一种不同穗型迟熟中粳稻在高氮肥种植区减氮质优的分期调控方法与流程

1.本发明属于水稻栽培技术领域，涉及一种不同穗型迟熟中粳水稻在高氮肥种植区域减氮质优的分期调控方法。在纯氮用量(19～20)kg/亩的高氮肥种植区，依据不同大小穗型的水稻品种各自对氮肥的最佳敏感时期进行减氮10％，从而获得减氮不减产，并显著提高氮肥利用率和稻米品质。该方法能够有效降低高氮肥水稻种植区域的氮肥总施用量，减轻肥料面源污染，提高氮肥利用效率，同时水稻产量不降低，品质提高，节本增效显著。


背景技术：

2.水稻是我国最主要的粮食作物之一，是确保国家粮食安全的重要保障(国家统计局，2020)。氮肥对水稻生长发育与产量形成作用最为显著，在肥料投入中所占的比重达到60％以上，因此增施氮肥是提高水稻产量最有效的措施之一(fan et al.,2012；chen et al.,2014)。但是氮肥施用量偏高，氮肥吸收利用效率低已成为我国农业生产中比较突出的问题(peng et al.,2010)，这不仅增加了生产成本，还造成土壤地力下降和环境污染等诸多问题(hussain et al.,2015)。因此，亟需改进施肥方法。农业部制定了《到2020年化肥使用量零增长行动方案》，对化肥使用量零增长乃至进一步减少化肥使用量提出了明确要求。
3.我国水稻产量提高依赖于氮肥的大量投入，目前江苏粳稻生产氮肥平均施用量300kg
·
hm-2
左右，利用率在35％左右，而发达国家在50％以上，氮肥大量投入和由此造成的面源污染矛盾突出，提高氮肥利用效率成为迫切问题。以江苏为例，农用氮肥用量由2006年的182.83万吨降至2016年的158.17万吨，与此同时粮食作物的播种面积由2006年的5110.80千公顷增加至2016年的5336.56千公顷，单位面积平均施氮量降低了15％以上(江苏统计年鉴2007,2017)。这一方面是由于各种栽培、育种、植物保护等技术的应用，另一方面也是由于以往的氮肥施用量过高的原因。在江苏水稻高产区，农民常规的施氮量在300kg hm-2
左右甚至更高。较多的研究表明在高氮肥种植区域，通过各种栽培管理措施的合理应用可适当降低施氮量，能够取得增产稳产的效果(xue et al.,2013；liu et al.,2013)。针对不同穗型迟熟中粳水稻类型品种，如何在保证产量的前提下怎样减少氮肥施用？这样的操作方法目前还缺少可推广性的措施。
4.迟熟中粳型水稻是江苏目前生产中占比比较大的水稻类型，迟熟中粳水稻具有产量高、熟期短、抗性强等生产优势，是长江中下游地区应用面积比较广泛的水稻熟期类型，依据穗型特征可分为大穗型品种、中穗型品种及小穗型品种，不同穗型品种在生产上的最适合理施氮量及其运筹方式目前还缺乏相应的细化研究与应用。由于品种遗传背景及基因型的差异，其对氮肥的需求量及使用方式必然有所不同，运用以往统一的氮肥栽培管理模式必将会制约品种产量潜力及节肥效果的发挥。不同类型品种的高产稳产关键技术有所不同，其氮肥管理措施理应作出相应调整。在适度亏氮或减氮处理下，水稻自身可通过根系与冠层的生理作用做出适当的调节来增加自身吸氮能力；而不同穗型类型水稻品种对于减氮的敏感时期有所差异，在减氮不敏感的时期减少氮肥投入，其节氮空间和节氮效果将更加
明显。以往农学家们针对氮肥的施用方式做了大量研究，但大多集中在施用量、施用比例和施用时期方面(李俊周等,2017；孙永建等,2017)，对水稻节氮敏感期的研究仍很缺乏。针对上述问题，进一步优化不同穗型迟熟中粳类型水稻品种的氮肥敏感时期及其氮肥运筹方法，针对不同类型品种实施配套合理的节氮策略，对推进我国化肥零增长行动方案，指导水稻高产高效生态生产与栽培，保护生态环境等均有重要的理论意义与实用价值。
