施氮量对覆膜栽培水稻经济性状、产量与氮肥利用的影响
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摘要：为探索水稻（Oryza sativa L.）节水灌溉覆膜栽培氮的合理施用量，提高水稻产量，在淹育型水稻土上开展水稻地膜覆盖栽培条件下不同施氮量试验。结果表明，不同施氮量对水稻生育期、经济性状与产量、氮肥利用效率影响明显，随着施氮量的增加，水稻成穗率、结实率和千粒重呈下降趋势，草谷比增大，收获系数降低；施氮超过120 kg/hm2后，导致生育期延长，贪青晚熟，田间倒伏；产量和氮肥利用效率下降。施氮120 kg/hm2时水稻综合经济性状好，产量最高，单产为9 532.9 kg/hm2，氮肥利用率和农学效率最高，分别达到48.89%和16.50 kg/kg。
关键词：水稻（Oryza sativa L.）；覆膜栽培；施氮水平；经济性状；产量；氮肥利用
中图分类号：S511 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）16-4103-04
DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.16.007
水稻（Oryza sativa L.）是主要粮食作物之一，传统淹水栽培模式耗水量大，水资源浪费严重，由于受到水资源不足的制约，20世纪80年代以来，发展水稻节水灌溉栽培日益受到重视，各地相继开展试验研究与推广[1-3]。水稻覆膜栽培是水稻节水栽培研究与推广的主要技术模式，与常规水作相比具有节水、节肥、省药、增产等效果[4-10]。水稻产量由单位面积有效穗数、穗实粒数和千粒重构成，与传统淹水栽培相比较，水稻覆膜栽培能有效提高单位面积有效穗数[1，2，4，10]，但无效分蘖多，成穗率低[1，7，8]，穗实粒数减少，结实率降低[4，8，10]，千粒重差异不大[4，10]。水稻覆膜栽培中，在前期将肥料一次性施入，生长过程中不再追肥，氮肥施用量对水稻产量影响至关重要[10-13]。合理施用氮肥，减少无效分蘖，提高成穗率，保证单位面积有效穗数，提高结实率和增加穗实粒数，是促进覆膜栽培水稻增产的重要技术措施。为探讨水稻在覆膜条件下高产和适宜施氮量，提高氮肥利用效率，开展覆膜栽培水稻不同施氮量试验，以期为高产节肥提供科学依据，促进水稻节水栽培生产发展。
1 材料与方法
1.1 试验地点
试验地点设在贵州省习水县同民镇胜利村，海拔365 m，年均温18.1 ℃，年均降雨量780 mm，年有效积温5 710 ℃，年无霜期348 d，由于地处四川盆地向贵州高原过渡地带的赤水河低海拔高热干旱河谷，气候晴热干旱少雨，水稻生产常遭受旱灾，严重影响水稻产量。土壤为淹育型水稻土紫胶泥，肥力中等，地势平坦，冬季休闲。土壤理化性状（测试方法采用《土壤分析技术规范》[14]）如下：有机质24.30 g/kg，全氮1.97 g/kg，碱解氮139.0 mg/kg，有效磷15.2 mg/kg，速效钾60.0 mg/kg，pH 5.6。
1.2 试验材料
供试水稻品种为遵优3号。
供试肥料：氮肥用尿素（含氮46%），磷肥用普钙（含P2O5 12%），钾肥为氯化钾（含K2O 60%）。
1.3 试验设计
试验设6个处理，分别施N 180 kg/hm2（处理1）、150 kg/hm2（处理2）、120 kg/hm2（处理3）、90 kg/hm2（处理4）、60 kg/hm2（处理5）、0 kg/hm2（处理6，CK）。各处理均施P2O5 75 kg/hm2，K2O 150 kg/hm2。采用随机区组排列法，设3次重复，小区面积24 m2（长5.0 m，宽4.8 m）。小区田埂用薄膜隔离筑埂，每小区单排、单灌、单收。种植方式为120 cm开厢，厢面宽80 cm，沟宽40 cm、深20 cm。平整厢面后氮、磷、钾肥全作基肥一次性施入，选用厚0.008 mm、宽100 cm的黑膜紧贴覆盖厢面。栽插秧苗时拉绳打点，用竹签或手指穿刺薄膜入孔，在孔内栽插秧苗，厢面插秧3行，行距40 cm，窝距16.7 cm，插秧15万穴/hm2。
1.4 试验过程
水稻采用旱育秧，4月5日播种，5月26日移栽。稻田采用沟灌，做到沟中有水，厢面无水，以保持厢面膜内湿润为原则。病虫害防治措施一致。9月14日收获，各小区实测实收（按5点梅花点取样）并取有代表性的5穴植株进行考种。植株样品烘干（65 ℃）后粉碎，采用H2SO4-H2O2消煮，蒸馏滴定法测定植株全氮。
1.5 数据计算方法
氮肥利用率=（施氮区作物吸氮量-无氮区作物吸氮量）/施氮量×100%；
氮肥农学效率=（施氮区作物经济产量-无氮区作物经济产量）/施氮量。
1.6 数据处理
