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        氮磷調控對雜交水稻旌優781抗倒伏性及產量的影響

        陳婷 胡瑤 吳凡 趙祥 王萌冉 趙長坤 王學春 楊國濤 胡運高

        引用本文:
        Citation:

        氮磷調控對雜交水稻旌優781抗倒伏性及產量的影響

          作者簡介: 陳 婷(1995?),女,四川人,碩士生,主要研究水稻栽培;
          通訊作者: 胡運高, huyungao@swust.edu.cn

        Effects of nitrogen and phosphorus regulation on lodging resistance and yield of Jingyou 781 hybrid rice

          Corresponding author: HU Yun-gao, huyungao@swust.edu.cn
        • 摘要: 為系統研究氮磷肥對水稻抗倒伏特性和產量的綜合影響,試驗基于長期定位試驗田,采用裂區設計,比較研究不同用量氮、磷及其互作處理對水稻抗倒伏性及產量的影響. 結果表明,適宜的氮肥用量能在一定程度上提高水稻的抗倒伏能力,主要是使基部節間抗折力增加,氮肥施用量為150 kg/hm2(N2水平)效果最好,基部Ⅰ2和Ⅰ3節倒伏指數分別比高氮處理降低11%~33%和24%~28%;過量磷肥會使基部節間變長,壁厚降低,倒伏指數增加,植株易倒伏,且在中高磷水平下不施氮肥時也呈現高倒伏指數. 結合產量數據表明,中氮中磷(N 150 kg/hm2、P2O5 120 kg/hm2)條件下可以在保證產量的同時顯著降低水稻的倒伏風險.
        • 圖 1  氮磷處理對水稻莖稈基部節間長度的影響

          Figure 1.  The effect of nitrogen and phosphorus treatment on basal internode length of rice stalks

          圖 2  氮磷對水稻莖稈基部節間直徑的影響

          Figure 2.  The effect of nitrogen and phosphorus on diameter of basal internode of rice stalk

          圖 3  氮磷對水稻莖稈基部節間壁厚的影響

          Figure 3.  The effect of nitrogen and phosphorus on the internode wall thickness at the base of rice stalk

          圖 4  氮磷對水稻株高的影響

          Figure 4.  The effect of nitrogen and phosphorus on plant height of rice

          表 1  田間試驗處理及處理水平

          Table 1.  Treatment and treatment level of field experiment

          氮肥施用量/
          (kg·hm?2)
          磷肥施用量/
          (kg·hm?2)
          處理
          1234
          000N0P0N0P1N0P2N0P3
          19060N1P0N1P1N1P2N1P3
          2150120N2P0N2P1N2P2N2P3
          3270240N3P0N3P1N3P2N3P3
          N0、N1、N2、N3分別表示0、90、150、270 kg/hm2氮肥施用量處理水平;P0、P1、P2、P3分別表示0、60、120、240 kg/hm2磷肥施用量處理水平,下同.
          下載: 導出CSV

          表 2  不同氮磷水平下各節間抗折力、彎曲力矩及倒伏指數比較(2017—2018年平均值)

          Table 2.  Comparison of bending resistance, bending moment and lodging index between internodes at different nitrogen and phosphorus levels (2017—2018 average)

          處理抗折力/kg彎曲力矩/(g·cm)倒伏指數
          Ⅰ1Ⅰ2Ⅰ3Ⅰ1Ⅰ2Ⅰ3Ⅰ1Ⅰ2Ⅰ3
          N0P02.42ab2.00a1.22ab1795.59cde1623.45bcd1370.46ab75.28de81.79d112.14d
          N0P12.56a1.82ab1.055bc1829.19bcde1676.18abc1434.27ab72.61e94.91cd147.41bcd
          N0P21.56def1.25de0.72de1833.41bcde1608.23bcd1316.95bc118.34b130.11abcd187.43ab
          N0P31.15f0.84e0.76cde1780.62cde1528.67bcd1243.41bc160.23a183.78a171.34abc
          N1P02.36ab1.76abc1.08abc1642.53de1446.56cd1181.52bc69.71e82.46d112.33d
          N1P11.57def1.2467de0.99bcd1586.23e1348.75d1103.30c103.30bcd111.02bcd111.96d
          N1P21.79cde1.44bcd1.00bcd1832.47bcde1639.01abcd1374.40ab106.52bc116.89bcd142.60bcd
          N1P31.900bcd1.34bcd1.41a2167.38a1928.21a1611.48a119.59b143.92abc117.00d
          N2P02.19abc1.51abcd1.17ab1761.30cde1570.44bcd1272.43bc80.74cde106.08cd108.86d
          N2P11.61def1.56abcd1.19ab1866.65abcde1612.75bcd1314.84bc117.67b103.34cd110.50d
          N2P21.91bcd1.50abcd1.15ab1918.83abcd1668.64abc1376.55ab103.52bcd111.48bcd122.98cd
          N2P32.27abc1.60abcd1.06bc2132.28ab1941.70a1634.95a93.80bcde121.25bcd156.39abcd
          N3P02.04abcd1.12de0.63e1673.29de1472.86cd1211.02bc81.97cde169.74ab200.88a
          N3P11.89bcd1.17de0.95bcde1785.42cde1510.67bcd1222.78bc94.44bcde132.40abcd130.90cd
          N3P21.98bcd1.32cde0.96bcde1841.17bcde1605.35bcd1322.17bc94.51bcde139.85abcd143.25bcd
          N3P31.26ef1.24de0.90bcde2084.40abc1777.94ab1426.32ab169.03a145.14abc159.21abcd
          N0.0842.7835.508**0.8660.9450.9491.1882.3724.596**
          P2.924*2.760.4566.369**5.464**4.883**24.67**2.8731.846
          N×P2.493*2.916**2.862*1.1221.6282.0865.565**1.2672.075
          Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3分別表示由水稻基部向上第1、2、3節間;N表示施氮量,P表示施磷量,N×P表示施氮量與施磷量兩者互作;不同小寫字母表示差異顯著(P < 0. 05),* 和**分別表示5%和1%水平顯著,下同.
          下載: 導出CSV

