稻麦减氮对水稻产量及氮肥利用率的影响【字数：6211】
zer rate for rice and wheat season, respectively. In rice season local farmers nitrogen fertilizer rate 300 kg/ha and 225kg/ha for wheat.The results showed that reduction 20% and 40% of conventional rate both have not significantly decrease yield in the rice and wheat season, no interaction effect. Reduction 20% of conventional rate was significantly reduced SPAD value of flag leaf at heading stage, rice and wheat reducing nitrogen ware no interaction on rice SPAD value of flag leaf at heading stage.The nitrogen accumulation in rice was decreased by 12.6% and 18.7%, respectively. Nitrogen use efficiency was increased by the rice reason of reducing 20% and 40% nitrogen rate. Agronomic use efficiency and the partial productivity of nitrogen fertilizer were significantly increased by 8.8% and 24.1% ,9.4% and 27.3% by the rice reason of reducing 20% and 40% nitrogen rate, respectively.while that of wheat was decreased by nitrogen and nitrogen was decreased by 12.6% and 18.7%, respectively. While no significant effect on nitrogen accumulation and nitrogen use efficiency in wheat season.Dry matter accumulation was no significant decrease by reducing 40% of local farmer nitrogen fertilizer rate for rice and wheat. Therefore, reduction 20%-40% fertilizer rate of rice and wheat have no significant effect on rice production in southern of Jiangsu province.我国用世界7%的耕地养活了世界五分之一的人口，粮食安全是我国重要战略，近年来我国粮食总产大幅度提升，而稻麦产量占粮食总产的72%[1]，因此稻麦产量增加对我国粮食安全具有重大意义。稻麦轮作是长江中下游重要的种植模式[2]，尤其是苏南地区以稻麦轮作为主。 氮肥是作物形态建成及产量形成的重要因素。增施氮肥可以提高作物叶片叶绿素含量，提升作物光合能力，增加干物质积累，扩大源，增强流，提高库容，提高作物产量[3,4,5]。而过度施氮，导致作物贪青，倒伏，结实率下降，生育期延长，抗逆耐病能力下降导致产量下降[6~10]。我国是世界上最大的氮肥消费国[1]，尤其是江苏地区施肥量位于我国之首，水稻施肥量达300kg/ha，小麦施肥量达217kg/ha[11,12]。过度施肥导致一些环境问题温室气体排放，水体富营养化，水土流失，土壤板结，微生物多样性下降等[13~16]，同时施肥过多，导致我国氮肥利用率低，粮食生产成本居高不下。 因此，减氮稳产是近年来国家重大支持项目，有研究报道氮肥施用量减少30%是比较合理的氮肥需求，并能够显著提高氮肥利用率[17]。根据Wang等[18]人的研究，在我国太湖流域的最适施肥量为水稻季为225-270 kg/ha，小麦季为180-225 kg/ha。井大炜[19]研究指出优化施肥可以减少氮肥投入量38.96-46.12%。