不同施氮水平对双季稻产量、氮素利用率及稻田氮素平衡的影响

doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2024.02.011

作物杂志,2024, 第2期: 89–96 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2024.02.011

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇下一篇

不同施氮水平对双季稻产量、氮素利用率及稻田氮素平衡的影响

秦碧蓉¹^,²(), 尤赛雅², 陈书融², 朱练峰², 孔亚丽², 朱春权², 田文昊², 张均华², 金千瑜², 曹小闯²(), 刘丽¹()

¹贵州大学农学院，550025，贵州贵阳
²中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室，310006，浙江杭州

收稿日期:2023-07-21 修回日期:2023-11-08 出版日期:2024-04-15 发布日期:2024-04-15
通讯作者: 曹小闯，研究方向为稻田养分资源管理，E-mail：caoxiaochuang@126.com；刘丽，研究方向为有机废弃物的微生物处置与资源化利用，E-mail：liuliz706@sina.com
作者简介:秦碧蓉，研究方向为稻田养分资源管理，E-mail：q1633433733@163.com
基金资助:
浙江省重点研发计划(2022C02018);浙江省重点研发计划(2021C02035);国家重点研发计划青年科学家项目(2023YFD2302200)

Effects of the Different Nitrogen Levels on Yield, Nitrogen Utilization Efficiency and the Nitrogen Balance of Double-Cropping Rice in Paddy Field

Qin Birong¹^,²(), You Saiya², Chen Shurong², Zhu Lianfeng², Kong Yali², Zhu Chunquan², Tian Wenhao², Zhang Junhua², Jin Qianyu², Cao Xiaochuang²(), Liu Li¹()

¹College of Agriculture, Guizhou University, Guiyang 550025, Guizhou, China
²State Key Laboratory of Rice Biology, China National Rice Research Institute, Hangzhou 310006, Zhejiang, China

Received:2023-07-21 Revised:2023-11-08 Online:2024-04-15 Published:2024-04-15

摘要/Abstract

摘要：

以“中早39”和“天优华占”为供试材料，通过大田试验研究不同施氮水平对早、晚稻产量形成、氮素利用率和水稻―土壤氮素平衡的影响。结果表明，施氮显著增加了双季稻在0~40 cm土层土壤残留无机氮，且氮形态以NH₄⁺-N为主；当施氮量分别超过180 kg/hm²（早稻）、200 kg/hm²（晚稻）时，土壤残留无机氮含量不再显著增加；水稻―土壤氮素平衡表明，除氮肥外，其他氮输入占氮素总输入的48.7%~78.4%，氮的输出主要受水稻吸氮量、土壤氮残留量和氮损失量影响，在一定施氮范围内，随着施氮量的增加均显著增加。随着施氮水平的提高，早、晚稻产量呈先增加后降低的趋势，其主要通过增加有效穗数和穗粒数增加水稻产量；氮偏生产力、氮农学利用率与氮素依存率随施氮量增加显著降低，但氮吸收利用率、氮表观残留率和氮肥贡献率呈相反变化趋势。水稻产量和施氮量二次回归模型表明，早稻、晚稻最佳施氮量分别为163.4和209.2 kg/hm²。因此，浙江杭州区域双季稻推荐施氮量分别为早稻163.4 kg/hm²、晚稻209.2 kg/hm²，能够达到水稻高产、氮肥高效。

关键词: 氮肥用量, 产量, 氮素利用率, 氮素平衡, 双季稻

Abstract:

