养分管理对直播稻产量和氮肥利用率的影响
摘要：为探明不同养分管理模式对直播水稻产量和氮肥利用率的影响。本试验于2011年6月至2013年11月在江苏省兴化市茅山镇基本农田保护区的田间稻麦轮作条件下，分别选取茅山东村、茅山西村和冯顾村各8个农户，开展3个不同养分管理模式试验，设置了不施肥对照（CK）、农民习惯施肥（FFP）和优化施肥（OPT1和OPT2）4个处理，研究了水稻产量及构成因子、氮累积分配和氮肥利用率等对不同养分管理模式的响应。通过分析试验数据得出，基于氮肥总量控制、分期调控和增施钾肥的养分优化管理措施可在直播稻种植上协同实现水稻高产和氮肥高效。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法2
1.1实验地点与品种2
1.2实验设计 2
1.3测定项目与方法2
1.3.1产量及产量构成因素2
1.3.2植株养分含量的测定2
1.3.3相关计算方法3
2结果与分析 3
2.1优化养分管理对水稻产量及构成因素3
2.2优化养分管理对水稻植株氮累积和氮分配的影响 4
2.3优化养分管理对水稻氮肥利用率的影响 4
2.4水稻氮累积量与籽粒产量间的相关性5
3讨论6
致谢7
参考文献7
养分管理对直播稻产量和氮肥利用率的影响
引言
水稻是我国最重要的粮食作物，总种植面积、总产量和单位面积产量长期以来位于全国粮食作物的首位，在粮食生产和消费中处于主体地位。水稻生产的稳定发展对保障国家粮食安全以及国民经济的稳定发展具有重要意义。氮素是作物生长发育和产量形成所需要营养元素中的首要限制因素，约占植物体干重的2%5%，是构成核酸、蛋白质、磷脂及某些生长激素等基础生命元素的主要组份，广泛参与植物体内多种生命代谢活动。氮素是作物从土壤中吸收量最多的营养元素，其对作物的生长发育和产量形成具有非常重要的意义。然而，由于土壤中氮素（特别是硝态氮）的可移动性较大，且容易随土壤侵蚀、雨淋、气态挥发及微生物的利用而减少[1]，故土壤中的氮素往往并不能满足作物生长发
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
育或者作物高产的需求。因此，农业生产过程中往往通过大量施用氮肥来弥补土壤中氮素的缺乏，供作物生长发育[2]，然而过量和不合理的施用氮肥不但未使水稻增产和氮肥利用率提高，还引发了如湖泊水体富营养化、沿海城市的赤潮现象[34]、地下水中硝酸盐污染等[5]一系列的环境污染问题，进而严重影响农业、社会和生态的可持续发展。因此，如何协同提高水稻产量、氮肥利用率及减轻环境污染是当前研究的一个热点和难点[67]。目前，针对稻田体系的氮肥管理已有很多报道，Sui等[8]研究表明，氮肥优化管理可以通过调控水稻的产量构成和提高氮肥的高级养分贡献阶段实现水稻高产和氮肥高效。Haefele等[9]和李敏等[10]研究表明，水稻氮肥利用率存在显著地基因型差异，且高产氮高效品种可维持生育后期较高的干物质生产和体内氮转运，利于产量及氮肥利用率的提高；王绍华等[11]和孙永健等[12]研究表明，水氮耦合效应显著影响水稻氮肥吸收利用及产量的形成。上述研究表明，高产品种的选用、栽培措施的配套和养分资源的优化管理对提高水稻氮肥利用率和促进增产均具有显著作用，但这些研究主要集中于田间控制下微区养分试验（常2067 m2），而于农户实际种植条件下的研究较少，也缺乏大面积的应用效果评价。因此，本文通过在江苏粳稻普遍种植区兴化市茅山镇进行试验，对水稻产量及构成因子、氮素吸收、累积与分配、氮肥利用率和水稻氮累积量与籽粒产量间的相关性等参数的测定，为江苏水稻高产高效提出最佳养分管理方式, 为进一步提高水稻高产高效和氮肥利用率提供理论和实践依据。
1 材料与方法
1.1 实验地点与品种
选取江苏省兴化市茅山镇（33.13°N，119.43°E）茅山东村、茅山西村和顾冯村基本农田保护区各选取8个农户进行，试验田为常规稻麦轮作生态系统，供试土壤为粘壤土，地力均匀，耕层020cm土壤基本理化状况如下：土壤有机质24.32g/kg1，全氮2.68g/kg1，速效磷18.17g/kg1，速效钾136.13g/kg1，PH为7.08。供试水稻品种为该地区农户普遍种植的粳稻品种，如泗稻10号、宁粳4号、淮稻5号、直播丰和1350。供试肥料种类为尿素（46% N）、氯化钾（60% K2O）、常规复合肥（NP2O5K2O为151515）、水稻配方肥（NP2O5K2O为181210）。
1.2 实验设计
