谢小兵¹, 周雪峰¹, 蒋鹏², 陈佳娜¹, 张瑞春¹, 伍丹丹¹, 曹放波¹, 单双吕¹, 黄敏¹, 邹应斌^1,*
1湖南农业大学农学院, 湖南长沙 410128

²四川省农业科学院水稻高粱研究所, 四川德阳 618000

^* 通讯作者(Corresponding author): 邹应斌, E-mail: ybzou123@126.com, Tel: 0731-84618758 第一作者联系方式: E-mail: xbxie_agri@163.com
收稿日期:2015-03-08 接受日期:2015-06-01网络出版日期:2015-06-05基金:本研究由国家现代农业产业技术体系建设水稻栽培与土壤岗位科学家项目(2011-2015)资助

摘要为了研究低氮密植栽培对水稻分蘖发生及成穗率、干物质积累及其转化、氮素利用率和产量的影响, 2012—2013年以超级稻Y两优1号为材料, 在湖南长沙和海南澄迈进行了施氮量(75、150、225 kg N hm^-2)与栽插密度(68、40、27、19穴 m^-2), 每穴苗数(单、双、三本 穴^-1)与栽插密度(40、27、19、14穴 m^-2)的大田栽培试验。结果表明, 在基本苗数相同或相近的条件下, 减苗增密在齐穗期和成熟期的干物质量及产量分别比增苗减密高10.5%、5.2%和2.9%, 有效穗数对产量的贡献最大, 达到显著水平; 在低氮密植条件下, 有效分蘖期缩短6 d左右, 分蘖成穗率、表观转化率、氮肥偏生产力和氮素籽粒生产效率分别提高10.9%、21.0%、150.6%和19.6%。在施氮量为75 kg N hm^-2的密植(40~68穴 m^-2)条件下, 齐穗期和成熟期的干物质量及长沙点产量分别比中、高氮(150~225 kg N hm^-2)常规密度(19~27穴 m^-2)低3.2%、7.5%和1.2%, 但差异不显著, 而澄迈点产量在2012年和2013年分别比之低5.2%和高9.1%, 且差异均达显著水平。在施氮量为150 kg N hm^-2的密植条件下, 成熟期干物质量比高氮常规密度低1.7%, 但齐穗期干物质量和产量比高氮常规密度高10.3%和3.3%。因此, 超级稻采用低氮密植栽培, 在100~150 kg N hm^-2和40穴 m^-2条件下提早了够苗期, 增加了有效穗数, 提高了分蘖成穗率和结实率, 加之齐穗期适宜的干物质积累和较高的表观转化率, 有利于高产的形成和氮肥利用率的提高。

关键词:超级稻; 低氮密植栽培; 产量; 干物质; 氮素利用率
Effect of Low Nitrogen Rate Combined with High Plant Density on Grain Yield and Nitrogen Use Efficiency in Super Rice
XIE Xiao-Bing¹, ZHOU Xue-Feng¹, JIANG Peng², CHEN Jia-Na¹, ZHANG Rui-Chun¹, WU Dan-Dan¹, CAO Fang-Bo¹, SHAN Shuang-Lü¹, HUANG Min¹, ZOU Ying-Bin^1,*
1Agronomy College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China

² Institute of Rice and Sorghum, Sichuan Academy of Agricultural Sciences, Deyang 618000, China


AbstractIn order to study the impacts of low nitrogen rate combined with high plant density on tillering, earbearing tiller percentage, dry matter accumulation, apparent transformation rate, N-use efficiency and grain yield, field experiments with three nitrogen rates (75, 150, and 225 kg N ha^-1) and four plant densities (68, 40, 27, and 19 hill m^-2) as well as with three levels of number of seedlings per hill (1, 2, and 3 seedling(s) hill^-1) and four plant densities (40, 27, 19, and 14 hill m^-2) were conducted using super rice cultivar Y-liangyou 1 at Changsha, Hunan Province and Chengmai, Hainan Province in 2012-2013. The results showed that when seedlings per unit area were the same or approximate in combination with reducing seedlings per hill and increasing density (RSID), the dry matter accumulated 10.5% and 5.2% more than those with increasing seedlings per hill and reducing density (ISRD) at heading and maturity, respectively. RSID also produced 2.9% higher grain yield than ISRD. Panicles m^-2 had the highest and significant contribution to grain yield in RSID. Productive tillering stage was shorter by six days, and earbearing tiller percentage, apparent transformation rate (ATR), partial factor productivity of applied nitrogen (PEP) and internal utilization efficiency of nitrogen (IE) were respectively higher by 10.9%, 21.0%, 150.6%, and 19.6% under low nitrogen rate (75-150 kg N ha^-1) combined with high plant density (40-68 hills m^-2) than under higher nitrogen rate (225 kg N ha^-1) combined with low plant density (19-27 hills m^-2). The combination of applying 75 kg N ha^-1 and transplanting 40-68 hills m^-2 produced 3.2% and 7.5% biomass less than those of applying 150-225 kg N ha^-1 and transplanting 19-27 hills m^-2 at heading and maturity, respectively, but the differences were not significant. Meanwhile, the former combination decreased 1.2% and 5.2% grain yield at Changsha in two years and at Chengmai in 2012, respectively, while increased 9.1% at Chengmai in 2013, and the differences were significant at Chengmai. However, the combination of applying 150 kg N ha^-1 and transplanting 40-68 hills m^-2 produced 10.3% biomass and 3.3% grain yield more than that of applying 225 kg N ha^-1 and transplanting 19-27 hills m^-2, except for biomass decreased 1.7% at maturity. Therefore, the adoption of low nitrogen rate (100-150 kg N ha^-1) combined with high planting density (40 hills m^-2) would improve both grain yield and N-use efficiency for super rice due to reaching the projected tillers earlier, increasing panicles, improving earbearing tiller percentage and seed setting rate, and having suitable biomass and higher ATR at heading stage.

Keyword:Super rice; Cultivation with low nitrogen rate and high planting density; Grain yield; Dry matter; Nitrogen use efficiency
Show Figures
Show Figures




