施氮量对不同水稻品种氮肥利用率和农艺性状的影响

ＡｃｔａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｅＪｉａｎｇｘｉ

ＤＯＩ：１０．１９３８６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｘｎｙｘｂ．２０１９．１２．０５

ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｘｎｙｘｂ．ｃｏｍ

施氮量对不同水稻品种氮肥利用率和农艺性状的影响

孙志广，王宝祥，杨波，徐波，邢运高，刘艳，ＢｅｌｌｏＢａｂａｔｕｎｄｅＫａｚｅｅｍ，徐大勇∗

（江苏徐淮地区连云港农业科学研究所／江苏省现代作物生产协同创新中心水稻研究室，江苏连云港２２２００６）

摘　要：以适于黄淮稻区的１８个粳稻品种为材料，设置４个氮肥水平（０、２２５、３００和３７５ｋｇ／ｈｍ），研究了

２

施氮量对不同水稻品种氮肥利用率和农艺性状的影响。结果表明：在不同的施氮水平下，各品种的氮肥农学利用率及农艺性状变异显著；株高、有效穗数、全生育期以及单株谷重随着氮肥施用量的增加而显著提高；氮肥偏生产力及结实率随着氮肥施用量的增加而降低；千粒重、每穗粒数、氮肥农学利用率和穗长等性状随氮肥施用量的增加而呈现先增加后降低的趋势。利用隶属度函数和Ｋ－均值聚类分析方法，综合评价出氮肥利用率最好的３个品种为盐稻１５１９８、连粳７号和津粳优２１８６。

关键词：粳稻；施氮量；农艺性状；氮肥利用率

中图分类号：Ｓ５１１．０６２　文献标志码：Ａ　文章编号：１００１－８５８１（２０１９）１２－００２３－０６

ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＮｉｔｒｏｇｅｎＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＬｅｖｅｌｓｏｎＮｉｔｒｏｇｅｎＵｓｅＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄＡｇｒｏｎｏｍｉｃＴｒａｉｔｓｏｆＲｉｃｅＣｕｌｔｉｖａｒｓ

ＳＵＮＺｈｉ－ｇｕａｎｇ，ＷＡＮＧＢａｏ－ｘｉａｎｇ，ＹＡＮＧＢｏ，ＸＵＢｏ，ＸＩＮＧＹｕｎ－ｇａｏ，

ＬＩＵＹａｎ，ＢＥＬＬＯＢａｂａｔｕｎｄｅＫａｚｅｅｍ，ＸＵＤａ－ｙｏｎｇ∗

（ＬｉａｎｙｕｎｇａｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓｉｎＸｕ－ＨｕａｉＤｉｓｔｒｉｃｔ，ＪｉａｎｇｓｕＰｒｏｖｉｎｃｅ／

ＪｉａｎｇｓｕＣｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒｆｏｒＭｏｄｅｒｎＣｒｏｐＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，Ｌｉａｎｙｕｎｇａｎｇ２２２００６，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｉｎａｇｒｏｎｏｍｉｃｔｒａｉｔｓａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎｕｓｅｅｆｆｃｉｅｎｃｙａｍｏｎｇｒｉｃｅｖａｒｉｅｔｉｅｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｎｉｔｒｏｇｅｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｌｅｖｅｌｓ，１８ｊａｐｏｎｉｃａｒｉｃｅｖａｒｉｅｔｉｅｓｗｅｒｅｓｅｌｅｃｔｅｄａｓｔｅｓｔｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｆｏｕｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｏｆＮ（０，２２５，３００ａｎｄ３７５ｋｇ／ｈｍ２）ｗｅｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｌｅｖｅｌｓｏｎｎｉｔｒｏｇｅｎｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄａｇｒｏｎｏｍｉｃｔｒａｉｔｓｏｆｒｉｃｅｃｕｌｔｉｖａｒｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｎｉｔｒｏｇｅｎａｇｒｏｎｏｍｙｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄａｇｒｏｎｏｍｉｃｔｒａｉｔｓｖａｒｉｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｎｉ⁃ｔｒｏｇｅｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｌｅｖｅｌｓ．Ｐｌａｎｔｈｅｉｇｈｔ，ｐａｎｉｃｌｅｓｎｕｍｂｅｒｐｅｒｐｌａｎｔ，ｗｈｏｌｅｇｒｏｗｔｈｐｅｒｉｏｄａｎｄｇｒａｉｎｗｅｉｇｈｔｐｅｒｐｌａｎｔｉｎｃｒｅａｓｅｄｓｉｇ⁃ｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｓｅｅｄｓｅｔｔｉｎｇｒａｔｅａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎｐａｒｔｉａｌｆａｃｔｏｒｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｐａｎｉｃｌｅｓｌｅｎｇｔｈ，ｇｒａｉｎｓｐｅｒｐａｎｉｃｌｅ，１０００－ｇｒａｉｎｗｅｉｇｈｔｉｎｃｒｅａｓｅｄｆｉｒｓｔａｎｄｔｈｅｎｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．ＴｈｅｍｅｍｂｅｒｓｈｉｐｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄＫ－ｍｅａｎｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．ｔｈｅｔｈｒｅｅｖａ⁃ｒｉｅｔｉｅｓｅｖａｌｕａｔｅｄｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙｗｉｔｈｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔｎｉｔｒｏｇｅｎｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｗｅｒｅＹａｎｄａｏ１５１９８，Ｌｉａｎｊｉｎｇ７ａｎｄＪｉｎｊｉｎｇｙｏｕ２１８６．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｊａｐｏｎｉｃａｒｉｃｅ；Ｎｉｔｒｏｇｅｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｌｅｖｅｌｓ；Ａｇｒｏｎｏｍｉｃｔｒａｉｔｓ；Ｎｉｔｒｏｇｅｎｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ

