Effects of side deep placement of nitrogen on rice yield and nitrogen use efficiency
HUANG Heng,1, JIANG Heng-Xin1, LIU Guang-Ming1, YUAN Jia-Qi1, WANG Yuan1, ZHAO Can1, WANG Wei-Ling1, HUO Zhong-Yang,1,*, XU Ke1, DAI Qi-Gen1, ZHANG Hong-Cheng1, LI De-Jian2, LIU Guo-Lin2通讯作者: * 霍中洋, E-mail:huozy69@163.com, Tel: 0514-87972363
收稿日期:2020-12-3接受日期:2021-04-26网络出版日期:2021-05-17
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Corresponding authors: * E-mail:huozy69@163.com, Tel: 0514-87972363
Received:2020-12-3Accepted:2021-04-26Published online:2021-05-17
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E-mail:632423039@qq.com
摘要
水稻机插侧深施肥是一种高效、优质、安全的栽培技术。深入研究侧深施肥条件下不同施肥方式对水稻产量及氮素利用效率的影响, 有利于完善水稻侧深施肥技术体系。本研究以江苏优质食味水稻代表性品种南粳9108和南粳5718为材料, 设置4种不同的侧深施施肥方式, 分别为: 100%基肥侧深施FM1 (fertilization method 1)、70%基肥侧深施+30%分蘖肥FM2 (fertilization method 2)、70%基肥侧深施+30%穗肥FM3 (fertilization method 3)、35%基肥侧深施+35%分蘖肥+30%穗肥FM4 (fertilization method 4), 并设置常规施肥对照CFM (conventional fertilization method)和不施氮处理0N (no nitrogen)。研究了不同施肥方式 (处理)对水稻产量及构成因素、茎蘖动态、叶面积指数、光合势、干物质积累、群体生长率、氮素利用效率等方面的影响。结果表明, 与其他处理相比, FM3和FM4在稳定穗数的基础上, 显著提高了群体颖花量和千粒重, 经济产量最高。FM3生育中、后期的叶面积指数和干物质积累量尤其是抽穗至成熟期的干物质积累显著高于其他处理, 拔节后的氮素积累量和全生育期总吸氮量、氮素农学利用率、氮素生理利用率、氮素吸收利用率、和氮素偏生产力也均显著高于其他处理。同时, FM3比CFM及FM4减少施肥次数1~2次, 节省了用工及成本, 利于规模化生产, 是一种兼具高产、轻简与高效的水稻施肥方式。
关键词:
Abstract
Lateral deep fertilization is an efficient, high-quality, and safe cultivation technology of rice mechanical transplanting. In order to improve the technical system of lateral deep fertilization, we investigated the effects of different fertilization methods on rice yield and nitrogen use efficiency under the condition of lateral deep fertilization. In this study, Nanjing 9108 and Nanjing 5718, the representative varieties of quality and delicious rice of Jiangsu, were used as materials. Four different lateral deep fertilization methods were arranged, including 100% base fertilizer side deep application FM1 (fertilization method 1), 70% base fertilizer side deep application + 30% tillering fertilizer FM2 (fertilization method 2), 70% base fertilizer side deep application + 30% panicle fertilizer FM3 (fertilization method 3), and 35% base fertilizer side deep application + 35% tillering fertilizer + 30% panicle fertilizer FM4 (fertilization method 4). In addition, the conventional fertilization method and no nitrogen treatment were added. The effects of different treatments on rice yield, leaf area index, photosynthetic potential, dry matter accumulation, population growth rate, and nitrogen use efficiency were compared. The results revealed that the yield of FM3 and FM4 were higher than those of other treatments. The main reason was that the spikelet number of the population was significantly higher than that of other treatments on the basis of stable panicle number. The leaf area index and dry matter accumulation of FM3 treatment were higher in the middle and late growth stages, especially from heading to maturity stage. Nitrogen accumulation of FM3 was less before jointing stage, but nitrogen accumulation after jointing stage and the total nitrogen uptake during the whole growth period were significantly higher than those of other treatments. Moreover, the nitrogen agronomic utilization rate, nitrogen physiological utilization rate, nitrogen absorption utilization rate, and nitrogen partial productivity of FM3 were significantly higher than those of the other treatments. At the same time, compared with CFM and FM4, FM3 can reduce fertilization times by 1-2 times, save labor and cost, and is conducive to large-scale production. It is a high-yield, simple and efficient fertilization method for rice.
Keywords:
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本文引用格式
黄恒, 姜恒鑫, 刘光明, 袁嘉琦, 汪源, 赵灿, 王维领, 霍中洋, 许轲, 戴其根, 张洪程, 李德剑, 刘国林. 侧深施氮对水稻产量及氮素吸收利用的影响. 作物学报, 2021, 47(11): 2232-2249 DOI:10.3724/SP.J.1006.2021.02086
HUANG Heng, JIANG Heng-Xin, LIU Guang-Ming, YUAN Jia-Qi, WANG Yuan, ZHAO Can, WANG Wei-Ling, HUO Zhong-Yang, XU Ke, DAI Qi-Gen, ZHANG Hong-Cheng, LI De-Jian, LIU Guo-Lin.
