两系杂交早稻氮肥利用效率的比较研究

DOI:10.16498/ki.hnnykx.2018.010.014
氮素是限制水稻生长发育和产量形成的重要因素之一。

合理施氮可优化水稻群体质量，提高茎蘖成穗率，获得高产[1]；适量的增施氮肥可促进水稻增产，并提高氮肥利用效率；但过量施氮则会导致水稻减产，同时氮肥利用率也会降低[2-4]。

据统计，我国的氮肥用量占全球氮肥总用量的30%，是世界第一大氮肥消费国。

我国水稻生产中氮肥消耗量占世界水稻氮肥总消耗量的37%，这是我国水稻单产提高和总产增加的主要原因[5-6]。

但长期大量施用氮肥一方面降低了肥料的利用率，增加了农业生产成本和能源消耗，另一方面也导致田间肥料过剩，造成了环境的面源污染[7]，制约着我国农业经济增效和农业的可持续发展[8]。

笔者研究了不同施肥水平下，杂交早稻品种陵两优268、陵两优942和株两优4026的氮肥利用效率和产量的差异，为鉴定氮高效利用水稻品种，降低氮肥施用量，减少化肥面源污染，节约生产成本，提高水稻生产效益提供依据。

1　材料与方法
1.1　试验材料
供试材料为3个杂交早稻组合陵两优268（A）、陵两优942（B）、株两优4026（C）。

于3月28日播种，4月25 日插秧，7月18日收获。

1.2　试验设计
试验于2018年3~7月在湖南农业大学浏阳试验基地进行。

采用裂区设计，以品种为主区，施氮量为副区，3次重复。

小区面积为9.0 m2，移栽株行距为20 cm×30 cm。

设3个施氮水平N0（0 kg/hm2），N1（150 kg/hm2）和N2（250 kg/hm2）。

基肥、分蘖肥和穗肥按5∶2∶3比例施用，以尿素作为氮素。

磷肥（过磷酸钙）625 kg/hm2，全作基肥施用。

钾肥（氯化钾）
 两系杂交早稻氮肥利用效率的比较研究 
 瞿　媛1，姚　威1，袁祥瑞1，杨仕会1，钟　建1，潘莉虹1，熊兴华1,2，刘金灵1,2 
（1.湖南农业大学农学院，湖南长沙 410128；2.水稻油菜抗病育种湖南省重点实验室，
湖南长沙 410128）
摘　要：为了比较不同两系杂交早稻的氮肥利用率，以便鉴定氮高效利用水稻品种，研究以陵两优268、陵两优942、株两优4026为供试品种，在湖南农业大学浏阳基地进行氮肥利用率比较试验，试验设0、150和250 kg/hm2 3个施氮水平。

结果表明：在150 kg/hm2施氮水平下，供试3个品种的氮肥利用率和产量均达最高；而在150 kg/hm2施氮水平下，陵两优268的氮肥农学利用率最高，株两优4026的氮肥农学利用率最低；同一施氮量下，3个品种之间的氮肥偏生产力差异较小；同一品种，随施氮量的增加，氮肥偏生产力降低明显。

