寒地水稻不同生育期类型品种精确定量施氮参数的研究

王丽萍 那永光 顾春梅 王士强 赵黎明 王贺 杜金岭

摘要 [目的]明确不同生育期类型寒地水稻的精确定量施氮参数变化特点。[方法]以黑龙江省第三积温带主栽的中熟早粳（空育131、垦稻32）和中熟晚粳（垦稻24、垦稻30）2生育期类型品种为材料，设置2种施氮水平（0 和260 kg/hm2尿素），研究精确定量施氮3个参数的变化规律。[结果]不同生育期类型水稻品种的100 kg籽粒吸氮量相对比较稳定，不施氮情况下数值范围为1.81～1.85 kg，施氮量为260 kg/hm2情况下数值范围为1.89～1.94 kg;土壤基础供氮量与各生育期类型水稻的生育期存在一定关系，随生育期的延长土壤基础供氮量呈增加趋势;施氮量在260 kg/hm2情况下，氮肥利用率均在40%以上，且中熟晚粳的氮肥利用率明显高于中熟早粳，中熟早粳氮肥利用率范围为42.58%～44.30%，中熟晚粳氮肥利用率范围为45.21%～46.01%，且氮肥利用率与产量呈线性相关。[结论]精确定量施氮的参数变化具有一定的规律可循，农业生产过程中利用参数，运用斯坦福方程算取目标产量施氮量是可行的。

关键词 寒地水稻;生育期类型;施氮量;精确定量

中图分类号 S511文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2019）11-0153-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.11.044

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Abstract [Objective]To determine the changing characteristics of precise quantitative parameters of rice in cold region in different growth stage types.[Method]Mediummaturing early Japonica（Kongyu 131， Kendao 32）and mediummaturing late Japonica（Kendao 24 and Kendao 30）were taken as the research materials， which were mainly planted in the third accumulated temperate zone of Heilongjiang Province. Two levels of nitrogen application （0 and 260 kg/hm2 urea） were set up to expose the change law of the three parameters of the precise and quantitative N application [Result]The N requirement for 100 kg rice grain with different growth stage types was relatively stable. The numerical value ranged from 1.81 to 1.85 kg without nitrogen application. Under 260 kg/hm2 nitrogen application， the numerical range was 1.89-1.94 kg;there was a certain relationship between soil basic nitrogen supply and the growth stage of rice with different growth stages， and the soil basic nitrogen supply increased with the prolongation of growth stages;under 260 kg/hm2 nitrogen application， the N use efficiency was above 40%， and the N use efficiency of mediummaturing late Japonica was higher than mediummaturing early Japonica， mediummaturing late Japonica was 42.58%-44.30% and mediummaturing early Japonica was 45.21%-46.01%， and the N use efficiency was linearly related to the yield. [Conclusion]The parameters of precise quantitative N fertilization have certain rules to follow， and it is feasible to use parameters and Stanford equation to calculate the target yield nitrogen application in the process of agricultural production.

Key words Rice in cold region;Growth stage type;N application;Precise quantification

基金項目 国家重点研发计划项目“寒地机插水稻优质高效丰产耐冷品种筛选及配套栽培技术”（2016YFD0300504-2）。

作者简介 王丽萍（1975—），女，黑龙江佳木斯人，高级农艺师，硕士，从事水稻栽培生理研究。*通信作者，研究员，硕士，从事水稻育种研究。

收稿日期 2018-11-26

氮肥对水稻生长发育及产量形成的影响至关重要，传统氮肥施用量的确定多是依据当地常年施肥经验或该地区典型的高产试验来确定，忽略了品种以及地块间土壤肥力的差异，因此经常会出现氮肥过量或不足等情况，不能使产出最大化[1]。为此，我国学者结合我国不同阶段的国情先后提出了“营养诊断施肥技术[2]”“测土配方施肥[3-4]”“实地氮肥管理技术[5-6]”等施肥技术。20世纪90年代，凌启鸿等[7]又提出水稻精确定量施氮技术，旨在以最少的氮肥投入，获得高产优质的稻米。

