杨晓龙，方建军，汪本福，王红波，程建平，周厚财，周 黎，徐得泽

（1.湖北省农业科学院粮食作物研究所/粮食作物种质创新与遗传改良湖北省重点实验室，武汉 430064；2.武汉福中玉农业发展有限公司，武汉 430200）

水稻作为中国的主要粮食作物，为中国65%以上的人口提供主食，因此稳定水稻生产对保证粮食安全具有重要意义［1］。氮素是农作物生长必须的大量营养元素，施用氮肥是中国长期以来保证粮食产量的重要手段［2］。近年来，随着施氮量的增加，粮食增产效果逐渐降低，氮肥利用率偏低并造成农业面源污染等问题不断出现［3，4］。

虾稻共作是一种典型的水稻与水产相结合的稻田综合种养模式，实现了稳粮增收的目的，有效提高了农田利用率［5］。近年来，虾稻产业在湖北省得到长足发展，特别是2015年以来，虾稻模式在湖北省出现井喷式增长，小龙虾的产量占据全国总产量近50%，但是随着产业的不断发展，虾稻共作模式也显现出一些问题，如适合虾稻共作的优质稻米品种匮乏、水资源消耗大、肥料使用不合理造成水体富营养化等问题，因此加强对虾稻共作模式下的品种搭配筛选和氮素动态变化对于更好地发挥该模式的环境效益和经济效益具有重要作用［6-8］。本研究以桃优香占为材料，分析在虾稻共作模式下不同施氮量对其产量和农艺性状的影响，为该水稻品种的虾稻共作种养提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

水稻：桃优香占，该品种属于籼型杂交稻，全生育期在113 d左右，株高100 cm左右，株型适中，生长旺，茎秆韧性强。

1.2 试验地点与设计

试验于2018年6—10月在潜江市龙湾镇稻田综合种养国家现代农业示范园（北纬30°26′N，114°53′E）进行，选择有当地水稻土壤代表性、肥力水平中等偏上、排灌方便、形状规则、大小合适、前茬一致、肥力均匀的虾稻共作田块作为试验区。

试验采用随机区组设计，3次重复。试验设置了5个氮肥施用量，180 kg/hm2（N4，农民习惯施肥水平）、165 kg/hm2（N3）、150 kg/hm2（N2，精确定量理论施肥量）、135 kg/hm2（N1），以不施N肥为对照（N0）。小区面积716.7 m2，各处理P、K肥施用保持一致，P肥作为基肥一次性施用，K肥作为基肥和促花肥各施用50%。氮肥运筹方式为基∶蘖∶穗∶粒=3.0∶2.5∶2.5∶2.0，穗肥作2次施用。采用机插秧，秧龄20 d，栽插密度30 cm×14 cm，水分、病虫害管理统一按高产栽培管理，确保无胁迫产生、无病虫害发生。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 茎蘖动态 实行定点定株调查，每小区第3行第5株起定10株为调查株。

1.3.2 叶绿素值的测定 整个生育期内，在拔节期、孕穗期、齐穗期和乳熟期使用SPAD-502型便携式叶绿素测定仪（SPAD-502）测定主茎上完全展开的水稻叶片或剑叶SPAD值，选取叶片中部及上、下3cm处测量，取3次测定的平均值作为本植株的SPAD测定值［9］。

1.3.3 地上部干物质 按照小区平均分蘖数选取有代表性的植株4蔸，将茎鞘、叶片和穗分开称量，之后于105℃烘箱内杀青30 min，而后调温度至80℃烘干至恒重，取出样品冷却至室温，用精度为0.01 g的天平称量，计算地上部总干物质的量。

1.3.4 产量及产量构成 测产之前，根据有效穗平均值在小区选取有代表性的植株12蔸，记载每蔸的穗数并换算为单位面积穗数。人工将穗子脱粒，自然风干。采用水选法将饱粒和空瘪粒分开，室内吸湿平衡以后，称量饱粒和空瘪粒的风干总重量，分别从其中称取小样：从饱粒中称取3个30 g的小样，从空瘪粒中称取3个2 g的小样。小样的称量采用精度0.001 g的天平，且分别记录各小样的实际重量。人工统计各小样中饱粒和空瘪粒的数目，置于80℃的烘箱中烘干至衡重，采用精度0.001 g的天平称取干重。最后完成单位面积穗数、每穗颖花数、单位面积颖花数、结实率、千粒重各产量构成因子的计算。

水稻成熟期将小区内除去边行位置后所有水稻植株收获用于最后产量的测定。①人工收割后，记载每小区收获的实际穴数，根据栽培密度折算成相应的面积（≥5 m2）。②将每个测产小区的稻穗分别脱粒，并将其置于自然条件下风干。③将各小区的稻谷分别风选，并清除杂质和空瘪粒。④称量测产小区稻谷的风干总重量，采用谷物水分仪（DMC-700）测其水分含量，再将测产区域稻谷换算成14.0%含水量的重量，以实际取样面积来计算产量。

2 结果与分析

2.1 不同施氮量对最大分蘖数的影响

对桃优香占在不同施氮量条件下的茎蘖动态进行调查，结果见图1。由图1可知，随着施氮量的增加，最大分蘖数显著增加，其中以不施氮肥的对照N0最低，在N3和N4水平下，最大分蘖数显著不差异。