          表 3  施氮量和施磷量及其互作效應對莖稈物理性狀的方差分析(2017—2018年平均值)

          Table 3.  The ANOVA analysis of the effects of nitrogen and phosphorus application and their interaction on stem physical traits (2017—2018 average)

          處理Ⅰ1Ⅰ2Ⅰ3
          節間長/cm直徑/mm壁厚/mm節間長/cm直徑/mm壁厚/mm節間長/cm直徑/mm壁厚/mm
          N22.528**1.0720.4682.2090.1741.4011.4470.4200.084
          P18.865**0.7861.2444.199*1.2327.038**1.6040.7682.924*
          N×P23.855**1.1913.123**3.802**1.2781.6510.8801.6652.493*
          下載: 導出CSV

          表 4  不同氮磷水平下各節間稈型指數比較(2017—2018年平均值)

          Table 4.  Comparison of internode culm type indexes at different nitrogen and phosphorus levels (2017—2018 average)

          處理Ⅰ1Ⅰ2Ⅰ3
          至穗頂長/cm至穗頂重/g稈型指數%至穗頂長/cm至穗頂重/g稈型指數/%至穗頂長/cm至穗頂重/g稈型指數/%
          N0114.62a15.79a16.29a109.58a14.68a7.99a100.75a13.30a4.29a
          N1116.22a15.52a13.73bc110.73a14.32a7.38ab101.57a12.93a4.25a
          N2115.84a16.55a14.51b110.35a15.36a7.36ab100.89a13.84a4.34a
          N3115.30a16.05a12.26c108.94a14.66a6.92b99.04a13.13a4.02a
          P0110.50c15.55b15.62a105.64c14.47b8.04a97.05c12.97b4.45a
          P1114.59b15.49b14.11b108.82bc14.21b7.34ab99.63bc12.80b4.19a
          P2117.38ab15.81ab13.42b111.61ab14.6ab7.29ab102.16ab13.18ab4.05a
          P3119.52a17.06a13.64b113.52a15.77a6.97b103.41a14.25a4.22a
          N0.3730.99310.507**0.4941.0202.0671.0850.9080.657
          P11.696**2.7253.647*9.083**2.5702.1427.464**2.5230.905
          N×P0.3261.11711.958**0.4371.4553.900**1.3561.5221.053
          下載: 導出CSV

          表 5  莖稈性狀、抗倒伏性狀與倒伏指數的相關關系

          Table 5.  The correlation between stem traits, lodging resistance traits and lodging index

          節間直徑/mm壁厚/mm節長/cm至穗頂長/cm至穗頂重/g抗折力/kg彎曲力矩/(g·cm)稈型指數/%
          Ⅰ10.3?0.79**0.79**0.69**0.22?0.91**0.42?0.61**
          Ⅰ2?0.22?0.61*0.52*0.19?0.01?0.90**0.07?0.55*
          Ⅰ3?0.15?0.280.390.000.05?0.85**0.04?0.43
          下載: 導出CSV

          表 6  不同氮磷水平對產量及產量性狀的影響(2017年)

          Table 6.  The effects of different nitrogen and phosphorus levels on yield and yield traits (2017)

          處理有效穗數每穗粒數千粒重/g結實率/%產量/(t·hm?2)
          N0P09.00de134.65de33.41cd93.89abcd7.47gh
          N0P17.33f161.99abcde32.76d93.19bcd6.73h
          N0P28.33ef157.23bcde33.45cd92.47cde7.56gh
          N0P39.33cde129.74e36.83ab90.08e7.72g
          N1P09.33cde168.51abcd35.92abc95.38ab8.80eg
          N1P19.33bc152.21cde34.00bcd91.09de8.37fg
          N1P210.333bc153.16cde34.19bcd94.72abc9.41de
          N1P39.33cde158.05bcde34.18bcd95.40ab8.76ef
          N2P09.67cd192.01ab33.95cd95.85ab10.32cd
          N2P19.33cde162.23abcde37.87a96.13a9.86d
          N2P29.33cde165.08abcde34.18bcd96.02a10.20cd
          N2P39.67cd178.32abc34.02bcd96.58a9.81d
          N3P011.33ab170.19abcd34.85bcd94.73abc10.34cd
          N3P112.33a155.63cde34.70bcd95.69ab11.57b
          N3P211.67a152.41cde35.73abc96.06a11.02bc
          N3P311.67a194.42a34.13bcd96.66a13.45a
          N60.000**4.067*0.22812.302**113.898**
          P1.0370.6030.0660.7144.659**
          N×P2.963*1.6882.717*2.466*5.007**
          下載: 導出CSV

          表 7  不同氮磷水平對產量及產量性狀的影響(2018年)

          Table 7.  The effects of different nitrogen and phosphorus levels on yield and yield traits (2018)

