摘 要: 当前“减氮”成为优质食味粳稻种植措施之一, 但减氮后的氮肥科学运筹方案尚不够明确, 需进一步研究。 2018—2019 年, 选用优质食味粳稻品种‘南粳 505’和‘南粳 2728’为材料, 前茬麦秸秆全量还田, 采用机插方式, 在总施氮量较当地常规施氮量减少 20%条件下, 设置基蘖肥和穗肥比例分别为 5∶5、6∶4、7∶3 和 8∶2 四种氮肥运筹比例, 研究了淮北地区麦茬机插优质食味粳稻氮肥减量精确运筹。结果表明, 随着基蘖肥占总施氮量比例增加, 产量呈先增后降趋势, 7∶3 处理产量最高, 2 年达 11,134.80~11,280.19 kg hm–2, 较 CK 增产 1.23%~2.54%, 但差异不显著; 7∶ 3 处理群体高产, 在于能获得充足的群体颖花量、较高的结实率和千粒重。随着基蘖肥比例增加, 有效分蘖临界叶龄期、拔节期群体干物质积累量呈增加趋势; 抽穗期、成熟期、抽穗至成熟期的干物质积累量、最终氮素积累量及氮素利用率, 呈先增后降趋势, 均以 7∶3 处理最高。与常规施氮处理相比, 减氮处理通过增加前期施氮肥比例(7∶3), 能确保群体后期获得较高的干物质积累量; 成熟期氮素积累量较小, 但显著提升了氮素吸收利用率, 较 CK 高 14.10%~15.48%, 差异显著。减氮后增加基蘖肥比例使优质食味粳稻加工品质变劣, 外观品质变优, 蒸煮食味品质改善, RVA 谱优化。在麦秸秆全量还田条件下, 较常规施肥减氮 20%, 基蘖肥与穗肥运筹 7∶3 处理优质食味粳稻产量稳定, 大幅提升氮素吸收利用率, 改善稻米外观和食味品质, 在一定程度上实现了优质食味粳稻的高产、优质、高效的综合种植目标。
关键词: 减氮; 氮肥运筹; 优质食味粳稻; 产量; 品质; 氮素吸收利用
我国是水稻种植大国, 稻谷产量占全国粮食总产量 40%左右, 65%以上人口以稻米为主食, 随着生活水平提高, 对优质食味稻米需求量日益增加[1-2]。水稻的产量和品质, 除了受自身遗传基因影响, 还受栽培措施和气候环境等因素的影响, 其中氮肥作为水稻的“粮食”, 在提升产量和稻米品质中发挥着重要作用[3-4]。在片面追求高产过程中, 普遍存在过量施用氮肥的现象, 不仅易造成水稻减产和品质降低, 还导致成本增加和环境污染, 因此, “减氮”成为当前水稻生产的重要技术内容[5-6]。
苏北地区是江苏乃至全国重要粮食生产区, 主体农作制为周年稻麦两熟, 麦茬机插粳稻面积近100万公顷, 麦秸秆全量还田率超过95%。大量前茬秸秆还田导致土壤有机酸积累和微生物固氮降低, 进而抑制了水稻前期生长; 加之肥料不科学施用制约了肥效的发挥, 不仅产量降低, 而且影响稻米品质[7-8]。张刚等[9]研究表明, 麦秸全量还田配施氮肥(纯氮) 240 kg hm–2, 可提高水稻氮素利用率, 减少氮肥损失, 增加产量; 胡雅杰等[10] 认为, 秸秆还田条件下适当减少氮肥施用量、提高基蘖肥比例可提高水稻产量和氮肥利用效率。严奉君等[11]发现, 秸秆覆盖条件下基肥∶蘖肥∶穗肥施用量比例为3∶3∶4时, 水稻根系生长旺盛, 氮肥利用效率最高。而李晓峰等[12]研究认为, 太湖地区施氮量为300 kg hm–2条件下, 秸秆全量还田配以基蘖肥与穗肥比例为7∶3或8∶2的氮肥运筹模式, 能实现优质食味水稻高产优质生产。可见, 不同施氮量和肥料运筹方法对水稻产量、品质及氮素利用的影响不同, 得出的结论也有一定差异。随着水稻绿色可持续生产技术研究的推进, “减氮” 成为水稻绿色生产的主题之一, 关于减氮条件下麦茬机插优质食味粳稻的高产、优质、高效肥料运筹的相关研究较少。本研究在麦秸全量还田和总施氮量较当地常规施氮量减少20%条件下, 设置4种不同基蘖肥与穗肥比例, 系统研究氮肥减施运筹模式对麦茬机插优质食味粳稻产量、品质及氮素吸收利用的影响, 以期进一步完善当地麦茬机插优质食味粳稻高质高效施肥技术。
