[参考文献]实时实地氮肥管理对水稻产量和氮素利用率的影响
实时实地氮肥管理对水稻产量和氮素利用率的影响
摘要：以籼型三系杂交稻汕优63 为材料,对不同氮肥管理的农艺和经济表现进行了评价。结果表明,未施氮肥(空白区) 的产量为6. 8～7. 4 t·ha - 1 ,表明试验田背景氮颇高。与农民习惯施肥法(氮肥240 kg·ha - 1) 相比,改良的农民施肥法(农民习惯施氮量的70 %) 、实时氮肥管理(依据叶绿素仪测定值进行的施肥方法) 和实地氮肥管理(施氮时期、施氮量和叶绿素仪测定值相结合的施肥方法) 分别增产9. 2 %～10. 3 %、3. 3 %～7. 0 %和8. 9 %～9. 3 % ,氮肥农学利用率分别提高了110. 5 %～135. 6 %、204. 3 %～297. 0 %和200. 9 %～276. 4 %。以上结果表明,在产量不降低甚至有所增加的前提下,实时、实地氮肥管理可以减少氮肥施用量,较大幅度地提高水稻氮肥利用率。另外,实时、实地氮肥管理还可以降低稻米的垩白率和垩白度,改善稻米的外观品质。
关键词：水稻; 施肥; 产量; 氮肥利用率
*查看完整论文请+Q: 351916072
引言：据联合国粮农组织统计,1961～1999年世界氮肥用量(以纯氮计) 从11.6 ×106 t 增加到85. 5×106t ,提高了6.4 倍。而我国在同期内氮肥用量增加了43. 8 倍。我国稻田单季氮肥用量平均为180 kg·ha - 1 ,比世界平均用量高75 %左右[1 ] 。太湖稻区的部分高产田的施氮量为270～300 kg·ha - 1 ,高的已达350 kg·ha - 1 ,过高的氮肥投入不仅使得氮肥利用率过低,而且直接和间接地导致了一系列不良的环境反应。过多施用氮肥还会造成倒伏、后期贪青迟熟、加重病虫害发生和稻米品质变劣等危险[2～5 ] 。最近几年国际水稻研究所应用计算机决策支持系统和叶绿素快速测定仪(SPAD) 或叶色卡(LCC) 发展了实地、实时施肥管理模式( site2specific nutrientmanagement , SSNM, and real2time N management , RT2NM) 。该施肥模式的要点是:依据土壤养分的有效供给量水稻产量和稻草对养分的吸收量以及当地稻谷价格等参数经综合分析后为用户提供最为经济有效的施肥方案;依据叶片含氮量与光合速率及干物质增长的相关系,确定水稻叶片含氮量的施肥阈值,利用快速叶绿素测定仪或叶色卡观测叶片氮素情况并依此指导施肥,获得施肥时间和氮肥施用量与作物对氮素吸收的协调一致[6 ] 。彭少兵根据高产水稻单位面积含氮量及单位干重含氮量的变化特征,提出了应用特定的SPAD 阈值进行水稻全程实时氮肥管理模式[7 ] 。试验证明这一模式简单易行,在菲律宾应用这一方法比农民习惯施肥法增产12. 5 %,氮肥用量降低14 kg·ha - 1 ,氮肥农学利用率提高57 %。节氮效果明显,资源利用率明显提高[7～9] 。本试验旨在吸纳国际先进的施肥技术,运用实时、实地施肥管理模式,探讨在水稻产量不降低甚至略有增加的前提下,降低氮肥施用量、提高氮肥利用率的可能性。
1 材料和方法
1.1 植物材料
试验于2001～2002 年在江都高徐镇农户稻田中进行,供试组合为籼型三系杂稻汕优63。前茬作物为小麦。2 年的试验在不同的田块进行,两试验地的土壤养分状况见表1。试验设计8 个处理(表2) : N1～N4 为施氮量处理,以研究产量对施氮量的反应; N5 为当地农民习惯施肥法(简称FFP) ;N6 为改良的农民施肥法(总施氮量比FFP 减少30 % ,减少的部分全为基肥,简称改良FFP) ;N7 是依据叶绿素仪(SPAD) 测定值进行的实时氮肥管理(简称RTNM) ;N8 为施氮时期、施氮量和SPAD 值相结合的实地氮肥管理(简称SS2NM) 。施用的氮肥为尿素,于傍晚时分均匀撒施,施肥前灌水。5 月9 日播种,6 月10 日移栽,株行距为20cm×20cm,每穴1 苗,小区面积为4m× 8m ,重复4 次,随机区组排列。移栽前各小区施过磷酸钙(含P2O5 13. 5 %) 300 kg.ha - 1 、氯化钾(含K2O 52 %)195 kg·ha - 1和ZnSO4·7H2O (含Zn 23 %) 22. 5 kg·ha - 1 。全生育期灌浅水,严格控制病、虫、草害。
