不同复种方式对早稻产量和氮素吸收利用的影响_周春火

江西农业大学学报2013，35（1）：0013－0017http：//xuebao．jxau．edu．cn Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis E－mail：ndxb7775@sina．com
不同复种方式对早稻产量
和氮素吸收利用的影响
周春火1，2，潘晓华2*，吴建富1，2，石庆华2
（1．江西农业大学国土资源与环境学院，江西南昌330045；2．江西省作物生理生态与遗传育种重点实验室，江西南昌330045）
摘要：以超级稻品种淦鑫203为材料，于2009—2011年采用裂区设计，主区为不同复种方式，即肥（紫云英）－稻－稻（ZDD）、油（油菜）－稻－稻（YDD）和闲（冬闲）－稻－稻（XDD）3个处理，副区为施用化学氮肥和不施氮处理的田间定位试验，研究了稻田不同复种方式对超级早稻产量和氮素吸收利用的影响。

结果表明，两年施氮区产量均以ZDD最高，2010年比XDD高237．2kg/hm2，2011年比YDD高331．5kg/hm2，且差异达显著水平；无氮区2年均呈ZDD＞YDD＞XDD，处理间差异显著。

氮素积累总量ZDD显著高于其他处理，施肥区增幅为13．5% 21．7%，无肥区增幅为57．9% 94．6%。

相关分析表明氮素积累总量与水稻产量呈极显著正相关，水稻产量与氮素干物质生产效率和氮素稻谷生产效率达极显著负相关。

关键词：早稻；复种方式；产量；氮素吸收与利用
中图分类号：S511．3+1文献标志码：A文章编号：1000－2286（2013）01－0013－05
Effects of Different Cropping Patterns on Early Rice Yield
and Nitrogen Absorption and Utilization
ZHOU Chun-huo1，2，PAN Xiao-hua2*，WU Jian-fu1，2，SHI Qing-hua2
（1．College of Land Resources and Environment of Jiangxi Agricultural University，Nanchang330045，China；2．College of Agronomy，Jiangxi Agricultural University，Key Laboratory of Crop physiology，Ecology and Genetic Breeding of Jiangxi Province，Nanchang330045，China）
Abstract：Using the super rice variety（GanXin203）as the material，the effects of different cropping patterns，namely，the pattern of milk vetch+early rice+late rice（ZDD），rape+early rice+late rice，and fallow+early rice+late rice（XDD），on early rice yield and nitrogen absorption and utilization were studied through fixed－position field experiments from2009to2011．The results showed that ZDD treatment resulted in the highest yield of the nitrogen fertilization plots in the two years，which was237．2kg/hm2higher than that of XDD in2010，and331．5kg/hm2higher than that of YDD in2011．In the no nitrogen fertilization plots，different treatments led to significantly different yields，ranking as follows：ZDD＞YDD＞XDD．The to-tal nitrogen accumulation of ZDD treatment increased by about13．5%－21．7%and57．9%－94．6%in the fertilization and the no fertilization plots respectively，significantly higher than those of other treatments．Sig-nificantly positive correlation existed between rice yield and total nitrogen accumulation．On the contrary，the efficiency of nitrogen dry matter production and grain productive rate of nitrogen was significantly negatively related with rice yield．
Key words：early rice；cropping patterns；yield；nitrogen absorption and utilization
收稿日期：2012－09－14修回日期：2012－10－25
基金项目：国家“十二五”科技支撑计划项目（2011BAD16B04）和江西省教育厅项目（GJJ09172）
作者简介：周春火（1966—），男，副教授，主要从事土壤与植物营养研究，E－mail：zchh3366@163．com；*通讯作者：潘晓华，教授，博士，E－mail：xhuapan@163．com。