　　氮素是植物生长发育所必需的营养元素，是构成许多植物大分子的主要成分，合理有效地施用氮肥可以显著提高作物的产量和品质。我国是世界上最大的水稻生产国和消费国，同时也是一２０１７年，稻谷产量增加了５０％以上，但与此同时，农用化肥施用折纯量也增加了接近４倍（从１２６９万ｔ到５８５９万ｔ），氮肥施用量比全球平均水平高出７０％（国家统计局ｈｔｔｐ：／／ｄａｔａ．ｓｔａｔｓ．ｇｏｖ．ｃｎ）。然

而，在施入的氮肥总量中，水稻能有效利用的不到４０％，其余氮肥通过各种物理化学过程流失到大气、地下水和河流中，最终导致水体和土壤的破坏以及氧化亚氮等温室气体浓度的上升［３４］。因此，必须同时兼顾环境和经济因素，以确保氮肥的有效利用，实现可持续的作物生产。

黄淮稻区是我国第二大优质粳稻生产区，每年生产约１００亿千克水稻。当地多数农民根据自己的经验施用追肥，忽视追肥的最佳时机和适宜

个氮肥投入高的国家［１２］。在我国，从１９８０年至

　收稿日期：２０１９－０６－０６

基金项目：国家七大育种专项（２０１７ＹＦＤ０１００４００）；江苏省农业重大品种创制（ＰＺＣＺ２０１７０４）；连云港市财政专项（ＱＮＪＪ１９０２、ＱＮＪＪ１８０１）。作者简介：孙志广（１９８９─），男，助理研究员，博士，研究方向为水稻遗传育种及抗病虫害。∗通信作者：徐大勇。

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江　西　农　业　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　　３１卷

用量，为了保证产量，施用大量氮肥入农田。然而，过量氮肥的施用不仅没有提高水稻产量，还导致氮肥利用效率显著降低。因此，提高作物氮肥利用效率，不仅可以在有限的氮供应条件下提高作物产量，通过提高净利润惠及农民，还可以减轻化肥过量施用带来的环境污染。

本研究以１８个适合黄淮稻区种植的粳稻品种为研究对象，设置４种施氮量处理，观察了不同施氮量条件下不同品种的主要农艺性状、产量及氮施进行稻田管理。１．２　测定项目及方法

在水稻成熟期，按照水稻种质资源描述规范，每小区取代表性水稻植株５株，考察水稻的主要农艺性状和经济性状，包括株高、有效穗数、穗长、每穗粒数、每穗实粒数、千粒重、全生育期、单株谷重。１．３　数据分析

利用Ｅｘｃｅｌ２０１０进行试验数据的录入、整理，肥农学利用率等的变化，以期明确适宜黄淮稻区的水稻品种对氮肥响应的特点，为培育和利用氮高效品种提供依据。

１　材料与方法

１．１　材料与试验设计

试验材料共计１８份，分别来源于天津、北京、江苏、河南、山东和安徽的中熟中粳品种（表１），各品种均能在连云港正常抽穗结实。

表１　参试材料的名称和来源

１编号

种质名称来源２大粮来源１０编号

种质名称圣３科粳３０６津粳优１８８山东江苏杨粳０１２４天津１１徐稻４１３

山东江苏５中作１７０５２１８６北京１２连粳３号江苏江苏６新稻盐稻５１河南１３７科粳稻１５１９８１号

江苏１４连粳连粳１５７１７３０８号

江苏８江苏１５连粳号

江苏江苏９Ｗ０４３

晥垦糯３９２

江苏１６安徽

１７１８连粳１６１１７连粳１７４１１１７２１３

江苏江苏

　场试验基地　试验于２０１８（东经年在连云港市农业科学院东辛农１１９°９′，北纬３４°３５′）进行。前茬作物为小麦；耕作层有机质、全氮、有效磷、速效钾和缓效钾的含量分别为２５．３ｇ／ｋｇ、１．５１ｇ／ｋｇ、３５．１地势平坦ｍｇ／ｋｇ、３５０．２，肥力均匀ｍｇ，排灌方便／ｋｇ和３３６．２。各品种均于ｍｇ／ｋｇ。各小区５月中旬播种，６月下旬移栽，１０月上旬收获。行株距