          處理有效穗數每穗粒數千粒重/g結實率/%產量(t·hm?2)
          N0P07.00i236.38ab27.28e89.33de6.42fg
          N0P16.67hi206.72abcde27.46de90.67bcde6.86def
          N0P26.40i183.81de28.47bcde91.00abcde5.89g
          N0P38.13efg183.20de27.58de90.33cde5.94g
          N1P07.33gh166.97e28.90abcd93.67abcd7.27d
          N1P18.40def198.73bcde29.24ab94.67abc6.53efg
          N1P29.00cde190.43cde29.18ab95.00ab6.87def
          N1P38.00fg229.41abc27.60cde90.67bcde7.45cd
          N2P09.07cd215.78abcd29.11ab93.67abcd7.98c
          N2P19.13cd244.35a29.24ab88.67e7.97c
          N2P28.67def201.49abcde29.75ab95.33a9.04b
          N2P38.47def196.05bcde29.10abc94.67abc7.19de
          N3P010.53ab214.18abcd29.13ab88.00e9.12b
          N3P19.80bc202.81abcde30.12a95.33a9.09b
          N3P210.93a205.68abcde29.79ab91.33abcde10.04a
          N3P38.93cde222.32abcd30.00a95.33a9.69ab
          N63.725**1.19011.593**3.483*129.307**
          P0.9871.0141.7801.3042.072
          N×P6.258**2.360*0.8183.385**5.839**
          下載: 導出CSV
          幸运快三
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        出版歷程
        • 收稿日期:  2019-05-20
        • 錄用日期:  2020-07-16
        • 網絡出版日期:  2020-09-27
        • 刊出日期:  2020-11-10

        氮磷調控對雜交水稻旌優781抗倒伏性及產量的影響

          作者簡介:陳 婷(1995?),女,四川人,碩士生,主要研究水稻栽培
          通訊作者: 胡運高, huyungao@swust.edu.cn
        • 1. 西南科技大學 水稻研究所,四川 綿陽 621010
        • 2. 綿陽市農業科學研究院,四川 綿陽 621010

        摘要: 為系統研究氮磷肥對水稻抗倒伏特性和產量的綜合影響,試驗基于長期定位試驗田,采用裂區設計,比較研究不同用量氮、磷及其互作處理對水稻抗倒伏性及產量的影響. 結果表明,適宜的氮肥用量能在一定程度上提高水稻的抗倒伏能力,主要是使基部節間抗折力增加,氮肥施用量為150 kg/hm2(N2水平)效果最好,基部Ⅰ2和Ⅰ3節倒伏指數分別比高氮處理降低11%~33%和24%~28%;過量磷肥會使基部節間變長,壁厚降低,倒伏指數增加,植株易倒伏,且在中高磷水平下不施氮肥時也呈現高倒伏指數. 結合產量數據表明,中氮中磷(N 150 kg/hm2、P2O5 120 kg/hm2)條件下可以在保證產量的同時顯著降低水稻的倒伏風險.

        English Abstract

        • 水稻是世界三大糧食作物之一,也是我國最重要的糧食作物,全國2/3以上人口以稻米為主食[1]. 倒伏一直是限制水稻產量的主要因素,20世紀50、60年代的綠色革命中,提高水稻的抗倒伏就是一個核心的內容. 農業科學家采取培育矮化水稻品種和培肥技術來對抗“倒伏”,使得糧食產量大幅提高. 這些高產矮稈抗倒品種的大面積推廣,導致了亞洲國家的水稻“綠色革命”[2]. 70年代以后,中國育種專家選育成功三系、兩系雜交水稻,水稻單產再次大幅度提升. 隨著雜交水稻畝產的提高,水稻植株從目前的半矮稈、半高稈向高稈乃至超高稈轉變,以增加單位面積的生物產量. 植株需要一定的高度,生物產量才高,但植株高了以后易倒伏. 倒伏的發生,不僅造成水稻減產、降低稻米的品質,還會增加稻米收割難度,增加收獲成本[3]. 引起水稻倒伏的因素有很多,如不同基因型、外界環境(氣候條件、栽培條件、種植方式、病蟲害)、品種抗性等[4-7]均會對水稻的倒伏特性產生顯著影響. 在相同品種條件下,栽培措施優化是提高水稻抗倒伏能力重要手段之一. 水稻倒伏可分為莖倒伏和根倒伏,在我國引起水稻倒伏的主要是莖倒伏[8]. 前人研究表明,水稻基部節間的長度與倒伏指數呈顯著性正相關,基部節間越短,抗倒伏性越強,植株越不容易發生倒伏[9]. 通過對不同品種水稻研究表明倒伏多發生在莖稈基部第1、2、3節間,且由自身生長狀況和外界環境因素共同作用而引起[10-13].

          氮肥施用不當是引起水稻倒伏的重要原因. 趙海成等[14]的研究表明,隨著施氮量的增加,植株高度增加,重心上移,基部節間伸長,節間充實度下降,抗折力和彈性模量減小,莖稈倒伏指數增加,抗倒伏能力下降. Zhang等[15]的研究表明,隨著施氮水平增高,水稻莖稈壁厚和直徑減小,莖稈充實度和機械強度降低,倒伏指數增加,作物易倒伏. 磷是作物必需的大量元素之一,也是植物體內許多重要有機化合物的組分,以多種方式參與植物體內各種代謝過程,對水稻高產起到至關重要的作用[16]. 張海鵬[17]的研究表明鈣鎂磷型復合肥對水稻基部直徑、壁厚、橫截面積和鮮重等的良好發育具有一定的促進作用. 周輝[18],施根發等[19]認為合理的氮、磷、鉀配比,可以增強水稻莖稈的韌性,從而提高水稻的抗倒伏能力. 王向平[20]發現增施磷鉀肥,適當提早各生育期追肥,同時合理控制氮肥施用量,可在一定程度上降低倒伏. 張江林等[21]的研究表明,資源型功能磷復肥施用可以增加水稻莖稈Ca、Mg含量,從而提升了水稻第3節間抗折力以及其稈型指數. 目前,氮肥對水稻倒伏的影響研究較多,而氮磷調控下水稻倒伏特性的研究相對較少. 因此,本試驗通過比較不同氮磷處理對水稻莖稈的節間長、壁厚、直徑、稈型指數及倒伏指數等性狀,分析氮磷調控對水稻抗倒伏性及產量的影響,從保障產量和提高水稻抗倒伏性的角度,優化稻田氮磷調控措施.