中国是世界上最大的氮肥生产和消费国[1,2,3], 目前我国水稻生产中氮肥平均施用量为180 kg hm-2, 比世界平均用量大约高75%[4], 但肥料利用效率却很低, 我国水稻生产中氮肥利用率仅为30%~35%, 远低于世界平均水平[5]。过多氮肥的使用不但会造成氮肥大量损失, 生产成本增加, 经济效益下降, 而且还会造成严重的环境污染。因此在中国, 增加氮肥利用效率和提高水稻产量已经被列为我国主要政策[6]。为实现水稻高产、优质、高效、生态、安全相协调的生产目标, 探索更为高效的施肥方式至关重要。
在农业生产上, 目前施肥方式主要为表面撒施, 这种施肥方式不但增加施肥劳作的强度, 而且施肥深度和单位面积施肥量很难精确控制, 降低水稻生产效率。而水稻机插侧深施肥技术, 可以在移栽的同时将肥料颗粒精准施于水稻秧苗侧边3~5 cm的土壤中[7]。与表面撒施相比, 侧深施肥可以有效减少肥料挥发和流失, 提高水稻肥料吸收利用率[8]。陈立才等[9]研究表明, 氮肥深施之后, 氮素损失量明显减弱, 氮素利用效率显著增加。马昕等[10]研究发现, 水稻机械侧深施肥在相同肥料种类和相同施氮量的情况下, 产量相较于常规面施处理是显著增加的, 主要原因是机械侧深施能够提高水稻齐穗期至成熟期叶面积指数, 增强齐穗期剑叶光合速率并增加齐穗期至成熟期的干物质积累, 提高水稻的有效穗数和穗粒数[11,12,13]。同时由于侧深施是在移栽的同时直接将肥料施于水稻根部区域, 可以提高根部供氮能力, 更利于水稻根部吸氮, 从而显著增加水稻氮素积累量及氮素利用效率[14,15]。前人关于侧深施肥的研究已有许多, 而关于基肥侧深施条件下, 水稻不同生育期肥料施用比例对于水稻产量及光合产物和氮素利用效率的研究较少。因此, 本研究立足长江中下游地区, 以大面积推广的优质食味晚粳品种南粳9108和南粳5718为材料, 通过设置6种不同基肥侧深施比例, 比较分析侧深施肥条件下水稻产量及光合产物和氮素利用效率的差异, 以期为水稻高产、高效、优质、安全生产提供技术支持和理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验地点及供试材料
2019—2020年在扬州大学农学院兴化市钓鱼镇试验基地(33°05'N, 119°58'E)进行。该地位于里下河腹部, 属北亚热带湿润气候区, 年平均温度15℃左右, 年日照时数2305.60 h左右, 年降水量1024.8 mm左右。土壤为勤泥土, 质地黏性, 地力中等, 土壤含有机质26.80 g kg-1、全氮1.90 g kg-1、速效磷13.60 mg kg-1、速效钾156.60 mg kg-1。1.2 试验设计
供试品种为南粳9108和南粳5718。试验设计6个施氮处理(表1): 不施氮处理0N (no nitrogen)、常规施肥对照CFM (conventional fertilization method)、100%基肥侧深施FM1 (fertilization method 1)、70%基肥侧深施+30%分蘖肥FM2 (fertilization method 2)、70%基肥侧深施+30%穗肥FM3 (fertilization method 3)和35%基肥侧深施+35%分蘖肥+30%穗肥FM4 (fertilization method 4)。氮肥品种为含氮量46%的常规尿素。试验采用裂区设计, 以不同施肥处理为主区, 水稻品种为裂区, 每处理重复3次, 小区面积12 m2。主区间筑埂隔离并且在埂上覆膜隔肥, 保证每小区单独排灌。使用软盘育秧, 移栽秧龄统一为20 d, 人工模拟机插侧深施(田块上水整平后, 降低田间水位, 使田面露出, 在湿润的情况下进行移栽; 移栽时, 在距秧苗一侧4 cm处用播种器开出5 cm深的沟, 再将肥料均匀撒入沟内并用土覆盖)。栽插行株距为30 cm × 12 cm, 每穴4株苗。氮、磷、钾施用比例为1.0:0.5:0.8, 磷肥全作基肥1次施用, 钾肥分基肥与穗肥2次施用, 各占50%。水分管理模式是, 移栽时保持土壤湿润, 分蘖期浅水灌溉, 当茎蘖数达到预期目标产量穗数的80%时, 开始放水搁田; 拔节至成熟期实行干湿交替灌溉, 直至收获前7 d。病虫草害防治及其他措施均按当地大面积生产统一实施。Table 1
表1
表1试验处理设计
Table 1
处理 Treatment | 基肥N Basic fertilizer N (kg hm-2) | 分蘖肥N Tiller fertilizer N (kg hm-2) | 穗肥N Earing fertilizer N (kg hm-2) | 总N Total N (kg hm-2) | 施肥次数Fertilization times |
---|---|---|---|---|---|
不施氮肥0N | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
常规施肥对照CFM | 105 | 105 | 90 | 300 | 4 |
100%基肥一次性侧深施FM1 | 300 | 0 | 0 | 300 | 1 |
70%基肥侧深施+30%分蘖肥FM2 | 210 | 90 | 0 | 300 | 2 |
70%基肥侧深施+30%穗肥FM3 | 210 | 0 | 90 | 300 | 2 |
35%基肥侧深施+35%分蘖肥+30%穗肥FM4 | 105 | 105 | 90 | 300 | 4 |
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1.3 测定项目与方法
1.3.1 茎蘖动态 每个小区连续选定10穴作为一个观察点, 移栽后20 d开始观察茎蘖动态, 每隔7 d一次, 直至抽穗为止。1.3.2 干物质和叶面积 分别于水稻拔节期、抽穗期、成熟期, 按照调查的平均茎蘖数各小区采用五点取样, 随机取 5株代表性样本, 分解为茎秆、叶和穗(抽穗以后), 将各器官放置于烘箱中, 在80℃下烘干至恒重后测定干物质重量; 用比叶重法测定叶面积: 从每株随机选取20张叶片, 统一剪取10 cm长度作为比重叶, 量出每张叶片宽度, 求取20张叶片的总叶宽w (m), 待烘干后称取每株比重叶干重和叶片总干重, 每株叶面积=每株叶片总干重×0.1×w/比重叶干重, 从而计算出叶面积指数。
1.3.3 植株全氮测定 将上述各时期整株取样, 于80℃下烘干至恒重后将样品粉碎, 并用H2SO4-H2O2消化, 然后用半微量凯氏定氮法测植株各部分氮含量。
1.3.4 产量及其构成因素 在收获前各小区选取3个观察点, 连续调查5行, 每行1 m, 计算每公顷有效穗数; 各小区按平均穗数取1 m2装进网袋内风干, 然后脱粒、去杂质(不去空瘪粒), 调查每穗粒数和结实率; 以1000粒实粒样本(干种子)称重, 重复5次(误差不超过0.05 g), 取平均值, 求千粒重。成熟期各小区连续选割5行(除去边3行), 每行2 m, 测定籽粒含水量, 去除杂质, 以14.5%含水量折算实产。
1.4 数据计算和统计分析
光合势(m2 d m-2)=(L1+L2)×(t2-t1)/2。式中L1和L2为前后2次测定的叶面积, t1和t2为前后2次测定的时间; 群体生长率[g (m2 d)-1]=(W2-W1)/(t2-t1)。式中W1和W2为前后2次测定的干物质量, t1和t2为前后2次测定的时间; 氮素吸收量(kg hm-2)=该时期地上部干物重×氮含量; 氮素阶段吸收量(kg hm-2)=后一时期氮素吸收量–前一时期氮素吸收量; 氮素阶段积累比例(%)=氮素阶段积累量/成熟期氮素积累量×100; 氮素阶段吸收速率(kg hm-2 d-1)=氮素阶段吸收量/前后两时期间隔天数; 氮素农学利用率(kg kg-1)=(施氮区籽粒产量–氮空白区籽粒产量)/施氮量; 氮素吸收利用率(%)=(施氮区水稻吸氮量–氮空白区水稻吸氮量)/施氮量; 氮素偏生产力(kg kg-1)=施氮区产量/氮肥施用量; 氮素谷物生产效率(kg kg-1)=谷物产量/总吸氮量; 氮素生理利用率(kg kg-1)=(施氮区产量–无氮区产量)/(施氮区植株总吸氮量–无氮区植株总吸氮量); 氮干物质生产效率(kg kg-1)=地上部干物质总重/氮素吸收总量; 百千克籽粒吸氮量(kg)=总吸氮量/稻谷产量×100。采用Microsoft Excel 2007和SPSS 16. 0软件处理和统计分析数据。2 结果与分析
2.1 侧深施氮对水稻产量及其构成因素的影响
方差分析表明(表2), 年份、品种以及处理对产量及其构成因素的影响均达到极显著水平; 年份和品种互作除对产量的影响达极显著水平外, 对其余构成因素均无显著影响; 年份和处理互作对产量、穗数和千粒重无显著影响, 对每穗粒数和结实率的影响达极显著水平; 品种和处理互作对产量、穗数和穗粒数的影响达极显著水平, 对千粒重和结实率无显著影响; 年份、品种和处理互作除对产量的影响达极显著水平外, 对其余构成因素均无显著影响。Table 2
表2
表2侧深施肥不同施肥方式对水稻产量及其构成因素的影响
Table 2
年份 Year | 品种 Variety | 处理 Treatment | 产量 Grain yield (t hm-2) | 穗数 Panicles per (×104 hm-2) | 每穗粒数Spikelets per panicle | 结实率 Filled grains rate (%) | 千粒重 1000-grain weight (g) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
