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水稻品种不同生育类型氮素吸收利用与精确定量施氮参数的研究

殷春渊  
【摘要】: 试验于2007-2009连续3年在扬州大学农学院试验农场进行,以长江中下游单季稻区有代表性的早熟中粳、中熟中粳、迟熟中粳、早熟晚粳和中熟晚粳5种生育类型品种为试验材料,设置了0(0)、低(150 kg/hm2)、中(225 kg/hm2)和高(300 kg/hm2)4种氮素施用水平,分别从产量、物质积累和氮素吸收利用等方面入手,系统研究不同生育类型水稻在不同氮素水平下精确定量施氮参数即是土壤基础供氮量、100kg籽粒吸氮量和氮肥利用率的差异及其变化规律,并对其进行分类评价,明确不同生育类型水稻不同产量水平下精确定量施氮参数的较适宜范围,以期为水稻大面积高产定量施氮提供理论和实践依据。主要研究结果如下: (1)不同生育类型水稻产量随水稻熟期的延长而增加,随施氮量的增加除中熟晚粳外均呈增加趋势,而中熟晚粳部分品种的产量表现为中氮高氮低氮0氮趋势。不同氮素处理干物质积累特性进行比较,表现为随施氮量的增加各生育期的干物质积累量明显增加;在不同生育类型间,各氮素处理均表现为中熟晚粳﹥早熟晚粳﹥迟熟中粳﹥中熟中粳﹥早熟中粳,即随着品种熟期的延长水稻干物质积累量呈增加趋势。 (2)不同生育类型水稻不同氮肥处理下植株氮素吸收特性表现为,随施氮量的增加,拔节、抽穗和成熟期植株吸氮量呈上升趋势;随品种生育期的延长,植株吸氮量显著增加。如成熟期吸氮量,在无氮处理下,中熟晚粳分别比早熟中粳、中熟中粳、迟熟中粳和早熟晚粳高24.2%、23.74%、18.43%和15.42%;在低氮处理下分别高36.96%、34.73%、26.92%和6.16%;在中氮处理下分别高25.44%、21.89%、11.35%和1.75%;在高氮处理下分别高20.24%、11.66%、8.74%和0.69%。从植株吸氮量的差异百分比看出,随着品种生育期的延长,类型间的差异逐渐减小。 (3)不同生育类型水稻对土壤基础供氮利用量表现为随品种生育期的延长而增加。不施氮条件下100 kg基础产量吸氮量不同生育类型表现为,早熟中粳基础产量为5.24(4.37~6.06)t/hm2,100 kg基础产量吸氮量为1.75(1.64~1.92)kg;中熟晚粳基础产量为5.99(4.59~6.92)t/hm2,100 kg基础产量吸氮量为1.73(1.17~1.82)kg,变幅较大;而在本地较适宜种植的中熟中粳、迟熟中粳和早熟晚粳3类型的100 kg基础产量吸氮量的差异较小,平均产量为5.97 (4.87~6.58) t/hm2,100 kg基础产量吸氮量为1.58 (1.50~1.63) kg,变幅较小相对较稳定,其参数值更易于生产上广泛应用。(4)施氮区水稻100kg籽粒吸氮量随施氮量的增加而增加。低氮处理显著低于中、高氮处理,高氮处理明显高于中氮处理,而中氮和高氮处理下的产量差异未达显著水平。在中氮水平下,早熟中粳,平均产量7.42 t/hm2,100kg籽粒吸氮量为2.08(1.92~2.23)kg,中熟中粳9.65 t/hm2的为1.91(1.9~1.92)kg;迟熟中粳9.88 t/hm2的为1.92(1.9~1.93)kg;早熟晚粳9.89 t/hm2的为1.91(1.90~1.94)kg;中熟晚粳9.85 t/hm2的为2.02 (2.01~2.04) kg。由此可以看出,除早熟中粳和中熟晚粳值稍大外其它3种类型间的差异相对较小,总体上表现为,平均为7.5 t/hm2左右的产量,其100kg籽粒吸氮量为1.86(1.85~1.87)kg,9 t/hm2左右的为1.94(1.91~2.04)kg,10.5 t/hm2左右的为1.95(1.93~2.01)kg。