随着我国耕地面积的不断减少和对粮食需求的不断增加, 通过合理密植和优化施肥等栽培措施提高水稻单产对稳定粮食生产和保障粮食安全具有重要的意义^[1]。缘于水稻品种特性的演变和栽培技术的发展, 我国水稻种植密度经历了由稀植(高秆品种)到密植(矮秆品种的穗数型栽培)再到稀植(半矮秆杂交稻的穗粒兼顾型栽培)的过程^[2]。1996年农业部组织实施超级稻育种计划以来, 超级稻的选育取得重大进展, 分别于2000、2004、2011和2014年实现第一至四期单季水稻产量目标(10.5~15.0 t hm^-2)^{[3, 4]}。超级稻高产潜力主要表现为大穗, 通常在生产上培育带蘖壮秧或小苗稀植移栽以降低本田基本苗数, 促进个体健壮生长以优化群体结构, 在稳定穗数的基础上提高穗重而获得高产(重穗型栽培)^{[5, 6]}。目前我国育成的超级稻品种普遍分蘖能力较强^[6]、根系发达^{[7, 8]}、干物质生产量大^{[9, 10, 11]}, 在稀植条件下要获得稳定穗数的同时培育大穗并保持后期功能叶片不早衰, 必然要确保氮素的供给才能达到高产或超高产。而有研究认为, 在我国南方亚热带地区通过增施氮肥不能弥补超级早稻栽插密度降低所导致的分蘖数不足和产量下降^[12]。虽然超级稻生产1000 kg稻谷需氮量不高于普通水稻(杂交稻)^{[8, 10, 13, 14, 15]}, 但为了充分发挥其产量潜力, 农民常常施用过量的氮肥以获得高产, 从而导致氮肥利用率低^{[14, 16, 17]}和氮肥盈余^[18]。然而研究表明减氮增密(减少施氮量增加密度)既可以实现水稻高产又能提高氮素利用率^{[19, 20, 21, 22, 23]}, 但前人研究的最高密植处理趋近于常规密度以及局限于双季稻或低产田。因此, 本试验在湖南长沙和海南澄迈进行两项大田栽培试验: (1)研究减苗增密(减少每穴苗数增加密度)对一季超级稻产量形成的影响, 以期探明在基本苗数相同或相近时, 增加栽插密度比增加每穴苗数更有利于超级稻高产的形成; (2)在栽插密度比常规密度增加13~49穴 m^-2的基础上, 研究低氮密植对超级稻氮素利用率和产量形成的影响, 以期为超级稻低氮密植高产栽培提供理论和实践依据。
1 材料与方法1.1 试验材料及地点以超级稻Y两优1号为材料, 于2012— 2013年在湖南长沙(28° 11'11'' N, 112° 04'15'' E)和海南澄迈(19° 45'11''N, 110° 11'52''E)进行大田栽培试验。试验田连年种植水稻, 冬季休闲。其中, 长沙土壤质地为潮泥土, 耕作层土壤pH为6.15, 含有机质25.02 g kg^-1、全氮1.47 g kg^-1、速效磷57.89 mg kg^-1、速效钾55.60 mg kg^-1。澄迈土壤质地为沙壤土, 耕作层土壤pH为5.90, 含有机质21.35 g kg^-1、全氮1.04 g kg^-1、速效磷38.83 mg kg^-1、速效钾114.50 mg kg^-1。
1.2 试验设计试验1为施氮量与栽插密度试验, 试验2为每穴苗数与栽插密度试验。
试验1按裂区设计排列, 以施氮量为主处理, 设低氮(75 kg N hm^-2)、中氮(150 kg N hm^-2)、高氮(225 kg N hm^-2) 3个水平, 分别以N₁、N₂、N₃表示; 以栽插密度为副处理, 设68、40、27、19穴 m^-2 4个水平, 每穴栽插双本苗, 分别以D₁、D₂、D₃、D₄表示, 其中D₁、D₂为密植处理, D₃、D₄为常规密度。氮肥按基肥(移栽前1 d):分蘖肥(移栽后7 d):促花肥(倒四叶期):保花肥(倒二叶期) = 5:2:2:1施用。磷肥施用75 kg P₂O₅ hm^-2, 全部用作基肥。钾肥施用105 kg K₂O hm^-2, 按基肥:促花肥 = 1:1施用。主处理间作田埂, 用塑料薄膜包埋, 处理间单排单灌。
试验2同样采用裂区设计, 以每穴栽插的基本苗数为主处理, 设每穴单本、双本、三本苗3个水平, 分别以S₁、S₂、S₃表示; 以栽插密度为副处理, 设40、27、19、14穴 m^-2 4个水平, 分别以M₁、M₂、M₃、M₄表示, 其中M₁为密植处理, M₂、M₃、M₄为常规密度。施氮量为150 kg N hm^-2, 按基肥(移栽前1 d):分蘖肥(移栽后7 d):促花肥(倒四叶期):保花肥(倒二叶期) = 5:2:2:1施用, 磷肥、钾肥的用量和施用方法与试验1相同。主处理间留空行, 用作走道。
试验1和试验2设在同一田块, 中间用田埂隔离。除施肥、栽插密度、基本苗数等处理因子不同外, 两个试验的其他栽培管理措施均相同。试验田主区面积60 m², 裂区面积15 m², 重复3次。统一采用湿润育秧, 手工栽插, 秧苗移栽至返青期保持浅水层, 返青期至有效分蘖临界叶龄期采用干湿间歇交替灌溉, 无效分蘖叶龄期排水搁田7 d, 孕穗期至抽穗期采用湿润灌溉, 抽穗后至收获前7 d保持浅水灌溉, 之后断水。按当地高产栽培进行化学防控病虫害和田间杂草。2012年澄迈于1月13日播种, 2月15日移栽, 4月22日至24日齐穗, 5月27日收割; 长沙于5月14日播种, 6月12日移栽, 8月18日至22日齐穗, 9月28日收割。2013年澄迈于1月17日播种, 2月23日移栽, 4月28日至30日齐穗, 5月29日收割; 长沙于5月17日播种, 6月15日移栽, 8月19— 22日齐穗, 9月29日收割。
1.3 测定项目及方法1.3.1 分蘖动态 2012年在移栽后10 d, 从每个小区定株选取6穴, 每4 d记载一次分蘖数至齐穗期。
1.3.2 齐穗期干物质 于齐穗期, 从每个小区随机选取生长均匀且有代表性的植株6穴(边两行除外), 剪去根系后均按茎叶、穗分类, 在105℃杀青30 min, 转至70℃烘干至恒重, 测定干物质量(2013年长沙点齐穗期数据不完整)。
1.3.3 产量及其构成 于成熟期, 按对角线取样法, 从每个小区选取5~10穴(D₁、D₂和M₁选取10穴, D₃、D₄、M₂、M₃和M₄选取5穴), 脱粒后用水选法分离实粒和秕粒, 烘干后考察结实率和千粒重(恒重), 并测定样本稻草、实粒、秕粒的干重。从每小区中心收割5 m²用于测产, 折算成14%含水量的实收产量, 同时调查每个小区20穴, 计算单位面积有效穗数。
1.3.4 花后干物质生产比例和表观转化率 根据1.3.2和1.3.3所得齐穗期(茎叶、穗)和成熟期(稻草、实粒、秕粒)的干物质量, 花后干物质生产量=成熟期干物质量– 齐穗期干物质量。花后干物质生产比例(%)=100× 花后干物质积累/成熟期干物质量。表观转化率(%)=100× (齐穗期茎叶干重– 成熟期稻草干重)/籽粒干重。
1.3.5 氮肥偏因素生产率和氮素籽粒生产效率 成熟期的稻草、实粒和秕粒经消化后采用荷兰Skalar公司生产的Skalar San++流动注射分析仪测定氮素含量。氮肥偏因素生产率(kg kg^-1)=施氮区稻谷产量(kg hm^-2)/施氮量(kg N hm^-2), 氮素籽粒生产效率(kg kg^-1)=籽粒产量(kg hm^-2)/总氮累积量(kg N hm^-2)。
1.4 数据处理用Microsoft Excel 2007整理数据, 用DPS软件进行数据分析, 用LSD_0.05法进行多重比较。

2 结果与分析2.1 施氮量与栽插密度对水稻产量及其构成的影响2012年长沙和澄迈点施氮量和栽插密度对水稻产量影响达到显著或极显著水平, 但施氮量与密度的互作对产量影响不显著; 2013年长沙点施氮量及其与密度的互作和澄迈点栽插密度对产量影响达到极显著水平, 而其余对产量影响不显著(表1)。由表2可知, 2012— 2013年两点产量随着施氮量和密度的增加表现为增加趋势, 其中密植处理(D₁、D₂)的产量显著高于常规密度(D₃、D₄), 除2013年澄迈点外, 中氮(N₂)和高氮(N₃)水平的产量显著高于低氮水平(N₁), 但中氮与高氮之间产量差异不显著。2013年澄迈在低氮水平(N₁D₁, 8.37 t hm^-2)下获得最高产量, 其余在高氮水平下获得, 分别为N₃D₁ (9.39 t hm^-2, 2012年澄迈)、N₃D₂ (11.12 t hm^-2, 2012年长沙)和N₃D₃ (8.62 t hm^-2, 2013年长沙), 而最低产量均为N₁D₄。从低氮水平密植处理和高氮水平常规密度的产量来看, 2012年澄迈、2013年长沙在低氮水平下密植处理的平均产量分别为8.18 t hm^-2和8.13 t hm^-2, 略低于中、高氮水平常规密度的平均产量(8.64 t hm^-2和8.63 t hm^-2、8.24 t hm^-2和8.59 t hm^-2), 而2012年长沙点在低氮水平下密植处理的平均产量(10.29 t hm^-2)介于中、高氮水平之间, 2013年澄迈点(8.32 t hm^-2)则比中、高氮水平高; 然而除2013年长沙点中氮水平下密植处理的平均产量(8.52 t hm^-2)略低于高氮水平常规密度的产量(8.59 t hm^-2)外, 其余均高于高氮水平。
表1
Table 1
表1(Table 1)