2019 | 南粳9108 Nanjing 9108 | 0N | 7.21 d | 255.07 d | 115.44 e | 96.94 a | 28.91 a |
CFM | 10.07 bc | 351.85 c | 126.95 d | 94.58 b | 26.50 bc | ||
FM1 | 9.45 c | 351.80 c | 114.95 e | 89.72 f | 26.28 cd | ||
FM2 | 10.46 b | 374.07 b | 130.98 c | 90.93 e | 25.87 d | ||
FM3 | 11.34 a | 401.82 a | 138.61 a | 91.85 d | 26.63 b | ||
FM4 | 10.91 a | 372.60 b | 134.01 b | 92.54 c | 26.75 b | ||
南粳5718 Nanjing 5718 | 0N | 8.25 d | 265.95 d | 112.56 e | 97.68 a | 30.43 a | |
CFM | 10.37 bc | 362.82 c | 121.66 d | 95.74 b | 28.14 bc | ||
FM1 | 10.12 c | 374.73 b | 109.42 f | 91.03 e | 27.50 c | ||
FM2 | 10.45 b | 375.67 b | 126.71 c | 91.41 e | 27.71 c | ||
FM3 | 11.24 a | 411.37 a | 133.96 a | 92.37 d | 28.35 b | ||
FM4 | 11.10 a | 405.87 a | 128.53 b | 93.42 c | 28.53 b | ||
2020 | 南粳9108 Nanjing 9108 | 0N | 6.77 c | 244.68 d | 114.29 d | 95.91 a | 28.55 a |
CFM | 9.80 b | 343.93 c | 127.38 c | 94.30 ab | 26.48 bc | ||
FM1 | 9.90 b | 371.12 b | 118.34 d | 89.24 c | 26.39 c | ||
FM2 | 10.27 ab | 374.21 b | 129.11 bc | 92.12 b | 26.11 d | ||
FM3 | 10.73 a | 397.91 a | 132.83 ab | 92.90 b | 26.68 b | ||
FM4 | 10.59 a | 403.12 a | 133.42 a | 93.15 b | 26.72 b | ||
南粳5718 Nanjing 5718 | 0N | 7.77 c | 276.31 d | 111.24 d | 96.08 a | 30.80 a | |
CFM | 10.09 b | 356.03 c | 121.14 c | 94.73 b | 28.18 b | ||
FM1 | 10.18 b | 379.91 b | 113.24 d | 91.45 d | 27.87 c | ||
FM2 | 10.58 ab | 386.11 b | 122.45 bc | 93.17 c | 27.89 c | ||
FM3 | 10.92 a | 409.22 a | 126.38 a | 93.83 c | 28.00 bc | ||
FM4 | 10.71 a | 405.25 a | 124.25 ab | 93.64 c | 28.11 b | ||
方差分析Variance analysis | Y | ** | ** | ** | ** | ** | |
V | ** | ** | ** | ** | ** | ||
T | ** | ** | ** | ** | ** | ||
Y×T | ns | ns | ** | ** | ns | ||
Y×V | ** | ns | ns | ns | ns | ||
V×T | ** | ** | ** | ns | ns | ||
Y×V×T | ** | ns | ns | ns | ns |
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进一步分析2019、2020年的产量结果表明, FM3处理的产量在2019—2020两年中均为最高, FM4的产量与FM3无显著差异。其中, FM3处理的两年稻谷平均产量比其他3个侧深施肥处理高2.37%~ 15.91%, 比常规施肥CFM处理高8.23%~12.61%, 且表现为南粳9108的增产率显著高于南粳5718, 增产率分别达11.07%~12.61%、8.23%~8.39%, 两年的平均增产率分别为11.07%、8.31%。南粳9108、南粳5718两品种FM2和FM1处理产量较CFM处理差异不显著。2019年南粳9108、南粳5718两品种的单位面积穗数和每穗粒数均以FM3处理最高, 分别比其他处理高5.55%~13.60%和3.82%~21.48%; 2020年则表现为FM3和FM4处理的单位面积穗数和每穗粒数最高, 处理间无显著差异。其中不施肥0N处理的平均结实率为96.65%; 一次性侧深施氮肥FM1处理的平均结实率为90.36%; 多次施氮处理中以常规施肥CFM处理的平均结实率最高, 达94.84%, 并显著高于不同侧深施氮处理; 不同侧深施氮处理的结实率则以FM3与FM4处理相对较高。千粒重总体表现为不施氮肥与后期适量施用穗氮肥的处理高。
2.2 侧深施氮对水稻茎蘖动态的影响
方差分析表明(表3), 年份、年份和处理互作、年份和品种互作以及年份、品种和处理三因素互作对分蘖盛期、拔节期、抽穗期和成熟期的群体茎蘖数及茎蘖成穗率均无显著影响; 品种、处理以及品种和处理互作对分蘖盛期、拔节期、抽穗期和成熟期的茎蘖数的影响均达到显著及以上水平; 品种对成穗率无显著影响, 处理以及品种和处理互作对成穗率的影响达极显著水平(表3)。进一步分析不同侧深施氮方式对水稻茎蘖动态的影响可知, 在分蘖盛期, 侧深施肥处理群体茎蘖数均显著高于常规对照处理, 其中群体茎蘖数最高的处理为FM1与FM2, 南粳9108 FM1与FM2处理分别比其他侧深施氮处理高3.94%~7.56%、5.47%~9.14%, 比常规施氮CFM处理分别高19.14%、20.89%; 南粳5718 FM1与FM2处理则分别比其他侧深施氮处理高4.52%~7.26%、4.23%~6.95%, 比常规施氮CFM处理分别高18.33%、17.99%; 其次为FM3和FM4处理。在拔节期, 水稻群体茎蘖数以FM1处理最高, 其次为FM2与FM3, 且均显著高于FM4及CFM处理, FM1、FM2与FM3处理间则没有显著差异。至抽穗期与成熟期, 水稻群体茎蘖数均表现为FM3与FM4处理差异不显著, 但均显著高于其他侧深施氮处理及常规对照处理。最终表现在茎蘖成穗率上除不施肥处理最高外, 以FM3、FM4与CFM相对较高, 3个处理间差异不显著, 但均显著高于FM1与FM2处理。Table 3
表3
表3侧深施肥不同施肥方式对水稻茎蘖动态的影响
Table 3
年份 Year | 品种 Variety | 处理 Treatment | 分蘖盛期 Peak seeding stage (×104 hm-2) | 拔节期 Jointing stage (×104 hm-2) | 抽穗期 Heading stage (×104 hm-2) | 成熟期 Maturity stage (×104 hm-2) | 茎蘖成穗率 Percentage of productive tiller (%) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
2019 | 南粳9108 Nanjing 9108 | 0N | 342.20 e | 327.37 e | 257.53 c | 257.43 d | 74.54 a |
CFM | 515.20 d | 503.79 d | 355.11 b | 353.44 c | 68.29 b | ||
FM1 | 611.79 a | 585.48 a | 355.46 b | 355.47 c | 57.50 c | ||
FM2 | 622.08 a | 594.71 a | 381.68 a | 379.14 b | 60.13 c | ||
FM3 | 589.87 b | 580.07 ab | 408.13 a | 408.34 a | 68.12 b | ||
FM4 | 569.61 c | 555.34 c | 396.63 a | 394.82 a | 65.41 b | ||
南粳5718 Nanjing 5718 | 0N | 366.13 d | 346.88 e | 268.24 d | 268.41 c | 72.64 a | |
CFM | 534.42 c | 512.33 d | 368.71 c | 366.47 b | 67.89 b | ||
FM1 | 631.77 a | 622.97 a | 380.50 b | 377.59 b | 59.31 c | ||