关键词：水稻；氮肥利用率；两系杂交稻；产量
中图分类号：S143.1 文献标识码：A 文章编号：1006-060X（2018）10-0052-04
 S tudy on Nitrogen Use Efficiency for Early Two-line Hybrid Rice Varieties 
Q U Yuan1，YAO Wei1，YUAN Xiang-rui1，YANG Shi-hui1，ZHONG Jian1，PAN Li-hong1，
XIONG Xing-hua1, 2， LIU Jin-ling1, 2
（1. College of Agronomy, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, PRC; 2. Rice and Rapeseed Disease Resistance Breeding
Key Laboratory of Hunan Province, Changsha 410128, PRC）
Abstract： T o evaluate the nitrogen fertilizer use efficiency (NUE) of two-line early hybrid rice varieties, three varieties Lingliangyou 268, Lingliangyou 942, and Zhuliangyou 4026 were used for this study at Liuyang field trial station in 2018. Three trial blocks with three nitrogen fertilizer application levels including N0 (0 kg/hm2), N1 (150 kg/hm2) and N2 (250 kg/hm2) was designed. The results showed that the nitrogen use efficiency and yield of the three varieties were the highest at 150 kg/hm2 N application level. At 150 kg/hm2 N application level, Lingliangyou 268 had the highest N use efficiency and Zhuliangyou 4026 had the lowest N use efficiency. Under the same nitrogen application rate, the partial productivity differences of nitrogen fertilizer between the 3 varieties are relatively small. With the increase of nitrogen application rate, the partial productivity differences of nitrogen fertilizer decreased significantly.
Key words： r ice; nitrogen use efficiency; two-line hybrid rice; yield
收稿日期：2018-08-22
基金项目：湖南省重大科技专项（2015NK1001-1）；湖南省大学生
研究性学习和创新性实验计划项目（SCX1727）
作者简介：瞿　媛（1997-），女，湖南岳阳市人，本科生，专业：
水稻遗传育种。

通讯作者：刘金灵
250 kg/hm2，分基肥（50%）和穗肥（50%）2次施用。

水分管理及病虫草害防治同当地常规生产方式。

1.3　观测指标与方法
1.3.1　分蘖动态记载　移栽返青后，每7 d定点记载10蔸水稻的分蘖动态，直至抽穗。

1.3.2　齐穗期调查指标　齐穗期取5蔸调查植株穗数，并计算平均穗数，测剑叶、倒二叶、倒三叶的长和宽，称量茎重、叶重和穗重。

1.3.3　产量及其构成因素　成熟期每小区选中心1 m2进行测产，脱粒，晒干风选后称重，以14%的自然吸湿水量计算稻谷产量。

此外，每小区取对角线25蔸，考查单株有效穗、每穗总粒数、结实率、千粒重和理论产量等产量构成因素。

并将稻草烘干称重，计算谷/ 草比。

1.3.4　收获指数计算　水稻收获时经济产量（籽粒、果实等）与生物产量之比即为收获指数。

1.4　氮肥利用率分析 
按公式（1）、（2）、（3）计算氮肥农学利用率（AEN）、氮肥偏生产力（PFPN）和氮肥贡献率。

氮肥农学利用率（kg/kg）=（施氮区籽粒产量-不施氮区籽粒产量）/施氮量 （1）氮肥偏生产力（kg/kg）= 籽粒产量/施氮量（2）氮肥贡献率（%）=（施氮区产量-不施氮区产量）/ 施氮区产量×100 （3）1.5　数据统计分析
采用Microsoft Excel 2010进行数据的录入和计算，应用DPS软件进行统计分析。

2　结果与分析
2.1　不同施氮水平对各水稻品种分蘖动态的影响
2.1.1　陵两优268　由图1A可知，该品种分蘖初期在N0、N1施氮水平下分蘖数基本相同，均稍高于N2施氮水平；随后3个施氮水平的分蘖数基本呈直线上升趋势，最高分蘖期出现在5月21日（即移栽
后26 d）前后；此后，分蘖数基本保持稳定；N1处理的分蘖数在整个生育期中始终最高。

2.1.2　陵两优942　由图1B可知，该品种分蘖初期在N1、N2施氮水平下分蘖数基本相同，但随后均以N1处理的分蘖数最高；N0处理的分蘖增长趋势较平缓，N2处理的分蘖增长趋势变化较大，且在生育末期出现与N0、N1明显不同的较大增长趋势，表明该品种在高氮水平（N2）下后期生长迅速。