表1 不同施氮量和每穴苗数与栽插密度对产量影响的方差分析 Table 1 Analysis of variance of grain yield affected by transplanting densities under different N application rates and seedlings per hill 地点 Site 处理 Treatment 2012 2013 湖南长沙 Changsha, Hunan 栽插密度 Transplanting densities (D) 4.49* 2.77ns 施氮量 N application rates (N) 6.16* * 25.35* * 栽插密度× 施氮量 (D× N) 0.73ns 4.58* * 栽插密度 Transplanting densities (M) 0.97ns 7.84* * 每穴苗数 Seedlings per hill (S) 8.08* * 5.37* 栽插密度× 每穴苗数(M× S) 0.29ns 0.46ns 海南澄迈 Chengmai, Hainan 栽插密度 Transplanting densities (D) 9.71* * 11.57* * 施氮量 N application rates (N) 45.67* * 0.37ns 栽插密度× 施氮量 (D× N) 1.57ns 1.64ns 栽插密度 Transplanting densities (M) 4.08* 16.09* * 每穴苗数 Seedlings per hill (S) 9.17* * 16.42* * 栽插密度× 每穴苗数(M× S) 0.78ns 0.51ns The data in table are F-values. D and M represent the planting density of experiment 1 and experiment 2, respectively.* Significant at the 0.05 probability level based on analysis of variance. * * Significant at the 0.01 probability level based on analysis of variance. ns denotes non-significance based on analysis of variance. 表中的数值为F值, D和M分别代表试验1和试验2密度的简称。* 表示差异达到0.05的显著水平, * * 表示差异达到0.01的显著水平, ns表示差异不显著。

表1 不同施氮量和每穴苗数与栽插密度对产量影响的方差分析 Table 1 Analysis of variance of grain yield affected by transplanting densities under different N application rates and seedlings per hill

施氮量和栽插密度对有效穗数、每穗粒数、总颖花数和结实率的影响达到显著水平(2012年澄迈的每穗粒数和长沙的结实率及2013年长沙的总颖花数例外)。有效穗数随施氮量和密度的增加而增加, 而每穗粒数与之不同, 一般在N₂水平下最多, 随密度的增加而减少; 总颖花数随施氮量的增加表现为增加趋势, 随密度变化趋势不尽一致。2012年密植处理的总颖花数高于常规密度, 但2013年差异较小; 结实率随施氮量的增加反而表现为降低趋势(2013年长沙例外), 随密度的变化规律不明显, 2012年澄迈密植处理的结实率低于常规密度, 而2012年长沙和2013年两点与之相反。施氮量(2012年澄迈例外)和密度(2013年澄迈例外)对千粒重的影响达显著水平, 但均没有相同规律。通过产量与产量构成的通径分析可知, 除2013年长沙点有效穗数(0.3436^* )对产量的总贡献第二外, 2012年长沙点和两年澄迈点均以有效穗数对产量的总贡献最大, 分别为0.6229^{* *} 、0.7366^{* *} 、0.6220^{* *} 。由此可知, 低氮密植处理获得最高或较高产量主要是因为密植在增加有效穗数和总颖花数的同时, 减少施氮量还可以提高结实率。
2.2 每穴苗数与栽插密度对水稻产量及其构成的影响两年两试验点每穴苗数和栽插密度对产量的影响达到显著水平(2012年长沙点密度处理例外), 而互作对产量的影响均不显著(表1)。随着每穴苗数的增加, 长沙点产量表现为降低趋势, 以S₁的产量最高, 2012年显著高于S₂、S₃, 2013年显著高于S₂; 澄迈点与之相反, 以S₂或S₃的产量最高, 两年S₂与S₃产量差异不显著, 但均显著高于S₁。随密度的增加, 长沙和澄迈产量均表现为增加趋势, 以M₁的产量最高, M₄的产量最低, 但2012年长沙点密度间产量差异不显著。从表3可知, 2012— 2013年澄迈点最高产量在每穴三本水平(S₃)下获得, 均为S₃M₁(9.00 t hm^-2和8.21 t hm^-2), 最低产量组合为S₁M₄(7.87 t hm^-2和6.62 t hm^-2); 而长沙点的最高产量在每穴单本水平(S₁)下获得, 分别为S₁M₂(10.68 t hm^-2)和S₁M₁(8.77 t hm^-2), 最低分别为S₃M₄(9.63 t hm^-2)和S₂M₄(7.55 t hm^-2)。
有效穗数随每穴苗数和栽插密度的增加而显著增加, 每穗粒数与之相反, 随每穴苗数和栽插密度的增加而显著减少。每穴苗数与密度对2012年澄迈点和2013年长沙点总颖花数的影响达到显著水平, 但没有表现出一致的规律。结实率因每穴苗数和密度的影响较小, 在每穴双本水平(S₂)下最高且随密度增加有提高的趋势, 但只有2013年长沙点和澄迈点(每穴苗数)达到显著水平。千粒重在两年长沙点和2013年澄迈(每穴苗数)的差异达到显著水平, 同样在每穴双本水平下最高且随密度增加而增加。
依据表3基本苗数(每穴苗数和密度的乘积)相同或相近的组合即S₁M₂与S₂M₄(27~28本 m^-2)、S₁M₁与S₃M₄ (40~42本 m^-2)、S₂M₂与S₃M₃ (54~57本 m^-2)、S₂M₁与S₃M₂ (80~81本 m^-2) 可知, S₁M₂、S₁M₁、S₂M₂和S₂M₁通过密度增加基本苗数(减苗增密), S₂M₄、S₃M₄、S₃M₃和S₃M₂通过每穴苗数增加基本苗数(增苗减密)。除2012年澄迈点的S₁M₂与S₂M₄, 2013年长沙点的S₂M₂与S₃M₃和澄迈点S₂M₂与S₃M₃及S₁M₁与S₃M₄外, 其余均通过减苗增密所获得的产量高于增苗减密, 其中2012年长沙点和澄迈点分别高1.7%~9.0%、0.3%~1.9%, 2013年分别高0.5%~14.0%、4.5%~4.9%。对于产量构成因子来说, 通过减苗增密所形成的有效穗数高于增苗减密(2012年长沙点S₁M₁与S₃M₄例外), 两年长沙点均达显著水平, 澄迈点仅2012年S₂M₂与S₃M₃、S₂M₁与S₃M₂和2013年S₁M₂与S₂M₄未达到显著水平。而每穗粒数则是通过增苗减密的处理高于减苗增密, 但两年长沙点及2012年澄迈点的S₁M₂和S₂M₄与之相反。总颖花数、结实率和千粒重因密度或每穴苗数的增加没有一致的规律。通过产量与产量构成的通径分析可知, 除2012年长沙点以每穗粒数(0.3646^* )对产量的贡献最大外, 2013年长沙点和两年澄迈点均以有效穗数对产量的贡献最大, 分别为0.6515^{* *} 、0.6822^{* *} 、0.8064^{* *} 。可见, 在基本苗数相同或相近的情况下, 减苗增密比增苗减密形成更多的有效穗数, 从而达到高产。
2.3 施氮量和每穴苗数与栽插密度对分蘖动态和成穗率的影响相同密度下单位面积茎蘖数随施氮量或每穴苗数的增加而增加, 而相同施氮量或每穴苗数下在高峰苗期之前随密度的增加而增加(图1)。但在高峰苗期之后, 澄迈点在相同苗数下单位面积茎蘖数始终随密度的增加而增加(S₁M₂例外, 图1-D), 长沙点M₄的茎蘖数反而高于M₃ (图1-C), 而在相同施氮量下D₄的茎蘖数反而高于D₂和D₃ (澄迈点高氮水平下仅高于D₃, 图1-A和B)。
由表2和表3中单位面积有效穗数和图1可知, 随着施氮量的增加和密度的减小, 有效分蘖期均相应延长, 其中长沙点分别为1 d (相对于N₁)左右和4~9 d (相对于D₁), 澄迈点分别为2~4 d和2~8 d。随着每穴苗数的增加和密度的减小, 有效分蘖期分别缩短和延长, 其中长沙点均为4~ 6 d (相对于S₁或M₁), 澄迈点分别为5~8 d和3~8 d。可见, 由于施氮量对有效分蘖期的影响小于密度, 低氮水平密植处理的有效分蘖期比高氮水平常规密度缩短6 d左右。每穴苗数和密度对有效分蘖期的影响相当, 故基本苗数相同或相近的组合(S₁M₂与S₂M₄、S₁M₁与S₃M₄、S₂M₂与S₃M₃、S₂M₁与S₃M₂)有效分蘖期差异不大。
施氮量对分蘖成穗率的影响不明显, 而栽插密度对其影响达到显著水平, 分蘖成穗率随密度的增加而增加; 每穴苗数和密度对澄迈点成穗率的影响不显著, 而对长沙点影响显著, 成穗率随每穴苗数增加而降低, 但随密度变化没有一致规律; 施氮量和每穴苗数与密度的互作对成穗率的影响均未达到显著水平。长沙和澄迈低氮水平密植处理的分蘖成穗率比中氮常规密度分别高18.3%和10.9%, 而与高氮水平相比, 长沙点略低于高氮水平, 澄迈点则高14.6%, 同样中氮水平密植处理的成穗率与高氮常规密度相比, 长沙点低5.7%, 澄迈点则高19.6% (数据未列出)。从基本苗数相同或相近的组合来看, 除S₂M₂与S₃M₃及澄迈点的S₁M₂与S₂M₄外, 其余都是减苗增密的分蘖成穗率高于增苗减密。
表2
Table 2
表2(Table 2)