FM2 | 629.59 a | 620.22 a | 381.83 b | 379.71 b | 59.67 c | ||
FM3 | 604.49 b | 597.85 ab | 415.67 a | 415.21 a | 68.05 b | ||
FM4 | 589.76 b | 567.67 c | 410.78 a | 408.88 a | 68.82 b | ||
2020 | 南粳9108 Nanjing 9108 | 0N | 340.22 e | 323.89 e | 257.35 d | 257.21 d | 71.92 a |
CFM | 511.02 d | 500.43 d | 353.11 c | 350.78 c | 67.30 b | ||
FM1 | 610.85 a | 582.14 a | 353.26 c | 351.25 c | 60.75 c | ||
FM2 | 618.56 a | 590.85 a | 377.48 b | 376.22 b | 60.50 c | ||
FM3 | 586.39 b | 576.39 ab | 402.11 a | 400.12 a | 67.86 b | ||
FM4 | 567.11 c | 551.56 c | 393.15 a | 392.22 a | 71.08 a | ||
南粳5718 Nanjing 5718 | 0N | 361.25 d | 343.58 e | 264.58 c | 264.23 c | 76.49 a | |
CFM | 530.68 c | 510.15 d | 362.15 b | 361.75 b | 67.09 b | ||
FM1 | 628.55 a | 620.05 a | 377.22 b | 376.19 b | 60.44 c | ||
年份 Year | 品种 Variety | 处理 Treatment | 分蘖盛期 Peak seeding stage (×104 hm-2) | 拔节期 Jointing stage (×104 hm-2) | 抽穗期 Heading stage (×104 hm-2) | 成熟期 Maturity stage (×104 hm-2) | 茎蘖成穗率 Percentage of productive tiller (%) |
FM2 | 627.15 a | 615.64 a | 379.29 b | 378.05 b | 61.57 c | ||
FM3 | 601.25 b | 592.61 ab | 411.39 a | 410.05 a | 68.06 b | ||
FM4 | 585.28 b | 564.55 c | 408.12 a | 407.56 a | 69.24 b | ||
方差分析Variance analysis | Y | ns | ns | ns | ns | ns | |
V | ** | * | * | * | ns | ||
T | ** | ** | ** | ** | ** | ||
Y×T | ns | ns | ns | ns | ns | ||
Y×V | ns | ns | ns | ns | ns | ||
V×T | ** | ** | ** | ** | ** | ||
Y×V×T | ns | ns | ns | ns | ns |
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2.3 侧深施氮对水稻叶面积指数的影响
方差分析表明(表4), 除年份外, 品种和处理对水稻拔节期、抽穗期和成熟期叶面积指数的影响达极显著水平; 年份与品种互作、年份与处理互作对各生育阶段叶面积指数的影响未达到显著水平, 但品种与处理互作对各生育阶段叶面积指数影响显著; 年份、品种与处理互作对各生育阶段叶面积指数影响不显著。进一步分析表明, 侧深施氮处理的叶面积指数在各生育阶段整体上高于CFM处理。拔节期叶面积指数最高的处理为FM1和FM2处理, 显著高于其他侧深施氮处理(FM3和FM4)和常规对照(CFM)处理, 分别较其他侧深施氮处理将叶面积指数提高5.30%~12.24%、4.94%~ 11.91%, 较CFM处理将叶面积指数提高7.77%~ 15.25%、7.41%~14.93%。抽穗期和成熟期叶面积指数最高的处理均为FM3处理, FM4与FM3无显著差异, 并显著高于其余侧深施氮处理和CFM处理。Table 4
表4
表4侧深施肥不同施肥方式对水稻叶面积指数的影响
Table 4
年份 Year | 品种 Variety | 处理 Treatment | 拔节期 Jointing stage | 抽穗期 Heading stage | 成熟期 Maturity stage |
---|---|---|---|---|---|
2019 | 南粳9108 Nanjing 9108 | 0N | 1.68 c | 3.69 c | 1.49 c |
CFM | 4.15 b | 6.41 b | 3.81 ab | ||
FM1 | 4.81 a | 6.74 a | 3.94 a | ||
FM2 | 4.69 a | 6.77 a | 3.96 a | ||
FM3 | 4.28 b | 6.65 a | 4.05 a | ||
FM4 | 4.26 b | 6.65 a | 3.98 a | ||
南粳5718 Nanjing 5718 | 0N | 2.53 c | 4.06 c | 2.07 c | |
CFM | 4.50 b | 7.02 b | 4.10 ab | ||
FM1 | 5.31 a | 7.19 a | 4.16 a | ||
FM2 | 5.29 a | 7.27 a | 4.21 a | ||
FM3 | 4.69 b | 7.24 a | 4.25 a | ||
FM4 | 4.66 b | 7.25 a | 4.21 a | ||
2020 | 南粳9108 Nanjing 9108 | 0N | 1.81 c | 3.81 c | 1.58 c |
CFM | 4.41 b | 6.62 b | 4.01 b | ||
年份 Year | 品种 Variety | 处理 Treatment | 拔节期 Jointing stage | 抽穗期 Heading stage | 成熟期 Maturity stage |
FM1 | 4.98 a | 6.62 b | 4.09 b | ||
FM2 | 4.96 a | 6.79 b | 4.11 b | ||
FM3 | 4.52 b | 6.97 a | 4.35 a | ||
FM4 | 4.50 b | 6.96 a | 4.33 a | ||
南粳5718 Nanjing 5718 | 0N | 2.88 c | 4.14 c | 2.21 c | |
CFM | 4.87 b | 7.12 b | 4.26 b | ||
FM1 | 5.28 a | 7.12 b | 4.27 b | ||
FM2 | 5.26 a | 7.25 b | 4.28 b | ||
FM3 | 4.98 b | 7.47 a | 4.46 a | ||
FM4 | 5.00 b | 7.46 a | 4.45 a | ||
方差分析Variance analysis | Y | ns | ns | ns | |
V | ** | ** | ** | ||
T | ** | ** | ** | ||
Y×V | ns | ns | ns | ||
Y×T | ns | ns | ns | ||
V×T | ** | ** | ** | ||
Y×V×T | ns | ns | ns |
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2.4 侧深施氮对水稻光合势的影响
方差分析表明(表5), 年份、年份和处理互作、年份和品种互作以及年份、品种和处理三因素互作对播种至拔节期、拔节至抽穗期和抽穗至成熟期的光合势均无显著影响; 品种、处理以及品种和处理互作对播种期至拔节期、拔节期至抽穗期和抽穗期至成熟期的光合势的影响均达到显著及以上水平。进一步分析表明, 不同侧深处理的光合势在各生育阶段均显著高于CFM处理。播种期至拔节期、拔节期至抽穗期光合势最高的处理是FM1和FM2, 且处理间差异不显著, 但均显著高于其他侧深施氮处理, 其中播种期至拔节期分别较其他侧深施氮提高2.61%~12.69%、0.44%~ 14.03%, 拔节期至抽穗期分别较其他侧深施氮提高0.84%~5.90%、0.61%~5.40%。抽穗期至成熟期, 不同侧深施氮处理间光合势差异不显著, 但均显著高于常规施氮处理, 较对照提高3.06%~4.39%; 在不同侧深施氮处理中, 两品种中光合势最高的处理均为FM3处理, 分别为359.99×104 m2 d hm-2和385.80× 104 m2 d hm-2。Table 5
表5
表5侧深施肥不同施肥方式对水稻光合势的影响
Table 5
年份 Year | 品种 Variety | 处理 Treatment | 播种期至拔节期 S-J (×104 m2 d hm-2) | 拔节期至抽穗期 J-H (×104 m2 d hm-2) | 抽穗期至成熟期 H-M (×104 m2 d hm-2) |
---|---|---|---|---|---|