5.经查阅，与之相近的发明专利有：cn202010847792.1是一种通过底肥和四次追肥期减施氮肥并同时补充其他调节制剂的方法。cn202011207369.1是一种毯苗机插稻在通过速效肥与控释肥搭配进行侧深施肥的方法。cn201910293073.7是一种氮肥减量后移的栽培方法。上述公开的专利仅针对普通某些机插稻改进的方法，包括肥料种类搭配、缓释肥使用、其它肥料助剂的使用等措施，在一定程度上解决了某一特定方面的减肥，但对不同大小穗型品种的减肥技术并没有进一步细化，存在笼统的减氮策略，且对操作人员的技术要求较高或前期投入成本较大。本发明在方式和内容上与上述专利明显不同，充分运用水稻自身穗型大小特征，结合品种对氮肥的敏感时期来控制施肥总量并采取合理的施肥模式，在高氮肥种植区尤其针对江苏迟熟中粳稻如何减氮，方法简单明了，易于掌握，可操作性强。


技术实现要素：

6.发明目的：针对现有不同穗型迟熟中粳水稻氮肥施用偏高，氮肥利用率下降，稻米品质不高，最终产量增产不显著的生产问题，通过在氮肥施用的关键敏感时期进行适当减氮，达到减氮不减产，从而提高氮肥利用率，提高稻米品质。
7.本发明的目的可通过以下技术方案实现：
8.一种不同穗型迟熟中粳稻在高氮肥种植区减氮质优的分期调控方法，在原施总纯氮用量(19～20)kg/亩的高氮肥种植区，根据迟熟中粳水稻品种穗型大小特征，在培育苗期18～20天壮苗的基础上，依据各品种在基肥期、分蘖肥期、促花肥期及保花肥期各自对氮肥的敏感性差异进行以下相应的氮肥减施策略:
9.1)对于每穗粒数平均在100～120粒小穗型迟熟中粳水稻品种，在保花肥期减施总氮的10～11％；
10.2)对于每穗粒数平均在120～140粒中穗型迟熟中粳水稻品种，在基肥期、分蘖肥期、促花肥期及保花肥期均衡减氮，每期各减总氮的2.5～3％，合计减施总氮的10～11％；
11.3)对于每穗粒数平均在140～165粒大穗型迟熟中粳水稻品种，在促花肥期减施总氮的10～11％。
12.作为本发明的一种优选，纯氮亩用量控制在(16～18)kg/亩，磷肥亩用量在(18～20)kg/亩，钾肥亩用量在(10～12)kg；且磷肥全部作基肥，钾肥一半作基肥一半作促花肥。
13.作为本发明的一种优选，
14.1)对于每穗粒数平均在100～120粒小穗型迟熟中粳水稻品种，在保花肥期减施总氮的10％；
15.2)对于每穗粒数平均在120～140粒中穗型迟熟中粳水稻品种，在基肥期、分蘖肥期、促花肥期及保花肥期均衡减氮，每期各减总氮的2.5％，合计减施总氮的10％；
16.3)对于每穗粒数平均在140～165粒大穗型迟熟中粳水稻品种，在促花肥期减施总氮的10％。
17.本发明通过实验发现减氮的量需要精确调控，减氮过多影响产量，导致减产；减氮过少，增加肥料投入成本，不能充分实现氮素的高效利用。
18.作为本发明的进一步优选，
19.1)对于每穗粒数平均在100～120粒小穗型迟熟中粳水稻品种，尿素在基肥：分蘖肥：促花肥：保花肥的用量比例为4.44﹕2.22﹕2.22﹕1.11；
20.2)对于每穗粒数平均在120～140粒中穗型迟熟中粳水稻品种，尿素在基肥：分蘖肥：促花肥：保花肥的用量比例为4.17﹕1.94﹕1.94﹕1.94；
21.3)对于每穗粒数平均在140～165粒大穗型迟熟中粳水稻品种，尿素在基肥：分蘖肥：促花肥：保花肥的用量比例为4.44﹕2.22﹕1.11﹕2.22。