1 材料与方法
1.1 试验品种与地点
水稻品种为优质食味中熟中粳品种南粳 505 和南粳 2728, 由江苏省农业科学院育成并提供。试验于 2018—2019年在淮安市稻麦综合示范基地淮阴区马头镇(33°35′N, 118°51′E)进行。试验地前茬为小麦 (产量 7585.95 kg hm–2), 土壤类型属淤泥质土, 0~ 20 cm 土层含有机质 20.63 g kg–1、全氮 1.46 g kg–1、速效磷 58.71 mg kg–1、速效钾 101.69 mg kg–1。2 年水稻主要生育阶段的平均温度、日照时数和降雨量见表 1, 数据由淮安市气象局提供。
1.2 试验设计
采用裂区设计, 以品种为主区, 基蘖肥和穗肥比例为裂区。以当地常规施肥模式, 即总施氮量 330 kg hm–2、基蘖肥与穗肥比例 5∶5 为对照(CK)。减氮处理施用量较当地常规施肥减少 20%, 即总施氮量 264 kg hm–2, 设置基蘖肥与穗肥比例 8∶2、7∶ 3、6∶4、5∶5 共 4 种氮肥运筹方式, 其中基肥与蘖肥比例均为 5∶5。N、P、K 比例为 1.0∶0.6∶0.8。另增设全程不施氮肥处理。基肥在移栽前 1 d 施入, 分蘖肥分别于移栽后 7 d 和 12 d 等量施入, 穗肥分别于倒四叶和倒三叶等量施入。钾肥(K2O)按基肥和穗肥(倒四叶)等量施入, 磷肥(P2O5)作基肥一次施入。氮肥为尿素(含 N 46.4%)、磷肥为过磷酸钙(含 P2O5 12.5%)、钾肥为氯化钾(含 K2O 57%)。每处理重复 3 次, 小区面积 18 m2 , 共 36 个小区, 随机排列。各小区间筑 35 cm 宽土埂覆盖薄膜, 以防窜肥窜水。
2018 年 5 月 28 日和 2019 年 5 月 26 日采用塑料软盘播种旱育秧, 播量为每盘播干种 120 g。试验田前茬麦秆机械粉碎全量还田 ( 秸秆还田量为 6750 kg hm–2), 翻耕后灌水泡田 2 d, 再次翻耕, 小区作埂后施基肥, 并进行人工翻耕整平, 确保秸秆还田均匀。分别于 6 月 23 日和 6 月 19 日人工模拟机插, 栽插规格统一为 30 cm × 12 cm, 每穴 4~5 株苗, 每公顷栽足 125 万株; 移栽后保持 3 cm 左右浅水层, 在有效分蘖临界叶龄期、群体茎蘖数达到预期穗数 80%时, 开始搁田, 分多次轻搁; 拔节至成熟期湿润灌溉, 干干湿湿至收获前一周停止灌溉。病、虫、草害防治按当地大面积生产统一实施绿色防控。
1.3 测定内容与方法
1.3.1 产量 在水稻成熟期, 每小区普查 50 穴, 测定有效穗数; 根据普查结果每小区取 5 穴, 调查每穗粒数、实粒数和千粒重, 并计算理论产量, 各小区收 6 m2 测实际产量。
1.3.2 茎蘖动态 每个小区定点 10 穴作为一个观察点, 分别在有效分蘖临界叶龄期、拔节期、抽穗期和成熟期考察群体茎蘖数。