２０．０试验采用双ｃｍ×１６．７ｃｍ，因所有品种均双本栽插素裂区设计，以Ｎ。

Ｎｋｇ２２５（施用纯氮２２５ｋｇ／ｈｍ２

）０（不施氮）、

２

２

种为副区／ｈｍ）和。Ｎ小区面积为施用纯氮８ｍ３７５、Ｎ，完全随机区组设计ｋｇ３００／（ｈｍ施）用为主区纯氮３００

３７５（２

，品每裂区两次重复。将氮肥折合成纯氮按基肥、分，

蘖肥和穗肥分次施入，比例为４∶２∶４。于移栽前３ｄ，分别施用磷肥Ｋ（含Ｐ２Ｏ５１２％）３６０ｋｇ／ｈｍ２和钾肥（含２Ｏ６０％）２４０ｋｇ／ｈｍ２；按照常规高产栽培措

利用ＳＰＳＳ２２．０软件进行各品种性状的描述性统计、相关分析、聚类分析、主成分分析和综合评价。

相关指标的计算公式如下：－氮肥农学利用率（ｋｇ／ｋｇ）＝（施氮区籽粒产量氮空白区籽粒产量氮肥偏生产力（ｋｇ）／／施氮量ｋｇ）＝＝籽粒产量；／施氮量；

隶属函数分析：Ｒ（ＸｉｊＸ）（Ｘｉｊ－Ｘｉｍｉｎ）／（Ｘｉｍａｘ－ｉｍｉｎ），ｉ＝１，２，…，ｎ权重：Ｗｎ；

ｊ＝ｐｊ／∑ｊ＝１

ｐｊ，ｊ＝综合评价指数：Ｄ＝∑ｎ１，２，…，ｎ；

ｉｊ…，ｎ。

ｊ＝１

［Ｒ（Ｘ）×Ｗｊ］，ｊ＝１，２，上式中Ｄ值为第ｉ个水稻品种在不同氮水平

下的综合评价指数。

２　结果与分析

２．１　主要性状统计与分析

变异系数是衡量观测值变异程度的统计量，可以为育种家进行品种目标性状改良时提供参考［５］氮水平下的主要性状变异进行统计。对来源于黄淮稻区的１８个（品表种２）在，不可以看同施出在４种施氮水平下，各品种间氮肥农学利用率存在较大差异，变异系数为２２．０８％～３４．８８％；结实率和生育期的变异范围较小，变异系数处于１．３７％～

３．１３％。率与不施氮对照相比出现显著下降在３种施氮处理下氮肥偏生产力和结实；相反，其余农艺性状则表现为显著增加。值得注意的是，穗长、每穗粒数、单株谷重等多个性状随着施氮量的增加呈现先增加后降低的趋势。

　明　，随根据偏度和峰度判断数据的正态性着施氮量的增加，各个性状多呈，现结果表偏态分布。

２．２　氮素利用效率与其他性状的关系

通过分析氮肥农学利用率与主要农艺性状的关系可以看出（表３），各品种在不同氮处理条件

　１２期　　　　　　　　　　孙志广等：施氮量对不同水稻品种氮肥利用率和农艺性状的影响

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下，氮肥农学利用率与单株谷重（ｒ＝０．４４２∗∗）和氮肥偏生产力（ｒ＝０．４８０∗∗）呈极显著正相关；氮肥偏生产力与结实率（ｒ＝０．６１９∗∗）呈极显著正相关；单株谷重与株高（ｒ＝０．６４７∗∗）、有效穗数（ｒ＝０．７３６∗∗）、每穗粒数（ｒ＝０．３６４∗∗）、穗长（ｒ＝０．４３１∗∗）、千粒重（ｒ＝０．２５６∗）呈极显著或显著正

性状株高／ｃｍ

施氮量／（ｋｇ／ｈｍ２）

平均值８２．９０９２．０８９６．４０９６．４６５．７９７．３６８．３６８．７２１５．４２１６．０９１６．６９１６．４９１２５．３５１３５．５６１４２．１３１３９．５０９２．２２９１．２０８９．７４８７．３６２５．８４２６．４１２６．６６２６．２４１４４．７２１４７．１７１４８．５０１４９．４４１４．３６２１．４２２６．２４２６．５９４２．７５３４．９２２６．５４１４．０８１５．８１１２．２０

相关，与结实率（ｒ＝－０．５１０∗∗）呈极显著负相关；每穗粒数与穗长（ｒ＝０．６２５∗∗）、株高（ｒ＝关；有效穗数与株高（ｒ＝０．３８０∗∗）、单株谷重（ｒ＝相关，与结实率（ｒ＝－０．５６７∗∗）呈极显著负相关。

