氮肥用量和運籌對我國水稻產量及其構成因子影響的整合分析

肖大康 胡仁 韓天富 張衛峰 侯俊,* 任科宇,*

氮肥用量和運籌對我國水稻產量及其構成因子影響的整合分析

肖大康1胡仁1韓天富2張衛峰3侯俊1,*任科宇2,*

(1長江大學 農學院/濕地生態與農業利用教育部工程研究中心，湖北 荊州 434025；2中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所/耕地培育技術國家工程實驗室，北京 100081；3中國農業大學 資源與環境學院, 北京 100193;*通信聯系人, email:houjungoodluck1@163.com；1173557108@qq.com)

【目的】合理的氮肥用量和運籌能夠有效提高水稻產量和氮肥利用率。明確氮肥用量和運籌對水稻產量及其構成因子的影響可為水稻高產高效生產提供理論指導?！痉椒ā炕?19篇已發表的有關稻田氮肥管理的論文，采用整合分析(Meta-analysis)的方法量化了不同施氮量、基肥+分蘗肥、穗肥、種植區域和土壤性質等條件下氮肥管理對水稻產量及其構成因子的影響，并探究了我國各水稻主產區提高產量構成因子以獲得高產的適宜措施?！窘Y果】與不施氮肥相比，施用氮肥能夠顯著提高水稻實際產量(+42.2%)和理論產量(+43.1%)，有效穗數和每穗粒數分別增加了33.2%和13.5%，而結實率和千粒重分別下降了4.2%和1.6%。在不同施氮量和氮肥運籌下，水稻產量及其構成因子存在顯著差異。水稻實際和理論產量在施氮量為150～200 kg/hm2時增幅最大，有效穗數和每穗粒數在施氮量為250～300 kg/hm2時增幅最大。另外，隨著施氮量的增加，水稻的結實率和千粒重顯著下降?；?分蘗肥的氮比例(基肥+分蘗肥占總施氮量的比例)為30%～50%和穗肥氮比例為10%～30%時，水稻增產幅度最大；基肥+分蘗肥氮比例(≤70%)增加，水稻有效穗數的提升幅度呈上升趨勢，而每穗粒數和結實率的提升幅度呈下降趨勢；穗肥氮比例(穗肥占總施氮量的比例)增加(≤30%)，每穗粒數和結實率的提升幅度呈上升趨勢。對于不同稻區而言，水稻產量及其構成因子的提升幅度存在顯著差異，主要表現為東北單季稻區產量增幅最大，長江流域單雙季稻區次之，南方單雙季稻區和云貴川湘高原單季稻區最小。所有稻區均通過增加有效穗數和穗粒數以獲得高產。水稻實際和理論產量的增幅受SOM(土壤有機質)影響較小，各SOM水平間的增幅差異不超過4.39%和2.26%，而受土壤TN(總氮)、AN(有效氮)、AP(有效磷)、AK(速效鉀)的含量變化影響較大，但亞組間沒有顯著差異?！窘Y論】我國水稻的推薦施氮量不宜超過250 kg/hm2，推薦基肥+分蘗肥比例不要超過總施氮量的70%，穗肥比例10%～30%時更有利于水稻增產。在保證水稻有效穗數和穗粒數前提下，提高結實率是所有稻區未來增產的關鍵，需通過化學調控、適宜的栽培密度和優良品種等綜合管理措施來實現。

氮肥管理；水稻；產量；產量構成因子；整合分析

我國是全球水稻總產量最高的國家，占全球水稻總產量的30%[1]。隨著人口增長，水稻產量需求仍在增大，而施用氮肥是提高水稻產量的重要途徑。隨著水稻高產品種培育和推廣，水稻氮肥需求也在增加，目前增施氮肥成為增加產量的主要途徑之一。然而，過量氮肥施用降低了水稻抗倒性，增加了稻田病蟲害風險，導致水稻減產，同時還加劇了農業面源污染[3]。因此，實施合理的氮肥管理措施對水稻增產穩產具有重要意義。大量研究表明，在稻田系統中施氮量、施氮時期和施氮比例等均能顯著影響水稻產量[4]。呂小紅等[6]發現氮肥施用量增加到375 kg/hm2時能夠獲得更高的產量；王琳等[7]研究發現不同的水稻品種獲得最高產量時其最佳施氮量不同，例如岡優188與陽鑫優1號的最佳施氮量分別為105 kg/hm2和195 kg/hm2。還有研究表明，水稻的施氮量與追肥比例和施肥次數有關，通過優化氮運籌和減少氮肥投入同時增加追肥次數，均可增加穗粒數進而顯著增加水稻產量[8]。因此，探究最佳施氮量和追肥比例對水稻增產具有重要意義。

