华南地区水稻一次性穗肥追施维持高产与氮素利用效率

《Food and Energy Security》：One-Time Top-Dressing of Panicle Nitrogen Fertilizer Maintains High Grain Yield and Nitrogen Use Efficiency of Rice in South China

　　

优化水稻生产的氮肥（N）管理通常采用多次分期施氮以提高稻谷产量和氮素利用效率（NUE）。然而，中国农村劳动力短缺凸显出减少施肥次数以降低人工投入、提高生产率的必要。简化氮肥管理在水稻生产关键期减少施用次数，但其效果仍不确定。研究人员于2018年早稻和晚稻季开展田间试验，设5个处理：N0（不施氮）、TC（分蘖期、穗分化初期（PI）和灌浆期优化施氮）、N1和N2（总氮量与TC相同，于最上节间伸长（IE）或PI一次性追肥）、RN1和RN2（较TC减量，于IE或PI一次性追肥）。评估施氮管理对产量、产量构成、农艺性状、生物量、氮吸收及NUE的影响。两季中，N2取得与TC相当的产量和NUE，而N1的稻谷产量、农ronomic N use efficiency（AEN）、partial factor productivity（PFPN）、physiological N use efficiency（PEN）显著降低；RN1和RN2晚稻季显著减产。结果表明可省去分蘖肥和粒肥，PI一次性追肥可支撑高产与高NUE。N2与TC相当源于适宜穗数、实粒数、总生物量与氮吸收。N2代表劳动力受限条件下兼顾高产与高NUE的简化施氮策略。

《Food and Energy Security》刊载的该研究以华南双季稻为对象，针对农村劳动力短缺、传统多次分期施氮 labour?intensive 与氮肥过量导致氮素利用效率（nitrogen use efficiency，NUE）低下等问题，提出能否以“一次基肥＋一次穗肥”替代“三控（Three Controls，TC）”多次施肥。研究人员以杂交稻天优3618为材料，在广东广州白云试验站开展早、晚稻田间试验，比较N0、TC、N1（最上节间伸长（uppermost internode elongation，IE）追肥）、N2（穗分化初期（primary branch differentiation，PI）追肥）及减量RN1、RN2处理，探讨简化施氮能否维持高产与高NUE。结论显示：基肥40%＋PI追肥60%的N2处理在两季均取得与TC相当的稻谷产量与NUE，可省去分蘖肥和粒肥，是劳动力节约型高产高效施氮路径；研究为华南规模化、老龄化种植下减肥减工提供科学依据。

作者开展研究用到的主要关键技术方法如下：采用完全随机区组设计，早、晚稻各设N0、TC、N1、N2、RN1、RN2共6处理、4重复；以杂交稻天优3618为供试品种，基肥机械施用、追肥人工或无人机可行；于PI、抽穗（heading，HD）、成熟（maturity，MA）取样测地上部生物量与凯氏法氮浓度；用SPAD测叶色、叶面积仪测LAI、冠层分析仪测光截获率（light interception，LI）；按Peng等方法计算apparent recovery efficiency（RE_N）、agronomic N use efficiency（AE_N）、partial factor productivity（PFP_N）、internal N use efficiency（IE_N）、physiological N use efficiency（PE_N）；用R软件做单因素ANOVA、Pearson相关和结构方程模型（structural equation modeling，SEM）分析两季汇总数据。

3 结果

3.1 产量及其构成：研究人员通过早晚稻产量与穗数、每穗颖花数、结实率、千粒重测定发现，N2早稻产量8.15 t ha^?1、晚稻与TC无显著差异；N1两季均较低，RN1/RN2晚稻显著减产。N2与TC穗数、总颖花数协调，说明PI追肥可保穗数且不损充实度。

3.2 水稻农艺性状：通过SPAD、分蘖数、LI、LAI和地上部生物量动态观测，研究人员发现N1/RN1在PI叶色高但HD叶色低、旗叶下垂、光合与物质转运差；N2在HD的SPAD、LAI与TC相当或更高，分蘖数和冠层光截获足以支撑高产。

3.3 氮吸收与氮素利用效率：通过分阶段氮积累与成熟总吸收计算，研究人员发现N1/RN1在移栽—PI吸氮过多、PI—HD吸氮不足；N2的PI—HD吸氮与TC接近，RE_N、AE_N、PFP_N、IE_N、PE_N与TC相当，证明PI追肥使氮供需匹配。

3.4 产量与农艺性状及氮吸收的关系：通过回归与SEM，研究人员发现生物量、总氮吸收与产量正相关；SEM中分蘖数→单位面积总粒数（total grain number per unit area，TGN）路径系数0.73，TGN→产量0.78，LAI对干物质正效应0.84，说明简化施氮经分蘖与库容调控产量。

4 讨论

4.1 速效化肥简化施氮可行性：研究人员指出N2用普通尿素即可替代多次施肥，总氮较农民习惯减约16.7%仍高产高效，适用于华南常规与杂交稻。

4.2 施氮关键时期：研究人员认为PI较IE更利穗形成与花后源库协调；IE早施致HD氮亏、旗叶披垂、灌浆差、产量降。

4.3 足够穗数与适时穗肥：研究人员强调杂交稻分蘖强，40%基肥已够早期生长；60%氮留至PI抑制无效分蘖、促有效穗与大库，生物量转运与TC相当。

4.4 一次基肥一次穗肥的高NUE：研究人员综述穗肥RE_N高于基肥/分蘖肥，N2缺分蘖肥和粒肥仍靠PI吸氮实现总吸收与TC持平，NUE不降。

4.5 少次减量提升收益：研究人员指出TC多次施肥人工高，N2减两次追肥，配合无人机（unmanned aerial vehicle，UAV）追肥可再降成本，农户更易采纳。

5 结论

研究表明，基肥＋PI一次追肥（N2）两季均取得与TC相当的稻谷产量与NUE；IE追肥的N1产量、AE_N、PFP_N、PE_N显著低于TC；RN1/RN2晚稻减产。N2因HD较高SPAD与充足穗数使结实不降。实现高产高NUE的关键在于PI适时追肥，以维持有效穗和大LAI。故“基肥＋PI追肥”可作为华南水稻减产工、保产、提效的简化氮肥管理策略。