最大值９５．７５１０８．００１１５．２５１２０．５０７．２５８．２５１０．７５１２．２５１８．６８１８．２１１９．３１２０．１７１８６．８８２０９．３３１９１．００２１３．１２９４．３３９３．１５９１．８３９１．４９２８．１６２８．７６２８．２０２８．４１１５０．００１５３．００１５４．００１５４．００１７．９０２６．３５２９．９７３１．９６５２．６０３９．８８３１．９０３０．２２２３．２８１７．９８

偏斜度０．１３－０．４６１．０５０．４２０．８９０．７２１．２５０．２１０．４８０．８１１．４１１．８０１．８０１．７３－０．２７－０．６１－０．５０－１．３０－０．５３－０．０１－０．７１－０．２０－０．１８－０．２８－０．３００．１６０．０６０．０１０．４８０．０６０．０１０．４８２．３２０．４５０．４３－０．４２

峰度０．５８１．２６１．４０２．７１－１．１１０．０８０．７４２．９４０．２００．０９３．０３２．７７４．９４３．０６３．６１－０．４７０．９９３．５４－０．０８－１．３２

标准差６．７０８．４８７．２４９．２８０．９２０．７０１．１９１．５６１．１５１．０７１．２１１．３４２２．２８２３．９１１７．７９２４．９２１．２７１．３１１．４９２．７３１．４１１．２９１．０９１．３０３．７５３．９７３．８７３．６８１．９７２．４１２．４０２．８６４．８２３．１９２．８６４．９１３．４９２．９９

０．６２１∗∗）、单株谷重（ｒ＝０．３６４∗∗）呈极显著正相０．７３６∗∗）、千粒重（ｒ＝０．２６０∗）呈极显著或显著正

表２　不同施氮量下水稻种质农艺性状的描述性统计

最小值６８．２５７１．００８５．２５７５．５０４．２５６．２５７．００６．５０１３．５０１３．９３１４．７７１３．７７８９．５５９８．１０１２４．１１１０９．９３８９．６５８８．２７８６．００７９．３８２２．９９２４．０６２４．２６２３．９３１３９．００１４０．００１４２．００１４２．００１１．２１１８．１３２２．４０２２．４５３６．１９２９．８０２２．４０８．０５７．５７１０．３４

０

２２５３００３７５０２２５３００３７５０２２５３００３７５０２２５３００３７５０２２５３００３７５０２２５３００３７５０２２５３００３７５０２２５３００３７５２２５３００３７５２２５３００３７５

８．０８９．２１７．５１９．６２９．４８

变异系数／％

有效穗／个

０．０５－０．３０

１５．９６１４．２４１７．９４７．４６６．６３７．２７８．１１１７．７７１７．６４１２．５１１７．８６１．３７１．４３１．６６３．１３５．４７４．９０４．０９４．９６２．５９２．７０２．６１２．４６９．１４９．１４１３．６９１１．２７１０．７６１１．２７１０．７６３４．８８２２．０８２４．４６

穗长／ｃｍ

每穗粒数／粒

结实率／％

千粒重／ｇ

０．０９－０．７９－０．２９－０．８４－１．３９－１．０８－１．３３－０．９７－０．９７－０．７８－１．４８－０．７１－０．７８－１．４８６．６８－０．１４－０．２３－０．７０

全生育期／ｄ

单株谷重／ｇ

氮肥偏生产力／（ｋｇ／ｋｇ）

氮肥农学利用率／（ｋｇ／ｋｇ）

２．３　Ｋ－均值聚类分析

采用Ｋ－均值聚类法，以氮肥农学利用率和氮肥偏生产力为变量，对各品种进行聚类分析，并对分组结果进行性状特征分析。参试的１８个品种被分为３组（表４）。利用ＳＰＳＳ２２．０软件对分组结果

进行方差分析与多重比较，结果表明：组内各性状差异不显著，组间差异明显，多性状差异达显著水平。其中在Ｎ２２５条件下，第１组有１２个品种，第２组有５个品种，第３组有１个品种（盐稻１５１９８），表明在低氮肥水平条件下，大部分品种的氮肥农

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学利用率和氮肥偏生产力处于较低的水平，仅有盐稻１５１９８表现出较高的氮肥农学利用率和氮肥偏生产力；在Ｎ３００条件下，第１组有６个品种，第２组有９个品种，第３组有３个品种（盐稻１５１９８、连粳１５号和科粳１８８）；在Ｎ３７５条件下，第１、２和３组分别有４、１１和３个品种，第３组的３个品种分别为盐稻１５１９８、连粳１６１１７和连粳７号，表明在高

氮肥水平条件下，各品种的氮肥农学利用率和氮肥偏生产力出现了整体增加的趋势，推测是由育种家的人工选择引起的。通过比较分析，在３种施氮处理条件下，盐稻１５１９８的氮肥农学利用率和氮肥偏生产力均处于较高的水平，表明该品种对氮肥的耐受性较好，在各种氮肥条件下均能显著增加产量。