1.3.3 叶面积、干物质和含氮率 于有效分蘖临界叶龄期、拔节期、抽穗期和成熟期, 每处理取代表性植株 3 穴, 采用长宽系数法测定叶面积; 所有样本在烘箱 105℃下杀青 30 min, 后 80℃烘至恒重, 测定大田干物质量。将成熟期全株样品粉碎后采用 H2SO4-H2O2 消化, 半微量凯氏定氮法测定植株含氮率。
1.3.4 稻米品质 将水稻收获、脱粒、晒干, 3 个月后, 依照国标《GB/T17891-1999 优质稻谷》测定稻米的糙米率、精米率、整精米率、垩白粒率、垩白大小、垩白度、长、宽、胶稠度等。采用近红外谷物分析仪测定稻米的蛋白质含量, 利用碘比色法测定直链淀粉含量。
1.3.5 食味值 采用米饭食味计(STA1A, 日本佐竹公司)自动测定米饭的气味、味道、口感的评分和综合食味评分值。
1.3.6 淀粉 RVA 谱 采用澳大利亚 Newport Scientific 仪器公司生产的 Super 3 型 RVA 快速黏度分析仪测定淀粉谱黏滞特性, 用配套软件 TWC 分析。按照 AACC 规程(1995-61-02)和 RACI 标准方法, 当 100 目米粉的含水量为 12.00%时, 样品量为 3.00 g, 蒸馏水为 25.00 g。在搅拌测定过程中, 罐内温度 50℃下保持 1 min, 以 11.84 min ℃ –1 速度上升到 95℃并保持 2.5 min, 再以 11.84 min ℃ –1的速度下降到 50℃并保持 1.4 min。搅拌器在起始 10 s 内转动速度为 960 转 min–1, 之后保持在 160 转 min–1。
RVA 谱特征值包括峰值黏度(peak viscosity)、热浆黏度(trough viscosity)、最终黏度(final viscosity)、崩解值(breakdown, 峰值黏度−热浆黏度)、消减值 (setback, 最终黏度−峰值黏度)、峰值黏度时间(peak time)和糊化温度(pasting temperature)等。
1.4 数据计算与统计分析
氮素吸收量(kg hm–2) = 该时期地上部干物重× 氮含量;
氮肥农学利用率(kg kg–1) = (施氮区籽粒产量-氮空白区籽粒产量) / 施氮量;
氮肥吸收利用率(%) = (施氮区水稻吸氮量-氮空白区水稻吸氮量) / 施氮量 × 100;
氮肥生理利用率(kg kg–1) = (施氮区籽粒产量-氮空白区籽粒产量) / (施氮区水稻吸氮量-空白区水稻吸氮量)。
采用 Microsoft Excel 2010 和 DPS 软件进行数据处理和统计分析。
2 结果与分析
2.1 减氮运筹对水稻产量及其形成的影响
2.1.1 产量及构成因素 麦秸全量还田条件下, 不同氮肥减量运筹模式对优质食味粳稻产量有显著影响 (表 2)。随着基蘖肥占总施氮量比例增加, 水稻产量先增后减趋势, 7∶3 处理产量最高, 显著高于其他处理, 表现为 7∶3 > 6∶4 > 8∶2 > 5∶5。2018 年、2019 年南粳 505 和南粳 2728 最高产量分别为 11,134.80 kg hm–2、11,446.20 kg hm–2 和 11,041.35 kg hm–2、 11,280.19 kg hm–2, 较产量最低的 5∶5 处理高 4.78%~5.23%。另外, 氮肥减量运筹处理中仅有 7∶3 处理产量与 CK 差异不显著, 2 年两品种趋势一致。
进一步分析产量构成因素发现, 随着基蘖肥占总施氮量比例的增加, 结实率、千粒重与群体颖花量呈先增后降趋势, 两品种均以 7∶3 处理最高。最高产量 7∶3 处理的穗数、每穗粒数、结实率和千粒重均略高于 CK, 但差异均不显著。综合分析表明, 较当地常规施肥减氮 20%时, 适当增加基蘖肥比例, 能够提高群体颖花量、结实率和千粒重, 从而达到高产。
