肥氮等量配施处理(50F+50M)不同穗位一次枝梗的粒重增加了3.0%～4.8%，但因变异较大，统计差异不显著。在表4中水稻不同部位的二次枝梗粒重明显低于一次枝梗，提高二次枝梗的粒重，有利于水稻产量的提高。有机无机肥配施处理与对照比较，水稻不同穗位二次枝梗粒重的差异也不显著，无论是粒重的增加或减少，即使是50F+50M处理穗上部、 穗中部二次枝梗的粒重也由于变异过高而增加不显著。

注(Note): 同列数据后相同字母表示处理间差异未达到5%的显著水平 Values followed by the same letter in the same column are not significantly different at the 5% level.

分析有机无机配施对水稻不同枝梗结实率的影响，较之对照处理，稻穗不同部位一次和二次枝梗结实率均没有显著差异，即使在穗下部和穗中部二次枝梗结实率有较大程度的提高，也因变异系数均较大而影响了其显著性。进一步分析不同处理不同枝梗结实率稳定性，一次枝梗结实率稳定性明显高于二次枝梗，上部枝梗高于中部枝梗、 中部枝梗高于下部枝梗; 有机无机配施处理穗中部与穗下部一次枝梗的结实率变异系数较小且低于NPK处理，而二次枝梗的结实率变异系数较大，表明有机无机配施穗中部与穗下部一次枝梗结实率间较稳定，但二次枝梗结实率的增加呈现不稳定状态。

3 讨论

农作物有机无机肥施用存在最佳比例[15-18]。本试验设置了三个有机无机配施比例处理，结果表明水稻粒重以50F+50M处理最高，而70F+30M和30F+70M处理与对照比较差异不显著，这与不同有机无机肥比例下的养分供应高峰时期影响水稻籽粒灌浆程度有关。灌浆期是水稻籽粒对养分需求的关键时期，籽粒灌浆影响着水稻的结实率、 粒重和产量。70F+30M低量有机肥配施处理在水稻前期养分释放太多导致后期供应较弱，使得灌浆能力下降; 而30F+70M高量有机肥配施处理水稻前期养分供应太少，虽然后期养分充足但水稻吸收有限也使得灌浆能力不足; 50F+50M中量有机肥配施处理养分供应正好前后平衡，50%的无机养分可以满足水稻前期的生长，50%的有机养分供应又可以充分促进后期水稻灌浆能力。

一般情况下，稻穗上部枝梗籽粒的灌浆期早于中部枝梗籽粒，中部枝梗籽粒早于下部枝梗籽粒，一次枝梗籽粒又早于二次枝梗籽粒。有研究表明，同一水稻品种不同栽培条件下全穗粒重的差异与稻穗不同部位籽粒的粒重均有密切关系，但主要由中、 下部枝梗粒重的高低所造成[19]。但本研究中50F+50M处理粒重的增加主要体现在稻穗中、 上部枝梗粒重的增加上; 50F+50M处理穗上部与穗中部粒重的增加幅度分别为4.7%和3.8%，大于全穗粒重的增加幅度，只是由于变异过大导致穗位粒重差异不显著。水稻不同穗位粒重变异系数随着粒重的增加而迅速提高，尤其是在粒重增加到30g以上时更为明显，这在稻穗不同部位一次、 二次枝梗表现同样如此，与对照处理相比，尽管50F+50M处理穗上部、 穗中部一次枝梗的粒重分别增加4.8%和3.0%、 二次枝梗的粒重分别增加4.7%和4.6%，其变异系数也是显著提高，这可能与营养物质分配的不均衡性有关，其具体原因还有待进一步的研究。

在本试验中，有机无机肥配施稻穗结实率有一定程度的增加主要表现在中、 下部穗位，对中、 下部二次枝梗的结实率影响较为明显。这可能是因为平衡的有机无机养分供给不仅满足了早期水稻穗分化和一次枝梗的灌浆，后期充足的养分供应延长了水稻的灌浆期，从而提高了水稻中、 下部穗位的结实率，特别是增加稻穗中、 下部二次枝梗的结实率，成为增产的主要原因。

水稻籽粒充实的优劣和粒重的高低与颖花在穗上着生的部位有密切关系。本研究中虽然有机无机配比对粒重的影响不同，使整个稻穗粒重与结实率间的稳定性得到了提高。但把整个稻穗分解，50F+50M处理穗上部和穗中部粒重的增加还是呈现不稳定状态; 对于结实率而言，有机无机肥配施可以提高稻穗中下部的结实率，但并没有提高弱势粒穗下部与穗中部二次枝梗结实率的稳定性。