1. 2 测定项目
1. 2. 1 叶片叶绿素含量 自移栽后10 d (6 月20日) 起,每7～10 d 用叶绿素仪测定叶片(抽穗前测定心叶以下1 叶,抽穗后测定剑叶) 的叶绿素含量,以SPAD 读数(精确至小数点后1 位) 直接表示叶绿素含量。各小区每次测定10 片叶片,每片叶片测定上、中、下部3 点,取平均值。
1. 2. 2 考种与计产 于收割前2 d 每小区按平均穗数取12 穴,脱粒考种,测定干物重,保留样品用于含氮率的测定。成熟期各小区实收5 m2 计产。
1. 2. 3 氮素含量 用凯氏定氮法[10 ]测定植株及稻谷的含氮率。
1. 2. 4 稻米品质的测定 用FOSS TECATOR 公司生产的近红外谷物(infratec 1241 grain analyz2er) 测定精米的直链淀粉和蛋白质含量。其余稻米品质按国家农业部NY/ T259322002 标准进行测定。
2 结果与分析
2. 1 实时、实地氮肥管理对施氮量及叶片叶绿素含量的影响
2. 1.1对施氮量的影响 实时氮肥管理(RTNM,N7) 和实地氮肥管理(SSNM,N8) 2 年(2001、2002) 的施氮量分别为75～105 和105～115 kg·ha - 1 (表3) ,分别比农民习惯施肥法( FFP ,N5) 降低了135～165和125～135 kg·ha - 1 。另外,采用RTNM和SSNM还可减少施肥次数1～2 次。
2. 1. 2 对叶片叶绿素含量的影响 从移栽后10 d至抽穗期,不施氮处理(N1) 的叶片叶绿素含量(以SPAD 值表示) 均低于35。RTNM 和SSNM 在施氮后,叶片SPAD 值除在穗分化始期外均高于35 ,因此用SPAD 值35 作为施氮的临界值,具有较强的科学性。自抽穗至成熟,各处理叶片的SPAD 值均开始逐渐下降(图1) 。
摘要：以籼型三系杂交稻汕优63 为材料,对不同氮肥管理的农艺和经济表现进行了评价。结果表明,未施氮肥(空白区) 的产量为6. 8～7. 4 t·ha - 1 ,表明试验田背景氮颇高。与农民习惯施肥法(氮肥240 kg·ha - 1) 相比,改良的农民施肥法(农民习惯施氮量的70 %) 、实时氮肥管理(依据叶绿素仪测定值进行的施肥方法) 和实地氮肥管理(施氮时期、施氮量和叶绿素仪测定值相结合的施肥方法) 分别增产9. 2 %～10. 3 %、3. 3 %～7. 0 %和8. 9 %～9. 3 % ,氮肥农学利用率分别提高了110. 5 %～135. 6 %、204. 3 %～297. 0 %和200. 9 %～276. 4 %。以上结果表明,在产量不降低甚至有所增加的前提下,实时、实地氮肥管理可以减少氮肥施用量,较大幅度地提高水稻氮肥利用率。另外,实时、实地氮肥管理还可以降低稻米的垩白率和垩白度,改善稻米的外观品质。
关键词：水稻; 施肥; 产量; 氮肥利用率
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引言：据联合国粮农组织统计,1961～1999年世界氮肥用量(以纯氮计) 从11.6 ×106 t 增加到85. 5×106t ,提高了6.4 倍。而我国在同期内氮肥用量增加了43. 8 倍。我国稻田单季氮肥用量平均为180 kg·ha - 1 ,比世界平均用量高75 %左右[1 ] 。太湖稻区的部分高产田的施氮量为270～300 kg·ha - 1 ,高的已达350 kg·ha - 1 ,过高的氮肥投入不仅使得氮肥利用率过低,而且直接和间接地导致了一系列不良的环境反应。过多施用氮肥还会造成倒伏、后期贪青迟熟、加重病虫害发生和稻米品质变劣等危险[2～5 ] 。最近几年国际水稻研究所应用计算机决策支持系统和叶绿素快速测定仪(SPAD) 或叶色卡(LCC) 发展了实地、实时施肥管理模式( site2specific nutrientmanagement , SSNM, and real2time N management , RT2NM) 。