2019 | 南粳9108 Nanjing 9108 | 0N | 55.83 c | 88.23 d | 172.98 d |
CFM | 138.55 b | 174.01 c | 342.01 c | ||
FM1 | 160.13 a | 190.15 a | 357.59 a | ||
FM2 | 156.78 a | 188.72 a | 356.02 a | ||
FM3 | 142.99 b | 179.95 b | 359.85 b | ||
FM4 | 142.73 b | 179.73 b | 355.96 b | ||
南粳5718 Nanjing 5718 | 0N | 84.55 c | 108.45 d | 203.11 d | |
CFM | 150.24 b | 189.86 c | 370.95 c | ||
FM1 | 176.95 a | 205.62 a | 380.09 a | ||
年份 Year | 品种 Variety | 处理 Treatment | 播种期至拔节期 S-J (×104 m2 d hm-2) | 拔节期至抽穗期 J-H (×104 m2 d hm-2) | 抽穗期至成熟期 H-M (×104 m2 d hm-2) |
FM2 | 177.63 a | 206.88 a | 381.55 a | ||
FM3 | 156.87 b | 197.01 b | 385.70 b | ||
FM4 | 155.68 b | 196.33 b | 383.45 b | ||
2020 | 南粳9108 Nanjing 9108 | 0N | 56.73 c | 88.87 d | 173.62 d |
CFM | 139.49 b | 174.47 c | 342.49 c | ||
FM1 | 162.13 a | 190.99 a | 357.97 a | ||
FM2 | 157.28 a | 189.24 a | 356.44 a | ||
FM3 | 143.77 b | 180.63 b | 360.13 b | ||
FM4 | 143.23 b | 180.19 b | 356.26 b | ||
南粳5718 Nanjing 5718 | 0N | 84.95 c | 108.91 d | 207.15 d | |
CFM | 151.26 b | 190.18 c | 373.85 c | ||
FM1 | 177.25 a | 206.00 a | 380.13 a | ||
FM2 | 178.13 a | 207.26 a | 385.59 a | ||
FM3 | 157.19 b | 197.55 b | 385.90 b | ||
FM4 | 156.30 b | 196.59 b | 384.13 b | ||
方差分析Variance analysis | Y | ns | ns | ns | |
V | ** | ** | ** | ||
T | ** | ** | ** | ||
Y×V | ns | ns | ns | ||
Y×T | ns | ns | ns | ||
V×T | ** | ** | ** | ||
Y×V×T | ns | ns | ns |
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2.5 侧深施氮对水稻主要生育时期干物质积累量和收获指数的影响
方差分析表明(表6), 年份、年份和处理互作、年份和品种互作以及年份、品种和处理三因素互作对拔节期、抽穗期和成熟期的干物质积累量及收获指数均无显著影响; 品种间拔节期的干物质积累量和收获指数无显著影响, 对抽穗期和成熟期干物质积累量的影响均达到极显著水平; 处理对各生育时期的干物质积累量及收获指数的影响均达到极显著水平; 处理和品种互作对各生育时期的干物质积累量及收获指数的影响均达到显著及其以上水平。Table 6
表6
表6侧深施肥不同施肥方式对水稻干物质积累的影响
Table 6
年份 Year | 品种 Variety | 处理 Treatment | 拔节期 Jointing stage (t hm-2) | 抽穗期 Heading stage (t hm-2) | 成熟期 Maturity stage (t hm-2) | 收获指数 Harvest index (%) |
---|---|---|---|---|---|---|
2019 | 南粳9108 Nanjing 9108 | 0N | 2.73 d | 7.02 c | 13.20 c | 54.62 a |
CFM | 3.37 c | 10.57 b | 19.77 b | 50.94 b | ||
FM1 | 4.72 a | 10.62 ab | 18.67 b | 50.62 b | ||
FM2 | 4.70 a | 11.63 a | 20.13 ab | 51.96 b | ||
FM3 | 3.75 b | 11.70 a | 21.77 a | 52.09 b | ||
FM4 | 3.73 b | 11.63 a | 21.66 a | 50.37 b | ||
南粳5718 Nanjing 5718 | 0N | 3.07 d | 8.40 b | 14.69 d | 56.16 a | |
CFM | 3.83 c | 11.37 b | 21.87 b | 47.42 b | ||
FM1 | 4.98 a | 11.75 ab | 20.60 c | 49.13 b | ||
FM2 | 4.93 a | 12.19 a | 21.61 b | 48.36 b | ||
FM3 | 4.41 b | 12.56 a | 23.10 a | 48.66 b | ||
FM4 | 4.41 b | 12.52 a | 23.04 a | 48.18 b | ||
2020 | 南粳9108 Nanjing 9108 | 0N | 2.43 d | 6.51 c | 11.95 c | 56.65 a |
CFM | 3.56 c | 10.25 b | 19.47 b | 50.34 b | ||
FM1 | 4.86 a | 11.01 ab | 19.26 b | 51.40 b | ||
FM2 | 4.89 a | 11.34 a | 20.23 ab | 50.77 b | ||
FM3 | 4.03 b | 11.28 a | 20.78 a | 51.64 b | ||
FM4 | 4.05 b | 11.31 a | 20.84 a | 50.82 b | ||
南粳5718 Nanjing 5718 | 0N | 2.62 d | 7.59 b | 13.27 d | 58.54 a | |
CFM | 3.73 c | 10.77 b | 21.42 b | 47.10 b | ||
FM1 | 5.31 a | 12.25 ab | 20.70 c | 49.18 b | ||
FM2 | 5.33 a | 12.82 a | 22.11 ab | 47.85 b | ||
FM3 | 4.42 b | 12.45 a | 22.86 a | 47.77 b | ||
FM4 | 4.43 b | 12.48 a | 22.97 a | 46.63 b | ||
方差分析Variance analysis | Y | ns | ns | ns | ns | |
V | ns | ** | ** | ns | ||
T | ** | ** | ** | ** | ||
Y×V | ns | ns | ns | ns | ||
Y×T | ns | ns | ns | ns | ||
V×T | ** | ** | ** | * | ||
Y×V×T | ns | ns | ns | ns |
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进一步分析不同侧深施氮方式对水稻主要生育时期干物质积累量的影响可知, 除FM1外, 其余3侧深施氮处理在3个生育时期干物质积累量均高于常规对照处理。在拔节期干物质积累量最高的处理为FM1与FM2, 两处理间没有显著差异, 但均显著高于其他处理, 南粳9108 FM1与FM2处理分别比其他侧深施氮处理分别高22.94%~23.57%、16.40%~16.54%, 比常规施氮CFM处理分别高38.29%、38.42%, 南粳5718 FM1与FM2处理则分别比其他侧深施氮处理分别高23.04%、23.68%、16.05%~16.18%, 比常规施氮CFM处理分别高52.29%、51.75%; 其次依次是FM 3与FM4处理, 且处理FM3与FM4无显著性差异, 并显著高于CFM处理。在抽穗期以处理FM3的干物质积累量最高, 其次是FM2、FM4与FM1, 且均显著高于CFM处理, FM1、FM2、FM3与FM4处理间没有显著差异。成熟期干物质积累量表现为FM2、FM3与FM4处理差异不显著, 但均显著高于FM1处理及常规对照处理。在收获指数方面, 除0N处理最高外, 其余5个施氮处理的收获指数均无显著性差异。
2.6 侧深施氮对水稻群体生长率的影响
方差分析表明(表7), 年份、年份和处理互作、年份和品种互作以及年份、品种和处理三因素互作对播种期至拔节期、拔节期至抽穗期和抽穗期至成熟期的群体生长率均无显著影响; 品种、处理以及品种和处理互作对播种期至拔节期、拔节期至抽穗期和抽穗期至成熟期的群体生长率的影响均达到显著及以上水平。Table 7