2.1.3　株两优4026　从图1C可看出，该品种的分蘖动态与陵两优268相似，N1处理的分蘖数始终高于N2、N0处理，但在分蘖后期出现下降趋势。

总的来说，3个品种的分蘖动态均呈现“先上升后滞缓”的趋势。

不同水平氮肥处理对同一品种的分蘖数的影响较大，同一氮肥处理下不同品种的分蘖数间差异较小。

2.2　不同施氮量对各品种氮肥利用率的影响2.2.1　氮肥农学利用率　由表1可知，N1处理的水稻氮肥农学利用率明显高于N2处理。

N1处理下，陵两优268的氮肥农学利用率最高，株两优4026最低；株两优4026氮肥农学利用率与陵两优268、陵两优942间表现出显著差异，陵两优942与陵两优268间差异不显著。

N2处理下，陵两优942的氮肥农学利用率高于陵两优268和株两优4026，陵两优268和株两优4026间差异不显著。

图1　不同施氮水平下各水稻品种的分蘖动态
（A：陵两优268；B：陵两优942；C：株两优4026）
A
B
C
5
10
15
20
05-0805-1305-1805-2305-2806-0206-07
分
蘖
数
（
个
）
日期（月-日）
N0N1N2
5
10
15
20
25
05-0805-1305-1805-2305-2806-0206-07
分
蘖
数(
个)
日期（月-日）
N0N1N2
5
10
15
20
25
05-0805-1305-1805-2305-2806-0206-07分
蘖
数
（
个
）
日期（月-日）
N0N1N2
表1　不同施氮水平下各品种的氮肥利用效率
施氮量品 种
氮肥农学利用率
（kg/kg）
氮肥偏生产力
（kg/kg）
氮肥贡献率
（%）
N1陵两优26812.58 a47.80 a25.86 a 陵两优94211.29 a45.60 ab24.77 a 株两优40267.89 b38.06 b20.73 ab 平 均10.5943.8223.79
N2陵两优268 2.03 c23.29 c8.70 b 陵两优942 5.05 bc25.64 c19.72 ab 株两优4026 2.43 c20.53 c11.82 ab 平 均 3.1723.1513.41
注：表中同列不同小写字母表示处理间差异显著（P＜0.05），下同。

2.2.2　氮肥偏生产力　从表1可以看出，N1处理陵两优268的氮肥偏生产力最高，株两优4026的最低，二者间差异显著，但均与陵两优942无显著差异；N2处理下，陵两优942的氮肥偏生产力最高，株两优4026的最低，但3个品种间差异不显著。

2.2.3　氮肥贡献率　由表1看出，陵两优268的氮肥贡献率在N1水平下最高，但在N2水平下最低。

陵两优942的氮肥贡献率在N2处理中最高。

总的来说，N1施氮水平下，陵两优268的氮肥农学利用率、氮肥偏生产力和氮肥贡献率均最高；而在N2施氮水平下，以陵两优942的最高。

同一品种的氮肥农学利用率、氮肥偏生产力和氮肥贡献率，都随施氮量的增加而降低。

2.3　不同氮素水平对各水稻品种产量及其构成因素的影响
由表2可知，从实际产量来看，3个品种均以N1处理（150 kg/hm2）最高，其次为N2处理，N0处理最低；各品种平均产量由高到低排列依次为陵两优942＞陵两优268＞株两优4026。

产量构成因素中，陵两优268的平均有效穗数最高，株两优4026的最低；陵两优942的平均结实率最高，而株两优4026的最低，不足80%；千粒重以陵两优942的最重，陵两优268的最轻。

从施氮水平来看各品种的产量构成因素，陵两优268和株两优4026在N2水平有效穗数最高，陵两优942则在N1水平获得最高有效穗；陵两优268和陵两优942在N2水平下结实率最高，而株两优4026在N1水平下结实率最高；陵两优268、陵两优942和株两优4026分别在N0、N1和N2水平下获得最高千粒重；不同施氮水平对同一品种总粒数和实粒数的影响不显著。