有效穗數、每穗粒數、結實率和千粒重是水稻產量的重要構成因子。陳桂芬等[9]研究發現，施氮量對水稻穗粒數及千粒重無顯著影響，但也有研究指出隨著施氮量的增加，水稻的有效穗數、每穗粒數和千粒重顯著增加，結實率顯著降低[10]。水稻的總穎花量和每穗粒數對氮肥響應變幅較大，而結實率和千粒重變化幅度較小[11]。由于水稻不同生育期的需肥量不同，氮肥基追比例也會影響水稻產量構成因子的形成，其中基肥和穗肥分別調控水稻生育前、后期的植株生長，是最重要的兩個施肥時期，對產量的形成具有重要影響[12]。在基肥施氮量和穗肥施氮量相同的處理下，基肥用量可以調控水稻的前期分蘗速度[13]；而等氮條件下穗肥用量可以調控穎花數[14]。此外，氮肥管理對產量構成因子的影響也會受到種植區域和土壤肥力的影響，我們需要根據區域特征及肥力針對性調控產量因子來實現增產。目前，氮肥管理對水稻產量及其構成因子的研究多是基于一個或幾個特定試驗點展開的，其結果會受該區域特征和土壤條件的影響。

為了全面認識氮肥管理對產量及構成因子的影響，需收集全國范圍內獨立試驗數據進行綜合分析，在全國尺度上定量氮肥管理對水稻產量構成因子的影響來明確水稻產量增產的原因和機制，為水稻精準氮管理提供新思路。

本研究通過收集已發表的有關水稻氮肥管理的文獻，采用整合分析(Meta-analysis)方法，定量分析不同施氮量、基肥+分蘗肥、種植區域和土壤肥力等條件下氮肥管理對水稻產量及構成因子的影響，從水稻產量因子的視角解析增產機制，為我國水稻綠色生產提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 數據來源

利用中國知網(CNKI)和Web of Science兩個數據庫，分別選擇“氮運籌、施氮量和水稻產量”和“N application, N rate, rice yield”等為關鍵詞對2000年至2021年發表的關于中國水稻施氮量、產量的國內外期刊及學位論文(重復出現取其一)進行檢索，并根據以下條件對文獻進行篩選：1）以水稻(包括單季稻和雙季稻，再生稻不考慮)為研究對象的大田試驗，且有明確的時間和地點信息；2）試驗必須包含不施氮肥和施氮肥處理，且每一個處理重復至少3次；3）試驗數據需至少包含水稻理論或實際產量；4）需詳細記錄試驗前土壤的化學性質(至少包含土壤全氮含量、有機質含量、速效氮含量、速效磷含量和速效鉀含量)和施氮量信息。氮肥指常規氮肥，緩/控釋肥等增效氮肥產品不統計。根據以上條件共獲取119篇文獻，對于每個選定的研究，直接從表格和文本中收集原始數據，如果數據為圖形，則使用Get Data Graph Digitizer 2.26軟件(Get Data Pty Ltd, Kogarah NSW 2210, Australia)提取。

文獻中的水稻實際產量、理論產量、有效穗數、每穗粒數、結實率、千粒重為響應變量，水稻施氮量、基肥+分蘗肥比例、穗肥比例、種植區域和土壤養分指標為解釋變量。其中，種植區域參照武良的研究[15]劃分，土壤養分指標劃分以第二次土壤普查為準[16]，具體分如表1所示。