22.作为本发明的一种优选，迟熟中粳稻的栽种采用机插塑盘育秧，其流程为：秧田准备—营养土准备—大田栽插规格—大田施肥减氮时期—水浆管理。
23.作为本发明的一种优选，种子用量控制在机插秧每盘播干种子(100～120)g，确保每盘具有芽种(3500～4000)粒，成苗(3000～3500)株。
24.作为本发明的一种优选，机械栽插规格：株距(12～14)cm，行距(28～30)cm，亩栽插密度(1.8～2.0)万穴，苗基本苗(7～8)万穴/亩，栽插深度在(1～2)cm。
25.作为本发明的一种优选，所述的水浆管理为：移栽时水层深度(1～2)cm，移栽后保持水层(2～3)d后，脱水落干(2～3)d再复水施用除草剂；分蘖期浅水灌溉，一般前水不净后水不进；当茎蘖数达到穗数苗80％时开始搁田，至叶龄余数3.0叶期前多次轻搁，达到田面沉实，叶姿上举；幼穗分化期间隙灌溉，抽穗扬花期保持浅水层，灌浆期干湿交替，保持田面湿润，收获前一周左右断水。
26.作为本发明的一种优选实施方式，一种不同穗型迟熟中粳稻在高氮肥种植区减氮质优的分期调控方法，具体包括：
27.(1)品种类型选择：在苏中及沿江地区，生育期在(146～155)天左右的迟熟中粳水稻品种。
28.(2)穗型大小确定：按照每穗平均粒数，粒数在(100～120)粒的为小穗型水稻品种，粒数在(120～140)粒的为中穗型水稻品种，粒数在(140～165)粒的为大穗型水稻品种。
29.(3)秧田准备
30.在土质中等以上、排灌良好的稻区，亦可在本田内预留秧田，按照秧田与本田比1:105进行机插秧育秧。秧田提前进行翻耕、灭茬，播种前3天做好秧板，秧板之间留宽25cm、深12cm以上的排水沟。将秧板压实、刮平。
31.(4)栽插规格
32.株距(12～14)cm，行距(28～30)cm，亩栽插密度(1.8～2.0)万穴，基本苗(7～8)万，栽插深度(1～2)cm。
33.(5)施肥总量及减氮时期
34.全生育期施总氮肥(来源：尿素)折算成纯氮计(17～18)kg/亩，施总磷肥(来源：过磷酸钙)折算成p2o5计(18～20)kg/亩，施总钾肥(来源：氯化钾)折算成k2o计(10～12)kg/亩。磷肥一次性全部作基肥，钾肥一半作基肥一半作促花肥。
35.1)大穗型品种，促花肥期减施总氮的10％，尿素在基肥：分蘖肥：促花肥：保花肥四个时期的用量比例(质量比，下同)为4.44﹕2.22﹕1.11﹕2.22。
36.2)中穗型品种，基肥、分蘖肥、促花肥及保花肥各期均衡减施总氮的2.5％，合计减氮10％，尿素在基肥：分蘖肥：促花肥：保花肥四个时期的用量比例为4.17﹕1.94﹕1.94﹕1.94。
37.3)小穗型品种，保花肥期减施总氮的10％，尿素在基肥：分蘖肥：促花肥：保花肥四个时期的用量比例为4.44﹕2.22﹕2.22﹕1.11。
38.(6)水浆管理
39.移栽时水层深度(1～2)cm，移栽后保持水层(2～3)d后，脱水落干(2～3)d再复水施用除草剂；分蘖期浅水灌溉，一般前水不净后水不进；当茎蘖数达到穗数苗80％时开始搁田，至叶龄余数3.0叶期前多次轻搁，达到田面沉实，叶姿上举；幼穗分化期间隙灌溉，抽穗扬花期保持浅水层，灌浆期干湿交替，保持田面湿润。收获前一周左右断水。
40.有益效果:
41.本发明根据调查和分析，发现提高农业生产上氮肥的利用效率并且最终水稻能够稳产或减产不显著，通过水稻生长对氮肥不敏感时期来实施氮肥减施是一个可靠的方法。依据穗型大小特征，在不同穗型迟熟中粳水稻的氮肥不敏感时期进行减氮，从而降低整个生育期的氮肥施用量，提高氮肥利用效率，简便易行，成本较低，可操作性强，效果显著，能够改善和提高氮肥利用率，同时水稻不减产，稳产明显。因此本发明专利具有显著的节本增效作用，具备新颖性、首创性和实用性。