氮肥偏生产力－０．０２１－０．２６６０．０７３－０．０２８０．６１９∗∗０．１８２－０．２３５－０．２０５

氮肥农学利用率０．０７２－０．１８００．１０００．２３００．０８６０．１８１０．４４２∗∗０．４８０∗∗

０．０００

－０．０８３

表３　不同施氮量下水稻种质各性状间的相关分析结果

株高

株高有效穗数穗长每穗粒数结实率千粒重全生育期单株谷重氮肥偏生产力

０．００１０．００００．００００．２３４０．０２２０．０４６０．００００．８７９

０．１９９０．２８９０．００００．０２８０．０５５０．００００．０５２０．６０６

０．００００．８４２０．００３０．１０２０．００００．８４００．１９３

０．５９２０．１８４０．８５２０．００２０．６０１０．４７０

０．６１４０．２６１０．００００．００００．０９４

０．４４００．０３００．１８７０．５３７

０．００６０．０８７０．１９１

０．１３６０．００１

有效穗数穗长０．３８０∗∗

０．８０１∗∗０．１５３

每穗粒数结实率０．６２１∗∗－０．１２７０．６２５∗∗

－０．１４２０．０２４０．０６４－０．５６７

∗∗

千粒重０．２７０∗０．２６００．３４４∗∗－０．１５８－０．０６０

∗

全生育期单株谷重０．２３６∗０．２２７０．１９４０．０２２－０．１３４０．０９２

０．６４７∗∗０．７３６０．４３１∗∗

∗∗∗

０．３６４∗∗－０．５１０∗∗０．２５６０．３２１∗∗

　注：“∗”表示在０．０５水平上相关显著；“∗∗”表示在０．０１水平上相关显著。

Ｎ２２５

氮肥农学利用率０．５４９

表４　不同施氮量下水稻种质氮素利用效率性状的聚类分析

项目

品系数株高／ｃｍ有效穗／个穗长／ｃｍ每穗粒数／粒结实率／％千粒重／ｇ全生育期／ｄ单株谷重／ｇ

氮肥偏生产力／（ｋｇ／ｋｇ）氮肥农学利用率／（ｋｇ／ｋｇ）

１组１２

８９．９２ａ７．３１ａ１５．９８ａ１２９．７８ａ９１．０１ａ２６．５０ａ１４６．０８ａ２０．４３ａ４０．７８ａ１１．６７ａ

２组５

９７．２５ｂ７．４０ａ１６．３６ａ１４８．７８ｃ９１．５０ｂ２５．９０ａ１４８．８０ａ２２．７９ｂ４５．４９ｂ１６．６５ｂ

３组１

９２．２５ａ７．７５ｂ１６．０５ａ１３８．８３ｂ９１．９６ｃ２８．０３ｂ１５２．００ｂ２６．３５ｃ５２．６０ｃ３０．２２ｃ

平均值９２．０８７．３６１６．０９１３５．５６９１．２０２６．４１１４７．１７２１．４２４２．７５１４．０８

１组６

９９．５４ａ７．７５ａ１７．７７ａ１５１．０９ａ８９．６３ａ２６．６６ａ１４６．８３ａ２４．４５ａ３２．５４ａ１２．１８ａ

２组９

９６．２８ａ８．７６ｂ１６．３９ｂ１３７．５１ｂ８９．９８ａ２６．５３ａ１５０．１１ｂ２６．６３ｂ３５．４３ｂ１６．３３ｂ

Ｎ３００３组３

９０．５０ｂ８．４２ｂ１５．４４ｃ１３８．０８ｂ８９．２６ｂ２７．０５ｂ１４７．００ａ２８．６４ｃ３８．１１ｃ２１．４８ｃ

平均值９６．４０８．３６１６．６９１４２．１３８９．７４２６．６６１４８．５０２６．２４３４．９２１５．８１

１组４

９９．４４ａ７．８１ａ１６．８９ａ１３２．６０ａ８７．００ａ２６．８３ａ１４８．２５ａ２３．８２ａ２３．８９ａ８．４５ａ

２组１１

９５．２３ｂ９．１６ｂ１６．２８ｂ１３９．３４ｂ８６．９７ａ２６．０５ｂ１４８．８２ａ２６．５４ｂ２６．４４ｂ１２．１８ｂ

Ｎ３７５３组３

９７．００ｂ８．３３ａ１６．７２ａ１４９．３１ｃ８９．２７ｂ２６．１５ｂ１５３．３３ｂ３０．４７ｃ３０．４１ｃ１７．２９ｃ

平均值９６．４６８．７２１６．４９１３９．５０８７．３６２６．２４１４９．４４２６．５９２６．５４１２．２０

２．４　主成分分析

主成分分析是一种研究变量关系的方法，各变量对主成分的影响程度可以通过变量对主成分的得分来进行判断，贡献率大的变量对主成分的影响也大［６］。本研究以各品种氮肥农学利用率以及其他农艺性状数据为基础，利用ＳＰＳＳ２２．０统计软件，以主成分特征值大于１为标准［７］，计算出各８５．９６％，能够代表原始变量的绝大部分信息。在主成分１中，株高的特征向量值最大，其次是穗长和单株粒重，而全生育期的特征向量值为负；在主成分２中，氮肥农学利用率的特征向量最大，其次是氮肥偏生产力，而有效穗数的特征向量为负且绝对值较大；在主成分３中，全生育期拥有最大的本研究抽提的４个主成分的累计贡献率高达主成分的特征向量和贡献率（表５）。从表５可知，