          • 試驗于2017—2018年在西南科技大學農園試驗基地進行. 試驗地地處涪江上游,年均降水量841.9 mm,年均氣溫16.7~17.3 ℃,年均日照時數841.9 h,平均無霜期283~300 d,屬亞熱帶季風性濕潤氣候,主要種植制度為油稻或麥稻兩熟制. 本試驗田前茬作物為油菜,試驗地土壤為潮土,pH=5.8,有機質24.50 g/kg,全氮1.04 g/kg,全磷0.69 g/kg,全鉀1.23 g/kg,速效氮76.50 mg/kg,速效磷35.20 mg/kg,速效鉀75.10 mg/kg.

          • 供試水稻品種“旌優781”,由四川省農業科學研究院提供,4月10—15日播種,5月8—12日栽插,栽插規格33.3 cm×16.7 cm.

            試驗采用裂區設計,每小區面積12.5 m2,氮肥4個施用水平(純氮)為主因素,每個氮肥水平下設置4個磷(P2O5)水平為副因素,共設計16個處理,重復3次,處理間采用高50 cm、厚30 cm土埂隔開防止串肥串水,詳細處理水平見表1. 磷肥作為基肥1次施入,所有處理的氮肥為純氮,并按照基肥、分蘗肥、穗肥質量比5∶3∶2的比例施用,鉀肥(氯化鉀)用量統一為60 kg/hm2.

            氮肥施用量/
            (kg·hm?2)
            磷肥施用量/
            (kg·hm?2)
            處理
            1234
            000N0P0N0P1N0P2N0P3
            19060N1P0N1P1N1P2N1P3
            2150120N2P0N2P1N2P2N2P3
            3270240N3P0N3P1N3P2N3P3
            N0、N1、N2、N3分別表示0、90、150、270 kg/hm2氮肥施用量處理水平;P0、P1、P2、P3分別表示0、60、120、240 kg/hm2磷肥施用量處理水平,下同.

            表 1  田間試驗處理及處理水平

            Table 1.  Treatment and treatment level of field experiment

          • 在水稻生長成熟前10 d,每處理隨機選取代表性的主莖(5個),將基部第1伸長節間稱為第1節間,用Ⅰ1表示,依次向上分別表示為Ⅰ2、Ⅰ3. 測量各節間長度、直徑、壁厚等;另外,每個小區選取有代表性的水稻5株,用于室內常規考種,測定千粒重、有效穗數、每穗粒數、結實率等指標.

            從田間取回莖稈,保留葉鞘、葉片和穗,并保持不失水. 自行設計間距5 cm的簡易支架,將待測定的節間莖稈置于支架上,將節間中點與測定器中點對應,用HP-30數顯拉力機緩慢勻速向下拉,直至莖稈折斷,儀器上記錄的最高值即為該節間抗折力(kg).

            稈型指數=莖稈外徑(直徑,cm)/稈長(cm) ×100%,

            彎曲力矩=節間基部至穗頂的長度(cm)×該節間基部至穗頂的鮮重(g),

            倒伏指數=彎曲力矩/抗折力×100%[10].

          • 利用Excel2012將2年的數據進行初步整理;采用DPS7.05軟件作雙因素方差分析,用LSD法作差異顯著性比較,顯著性水平為P<0.05;利用GraphPad Prism 8作柱狀圖.

          • 表2可知,氮肥用量對Ⅰ3節抗折力的影響達極顯著水平,磷肥對Ⅰ1節抗折力影響達顯著水平,氮磷互作對Ⅰ1、Ⅰ3節抗折力影響達顯著水平,對Ⅰ2節抗折力影響達極顯著水平;磷肥對各節間彎曲力矩的影響達極顯著水平;氮肥對Ⅰ3節倒伏指數的影響達極顯著水平,磷肥和氮磷互作對Ⅰ1節倒伏指數的影響達極顯著水平.

            處理抗折力/kg彎曲力矩/(g·cm)倒伏指數
            Ⅰ1Ⅰ2Ⅰ3Ⅰ1Ⅰ2Ⅰ3Ⅰ1Ⅰ2Ⅰ3
            N0P02.42ab2.00a1.22ab1795.59cde1623.45bcd1370.46ab75.28de81.79d112.14d
            N0P12.56a1.82ab1.055bc1829.19bcde1676.18abc1434.27ab72.61e94.91cd147.41bcd
            N0P21.56def1.25de0.72de1833.41bcde1608.23bcd1316.95bc118.34b130.11abcd187.43ab
            N0P31.15f0.84e0.76cde1780.62cde1528.67bcd1243.41bc160.23a183.78a171.34abc
            N1P02.36ab1.76abc1.08abc1642.53de1446.56cd1181.52bc69.71e82.46d112.33d
            N1P11.57def1.2467de0.99bcd1586.23e1348.75d1103.30c103.30bcd111.02bcd111.96d
            N1P21.79cde1.44bcd1.00bcd1832.47bcde1639.01abcd1374.40ab106.52bc116.89bcd142.60bcd
            N1P31.900bcd1.34bcd1.41a2167.38a1928.21a1611.48a119.59b143.92abc117.00d
            N2P02.19abc1.51abcd1.17ab1761.30cde1570.44bcd1272.43bc80.74cde106.08cd108.86d
            N2P11.61def1.56abcd1.19ab1866.65abcde1612.75bcd1314.84bc117.67b103.34cd110.50d
            N2P21.91bcd1.50abcd1.15ab1918.83abcd1668.64abc1376.55ab103.52bcd111.48bcd122.98cd
            N2P32.27abc1.60abcd1.06bc2132.28ab1941.70a1634.95a93.80bcde121.25bcd156.39abcd
            N3P02.04abcd1.12de0.63e1673.29de1472.86cd1211.02bc81.97cde169.74ab200.88a
            N3P11.89bcd1.17de0.95bcde1785.42cde1510.67bcd1222.78bc94.44bcde132.40abcd130.90cd
            N3P21.98bcd1.32cde0.96bcde1841.17bcde1605.35bcd1322.17bc94.51bcde139.85abcd143.25bcd
            N3P31.26ef1.24de0.90bcde2084.40abc1777.94ab1426.32ab169.03a145.14abc159.21abcd
            N0.0842.7835.508**0.8660.9450.9491.1882.3724.596**
            P2.924*2.760.4566.369**5.464**4.883**24.67**2.8731.846
            N×P2.493*2.916**2.862*1.1221.6282.0865.565**1.2672.075
            Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3分別表示由水稻基部向上第1、2、3節間;N表示施氮量,P表示施磷量,N×P表示施氮量與施磷量兩者互作;不同小寫字母表示差異顯著(P < 0. 05),* 和**分別表示5%和1%水平顯著,下同.