该施肥模式的要点是:依据土壤养分的有效供给量水稻产量和稻草对养分的吸收量以及当地稻谷价格等参数经综合分析后为用户提供最为经济有效的施肥方案;依据叶片含氮量与光合速率及干物质增长的相关系,确定水稻叶片含氮量的施肥阈值,利用快速叶绿素测定仪或叶色卡观测叶片氮素情况并依此指导施肥,获得施肥时间和氮肥施用量与作物对氮素吸收的协调一致[6 ] 。彭少兵根据高产水稻单位面积含氮量及单位干重含氮量的变化特征,提出了应用特定的SPAD 阈值进行水稻全程实时氮肥管理模式[7 ] 。试验证明这一模式简单易行,在菲律宾应用这一方法比农民习惯施肥法增产12. 5 %,氮肥用量降低14 kg·ha - 1 ,氮肥农学利用率提高57 %。节氮效果明显,资源利用率明显提高[7～9] 。本试验旨在吸纳国际先进的施肥技术,运用实时、实地施肥管理模式,探讨在水稻产量不降低甚至略有增加的前提下,降低氮肥施用量、提高氮肥利用率的可能性。
1 材料和方法
1.1 植物材料
试验于2001～2002 年在江都高徐镇农户稻田中进行,供试组合为籼型三系杂稻汕优63。前茬作物为小麦。2 年的试验在不同的田块进行,两试验地的土壤养分状况见表1。试验设计8 个处理(表2) : N1～N4 为施氮量处理,以研究产量对施氮量的反应; N5 为当地农民习惯施肥法(简称FFP) ;N6 为改良的农民施肥法(总施氮量比FFP 减少30 % ,减少的部分全为基肥,简称改良FFP) ;N7 是依据叶绿素仪(SPAD) 测定值进行的实时氮肥管理(简称RTNM) ;N8 为施氮时期、施氮量和SPAD 值相结合的实地氮肥管理(简称SS2NM) 。施用的氮肥为尿素,于傍晚时分均匀撒施,施肥前灌水。5 月9 日播种,6 月10 日移栽,株行距为20cm×20cm,每穴1 苗,小区面积为4m× 8m ,重复4 次,随机区组排列。移栽前各小区施过磷酸钙(含P2O5 13. 5 %) 300 kg.ha - 1 、氯化钾(含K2O 52 %)195 kg·ha - 1和ZnSO4·7H2O (含Zn 23 %) 22. 5 kg·ha - 1 。全生育期灌浅水,严格控制病、虫、草害。
1. 2 测定项目
1. 2. 1 叶片叶绿素含量 自移栽后10 d (6 月20日) 起,每7～10 d 用叶绿素仪测定叶片(抽穗前测定心叶以下1 叶,抽穗后测定剑叶) 的叶绿素含量,以SPAD 读数(精确至小数点后1 位) 直接表示叶绿素含量。各小区每次测定10 片叶片,每片叶片测定上、中、下部3 点,取平均值。
1. 2. 2 考种与计产 于收割前2 d 每小区按平均穗数取12 穴,脱粒考种,测定干物重,保留样品用于含氮率的测定。成熟期各小区实收5 m2 计产。
1. 2. 3 氮素含量 用凯氏定氮法[10 ]测定植株及稻谷的含氮率。
1. 2. 4 稻米品质的测定 用FOSS TECATOR 公司生产的近红外谷物(infratec 1241 grain analyz2er) 测定精米的直链淀粉和蛋白质含量。其余稻米品质按国家农业部NY/ T259322002 标准进行测定。
2 结果与分析
2. 1 实时、实地氮肥管理对施氮量及叶片叶绿素含量的影响
2. 1.1对施氮量的影响 实时氮肥管理(RTNM,N7) 和实地氮肥管理(SSNM,N8) 2 年(2001、2002) 的施氮量分别为75～105 和105～115 kg·ha - 1 (表3) ,分别比农民习惯施肥法( FFP ,N5) 降低了135～165和125～135 kg·ha - 1 。另外,采用RTNM和SSNM还可减少施肥次数1～2 次。
2. 1. 2 对叶片叶绿素含量的影响 从移栽后10 d至抽穗期,不施氮处理(N1) 的叶片叶绿素含量(以SPAD 值表示) 均低于35。RTNM 和SSNM 在施氮后,叶片SPAD 值除在穗分化始期外均高于35 ,因此用SPAD 值35 作为施氮的临界值,具有较强的科学性。自抽穗至成熟,各处理叶片的SPAD 值均开始逐渐下降(图1) 。
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