A field experiment was conducted to study the effects of different nitrogen application levels on yield formation, nitrogen utilization efficiency and rice-soil nitrogen balance, using “Zhongzao 39” and “Tianyouhuazhan” as test materials. The results showed that nitrogen application significantly increased the residual inorganic nitrogen in the 0-40 cm soil layer, and the nitrogen form was mainly NH₄⁺-N, when the amount of nitrogen application was higher than 180 kg/ha (early rice) and 200 kg/ha (late rice), respectively. Rice-soil nitrogen balance showed that, except for nitrogen fertilizer, other nitrogen input accounts for 48.7%-78.4% of total input of nitrogen, nitrogen output is mainly affected by nitrogen uptake of rice, the soil nitrogen residue and nitrogen loss. In a certain range of nitrogen application, it increased significantly with the increase of nitrogen application rate. With the increase of nitrogen application rate, the yields of early and late rice increased first and then decreased, it mainly increased rice yield by increasing the number of effective panicles and spikelets per panicle. Utilization rate of nitrogen partial productivity, nitrogen utilization rate of agronomy and nitrogen interdependent rate significantly reduced with the increase of N application, but nitrogen absorption utilization rate, apparent retention rate of nitrogen and nitrogen contribution rate showed on opposite trend. Rice yield and N application quadratic regression model showed that the best early rice and late rice N application were 163.4 kg/ha and 209.2 kg/ha. Therefore, the recommended N application rate of early rice and late rice were 163.4 kg/ha and 209.2 kg/ha in Hangzhou, Zhejiang province, respectively, which can achieve high yield and efficient nitrogen fertilizer.

Key words: Nitrogen application rate, Yield, Nitrogen utilization efficeincy, Nitrogen balance, Double- cropping rice

秦碧蓉, 尤赛雅, 陈书融, 朱练峰, 孔亚丽, 朱春权, 田文昊, 张均华, 金千瑜, 曹小闯, 刘丽. 不同施氮水平对双季稻产量、氮素利用率及稻田氮素平衡的影响[J]. 作物杂志, 2024 (2): 89–96

Qin Birong, You Saiya, Chen Shurong, Zhu Lianfeng, Kong Yali, Zhu Chunquan, Tian Wenhao, Zhang Junhua, Jin Qianyu, Cao Xiaochuang, Liu Li. Effects of the Different Nitrogen Levels on Yield, Nitrogen Utilization Efficiency and the Nitrogen Balance of Double-Cropping Rice in Paddy Field[J]. Crops, 2024(2): 89–96

图/表 6

表1

早稻和晚稻产量及其构成因素

处理 Treatment				产量 Yield (kg/hm²)	有效穗数 Effective panicles (×10⁴/hm²)	穗粒数 Spikelets per panicle	千粒重 1000-grain weight (g)	结实率 Seed-setting rate (%)
2020	早稻		N₀	6256.5±198.0c	9.2±0.7c	142.1±6.7b	27.3±0.1a	84.5±2.5a
			N₉₀	7461.0±178.5b	11.2±0.9b	152.5±16.4b	28.4±0.8a	84.5±2.1a
			N₁₂₀	7510.5±177.0b	11.0±0.3b	144.3±10.0b	28.5±0.2a	88.9±1.8a
			N₁₅₀	7518.0±19.5b	11.3±0.7b	180.5±16.0a	27.6±0.3a	87.3±2.8a
			N₁₈₀	7753.5±91.5a	11.4±0.6b	177.5±17.6a	27.3±0.6a	85.6±5.4a
			N₂₁₀	7726.5±231.0a	13.2±1.2a	177.9±10.7a	27.3±1.1a	84.3±4.6a
	晚稻		N₀	6001.5±258.0c	9.8±0.4c	198.6±10.1c	23.0±0.5a	83.1±3.7a
			N₁₂₀	6901.5±300.0b	11.4±0.2b	194.2±4.9c	22.2±0.7bc	82.6±1.9a
			N₁₆₀	7122.0±174.0b	11.7±0.2b	214.5±6.2a	22.2±0.7bc	83.1±2.7a
			N₂₀₀	7456.5±63.0a	12.0±0.4ab	212.8±1.9a	22.6±0.3b	82.9±2.4a
			N₂₄₀	7477.5±127.5a	12.7±0.4a	208.3±11.0ab	21.8±0.4c	78.5±2.1b
			N₂₈₀	7551.0±87.0a	12.1±0.2ab	206.2±3.7b	22.7±0.1ab	78.6±2.6b
2021	早稻		N₀	6523.5±169.5c	10.4±0.6c	150.9±5.8b	28.0±0.1ab	85.8±2.1a
			N₉₀	7761.0±157.5b	12.6±0.8ab	161.9±14.2b	29.1±0.7a	85.7±1.7a
			N₁₂₀	7797.0±147.0b	12.4±0.3b	153.3±8.6b	29.0±0.1ab	90.2±1.4a
			N₁₅₀	7794.0±166.5b	12.7±0.7ab	191.7±13.8a	28.2±0.2ab	86.8±4.5a
			N₁₈₀	8044.5±76.5a	12.8±0.6a	188.5±15.2a	27.9±0.5b	88.6±2.3a
			N₂₁₀	8031.0±195.0a	13.1±1.0a	188.9±9.2a	27.9±0.9b	85.6±3.8a
	晚稻		N₀	6723.0±294.0c	10.9±0.4c	210.8±11.2b	22.8±0.4a	81.5±7.6a
			N₁₂₀	7522.5±177.0b	13.0±0.2b	205.4±5.5b	22.3±0.5a	79.3±3.7ab
			N₁₆₀	8049.0±198.0b	12.8±0.3b	227.2±6.9a	22.4±0.3a	75.1±4.0b
			N₂₀₀	8277.0±70.5a	13.5±0.5ab	226.7±4.3a	22.6±0.4a	79.9±5.3ab
			N₂₄₀	8149.5±138.0ab	14.3±0.5a	221.1±12.2a	22.2±0.2a	75.8±5.1b
			N₂₈₀	8382.0±96.0a	13.6±0.2ab	218.5±8.2ab	22.6±0.1a	80.5±4.6a
ANOVA		N		*	**	*	ns	ns
		Y		ns	ns	*	ns	ns
		N×Y		ns	*	*	ns	ns