2019 年水稻生长期间的日照时数高于 2018 年, 温度和降雨条件也较适宜水稻分蘖和籽粒灌浆, 因此, 2019 年各处理实际产量高于 2018 年相应处理, 但变化规律基本一致, 下文详细以 2018 年试验数据进行相关分析。
2.1.2 群体茎蘖动态 由图 1 可知, 麦秸全量还田条件下, 两品种各处理的茎蘖动态变化规律基本一致。随基蘖肥占总施氮量比例的增加, 群体茎蘖数呈增加趋势, 7∶3 和 8∶2 处理显著高于其他处理。而群体成穗率呈现与茎蘖总量相反趋势, 以 5∶5 处理最高。进一步分析得知, 7∶3 和 8∶2 处理各生育时期群体茎蘖数均高于 CK, 说明在秸秆全量还田及总施氮量减少条件下, 适当增加基蘖肥占总施氮量比例, 可在前期迅速增加群体茎蘖数, 进而保证成熟期获得较多有效穗数。
2.1.3 群体叶面积指数 在有效分蘖临界叶龄期与拔节期, 随着基蘖肥占总施氮量比例的增加, 两品种叶面积指数增加, 7∶3 和 8∶2 处理显著高于其他处理 (图 2)。抽穗期与成熟期各处理叶面积指数随着基蘖肥比例增加呈先增加后降低趋势, 以 7∶3 处理最高。进一步分析发现, 有效分蘖临界叶龄期和拔节期, 群体 LAI 呈现 8∶2 > 7∶3 > CK > 6∶4 > 5∶5 趋势, 抽穗和成熟期则表现为 7∶3 > CK>8∶2 > 6∶4 > 5∶5。
2.1.4 群体干物质积累量 在有效分蘖临界叶龄期和拔节期, 群体干物质积累量随着基蘖肥比例增加而增加, 各处理之间差异显著(图 3); 在抽穗期与成熟期, 随基蘖肥比例增加, 群体干物质积累量先增加后减少, 以 6∶4 和 7∶3 处理干物质积累量增加较快。分析计算可知, 抽穗期至成熟期干物质积累量以 7∶3 处理最高, 较积累量最低的 5∶5 处理高 12.12%~13.22%。有效分蘖临界叶龄期和拔节期, 不同处理干物质积累量表现为 8∶2 > 7∶3 > CK > 6∶4 > 5∶5, 抽穗期和成熟期表现为 7∶3 > 6∶4 > CK > 8∶2 > 5∶5 趋势。说明秸秆全量还田及总施氮量减少条件下, 氮肥适度前移群体能够产生较多有效茎蘖数, 同时具备高效光合系统, 同时, 施用适量的穗肥利于增加水稻后期群体干物质积累量。
2.2 氮肥减量运筹对稻米品质和 RVA 谱特性的影响
2.2.1 加工和外观品质 由表 3 可知, 随着穗肥占总施氮量比例的增加, 不同氮肥运筹间优质食味粳稻稻米糙米率、精米率和整精米率逐渐降低, 均显著低于对照。表明减氮下稻米加工品质下降, 适当增加穗肥比例可以稳定加工品质。进一步分析可知, 随着穗肥占总施氮量比例减少, 减氮各处理的 垩白粒率和垩白度均呈减小趋势, 均显著低于 CK, 说明减施氮肥改善了稻米外观品质。随着穗肥比例减少, 减氮各处理的稻米长宽比显著降低, 均显著低于 CK, 说明减氮和降低穗肥比例使粒型更偏短圆。
2.2.2 营养与食味品质 随着穗肥比例减少, 减氮各处理的稻米直链淀粉和胶稠度呈增加趋势, 蛋白质含量降低(表 4), 减氮处理的蛋白质含量和胶稠度均低于 CK, 除南粳 505 胶稠度外, 差异均达到显著水平, 减氮各处理的直链淀粉含量均显著高于 CK。随着穗肥比例减少, 减氮各处理的稻米香气、味道、口感及食味值均增加, 且均显著高于 CK。减氮增加了稻米直链淀粉含量、胶稠度和食味值, 减少了蛋白质含量, 综合来看, 改善了稻米食味品质。