江西农业大学学报
第35卷
稻田多熟种植是我国双季稻区的一个显著特点，它可以充分利用土壤和光、热资源，提高耕地生产力。

江西是我国重要的双季稻区，稻田种植的冬作物类型很多，但以种植紫云英和油菜为主，即以肥－
稻－稻和油－稻－稻复种轮作为主［1］。

江西的稻田绿肥最高时年种植面积达150万hm 2
；“双季稻－油
菜”
的种植面积，曾一度高达66万hm 2
左右。

但随着化肥的大量使用和农村劳动力的转移，双季稻田种植绿肥和油菜的面积快速下滑，取而代之的是大量的稻田冬季闲置。

近年来，由于政府的重视，稻田
绿肥和油菜面积止跌复苏，恢复到60万hm 2和20万hm 2
左右。

众多研究表明，不同复种方式对稻田肥力及水稻生长发育和产量具有明显的影响
［2－4］。

合理施用氮肥是水稻高产中十分重要的措施，也是水稻高产栽培中研究最多的内容之一。

尽管任
何一种轮作方式都要有相应的施肥制度［5］
，但是已有研究基本上都是以某一种复种方式下的双季早稻作为研究对象，
对不同复种方式下的双季早稻氮素吸收规律的差异性缺乏研究。

为了阐明不同复种方式下早稻的氮素吸收利用差异，本试验从2009年冬季开始进行了肥－稻－稻、油－稻－稻和闲－稻－稻三种复种方式的田间定位试验，研究了稻田不同复种方式对早稻产量和氮素吸收利用的影响，以期为不同复种方式下的双季水稻合理施肥提供理论依据。

1
材料与方法
1．1
试验设计与材料种植
于2009年冬季开始在江西省南昌市恒湖农场（东经28ʎ50'，北纬29ʎ03'）进行田间定位试验。

供试土壤为冲积型水稻土，试前土壤的基本理化性状为：有机质13．62g /kg ，全氮1．38g /kg ，全磷1．036g /kg ，
全钾16．49g /kg ，碱解氮95．50mg /kg ，速效磷32．45mg /kg ，速效钾108．37mg /kg ，
pH 5．12。

试验采用裂区设计，主区为不同复种方式，设紫云英－早稻－晚稻（ZDD ）、油菜－早稻－晚稻
（YDD ）和冬闲－早稻－晚稻（XDD ），副区为施用化学氮肥和不施化学氮肥。

主区面积800m 2
，裂区面
积为400m 2，无重复。

处理间筑埂，开沟隔开，田埂高度30cm ，薄膜包裹，单独进排水，以防串水串肥。

水稻采用机械收割，稻草机械粉碎后全量还田。

供试早稻品种为超级稻淦鑫203，紫云英品种为“余江
大叶”
，油菜品种为“湘油5号”。

采用湿润育秧，2010年于3月27日播种，4月27日移栽；2011年于3月28日播种，其中ZDD 和XDD 处理于4月28日移栽，YDD 处理于5月3日移栽，移栽密度为13．3cm ˑ23．3cm ，每蔸3粒谷。

试验采用等养分施用，即施纯氮180kg /hm 2
，P 2O 572kg /hm 2，K 2O 180kg /hm 2，所用肥料分别为尿
素、钙镁磷肥和氯化钾。

紫云英翻耕前、油菜收获时测定生物量（2010年和2011年紫云英的生物量分别为1．125ˑ104kg /hm 2和4．35ˑ104kg /hm 2，
油菜的生物量分别为4．76ˑ104kg /hm 2
和5．38ˑ104kg /hm 2），并进行含氮量测定。

XDD 的化学氮肥施用量为180kg /hm 2。

ZDD 的施氮量=180－（紫云英含氮%ˑ紫云英生物量）（1）
YDD 的化学氮肥施用量=180+（油菜植株含氮%ˑ油菜生物量－油菜生长过程中的施氮量）（2）施用的氮肥按m （基肥）ʒm （分蘖肥）ʒm （穗肥）=5ʒ2ʒ3施用，磷、钾肥做基肥一次性施用。

基肥在移栽前1d 施用，分蘖肥在栽后7d 施用，穗肥在到2叶露尖时施用。

不同处理的其他管理措施一致。

1．2
测定项目与方法
土壤基础养分分析采用常规法，其中全氮用半微量开氏法，全磷用NaOH 熔融－钼锑抗比色法，全钾用NaOH 熔融－火焰光度计法，速效氮用碱解扩散法，有效磷用Olsen 法，有效钾用NH 4OAc 浸提－
火焰光度计法测定
［6－7］。