特征向量值，结实率和每穗粒数紧随其后，而有效穗数有较高的负值；在主成分４中，千粒重拥有最大的特征向量值，全生育期紧随其后，而每穗粒数有较高的负值。２．５　品种综合评价

隶属度函数进行归一化处理［８］，各主成分的隶属函数值如表６所示。经计算，４个主成分的权重分别为３６．１４％、２７．８７％、２０．７３％、１５．２７％（表５）。根据综合指数Ｄ值的大小对各品种的氮肥利用效率进行强弱排序（表６）。由表６可见：盐稻１５１９８、连粳７号和津粳优２１８６的综合评价指数较高，分别为０．７７、０．６８、０．６４，评价为综合氮肥利用效率较高；科粳１８８和连粳１７３０８的综合指数较低，分别为０．３０、０．３４，评价为综合氮肥利用效率较低。

根据参试的１８份种质对应的特征向量，利用

　１２期　　　　　　　　　　孙志广等：施氮量对不同水稻品种氮肥利用率和农艺性状的影响

表５　水稻种质各性状主成分的特征向量及贡献率

性状株高

有效穗数穗长

每穗粒数结实率千粒重全生育期单株谷重

氮肥偏生产力氮肥农学利用率特征值贡献率／％权重／％

累计贡献率／％

主成分１０．８８０．１００．７８０．６４０．４５０．３６－０．０８０．７３０．６６０．０４３．１１３１．０６３６．１４３１．０６

主成分２－０．２９－０．７３－０．４８－０．０３０．０６－０．０９０．３２０．４２０．６１０．９４２．４０２３．９５２７．８７５５．０２

主成分３０．１９－０．５４０．２３０．４７０．５１－０．４７０．５７－０．４８－０．４０－０．０２１．７８１７．８２２０．７３７２．８３

主成分４－０．０２０．１１０．１６－０．５３０．３１０．６８０．６４－０．０９－０．０７０．０６１．３１１３．１２１５．２７８５．９６

２７

表６　各水稻种质的主成分值、隶属函数值及综合评价值（Ｄ值）

种质名称科粳１８８连粳１７３０８徐稻３号科粳稻１号杨粳４１３圣０１２中作１７０５连粳１５号连粳１７２１３新稻５１大粮３０６Ｗ０４３晥垦糯３９２连粳１６１１７连粳１７４１１津粳优２１８６连粳７号盐稻１５１９８

Ｆ１－３．１０－０．４６－０．６５－１．３３－１．９４１．１２０．４９－０．３９０．４４０．６４－０．５３０．２９－０．３８０．６１０．７６３．７７－０．１７０．８９

Ｆ２

主成分

Ｆ３－０．４７－０．９３－１．０４０．８０１．４４－２．４９－０．０５－０．４３－１．１０－０．３７０．６００．４８１．９４０．２９０．３０－０．５８１．１１０．５０

Ｆ４－１．５６－０．６２０．６７－０．６３－０．６５０．５６０．７２－０．２００．０１０．４７－０．２９０．６３－１．４７－０．５５０．７２０．８００．８２０．５５

Ｆ１０．００

∗

１．３７－１．１８－１．３０－０．６２－０．３９－０．８０－２．５２０．４００．３６－１．０５０．８１－０．９１１．３５１．４５０．５３－１．７６１．３３２．８７