42.本发明的优点
43.(1)使用营养土或育苗伴侣壮秧剂等培肥，便于苗期培育水稻壮根、壮苗，利于栽插后缓苗期短，幼苗返青快，幼苗群体质量佳。
44.(2)根据品种穗型大小特征及对氮肥的敏感时期不同来划分不同的减氮模式，本发明能更好地区分不同穗型品种的减氮方法与实施时期，能够避免不同穗型品种笼统的减氮方法与实施策略，简单实用，可操作性强。
45.(3)大穗型品种在促花肥期减氮，小穗型品种在保花肥期减氮，中穗型品种各期均衡减氮，这三种减氮模式能够将高氮肥种植区域(常规施纯氮(19～20)kg/亩)的氮肥施用总量下降10％，减氮显著，节本效益明显。
46.(4)根据穗型大小及氮肥敏感时期的合理选择方式下减氮而最终不减产，可提升水稻稻米品质。
具体实施方式
47.下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。
48.实施例1：
49.2020年，在江苏省扬州市里下河农科所实验基地，设置1.2亩丰粳3227(大穗型迟熟中粳水稻品种)、1.2亩扬辐粳8高(小穗型迟熟中粳水稻品种)、1.2亩淮稻5号(中穗型迟熟中粳水稻品种)，随机区组排列，三次重复，所有品种均采用机插塑盘育秧。其流程为：秧田准备—营养土准备—大田栽插规格—大田施肥减氮时期—水浆管理。
50.各步流程的具体操作如下：
51.1、秧田准备
52.在土质中等以上、排灌良好的稻区，亦可在本田内预留秧田，按照秧田与本田比1:
105进行机插秧育秧。秧田提前进行翻耕、灭茬，播种前5天做好秧板，秧板之间留宽25cm、深12cm以上的排水沟。将秧板压实、刮平。
53.2、营养土准备
54.机插秧育苗营养土用市面上育苗专用肥(育苗伴侣等壮秧剂)，每600克育苗专用肥均匀拌细土160kg，装机插硬盘50张；
55.3、大田栽插规格
56.株距12cm，行距30cm，亩栽插密度1.85万穴，基本苗7.4万穴/亩，栽插深度1.5cm。
57.4、大田施肥及减氮时期
58.常规高氮肥区施总氮肥(来源：尿素)折算成纯氮为20kg/亩，减氮10％后施纯氮为18kg/亩。施总磷肥(来源：过磷酸钙)折算成p2o5计18kg/亩。施总钾肥(来源：氯化钾)折算成k2o计12kg/亩。磷肥一次性全部作基肥，钾肥一半作基肥一半作促花肥。
59.1)大穗型品种丰粳3227，促花肥期减氮10％，尿素在基肥：分蘖肥：促花肥：保花肥四个时期的用量比例为4.44﹕2.22﹕1.11﹕2.22。促花肥期减氮8％及12％，尿素在四个时期的比例均为4.44﹕2.22﹕1.11﹕2.22。
60.2)中穗型品种淮稻5号，各期均衡减氮2.5％，合计减氮10％，尿素在基肥：分蘖肥：促花肥：保花肥四个时期的用量比例为4.17﹕1.94﹕1.94﹕1.94。均衡减氮8％及12％，尿素在四个时期的比例均为4.17﹕1.94﹕1.94﹕1.94。
61.3)小穗型品种杨辐粳8号，保花肥期减氮10％，尿素在基肥：分蘖肥：促花肥：保花肥四个时期的用量比例为4.44﹕2.22﹕2.22﹕1.11。保花肥期减氮8％及12％，尿素在四个时期的比例均为4.44﹕2.22﹕2.22﹕1.11。
62.5、水浆管理准备
