实时实地氮肥管理对水稻产量、品质和氮效率影响的研究

1、实时实地氮肥管理对水稻产量、品质和氮效率影响的研究氮肥利用率低是我国水稻生产中的突出问题。水稻实时（ Real-timeNitrogenManagement ,RTN）实地（Site-specificNitrogen ManagementSSNM氮肥管理是中国科学家根据国际水稻研究所的实时实地养分管理（Real-timeand Site-specificNutrientManagemen）t 原理，结合中国水稻生产的特点，研创的以氮肥管理为中心的一项新型水稻高产高效氮肥管理技术。本项研究在 2004和 2005年于湖北省孝南区新铺镇徐山村的大田条件下进行。 采用叶绿素速 测仪（SPAD-502

2、监测水稻氮素营养状况，RTNM艮据移栽后每周一次SPADW定 值确定是否施氮：SSNMW根据关键生育期SPADM定值确定施氮量。研究了不同施氮模式对两系杂交稻两优培九和三系杂交稻汕优 63 的生长发 育、稻谷产量、氮肥利用率、冠层小气候和稻米品质的影响。旨在评价RTNh和SSNM寸不同水稻品种产量、品质、氮肥利用率的影响，为生产上推广应用实时 实地氮肥管理，选择适宜的 SPAD阈值。主要的研究结果如下：（1）在实时实地 氮肥管理模式下，SPAD阈值设置越高施氮量越多，两供试品种的施氮量与SPAD阈值均呈极显著的正相关；但施氮量与 SPAD阈值的相关回归方程的斜率年度之 间相差较大，这说明实时实

3、地氮肥管理能根据不同气候条件实行氮肥用量的动态 调节。在RTNM模式下，随着SPAD阈值的提高，施肥次数和施肥量随之增加；在 相同的SPAD阈值下，汕优63比两优培九多增加一次施肥次数，施氮量增加30kg Nhm^-2-45kg N hm^-2。在SSNM模式下，采用相同的SPADS值时汕优63比两优培九施氮量增加10kg Nhm^-2-20kg N hm^-2。 （ 2）在实时氮肥管理模式下， 水稻干物质积累量随SAP

4、D阈值的升高而增加，但当SPAD阈值提高到一定值后， 再提高SPAD阈值对增加干物质的效果不明显。施肥时期和施氮量相同的情况下， 两优培九成熟期的干物质积累总量比汕优 63 高；在抽穗期以前， 汕优 63 和两优 培九干物质积累量接近；抽穗后，两优培九干物质生产能力高于汕优 63，最终 干物质积累量增加 10左右：这是两优培九最终产量较高的主要生物学基础。（3）在实时实地氮肥管理模式下，稻谷产量与 SPAD阈值及施氮量均呈二项式相关， 存在一个最适SPAD阈值（最适施氮量值）。不同水稻品种在达到最高产量时的最适施氮量不同，汕优 63 达到其最高产量时的需氮量比两优培九少，且汕优63达到最高产量

5、时的最适SPAD阈值比两优 培九小。这表明在应用实时实地氮肥管理时，对于与汕优 63品种特性相类似的 品种或组合，在生产中应采用较小的 SPAD阈值；而对与两优培九品种特性相类 似的品种或组合，在生产中应适当调高SPAD阈值。不同SPA阈值处理对水稻的 产量及产量形成的影响各不相同。两优培九在RTNM模式下，以SPAD阈值39-41(氮肥用量：155kg N hm^-2-165kg N - hm^-2)时施 氮量中等，产量较高；相应地汕优 63以SPAD阈值在36-37(氮肥用量： 120kgN - hm&

6、lt;sup>-2</sup>-165kg N hm^-2)为适。(4) 在实时氮肥管理模式下，随SPAD阈值的提高，施氮量增加，两优培九 和汕优 63 两个品种的氮素干物质生产效率、氮素稻谷生产效率、氮收获指数、 氮肥农学利用率、 氮肥生理利用率、 氮肥偏生产力总体趋势是下降的。 两优培九 和汕优63的SPAD阈值分别为35-39、34-36时能获得较高的氮肥农学利用率、 氮肥吸收利用率、 氮肥生理利用率、 氮肥偏生产力。 两个品种基于实地氮肥管理 模式处理的氮肥利用率各项指标相比其在实时氮肥管理模式下的最优值， 两品种 的氮肥农