在分蘖盛期（移栽后15d ）、幼穗分化期（一次枝梗原基分化期）、齐穂期和成熟期按茎蘖平均数法，
每处理取代表性植株9蔸，按茎、叶、穂（抽穗后）分开，105ħ下杀青15min 后，于75ħ烘干至恒质量。

测定干物质的样品粉碎后，用半微量蒸馏法测定植株的含氮量。

水稻成熟时，每处理调查90蔸有效穗，
按平均数法取5蔸进行考种；每处理割3个100蔸进行实际产量测定。

1．3
计算方法
氮素干物质生产效率（N dry matter production efficiency ，
NDMPE ）=单位面积植株干物质积累量/单位面积植株氮积累量（TNA ）
（3）·
41·
第1期周春火等：不同复种方式对早稻产量和氮素吸收利用的影响
氮素稻谷生产效率（N grain production efficiency，NGPE）=单位面积籽粒产量/单位面积植株氮积累量（4）氮素吸收利用率（N recovery efficiency，NRE）=［（施氮区植株氮素积累量－无氮区植株氮素积累量）/施氮量］ˑ100%（5）氮素偏生产力（kg/kg）（N partial factor productivity，NPF）=施氮区产量/施氮量（6）氮收获指数（Nitrogen harvest index，NHI）=籽粒氮量/地上部总吸氮量（7）1．4各处理化学氮肥施用量
不同处理早稻化肥施用量见表1，晚稻各处理施肥量相同，N、P2O5、K2O均为180，72，180kg/hm2。

无氮区不施化学氮肥，其他与施肥区相同。

表1不同处理早稻化学肥料施用量
Tab．1Chemical fertilizer application amount on different treatments on early rice
处理Treatment
2010年
N/
（kg·hm－2）
P
2
O
5
/
（kg·hm－2）
K
2
O/
（kg·hm－2）
2011
N/
（kg·hm－2）
P
2
O
5
/
（kg·hm－2）
K
2
O/
（kg·hm－2）
ZDD122．772．0180．086．772．0180．0 YDD205．272．0180．0209．772．0180．0 XDD180．072．0180．0180．072．0180．0 1．5数据统计
用Excel和SPSS软件对数据进行统计和方差分析。

2结果与分析
2．1不同复种方式下早稻产量及其产量构成
表2表明，在施氮条件下，2010年ZDD处理的早稻产量显著高于XDD，而与YDD处理差异较小；在不施氮条件下，YDD处理的早稻产量最高，XDD最低，差异显著。

2011年，施氮条件下ZDD和XDD 处理的早稻产量显著高于YDD；不施氮条件下，不同处理的早稻产量为ZDD＞YDD＞XDD，处理间差异
表2不同处理早稻产量及其构成因素的差异
Tab．2Differences of Early rice yield and its components under different treatments
处理Treatment 有效穗/（104·hm－2）
Effectpanicle No．
每穗粒数/（粒·穗－1）
Spikelet No．Per panicle
结实率/%
Filled grainpercent
千粒质量/g
1000-grain weight
产量/（kg·hm－2）
yield
2010年ZDD397．1a129．4a77．01b27．9a7652．7a YDD373．8b127．6a72．40b27．8a7509．2ab XDD342．3c128．3a79．05b27．4a7415．5b ZDD0257．3d106．5b84．84a28．7a5692．5c YDD0245．4d104．3b86．23a28．7a5175．3d XDD0247．6d110．2b83．64a28．4a4927．5e 2011年ZDD464．03a94．4a83．03b28．5a8587．9a YDD433．9b98．3a86．09b29．4a8256．4b XDD429．6b92．7a86．07b29．0a8458．8a ZDD0427．4b99．4a92．51a28．8a7813．1c YDD0236．9c99．8a92．50a27．7a6263．4d XDD0230．4c93．1a94．68a29．0a5036．5e 同年同列数据不同字母表示差异达到5%的显著水平。

Different letters in the same column mean significant at the5%level same as follows．·
51·
江西农业大学学报
第35卷
显著。

从产量结构来看，施氮条件下有效穗两年均为ZDD ＞YDD ＞XDD ，处理间差异显著；不施氮条件下，2010年处理间差异不显著，但2011年ZDD 处理显著高于YDD 和XDD 处理。

