氮肥运筹对机械栽植早稻两优287根系特征和产量的影响

氮肥运筹对机械栽植早稻两优 287 根系特征和产量的 影响摘要：为了明确氮肥运筹对早稻两优 287 机械 栽植产量形成的作用机制， 在总施氮量 (纯氮)为 150 kg/hm2 条件下，设置基肥、分蘖肥、穗肥比例分别为 7 : 3 : 0 (N1 )、6 : 3 : 1 (N2 )、5 : 3 : 2 (N3 )、4 : 3 : 3 (N4)和3 : 3 : 4 (N5) 5个氮肥运筹模式，分 析水稻根系形态与伤流量、叶绿素、茎鞘干物质转运 和产量构成因素等状况。结果表明，各处理间产量 及氮肥农学利用率均以 N3 最高，与其他处理间差异 达显著水平；以 N5 最低，与其他处理间差异也均达 显著水平。随着氮肥的后移，水稻总根长和根比表 面积呈降低趋势，根数和根干重以 N3 最大，其根系 伤流量也最大。N5水稻叶片SPAD值灌浆期和收获 期相对较高，出现贪青现象。N3和N4的茎鞘物质 输出率和茎鞘物质转换率较低，叶片干物质输出率为 负值。从而得知，早稻两优 287 机械栽植，在基肥、 分蘖肥、穗肥中氮比例为 5: 3: 2 时有利于提高生育 后期的根系活力、形成有效利用养分的根系特征、促 进叶片光合能力的发挥，最终取得较高产量。关键词：氮肥运筹；早稻；机械栽植；根系特征； 中图分类号：S511.3+1文献标识码：A文章编号:0439-8114(2013)07-1505-05 氮素是蛋白质形成的基础，施用氮肥能够提高水 稻株高、叶绿素含量、蛋白质水平，最终提高水稻产 量 1 。然而，氮肥施用过量会导致氮肥利用率 (Nitrogen use efficiency，NUE )降低以及水污染 2 在现代水稻栽培体系中，合理的氮肥运筹对促进水稻 大面积均衡增产至关重要。氮肥运筹对水稻产量及品质作用效果受水稻品 种、种植制度、土壤肥力等因素的影响 3-7 。由于植 物根系是水分和养分吸收的主要器官，其形态和生理 特性与地上部的生长发育和产量的形成密切相关，根 系形态和活力一定程度上限定了氮肥的利用状况8，9。机械栽植与传统手插在苗龄和伤根状况上不同， 机械栽植一般采用小苗移栽，伤根现象较手插严重。 因此，根系发育进程与传统移栽差异较大，其吸收功 能也不尽相同。前人的研究表明，根系性状与水稻品 种的氮吸收量关系密切 1 0。通过氮肥调控可以促进 水稻地上、地下协调发展，进而提高产量 11。水稻 中后期光合效率和茎叶干物质输出量与其产量关系密 切12，氮肥适当后移能够提高群体光合势、产量以 及氮肥当季利用率 13。水稻机械栽植通过定行、定穴、定苗栽插有利于 合理调控水稻群体质量。目前，中国水稻机械化栽植 面积占全国水稻种植面积的 13%，2010 年新增面积预 计达100万hm2,占全国水稻种植面积的16%14。 本研究采用湖北省早稻机械栽植氮肥运筹的几种常见 模式,以主推品种两优 287 为研究对象 15,以明确 不同氮肥运筹模式对水稻产量形成的生物学机制,旨 在为水稻机械化高产栽培提供理论依据。1 材料与方法1.1 试验地点概况试验地点设置在湖北省农业科学院南湖试验站和 湖北省京山县(112 43 -113 39 E, 30 42 -31 27 N),属中亚热带季风气候区。年日照时数 1 978.82 012.8 h,年太阳辐射总量 452.2460.5 kJ/m2,年平均气温16.1 C,无霜期230 d左右，年 均降雨量1 0201 150 mm, 41%45%的雨量集中在 夏季。光热丰富、降雨充沛、雨热同期，具有发展农 业的优越气候条件。 所选试验田块连续多年种植水稻， 土地平整，肥力均一，交通方便，灌排条件完善。土 壤类型为黄棕壤 ?z 育型水稻土，土壤有机质含量为25.2 g/kg、碱解氮含量为137.9 mg/kg、速效磷含量为10.2 mg/kg、速效钾含量为 54.4 mg/kg、pH 为 5.3。1.2 育秧与栽插 供试水稻品种为感温性早籼稻品种两优 287。2011年 3月 15日育秧。开沟做秧床，秧床宽 1.4 m， 沟宽0.4 m,沟深0.15 m。要求厢面平整，灌透底水。采用小拱棚旱育秧，竹片起拱，竹拱间距60100 cm, 拱高4045 cm,覆盖地膜，四周盖严、捂实。播种 到出苗前一般不灌水，出苗到 2 叶期前膜内温度应控 制在25 C以内，2叶期开始应看天气通风炼苗，并于3 叶期左右彻底揭膜。育秧前期均匀浇水，盘边可略重；后期主要浇盘边。秧盘直径为 58 cmx 28 cm，播 种量80100 g/盘。4月18日移栽。采用手扶式插秧 机，插秧规格为13.3 cmx 30.0 cm。每穴取苗量为2 3株。每公顷基本苗为 24.0万25.5万穴。试验所用 插秧机型号为东洋 PF355S。1.3 试验处理与田间管理 氮肥按基肥、分蘖肥和穗肥不同施用比例设置 5 个氮肥运筹模式，即基肥、分蘖肥、穗肥中氮肥比例 分别为 7 : 3 : 0(N1)、6 ： 3 : 1(N2)、5 ： 3 : 2(N3)、4 : 3 : 3 (N4) 和 3 : 3 : 4 (N5)，同时另设无氮处理(N0)以考察氮肥农学利用率。施氮(N)、磷(P2O5)、 钾（K20）总量分别为150、94、131 kg/hm2。磷肥 作为基肥一次施入，钾肥分别以基肥和穗肥平均施入。 基肥于移栽前2 d施入，分蘖肥移栽后10 d施用，穗 肥于倒三叶期施入。各处理均设 3 次重复，小区面积 为12 mx 15 m。同时施入“大粒锌” 3 kg/hm2、“大 粒硅” 60 kg/hm2。其余田间管理按当地习惯操作。1.4 研究项目与方法根系形态 于分蘖期和齐穗期分别按小区平 均茎蘖数选择2穴水稻，利用地面半径为10 cm的圆 柱形不锈钢取样器 （两半圆弧面相扣构成） ，以水稻根 基部为中心，打入土面以下 40 cm 深，移出取样器， 打开取出土柱 （包括根），装入塑料网袋后， 依次用自 来水、去离子水冲洗干净，采用 WinRHIZO Pro 根系 分析系统（型号为LA2400，加拿大产）获取根系总 长度、根直径、根表面积、根体积和根尖数等相关参 数，同时采用直尺量取根系最长根长。