2.2.3 稻米淀粉 RVA 谱特性 由表 5 可知, 不同氮肥运筹处理对 RVA 谱特征值的影响较大。随穗肥比例降低, 稻米峰值黏度、热浆黏度、最终黏度和崩解值增加, 均显著高于 CK。消减值和糊化温度的变化呈相反趋势, 均低于 CK。峰值时间在各处理间差异不显著, 但 7∶3 处理峰值时间最长。而糊化温度是随着基蘖肥比例的增加而逐渐降低, 且均低于 CK。可见, 减氮可优化优质食味粳稻稻米 RVA 谱特征值, 减氮条件下, 氮肥前移增大崩解值, 显著降低 RVA 谱特征值中的消减值, 优化 RVA 谱。
2.3 氮肥减量运筹对水稻氮素吸收利用的影响
两品种不施氮处理的氮素积累总量分别为 102.12 kg hm–2 和 95.28 kg hm–2。随着基蘖肥占总施量比例的增加, 两品种氮素积累总量、氮素吸收利用率、氮素农学利用率、氮素生理利用率、氮素偏生产力均表现出先增后降的趋势, 均以 7∶3 处理最高(图 4 和表 6)。进一步分析可知, 减氮各处理除氮素积累量低于 CK 外, 氮素吸收利用率、氮素农学利用率、氮素生理利用率、氮素偏生产力均高于 CK, 其中 7∶3 氮素利用率指标显著高于 CK。说明在秸秆还田条件下, 减氮处理虽降低水稻氮素积累量, 但有效提升了氮素利用率, 同时氮肥适度前移提高氮素吸收利用率。
3 讨论
3.1 关于氮肥减量运筹下麦茬机插优质食味粳稻产量及形成
江苏省水稻生产上氮肥平均施用量超过 300 kg hm–2, 少数种植区甚至达 450 kg hm–2 以上, “减氮”已成为当前水稻优质高效生产的重要方向。江苏省水稻生产化学氮肥减量控制在 31%以内, 同时优化管理, 能够合理调控水稻产量构成因素, 实现增产[13]。刘红江等[14]研究认为, 在基础地力较好的太湖地区, 将农民习惯氮肥用量减少 10%, 水稻产量略增, 而当氮肥施用量减少 20%及以上时, 水稻产量表现为显著下降。本研究中, 与常规施肥(CK)相比, 减氮 20%的 5∶5 处理减产 2.14%~4.25%, 分析其产量构成因素发现, 有效穂数的降低是导致减产的主要因素, 这可能与减氮下 5∶5 处理生长前期分蘖发生量不足有关。因此, 在传统 5∶5 施肥模式下减少氮肥用量, 不利于提高产量, 研究减氮条件下氮肥运筹是实现稳产增产的重要途径。
关于氮肥运筹对水稻产量形成的影响相关研究较多。凌启鸿等[15]研究认为水稻中小苗移栽, 氮肥运筹基蘖穗肥比例 6∶4 ~ 5∶5 利于获得高产, 张洪程等[16]认为氮肥后移(基蘖肥∶穗肥 = 5∶5) 利于巩固穗数, 攻取大穗, 提高水稻产量。成臣等[17] 研究认为, 晚粳稻氮肥采用基蘖穗粒肥比例 4∶ 2∶2∶2 运筹, 产量表现最好。郑浣彤等[18]研究认为, 在北方寒冷干燥地区, 氮肥运筹 9∶1 能够提高水稻产量。前人研究结论不同, 主要由于选择的水稻品种、试验地或生态环境不同造成的。在减氮条件下, 基蘖肥和穗肥运筹比例为 7∶3 处理实际产量高于常规施肥, 增产 1.23%~2.54%, 差异不显著, 增产的原因是其群体颖花量、结实率和千粒重略高于常规施肥; 与减氮的 5∶5 运筹相比, 氮肥前移(7∶3)使水稻分蘖早生快发, 促进生育前期获得充足群体茎蘖数, 且拔节后茎蘖消减缓慢, 成熟期有效穗数较当地常规施肥模式多。生育后期施用一定量氮肥, 同时利用后期秸秆腐解释放到土壤中的养分, 依靠其中后期高光效群体(较高的叶面积指数), 可促进水稻成熟期获得较高的干物质积累量, 最终获得高产。水稻生产氮肥用量过大, 减氮已是趋势, 关键是科学运筹提高氮肥利用率, 在本试验条件下 7∶3 是秸秆还田下减氮栽培的合理运筹方式。
