李超英，计小江，吴春艳

(浙江省农业科学院 环境资源与土壤肥料研究所，浙江 杭州 310021)

氮素是影响水稻生长发育和产量最敏感的因素。在稻田生态系统中，氮素是水稻生产中的主要养分限制因子之一［1］。在一定施氮范围内，水稻的产量随供氮水平的提高而增加，氮素积累总量和利用效率随着氮素水平的提高而增加，但是，超过一定的氮肥水平以后，水稻的产量和氮素利用效率将不再提高［2－4］。

我国水稻生产氮肥施用量高而肥料利用率低是困扰我国水稻生产的一个突出问题。朱兆良等的研究表明，我国主要农作物水稻及麦类对氮肥的利用率平均只有28% ～41%［1］，低于世界发达国家水平。目前，在水稻高产栽培中，氮肥施用量已达纯N(下同)300～350 kg·hm－2，甚至高达 400～450 kg·hm－2［2］。施用过量氮肥不仅可造成稻田生态系统中氮素的大量盈余和大量损失，造成农民收入减少和国家资源浪费，还会引起地下水的硝酸盐污染、湖泊富营养化和大气温室气体的增加［5－7］。本研究在大田间条件下研究了氮肥用量与水稻吸氮量、水稻产量、氮肥利用率的关系，以期确定合理的氮肥用量，为指导水稻生产合理施肥提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验在浙江省农科院海宁杨渡试验基地(120°25'01″E，30°26'04″N)进行，海拔 3 ～ 4 m。供试土壤起源于江海沉积物，为渗育水稻土亚类黄松田土属。该区属中亚热带季风气候区，年平均气温16～17℃，≥10℃积温4 800～5 200℃，年降水量1 500～1 600 mm，年蒸发量 1 000～1 100 mm，无霜期 240～250 d，年日照时数 1 900～2 000 h，年太阳辐射量100～115 J·cm－2。试验设在农业部浙江土壤肥料与环境科学观测实验站内。试验田排水状况良好，耕层质地为粉砂性粘壤土，供试土壤肥力中上等，其土壤基础肥力性状:pH值 6.90，有机质14.32 g·kg－1，速效氮113.2 mg·kg－1，速效磷 26.8 mg·kg－1，速效钾 49.2 mg·kg－1。

供试水稻品种为高产水稻品种明珠2号。

1.2 处理设计

试验设 5个 施氮水平 (0，90，180，240，300 kg·hm－2)处理，分别用代号N0，N90，N180，N240，N300表示。随机区组排列，小区面积20 m2，重复4次。所有处理施过磷酸钙 (P2O5)75 kg·hm－2，氯化钾 (K2O)105 kg·hm－2，与本地区水稻磷钾施肥量相一致。氮肥1/3作基施，另2/3在分蘖期追施，磷钾肥全部作基施。单季晚稻于7月15日移栽，10月18日收割。

1.3 测定项目

水稻成熟后，每小区单独收割测产，并选取代表性水稻植株5穴，从中随机选择15株进行考种和水稻产量构成要素分析。

每个处理在试验前和水稻收割后取0～15 cm混合土样各1个，同时采集每小区水稻籽粒和秸秆样品各1个。土壤全氮、全磷、矿质氮、有效磷(Olsen-P)、有效钾 (NH4Ac)、pH值、有机质以及植株和籽粒样品的氮、磷、钾均采用《土壤理化分析方法》［8］中的常规方法测定［9］。

1.4 统计分析方法

试验数据采用Excel 2003和SAS 9.0进行作图和方差分析，并采用Duncan’S新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 植株性状和产量构成

不同的氮肥用量对水稻植株性状和产量构成要素产生显著影响 (表1)。从表1可以看出，水稻株高随氮用量的增加而提高，其中N240和N3002个处理显著高于对照 (N0)和N90处理。提高氮肥水平可以增加水稻单位面积有效穗数、每穗粒数和实粒数，其中施氮处理的每穗实粒数和结实率显著高于对照，而施氮处理的千粒重与对照之间没有显著性差异。

表1 不同施氮水平对水稻植株性状和产量构成要素的影响

提高水稻的成穗率有利于改善冠层结构，改善中后期群体光照条件，延长功能叶寿命，提高抽穗后群体光合效率，获取高产。本研究表明，当供氮水平超过240 kg·hm－2时，有效穗数、每穗实粒数和千粒重开始下降，说明当氮肥施用过量时，水稻营养生长过旺，增加无效分蘖与空瘪率。