1.2 數據計算與分析

整合分析(Meta-analysis)方法可對多個相互獨立的研究結果進行定量綜合評價[17]。本研究采用 Meta Win 2.1 軟件進行整合分析。為了描述施氮對水稻產量及構成因子的影響，用自然對數響應比ln來表示[18]：

ln=ln (a/b)；

公式中的a和b分別是施氮和不施氮處理對應的水稻產量及構成因子的平均值。在分組計算合并效應時，需對獨立的響應比進行加權處理，公式如下[19]：

=1/2)

1.3 數據與分析

采用Microsoft Excel 2010軟件進行數據整理，MetaWin 2.1軟件進行Meta統計分析，運用SPSS單因素分析中的Duncan法進行顯著性分析，采用 Sigmaplot 10.0軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 水稻產量和產量構成因子的描述性分析

如圖1所示，樣本范圍內在不施氮肥處理下，我國水稻的平均實際產量、理論產量、有效穗數、每穗粒數、結實率、千粒重分別為6389.4 kg/hm2、6606.1 kg/hm2、227×104穗/hm2、140粒/穗、87.3%、27.6 g；施用氮肥后可分別達到9085.2 kg/hm2、10007 kg/hm2、301×104穗/hm2、158粒/穗、84.1%、26.2 g。Meta分析結果表明，與不施氮肥相比，施用氮肥顯著提高了水稻的實際產量(提升幅度42.2%)和理論產量(提升幅度43.1%)，水稻的有效穗數和每穗粒數分別顯著增加33.2%和13.5%，而結實率和千粒重則分別顯著下降4.2%和1.6%。

表1 氮肥管理對水稻產量及其構成因子效應數據庫解釋變量的分組

括號內為樣本數；虛線為輔助線。

Fig. 1. Effects of nitrogen application on rice yield and yield components.

2.2 施氮量對水稻產量和產量構成因子的影響

與不施氮肥處理相比，不同施氮量下水稻的產量及其構成因子的提升幅度存在差異(圖2)。隨施氮量的增加，水稻實際產量和理論產量的提升幅度變化趨勢為先增加后降低或平穩，均在施氮量150～200 kg/hm2時增幅達到最大，分別為47.4%(圖2-A)和49.6%(圖2-B)。隨著施氮量的增加(≤200 kg/hm2)，水稻有效穗數提升幅度增加，超過200 kg/hm2，沒有顯著性提升。每穗粒數在施氮量超過300 kg/hm2后增幅顯著下降，結實率和千粒重的增幅分別在施氮量超過100 kg/hm2和150 kg/hm2后顯著下降。

n為樣本數；虛線為輔助線。

Fig. 2. Increase range of actual yield (A), theoretical yield (B), number of effective panicles (C), number of grains per panicle (D), seed setting rate (E) and thousand grain weight (F) of rice under various nitrogen levels.

n為樣本數；虛線為輔助線。

Fig. 3. Increase range of actual yield (A), theoretical yield (B), number of effective panicles (C), number of grains per panicle (D), seed setting rate (E) and 1000-grain weight (F) of rice under different basal+tillering fertilizer ratios.

2.3 氮運籌對水稻產量和構成因子的影響

2.3.1 基肥＋分蘗肥比例對水稻產量和構成因子的影響

不同的基肥+分蘗肥比例顯著影響水稻的產量及其構成因子(圖3)?；?分蘗肥比例超過70%顯著降低了水稻實際和理論產量的提升幅度(圖3-A～B)。隨著基肥+蘗肥比例提高，水稻有效穗數提升幅度變化趨勢先增加后降低，基肥+分蘗肥比例在30%～70%時增幅達到最大(34.3%～37.3%)(圖3-C)。水稻每穗粒數提升幅度變化趨勢隨基肥+分蘗肥比例增加降低，基肥+分蘗肥比例在不超過30%時增幅達到最大(15.7%)，整體變化趨勢未達顯著差異(圖3-D)。在不同基肥+蘗肥比例水平下，水稻結實率和千粒重均降低，增幅均小于0%(圖3-E～F)。

n為樣本數。

Fig. 4. Increase range of actual yield (A), theoretical yield (B), number of effective panicles (C), number of grains per panicle (D), seed setting rate (E) and 1000 grain weight (F) of rice under different ratios of topdressing for panicle initiation.