2.2 不同施氮量对叶片SPAD值的影响

由图2可知，拔节期、孕穗期、齐穗期和乳熟期5个施氮水平下桃优香占的SPAD值变化显示一致的规律。随着施氮量的增加，叶片的SPAD值显著升高，其中在拔节期、孕穗期和齐穗期，N4处理的叶片SPAD值较对照平均升高5.54，而乳熟期较对照显著升高9.38%。N2、N3、N4 3个施氮水平下，其叶片SPAD值在各个生育时期差异均不显著。

2.3 不同施氮量对地上部干物质的影响

由表1可知，与对照（N0）相比，随着施氮量的增加，桃优香占地上部植株茎秆和叶片的干物质积累显著增加，拔节期、齐穗期和乳熟期的地上部干物质积累总量在N3水平条件下增量优势明显。其中，拔节期桃优香占地上部茎秆和叶片干物质积累在N3条件下较对照分别增加107.90%和129.50%；齐穗期桃优香占地上部茎秆、叶片和穗部干物质积累在N3条件下较对照分别增加18.60%、81.60%和37.90%；乳熟期桃优香占地上部茎秆、叶片和穗部干物质积累在N3条件下较对照分别增加6.87%、44.90%和41.10%。齐穗期穗部干物质积累量各施肥处理之间差异不显著，但是到了乳熟期，穗部干物质积累量在各个施肥处理之间差异显著，具体表现为N3＞N4＞N2/N1＞N0。

表1 不同施氮量对地上部干物质的影响

2.4 不同施氮量对产量及产量构成的影响

由表2可知，与对照（N0）相比，随着施氮量的增加，桃优香占的产量显著增加，但是当施氮量大于165 kg/hm2（N3）时，随着施氮量的增加，桃优香占的产量反而下降。桃优香占的实际产量在N1、N2、N3和N4条件下相较对照分别增加57.8%、54.1%、69.2%和61.6%，N3水平条件下增产效果最佳。从产量构成来看，有效穗、结实率和千粒重是造成产量差异的主要原因，每穗实粒数在各个处理之间的差异不显著；有效穗、结实率和千粒重在N1施肥水平条件下分别增加了34.10%、0.45%和3.54%，在N2施肥水平条件下分别增加了34.50%、8.14%和3.67%，在N3施肥水平条件下分别增加了39.1%、16.2%和2.60%，在N4施肥水平条件下分别增加了43.2%、13.1%和1.62%。

表2 不同施氮量对产量及产量构成的影响

3 小结与讨论

研究结果表明，桃优香占在相同生育期内，随着施氮量的增加，水稻的分蘖数也增加，且不同处理之间的差异显著，以氮肥165 kg/hm2时的分蘖数最大，但是当施氮量超过N3水平时，水稻分蘖数增加效果不明显，这与前人的研究结果相似［10，11］。张满利等［12］则认为，氮肥运筹对水稻分蘖的影响要大于施氮总量差异带来的效果，减少前期的氮肥施用能够显著减少无效分蘖的发生，提高有效穗。因此，本研究也具有一定的局限性，后期应该增加氮肥运筹对桃优香占分蘖动态的影响研究，为该品种的合理施肥提供理论依据。

水稻叶片SPAD值是反映叶片氮素和叶绿素含量变化的重要指标［13］。增施氮肥是水稻增产的重要手段，氮肥不足会导致叶片叶绿素含量显著降低、叶片光合作用减弱，水稻地上部干物质积累量减少，最终影响水稻产量［14］。有研究指出，水稻叶片SPAD值与叶片的含氮量以及产量具有较好的相关性，这也在其他作物中得到验证，但也有研究认为，通过SPAD-502（Soil-Plant Analysis Development）测定的叶片SPAD值存在过滤和迂回效应，其叶片SPAD值与产量之间并非简单的线性关系［15，16］。本研究结果显示，在拔节期、孕穗期、齐穗期和乳熟期随着施氮量的增加，叶片的SPAD值显著升高，其中N4处理叶片SPAD值在拔节期、孕穗期和齐穗期较对照高5.48%，而乳熟期较对照高9.38%。但是在N2、N3、N4 3个施氮水平下，SPAD值在各个生育时期差异均不显著。说明增施氮肥确实有助于提高叶片叶绿素含量，但两者之间并非是线性关系，这与前人的研究结果保持一致。本研究主要是针对剑叶部分测定SPAD值变化，对于不同叶位间的研究相对缺乏，同时要通过生化方法测定叶绿素含量值，将两者进行相关性分析验证。

本次研究发现，随着施氮量的增加，桃优香占地上部植株茎秆和叶片的干物质积累显著增加，拔节期、齐穗期和乳熟期的地上部干物质积累总量在N3水平下增量优势明显。与此相对应，随着施氮量的增加桃优香占的产量也显著增加，但是当施氮量大于165 kg/hm2（N3）时，随着施氮量的增加桃优香占的产量反而下降。产量增加的主要原因是有效穗、结实率和千粒重显著提高，这与前人的研究结果一致［17，18］。其中在N2施肥水平下的产量较N1水平有所降低，但未达到显著差异，这可能是由于田块选取有一定差异。此外，本研究是在虾稻田中进行，小龙虾的活动对土壤微生物的变化和小龙虾粪便、残留物会对土壤养分状况产生影响。本研究结果说明，过量的增施氮肥降低了水稻氮肥利用率，虽然相较于对照有一定的增产作用，但会造成肥料浪费和农业面源污染。综合以上结果表明，桃优香占在虾稻种养模式下的适宜施氮量应保持在165 kg/hm2的水平，但后期的氮肥运筹还应进一步研究，为该品种合理施肥提供理论支撑。