李锦等[20]人研究发现，与常规施氮处理相比减少15%的氮肥施用量没有显著减低，产量反而增加了7.2%，当减少30%的施氮量时，也没有显著降低产量以及秸秆的产量。Deng[21]通过比较不同的品种对氮素响应，发现当施氮量为250 kg/ha时达到最高产量，而当地的农民习惯施肥高达300 kg/ha，这与Qiao[22] 的结果相似，当减少20-50%的施肥量时，不会对产量造成显著下降。目前，大量研究表明影响氮肥利用率的因素很多，诸如施氮措施、土壤性质、作物种类和气候等因素[23]。彭少兵等[24,25]认为由于我国土壤的背景过高，当过量的氮肥施用到农田时导致了我国的氮肥农学利用率低，与其他国家相比，我国的无氮区对照的产量通常能达到5-6 t/ha甚至更高，而其他产稻国通常为3-4 t/ha。杨利等[26]在常规施肥的基础上减少20%施氮量，氮肥利用率显著提高，氮肥表观利用率从22.4-23.9%提高到33.1-33.8%，农学利用率从4.8-9.9 kg/kg提高到11.1-19.0 kg/kg，氮肥偏生产力从15.1-30.8 kg/kg提高到26.0-47.5 kg/kg。近年来研究主要集中以当季减氮对当季作物产量及生长发育的影响或者是对下季作物的影响，而较少对前茬减氮和当季减氮对当季作物的影响，是否有互作效应进行研究。苏南地区是以稻麦轮作为主的种植模式，同时该地区施肥量过多，存在不合理施肥等问题。因此本试验在苏南地区开展试验，通过稻麦两季减氮对当季水稻产量及生长发育，氮肥利用率进行研究。为该地区合理的施肥量提供理论依据，以此减少氮肥对环境污染的影响，建立环境友好性施肥模式。1材料与方法1.1试验地点试验于2013—2016在江苏省丹阳市宝林农场进行（34°36′N,119°10′E），该地区位于江苏南部，属于太湖流域，以平原为主。该地区以稻麦轮作为主种植模式。试验地0-20 cm土壤的基本理化特性为PH为5.72，有机质为17.15 g/kg，全氮0.97 g/kg，全磷0.5 g/kg，全钾11 g/kg，速效磷13.6 mg/kg，速效钾93.5 mg/kg。1.2试验材料与设计 试验供试品种水稻为武运粳24号。采用随机区组设计，小区面积18 m2（3×6m），重复3次，小区之间用塑料薄膜覆泥作埂隔开，每个小区独立排灌。在水稻季采用旱育秧播种，播种期2016年为5月31日，移栽期2016年为6月23日，拔节期2016年8月5日，抽穗期2016年9月3日，成熟期2016年10月30日。所有小区均同一天移栽，栽插密度为30×13.3cm，每穴2-3苗。试验设计9个处理稻季3个氮肥水平梯度，麦季3个氮肥水平梯度，将当地高产水稻氮肥用量标记为R1（300 kg/ha），氮肥用量减20%为R2（240 kg/ha），氮肥用量减40%为R3（180 kg/ha），基蘖穗肥比例为6:4，分基肥、分蘖肥，促花肥，保花肥四次施用，将当地高产小麦氮肥用量标记为W1（225 kg/ha），氮肥用量减20%为W2（180 kg/ha），氮肥用量减40%为W3（135 kg/ha）；各小区施P2O5 50 kg/ha，K2O 100 kg/ha，磷肥全部作基肥，钾肥按照基蘖肥穗肥=6:4施用，并设不施氮肥区（CK）用于计算肥料的当季利用率。1.3样品采集与测定1.3.1干物质的积累测定在水稻的关键生育期（拔节期、抽穗期、成熟期）进行茎蘖数的统计，每个小区数60穴，计算出每穴的平均茎蘖数，每个小区选取3穴有代表性（平均茎蘖数）的植株进行干物质重的测定。拔节期去根后分为茎和叶，抽穗期分为茎、叶、穗，成熟期分为茎叶、穗部分，于105℃杀青30 min，70℃烘至恒重，称地上部干物重，并折算大田群体物质积累量。1.3.2产量与产量结构的测定在成熟期进行穗数普查，按照每穴平均有效穗数取代表性植株6穴，剪下穗子放入信封中，以备考种。考种主要包括为每穗粒数，空瘪粒以及千粒重；各小区连取10穴，分3个点，共30穴，进行脱粒并折算成实际产量1.3.3 地上部分氮素测定地上部分氮素的测定将1.3.1的样品进行研磨过60目筛，采用 H2SO4 -H2O2 消解植株样品后，用凯氏蒸馏法测定植株全氮含量1.4 计算公式干物质积累（t/ha）计算将相应生育时期的各部分干物质重相加。氮积累量（kg/ha）=氮含量×干物质重.氮肥农学利用率(AEN)（kg/kg）=(施氮区籽粒产量-空白区籽粒产量)/施氮量.氮素偏生产力(NPFN)（kg/kg）=施氮区籽粒产量/施氮量.