试验设4个处理：不施肥处理（CK，对照）、农民习惯施肥处理（FFP）、优化施肥处理1（OPT1）、优化施肥处理2（OPT2）。其中，CK处理为全生育期均不施任何肥料；FFP处理肥料运筹为基肥（6月1015日）施常规复合肥750 kg/hm2，分蘖肥（6月2530日）施尿素300 kg/hm2，促花肥（7月1015日）施尿素180 kg/hm2，即全生育期总N、P2O5和K2O分别为333 kg/hm2、113 kg/hm2和113 kg/hm2；OPT1处理肥料运筹为基肥施配方复合肥450 kg/hm2，分蘖肥施尿素135 kg/hm2，促花肥施尿素120 kg/hm2，保花肥（8月510日）施尿素90 kg/hm2，即全生育期总N、P2O5和K2O分别为226 kg/hm2、54 kg/hm2和45 kg/hm2；OPT2处理肥料运筹与OPT1一致，且在促花肥时增施氯化钾30 kg/hm2，即全生育期总N、P2O5和K2O分别为226/kghm2、54 kg/hm2和63 kg/hm2。各处理面积1334 m2，不设重复。每个小区均单设进、排水口，四周设保护行。水稻直播（6月1520），播种量为75 kg/hm2，全生育期均按照当地农户实际田间管理方式进行，10月15日11月5日收获。
1.3 测定项目与方法
1.3.1 产量及产量构成因素
水稻成熟后，每小区随机调查30穴植株的穗数，并随机选取其中40个植株，测定穗粒数、千粒重等。生物量和实际产量测定样方为5m2。植株样品于105 ℃杀青30 min，再在75℃烘至恒重，用不锈钢样品粉碎机粉碎样品。
1.3.2 植株养分含量的测定
采用浓H2SO4H2O2法消煮提取，全自动连续流动分析仪（AA3，BRANLuEBBE，德国）测定全氮。标准样品来自环境保护部标准样品研究所。标准样品来自中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所（GSB11）。
1.3.3 相关计算方法[15]
氮累积量（kg/hm2）=地上部生物量×植株氮含量；
各器官氮分配（%）=各器官氮累积量÷总氮累积量×100；
氮肥偏生产力（Partial factor productivity of N，PFPN，kg/kg1）= 施氮区产量÷施氮量；
氮肥农学效率（Agronomic efficiency of N，AEN，kg/kg1）=（施氮区产量无氮区产量）÷施氮量；
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摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法2
1.1实验地点与品种2
1.2实验设计 2
1.3测定项目与方法2
1.3.1产量及产量构成因素2
1.3.2植株养分含量的测定2
1.3.3相关计算方法3
2结果与分析 3
2.1优化养分管理对水稻产量及构成因素3
2.2优化养分管理对水稻植株氮累积和氮分配的影响 4
2.3优化养分管理对水稻氮肥利用率的影响 4
2.4水稻氮累积量与籽粒产量间的相关性5
3讨论6
致谢7
参考文献7
养分管理对直播稻产量和氮肥利用率的影响
引言
水稻是我国最重要的粮食作物，总种植面积、总产量和单位面积产量长期以来位于全国粮食作物的首位，在粮食生产和消费中处于主体地位。水稻生产的稳定发展对保障国家粮食安全以及国民经济的稳定发展具有重要意义。氮素是作物生长发育和产量形成所需要营养元素中的首要限制因素，约占植物体干重的2%5%，是构成核酸、蛋白质、磷脂及某些生长激素等基础生命元素的主要组份，广泛参与植物体内多种生命代谢活动。氮素是作物从土壤中吸收量最多的营养元素，其对作物的生长发育和产量形成具有非常重要的意义。然而，由于土壤中氮素（特别是硝态氮）的可移动性较大，且容易随土壤侵蚀、雨淋、气态挥发及微生物的利用而减少[1]，故土壤中的氮素往往并不能满足作物生长发
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