Ｆ２０．７３

∗

隶属函数

Ｆ３０．４６

∗

Ｆ４０．００

∗

０．３００．３４０．４１０．４１０．４２０．４５０．４５０．４８０．５００．５００．５４０．５４０．５６０．６００．６４０．６４０．６８０．７７

综合评价值（Ｄ值）

０．３８０．３６０．２６０．１７０．６１０．５２０．３９０．５２０．５４０．３７０．４９０．４００．５４０．５６１．０００．４３０．５８

０．２６０．２４０．３６０．４１０．３３０．０１０．５５０．５４０．２８０．６３０．３１０．７３０．７５０．５７０．１５０．７２１．０１

０．３５０．３３０．７４０．８９０．０００．５５０．４７０．３１０．４８０．７００．６７１．０００．６３０．６３０．４３０．８１０．６８

０．４００．９４０．３９０．３８０．８９０．９６０．５７０．６６０．８５０．５３０．９２０．０４０．４２０．９６０．９９１．０００．８９

３　讨论

氮素作为农业生产中主要的限制性营养因子，对维持作物产量、提高粮食品质具有重要意义［９－１１］。我国单季稻用氮量约为１８０ｋｇ／ｈｍ２，在有些地区甚至超过３００ｋｇ／ｈｍ２［１２１３］。由于氮肥的过量施用，大多数水稻产区的水稻产量增长缓慢或停滞不前，氮肥利用率极低，对环境的破坏十分明显。对现代农业来说，更高的产量、更高的氮肥利用率和最小的环境污染是必需的，因此，提高粮食产量必须通过更有效地使用氮肥而不是依靠增加氮肥的投入来实现。实践证明，培育氮肥利用率更高的品种是减少水稻生产中氮肥投入的有效途径［１４］。

　　前人研究表明，相对于普通施氮或高氮水平，

水稻在施低氮情况下，氮肥农学利用率以及氮肥偏生产力与株高、每穗粒数、有效穗数和单株谷重的相关性更为密切［１５］。随着施氮水平的提高，水稻植株氮素积累量迅速增加，但施氮超过２２５ｋｇ／ｈｍ２后，多数水稻品种的氮素吸收量不再增加［１６］。本文利用适宜黄淮稻区的１８个品种为材料，研究了这些品种在田间４个氮肥处理条件下的农艺性状差异，具体表现为株高、有效穗数、全生育期和单株谷重随着施氮量的提高而增加，结实率和氮肥偏生产力随着氮肥的增加而降低，穗长、每穗粒数、千粒重和氮肥农学利用率等性状多表现为Ｎ３７５＞Ｎ３００＞Ｎ２２５＞Ｎ０，这些结果与前人的研究结果基本

一致。同时我们利用隶属度函数进行归一化处理，对不同品种进行比较，结果发现不同品种的物

２８

江　西　农　业　学　报　　　　　　　　　　　　

２０１６，２４（６）：７８０－７８９．

　　　　　　３１卷

质生产和积累方式各不相同，氮素利用率存在明显差异，结合Ｋ－均值聚类分析的结果，我们认为盐稻１５１９８在所有品种中表现最好，其次为连粳７号和津粳优２１８６。

在华中地区的试验中，在低氮处理下氮利用效率表现较好的品种多是有效穗数较多、穗粒数适中的品种；在高氮下产量表现较好的品种多是大穗型品种，即穗粒数多，穗数适中

［１７－１８］

氮素利用效率分析和利用［Ｊ］．中国生态农业学报，［６］黄宁．关于主成分分析应用的思考［Ｊ］．数理统计与管

理，１９９９，１８（５）：４４－４６．

［７］游书梅，曹应江，郑家奎，等．７３份亚洲水稻恢复系农艺

２０１５，１６（２）：２５０－２５６．

性状的主成分与聚类分析［Ｊ］．植物遗传资源学报，

究中，综合表现居前３位的３个品种中，津粳优

。在本研

［８］何晓群．多元统计分析（第４版）［Ｍ］．北京：中国人民

大学出版社，２０１５：１５２－１７４．

［９］ＰｏｒｔｏｒｄａＫＭ，Ｂｏｎｆｉｍ－ＳｉｌｖａＥＭ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｗａｔｅｒ

２１８６中位列第一为大穗型品种；连粳７，号和盐稻每穗粒数和株高在所有品种１５１９８拥有较高的结实率，其余农艺性状均适中，没有显著的短板，综合表现较好。

本研究结果表明，在不同施氮水平下氮肥农学利用率与单株谷重和氮肥偏生产力均呈极显著正相关，氮肥偏生产力与结实率呈极显著的正相关。与高施氮相比，不施氮或低氮水平下的单株谷重与有效穗数、每穗粒数的相关性更为紧密，说明不施氮或施低氮的稻田更适于耐低氮的水稻种质，同时也说明未施氮或施低氮条件下有效穗数和穗粒数较多的材料，一般表现较高的产量。因此，育种家们在选育氮肥利用率高的品种时要注重在低氮条件下选择有效穗数和每穗粒数并重、单株谷重较高的株系。因此，开展水稻氮高效利用研究对于氮高效品种的选育和利用具有重要的指导意义。参考文献：

［１］ＹｅａｎｄＹＳ，ＬｉａｎｇＸＱ，ＣｈｅｎＹＸ，ｅｔａｌ．Ａｌｔｅｒｎａｔｅｗｅｔｔｉｎｇ

ｉｚｅｒｄｒｙｉｎｇａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ，ｉｎｌａｔｅｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ－ＣｒｏｐｓＲｅｓｅａｒｃｈ，ｙｉｅｌｄ，ｓｅａｓｏｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ－ｒｅｌｅａｓｅｎｉｔｒｏｇｅｎｆｅｒｔｉｌ⁃２０１３，ｗａｔｅｒｒｉｃｅ．