            表 2  不同氮磷水平下各節間抗折力、彎曲力矩及倒伏指數比較(2017—2018年平均值)

            Table 2.  Comparison of bending resistance, bending moment and lodging index between internodes at different nitrogen and phosphorus levels (2017—2018 average)

            在P0和P1條件下,隨著氮用量的增加,各節間抗折力下降,Ⅰ2和Ⅰ3節達到顯著水平的下降;在P2和P3條件下,隨著氮用量的增加,抗折力呈現先增加后降低的趨勢,大部分節間抗折力均在N2水平下最大(Ⅰ1節N2P2和Ⅰ3節N2P3除外),說明適當的氮磷配施可以增加水稻莖稈的抗折力;Ⅰ1和Ⅰ2節彎曲力矩在P0、P1、P2條件下無顯著性差異,P3條件下各節間彎曲力矩隨氮用量的增加而增加,說明高氮高磷會增加水稻節間彎曲力矩. 倒伏指數是衡量和評價作物抗倒伏能力的一個重要參數,其值越低,表明作物莖稈抗倒伏能力越強,越不易倒伏. P0條件下,隨氮用量的增加,Ⅰ1節倒伏指數無顯著性差異,Ⅰ2、Ⅰ3節均在N3水平下最高,P1、P2條件下各節間倒伏指數差異不顯著,P3條件下各節間均在N0、N3水平時倒伏指數較高.

            在N0、N1條件下,隨著磷用量的增加,各節間抗折力逐漸下降(Ⅰ3節N1P3除外),N3條件下,隨著磷用量的增加抗折力降低,但差異逐漸縮?。á?除外). N0水平下,各節間彎曲力矩差異不顯著,N1、N2、N3水平下,各節間彎曲力矩隨磷用量增加而增加. N0、N1條件下,倒伏指數隨著磷用量的增加而增加,N2條件下各節間倒伏指數差異不顯著,N3條件下,隨著磷用量增加,Ⅰ1節倒伏指數增加,Ⅰ2節差異不顯著,Ⅰ3節不施磷(P0)和高磷(P3)下時倒伏指數均高于中磷處理.

          • 方差分析結果顯示(表3),氮肥、磷肥及氮磷互作對水稻Ⅰ1節間長度達到極顯著水平的影響;磷肥對Ⅰ2節間長度達到顯著水平的影響,氮磷互作對其達到極顯著水平的影響;磷肥、氮肥及氮磷互作對水稻Ⅰ3節間長度均未達到顯著水平的影響.

            處理Ⅰ1Ⅰ2Ⅰ3
            節間長/cm直徑/mm壁厚/mm節間長/cm直徑/mm壁厚/mm節間長/cm直徑/mm壁厚/mm
            N22.528**1.0720.4682.2090.1741.4011.4470.4200.084
            P18.865**0.7861.2444.199*1.2327.038**1.6040.7682.924*
            N×P23.855**1.1913.123**3.802**1.2781.6510.8801.6652.493*

            表 3  施氮量和施磷量及其互作效應對莖稈物理性狀的方差分析(2017—2018年平均值)

            Table 3.  The ANOVA analysis of the effects of nitrogen and phosphorus application and their interaction on stem physical traits (2017—2018 average)

            圖1可以看出,隨著氮肥和磷肥施用量的增加,基部各節間長度均呈增加趨勢. 基部Ⅰ1節隨著氮肥施用量的增加而顯著伸長,隨著節位的增加,氮肥對節長的伸長作用逐漸降低,至Ⅰ3節,節間長度受氮肥影響不顯著;施用磷肥可以顯著提高基部各節間長度,但繼續增加施用量對各節間長度的影響不顯著. N3處理下Ⅰ1、Ⅰ2節間長度比N0處理分別增加26%和12%;P3處理比P0處理基部各節間增加8%~23%.

            圖  1  氮磷處理對水稻莖稈基部節間長度的影響

            Figure 1.  The effect of nitrogen and phosphorus treatment on basal internode length of rice stalks

          • 方差分析結果顯示(表3),氮肥、磷肥及氮磷互作對水稻基部各節間直徑的影響未達到顯著水平.

            圖2可知,隨著施氮量的增加,水稻各節間直徑也隨之增加,但差異不顯著,說明氮肥對該品種水稻節間直徑的影響不大. 磷肥對水稻節間直徑的影響同氮肥一致,隨著用量的增加,直徑也增加,但同樣未達到顯著水平的差異.