表7
表7侧深施肥不同施肥方式对水稻群体生长率的影响
Table 7
年份 Year | 品种 Variety | 处理 Treatment | 播种期至拔节期 S-J (g m -2 d-1) | 拔节期至抽穗期 J-H (g m -2 d-1) | 抽穗期至成熟期 H-M (g m -2 d-1) |
---|---|---|---|---|---|
2019 | 南粳9108 Nanjing 9108 | 0N | 4.71 d | 20.92 d | 6.12 c |
CFM | 6.79 c | 24.62 b | 10.72 a | ||
FM1 | 8.73 a | 22.00 c | 8.18 b | ||
FM2 | 8.70 a | 22.08 c | 7.82 b | ||
FM3 | 7.47 b | 26.07 a | 11.00 a | ||
FM4 | 7.46 b | 26.00 a | 10.95 a | ||
南粳5718 Nanjing 5718 | 0N | 5.04 d | 21.05 d | 6.23 c | |
CFM | 7.16 c | 25.09 b | 11.41 a | ||
FM1 | 8.92 a | 23.21 c | 8.75 b | ||
FM2 | 8.90 a | 23.28 c | 9.03 b | ||
FM3 | 7.62 b | 27.22 a | 11.43 a | ||
FM4 | 7.63 b | 27.10 a | 11.42 a | ||
2020 | 南粳9108 Nanjing 9108 | 0N | 4.85 d | 21.00 d | 6.18 c |
CFM | 6.87 c | 24.70 b | 10.78 a | ||
FM1 | 8.77 a | 22.02 c | 8.24 b | ||
FM2 | 8.74 a | 22.14 c | 7.88 b | ||
FM3 | 7.51 b | 26.15 a | 11.02 a | ||
FM4 | 7.44 b | 26.02 a | 10.99 a | ||
南粳5718 Nanjing 5718 | 0N | 5.08 d | 21.17 d | 6.27 c | |
CFM | 7.20 c | 25.15 b | 11.45 a | ||
FM1 | 8.98 a | 23.27 c | 8.85 b | ||
FM2 | 8.92 a | 23.34 c | 9.09 b | ||
FM3 | 7.64 b | 27.28 a | 11.47 a | ||
FM4 | 7.67 b | 27.14 a | 11.48 a | ||
方差分析Variance analysis | Y | ns | ns | ns | |
V | ** | ** | ** | ||
T | ** | ** | * | ||
Y×V | ns | ns | ns | ||
Y×T | ns | ns | ns | ||
V×T | ** | * | * | ||
Y×V×T | ns | ns | ns |
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进一步分析不同侧深施氮方式对水稻群体生长率的影响可知, 在播种期至拔节期阶段干物质积累量最高的处理为FM1与FM2, 两处理间没有显著差异, 但均显著高于其他处理, 南粳9108 FM1与FM2处理分别比其他侧深施氮处理高16.82%~17.45%、16.42%~17.05%, 比常规施氮CFM处理分别高28.11%、27.67%, 南粳5718 FM1与FM2处理则分别比其他侧深施氮处理高16.99%~17.30%、16.47%~16.78%, 比常规施氮CFM处理分别高27.67%、24.09%; 其次依次是FM 3与FM4处理, 且处理FM3与FM4无显著性差异, 并显著高于CFM处理。在拔节至抽穗期, 群体生长率最高处理为FM3, 其次为FM4, 处理FM3于FM4无显著性差异, 且均显著高于CFM处理, 处理FM1和FM2无显著性差异且均显著低于CFM处理。抽穗至成熟期群体生长率表现为FM3与FM4处理差异不显著, 但均显著高于其他侧深施氮处理, 且与CFM无显著性差异。
2.7 侧深施氮对水稻主要生育阶段氮素积累的影响
方差分析表明(表8), 年份、年份和处理互作、年份和品种互作以及年份、品种和处理三因素互作对拔节期、抽穗期和成熟期的氮素积累量无显著影响; 品种、处理以及品种和处理互作对拔节期、抽穗期和成熟期的氮素积累量的影响均达到显著或极显著水平。Table 8
表8
表8侧深施肥不同施肥方式对水稻氮素积累的影响
Table 8
年份 Year | 品种 Variety | 处理 Treatment | 拔节期 Jointing stage (×10-2 t hm-2) | 抽穗期 Heading stage (×10-2 t hm-2) | 成熟期 Maturity stage (×10-2 t hm-2) |
---|---|---|---|---|---|
2019 | 南粳9108 Nanjing 9108 | 0N | 3.97 e | 9.80 d | 11.76 d |
CFM | 6.48 d | 16.91 c | 20.86 bc | ||
FM1 | 10.54 ab | 16.93 c | 20.48 c | ||
FM2 | 10.76 a | 17.66 ab | 21.40 b | ||
FM3 | 7.67 c | 18.17 a | 22.53 a | ||
FM4 | 7.55 c | 17.90 ab | 22.10 a | ||
南粳5718 Nanjing 5718 | 0N | 3.85 d | 9.80 d | 11.80 d | |
CFM | 6.07 c | 18.16 c | 22.45 bc | ||
FM1 | 10.46 a | 18.58 c | 22.34 c | ||
FM2 | 10.55 a | 18.93 ab | 22.83 b | ||
FM3 | 7.38 b | 19.67 a | 24.45 a | ||
FM4 | 7.30 b | 19.45 ab | 24.01 a | ||
2020 | 南粳9108 Nanjing 9108 | 0N | 3.99 e | 9.84 d | 11.78 d |
CFM | 6.52 d | 16.93 c | 20.90 bc | ||
FM1 | 10.58 ab | 16.97 c | 20.52 c | ||
FM2 | 10.80 a | 17.70 ab | 21.42 b | ||
FM3 | 7.69 c | 18.21 a | 22.55 a | ||
FM4 | 7.59 c | 17.94 ab | 22.12 a | ||
南粳5718 Nanjing 5718 | 0N | 3.87 d | 9.86 d | 11.84 d | |
CFM | 6.11 c | 18.20 c | 22.49 bc | ||
FM1 | 10.50 a | 18.64 c | 22.38 c | ||
年份 Year | 品种 Variety | 处理 Treatment | 拔节期 Jointing stage (×10-2 t hm-2) | 抽穗期 Heading stage (×10-2 t hm-2) | 成熟期 Maturity stage (×10-2 t hm-2) |
FM2 | 10.61 a | 18.97 ab | 22.87 b | ||
FM3 | 7.42 b | 19.71 a | 24.47 a | ||
FM4 | 7.34 b | 19.47 ab | 24.05 a | ||
方差分析Variance analysis | Y | ns | ns | ns | |
V | ** | ** | ** | ||
T | ** | ** | ** | ||
Y×V | ns | ns | ns | ||
Y×T | ns | ns | ns | ||
V×T | ** | ** | ** | ||
Y×V×T | ns | ns | ns |
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进一步分析不同侧深施氮方式对各生育时期氮素积累量的影响可知, 除成熟期FM1处理外, 其他主要生育时期的氮素积累量均高于常规施氮对照。在拔节期, 水稻氮素积累量最高的处理为FM1与FM2, 两处理间没有显著差异, 但均显著高于其他处理, 南粳9108 FM1与FM2处理分别比其他侧深施氮处理高37.50%~39.50%、40.36%~ 42.40%, 比CFM处理分别高62.46%、65.85%, 南粳5718 FM1与FM2处理则分别比其他侧深施氮处理高41.62%~43.17%、42.97%~44.54%, 比CFM处理分别高72.25%、73.73%; 其次为FM3与FM4处理, 两处理间差异不显著, 但显著高于常规对照处理, 在抽穗期, 水稻氮素积累量以FM3处理最高, 其次依次是FM4与FM2, 且均显著高于FM1及CFM处理, 其中FM2、FM3与FM4处理间没有显著差异, FM1与CFM间也没有显著差异。至成熟期, 水稻氮素积累量表现为FM3与FM4处理最高, 并均显著高于其他侧深施氮处理及常规施氮对照, FM3与FM4处理间则没有显著差异。