3.2 关于氮肥减量运筹下麦茬机插优质食味粳稻稻米品质
氮肥施用量对稻米品质有较大影响。随着施氮量增加, 稻米加工品质有所改善, 外观品质先改善后变劣[19]; 稻米胶稠度变短, 直链淀粉含量下降, 硬度增加[20]; 改善了稻米外观品质, 蛋白质含量增加, 直链淀粉含量降低, 蒸煮食味品质变差[21]。唐健等[22]研究认为, 适当增施氮肥可改善机插优质晚稻加工品质、外观品质、蒸煮和营养品质。本研究中, 在较常规施肥减氮 20%条件下, 麦茬机插优质食味粳稻加工品质有所变差, 外观品质得到改善; 增加了稻米直链淀粉含量, 降低了蛋白质含量, 提高了稻米的香气、味道、口感及食味值, 减氮提高了稻米食味品质。米粉 RVA 谱特征值是评价稻米食味品质的一种简单快捷的方式, 食味较好的优质品种往往崩解值大, 消减值很小, 且多为负值[23]。陈留根等[24]发现, 随着施氮量增加, RVA 谱曲线峰值(峰值黏度、热浆黏度和冷胶黏度)下降, 但张国生等[25]认为随氮肥施用量增加, RVA 谱的峰值黏度、热浆黏度和崩解值上升, 消减值和糊化温度下降。前人研究结论有所差异。本研究中, 减氮处理的稻米峰值黏度、热浆黏度、最终黏度和崩解值均高于常规施肥, 消减值却低于常规施肥, 说明减氮改善了稻米的食味品质。本研究与前人的结论有异同点, 这可能与试验所选择的材料、试验地不同等因素有关。
关于氮肥运筹对稻米品质的影响, 丁得亮等[26] 指出在施氮量 276 kg hm–2 时, 只要求优质宜选用基蘖肥和穗肥比例为 10∶0 运筹; 如果只要求高产或既要求高产又要求优质, 选用 7∶3 运筹。成臣等[17] 认为, 随着基肥比例降低, 加工品质、蒸煮与食味品质和营养品质变优, 但外观品质和 RVA 谱变劣。胡群等[27]研究表明, 适当增加穗肥比例, 能有效改善钵苗机插稻稻米加工品质和营养品质, 但降低了稻米外观和食味品质。可见, 前人针对氮肥运筹对稻米品质影响研究得出的结论也不同, 但一致认为氮肥运筹方案难以使得稻米品质各项指标同步达优。本研究表明, 随着基蘖肥占总施氮量比例的增加, 优质食味粳稻稻米加工品质变差, 外观品质变优, 提高了胶稠度、食味值及峰值黏度、热浆黏度、最终黏度和崩解值, 提高了蒸煮食味品质, 也说明氮肥前移利于优化稻米淀粉 RVA 谱。
当前综合影响稻米市场价值的评价指标较多, 而氮肥施用管理较难实现稻米品质多项指标的协同提高, 因此, 应根据市场需求选择氮肥施用的科学优化方案。目前蒸煮食味品质是稻米市场判断的重点指标, 本研究中氮肥减量条件下 7∶3 运筹, 可改良稻米的蒸煮食味品质, 属于较佳的氮肥运筹方案。
3.3 关于氮肥减量运筹下麦茬机插优质食味粳稻氮素吸收利用与科学运筹
已有研究表明合理的氮肥运筹模式能增加水稻氮素吸收量和利用率。潘圣刚等[28]研究表明, 氮肥后移即基蘖肥∶穗肥=5∶5 运筹模式, 较基蘖肥∶ 穗肥=7∶3 运筹的氮素吸收量高 15.4%。李录久等[29] 研究认为, 秸秆全量还田条件下, 基蘖肥∶穗肥= 6∶4 处理氮素吸收量最多, 氮肥利用率提高。吴文革等[30]研究指出, 双季早稻基肥∶蘖肥∶穗肥=5∶ 2.5∶2.5, 可提高氮肥利用效率。