表2 施氮量与栽插密度对产量及其构成的影响 Table 2 Effect of N application rates and transplanting densities on grain yield and yield components 处理 Treatment 2012 2013 有效穗数 Panicles m-2 每穗粒数 Spikelets per panicle 总颖花数 Spikelets m-2 (×103) 结实率 Seed setting rate (%) 千粒重 1000-grain weight (g) 产量 Grain yield (t hm-2) 有效穗数 Panicles m-2 每穗粒数 Spikelets per panicle 总颖花数 Spikelets m-2 (×103) 结实率 Seed setting rate (%) 千粒重 1000-Grain weight (g) 产量 Grain yield(t hm-2) 湖南长沙 Changsha, Hunan N1D1 303.3 166.3 50.53 87.97 22.79 10.20 328.2 137.3 45.08 68.98 23.43 8.25 N1D2 266.6 197.7 52.77 84.91 23.06 10.37 283.5 146.4 41.52 71.39 23.21 8.01 N1D3 241.3 165.3 40.03 90.10 24.37 9.35 255.4 161.8 41.32 68.12 23.50 7.50 N1D4 221.8 169.7 37.73 90.42 24.25 8.92 250.3 164.8 41.24 67.29 22.91 7.44 N2D1 344.1 158.3 54.47 88.15 23.13 10.74 339.6 121.9 41.43 74.79 23.79 8.43 N2D2 288.0 186.3 53.77 89.78 23.55 10.59 288.9 139.5 40.30 76.37 24.08 8.61 N2D3 265.0 182.3 48.47 86.21 24.33 10.34 275.5 153.4 42.27 71.95 23.62 8.32 N2D4 233.5 199.0 46.60 85.04 24.51 9.72 263.1 160.7 42.25 72.91 23.23 8.16 N3D1 369.0 151.3 55.90 87.22 23.04 10.55 335.0 118.3 39.60 80.64 23.68 8.14 N3D2 299.6 181.7 54.43 89.53 23.55 11.12 276.0 162.8 44.91 72.42 23.90 8.45 N3D3 278.0 177.0 49.30 86.64 24.12 10.24 281.2 158.6 44.60 73.36 24.04 8.62 N3D4 270.6 193.3 52.30 82.05 24.27 10.51 272.4 180.8 49.26 68.76 23.58 8.55 LSD0.05 31.7 11.5 7.51 4.80 0.28 1.08 12.7 11.8 3.92 5.32 0.40 0.41 海南澄迈 Chengmai, Hainan N1D1 322.6 117.3 37.83 80.44 25.55 8.15 319.2 110.3 35.18 81.14 25.45 8.37 N1D2 265.0 120.8 32.00 82.75 25.45 8.21 292.5 122.4 35.78 77.87 25.48 8.26 N1D3 236.5 141.6 33.47 84.54 25.12 8.04 257.9 135.3 34.86 73.79 25.18 7.72 N1D4 220.4 156.7 34.53 82.23 24.92 7.40 216.0 156.7 33.82 69.82 25.30 6.97 N2D1 393.3 105.9 41.67 72.04 25.36 8.97 371.2 107.3 39.81 74.33 24.94 8.29 N2D2 298.4 133.7 39.90 77.68 25.25 8.90 319.2 129.6 41.37 66.69 24.89 7.86 N2D3 288.7 129.1 37.23 80.26 25.12 8.71 286.5 147.8 42.32 64.07 25.10 7.71 N2D4 252.8 169.4 42.80 75.18 25.09 8.58 265.4 161.0 42.68 64.07 25.19 7.79 N3D1 448.5 121.5 54.50 71.21 25.43 9.39 369.8 106.0 39.19 77.13 25.01 8.19 N3D2 332.7 127.0 42.20 71.14 25.45 8.93 338.8 120.5 40.80 70.80 25.01 7.98 N3D3 295.1 134.2 39.60 83.34 25.33 8.62 293.2 135.9 39.85 68.71 25.24 7.67 N3D4 261.4 150.7 39.43 77.61 25.27 8.64 269.9 132.3 35.68 75.26 24.66 7.33 LSD0.05 19.9 6.9 3.15 5.17 0.29 0.45 19.8 8.0 2.25 4.03 0.35 0.60 $N_1$、$N_2$ and $N_3$ are 75, 150 and 225 $kg N hm^2$, respectively. $D_1$、$D_2$、$D_3$ and $D_4$ are 68, 40, 27, and 19 hills $m^{-2}$, respectively.$N_1$、$N_2$、$N_3$分别为75、150、225 $kg N hm^2$，$D_1$、$D_2$、$D_3$、$D_4$分别为68、40、27、19穴 $m^{-2}$。

表2 施氮量与栽插密度对产量及其构成的影响 Table 2 Effect of N application rates and transplanting densities on grain yield and yield components

表3
Table 3
表3(Table 3)

表3 每穴苗数与栽插密度对产量及其构成的影响 Table 3 Effect of seedlings per hill and transplanting densities on grain yield and yield components 处理 Treatment 基本苗数 Seedlings m-2 2012 2013 有效穗数 Panicles m-2 每穗粒数 Spikelets panicle-1 总颖花数 Spikelets m-2 ($times$103) 结实率 Seed setting rate (%) 千粒重 1000-grain weight (g) 产量 Grain yield (t hm-2) 有效穗数 Panicles m-2 每穗粒数 Spikelets panicle-1 总颖花数 Spikelets m-2($times$103) 结实率 Seed setting rate (%) 千粒重 1000-grain weight (g) 产量 Grain yield (t hm-2) 湖南长沙 Changsha, Hunan S1M1 40 276.8 184.3 50.97 90.63 24.38 10.50 323.2 151.6 49.02 67.25 23.26 8.77 S1M2 27 258.6 196.7 50.86 87.94 23.50 10.68 307.2 184.9 54.37 61.77 23.27 8.26 S1M3 19 229.0 210.3 48.34 87.82 23.53 10.34 293.5 211.1 55.16 60.14 23.06 8.36 S1M4 14 230.4 200.3 46.24 84.98 23.69 10.38 292.4 213.0 51.87 61.16 22.91 8.09 S2M1 80 287.1 166.7 47.86 89.88 24.27 10.25 291.1 138.9 40.63 74.42 23.84 8.17 S2M2 54 276.3 170.3 47.01 89.06 24.13 10.03 275.1 169.9 45.92 65.11 23.87 8.04 S2M3 38 252.3 179.3 45.20 90.51 24.10 9.85 269.9 167.3 43.99 67.47 23.29 8.03 S2M4 28 231.4 200.3 46.29 87.79 23.50 9.99 262.8 166.4 40.12 70.10 23.53 7.55 S3M1 120 301.8 173.7 52.37 88.66 24.39 9.79 260.8 142.0 43.59 72.59 23.57 8.51 S3M2 81 294.3 179.7 52.79 90.15 24.08 10.08 255.1 165.8 48.29 66.92 23.10 8.14 S3M3 57 251.6 185.7 46.69 86.69 23.32 9.80 243.2 167.7 46.13 67.95 23.69 8.42 S3M4 42 249.1 175.0 43.62 89.82 23.22 9.63 241.8 181.5 46.30 64.69 23.08 7.69 LSD0.05 19.0 10.5 4.42 3.51 0.26 0.58 23.0 13.7 6.49 4.00 0.27 0.53 海南澄迈 Chengmai, Hainan S1M1 40 260.0 156.8 40.74 77.02 24.91 8.55 262.1 138.9 36.38 69.65 25.25 7.57 S1M2 27 243.8 164.5 40.10 79.82 25.35 8.21 238.5 156.1 37.22 70.45 24.88 7.34 S1M3 19 232.9 176.0 41.01 66.69 25.55 7.97 229.5 165.4 37.95 65.98 24.74 6.82 S1M4 14 191.0 189.6 36.19 72.80 25.41 7.87 199.4 165.4 32.97 71.55 25.25 6.62 S2M1 80 300.1 138.4 41.59 77.16 25.09 8.82 310.7 121.3 37.68 77.18 24.96 8.03 S2M2 54 251.0 161.1 40.51 70.99 25.33 8.47 274.5 139.0 38.15 69.13 25.05 7.66 S2M3 38 247.2 162.5 40.20 75.35 25.04 8.82 260.1 143.6 37.37 72.04 25.10 7.56 S2M4 28 228.3 155.7 35.57 74.01 25.12 8.52 231.7 160.9 37.33 69.57 25.13 7.02 S3M1 120 330.2 135.1 44.61 70.30 25.15 9.00 317.9 117.8 37.45 75.99 25.02 8.21 S3M2 81 297.5 140.7 41.87 73.53 25.11 8.72 276.9 131.7 36.44 78.88 25.44 8.08 S3M3 57 250.0 165.4 41.34 72.47 25.16 8.45 251.8 143.5 36.14 78.60 25.25 7.75 S3M4 42 239.4 164.2 39.31 73.20 25.08 8.39 237.3 156.6 37.16 70.71 25.35 7.22 LSD0.05 14.6 10.5 4.10 4.70 0.38 0.56 12.9 11.7 3.16 5.90 0.34 0.53 $S_1$, $S_2$, and $S_3$ are 1, 2, and 3 seedling(s) per hill, respectively. $M_1$, $M_2$, $M_3$, and $M_4$ are 40, 27, 19, and 14 hills $m^{-2}$, respectively.$S_1$、$S_2$、$S_3$分别为每穴单本、双本、三本，$M_1$、 $M_2$、$M_3$、$M_4$分别为40、27、19、14穴$m^{-2}$。