高氮水平下各生育类型施氮参数变化规律与中氮处理类似,平均为7.5 t/hm2左右的产量,其100kg籽粒吸氮量为2.01(1.98~2.05)kg,9 t/hm2左右的为2.08(2.01~2.19)kg,10.5 t/hm2左右的为2.09(2.08~2.1)kg。相关分析表明,100kg籽粒吸氮量与产量呈极显著的二次曲线关系,说明适宜的100kg籽粒吸氮量有利于水稻产量的提高。 (5)不同施氮处理下氮素利用效率进行比较,随着施氮水平的提高,平均氮素利用效率增加,至中氮处理达最大值后高氮处理稍有下降,而这两处理的差异未达显著水平,但均与低氮处理差异达显著水平。不同生育类型间比较表现为,在低氮处理下,随着品种生育期的延长氮素利用效率基本上呈增加趋势;在中氮和高氮处理下则表现为,随着品种生育期的延长而增加至中熟晚粳利用率稍有下降,这是因为中高氮水平下部分中熟晚粳品种不能完全成熟之故。不同生育类型的氮素利用率,中氮处理平均分别为31.32%、37.64%、38.5%、41.08%和38.11%,高氮处理分别为28.74%、36.13%、37.16%、40.15%和39.42%。这说明,试验所在的江苏沿江地区大面积水稻品种以早熟晚粳当家,不仅利于高产,并且氮素利用率高而稳定。若种植生育期过短或过长的品种,均会引起氮素利用效率的降低。 (6)分别对长江中下游地区相对较适宜种植的中熟中粳、迟熟中粳和早熟晚粳不同品种水稻的精确定量施氮参数稳定性进一步进行分类研究。结果表明,以产量为基础对3种类型水稻采用离差平方和的聚类分析法,在中氮和高氮水平下均划分低、中和高产3种类型。把同产量等级不同氮肥处理下的品种进行分类,初步划分了中氮低产和高氮低产、中氮中产和高氮中产及中氮高产和高氮高产3类型品种。其中中熟中粳中同属于中氮低产和高氮低产、中氮中产和高氮中产、中氮高产和高氮高产的品种数分别占供试试验品种总数的32%、24%和12%,迟熟中粳分别占11.1%、19.4%和27.8%,早熟晚粳分别占20.69%、20.69%和13.79%。3产量等级下的品种数所占的比例总和超过了50%,说明供试品种中有一半以上的产量等级随氮肥变化较为稳定的。把不同产量等级下的氮素吸收利用参数进行比较表明,同一产量等级下,高氮处理的氮素吸收量高于中氮处理,氮素利用效率低于中氮处理;而相同氮素处理同一产量等级不同品种间产量及氮素吸收参数差异较小,相对较稳定。说明在同一氮肥处理下,产量相近的品种,氮素吸收利用参数基本趋于一致。 进一步对主推品种和非主推品种的施氮参数进行研究表明,不论是100kg籽粒吸氮量,还是氮肥当季利用率基本表现为主推品种高于非主推品种,且相同生育类型不同品种间施氮参数更趋稳定。 (7)以2007-2008年中等施氮水平下得出的氮素吸收利用参数值为例,于2009年进行稳定性检验。结果表明,水稻精确施氮三参数的实际值与目标值的吻合性相对较好,在中高产水平下的实际产量大多超过或接近目标产量,平均比目标值高出2.46个百分点。进一步通过实际值与目标值的拟合方程〔Y(目标值)=X(实际值)〕系数进行检验,基础产量的拟合系数达1.0200,目标产量的拟合系数达1.0072,100kg籽粒吸氮量的拟合系数达1.0087,氮肥利用率的拟合系数达1.0088。表明在水稻品种类型基本保持不变的前提下,精确施氮参数年度间具有良好的稳定性,拟合系数基本上在1左右波动。正是这种稳定性的存在,才使得生产上利用斯坦福方程精确计算水稻目标产量施氮量成为可能。


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