氮肥吸收利用率(REN)（%）=(施氮区植株吸氮量-空白区植株吸氮量)/施氮量.1.5数据分析数据统计与分析采用 Windows，Excel 2013 和 SPSS20.0 软件进行，所有数据测定结果均以平均值表示，不同施肥处理之间差异显著性检验采用Duncan法（P<0.05）。2 结果与分析2.1稻麦减氮对水稻产量及产量构成的影响 表1 稻麦减氮对水稻产量及产量构成的影响处理穗数（/m2）穗粒数结实率（%）千粒重（g)实产（t/ha）R1W140815586.729.613.1R1W240313587.730.314.0R1W340013789.030.013.9R2W139514591.730.013.3R2W239913788.330.013.3R2W339713489.330.113.0R3W137213188.730.712.5R3W239114991.029.713.6R3W336014892.030.313.3R1404a142a87.8a30.0a13.7aR2397a139a89.8a30.0a13.2aR3374a142a90.6a30.2a13.1aW1392A144A89.0A30.1A13.0AW2397A140A89.0A30.0A13.6AW3386A140A90.1A30.1A13.4ARNSNSNSNSNSWNSNSNSNSNSR*WNSNSNSNSNS注R1为水稻不减氮；R2为水稻减氮20%；R3为水稻减氮40%；W1为小麦不减氮；W2为小麦减氮20%；W2为小麦减氮40%X小写字母表示水稻减氮差异；大写表示小麦减氮差异，NS表示无差异，*表示P<0.05 表1表示稻麦减氮对水稻产量及产量构成因素的影响。从表中结果表明，水稻季减氮降低水稻穗数，稻季减氮40%，穗数下降7.4%，而麦季减氮对下茬水稻无影响，但稻麦减氮均未达显著效应同时无互作。减氮对穗粒数，结实率，千粒重均无影响。产量方面，稻季减氮对当季水稻有下降趋势，减氮20%，40%对水稻产量下降0.5t/ha，0.6t/ha，但未达到显著水平，而麦季减氮对下茬水稻无影响，稻麦减氮对水稻产量及产量构成没有互作效应。说明水稻减氮对当季水稻产量构成因素只有对水稻穗数下降趋势，但对其他因素则无影响；麦季减氮对下茬水稻产量构成因素无影响。稻麦减氮对产量有小幅下降但未达显著水平，说明在苏南地区稻麦减氮40%对水稻产量是无影响。2.2 稻麦减氮对水稻茎蘖动态的影响表2 稻麦减氮对水稻茎蘖动态的影响（/m2) 处理拔节期抽穗期成熟期R1W1471.3406.3408R1W2478.0404.3403R1W3489.0395.0400R2W1479.7396.7395R2W2469.0383.3399R2W3478.0389.3397R3W1461.0377.3372R3W2459.7377.0391R3W3442.0368.3360R1479a402a404aR2476a390a397aR3454a374a374aW1471A393A392AW2469A388A397AW3470A384A386ARNSNSNSWNSNSNSR*WNSNSNS注R1为水稻不减氮；R2为水稻减氮20%；R3为水稻减氮40%；W1为小麦不减氮；W2为小麦减氮20%；W2为小麦减氮40%X小写字母表示水稻减氮差异；大写表示小麦减氮差异，NS表示无差异，*表示P<0.05 表2结果表明，施氮可以提高水稻分蘖的发生，增加水稻茎蘖数。稻季减氮40%，对当季水稻有效分蘖每平方米下降20±2个茎蘖数。麦季减氮对下茬水稻无显著影响，稻麦减氮对水稻茎蘖数无互作。2.3稻麦减氮对水稻SPAD的影响表3稻麦减氮对水稻SPAD的影响处理拔节期抽穗期顶1顶2顶3顶4剑叶倒2倒3倒4R1W141.145.246.145.948.248.147.646.9R1W239.543.645.043.849.548.248.647.8R1W337.039.143.644.149.348.448.748.6R2W138.043.944.843.948.447.147.047.1R2W238.143.043.842.448.348.148.247.5R2W337.843.044.342.848.748.748.348.3R3W137.542.144.142.947.146.346.846.5R3W240.744.044.943.648.947.347.947.7R3W338.143.543.144.147.746.746.146.6R139.2a42.6a44.9a44.6a49.0a48.2a48.3a47.8aR238.0a43.3a44.3a43.0a48.5ab48.0a47.8a47.6aR338.8a43.