表3 每穴苗数与栽插密度对产量及其构成的影响 Table 3 Effect of seedlings per hill and transplanting densities on grain yield and yield components

图1
Fig. 1

Figure OptionViewDownloadNew Window

图1 施氮量和每穴苗数与栽插密度对水稻分蘖动态的影响 N1、N2、N3分别为75、150、225 kg N hm-2, D1、D2、D3、D4分别为68、40、27、19穴 m-2; S1、S2、S3分别为每穴单本、双本、三本, M1、M2、M3、M4分别为40、27、19、14穴 m-2。A(C)、B(D)分别代表长沙和澄迈的分蘖动态。Fig. 1 Effect of N application rates, seedlings per hill and transplanting density on tillering dynamic in rice N1, N2, and N3 are 75, 150, and 225 kg N hm-2, respectively. D1, D2, D3, and D4 are 68, 40, 27, and 19 hills m-2, respectively. S1, S2, and S3 are 1, 2, and 3 seedling(s) per hill, respectively. M1, M2, M3, and M4 are 40, 27, 19, and 14 hills m-2, respectively. A(C) and B(D) are tillering dynamic of Changsha and Chengmai, respectively.

2.4 施氮量与栽插密度对干物质积累和氮肥利用率的影响齐穗期和成熟期干物质随施氮量与栽插密度的增加表现为显著增加趋势, 而其互作仅2012年澄迈点齐穗期有显著差异。施氮量与栽插密度及其互作对齐穗期茎叶表观转化率和花后干物质占总干重比例的影响不显著, 而收获指数仅2012年长沙的施氮量及其与密度的互作和2013年澄迈的密度对其影响未达显著水平。对于氮肥利用率而言, 减少氮肥的施用量可以显著提高氮肥偏因素生产力和氮素籽粒生产效率, 两年两点均以低氮(N₁)水平下的氮肥利用率最高, 显著高于N₂、N₃; 增加密度仅能提高氮肥偏因素生产力, 以D₁、D₂处理最高, 显著高于D₃、D₄, 而氮素籽粒生产效率随密度的增加反而有下降趋势, 但差异较小。
由表4和表5可知, 齐穗期和成熟期在低氮水平密植处理的干物质均低于高氮水平常规密度。2012年齐穗期干物质在中氮水平密植处理最高, 2013年则在高氮水平密植处理最高, 而成熟期干物质除2013年长沙点在高氮水平下常规密度最高外, 其余均在高氮水平下密植处理最高。在两年两点试验中, 低氮和中氮水平下密植处理的表观转化率均高于高氮水平常规密度, 但花后干物质占总干重比例表现为低氮水平密植处理低于高氮水平常规密度。另外, 澄迈点低氮密植处理的收获指数高于中、高氮常规密度, 而长沙点与之相反。从表4和表5还可以看出, 不管是氮肥偏因素生产力还是氮素籽粒生产效率, 低氮水平的密植处理分别比高氮水平的常规密度平均高150.6%和19.6%。
表4
Table 4
表4(Table 4)

表4 施氮量与栽插密度对干物质积累和氮肥利用率的影响(2012) Table 4 Effect of N application rates and transplanting densities on dry matter accumulation, PEP and IE in 2012 处理 Treatment 齐穗期 Heading (g m-2) 成熟期 Maturity (g m-2) 表观转化率 ATR (%) 花后干物质 生产比例 PPR (%) 收获指数Harvest index 氮肥偏因素 生产力 PEP (kg kg-1) 氮素籽粒 生产效率 IE (kg kg-1) 湖南长沙 Changsha, Hunan N1D1 1352.9 1953.1 25.3 30.7 0.52 136.0 56.1 N1D2 1227.6 1923.1 18.8 35.9 0.53 138.3 59.7 N1D3 1104.7 1743.7 11.1 36.5 0.51 124.7 61.7 N1D4 1062.5 1585.6 20.1 32.9 0.54 118.9 59.8 N2D1 1595.1 2286.5 26.0 30.4 0.51 71.6 46.2 N2D2 1385.4 2115.3 20.8 33.7 0.53 70.6 50.4 N2D3 1354.6 2020.2 23.0 31.9 0.53 68.9 52.9 N2D4 1243.9 1812.2 26.9 30.7 0.53 64.8 53.2 N3D1 1514.2 2587.6 4.3 41.2 0.49 46.9 35.3 N3D2 1329.2 2213.6 12.0 39.7 0.52 49.4 47.4 N3D3 1236.7 2232.0 5.8 43.5 0.52 45.5 47.5 N3D4 1431.0 2096.6 26.4 31.9 0.54 46.7 45.8 LSD0.05 268.3 386.3 24.6 15.5 0.03 8.2 9.3 海南澄迈 Chengmai, Hainan N1D1 1018.7 1398.8 36.3 26.8 0.55 108.7 73.6 N1D2 922.1 1208.4 41.4 23.6 0.54 109.5 84.0 N1D3 808.1 1294.0 20.8 37.1 0.56 107.2 77.6 N1D4 803.5 1159.5 32.0 30.0 0.56 98.7 79.9 N2D1 1086.2 1441.9 41.3 24.2 0.51 59.8 71.4 N2D2 1106.9 1377.8 48.0 19.4 0.53 59.4 69.4 N2D3 1012.3 1466.1 30.2 30.8 0.53 58.0 63.2 N2D4 943.9 1576.1 17.1 40.0 0.54 57.2 57.1 N3D1 1096.8 1747.8 21.5 37.3 0.52 41.7 54.9 N3D2 954.7 1441.4 22.4 33.3 0.48 39.7 62.0 N3D3 1022.9 1566.6 24.1 34.6 0.55 38.3 57.0 N3D4 1015.8 1451.3 26.8 29.6 0.50 38.4 65.9 LSD0.05 91.5 193.8 19.7 11.6 0.03 4.0 8.3 N1, N2, and N3 are 75, 150, and 225 kg N hm-2, respectively. D1, D2, D3, and D4 are 68, 40, 27, and 19 hills m-2, respectively. ATR, PPR, PEP, and IE are abbreviations of apparent transformation rate, post-anthesis dry matter production rate, partial factor productivity of applied nitrogen, and internal utilization efficiency of nitrogen, respectively. N1、N2、N3分别为75、150、225 kg N hm-2, D1、D2、D3、D4分别为68、40、27、19穴 m-2。ATR、PPR、PEP和IE分别为表观转化率、花后干物质生产比例、氮肥偏生产力和氮素籽粒生产效率。