表1

表2

双季稻土壤氮输入与氮输出

处理 Treatment			N输入N input (kg/hm²)						N输出N output (kg/hm²)
处理 Treatment			N_dep	N_irr	N_in	N_m	N_f	N_inp	N_up	N_res	N_loss
早稻 Early rice	2020	N₀	9.3	6.4	107.4	97.2	0	220.3	136.8±5.0c	67.8±3.3e	15.7±1.1d
早稻 Early rice		N₉₀	9.3	6.4	107.4	97.2	90	310.3	179.1±3.8b	81.6±3.4d	49.6±3.6c
		N₁₂₀	9.3	6.4	107.4	97.2	120	340.3	184.9±4.5b	92.8±2.2c	62.5±9.3bc
		N₁₅₀	9.3	6.4	107.4	97.2	150	370.3	186.3±2.5b	107.7±6.3b	76.3±9.8b
		N₁₈₀	9.3	6.4	107.4	97.2	180	400.3	200.9±5.7a	116.4±4.2b	82.9±15.6ab
		N₂₁₀	9.3	6.4	107.4	97.2	210	430.3	203.4±4.4a	127.6±5.7a	99.2±9.1a
	2021	N₀	9.5	6.0	75.9±3.7e	124.8	0	292.1±1.7f	134.2±3.6d	66.5±3.2f	15.5±1.4d
		N₉₀	9.5	6.0	96.3±2.2d	124.8	90	402.5±1.1e	175.1±4.8c	80.0±3.3e	71.4±6.3c
		N₁₂₀	9.5	6.0	100.2±2.3d	124.8	120	436.4±1.2d	182.3±5.7bc	91.0±2.1d	87.1±3.3c
		N₁₅₀	9.5	6.0	117.5±2.7c	124.8	150	483.7±0.6c	192.8±5.4ab	106.0±4.8c	108.6±9.4bc
		N₁₈₀	9.5	6.0	128.4±2.7b	124.8	180	524.6±0.6b	193.6±6.9ab	115.5±2.5b	113.4±12.4b
		N₂₁₀	9.5	6.0	139.7±3.6a	124.8	210	565.9±1.6a	209.5±198.7a	126.0±6.4a	141.6±14.9a
晚稻 Late rice	2020	N₀	9.9	6.8	67.8±3.3e	140.9	0	301.3±1.3f	132.8±5.4c	75.9±3.7e	16.7±1.5f
晚稻 Late rice		N₁₂₀	9.9	6.8	81.6±3.4d	140.9	120	435.1±1.4e	186.4±6.7b	96.3±2.2d	76.5±15.4e
		N₁₆₀	9.9	6.8	92.8±2.2c	140.9	160	486.3±1.1d	192.4±2.8ab	100.2±2.3d	117.8±4.0d
		N₂₀₀	9.9	6.8	107.7±6.3b	140.9	200	541.2±2.3c	202.2±9.4ab	117.5±2.7c	145.6±8.2c
		N₂₄₀	9.9	6.8	116.4±4.2b	140.9	240	589.9±0.1b	204.0±6.0a	128.4±2.7b	181.7±7.8b
		N₂₈₀	9.9	6.8	127.6±5.7a	140.9	280	641.1±2.6a	202.7±10.2a	139.7±3.6a	222.8±3.1a
	2021	N₀	9.6	7.4	66.5±3.2f	127.1	0	286.5±1.1f	125.5±4.4b	68.1±3.8d	17.0±1.2f
		N₁₂₀	9.6	7.4	80.0±3.3e	127.1	120	420.0±1.3e	197.9±7.8a	98.4±2.9c	42.1±5.6e
		N₁₆₀	9.6	7.4	91.0±2.1d	127.1	160	471.0±1.1d	205.3±4.1a	102.8±2.3c	87.0±1.9d
		N₂₀₀	9.6	7.4	106.0±4.8c	127.1	200	526.3±2.3c	209.5±7.6a	118.5±4.8b	122.1±5.6c
		N₂₄₀	9.6	7.4	115.5±2.5b	127.1	240	575.5±1.5b	206.1±9.8a	128.1±5.8ab	165.4±9.4b
		N₂₈₀	9.6	7.4	126.0±6.4a	127.1	280	626.0±0.3a	207.3±8.7a	136.0±6.0a	206.8±4.9a