2.3.2 穗肥比例對水稻產量和構成因子的影響

不同穗肥施用比例下水稻實際和理論產量的變化趨勢一致，兩者的增幅均在穗肥比例為10%～30%時最大，分別為45.9%和45.2%(圖4)。隨著穗肥施用比例的增加，水稻的有效穗數、結實率和千粒重的提升幅度均表現為先增加后減小的趨勢，均在穗肥比例為10%～30%時提升幅度最大(圖4-C,D,F)；水稻結實率的提升幅度則表現為先降低后增加，穗肥比例在30%～50%時提升幅度最大，為?1.2%(圖4-E)。

2.4 不同水稻種植區域下氮肥管理對水稻產量及其構成因子的影響

與不施氮肥處理相比，各稻區施氮處理對水稻的產量及其構成因子的影響存在顯著差異(圖5)。東北單季稻區水稻實際產量和理論產量增幅分別為52.4%和65.8%，顯著高于其他稻區(圖5-A,B)。東北單季稻區的有效穗數和每穗粒數增幅也顯著高于其他稻區，其中南方單雙季稻區和云貴川湘山地高原單季稻區有效穗數和每穗粒數增幅最低，分別為20.3%～23.0%和9.8%～11.2%(圖5-C,D)。長江流域單雙季稻區、云貴川湘山地高原單季稻和東北單季稻區的水稻結實率分別顯著降低4.6%、4.1%和1.6%，且云貴川湘山地高原單季稻的千粒重顯著提高0.5%，但長江流域單雙季稻區和東北單季稻區的水稻千粒重分別顯著降低了2.1%和2.0%。氮肥管理對南方單雙季稻區水稻的結實率和和千粒重均無顯著影響。

2.5 土壤肥力對水稻產量及其構成因子增幅的影響

如表4所示，與不施氮肥處理相比，施用氮肥對水稻產量及其構成因子的影響在不同壤養分含量下存在差異。有效穗數主要受到土壤全氮(TN)、土壤有效氮(AN)含量的影響，TN≤1 g/kg、AN≤90 mg/kg時，有效穗數增幅顯著。每穗粒數在有機質(SOM, 10-20 g/kg)、AN(90-150 mg/kg)和AK(80-160 mg/kg)中水平下提升幅度最大。結實率和千粒重受土壤肥力的影響較小，各土壤因子不同含量水平下均無顯著差異。水稻實際產量在TN≤1 g/kg、AN≤90 mg/kg和AP＞10 mg/kg時，實際產量增幅顯著。理論產量在AK≤160 mg/kg水平下提升幅度顯著。水稻實際和理論產量的增幅受SOM影響較小，各SOM水平間的增幅差異不超過4.39%和2.26%，而受土壤TN、AN、AP、AK的含量影響較大，但亞組間沒有顯著性。

YRR－長江流域單雙季稻區; SR－南方單雙季稻區; YSSR－云貴川湘山地高原單季稻區; NER－東北單季稻區。

Fig. 5. Increase range of actual yield, theoretical yield, effective panicles (A), grains per panicle (B), seed setting rate (C) and 1000 grain weight (D) of rice in different rice areas.

2.6 施氮量和氮運籌對水稻產量及其構成因子的相關性分析

如圖6所示，施氮量、基肥比例、穗肥比例與水稻理論和實際產量均呈極顯著相關(<0.01)。從構成因子角度分析，三者與水稻有效穗數的相關性高于每穗粒數、結實率和千粒重。穗肥比例與水稻的有效穗數和結實率極顯著正相關(<0.01)，與每穗粒數和千粒重相關不顯著。產施氮量和基肥比例均與結實率顯著負相關，2分別為?0.051(<0.05)和?0.198(<0.01)。施氮量、基肥比例、穗肥比例與千粒重均相關性不顯著(>0.05)。

圖6 施氮量和氮運籌對水稻產量及構成因子的相關性分析

Fig. 6. Correlation analysis of nitrogen application and nitrogen operation on rice yield and component factors.