表4 施氮量与栽插密度对干物质积累和氮肥利用率的影响(2012) Table 4 Effect of N application rates and transplanting densities on dry matter accumulation, PEP and IE in 2012

表5
Table 5
表5(Table 5)

表5 施氮量与栽插密度对干物质积累和氮肥利用率的影响(2013) Table 5 Effect of N application rates and transplanting densities on dry matter accumulation, PEP and IE in 2013 处理 Treatment 齐穗期 Heading (g m-2) 成熟期 Maturity (g m-2) 表观转化率 ATR (%) 花后干物质 生产比例 PPR (%) 收获指数Harvest index 氮肥偏因素 生产力 PEP (kg kg-1) 氮素籽粒 生产效率 IE (kg kg-1) 湖南长沙 Changsha, Hunan N1D1 — # 1613.4 — — 0.45 110.0 82.4 N1D2 — 1475.0 — — 0.44 106.8 82.2 N1D3 — 1462.3 — — 0.46 99.9 88.4 N1D4 — 1345.4 — — 0.45 99.1 91.4 N2D1 — 1800.7 — — 0.47 56.2 67.6 N2D2 — 1676.6 — — 0.45 57.4 73.2 N2D3 — 1745.9 — — 0.48 55.4 78.2 N2D4 — 1574.0 — — 0.47 54.4 76.7 N3D1 — 1696.2 — — 0.46 36.2 66.1 N3D2 — 1791.8 — — 0.45 37.6 60.6 N3D3 — 1884.8 — — 0.45 38.3 60.0 N3D4 — 1717.2 — — 0.48 38.0 67.3 LSD0.05 183.0 0.02 3.7 17.8 海南澄迈 Chengmai, Hainan N1D1 870.1 1426.5 18.4 38.6 0.54 111.6 64.2 N1D2 919.0 1332.9 31.3 31.2 0.53 110.2 90.2 N1D3 840.5 1196.6 33.1 29.0 0.51 103.0 98.7 N1D4 780.0 1160.7 30.3 31.8 0.51 93.0 93.3 N2D1 1010.3 1481.3 26.8 31.0 0.49 55.3 73.1 N2D2 1049.9 1389.9 39.8 24.6 0.49 52.4 66.5 N2D3 981.3 1410.8 31.5 30.2 0.48 51.4 64.8 N2D4 934.8 1341.1 32.1 29.9 0.48 51.9 81.7 N3D1 1289.3 1496.5 56.0 13.1 0.49 36.4 67.9 N3D2 1043.1 1531.2 27.1 31.8 0.48 35.5 58.4 N3D3 897.1 1408.1 20.5 36.3 0.48 34.1 62.6 N3D4 948.2 1416.5 26.6 32.6 0.51 32.6 62.6 LSD0.05 184.2 214.3 31.0 17.0 0.02 4.9 13.5 N1, N2, and N3 are 75, 150, and 225 kg N hm-2, respectively. D1, D2, D3, and D4 are 68, 40, 27, and 19 hills m-2, respectively. ATR, PPR, PEP, and IE are abbreviations of apparent transformation rate, post-anthesis dry matter production rate, partial factor productivity of applied nitrogen, and internal utilization efficiency of nitrogen, respectively. # Not sampling at heading in 2013 in Changsha. N1、N2、N3分别为75、150、225 kg N hm-2, D1、D2、D3、D4分别为68、40、27、19穴 m-2。ATR、PPR、PEP和IE分别为表观转化率、花后干物质生产比例、氮肥偏生产力和氮素籽粒生产效率。#2013年长沙齐穗期数据不完整。

表5 施氮量与栽插密度对干物质积累和氮肥利用率的影响(2013) Table 5 Effect of N application rates and transplanting densities on dry matter accumulation, PEP and IE in 2013

2.5 每穴苗数与栽插密度对干物质积累的影响每穴苗数对齐穗期和成熟期干物质、表观转化率、花后干物质生产比例和收获指数的影响未达到显著水平, 而密度对其影响除收获指数和2012年澄迈点成熟期干物质外均达到显著水平, 其中齐穗期和成熟期的干物质随密度增加表现为增加趋势, 其他指标没有一致规律; 每穴苗数与密度的互作仅对2012年澄迈点表观转化率和花后干物质生产比例的影响显著, 其余均不显著。
在基本苗数相同或相近的组合之间, S₁M₂、S₁M₁、S₂M₂和S₂M₁齐穗期的干物质积累量高于S₂M₄、S₃M₄、S₃M₃和S₃M₂, 成熟期干物质除S₂M₂与S₃M₃(澄迈)和S₂M₁与S₃M₂外, 其余也均前者高于后者, 即通过减苗增密积累的干物质量高于增苗减密。各组合之间收获指数差异较小, 而表观转化率与花后干物质生产比例呈互补趋势, 即表观转化率下降时花后干物质生产比例则提高, 前者提高则后者下降。
表6
Table 6
表6(Table 6)

表6 每穴苗数与栽插密度对干物质积累和收获指数的影响 Table 6 Effect of seedlings per hill and transplanting densities on dry matter accumulation and harvest index 地点 Site 处理 Treatment 基本苗数 Seedlings m-2 齐穗期 Heading (g m-2) 成熟期 Maturity (g m-2) 表观转化率 ATR (%) 花后干物质生产比例 PPR (%) 收获指数 Harvest index 2012 湖南长沙 Changsha, Hunan S1M2 27 1278.1 2045.4 17.2 37.6 0.54 S2M4 28 1140.7 1922.3 11.7 40.6 0.54 S1M1 40 1287.7 2346.1 5.6 45.0 0.55 S3M4 42 1152.5 1921.3 10.7 40.0 0.54 S2M2 54 1238.7 2211.1 4.7 43.9 0.54 S3M3 57 1177.1 1866.5 17.5 36.8 0.54 S2M1 80 1345.6 2235.8 10.1 39.7 0.53 S3M2 81 1212.1 2273.5 2.5 46.7 0.55 LSD0.05 244.5 249.2 17.0 10.7 0.03 海南澄迈 Chengmai, Hainan S1M2 27 986.3 1368.0 34.2 27.9 0.53 S2M4 28 823.7 1321.5 16.6 37.5 0.51 S1M1 40 998.6 1533.5 23.2 34.9 0.52 S3M4 42 903.6 1422.0 17.1 36.4 0.51 S2M2 54 1054.3 1322.4 48.0 20.2 0.51 S3M3 57 910.5 1356.7 27.0 32.7 0.52 S2M1 80 1088.4 1474.0 36.1 26.0 0.53 S3M2 81 958.0 1472.7 24.6 34.9 0.52 LSD0.05 102.8 174.0 14.8 9.2 0.02 2013 湖南长沙 Changsha, Hunan S1M2 27 — # 1758.6 — — 0.45 S2M4 28 — 1413.1 — — 0.47 S1M1 40 — 1750.3 — — 0.44 S3M4 42 — 1525.1 — — 0.45 S2M2 54 — 1724.8 — — 0.44 S3M3 57 — 1705.1 — — 0.44 S2M1 80 — 1646.9 — — 0.44 S3M2 81 — 1749.8 — — 0.46 LSD0.05 241.1 0.02 海南澄迈 Chengmai, Hainan S1M2 27 775.3 1260.1 19.3 38.5 0.52 S2M4 28 746.9 1201.5 21.2 37.6 0.51 S1M1 40 858.2 1269.6 24.7 32.4 0.50 S3M4 42 781.5 1198.0 24.9 34.7 0.52 S2M2 54 897.4 1255.0 35.9 28.5 0.51 S3M3 57 899.1 1357.0 28.7 33.4 0.54 S2M1 80 1071.7 1337.6 48.6 18.7 0.52 S3M2 81 951.4 1472.8 23.2 34.9 0.52 LSD0.05 142.2 147.2 23.4 14.1 0.03 S1, S2, and S3 are 1, 2, and 3 seedling(s) per hill, respectively. M1, M2, M3, and M4 are 40, 27, 19, and 14 hills m-2, respectively. ATR and PPR are abbreviations of apparent transformation rate and post-anthesis dry matter production rate, respectively. # Not sampling at heading in 2013 in Changsha. S1、S2、S3分别为每穴单本、双本、三本, M1、M2、M3、M4分别为40、27、19、14穴 m-2。ATR和PPR分别为表观转化率和花后干物质生产比例。#2013年长沙齐穗期数据不完整。