表2

图1

表3

图2

图3

参考文献 30

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处理Treatment		NRE (%)	NAE (kg/kg)	NPFP (kg/kg)	NPE (kg/kg)	氮表观残留率N residue rate (%)
早稻 Early rice	N₀	－	－	－	－	－
早稻 Early rice	N₉₀	23.5±1.8c	13.6±0.2a	84.9±2.0a	29.3±0.8a	17.0±3.7d
	N₁₂₀	26.2±1.4bc	10.7±0.2b	64.8±2.2b	26.2±0.2b	27.0±1.8c
	N₁₅₀	28.3±1.0b	9.3±0.9c	52.6±2.5c	23.5±1.9bc	37.2±3.6ab
	N₁₈₀	31.3±0.8ab	8.1±0.1d	42.3±3.7d	24.4±1.1c	42.2±1.8a
	N₂₁₀	34.4±1.4a	7.4±0.4d	38.3±1.5e	21.0±1.0d	47.1±2.1a
晚稻 Late rice	N₀	－	－	－	－	－
晚稻 Late rice	N₁₂₀	32.8±1.9b	10.0±0.8a	60.0±2.5a	13.9±2.8c	26.0±2.1c
	N₁₆₀	35.1±1.1ab	8.1±0.1b	43.7±6.5b	17.7±1.0b	29.1±1.4c
	N₂₀₀	37.3±1.0a	7.5±0.2b	39.3±2.0b	19.7±1.2ab	39.0±1.9b
	N₂₄₀	37.1±2.5a	6.0±0.1c	32.5±1.4c	19.2±1.5ab	43.8±1.6ab
	N₂₈₀	37.1±2.3a	5.7±0.1c	28.4±1.4c	21.2±0.9a	47.8±1.3a

不同施氮水平对双季稻产量、氮素利用率及稻田氮素平衡的影响

Effects of the Different Nitrogen Levels on Yield, Nitrogen Utilization Efficiency and the Nitrogen Balance of Double-Cropping Rice in Paddy Field

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