圖7 氮水平對水稻實際產量（A）、理論產量（B）和構成因子（C）的影響

Fig. 7. Effect of nitrogen level on actual yield (A), theoretical yield (B) and yield component factors (C) of rice.

表4 不同土壤全氮和速效氮含量下水稻產量及構成因子的增幅

為樣本數; Bootstrap CI為置信區間。is the number of samples；Bootstrap CI is the confidence interval.

2.7 氮肥管理對水稻產量及構成因子增幅的關系

如圖7-A和7-B所示，水稻的實際產量和理論產量增量隨施氮量增加先升高后下降，通過水稻實際和理論產量增量與施氮量的擬合方程，施氮280.1和283.7 kg/hm2，實際和理論產量分別增加3013.5和3296.6 kg/hm2。水稻有效穗數和每穗粒數增幅與施氮量為開口向下的二次函數關系，施氮310 kg/hm2和211 kg/hm2兩者增幅最大分別為42.4%、18.7%。水稻結實率和千粒重增幅隨施氮量升高趨向于下降。綜合計算水稻的有效穗數、每穗粒數、結實、和千粒重提升幅度的擬合方程，施氮量在274 kg/hm2綜合增幅最大為49.5%(圖7-C)。

3 討論

3.1 氮肥用量和運籌對水稻產量的影響

施用氮肥是提高水稻產量最有效的方法之一[24]。本研究通過整合施氮與水稻產量的數據發現，在150～200 kg/hm2水稻實際和理論產量增幅最大，超過該施氮量水稻產量增幅不顯著，實際和理論水稻產量分別在施氮量超過350、300 kg/hm2增幅顯著降低(圖2-A, B)。與武良[15]和胡群等[25]研究結果相似，前者對我國水稻多個區域統計發現，吉遼單季稻區施氮量為126～180 kg/hm2；川陜盆地單季稻區151～173 kg/hm2等，后者發現在施氮量超過300 kg/hm2時，水稻增產不明顯。

施肥時期和比例對水稻產量也尤為重要，一般認為，在移栽水稻系統中，應在營養生長前期施氮，目的是促進分蘗和增加有效穗數[26]。本研究中基肥＋分蘗肥比例超過70%，水稻產量顯著下降(圖3-A, B)，穗肥比例在10%～30%，水稻產量最高(圖4-A, B)，這一結果與前人研究基本一致；張四海等發現基蘗肥量占總施氮量70%時有利于水稻高產[27]。在相同施氮量下，機插早、晚稻的基蘗肥比例分別為80%和70% 時，有利于水稻的高產[28]。

不同稻區的產量增幅也存在顯著差異，東北單季稻區實際和理論產量增幅顯著優于其他稻區，這可能與各地區種植的水稻類型和氣候有關，與其他稻區相比，東北單季稻區水稻季平均氣溫較低，氮素損失（氨揮發等）少，土壤有機質含量高對氮素的固持能力強，均能降低氮素損失，為此增產幅度大。東北單季稻區主要種植一季稻，生育期較長，通過光合作用能夠累積更多的產物，武良[15]通過各稻區產量和氮素效率比較發現東北單季稻區的氮素利用效率明顯高于其他稻區。

土壤全氮(TN)和速效氮(AN)含量分別低于1.5 g/kg和150 mg/kg時，水稻實際和理論產量增幅最高，與土壤氮含量較低地區受施氮量響應較大有關，例如，云貴川湘山地高原單季稻區平均AN含量為167 mg/kg，而平均施氮量為204 kg/hm2，黑龍江地區平均AN含量211 mg/kg，而平均施氮量只有131 kg/hm2[15]。土壤AP和AK的含量對水稻產量增幅有顯著影響(表4)，但增幅效果低于土壤氮素。