表6 每穴苗数与栽插密度对干物质积累和收获指数的影响 Table 6 Effect of seedlings per hill and transplanting densities on dry matter accumulation and harvest index

3 讨论“ 密” , 即合理密植, 是我国农业的“ 八字宪法” 之一。20世纪50年代末至70年代中, 随着第一次水稻绿色革命的矮秆化和早熟化, 我国水稻高产栽培强调增加栽插密度; 20世纪70年代中至90年代末, 随着化肥施用量的增加和分蘖能力强的杂交水稻的推广应用, 移栽密度大幅度降低; 20世纪90年代中期以来, 超级稻的选育获得重大进展, 其产量潜力主要表现为大穗, 在生产上通常培育带蘖壮秧或小苗稀植移栽^{[2, 5, 6]}。然而, 超级稻在稀植条件下要获得稳定穗数的同时培育大穗并保持后期功能叶片不早衰, 必然要确保氮素的供给才能达到高产或超高产。目前, 为了充分发挥超级稻的增产潜力, 氮肥施用量过大, 导致氮肥利用率低^{[14, 16, 17]}和氮肥盈余^[18]。已有研究表明通过适当增加栽插密度及减少氮肥用量, 既可以实现水稻高产又能提高氮素利用率^{[19, 20, 21, 22, 23]}。从本研究结果来看, 密植处理D₁与D₂之间, 或常规密度D₃与D₄之间的产量差异不显著, 但密植处理的产量显著高于常规密度, 增幅为4.5%~12.5%。低氮(N₁)密植处理与中氮(N₂)或高氮(N₃)常规密度比较, 产量或高或低, 存在年度间和地点间差异。其中, 2012年澄迈、2013年长沙点低氮密植处理的平均产量略低于中、高氮常规密度, 但2012年长沙点介于中氮和高氮之间, 2013年澄迈点则比中氮和高氮高; 而两年两点中氮密植处理的平均产量均高于高氮常规密度。低氮密植处理的氮肥偏生产力分别比中氮和高氮常规密度高89.4%~114.6%和184.0%~232.6%, 氮素籽粒生产效率分别高5.4%~30.9%和23.3%~29.2%; 中氮密植处理的氮肥偏生产力比高氮水平常规密度高48.8%~61.4%, 氮素籽粒生产效率高3.6%~14.6%。这与前人的研究结果基本一致。但是, 大幅增加栽插密度也会带来如下问题。
(1) 超级稻一般分蘖能力较强^[6], 栽插密度过大会缩短有效分蘖期, 增加无效分蘖数, 降低分蘖成穗率, 影响个体和群体的健壮^{[24, 25]}。本研究表明, 密植处理与常规密度相比, 有效分蘖期缩短6 d左右, 但分蘖成穗率平均提高10.9%。密植处理D₁在所有处理中有效穗数最多, 每穗粒数最少, 总颖花量最多或较多, 虽然最终产量显著高于常规密度, 但与密植处理D₂差异不显著, 甚至略低于D₂(长沙), 可能是由于D₁的密度过高, 影响了个体和群体的健壮。
(2) 依据刘学军等^[26]的研究结果, 我国南方稻田每年干湿沉降和灌溉水中输入的氮素总量约为70 kg hm^-2, 按氮素表观吸收利用率为50%计算, 2012年长沙点N₁D₁、N₁D₂的土壤供氮达69.2 kg hm^-2和61.3 kg hm^-2, 而2013年则余留至土壤的氮素达12.4 kg hm^-2和15.0 kg hm^-2; 海南点除2013年N₁D₁需要土壤供氮17.9 kg hm^-2外, 其余低氮密植处理均余留至土壤1.7~20.9 kg hm^-2氮素。可见, 长期低氮(75 kg hm^-2)密植(68穴 m^-2)栽培可能对土壤肥力产生不利影响, 建议生产上增施有机肥培肥地力。
(3) 由于本研究是小区试验且采用手工栽插, 用工成本较高, 随着水稻机械化插秧和轻简栽培的大面积推广, 用工成本会大大降低。低氮密植可以节省氮肥, 但同时增加密度也会增加用种量, 伴随病虫害的加重, 因此, 低氮密植栽培的综合经济效益和病虫危害的程度有待深入研究。
综上所述, 超级稻的施氮量100~150 kg N hm^-2和栽插密度40穴 m^-2左右, 不仅有利于稻田的可持续生产, 还能获得高产并显著提高氮肥利用率。
The authors have declared that no competing interests exist.