表2　不同施氮水平下各水稻品种的产量及其构成因素
品 种施氮量有效穗数（穗/蔸）总粒数（粒/穗）实粒数（粒/穗）结实率（%）千粒重（g）理论产量（kg/hm2）实际产量（kg/hm2）
陵两优268
N013.40 ab101.55 a80.45 a79.22 ab23.75 bc 4 267.05 a 4 571.70 bcd N115.20 a74.08 a59.74 a80.65 ab21.45 c 3 246.30 a 6 166.50 a N215.47 a78.33 a65.28 a83.34 ab22.45 bc 3 778.80 a 5 007.60 abcd 平 均14.6983.7967.9881.1422.55 3 753.30 5 248.60
陵两优942
N012.93 ab88.15 a77.89 a88.35 a23.45 bc 3 936.00 a 4 425.45 bcd N114.13 a89.69 a58.08 a64.76 a28.35 a 3 877.95 a 5 882.55 ab N213.80 a84.93 a78.28 a92.17 a23.95 bc 4 312.05 a 5 512.50 abc 平 均13.6287.5971.1781.2525.25 4 079.40 5 273.50
株两优4026
N010.33 b91.36 a69.05 a75.58 ab22.65 bc 2 692.65 a 3 892.05 d N113.07 ab98.57 a75.08 a76.17 b24.00 bc 3 925.05 a 4 910.10 abcd N213.93 a95.88 a64.91 a67.70 ab25.00 b 3 767.55 a 4 414.05 cd 平 均12.4495.6069.6372.8423.88 3 447.75 4 405.40
2.4　不同氮素水平对各水稻品种收获指数的影响
由表3可知，陵两优942在3个施氮水平下谷草比和收获指数均为最高；陵两优268和陵两优942的谷草比、收获指数均在N0水平下最高，而株两优4026则以N2水平下最高。

3　结论与讨论
氮素是水稻产量形成最重要的营养元素之一，生产中增施氮肥可促进水稻增产[9-10]。

不同类型品种最佳施氮量不同。

石庆华等[11]研究表明，两系杂交早、中、晚稻最适施氮量分别为225、150~180和195 kg/hm2。

该研究中，供试两系杂交早稻施氮量在150 kg/hm2时表3　不同氮素水平下各水稻品种的收获指数氮素水平品 种谷草比收获指数
N0
陵两优268 1.390.582
陵两优942 1.600.616
株两优4026 1.280.562 N1
陵两优268 1.290.563
陵两优942 1.540.607
株两优4026 1.360.577 N2
陵两优2680.950.486
陵两优942 1.540.606
株两优4026 1.390.582
获得最高产量。

在一定的施氮水平以下，增施氮肥可实现增产，但超过时，增氮不但不能增产，甚至造成减产[12]。

该研究也证实，在施氮150 kg/hm2时供试品种均获得最高产量，但增氮至250 kg/hm2时产量则有所下降。

低氮水平有利于控制水稻无效茎蘖产生，提高成穗率，而增氮可提高齐穗和成熟期干物质量的积累，但不利于齐穗后干物质积累量占籽粒产量比例与收获指数的提高[13]。

过量施氮可导致水稻增高、生育期延长、茎秆变细、抗倒伏能力下降和减产[14-15]。

该研究中，供试品种均在施氮150 kg/hm2时表现出最高的分蘖能力，收获指数随施氮量的增加而降低。

在一定范围内，水稻氮肥利用效率随着氮肥施用量增加而增加，但超过一定水平时氮肥利用率反而会降低[2-3]。

该研究中，供试品种均在施氮150 kg/hm2水平下获得最高氮肥农学利用率、氮肥偏生产力和氮肥贡献率，而氮肥增至250 kg/hm2时，3项指标均下降。

由于该研究仅对3个杂交早稻品种氮肥利用效率进行了评价，今后需进一步对不同类型的品种比如大穗高产、多穗高产和穗粒兼顾高产型品种的氮肥利用效率进行研究，为氮高效利用水稻资源鉴定和氮高效利用品种选育提供理论指导。