2.8 侧深施氮对水稻氮素阶段吸收速率的影响
方差分析表明(表8), 年份、年份和处理互作、年份和品种互作以及年份、品种和处理三因素互作对播种期至拔节期、拔节期至抽穗期和抽穗期至成熟期的氮素阶段吸收速率无显著影响; 品种、处理以及品种和处理互作对播种期至拔节期、拔节期至抽穗期和抽穗期至成熟期的氮素阶段吸收速率的影响均达到极显著水平(表9)。Table 9
表9
表9侧深施肥不同施肥方式对水稻氮素吸收速率的影响
Table 9
年份 Year | 品种 Variety | 处理 Treatment | 播种期至拔节期 S-J | 拔节期至抽穗期 J-H | 抽穗期至成熟期 H-M |
---|---|---|---|---|---|
2019 | 南粳9108 Nanjing 9108 | 0N | 0.43 d | 1.29 c | 0.21 d |
CFM | 0.71 c | 2.31 a | 0.43 b | ||
FM1 | 1.17 a | 1.47 b | 0.38 c | ||
FM2 | 1.19 a | 1.52 b | 0.40 c | ||
FM3 | 0.84 b | 2.33 a | 0.47 a | ||
FM4 | 0.83 b | 2.29 a | 0.46 a | ||
南粳5718 Nanjing 5718 | 0N | 0.42 d | 1.32 c | 0.21 d | |
CFM | 0.67 c | 2.68 a | 0.47 b | ||
FM1 | 1.16 a | 1.57 b | 0.41 c | ||
FM2 | 1.16 a | 1.63 b | 0.42 c | ||
FM3 | 0.80 b | 2.68 a | 0.51 a | ||
FM4 | 0.81 b | 2.72 a | 0.52 a | ||
2020 | 南粳9108 Nanjing 9108 | 0N | 0.45 d | 1.31 c | 0.23 d |
CFM | 0.73 c | 2.33 a | 0.45 b | ||
FM1 | 1.17 a | 1.51 b | 0.42 c | ||
FM2 | 1.21 a | 1.54 b | 0.42 c | ||
年份 Year | 品种 Variety | 处理 Treatment | 播种期至拔节期 S-J | 拔节期至抽穗期 J-H | 抽穗期至成熟期 H-M |
南粳5718 Nanjing 5718 | 0N | 0.44 d | 1.34 c | 0.23 d | |
FM3 | 0.86 b | 2.35 a | 0.49 a | ||
FM4 | 0.85 b | 2.31 a | 0.48 a | ||
CFM | 0.69 c | 2.70 a | 0.49 b | ||
FM1 | 1.18 a | 1.59 b | 0.43 c | ||
FM2 | 1.20 a | 1.65 b | 0.44 c | ||
FM3 | 0.82 b | 2.72 a | 0.53 a | ||
FM4 | 0.83 b | 2.74 a | 0.54 a | ||
方差分析Variance analysis | Y | ns | ns | ns | |
V | ** | ** | ** | ||
T | ** | ** | ** | ||
Y×V | ns | ns | ns | ||
Y×T | ns | ns | ns | ||
V×T | ** | ** | ** | ||
Y×V×T | ns | ns | ns |
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进一步分析不同侧深施氮方式对水稻氮素阶段吸收速率的影响可知, 播种期至拔节期, 水稻阶段氮素吸收速率最大的处理为FM1与FM2, 两处理间没有显著差异, 但均显著高于其他处理。南粳9108 FM1与FM2处理的阶段氮素吸收速率分别比其他侧深施氮处理高37.65%~39.29%、41.18%~42.86%, 比CFM处理分别高62.50%、66.67%, 南粳5718 FM1与FM2处理则分别比其他侧深施氮处理高42.68%~44.44%、43.90%~ 45.68%, 比CFM处理分别高72.06%、66.67%; 其次依次是FM3与FM4处理, 处理间无显著差异, 但显著高于CFM处理。在拔节期至抽穗期, 水稻阶段氮素吸收速率在FM3、FM4与CFM间没有显著差异, 但均显著高于FM1及FM2 处理, FM1及FM2处理间也没有显著差异。在抽穗期至成熟期, 水稻阶段氮素吸收速率则表现为FM3与FM4处理间没有显著差异, 但均显著高于CFM处理, CFM处理也显著高于FM1和FM2处理, FM1和FM2处理间没有显著差异。
2.9 侧深施氮对水稻氮效率的影响
方差分析表明(表10), 年份、年份和处理互作、年份和品种互作以及年份、品种和处理三因素互作对氮素农学利用率、生理利用率、吸收利用率、谷物生产效率、干物质生产效率、偏生产力和百千克籽粒需氮量无显著影响; 品种、处理和品种与处理互作对氮素农学利用率、生理利用率、吸收利用率、谷物生产效率和偏生产力的影响均达极显著水平; 品种、处理和品种与处理互作对百千克籽粒需氮量无显著影响; 除品种对氮素干物质生产效率无显著影响外, 处理和品种与处理互作对氮素干物质生产效率的影响均达极显著水平 。Table 10
表10
表10侧深施肥不同施肥方式对水稻氮效率的影响
Table 10
年份 Year | 品种 Variety | 处理Treatment | 氮素农学利用率 N agronomic efficiency (kg kg-1) | 氮素生理 利用率 N physiological efficiency (kg kg-1) | 氮素吸收 利用率 N recovery efficiency (%) | 氮素谷物 生产效率 N grain production efficiency (kg kg-1) | 氮素干物质生产效率 N dry matter production efficiency (kg kg-1) | 百千克籽粒 需氮量 N requirement for 100-kg grain (kg) | 氮素偏 生产力 N partial factor productivity (kg kg-1) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
2019 | 南粳9108 Nanjing 9108 | 0N | — | — | — | 61.31 a | 107.51 a | 1.63 b | — |
CFM | 9.93 b | 31.43 b | 30.33 c | 48.27 b | 99.36 b | 2.07 a | 33.57 d | ||
FM1 | 7.47 c | 25.69 c | 29.07 c | 46.14 c | 93.07 c | 2.17 a | 31.50 e | ||
FM2 | 10.83 b | 33.71 b | 32.13 b | 48.88 b | 88.79 c | 2.05 a | 34.87 c | ||
FM3 | 13.77 a | 38.35 a | 35.90 a | 50.33 b | 99.68 b | 1.99 a | 37.80 a | ||
FM4 | 12.33 a | 35.78 a | 34.47 a | 49.37 b | 102.49 ab | 2.03 a | 36.37 b | ||
南粳5718 Nanjing 5718 | 0N | — | — | — | 69.92 a | 104.08 a | 1.43 b | — | |
CFM | 8.07 b | 22.91 b | 35.50 c | 46.19 b | 98.74 b | 2.16 a | 34.57 b | ||
FM1 | 7.23 c | 20.74 c | 35.13 c | 44.30 c | 95.26 c | 2.21 a | 33.73 c | ||
FM2 | 8.33 b | 24.95 b | 36.77 b | 45.77 b | 101.99 a | 2.18 a | 34.83 b | ||
FM3 | 10.97 a | 27.64 a | 42.17 a | 45.97 b | 99.63 ab | 2.18 a | 37.47 a | ||
FM4 | 10.50 a | 27.34 a | 40.70 a | 46.23 b | 98.78 b | 2.16 a | 37.00 a | ||
2020 | 南粳9108 Nanjing 9108 | 0N | — | — | — | 57.47 a | 105.45 a | 1.74 b | — |
CFM | 11.10 b | 33.22 b | 30.40 c | 46.89 b | 99.12 b | 2.13 a | 33.67 b | ||
FM1 | 10.43 c | 25.81 c | 29.13 c | 48.25 c | 92.63 c | 2.07 a | 31.00 c | ||