2a44.0a43.5a47.9b46.8a47.0a46.9aW138.9A43.7A45.0A44.2A47.9B47.2A47.1A46.9AW239.4A43.5A44.6A43.3A48.9A47.9A48.2A47.7AW337.6A41.8A43.7A43.6A48.6AB47.9A47.7A47.8ARNSNSNSNS*NSNSNSWNSNSNSNS*NSNSNSR*WNS*NSNSNSNSNSNS注R1为水稻不减氮；R2为水稻减氮20%；R3为水稻减氮40%；W1为小麦不减氮；W2为小麦减氮20%；W2为小麦减氮40%，小写字母表示水稻减氮差异；大写表示小麦减氮差异，NS表示无差异，*表示P<0.05 表3结果表明，施肥量增加可以提高叶片SPAD值。拔节期，水稻SPAD依次是顶3叶>顶4叶>顶2叶>顶1叶，其中稻麦减氮对拔节期SPAD倒2叶有互作效应。抽穗期，水稻SPAD依次为剑叶>倒2叶>倒3叶>倒4叶。其中水稻季减氮或小麦季减氮对水稻剑叶SPAD有显著下降，但稻麦减氮对其无互作。剑叶是抽穗期-成熟期的高光效的功能叶，对生育后期光合能力具有非常重要的作用，SPAD是反应叶片叶绿素含量的诊断指标，可反应叶片叶绿素含量。减氮对抽穗期剑叶SPAD值下降，导致剑叶光合能力下降，使得光合产物合成降低。2.4 稻麦减氮对水稻干物质积累的影响表4 稻麦减氮对水稻干物质积累的影响（t/ha）处理拔节期抽穗期成熟期R1W17.516.125.8R1W27.516.021.7R1W37.615.023.5R2W17.316.425.8R2W27.315.423.1R2W36.915.422.8R3W17.714.621.5R3W27.216.025.5R3W36.814.623.5R17.5a15.70a23.6aR27.2a15.72a23.9aR37.2a15.0a23.5aW17.5A15.7A24.4AW27.3A15.8A23.4AW37.1A15.0A23.3ARNSNSNSWNSNSNSR*WNSNSNS注R1为水稻不减氮；R2为水稻减氮20%；R3为水稻减氮40%；W1为小麦不减氮；W2为小麦减氮20%；W2为小麦减氮40%X小写字母表示水稻减氮差异；大写表示小麦减氮差异，NS表示无差异，*表示P<0.05表3结果表明水稻群体干物质积累量随着生育期的推进呈现递增的趋势，在成熟期干物质积累达到最大值，其中干物质积累量主要来自抽穗后占34.4%。稻季随施肥量下降，当季水稻干物质积累略有降低，但未达显著水平。麦季减氮影响下茬水稻生育前期干物质积累但未达显著水平，麦季减氮20%，40%，生育前期干物质积累下降0.2t/ha、0.4t/ha，而对水稻中后期无影响，稻麦减氮对水稻干物质积累无互作效应。2.5 稻麦减氮对水稻氮素积累及氮素利用率的影响表5稻麦减氮对水稻氮积累及氮素利用率的影响处理拔节期抽穗期成熟期氮积累氮积累氮积累氮素回收利用率 氮素农学利用率氮素偏生产力(kg/ha)(kg/ha )(kg/ha )(%)(kg/kg)(kg/kg)R1W1157.0322.3351.368.338.943.9R1W2151.7323.3308.253.941.646.5R1W3154.3301.9321.658.441.446.3R2W1126.7255.9287.058.749.355.5R2W2134.0271.8292.260.749.055.2R2W3133.7267.7278.254.948.054.2R3W1140.0245.4259.362.761.269.4R3W2128.5256.3275.771.867.375.5R3W3115.9220.2263.164.965.673.8R1154.3 a315.9a327.0a60.2 a40.6 b45.6 bR2131.4 b265.2 b285.8b58.1 a48.8 a55.0 aR3128.1 b240.6 b266.0b66.4 a64.7 a72.9 aW1141.2 A274.5 A299.2A63.2 A49.8 A56.3 AW2138.1 A283.8 A292.1 A62.2 A52.6 A59.1 AW3134.7 A263.3 A287.7 A59.7 A51.7 A58.1 AR***NS**WNSNSNSNSNSNSR*WNSNSNSNSNSNS注R1为水稻不减氮；R2为水稻减氮20%；R3为水稻减氮40%；W1为小麦不减氮；W2为小麦减氮20%；W2为小麦减氮40%X小写字母表示水稻减氮差异；大写表示小麦减氮差异，NS表示无差异，*表示P<0.05 表5结果表明，从拔节到成熟，水稻植株氮积累量逐渐增加，成熟期达到最大，抽穗之前氮积累量占全生育期的93.5%；施氮量的降低，植株氮积累量同时下降。