每穗粒数、结实率和千粒质量，
在相同施氮时，处理间差异不显著。

2．2不同复种方式下早稻各生育阶段的氮素积累量
由表3可知，移栽－幼穗分化期，2010年的早稻氮素吸收量ZDD 最高，XDD 最低，处理间差异显
著；幼穗分化期－齐穗期差异不大；齐穗期－成熟期，
ZDD ＞XDD ＞YDD ，XDD 与YDD 相差不大，但与ZDD 处理有显著差异。

2011穗分化前和穗分化－齐穗期氮素吸收量ZDD 显著高于YDD 、XDD ，齐穗后为ZDD ＞XDD ＞YDD ，差异显著。

从各阶段的氮素吸收比例来看，移栽－幼穗分化期的吸氮比例，2010年低于2011年，而幼穗分化期－齐穗期的吸氮比例则为2010年高于2011年；灌浆成熟期的吸氮比例年度间相差较小。

这可能与2010年生育前期低温阴雨有关。

表3
不同生育阶段的氮素积累量
Tab．3
N accumulation in rice plant during different growth period
处理Treatment
移栽期－幼穗分化期TS －BS
氮素积累量/（kg ·hm －2）N Accumulation
占总量/%Percentage 幼穗分化期－齐穗期BS －FHS 氮素积累量/（kg ·hm －2）N Accumulation
占总量/%Percentage 齐穗期－成熟期FHS －MS 氮素积累量/（kg ·hm －2）N Accumulation
占总量/%Percentage 2010年ZDD
69．67a 41．7069．21a 41．4328．19a 16．88YDD 64．25b 43．6564．86a 43．8618．77b 12．69XDD 53．18c 38．5663．89a 46．3320．85b 15．11ZDD
127．59a 53．8973．98a 31．2435．21a 14．872011年YDD
113．23b 54．9366．64b 32．3326．27c 12．74XDD
115．13b
57．35
63．62b
26．71
31．99b
15．94
同年同列数据不同字母表示差异达到5%的显著水平。

Different letters in the same column mean significant at the 5%level same as follows．
2．3
不同复种方式下氮素利用效率的差异
表3表明，两年早稻氮素积累总量ZDD 处理均显著高于YDD 、
XDD 处理，2010年施氮区ZDD 处理氮素积累量比YDD 、XDD 分别增加13．5%、21．7%，无氮区分别增加44．9%、57．9%；2011年施氮区分别增加14．6%、12．2%，无氮区分别增加81．6%、94．7%。

处理间氮素的利用效率在年度间表现一致。

氮素干物质生产效率、氮素稻谷生产效率XDD ＞YDD ＞ZDD ，处理间差异显著；氮素吸收利用率ZDD 最高，YDD 最低，处理间差异显著；氮收获指数ZDD ＞YDD ＞XDD ，其中ZDD 与XDD 间差异显著；氮素偏生产力处理间差异不大。

相关分析表明（表4），氮素积累总量与水稻产量和有效穗呈极显著正相关，与结实率、千粒质量相关不显著，
与每穗粒数呈负相关；氮素干物质生产效率、氮素稻谷生产效率与有效穗和实际产量呈极显著负相关，与结实率呈负相关，而与每穗粒数和千粒质量相关不显著。