本研究发现, 减氮情况下氮肥前移, 优质食味粳稻的氮素积累量、氮素吸收利用率、氮素农学利用率和氮素生理利用率, 呈先增后降趋势, 7∶3 处理吸氮量和氮素利用率最高。张耀鸿等[31]认为随着施氮量增加, 水稻总吸氮量和氮素利用率下降, 但胡雅杰等[10]研究认为, 秸秆还田下增加施氮量提高机插超级粳稻吸氮量, 显著降低氮肥利用率。大家一致认为增加氮肥用量, 降低氮素利用率。本研究结果表明, 麦秸秆全量还田条件下, 减少氮肥施用量, 机插优质食味粳稻吸氮量显著降低, 但氮素利用率显著增加, 减氮条件下 7∶3 处理较常规施肥的氮素吸收利用率、氮素农学利用率和氮素生理利用率显著提高。
关于在秸秆全量还田条件下, 减少氮肥施用, 如何实现机插优质食味粳稻高产、优质、高效协调的氮肥运筹方案是迫切需要解决的问题。魏海燕等[32] 研究认为, 超级稻理论最高产量对应的施氮量为 299 kg hm–2, 如能把施用氮肥对稻米品质及稻米市场销售价格因素纳入最佳施氮量的计算公式, 则相应最佳施氮量低于 275.68 kg hm–2。胡群等[27]研究认为, 钵苗机插优质食味水稻在中上等地力、施氮量 270 kg hm–2 条件下, 从兼顾产量、氮肥利用、稻米综合品质的角度, 高产、高效及优质的氮肥基蘖肥与穗肥比例为 6∶4 较为适宜。本研究表明, 麦秸秆全量还田下, 减氮 20%时, 机插优质食味粳稻氮肥运筹以基蘖肥与穗肥比例 7∶3 运筹对应产量和氮素利用率最高, 实际产量较当地常规施肥法略增, 氮素利用率显著增加, 且可改良稻米蒸煮食味品质, 一定程度上实现了减氮条件下的优质食味粳稻高产、优质、高效的综合种植目标。综合前人研究可知, 氮肥施用量和运筹比例与气候条件、品种类型、种植方式及土壤类型等均有密切关系, 因此, 得到的结论也有所不同。本研究在典型稻麦两熟的淮北地区开展试验, 土壤属中等地力, 研究得出的结论对相似生态地区有参考价值。
4 结论
在麦秸秆全量还田条件下, 淮北地区机插优质食味粳稻减氮 20%时, 基蘖肥与穗肥运筹比例 7∶3, 能获得充足的群体颖花量、较高的结实率和千粒重; 产量较常规施肥差异不显著, 略有增加。同时, 改善了稻米的外观和食味品质, 提升了氮素吸收利用率、氮素农学利用率、氮素生理利用率及氮素偏生产力。可见, 在适当减氮下, 通过科学运筹基蘖肥和穗肥比例, 可实现机插优质食味粳稻高产、优质和高效的综合种植目标。 ——论文作者：张 军 1,2 周冬冬 1 许 轲 2,* 李必忠 1 刘忠红 1 周年兵 2 方书亮 1 张永进 1 汤 洁 3 安礼政 3
References
[1] 程式华, 胡培松. 中国水稻科技发展战略. 中国水稻科学, 2008, 22: 223–226. Cheng S H, Hu P S. Development strategy of rice science and technology in China. Chin J Rice Sci, 2008, 22: 223–226 (in Chinese with English abstract).
[2] 朱兆良, 金继运. 保障我国粮食安全的肥料问题. 植物营养与肥料学报, 2013, 19: 259–273. Zhu Z L, Jin J Y. Fertilizer use and food security in China. Plant Nutr Fert Sci, 2013, 19: 259–273 (in Chinese with English abstract).