4 结论

水稻粒重以有机无机肥氮等量配施(50F+50M)处理最高，同时该处理粒重增加主要体现在稻穗中、 上部一、 二次枝梗粒重的增加上，但稻穗各部位粒重的增加则呈现不稳定状态; 有机无机肥配施有利于结实率的提高，特别是增加了稻穗中、 下部二次枝梗的结实率。有机无机肥配施可以促进稻穗中、 下部结实率的稳定性，但并没有提高弱势粒穗中部与穗下部二次枝梗结实率的稳定性。

致谢: 特别感谢江西省农业科学院国家红壤工程中心实验室管理员罗露西女士在考种工作中给予的帮助。

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Effect of organic-inorganic fertilizer application ratio on rice grain weight and seed-setting rate at different positions of rice spike

TANG Xian-gan1, LIU Guang-rong1, XU Chang-xu1, Yuan Fu-sheng1, QIN Wen-jing1,WANG Ping1, LI Zu-zhang1*, NI Kang2, HOU Hong-qian1

(1Soil,Fertilizer,ResourcesandEnvironmentInstitute,JiangxiAcademyofAgriculturalSciences.Nanchang330200,China; 2InstituteofSoilScience,ChineseAcademyofSciences,Nanjing210008,China)

【Objectives】The effects of long-term organic-inorganic fertilization on rice grain weight and seed-setting rate at different positions of rice spike were evaluated through the analysis of the samples from a long-term field experiment.【Methods】A field experiment withindicarice cultivar 926 as test material was conducted in Jiangxi Province, and the spike samples were collected from different parts after harvest. Four treatments i.e. mineral N, P and K (NPK), 70% chemical fertilizers plus 30% organic manure (70F+30M), 50% chemical fertilizers plus 50% organic manure (50F+50M), and 30% chemical fertilizers plus 70% organic manure (30F+70M) were selected for the investigation from the 30-year long-term field experiment. All 4 treatments had the same rates of N, P, and K nutrients. The organic fertilizers were milk vetch and composted pig manure for early and late rice respectively, while the chemical fertilizers sources of N, P and K were urea, super-phosphate and potassium chloride respectively.【Results】1) The seed-setting rates in the three combination ratios of organic and chemical fertilizer treatments were increased, especially those in the middle and lower parts of an spike. Although the increments were not statistically significant, the coefficient of variation in the seed-setting rates was far lower than that in NPK treatment. 2) Different ratios of organic manure and the chemical fertilizers had different effects on the grain weight. The 50F+50M treatment significantly increased rice grain weight by 3.1% compared with NPK treatment, but the 70F+30M treatment and 30F+70M treatment did not. 3) Dividing a spike into upper, middle and lower parts, the grain weights in the three parts of spike were not significantly increased in treatments of 70F+30M and 30F+70M, but was increased by 4.7% and 3.8% in the primary and secondary branch of rice spike in the treatment of 50F+50M, although not significant due to the high coefficient of variation. 4) Compared with treatment NPK, 50F+50M increased the rice grain weight by 4.8% and 4.7% in the primary and secondary branch of the upper parts, respectively, for the middle parts of spike by 3.0% and 4.6% respectively. However, treatments 70F+30M and 30F+70M had no significant difference with treatment NPK in rice grain weight in any branches of upper and middle parts of spike. 5)Organic-inorganic combined fertilization had no difference with NPK in seed-setting rate of different branches from upper parts of rice spike, but increased the set-setting rate in primary and secondary branches from middle and basal parts of rice spike, especially secondary branch of middle and basal parts of rice spike, but the use of organic fertilizer can’t improve the stability of the seed-setting rate in secondary branch of middle and basal parts of rice spike.【Conclusions】The ratio of organic and inorganic fertilizer has different effect on the seed weight and seed-setting rate in different parts and branches of a spike. In this experimental condition, 50% chemical fertilizer and 50% organic fertilizer shows significant increase in the seed weight in the primary and secondary branches of the middle and upper parts of a spike, which could be the main reason for the high yield. The 50% chemical fertilizer plus 50% organic fertilizer treatment is also good for the seed setting rate in the middle and basal parts of the secondary branches. So, 50 to 50 in organic and chemical nutrients should be recommended as a reasonable ratio.

organic-inorganic fertilizer combination; rice； grain weight; seed-setting rate; branch

2014-04-01 接受日期: 2014-09-04

国家自然科学基金项目(41461043)；“十二五”国家科技支撑计划项目(2012BAD04B11，2011BAD16B04)资助。

唐先干(1983—)，男，江西南昌人，助理研究员，主要从事作物栽培与土壤调查等研究。 Tel: 0791-87090737; E-mail: tangxiangan707@126.com。 *通信作者Tel: 0791-87090352; E-mail: lzztfs@126.com

S511; S14

A

1008-505X(2015)05-1336-07