63.移栽时水层深度为2cm，移栽后保持水层3天，脱水落干2天再复水施用除草剂；分蘖期浅水灌溉；当茎蘖数达到穗数苗80％时开始搁田，至叶龄余数3.0叶期前多次轻搁，达到田面沉实，叶姿上举；幼穗分化期间隙灌溉，抽穗扬花期保持浅水层，灌浆期干湿交替，保持田面湿润。收获前一周断水。
64.6、产量及其产量构成
[0065][0066]
数据为平均值
±
标准误，品种以不同小写字母的值在处理间0.05水平上差异显著。
[0067]
由上表可见:减氮12％，产量下降显著太大，不可取；而减氮8％，尽管产量下降不大，肥料显多，利用下降。
[0068]
实施例2：
[0069]
2021年，在江苏省扬州市里下河农科所实验基地，设置1.3亩丰粳3227(大穗型迟熟中粳水稻品种)、1.1亩扬辐粳8高(小穗型迟熟中粳水稻品种)、1.1亩淮稻5号(中穗型迟熟中粳水稻品种)，随机区组排列，三次重复，所有品种均采用机插塑盘育秧。其流程为：秧田准备—营养土准备—大田栽插规格—大田施肥减氮时期—水浆管理。
[0070]
各步流程的具体操作如下：
[0071]
1、秧田准备
[0072]
在土质中等以上、排灌良好的稻区，亦可在本田内预留秧田，按照秧田与本田比1:105进行机插秧育秧。秧田提前进行翻耕、灭茬，播种前3天做好秧板，秧板之间留宽25cm、深12cm以上的排水沟。将秧板压实、刮平。
[0073]
2、营养土准备
[0074]
机插秧育苗营养土用市面上育苗专用肥(育苗伴侣等壮秧剂，规格600克/袋)，均匀拌细土160kg，装机插硬盘50张。
[0075]
3、大田栽插规格
[0076]
株距13cm，行距28cm，亩栽插密度1.83万穴，基本苗7.32万穴/亩，栽插深度1.5cm。
[0077]
4、大田施肥及减氮时期
[0078]
常规高氮肥区施总氮肥(来源：尿素)折算成纯氮为19kg/亩，减氮10％后施纯氮为17.1kg/亩。施总磷肥(来源：过磷酸钙)折算成p2o5计18kg/亩。施总钾肥(来源：氯化钾)折算成k2o计12kg/亩。磷肥一次性全部作基肥，钾肥一半作基肥一半作促花肥。
[0079]
1)大穗型品种丰粳3227，促花肥期减氮10％，尿素在基肥：分蘖肥：促花肥：保花肥四个时期的用量比例为4.44﹕2.22﹕1.11﹕2.22。促花肥期减氮8％及12％，尿素在四个时期的比例均为4.44﹕2.22﹕1.11﹕2.22。
[0080]
2)中穗型品种淮稻5号，各期均衡减氮2.5％，合计减氮10％，尿素在基肥：分蘖肥：促花肥：保花肥四个时期的用量比例为4.17﹕1.94﹕1.94﹕1.94。均衡减氮8％及12％，尿素在四个时期的比例均为4.17﹕1.94﹕1.94﹕1.94。
[0081]
3)小穗型品种杨辐粳8号，保花肥期减氮10％，尿素在基肥：分蘖肥：促花肥：保花肥四个时期的用量比例为4.44﹕2.22﹕2.22﹕1.11。保花肥期减氮8％及12％，尿素在四个时期的比例均为4.44﹕2.22﹕2.22﹕1.11。
[0082]
5、水浆管理准备
[0083]
移栽时水层深度2cm，移栽后保持水层3天，脱水落干2天再复水施用除草剂；分蘖期浅水灌溉；当茎蘖数达到穗数苗80％时开始搁田，至叶龄余数3.0叶期前多次轻搁，达到田面沉实，叶姿上举，；幼穗分化期间隙灌溉，抽穗扬花期保持浅水层，灌浆期干湿交替，保持田面湿润。收获前一周断水。
[0084]
6、产量及其产量构成
[0085][0086]
数据为平均值
±
标准误，以不同小写字母的值在处理间0.05水平上差异显著。
[0087]
由上表可见:减氮12％，产量下降显著太大，不可取；而减氮8％，尽管产量下降不大，肥料显多，利用下降。