[3] Peng S B, Tang Q Y, Zou Y B. Current status and challenges of rice production in China. Plant Prod Sci, 2009, 12: 3–8.
[4] 熊正琴, 张晓旭. 氮肥高效施用在低碳农业中的关键作用. 植物营养与肥料学报, 2017, 23: 1433–1440. Xiong Z Q, Zhang X X. Key role of efficient nitrogen application in low carbon agriculture. Plant Nutr Fert Sci, 2017, 23: 1433–1440 (in Chinese with English abstract).
[5] Chen X P, Cui Z L, Fan M S, Peter V, Zhao M, Ma W Q, Wang Z L, Zhang W J, Yan X Y, Yang J C, Deng X P, Gao Q, Zhang Q, Guo S W, Ren J, Li S Q, Ye Y L, Wang Z H, Huang J L, Tang Q Y , Sun Y X, Peng X L, Zhang J W, He M R, Zhu Y J, Xue J Q, Wang G L, Wu L, An N, Wu L Q, Ma L, Zhang W F, Zhang F S. Producing more grain with lower environmental costs. Nature, 2014, 514: 486–489.
[6] Jin S Q, Zhou F. Zero growth of chemical fertilizer and pesticide use: China's objectives, progress and challenges. J Resour Ecol, 2018, 9: 50–58.
[7] 王建明, 杨建忠, 何晓艳, 毛华芳, 石世杰. 小麦秸秆还田条件下氮肥运筹对水稻产量、品质和氮素利用的影响. 江苏农业科学, 2010, (6): 124–126. Wang J M, Yang J Z, He X Y, Mao H F, Shi S J. Effects of nitrogen application on yield, quality and nitrogen use efficiency of rice under wheat residue return. Jiangsu Agric Sci, 2010, (6): 124–126 (in Chinese with English abstract).
[8] 袁玲, 张宣, 杨静, 杨春蕾, 曹小闯, 吴良欢. 不同栽培方式和秸秆还田对水稻产量和营养品质的影响. 作物学报, 2013, 39: 350–359. Yuan L, Zhang X, Yang J, Yang C L, Cao X C, Wu L H. Effects of different cultivation methods and straw incorporation on grain yield and nutrition quality of rice. Acta Agron Sin, 2013, 39: 350–359 (in Chinese with English abstract).
[9] 张刚, 王德建, 俞元春, 王灿, 庄锦贵. 秸秆全量还田与氮肥用量对水稻产量、氮肥利用率及氮素损失的影响. 植物营养与肥料学报, 2016, 22: 877–885. Zhang G, Wang D J, Yu Y C, Wang C, Zhuang J G. Effects of straw incorporation plus nitrogen fertilizer on rice yield, nitrogen use efficiency and nitrogen loss. Plant Nutr Fert Sci, 2016, 22: 877–855 (in Chinese with English abstract).
[10] 胡雅杰, 朱大伟, 邢志鹏, 龚金龙, 张洪程, 戴其根, 霍中洋, 许轲, 魏海燕, 郭保卫. 改进施氮运筹对水稻产量和氮素吸收利用的影响. 植物营养与肥料学报, 2015, 21: 12–22. Hu Y J, Zhu D W, Xing Z P, Gong J L, Zhang H C, Dai Q G, Huo Z Y, Xu K, Wei H Y, Guo B W. Modifying nitrogen fertilization ratio to increase the yield and nitrogen uptake of super japonica rice. Plant Nutr Fert Sci, 2015, 21: 12–22 (in Chinese with English abstract).
[11] 严奉君, 孙永健, 马均, 徐徽, 李玥, 杨志远, 蒋明金, 吕腾飞. 秸秆覆盖与氮肥运筹对杂交稻根系生长及氮素吸收利用的影响. 植物营养与肥料学报, 2015, 21: 23–35. Yan F J, Sun Y J, Ma J, Xu H, Li Y, Yang Z Y, Jiang M J, Lyu T F. Effects of straw mulch and nitrogen management on root growth and nitrogen utilization characteristics of hybrid rice. Plant Nutr Fert Sci, 2015, 21: 23–35 (in Chinese with English abstract).