采用Excel软件进行数据处理，用DPS软件进行方差分析。
2 结果与分析
2.1 施氮量对水稻生育期的影响
由表1可知，不施氮肥的处理6由于氮素供给不足，水稻秧苗生育迟缓，大田分蘖始期推迟2 d，而第一节间伸长期和成熟期均迟2～3 d，全生育期缩短3 d，收获时稻株茎叶枯黄，明显表现出早衰。施用氮素最多的处理1、处理2表现出贪青晚熟，成熟期推迟2～3 d，全生育期延长，收获时稻株出现倒伏。
2.2 施氮量对水稻经济性状的影响
由表2可知，在地膜覆盖栽培条件下，施用氮肥的各处理组较不施用氮肥的CK水稻成穗率低；随着施氮量的增高，水稻成穗率下降；施氮180 kg/hm2的处理1水稻分蘖最多，有效穗数最多，但由于其无效分蘖多，成穗率最低，仅为66.0%；施氮120 kg/hm2的处理3有效穗较多，成穗率达到75.0%。水稻的株高、穗长、穗粒数、穗实粒数和理论产量随着施氮的增加呈先增加后降低的趋势，施氮量120 kg/hm2（处理3）时，各项指标达最大值，然后随着施氮量的增加而降低。千粒重与施氮量呈递减关系，CK和施氮少的处理5结实率较高，而施氮量大的处理1和处理2结实率较低。草谷比与施氮量基本呈递增关系，随着施氮量的增加，草谷比增大，CK和施氮少的处理5草谷比较低，其收获系数高，施氮高的处理1草谷比最高，施氮中等的处理4和处理3介于两者之间。
2.3 施氮量对水稻产量的影响
由表3可知，各试验处理产量排序为处理3>处理4>处理2>处理1>处理5>处理6，处理3产量最高，达9 532.9 kg/hm2，方差分析结果表明，处理3产量显著高于其他处理，极显著高于处理1、处理5和处理6。水稻产量与施氮量的关系呈单峰曲线型，水稻产量随施氮量的增大而增加，当施氮120 kg/hm2时产量为最高，随后产量又随着施氮的增加而降低。表明水稻覆膜栽培条件下，施氮水平直接影响产量的高低，合理施氮可增加产量，当施用量为120 kg/hm2时产量为最高。
由表4可知，随着施入氮量的增加，水稻植株含氮量增加，处理3的生物产量最高，其氮吸收总量也最高。覆膜栽培水稻的氮肥利用率和农学效率与氮肥施用量密切相关，随着施氮量的增加，氮的吸收利用增加，氮肥利用率与农学效率均呈上升趋势，施氮超过120 kg/hm2时，氮肥利用效率下降，与处理1相比，处理3氮肥利用率增加21.91个百分点，氮肥农学效率增加12.50 kg/kg，其氮肥利用效率最高。由此表明，覆膜栽培水稻一次性施氮量对氮素的吸收利用影响明显，合理的施用量可提高氮肥利用效率，减少氮肥损失和浪费，节省氮肥投入成本，提升种植效益。在本试验中施氮120 kg/hm2时，水稻氮肥利用率和农学效率最高，分别达到48.89%和16.50 kg/kg。
3 小结与讨论
在水稻地膜覆盖栽培条件下，不同施氮水平对水稻生育期有一定影响，基肥一次性施氮超过120 kg/hm2后，导致生育期延长，贪青晚熟，田间倒伏；施氮水平对水稻经济性状和产量与氮肥利用效率影响明显，随着施氮量的增加，成穗率、结实率和千粒重呈下降趋势，草谷比增大，收获系数降低；施氮120 kg/hm2时水稻综合经济性状好，稻株最高、稻穗最长，构成产量的因子中有效穗多、穗实粒数最多，产量最高，其氮肥利用效率最高。在本区域采用水稻覆膜节水灌溉栽培，氮肥施用量120 kg/hm2最适宜。
水稻施氮量对生育期影响较大，刘祥臣等[13]研究报道，覆盖栽培条件下，随施氮量增加，水稻生育期延长，易贪青晚熟和倒伏，与本试验研究一致。曾凡文[10]在研究川中丘陵区水稻覆膜栽培一次性施氮时，随施氮量增加，水稻有效穗增多，成穗率则相反，施氮量不同处理间穗实粒数与结实率、千粒重均无明显差异，产量随施氮量的增加而增加，但收获指数呈下降趋势，施氮量为120 kg/hm2时比180 kg/hm2氮素吸收利用效率高；刘祥臣等[13]的研究结果表明，随着施氮量的增加，覆膜栽培水稻的有效穗数和产量也逐渐增加。该研究中，随着施氮量增加，水稻单位面积有效穗增加，但成穗率、结实率和千粒重呈下降趋势，草谷比增大，收获系数降低，施氮120 kg/hm2时穗实粒数最多，产量最高，有利于氮素吸收利用，氮肥利用率和农学效率均最高。曾凡文[10]研究认为川中丘陵区水稻覆膜栽培一次性最佳施氮量为120 kg/hm2，与本区域适宜施氮量相同，而刘祥臣等[13]建议水稻两优6326覆膜条件下一次性最佳施氮量为225 kg/hm2，可能与各区域土壤、气候和栽培条件等不同而存在差异。在水稻覆膜栽培中，在保证高产的基础上，应适度减少氮肥用量，通过降低无效分蘖，提高成穗率和结实率，增加实粒数来实现高产，提高氮肥利用效率，节省肥料成本和减轻对环境的影响。
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