１４４：ａｎｄＥｆｆｅｃｔｓ２１２ｎｉｔｒｏｇｅｎｏｎ－２２４．

ｕｓｅｄｒｙ［Ｊ］．ｍａｔｔｅｒ

Ｆｉｅｌｄ［２］ＤｅｎｇｔｒｏｇｅｎＦ，ＷａｎｇＬ，ＬｉＱＰ，ｅｔａｌ．ＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｄｅｒｃｈｉｖｅｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＡｇｒｏｎｏｍｙｕｒｅａｔｙｐｅｓａｎｄａｎｄａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎＳｏｉｌｍａｎａｇｅｍｅｎｔｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｂｅｔｗｅｅｎＳｃｉｅｎｃｅ，２０１８．ｍｅｔｈｏｄｓｏｆ［ｒｉｃｅＪ］．ｕｎ⁃ｎｉ⁃

Ａｒ⁃［３］剧成欣量与氮肥，陶进利用，钱希旸效率［，Ｊ］等．．作不同年代中籼水稻品种的产

物学报，２０１５，４１（３）：４２２［４］－剧成欣４３１．

究进展，［张耗Ｊ］．中国稻米，王志琴，２０１３，１９（１），等．水稻高产和氮肥高效利用研

：１６－２１．

［５］阮新民，施伏芝，从夕汉，等．基于重组自交系群体水稻

ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｌｅｖｅｌｓａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎｉｎａｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ］ｏｎ．Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｇｒｏｗｔｈａｎｄ［１０］Ｗａｔｅｒ肖厚Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｏｆｇｌａｄｉｏｌｕｓ菜—烟军”，轮作制适宜氮钾运筹方式研究魏全全，赵２０１４，欢，等１３１：．贵州５０黄－５６．

壤“［烟Ｊ］—．南方农业蒜—稻—

学报，２０１８，４９（１０）：１９３３－１９３９．

［１１］杨和川麦轮作体，樊继伟系作物，任立凯产量及，地等表．种植密度与施氮量对稻

径流氮素流失的影响［１２］［ＬｉｎＪ］．ａｎｄＤ江西农业学报Ｘ，ＦａｎＸ，，２０１８，３０（７）ＨｕＦ，ｅｔａｌ．：１３Ａｍｍｏｎｉａ－１８，２３．

ｖｏｌａｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ

ｐｌｉｃａｔｉｏｎｎｉｔｒｏｇｅｎｒｉｃｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｆｉｅｌｄｓｏｆｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｔｈｅＴａｉｈｕｉｎｒｅｓｐｏｎｓｅＬａｋｅｒｅｇｉｏｎ，ｔｏｕｒｅａＣｈｉｎａａｐ⁃［１３］Ｑｉａｏ［Ｊ］．ｎｉｔｒｏｇｅｎＪ，Ｐｅｄｏｓｐｈｅｒｅ，ｉｎＹａｎｇＬＺ，２００７，ＹａｎＴ１７：Ｍ，６３９ｅｔａｌ．－６４５．

ｌｅａｃｈｉｎｇ，ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ，ｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｓｏｉｌｍｉｎｅｒａｌＮＲｉｃｅａｒｏｕｎｄｄｒｙｒｏｏｔｍａｔｔｅｒａｎｄａｎｄ

Ｎ［Ｊ］．ＥｕｒｏｐｅａｎＪｏｕｒｎａｌｏｆａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＡｇｒｏｎｏｍｙ，ｒａｔｅｓ２０１３，ｏｆｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ４９：９３

［１４］－１０３．

Ｄｅｖｉｋａ

ＰｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌＳ，ａｎａｌｙｓｅｓＲａｖｉｃｈａｎｄｒａｎｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎＶ，［Ｊ］．ｕｓｅＢｏｏｍｉｎａｔｈａｎＩｎｄｉａｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙＪｏｕｒｎａｌａｎｄＰ．

ＰｌａｎｔｙｉｅｌｄｔｒａｉｔｓＰｈｙｓｉｏｌｏｇｙ，ｏｆｒｉｃｅ２０１８．

ｇｅｎｏｔｙｐｅｓｏｆ

［１５］曹桂兰能力差异评价，张媛媛［，Ｊ］朴钟泽．植物遗传资源学报，等．水稻不同基因型耐低氮

，２００６，７（３）：

［１６］３１６冯涛－３２０．

稻田系统的氮素利用及环境效应影响，杨京平，孙军华，等．两种土壤不同施氮水平对

［Ｊ］．水土保持学报，２００５，１９（１）：６４－６７．

［１７］鲁艳红氮素吸收及利用效率的影响，廖育林，汤海涛，等．不同施氮量对水稻产量［Ｊ］．农业现代化研究、

，［１８］２０１０，３１（４）章星传氮肥利用率与农艺性状的影响，黄文轩：４７９，朱宽宇－４８３．

，等．施氮量对不同水稻品种

［Ｃ］／／中国作物学会学术年会．２０１８．

（责任编辑：黄荣华）