7、学利用率、氮肥吸收利用率、氮肥生理利用率均较佳。在RTNM模式下， 具有相同的施氮量和施氮时期，对两品种比较分析发现，当施氮量为 90kgN.hm^-2时，汕优63的氮肥吸收利用率比两优培九高 70.7 %, 但生理利用率却比两优培九低 16.6；当施氮量为 120 kgNhm^-2 以上时，两优培九比汕优 63 具有更高的氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率、氮 肥生理利用率；这表明汕优 63 具有更高的利用低氮能力，而两优培九利用高氮 的能力强。(5) 在RTNM模式下，SPAD阈值设置越高施氮量增加相应地影

8、响稻米品质。 整精米率随SPAD阈值的增加而升高，当SPA阈值过大时，整精米率下降，两品 种表现的趋势基本一致；不同品种整精米率的最高值所对应的 SPAD阈值不一致， 对两优培九，以SPAE为39的处理整精米率最高，而对汕优 63则宜选择SPAD38 左右。在适宜的SPAD阈值下稻米垩白率和垩白度较低，过高时垩白率和垩白度 增加。两优培九的整精米率显著高于汕优 63，粒型优于汕优 63，而垩白率和垩 白度则比汕优 63的低，差异均达显著水平。综合分析RTNM寸稻米各项品质指标的影响，可知，两优培九以SPAD阈值38-41（氮肥用量 120kg N. hm<sup>-2</su

9、p>165kg N. hm^-2）有利 于改善稻米外观品质和加工品质：而对汕优63 SPAD阈值为36-39（氮肥用量：120kg N. hm^-2165kg N hm²）。而在采用 SSNM寸，对 于两优培九及其类似品种应选用 38-39作为SPAD阈值；而对于汕优63及其类似 品种应选用36左右作为SPAD阈值。（6）以微型温湿度自动记录仪记录和冠层取 样测定相结合， 研究了不同施氮处理水稻冠层内的温度与相对湿度变化， 结果表 明：a）水稻冠层内的温、

10、湿度受冠层外大气的影响，但昼夜变化趋势与冠层外大 气一致。温度在夜间（19: 00-7: oo）低且稳定，白天（7: 00-19 : oo）高且变 化幅度大，至 13： 00 左右达最高值。冠内最高温度与冠外大气最高温度之间呈显著线性相关关系， 群体越大，冠 内的温度变幅越小。冠层相对湿度在夜间高且稳定（达90-10096），在白天小但变幅大，至13: 00左右达最低值。b）水稻冠层内温度、湿度的昼夜变化幅度 受群体大小的影响显著， 处理组合之间温度变化的差异， 主要表现为昼温的差异， 以日最高温度的变异最大，处理间可达 2C -5 C。冠内昼温在处理间的变化规律 表现为:随施氮量的增加昼温依

11、次的差异， 以日最低相对湿度的差异最大， 处理 之间相差可达 25。冠内湿度在处理之间的变化规律表现为:随施氮量的增加昼湿依次增大， 与群体大小相对应：冠内日相对湿度总体表现是大于冠外大气。c）冠内温、湿度大 小受生长期的影响。 从分蘖期至蜡熟期， 处理之间以在分蘖期差异最小， 齐穗前 后差异最大。d）水稻株高、茎蘖数、LAI与冠内日最高温度呈显著负相关，与冠 内日最低相对湿度显著呈正相关， 冠层昼温、冠层昼湿与LAI和茎蘖数的多元线 性回归关系达极显著水平，齐穗期单位株高的冠层降温效应为0.216 C,增湿效应为 0.53。（7）本研究证明，在实时实地氮肥管理中，SPAD阈值设置越高，所有品

12、种 在全生育期中叶片的氮浓度较高，需要施用更多的氮肥。设置为同样的SPAD阈值时，叶色偏淡、 叶片较薄的水稻品种或组合相比叶色较深、 叶片较厚的需要施 用更多的氮肥。因此，在生产上如果根据实时实地氮肥管理模式设定SPAD阈值时，需要考虑品种的叶色深浅和叶片厚薄（比叶重的大小）作适当调整。叶色较 深、叶片较厚的品种或组合，采用的 SPAD施肥阈值应适当提高对于与汕优63品种特性相类似品种或组合，适宜 SPAD阈值为36左右，而 与两优培九品种特性相类似品种或组合则为 39 左右。而且，在采用实时实地氮 肥管理选择SPAD阈值时，应当考虑品种的差异作出相应调整，对于同一品种在 不同年度之间可保持不变。综合考虑不同水稻品种特性，产量，施氮量，氮肥利 用率及氮肥对稻米品质的影响； 在生