参考文献：
[1]　冯　洋. 水稻不同产量水平适宜施氮量与主推品种氮效率筛选评
价的研究[D]. 武汉：华中农业大学，2014.
[2] 陈海飞，冯　洋，蔡红梅，等. 氮肥与移栽密度互作对低产田水
稻群体结构及产量的影响[J]. 植物营养与肥料学报，2014，20（6）：
1319-1328.
[3] 孙伟晶，王伯伦，陈丛斌. 不同施氮水平对水稻产量及品质的影
响[J]. 安徽农业科学，2009，37（20）：9411-9413.
[4] 鲁艳红，廖育林，汤海涛，等. 不同施氮量对水稻产量、氮素吸
收及利用效率的影响[J].农业现代化研究，2010，（4）：479-483. [5] 赵其国，周生路，吴绍华，等. 中国耕地资源变化及其可持续利
用与保护对策[J]. 土壤学报，2006，43（4）：662-672.
[6] 彭少兵，黄见良，钟旭华，等. 提高中国稻田氮肥利用率的研究
策略[J]. 中国农业科学，2002，35（9）：1095-1103.
[7] 夏　冰，刘清波，莫亚丽，等. 超级杂交稻不同基因型对其氮素
利用效率的影响[A]. 全国第十三届水稻优质高产理论与技术研讨会论文摘要汇编[C]. 南昌：江西农业大学，2009.
[8] 李雪娟，汤剑平，庄静. 近年水稻生产上的技术问题和节肥增效
技术[J]. 上海农业科技，2004，（4）：26-27.
[9] Zhu Z L. Fate and management of fertilizer nitrogen in agro-
ecosystems[J]. Nitrogen in Soils of China，1997，74：239-279. [10] Buresh R，Witt C. Challenge and opportunity in improving fertilizer
nitrogen use efficiency of irrigated rice in China[J]. Agricultural Sciences in China，2002，1（7）：776 -785.
[11] 石庆华，程永盛，潘晓华，等. 施氮量对两系杂交晚稻产量和品
质的影响[J]. 土壤肥料，2000，（4）：9-12.
[12] 柳金来，宋继娟，李福林，等. 氮肥施用量对水田土壤肥力和水
稻植株养分含量及产量的影响[J]. 农业与技术，2000，20（4）：8 -12.
[13] 张从慧. 氮肥运筹在水稻生产上的应用效果研究[J]. 现代农业科
技，2017，（7）：18.
[14] 隋　鑫，吕小红，付雪蛟，等. 氮肥施入量对滨海盐碱地水稻生
长发育及产量与光合效应的影响[J]. 江苏农业科学，2016，（5）：94-96.
[15] 彭泰辉，杨文珍，马星桃，等. 氮肥施用量及运筹方式对水稻产
量的影响[J]. 贵州农业科学，2016，44（7）：22-25.
（责任编辑：成　平）
（上接第51
页）
biochars produced from pyrolysis of hardwood and corn straw in aqueous solution [J]. Bioresource Technology，2011，102（19）：8877-8884.
[17] 樊　霆，叶文玲，陈海燕，等. 农田土壤重金属污染状况及修复
技术研究[J]. 生态环境学报，2013，22（10）：1727-1736. [18] 袁金华，徐仁扣. 生物质炭的性质及其对土壤环境功能影响的研
究进展[J]. 生态环境学报，2011，20（4）：779-785.
[19] Chen S B，Zhu Y G，Ma Y B，et al. Effect of bone char application on
Pb bioavailability in aPb-contaminated soil [J]. Environmental Pollution，2006，139（3）：433-439. [20] 黄益宗，胡　莹，刘云霞，等. 重金属污染土壤添加骨炭对苗期
水稻吸收重金属的影响[J]. 农业环境科学学报，2006，25（6）：1481-1486.
[21] 袁　帅，赵立欣，孟海波，等. 生物炭主要类型、理化性质及其
研究展望[J]. 植物营养与肥料学报，2016，22（5）：1402-1417. [22] 赵　雄，李福燕，张冬明，等. 水稻土镉污染与水稻镉含量相关
性研究[J]. 农业环境科学学报，2009，28（11）：2236-2240.
（责任编辑：肖彦资）。