            圖  2  氮磷對水稻莖稈基部節間直徑的影響

            Figure 2.  The effect of nitrogen and phosphorus on diameter of basal internode of rice stalk

          • 方差分析結果顯示(表3),氮肥及磷肥對水稻Ⅰ1節壁厚未達到顯著水平的影響,氮磷互作對Ⅰ1節間壁厚的影響達極顯著水平;磷肥對水稻Ⅰ2節壁厚達極顯著水平的影響,氮肥和氮磷互作未達到顯著水平的影響;氮肥對水稻Ⅰ3節壁厚未達顯著水平的影響,磷肥和氮磷互作對其達顯著水平的影響.

            圖3可知,隨著氮肥用量和磷肥用量的增加,對水稻基部各節間壁厚的影響各不相同:氮肥對各節間壁厚的影響未達顯著水平;隨著磷肥用量的增加,水稻基部各節間壁厚降低,P3處理分別比P0處理降低14%、20%和15%,說明超過一定用量的磷肥會降低水稻基部節間壁厚.

            圖  3  氮磷對水稻莖稈基部節間壁厚的影響

            Figure 3.  The effect of nitrogen and phosphorus on the internode wall thickness at the base of rice stalk

          • 圖4可知,隨著氮肥用量和磷肥用量的增加,水稻株高隨之增加,且達到顯著水平的差異,株高隨著氮肥用量的增加而增長,在N3處理時最高,為119.93 cm,在N0處理時最低,為110.47 cm,N3處理比N0處理增加9%,說明氮肥能增加該品種水稻株高. 施磷可以顯著增加水稻株高,但繼續增加施用量對株高的影響不顯著,株高在P1處理時最高,為114.85 cm,在P0處理時最低,為113.4 cm,P1處理比P0處理增高1%,說明合適的磷肥用量會增加該水稻品種的株高,而超過適宜用量的磷肥對株高的影響不顯著.

            圖  4  氮磷對水稻株高的影響

            Figure 4.  The effect of nitrogen and phosphorus on plant height of rice

          • 方差分析表明(表4),磷肥對各節間至穗頂長的影響達極顯著水平的,氮肥對Ⅰ1節稈型指數達極顯著水平的影響. 磷肥對Ⅰ1節稈型指數達顯著水平的影響,氮磷互作對Ⅰ1、Ⅰ2節稈型指數達極顯著水平的影響,其余均未達到顯著水平的影響.

            處理Ⅰ1Ⅰ2Ⅰ3
            至穗頂長/cm至穗頂重/g稈型指數%至穗頂長/cm至穗頂重/g稈型指數/%至穗頂長/cm至穗頂重/g稈型指數/%
            N0114.62a15.79a16.29a109.58a14.68a7.99a100.75a13.30a4.29a
            N1116.22a15.52a13.73bc110.73a14.32a7.38ab101.57a12.93a4.25a
            N2115.84a16.55a14.51b110.35a15.36a7.36ab100.89a13.84a4.34a
            N3115.30a16.05a12.26c108.94a14.66a6.92b99.04a13.13a4.02a
            P0110.50c15.55b15.62a105.64c14.47b8.04a97.05c12.97b4.45a
            P1114.59b15.49b14.11b108.82bc14.21b7.34ab99.63bc12.80b4.19a
            P2117.38ab15.81ab13.42b111.61ab14.6ab7.29ab102.16ab13.18ab4.05a
            P3119.52a17.06a13.64b113.52a15.77a6.97b103.41a14.25a4.22a
            N0.3730.99310.507**0.4941.0202.0671.0850.9080.657
            P11.696**2.7253.647*9.083**2.5702.1427.464**2.5230.905
            N×P0.3261.11711.958**0.4371.4553.900**1.3561.5221.053

            表 4  不同氮磷水平下各節間稈型指數比較(2017—2018年平均值)

            Table 4.  Comparison of internode culm type indexes at different nitrogen and phosphorus levels (2017—2018 average)

            隨著氮肥和磷肥用量的增加,對節間至穗頂長和至穗頂重影響各不相同(表4),隨著氮肥用量的增加各節間至穗頂長和至穗頂重差異不顯著. 各節間至穗頂長和至穗頂重隨著磷肥用量的增加,均不斷增加,P3處理與P0處理相比,各節間至穗頂長分別增加8%、7%和7%,各節間至穗頂重分別增加10%、9%和10%,說明隨著磷肥用量增加,水稻各節間至穗頂長和至穗頂重增加.

            稈型指數是綜合反映水稻抗倒伏能力的指標之一,其值越大水稻株型越偏向粗短型,越不易倒伏,反之亦然. 隨著氮肥和磷肥用量的增加,基部各節間稈型指數均呈降低趨勢. 基部Ⅰ1節稈型指數隨著氮肥用量的增加而顯著降低. 隨著節位的增加,氮肥對稈型指數的降低作用逐漸下降,至Ⅰ3節稈型指數在各處理間差異不顯著. N3處理下Ⅰ1、Ⅰ2節稈型指數比N0處理分別降低33%和15%. 稈型指數也隨著磷肥用量的增加而降低,在Ⅰ1、Ⅰ2節P3處理比P0均降低15%. 同樣磷肥對Ⅰ3節稈型指數影響不大,說明磷肥能降低該品種水稻基部1、2節的稈型指數,而對第3節影響不顯著.

          • 相關性分析結果(表5)表明,Ⅰ1節節長和至穗頂長與倒伏指數達到極顯著正相關;壁厚、抗折力、稈型指數與倒伏指數的相關系數分別為?0.79、?0.91和?0.61,均為極顯著負相關;直徑、至穗頂重和彎曲力矩與倒伏指數為不顯著性相關. Ⅰ2節壁厚和抗折力與倒伏指數分別達到顯著和極顯著負相關,節長與倒伏指數為顯著正相關,稈型指數與倒伏指數呈顯著負相關,其余為不顯著性相關. Ⅰ3節抗折力與倒伏指數達到極顯著負相關,其余均未達到顯著性相關.