2.2 水稻产量

试验结果(表2)表明，施用不同量的氮肥对水稻有显著的增产作用。稻谷和稻草的产量均随着氮用量的增加而提高。获得稻谷和秸秆最高产量的分别为N240和N300处理，其产量分别为8 041 kg·hm－2和 16 723 kg·hm－2。处理 N90，N180，N240和N300的稻谷产量分别比对照提高10.2%，15.4%，20.7%和14%，稻草产量分别提高11.6%，18.1%，21.9%和23.5%。随氮肥用量的增加水稻谷草比略有降低，表明过量施用氮肥不利于水稻的生殖生长。

表2 不同施氮水平对水稻产量的影晌

2.3 水稻植株氮含量和对氮的吸收

由表3可以看出，水稻籽粒和秸秆中的氮含量均随氮用量的增加而提高。当施氮量在180 kg·hm－2以上时，籽粒和秸秆中的氮含量比对照有显著性增加。施氮240 kg·hm－2及以上处理的秸秆氮含量与180 kg·hm－2及以下处理的秸秆氮含量之间也存在显著性差异。

由于水稻籽粒和秸秆中的氮含量均随氮用量的增加而提高，因此 (籽粒和秸秆)对氮的吸收量也随氮用量的增加而显著提高。统计结果显示，氮肥用量 (x)水平与单位面积吸氮量 (y)之间呈极显著的直线关系:y=38.84x+116.62(r=0.982 6＊＊)。与籽粒产量变化一致，氮肥用量在一定施用范围内，地上部单位面积吸氮量随施氮量的增加而增加，但超过240 kg·hm－2后，吸氮量的增加开始下降。处理N90，N180，N240和N300的地上部氮吸收量分别比对照提高32.5%，67.0%，92.3%和102.2%。

表3 不同施氮水平对水稻植株氮含量和吸收的影晌

2.4 氮素利用率

每100 kg籽粒吸氮量和养分内部利用效率是常用的氮肥利用效率评价指标。已有研究表明，不同施氮处理作物氮肥利用效率有所不同，高氮供应时利用率较低［10］。根据氮肥施用量和和水稻吸氮量计算出氮素利用率表明，随着氮肥用量的增加，100 kg籽粒吸氮量直线增加 (图1)，说明施氮可以促进水稻对氮素的吸收，但施用量越高，单位氮素生产干物质及稻谷的能力以及稻谷中氮素所占比例都会下降，即多吸收的氮素并没有使籽粒产量同步增加，而是多积累在稻草中［11］．。

Gerloff等［12］提出的植物养分利用效率概念，即养分内部利用效率 (internalnutrientuse efficiency，INUE)/(kg·kg－1)= 经济产量 /养分吸收量。在本研究中，INUE表示吸收单位重量养分所生产稻谷的重量，即表现了养分利用在生理方面的效率，也一定程度上表示了水稻生产的经济效率。本研究的结果显示，施用氮肥显著降低了养分内部利用效率，且施氮量越高养分内部利用效率降幅越大 (图1)。氮胁迫条件下，水稻能够经济、有效地利用所吸收的氮，当土壤中氮源相对充足时，氮利用效率降低，符合效益递减规律。

氮肥用量 (x)与100 kg籽粒吸氮量 (y)和养分内部利用效率 (y)之间的相关研究显示，氮肥用量与这2个氮素利用率之间的相关性达到极显著，y=0.005x+2.226 2(r=0.991 2＊＊)，y=0.066 5x+44.475(r= －0.979 7＊＊)。

3 小结

随着氮用量的增加，水稻有效穗数和每穗实粒数显著提高，氮吸收量也随之增加，从而导致稻谷产量显著增加。氮肥用量与100 kg籽粒吸氮量之间呈极显著的正相关 (r=0.991 2)，而氮肥用量与养分内部利用效率之间呈极显著的负相关 (r=－0.979 7)。

图1 氮肥用量与每100 kg籽粒吸氮量和养分内部利用效率之间的相关性

施氮量240 kg·hm－2时能更好地协调水稻产量和肥料利用率矛盾，获得最高产量。施氮量超过240 kg·hm－2时，虽然还能增加秸秆产量，具有高效吸收的特点，但稻谷产量开始下降，造成水稻经济效益的下降，因此在本研究的条件下，水稻施氮的最佳用量为240 kg·hm－2。

［1］朱兆良，文启孝．中国土壤氮素 ［M］．南京:江苏科学技术出版社，1992:213－249．

［2］刘立军，王志琴，桑大志，等．氮肥运筹对水稻产量及稻米品质的影响 ［J］．扬州大学学报:农业与生命科学版2002，22(3):46－50，

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［5］熊汉锋，万细华．农业面源氮磷污染对湖泊水体富营养化的影响 ［J］．环境科学与技术，2008，31(2):25－27．

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