水稻减氮20%，40%，成熟期氮积累量显著降低，分别为12.6%，18.7%；水稻减氮20%，氮肥回收利用率有所下降，而减氮40%，则提高氮肥回收利用率6.4%，水稻减氮显著提高氮素农学利用率，氮素偏生产力，分别为8.8%，24.1%，9.4%，27.3%。小麦季减氮对氮积累量，氮素回收利用率，氮素农学利用率，氮素偏生产力无显著影响。3 讨论3.1 减氮对产量的影响氮素对产量影响并不是随施肥量的增加而增加，施肥量与产量呈二次曲线关系，过量的施肥会导致作物对氮素的奢侈吸收，造成贪青晚熟，灌浆不充分会滋生病虫害，也容易发生倒伏现象[27,28]，减少施肥量，抑制作物生长发育，降低作物光合能力，减少光合产物的生产，导致作物产量的下降[29]。本研究中，与常规施肥相比，稻季减氮20%-40%对当季产量无显著影响，其中稻季减氮40%，水稻产量达13.1t/ha。而麦季减氮20%、40%对下茬水稻产量达到13.6t/ha、13.4t/ha。稻季减氮对影响水稻穗数而对穗粒数，结实率，千粒重无影响，但对产量构成因素无达显著水平，小麦季减氮对下茬水稻产量构成因素类似。这与莫钊文研究一致[30]，减少28%对每穗粒数，千粒重，结实率增加而有效穗数下降但未达显著水平。裴鹏刚等研究表明在无秸秆还田下，施氮180kg/ha产量比270kg/ha高，但未达到显著水平，说明270kg/ha施氮量过量。本研究水稻减氮对当季水稻干物质积累量。3.2 减氮对生长发育的影响氮是作物生长必需的矿质营养元素，是作物形态建成的重要影响因素。前人研究[31~33]，增施氮肥可以提高水稻分蘖的发生，提高水稻分蘖高峰苗，但同时也增加水稻无效分蘖，从而导致水稻群体过大，生长环境恶劣，不通风，湿度大，易感病。适度降低施肥可以降低分蘖高峰数，提高成穗率，改善群体环境，从而提高作物生产能力，增加干物质积累量。本研究随施氮量减少，水稻各关键生育期茎蘖数也下降，但未达显著水平，茎蘖数下降导致，对水稻干物质积累量下降但未达显著影响。氮是形成叶绿素重要元素，随施氮量增加叶绿素含量增加，叶色变绿，而SPAD是检测叶绿素含量的重要诊断手段[34,35]。本研究稻麦减氮对水稻拔节期倒二叶有互作效应，对其他叶有一定下降，但未达显著水平；稻麦各减氮对水稻抽穗期剑叶有显著下降，但无互作效应。水稻剑叶是抽穗后最大的光合器官，是维持生育后期能量代谢，光合产量合成的重要库。剑叶叶绿素含量下降导致，水稻后期光合产量下降，导致抽穗后干物质积累量降低。3.3 减氮对氮肥利用率的影响 关于施氮量对氮肥利用率的影响，前人做了大量的研究[36~39]。本研究水稻减氮显著减少水稻氮积累量，而小麦减氮对水稻氮积累量无显著影响，稻麦减氮对水稻氮积累量无互作效应。水稻减氮20%，40%显著提高氮素农学利用率，氮素偏生产力，分别为8.8%，24.1%，9.4%，27.3%，但对氮素回收利用率无显著增加，小麦减氮对水稻氮素利用率无影响。这与前人研究结果类似，减少施肥量，降低植株氮含量及氮积累但对可提高作物氮素利用率。致谢感谢实验室的章建伟师兄，无论实验实施还是论文撰写的过程中，师兄都给了我非常大的帮助。在论文即将完成之际，向过去四年里曾经给过我帮助和鼓励的所有人表达无限的感激之情，并致以最诚挚的谢意。参考文献:[1] FAO. 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目录
引言 5
1材料与方法 5
1.1试验地点 5
1.2试验材料与设计 5
1.3样品采集与测定 6
1.3.1干物质的积累测定 6
1.3.2产量与产量结构的测定 6
1.3.3 地上部分氮素测定 6
1.4 计算公式 6
1.5数据分析 6
2 结果与分析 6
2.1稻麦减氮对水稻产量及产量构成的影响 6
2.2 稻麦减氮对水稻茎蘖动态的影响 7
2.3稻麦减氮对水稻SPAD的影响 8
2.4 稻麦减氮对水稻干物质积累的影响 9
2.5 稻麦减氮对水稻氮素积累及氮素利用率的影响 9
3 讨论 10
3.1 减氮对产量的影响 10
3.2 减氮对生长发育的影响 10
3.3 减氮对氮肥利用率的影响 11
致谢 11
稻麦减氮对水稻产量及氮肥利用率的影响
引言
引言
原文链接：http://www.jxszl.com/nongxue/zwbh/560686.html
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