3讨论
众多研究表明，不同复种方式对水稻产量有明显影响。

在不减施化学氮肥的条件下，冬种绿肥作物紫云英和油菜处理的年平均水稻产量，
较冬闲对照分别提高27．2%与20．5%［8］。

李双来等［9］认为，紫
云英稻田翻压能够减少化肥用量，水稻产量虽然没有显著性差异，但水稻株高和有效穗数略有提高，显著增加每穗粒数、结实率和千粒质量。

紫云英与化学氮素配合施用，有效穗数和每穗实粒数比单施化肥明显提高
［10－11］。

在本研究表明，ZDD 处理与XDD 、YDD 处理相比，虽然减少了化学氮肥的施用，但有效
穗数和产量两年均显著增加。

这与前人研究结果相近［12－13］。

·
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第1期周春火等：不同复种方式对早稻产量和氮素吸收利用的影响
表4
不同处理氮肥利用效率差异
Tab．4
Differences of N use efficiency under different treatments
处理Treatment
氮素积累总量/（kg ·hm －2）
TNA 氮素干物质生产效率/（kg ·kg －1）NDMPE 氮素稻谷生产
效率/（kg ·kg －1
）
DGPE 氮素吸收利用率/%NRE 氮素偏生产力/（kg ·kg －1）
NPF 氮收获指数/%NHI ZDD 167．45a 83．85c 45．77c 49．94a 42．52a 58．91a YDD 147．59b 89．51b 50．89b 36．22c 41．72a 56．77ab XDD
137．59b 93．44a 54．08a 39．09b 41．20a 55．01b 2010年ZDD0
106．16a 86．44b 47．92c ——56．85a YDD073．26b 109．36c 56．70b ——54．98ab XDD067．23b 116．85a 60．42a ——53．77b ZDD 236．52a 65．90b 36．38b 58．50a 47．71a 56．76a YDD 206．37b 70．56a 39．14a 49．62c 44．84a 56．03a XDD
210．74b 68．19a 40．14a 55．83b 46．99a 53．04b 2011年ZDD0
185．80a 79．42b 42．03b ——56．94a YDD0102．32b 105．09a 52．39a ——54．96ab XDD0
95．43b
106．94a
53．15a
—
—
53．92b
同年同列数据不同字母表示差异达到5%的显著水平。

Different letters in the same column mean significant at the 5%level same as follows．
表5
氮肥利用效率与产量及其构成因素的相关关系
Tab．5Correlations between N use efficiency and yield and its components
项目Item
氮素积累总量
TNA
氮素干物质生产效率
NDMPE
氮素稻谷生产效率
DGPE
有效穗Valid panicle 0．974＊
＊
－0．860＊
＊
－0．858＊
＊
每穗总粒数Total grain －0．1330．3180．220结实率Setting seed rate 0．165－0．255－0．143千粒质量1000－grain weight
0．052
0．055
0．098
产量Yield
0．933＊
＊
－0．793＊
＊
－0．747＊
＊
＊＊和*表示在0．01和0．05水平上显著。

＊＊and *denote significance at 0．01and 0．05probability level 。

紫云英属豆科作物，能够利用根瘤菌共生固氮
［9，14］
，还田后易于作物吸收利用，其腐解产生的有机
酸等物质会促使土壤中难溶性养分转变为活化态［15］
，从而提高后作水稻对养分的吸收；油菜属十字花科植物，种植油菜能使土壤中磷、钾等养分有效化
［2］
，也一定程度上促进水稻氮素的吸收。

相关研究表明［11］
紫云英和尿素配施协调了水稻分蘖期尿素供氮过猛与紫云英供氮过稳的矛盾。

本试验中ZDD 处理氮素吸收随着生育期推进逐渐加快，其氮素吸收高峰在分蘖期至齐穗期，两年氮素吸收总量比YDD 、XDD 分别提高13．5%、21．7%和14．6%、12．2%，为水稻高产形成提供参考。

氮肥吸收利用效率较低是水稻生产中存在的突出问题。

本研究表明，ZDD 处理的氮素利用效率显著高于YDD 和XDD 两处理。

这表明，冬种紫云英不仅可以减少早稻生产的氮肥施用量（2010年和2011年分别减少57．1kg /hm 2，93．3kg /hm 2），还可以提高化学氮肥的利用效率。

这可能与种植紫云英后减少了早稻前期氮素施用量有关。

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J ］．中国农业科学，1980（2）：59－66．（下转第32页）
·
71·
江西农业大学学报
第35卷
相关分析表明，产量与生育期长度表现出一定程度的正相关，但在某些生态区和播期下并无显著的相关关系。

而且，产量与生物量的表现并不完全一致。

因此，较长的生育期虽然有利于光合物质的生产
和生物量的积累，但并不能充分解释品种间的产量差异
［9－10］。

新建点杂交晚粳较高的产量可能还与其较大的库容，
特别是较高的穗粒数有关［7］。

另外，如前所述，粳稻比籼稻更具耐寒性，但本试验仅为一年的结果，难以反映粳稻种植在提高双季水稻生产稳定性方面的优势，仍需进一步研究。

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（上接第17页）
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