            節間直徑/mm壁厚/mm節長/cm至穗頂長/cm至穗頂重/g抗折力/kg彎曲力矩/(g·cm)稈型指數/%
            Ⅰ10.3?0.79**0.79**0.69**0.22?0.91**0.42?0.61**
            Ⅰ2?0.22?0.61*0.52*0.19?0.01?0.90**0.07?0.55*
            Ⅰ3?0.15?0.280.390.000.05?0.85**0.04?0.43

            表 5  莖稈性狀、抗倒伏性狀與倒伏指數的相關關系

            Table 5.  The correlation between stem traits, lodging resistance traits and lodging index

          • 表6可知,氮肥用量對水稻有效穗數、結實率和產量的影響達到極顯著水平,對每穗粒數的影響達顯著水平;磷肥用量對產量的影響達極顯著水平;氮磷互作對有效穗、千粒重和結實率達顯著水平的影響,對產量達極顯著水平影響.

            處理有效穗數每穗粒數千粒重/g結實率/%產量/(t·hm?2)
            N0P09.00de134.65de33.41cd93.89abcd7.47gh
            N0P17.33f161.99abcde32.76d93.19bcd6.73h
            N0P28.33ef157.23bcde33.45cd92.47cde7.56gh
            N0P39.33cde129.74e36.83ab90.08e7.72g
            N1P09.33cde168.51abcd35.92abc95.38ab8.80eg
            N1P19.33bc152.21cde34.00bcd91.09de8.37fg
            N1P210.333bc153.16cde34.19bcd94.72abc9.41de
            N1P39.33cde158.05bcde34.18bcd95.40ab8.76ef
            N2P09.67cd192.01ab33.95cd95.85ab10.32cd
            N2P19.33cde162.23abcde37.87a96.13a9.86d
            N2P29.33cde165.08abcde34.18bcd96.02a10.20cd
            N2P39.67cd178.32abc34.02bcd96.58a9.81d
            N3P011.33ab170.19abcd34.85bcd94.73abc10.34cd
            N3P112.33a155.63cde34.70bcd95.69ab11.57b
            N3P211.67a152.41cde35.73abc96.06a11.02bc
            N3P311.67a194.42a34.13bcd96.66a13.45a
            N60.000**4.067*0.22812.302**113.898**
            P1.0370.6030.0660.7144.659**
            N×P2.963*1.6882.717*2.466*5.007**

            表 6  不同氮磷水平對產量及產量性狀的影響(2017年)

            Table 6.  The effects of different nitrogen and phosphorus levels on yield and yield traits (2017)

            16個處理中產量及產量性狀均在N3P3處理下最高(千粒重除外). 單株有效穗在N0P1時最低,為7.33穗/株;每穗粒數在N0P3處理下最低,為129.74粒/穗,在N3P3時最高,其次為N2P0、N2P3,且三者間無差異. 千粒重在N2P1時最高,為37.87 g,在N0P1時最低,為32.76 g,與N2P1相比,N0P1千粒重降低16%. 產量在N3P3時最高,比最低處理N0P1增加1倍,在N0條件下,產量隨磷用量的增加先降低后增加,在N1、N2條件下,隨著磷肥用量的增長,產量呈現先降低再增加后又降低的趨勢,磷肥對水稻具增產作用,而超過一定用量的磷肥對增加稻谷產量的效果不顯著.

            表7可知,在2018年單株有效穗數在N3P2處理下最高,為10.93/株. 每穗粒數、千粒重和結實率在N2、N3水平下各處理間差異均不顯著(每穗粒數N2P3和結實率N2P1、N3P0除外),說明超過一定用量的的氮肥和磷肥對結實率、千粒重和每穗粒數的增加效果不顯著. 產量在N3P2時最高,為10.04 t/hm2,與N3P3間差異不顯著,其次為N3P0、N3P1和N2P2,且三者間差異不顯著. 兩年的數據表明氮肥對水稻具增產作用,而一定的磷肥能增加水稻產量,超過適宜范圍后對產量影響不顯著.

            處理有效穗數每穗粒數千粒重/g結實率/%產量(t·hm?2)
            N0P07.00i236.38ab27.28e89.33de6.42fg
            N0P16.67hi206.72abcde27.46de90.67bcde6.86def
            N0P26.40i183.81de28.47bcde91.00abcde5.89g
            N0P38.13efg183.20de27.58de90.33cde5.94g
            N1P07.33gh166.97e28.90abcd93.67abcd7.27d
            N1P18.40def198.73bcde29.24ab94.67abc6.53efg
            N1P29.00cde190.43cde29.18ab95.00ab6.87def
            N1P38.00fg229.41abc27.60cde90.67bcde7.45cd
            N2P09.07cd215.78abcd29.11ab93.67abcd7.98c
            N2P19.13cd244.35a29.24ab88.67e7.97c
            N2P28.67def201.49abcde29.75ab95.33a9.04b
            N2P38.47def196.05bcde29.10abc94.67abc7.19de
            N3P010.53ab214.18abcd29.13ab88.00e9.12b
            N3P19.80bc202.81abcde30.12a95.33a9.09b
            N3P210.93a205.68abcde29.79ab91.33abcde10.04a
            N3P38.93cde222.32abcd30.00a95.33a9.69ab
            N63.725**1.19011.593**3.483*129.307**
            P0.9871.0141.7801.3042.072
            N×P6.258**2.360*0.8183.385**5.839**

            表 7  不同氮磷水平對產量及產量性狀的影響(2018年)

            Table 7.  The effects of different nitrogen and phosphorus levels on yield and yield traits (2018)