育或者作物高产的需求。因此，农业生产过程中往往通过大量施用氮肥来弥补土壤中氮素的缺乏，供作物生长发育[2]，然而过量和不合理的施用氮肥不但未使水稻增产和氮肥利用率提高，还引发了如湖泊水体富营养化、沿海城市的赤潮现象[34]、地下水中硝酸盐污染等[5]一系列的环境污染问题，进而严重影响农业、社会和生态的可持续发展。因此，如何协同提高水稻产量、氮肥利用率及减轻环境污染是当前研究的一个热点和难点[67]。目前，针对稻田体系的氮肥管理已有很多报道，Sui等[8]研究表明，氮肥优化管理可以通过调控水稻的产量构成和提高氮肥的高级养分贡献阶段实现水稻高产和氮肥高效。Haefele等[9]和李敏等[10]研究表明，水稻氮肥利用率存在显著地基因型差异，且高产氮高效品种可维持生育后期较高的干物质生产和体内氮转运，利于产量及氮肥利用率的提高；王绍华等[11]和孙永健等[12]研究表明，水氮耦合效应显著影响水稻氮肥吸收利用及产量的形成。上述研究表明，高产品种的选用、栽培措施的配套和养分资源的优化管理对提高水稻氮肥利用率和促进增产均具有显著作用，但这些研究主要集中于田间控制下微区养分试验（常2067 m2），而于农户实际种植条件下的研究较少，也缺乏大面积的应用效果评价。因此，本文通过在江苏粳稻普遍种植区兴化市茅山镇进行试验，对水稻产量及构成因子、氮素吸收、累积与分配、氮肥利用率和水稻氮累积量与籽粒产量间的相关性等参数的测定，为江苏水稻高产高效提出最佳养分管理方式, 为进一步提高水稻高产高效和氮肥利用率提供理论和实践依据。
1 材料与方法
1.1 实验地点与品种
选取江苏省兴化市茅山镇（33.13°N，119.43°E）茅山东村、茅山西村和顾冯村基本农田保护区各选取8个农户进行，试验田为常规稻麦轮作生态系统，供试土壤为粘壤土，地力均匀，耕层020cm土壤基本理化状况如下：土壤有机质24.32g/kg1，全氮2.68g/kg1，速效磷18.17g/kg1，速效钾136.13g/kg1，PH为7.08。供试水稻品种为该地区农户普遍种植的粳稻品种，如泗稻10号、宁粳4号、淮稻5号、直播丰和1350。供试肥料种类为尿素（46% N）、氯化钾（60% K2O）、常规复合肥（NP2O5K2O为151515）、水稻配方肥（NP2O5K2O为181210）。
1.2 实验设计
试验设4个处理：不施肥处理（CK，对照）、农民习惯施肥处理（FFP）、优化施肥处理1（OPT1）、优化施肥处理2（OPT2）。其中，CK处理为全生育期均不施任何肥料；FFP处理肥料运筹为基肥（6月1015日）施常规复合肥750 kg/hm2，分蘖肥（6月2530日）施尿素300 kg/hm2，促花肥（7月1015日）施尿素180 kg/hm2，即全生育期总N、P2O5和K2O分别为333 kg/hm2、113 kg/hm2和113 kg/hm2；OPT1处理肥料运筹为基肥施配方复合肥450 kg/hm2，分蘖肥施尿素135 kg/hm2，促花肥施尿素120 kg/hm2，保花肥（8月510日）施尿素90 kg/hm2，即全生育期总N、P2O5和K2O分别为226 kg/hm2、54 kg/hm2和45 kg/hm2；OPT2处理肥料运筹与OPT1一致，且在促花肥时增施氯化钾30 kg/hm2，即全生育期总N、P2O5和K2O分别为226/kghm2、54 kg/hm2和63 kg/hm2。各处理面积1334 m2，不设重复。每个小区均单设进、排水口，四周设保护行。水稻直播（6月1520），播种量为75 kg/hm2，全生育期均按照当地农户实际田间管理方式进行，10月15日11月5日收获。
1.3 测定项目与方法
1.3.1 产量及产量构成因素
水稻成熟后，每小区随机调查30穴植株的穗数，并随机选取其中40个植株，测定穗粒数、千粒重等。生物量和实际产量测定样方为5m2。植株样品于105 ℃杀青30 min，再在75℃烘至恒重，用不锈钢样品粉碎机粉碎样品。
1.3.2 植株养分含量的测定
采用浓H2SO4H2O2法消煮提取，全自动连续流动分析仪（AA3，BRANLuEBBE，德国）测定全氮。标准样品来自环境保护部标准样品研究所。标准样品来自中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所（GSB11）。
1.3.3 相关计算方法[15]
氮累积量（kg/hm2）=地上部生物量×植株氮含量；
各器官氮分配（%）=各器官氮累积量÷总氮累积量×100；
氮肥偏生产力（Partial factor productivity of N，PFPN，kg/kg1）= 施氮区产量÷施氮量；
氮肥农学效率（Agronomic efficiency of N，AEN，kg/kg1）=（施氮区产量无氮区产量）÷施氮量；
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