FM2 | 11.67 b | 34.31 b | 32.13 b | 45.95 b | 88.23 c | 2.09 a | 34.23 b | ||
FM3 | 13.20 a | 36.77 a | 35.90 a | 47.58 b | 99.62 b | 2.10 a | 35.77 a | ||
FM4 | 12.73a | 36.94 a | 34.47 a | 47.88 b | 100.45 ab | 2.09 a | 35.30 a | ||
南粳5718 Nanjing 5718 | 0N | — | — | — | 65.63 a | 101.26 a | 1.52 b | — | |
CFM | 9.73 b | 23.78 b | 35.50 c | 44.86 b | 97.56 b | 2.23 a | 33.63 b | ||
FM1 | 9.03 c | 21.87 c | 35.13 c | 42.49 c | 90.54 c | 2.20 a | 31.93 c | ||
FM2 | 10.37 b | 25.48 b | 37.77 b | 46.26 b | 100.25 a | 2.16 a | 34.27 b | ||
FM3 | 11.50 a | 28.94 a | 42.10 a | 44.63 b | 98.53 ab | 2.24 a | 36.40 a | ||
FM4 | 10.80 a | 28.08 a | 40.70 a | 44.53 b | 96.52 b | 2.25 a | 35.70 a | ||
方差分析 Variance analysis | Y | ns | ns | ns | ns | ns | ns | ns | |
V | ** | ** | ** | ** | ns | ns | ** | ||
T | ** | ** | ** | ** | ** | ns | ** | ||
Y×V | ns | ns | ns | ns | ns | ns | ns | ||
Y×T | ns | ns | ns | ns | ns | ns | ns | ||
V×T | ** | ** | ** | ** | ** | ns | ** | ||
Y×V×T | ns | ns | ns | ns | ns | ns | ns |
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进一步分析不同侧深施氮方式对水稻氮效率的影响可知, 水稻氮效率总体表现为, 氮素农学利用率、氮素生理利用率、氮素吸收利用率、氮素谷物生产效率、氮素干物质生产效率和氮素偏生产力以一次性侧深施氮处理FM1最低, 分次且穗期施氮的处理相对较高, 百千克籽粒需氮量在各处理间无显著差异。不同施肥处理中, 处理FM3的氮素农学利用率、氮素生理利用率、氮素吸收利用率、氮素谷物生产效率与氮素干物质生产效率与FM4差异不显著并高于其余处理, FM3、FM4处理的氮素农学利用率分别比常规对照处理高37.54%、26.47%, 氮素生理利用率分别高16.59%、14.56%, 氮素吸收利用率分别高18.83%、14.82%, 氮素谷物生产效率分别高2.03%、1.57%, 氮素偏生产力分别高9.86%、5.78%。FM2处理的氮素农学利用率、氮素生理利用率、氮素吸收利用率与氮素偏生产力与CFM处理没有显著差异, 但均显著高于FM1处理, FM2处理的氮素干物质生产力则相对较低, 其与FM1差异不显著, 但显著低于CFM处理。
3 讨论
3.1 侧深施肥不同施肥方式对水稻产量的影响
水稻的产量由穗数、每穗颖花数、结实率及千粒重这4个重要部分组成[16], 前人较为一致的认为, 在保证结实率和千粒重稳定的情况下, 提高群体颖花量(穗数×每穗颖花数)是保证水稻增产的关键[17,18]。合理的施肥方式能够促进有效分蘖的形成, 使水稻具有较高的群体颖花量, 从而形成较为合理的群体[19]。前人研究表明, 侧深施肥可以促进水稻分蘖, 并减少无效分蘖的产生, 最终增加每平方米穗数并达到增加产量的目的[20]。相较于面施, 深层施肥可以将养分准确的输送到植株根部, 从而减少氨挥发和地表径流带来的氮流失, 提高水稻根区供氮能力, 使水稻秧苗在前期有足够的养分, 从而促进水稻分蘖早生快发, 提高水稻产量[21]。这与本研究结果一致, 本研究结果表明4个侧深施处理除FM1外, 其余3处理产量均高于CFM, 其产量高的主要原因是侧深施处理形成的较高的穗数和每穗颖花数形成的较高的群体颖花量。在4个侧深施处理中, 处理FM3 (70%基肥侧深施+30%穗肥)的产量最高, 其原因在于与FM1 (100%基肥侧深施)、FM2 (70%基肥侧深施+30%分蘖肥)处理相比, 处理FM3于水稻倒三叶时期追施了穗肥。倒三叶期, 水稻正出于幼穗分化期, 在水稻幼穗分化期增施穗肥, 不但可以防止叶片早衰, 促进叶片灌浆期的正常代谢, 保证水稻具有较高的源库活性[22], 而且还能保蘖增穗, 促进动摇分蘖成穗, 从而提高穗数和成穗率。增施穗肥还能促进颖花分化, 减少颖花退化, 从而增加群体颖花量, 提高结实率和千粒重, 最终达到提高产量的目的[23,24]。而与FM4 (35%基肥侧深施+35%分蘖肥+ 30%穗肥)处理相比, FM3处理有更多的肥料进行了侧深施, 前期足够的氮肥侧深施可以显著提高水稻秧苗根部区域的含氮量, 使得水稻在生育前期有足够的养分去获得更大的群体, 从而达到增产的目的[25]。叶面积指数能够较好地反映作物群体大小, 较大的LAI有利于抽穗前的物质生产和抽穗后光合势的提高。水稻的产量主要源自于光合物质的生产, 约60%~80%的产量来自抽穗后光合作用的产物[26,27]。前人研究结果认为合适的群体有助于水稻获得较强的光合能力[28]。合理的冠层结构有利于高产群体的构建, 可以高效利用光能, 充分发挥土壤生产潜力, 从而得到较高的粮食产量[29]。本研究结果表明, 侧深施肥可以提高水稻的LAI和光合势, 帮助水稻形成高光效群体。成熟期拥有较高的LAI值和光合势可以极大的促进水稻灌浆, 提高水稻产量。本研究结果表明, 抽穗—成熟LAI值和光合势最高的处理为处理FM3 (70%基肥侧深施+30%穗肥), 且其产量也为最高, 这与前人研究结果一致。较高的叶面积指数可以获得较高的光和物质, 从而使水稻得到高的物质积累量, 因此高的干物质积累也是水稻高产的表现之一。凌启鸿等[30]研究发现抽穗至成熟期的干物质积累量是衡量水稻群体质量的核心指标, 与产量呈极显著正相关, 邹应斌等[31]研究指出各关键生育阶段物质积累量合理、积累比例协调是水稻高产的前提, 胡雅杰等[32]研究表明生育后期群体生长率高有利于水稻高产形成。本研究结果与前人基本一致, 在4种不同的侧深施肥方式中, 产量最高的处理FM3 (70%基肥侧深施+30%穗肥)在抽穗至成熟期的干物质量积累量和群体生长率均为最高。
3.2 侧深施肥不同施肥方式对水稻氮积累以及氮效率的影响
不同的施肥方式对水稻的氮素吸收有着显著的影响。前人研究发现, 与常规面施相比, 侧深施氮处理在水稻生育前期将氮素施用在水稻根部区域土壤, 这样可以将更多的养分直接供给水稻根系, 有利于水稻根系生长, 促进根系吸收氮素, 提高氮素吸收速率[33]。这与本研究结果一致, 在播种期至拔节期, 侧深施处理的氮素积累量和氮素吸收速率均高于CFM处理。水稻产量的高低与水稻成熟期氮素积累量有着极大的关系, 更高的氮素积累可以获得的更高水稻产量[34]。本研究结果表明, 在施氮量相同的情况下, FM3处理在抽穗期至成熟期的氮素积累量和氮素吸收速率在两品种中均为最高, 且其产量也为最高, 这与前人研究结果一致。氮素利用效率是评价水稻对氮素吸收的重要指标。赵红玉等[35]研究表明, 在氮肥深施后, 氮素的损失明显减弱, 水稻的氮素利用效率显著增加。叶世超等[36]研究认为, 侧深施肥技术可以显著提升水稻氮素吸收利用率。本研究结果表明, 除FM1外, 与CFM相比, 其余3个侧深施处理的氮素吸收利用率、农学利用率、生理利用率和偏产力均有所提高。这与前人研究结果基本一致。丁艳锋等[37]研究认为前期基蘖肥所占比例较大的处理氮肥利用率较其余处理低, 随着氮素基蘖肥占总施氮量的比例增大, 水稻拔节前氮素基蘖肥利用率增加, 而氮肥利用率降低。这与本研究结果一致, FM1和FM2前期基蘖肥占比达100%, 其各项氮素利用率指标均低于占比70%的FM3和FM4处理。前人研究表明氮肥深施使得稻田水中的NH4+-N浓度降低, 进而减少了NH3挥发, 更多的NH4+则存在于土壤中, 增加了水稻对氮的吸收与利用[38]。本研究结果表明FM3的氮素吸收利用率、农学利用率、谷物生产效率、生理利用率和偏生产力均高于FM4。这与前人研究结果一致。
4 结论
与CFM处理相比, 侧深施肥不仅可以提高水稻产量, 而且可以提高水稻的吸氮效率和氮素利用效率, 减少肥料流失带来的环境污染。相同施氮量的条件下, 侧深施肥处理FM3 (70%基肥侧深施+30%穗肥)的产量、茎蘖数、LAI、光合势、干物质积累、群体生长率、氮素积累、氮效率等相关指标均显著较高, 施肥次数比FM4及CFM少1~2次。在勤泥土条件下, 70%的氮肥作为基肥侧深施, 30%的氮肥作为穗肥追施的“一基一穗”施肥方式, 可作为一种资源节约和环境友好的施肥方式在水稻大面积生产上推广应用。参考文献 原文顺序
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