经过前人多年的实践将斯坦福（Stanford）理论方程[达到目标产量的施氮量=（达到目标产量的需氮量-土壤氮素供应量）/施用肥料的当季利用率]上升到实践中来精确计算施肥量，施肥问题才得以解决[8-10]。但以上3个参数受品种、地区以及栽培条件等共同影响。因此，不同生育期类型水稻品种由于品种特性发生改变，进而影响精确定量施氮参数的改变。2000年以来，凌启鸿等[7]以优质籼稻为研究对象，进行各种条件下的精确定量施氮研究，并取得了丰硕成果，为江苏地区水稻精确施氮提供了宝贵的经验。但由于黑龙江地区地理位置以及品种特性与南方相差较大，尚不清楚前人取得的定量施氮参数成果是否也适用于该地区。鉴于此，笔者以黑龙江省第三积温带种植的中熟早粳稻和中熟晚粳稻为试验材料，研究不同生育期类型寒地粳稻品种的氮吸收利用参数，以明确不同生育期类型寒地粳稻的精确定量参数变化特点，为寒地水稻精确定量施氮提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在黑龙江省农垦科学院水稻研究所徐一戎水稻科技园区试验田进行，供试土壤为沙底白浆土，0～20 cm耕层土壤基本理化状况为水解性氮145 mg/kg、速效磷34.7 mg/kg、速效钾161.7 mg/kg、有机质35.4 g/kg、全氮1.38 g/kg、全磷0.618 g/kg、全钾20.7 g/kg、 pH 7.23。

1.2 试验材料

以黑龙江第三积温带主栽的中熟早粳品种空育131、垦稻32和中熟晚粳品种垦稻24、垦稻30为试验材料，品种特性如表1。

1.3 试验设计

采用裂区设计，以氮肥施用量为主区，设2个施氮水平：0 kg/hm2记为N0、尿素260 kg/hm2记为N1;以不同生育期的水稻品种为裂区，设4个水平：空育131、垦稻32、垦稻24、垦稻30;裂区面积为10 m2，3次重复。主区间筑埂，并以塑料薄膜覆盖，以防串水串肥影响试验效果。

2016年4月18日播种，5月29日移栽，插秧密度为每穴4株，插秧规格为30 cm×10 cm，6行区。氮肥的施用比例按基肥∶蘖肥∶调节肥∶穗肥=4∶3∶1∶2，其中蘖肥分2次施，4叶期施70%，6叶期施30%;磷肥[磷酸二铵（N18%、P2O546%）和五氧化二磷（P2O5≥98.0%）]100%基施;氯化钾（K2O≥60%）基肥施60%，穗肥施40%。全年纯N∶P2O5∶K2O的施用比例为2.0∶1.0∶1.5，无N区的P2O5和K2O的用量参照N1的处理设定，具体施肥方法见表2。其他管理同一般大田生产。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 产量及产量构成因素。

成熟期各处理选取生长均匀，具有代表性植株10穴，自然风干后用于产量构成因素调查;各小区收获2 m2测定实际产量，重复3次。

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1.4.2 干物质与氮素含量。

成熟期选具有代表性植株10穴，105 ℃杀青30 min后，80 ℃烘至恒重，称地上部质量并做及记录后整株进行粉碎处理，用H2SO4-H2O2进行消化处理，用凯式定氮法测定植株含氮率[11]。

1.5 相关计算公式

氮素吸收量（kg/hm2）=地上部植株干物质量×含氮率

氮肥吸收利用率=（施氮區植株含N量-无氮区植株含N量）/氮肥施用量×100%

100 kg籽粒吸氮量（kg）=总吸氮量/实际产量×100

1.6 数据统计分析

采用Microsoft office 2007和DPS软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同生育期类型水稻产量比较

不同氮肥施用量下2种生育期类型水稻产量方差显示，不同的施氮水平和生育期类型及其互作效应对水稻产量的影响均达显著水平，表明该试验的产量受施氮水平和生育期类型影响较大。

由表3可知，随着生育期的延长，水稻产量呈增加趋势。中熟晚粳产量显著高于中熟早粳，N0和N1处理下平均增幅分别为10.12%和6.34%。施氮显著提高各生育类型水稻产量与N0处理相比，N1处理中熟早粳增幅为51.08%～5382%，中熟晚粳增幅为44.79%～47.77%。从产量构成因素来看，不同生育期类型以及同一生育期类型的不同水稻品种构成因素差异较大，而且施氮主要通过提高有效穗数和穗粒数来实现增产的。