作者已声明无竞争性利益关系。


参考文献View Option
原文顺序
文献年度倒序
文中引用次数倒序
被引期刊影响因子

[1]	章秀福, 王丹英, 方福平, 曾衍坤, 廖西元. 中国粮食安全和水稻生产. 农业现代化研究, 2005, 26(2): 85-88 Zhang X F, Wang D Y, Fang F P, Zeng Y K, Liao X Y. Food safety and rice production in China. Res Agric Modern, 2005, 26(2): 85-88 (in Chinese with English abstract)[本文引用:1]
[2]	邹应斌. 长江流域双季稻栽培技术发展. 中国农业科学, 2011, 44: 254-262 Zou Y B. Development of cultivation technology for double cropping rice along the Changjiang River Valley. Sci Agric Sin, 2011, 44: 254-262 (in Chinese with English abstract)[本文引用:2]
[3]	袁隆平. 选育超高产杂交水稻的进一步设想. 杂交水稻, 2012, 27(6): 1-2 Yuan L P. Conceiving of breeding further super-high-yield hybrid rice. Hybrid Rice, 2012, 27(6): 1-2 (in Chinese with English abstract)[本文引用:1]
[4]	李建武, 张玉烛, 吴俊, 舒友林, 周萍, 邓启云. 超高产水稻新组合Y两优900百亩方15. 40 t/hm2高产栽培技术研究. 中国稻米, 2014, 26(6): 1-4 Li J W, Zhang Y Z, Wu J, Shu Y L, Zhou P, Deng Q Y. High-yielding cultural techniques of super hybrid rice YLY900 yielded 15. 40 t/hm2 on a 6. 84 hm2 scale. China Rice, 2014, 26(6): 1-4 (in Chinese with English abstract)[本文引用:1]
[5]	马均, 陶诗顺. 杂交中稻超多蘖壮秧超稀高产栽培技术的研究. 中国农业科学, 2002, 35: 42-48 Ma J, Tao S S. Study on the practice and high-yielding mechanism of super-sparse-cultivation associated with maximum-tiller seedling of hybrid rice. Sci Agric Sin, 2002, 35: 42-48 (in Chinese with English abstract)[本文引用:2]
[6]	邹应斌, 周上游, 唐起源. 中国超级杂交水稻超高产栽培研究的现状与展望. 中国农业科技导报, 2003, 5(1): 31-35 Zou Y B, Zhou S Y, Tang Q Y. Status and outlook of high yielding cultivation researches on China super hybrid rice. Rev China Agric Sci & Technol, 2003, 5(1): 31-35 (in Chinese with English abstract)[本文引用:4]
[7]	朱德峰, 林贤青, 曹卫星. 超高产水稻品种的根系分布特点. 南京农业大学学报, 2000, 23(4): 5-8 Zhu D F, Lin X Q, Cao W X. Characteristics of root distribution of super high-yielding rice varieties. J Nanjing Agric Univ, 2000, 23(4): 5-8 (in Chinese with English abstract)[本文引用:1]
[8]	袁小乐, 潘晓华, 石庆华, 吴建富, 漆映雪. 超级早、晚稻的养分吸收和根系分布特性研究. 植物营养与肥料学报, 2010, 16: 27-32 Yuan X L, Pan X H, Shi Q H, Wu J F, Qi Y X. Characteristics of nutrient uptake and root system distribution in super early and super late rice. Plant Nutr Fert Sci, 2010, 16: 27-32 (in Chinese with English abstract)[本文引用:2]
[9]	杨惠杰, 李义珍, 杨仁崔, 姜照伟, 郑景生. 超高产水稻的干物质生产特性研究. 中国水稻科学, 2001, 15(4): 26-31 Yang H J, Li Y Z, Yang R C, Jiang Z W, Zheng J S. Dry matter production characteristics of super high yielding rice. Chin J Rice Sci, 2001, 15(4): 26-31 (in Chinese with English abstract)[本文引用:1]
[10]	吴文革, 张洪程, 陈烨, 李杰, 钱银飞, 吴桂成, 翟超群. 超级中籼杂交水稻氮素积累利用特性与物质生产. 作物学报, 2008, 34: 1060-1068 Wu W G, Zhang H C, Chen Y, Li J, Qian Y F, Wu G C, Zhai C Q. Dry-matter accumulation and nitrogen absorption and utilization in middle-season indica super hybrid rice. Acta Agron Sin, 2008, 34: 1060-1068 (in Chinese with English abstract)[本文引用:2]
[11]	纪洪亭, 冯跃华, 何腾兵, 李云, 武彪, 王小艳. 两个超级杂交水稻品种物质生产的特性. 作物学报, 2013, 39: 2238-2246 Ji H T, Feng Y H, He T B, Li Y, Wu B, Wang X Y. Dynamic characteristics of matter population in two super hybrid rice cultivars. Acta Agron Sin, 2013, 39: 2238-2246 (in Chinese with English abstract)[本文引用:1]
[12]	Huang M, Yang C L, Ji Q M, Jiang L G, Tan J L, Li Y Q. Tillering responses of rice to plant density and nitrogen rate in a subtropical environment of southern China. Field Crops Res, 2013, 149: 187-192[本文引用:1]
[13]	朱德峰, 林贤青, 陈苇, 孙永飞, 卢婉芳, 段彬伍, 张玉屏. 超级稻协优9308营养特性与施肥技术. 中国稻米, 2002, (2): 18-19 Zhu D F, Lin X Q, Chen W, Sun Y F, Lu W F, Duan B W, Zhang Y P. The nutritional characteristics and technique of fertilization in super rice Xieyou 9308. China Rice, 2002, (2): 18-19 (in Chinese with English abstract)[本文引用:1]
[14]	Huang J L, He F, Cui K H, Buresh Roland J, Xu B, Gong W H, Peng S B. Determination of optimal nitrogen rate for rice varieties using a chlorophyll meter. Field Crops Res, 2008, 105: 70-80[本文引用:3]
[15]	Zhang Y B, Tang Q Y, Zou Y B, Li D Q, Qin J Q, Yang S H, Chen L J, Xia B, Peng S B. Yield potential and radiation use efficiency of ‘super’ hybrid rice grown under subtropical condition. Field Crops Res, 2009, 114: 91-98[本文引用:1]
[16]	彭少兵, 黄见良, 钟旭华, 杨建昌, 王光火, 邹应斌, 张福锁, 朱庆森, Buresh R, Witt C. 提高中国稻田氮肥利用率的研究策略. 中国农业科学, 2002, 35: 1095-1103 Peng S B, Huang J L, Zhong X H, Yang J C, Wang G H, Zou Y B, Zhang F S, Zhu Q S, Buresh R, Witt C. Research strategy in improving fertilizer-nitrogen use efficiency of irrigated rice in China. Sci Agric Sin, 2002, 35: 1095-1103 (in Chinese with English abstract)[本文引用:2]
[17]	张福锁, 王激清, 张卫峰, 崔振岭, 马文奇, 陈新平, 江荣风. 中国主要粮食作物肥料利用率现状与提高途径. 土壤学报, 2008, 45: 915-924 Zhang F S, Wang J Q, Zhang W F, Cui Z L, Ma W Q, Chen X P, Jiang R F. Nutrient use efficiencies of major cereal crops in China and measures for improvement. Acta Pedol Sin, 2008, 45: 915-924 (in Chinese with English abstract)[本文引用:2]
[18]	张卫峰, 马林, 黄高强, 武良, 陈新平, 张福锁. 中国氮肥发展、贡献和挑战. 中国农业科学, 2013, 15: 3161-3171 Zhang W F, Ma L, Huang G Q, Wu L, Chen X P, Zhang F S. The development and contribution of nitrogenous fertilizer in China and challenges faced by the country. Sci Agric Sin, 2013, 15: 3161-3171 (in Chinese with English abstract)[本文引用:2]
[19]	马国辉, 龙继锐, 戴清明, 周静. 超级杂交中稻Y两优1号最佳缓释氮肥用量与密度配置研究. 杂交水稻, 2008, 23(6): 73-77 Ma G H, Long J R, Dai Q M, Zhou J. Studies on the optimized allocation of controlled-release nitrogen fertilizer application and planting density for medium super hybrid rice combination Yliangyou 1. Hybrid Rice, 2008, 23(6): 73-77 (in Chinese with English abstract)[本文引用:2]
[20]	周江明, 赵琳, 董越勇, 徐进, 边武英, 毛杨仓, 章秀福. 氮肥和栽植密度对水稻产量及氮肥利用率的影响. 植物营养与肥料学报, 2010, 16(2): 274-281 Zhou J M, Zhao L, Dong Y Y, Xu J, Bian W Y, Mao Y C, Zhang X F. Nitrogen and transplanting density interactions on the rice yield and N use rate. Plant Nutr Fert Sci, 2010, 16(2): 274-281 (in Chinese with English abstract)[本文引用:2]
[21]	樊红柱, 曾祥忠, 张冀, 吕世华. 移栽密度与供氮水平对水稻产量、氮素利用影响. 西南农业学报, 2010, 23: 1137-1141 Fan H Z, Zeng X Z, Zhang J, Lü S H. Effects of transplanting density and nitrogen management on rice grain and nitrogen utilization efficiency. Southwest China J Agric Sci, 2010, 23: 1137-1141 (in Chinese with English abstract)[本文引用:2]
[22]	陈海飞, 冯洋, 蔡红梅, 徐芳森, 周卫, 刘芳, 庞再明, 李登荣. 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. 植物营养与肥料学报, 2014, 20: 1319-1328 Chen H F, Feng Y, Cai H M, Xu F S, Zhou W, Liu F, Pang Z M, Li D R. Effect of the interaction of nitrogen and transplanting density on the rice population structure and grain yield in low-yield paddy fields. Plant Nutr Fert Sci, 2014, 20: 1319-1328 (in Chinese with English abstract)[本文引用:2]
[23]	陆秀明, 黄庆, 刘怀珍, 张彬, 李惠芬, 邹积祥. 机插超级稻在不同施肥水平和不同插植密度下的生育特性及产量表现. 中国农学通报, 2014, 30(21): 152-157 Lu X M, Huang Q, Liu H Z, Zhang B, Li H F, Zou J X. The performance of yield and growth characteristics in different fertilizer levels and different transplanting densities of super mechanical transplanting rice. Chin Agric Sci Bull, 2014, 30(21): 152-157 (in Chinese with English abstract)[本文引用:2]
[24]	苏祖芳, 霍中洋. 水稻合理密植研究进展. 耕作与栽培, 2006, (5): 6-9 Su F Z, Huo Z Y. Progress for research in rational close planting in rice. Gengzuo yu Zaipei, 2006, (5): 6-9 (in Chinese with English abstract)[本文引用:1]
[25]	李木英, 石庆华, 王涛, 方慧铃, 潘晓华, 谭雪明. 种植密度对双季超级稻群体发育和产量的影响. 杂交水稻, 2009, 24(2): 72-77 Li M Y, Shi Q H, Wang T, Fang H L, Pan X H, Tan X M. Effects of different transplanting densities on the population development and grain yield of double cropping super rice. Hybrid Rice, 2009, 24(2): 72-77 (in Chinese with English abstract)[本文引用:1]
[26]	刘学军, 张福锁. 环境养分及其在生态系统养分资源管理中的作用——以大气氮沉降为例. 干旱区研究, 2009, 26: 306-311 Liu X J, Zhang F S. Nutrient from environment and its effect in nutrient resources management of ecosystems—A case study on atmospheric nitrogen deposition. Arid Zone Res, 2009, 26: 306-311 (in Chinese with English abstract)[本文引用:1]