          • 生產上增加氮肥施用量是提高水稻產量的主要措施之一,但隨著氮肥用量的增加,水稻莖稈基部節間長度、株高和生物量增加,從而增加了水稻倒伏的風險. 孫旭初[22]認為,莖稈長度、彎曲力矩、莖稈壁厚、抗折力和倒伏指數存在顯著負相關關系. 本研究得出,氮肥對水稻節間伸長具促進作用,尤其是基部1、2節,而壁厚、直徑和株高無顯著性差異,同時抗折力隨氮用量的增加而逐漸下降,倒伏指數在N3處理下最高(表2),最易發生倒伏,這與金正勛[23]、石揚娟[24]、肖楠[25]、陳志攀等[26]研究結果一致,原因可能是莖稈氮含量過高不利于貯藏物質的積累,莖稈機械組織疏松,從而降低了莖稈的抗倒性[27-28]. 在磷肥充裕條件下,不供應氮肥(N0P3)處理與適宜氮肥(N2P3)處理相比,各節間抗折力顯著下降(表2),這與石揚娟[24]、趙琦[29]等研究結果一致,原因可能是雖然氮磷肥都是水稻生長的必需元素,但氮肥對水稻的影響更大,磷肥供應充足而不施氮肥,難以滿足水稻植株前期養分需求,生長發育受限,莖稈強度和充實度不夠,基部節間抗折力下降,進而降低水稻抗倒伏能力,但對基部節間直徑及壁厚的影響不大. 相關性分析結果表明節長與倒伏指數呈顯著正相關,稈型指數、壁厚、直徑與倒伏指數呈負相關(表5),這與楊惠杰[30]、蕭長亮[31]、申廣勒等[13]結果一致.

          • 吳平華等[32]指出過量的磷肥會增加小麥倒伏指數,孫世賢等[33]指出施用大量的氮磷肥會降低玉米莖稈強度進而增加倒伏. 本試驗結果表明,隨著磷肥用量的增加,節間長度和株高增加(圖1,圖4),使莖稈承受的重量(彎曲力矩)增加,同時基部1、2節抗折力、稈型指數和壁厚呈現降低的趨勢,莖稈強度降低,進而導致植株抗倒伏性能減弱,在P3處理時倒伏指數最高(表2)最易發生倒伏. 目前,磷肥對水稻倒伏影響的報道相對較少,推測原因可能是過高的施磷量會抑制莖稈C/N比的提高,不利于莖稈強度和硬度的提高,進而不利于植株莖稈抗倒性能的提高[34, 24]. 本研究中對莖稈化學成分的變化過程尚不明確,因此,今后將進一步研究氮磷調控下水稻莖稈木質素、纖維素、半纖維素等相關性狀變化,以闡明其與水稻抗倒伏能力的關系. 此外,前人研究得出硅肥能提高水稻基部節間抗折力,縮短節間長度,減少倒伏的發生,而植株磷素吸收過多會降低對硅的吸收,缺硅則葉變脆,莖稈纖細,易發生倒伏[35-37],推測這也是造成過量磷肥使水稻倒伏的原因之一.

          • 氮、磷是水稻生長發育和產量保證的關鍵控制因子,在一定施肥范圍內,水稻產量和品質隨著施肥水平的增加而增加,但是超過一定用量之后,產量就不再增加甚至減少. 2017年數據表明,隨著氮肥用量由N0增加至N3,有效穗數、每穗粒數、結實率逐漸增加,產量在N3處理下達到最高,為11.59 t/hm2,均顯著高于不施氮處理(N0). 2018年數據表明,隨著施氮量的增加,產量及產量性狀也隨之增加,每穗粒數、千粒重和結實率在N2、N3水平下各處理間差異均不顯著(每穗粒數N2P3和結實率N2P1、N3P0除外),產量增幅亦呈上升趨勢.

            磷肥對該品種水稻產量及產量構成因子有增加作用,但產量構成因子均未達到顯著水平的影響,產量在P3處理下最高(2017年),為9.94 t/hm2,比P0處理增產8%,而P3與P2處理產量差異不顯著,且P3比P2處理多施120 kg/hm2磷肥,說明超過一定范圍的磷肥對水稻產量影響不顯著,這與呂亞敏等[38]結果一致. 2018年數據表明,施磷量由P0增加至P1,P1增加至P2時,產量呈現增加趨勢,而施磷量由P2增加至P3時,產量顯著下降,P3處理比P2處理降低5%,說明超過適宜用量的磷肥會降低水稻產量,這與郭鑫年等[39],張忠學等[40]結果一致. 兩年的田間試驗結果表明,與單一施用氮肥或磷肥相比,氮磷肥配施可以進一步提高水稻產量;與不施氮磷肥處理相比,通過氮磷肥配合施用最大分別可實現水稻增產33%和44%. 由表6表7可知,氮磷互作對結實率、有效穗及產量均達到顯著或極顯著水平的影響,由此可見,通過適宜氮磷肥互作能促進水稻生長,產量增加.

          • 本研究表明水稻旌優781在N3水平(270 kg/hm2)下倒伏指數最高,在中高磷條件下不施氮肥時倒伏指數也高. 在N0和N1水平下,各處理倒伏指數隨著磷肥用量的增加而增加,而在中高氮水平下(N2和N3),磷肥用量對各處理倒伏指數影響不顯著. 綜合兩年產量數據可知,N3處理下產量最高,但其對產量的增加效應遠小于其抗倒伏能力的降低效應(倒伏指數增加28%);P2處理下,不僅倒伏指數最低. 同時,2018年產量表現為最高,2017年與P3處理差異不顯著. 因此,水稻旌優781最適氮磷施用水平為N2P2(N150 kg/hm2、P2O5120 kg/hm2),增加產量的同時增加植株的抗倒性.

        參考文獻 (40)

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