2.2 不同生育期类型水稻含氮率比较

由表4可知，不同生育期类型水稻含氮率存在差异。总体表现为N0处理中熟晚粳整株含氮率高于中熟早粳，平均增幅为5.39%;N1处理下，中熟晚粳整株的含氮率则低于中熟早粳，平均降幅为299%。施氮显著提高各生育类型水稻的含氮率，与N0处理相比，N1处理各生育期类型水稻的含氮率均显著升高，中

2.3 不同生育期类型水稻干物质比较

由表5可知，不同生育期类型水稻成熟期干物质存在一定差异。中熟晚粳品种的干物质量显著高于中熟早粳，与中熟早粳相比，N0处理中熟晚粳平均高了6.19%，N1处理下中熟晚粳平均高了1118%，这可能与生育期有关，也表明中熟晚粳更具高产优势。增施氮肥会显著提高水稻成熟期干物质量，与N0处理相比，N1处理下中熟早粳水稻干物质提高了28.97%～4160%，中熟晚粳水稻干物质提高了32.93%～50.29%。

2.4 不同生育期类型水稻氮素吸收參数比较

由图1可知，水稻吸氮量随着产量的增加而增加。由表6可知，不同生育期类型和不同施氮量下水稻吸氮量均存在差异。相同氮肥处理下，中熟晚粳吸氮量显著高于中熟早粳。与中熟早粳相比，中熟晚粳在N0和N1处理下分别高12.26%和765%。这表明随着氮肥的施入，中熟晚粳较中熟早粳的吸氮能力弱。增施氮肥显著提高各生育期类型水稻的吸氮量，与N0处理相比，N1处理中熟早粳提高了60.84%～63.31%，中熟晚粳提高了54.77%～56.16%，表明施氮更有利于中熟早粳吸氮量的提高。

2.5 当季氮肥利用率

由表7可知，不同生育期类型水稻氮肥利用率存在差异，中熟早粳品种氮肥利用率低于中熟晚粳品种，相比于中熟早粳，中熟晚粳平均高了5.00%，表明施氮更有利于中熟晚粳品种氮素的高效利用。由图2可知，氮肥利用率与水稻产量呈显著线性相关关系，表明同等施氮量下，产量越高氮肥利用率就越高。

3 结论与讨论

水稻栽培技术的发展目标就是“高产、高效、优质、生态”，氮作为水稻吸收量较大的元素之一，对水稻的生长发育与产量形成影响较大。为此目标学者们针对氮肥施用技术进行了一系列的研究，以期得到较通用且满足上述目标的施肥技术，由此精确定量施氮技术应运而生。精确定量施氮的技术难点就在于如何准确确定土壤供氮量、作物目标需氮量以及氮肥当季利用率。不同类型的品种对氮的需求存在显著差异，殷春渊等[12]研究认为，适宜该地区种植的生育期类型品种的100 kg籽粒吸氮量在不同生育期类型水稻品种间相对稳定，且存在一定规律;不适宜该地区种植的生育期类型品种的100 kg籽粒吸氮量变化较大。该试验结果表明，不同生育期类型100 kg籽粒吸氮量变化较小，不施氮情况下变化幅度为1.81～1.85 kg;施氮能够显著提高各生育期类型品种的100 kg籽粒吸氮量，施氮情况下变化幅度为1.89～1.94 kg。这表明无论在什么情况下，不同生育期类型水稻品种的100 kg籽粒吸氮量间无显著差异。

凌启鸿[13]、殷春渊[14]研究表明，水稻精确定量参数中，土壤基础供氮量变化幅度最大，是一个比较难以确定的参数。该参数一般用无氮区植株的吸氮量作为估算值。试验结果表明，该参数与各生育期类型水稻的生育期以及产量存在一定关系，即随着生育期的延长和产量的增加，土壤基础供氮量呈增加趋势。

氮肥当季利用率与遗传特性、当地环境因素以及栽培调控措施有着直接联系[15-16]。因此，求取不同生育期类型水稻品种的该参数时，须保证环境因素以及栽培调控措施完全一致。研究表明，通过精确定量施肥技术，能够显著提高氮肥的当季利用效率，且不同生育期类型水稻的氮肥利用率存在一定差异。该研究结果表明，施氮量在260 kg/hm2处理下，氮肥利用率均在40%以上，且中熟晚粳的氮肥利用率明显高于中熟早粳。

综上可知，寒地水稻精确定量施氮的参数变化具有一定的规律可循，农业生产过程中利用参数，运用斯坦福方程算取目标产量施氮量是可行的。

参考文献

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