3.2 施氮量和氮運籌對水稻產量構成因子的影響

施氮對水稻產量構成因子均有顯著影響，有效穗數、每穗粒數、結實率和千粒重增幅分別為33.2%、13.5%、?4.2%和?3.0%(圖2)。水稻有效穗數對施氮量的響應最大，依次是每穗粒數、結實率、千粒重，這一結果和章星傳等[11]的結論類似。水稻有效穗數和每穗粒數增幅均隨施氮量升高而增大，且均在250～300 kg/hm2達到最大，分別為40.1%和15.0%，隨后前者趨于穩定，后者明顯隨施氮量升高而降低。與不施氮肥相比，水稻結實率和千粒重分別在施氮量超過100 kg/hm2和150 kg/hm2時均會顯著下降。楊曉龍等[29]研究認為水稻的結實率和千粒重隨施氮量先升高后降低。氮素營養管理能通過延緩葉片衰老和延長光合時間使水稻擁有更長的籽粒灌漿期，進而提高水稻千粒重和結實率[30, 31]，但高氮投入下水稻的有效穗數和每穗粒數大幅增加，而后期氮供給不足，會導致水稻結實率和千粒重下降[32]。

水稻產量構成因子與氮肥運籌密切相關，通過氮肥運籌能有效提高水稻產量構成因子和產量。隨著基肥比例增加，水稻的每穗粒數和結實率增幅顯著下降，當基肥比例大于70%，水稻有效穗數增幅會顯著下降。水稻生產早期氮肥的施用能夠促進分蘗，增加分蘗數量，后期追肥能夠保證有效分蘗數，因此，過高的基肥施用比例雖然增加了前期的分蘗數量，但后期養分供應不足，有效分蘗絕對數量和百分比下降，同時降低每穗粒數和結實率[33, 34]。本研究中，在穗肥比例10%～30%條件下，隨著穗肥比例增加，水稻的有效穗數、結實率和千粒重增幅增大，而每穗粒數則呈下降趨勢(圖4)。但近年來也有研究表明，在水稻幼穗分化期施用氮肥能改善水稻群體動態，增加穗粒數，提高穗重[35, 36]。前人也發現提高穗肥的比例可以提高有效分蘗的百分比而增產，而千粒重幾乎無變化，可能由于不同水稻品種，特別是地方品種對施肥管理和生態條件的響應不同造成這樣的差異[37]。

此外，南方單季稻區和云貴川湘山地高原稻區有效穗數增幅顯著低于其他稻區，而千粒重與不施氮處理無顯著差異(圖5)。這與前人研究結果一致，例如，西南稻區主要以提高水稻有效穗數和結實率來實現增產[38]。云南高海拔地區的高原粳稻通過改良實粒數和有效穗數來實現增產的潛力較大[39]。

3.3 氮肥綜合管理提高水稻產量及構成因子的建議

通過擬合水稻實際產量增量、理論產量增量與施氮量的方程，施氮量分別約在280和283 kg/hm2增量最高。通過分析水稻產量構成因子增幅的變化趨勢發現，水稻有效穗數的增幅最大值為310.5 kg/hm2，但施氮量大于250 kg/hm2，水稻每穗粒數、結實率、千粒重下降，導致實際和理論產量在200～300 kg/hm2達到最大增量。這也表明當施氮量超過300 kg/hm2的有效穗數的貢獻不足以抵消每穗粒數、千粒重、結實率的下降。付景等[40]研究得出，當施氮量超過270 kg/hm2，穗數和穗粒數的增加對產量做出的貢獻小于結實率和千粒重的降低對產量造成的影響。在適宜的一定施氮量下，降低水稻基、蘗肥的施用比例，可以有效避免水稻有效穗數、每穗粒數、結實率、千粒重的降低，達到穩產的作用，主要與兩方面有關。第一，水稻生長前期氮素需求有限，土壤固定和轉化能力存在一定限度，造成養分過于集中而大量損失；另一方面，前期施用氮素過多會促進水稻營養生長，雖增加了水稻分蘗數但水稻無效分蘗占比更高，“前多后少”無法維持水稻生殖生長，降低水稻每穗粒數、結實率和千粒重，導致產量降低；反之，適宜增施穗肥可以有效提高水稻成穗數，利于穩定和提高水稻每穗粒數、結實率、千粒重，但穗肥比例不宜過高，水稻前期分蘗數決定了水稻產量的最大限度[41,42]。因此，施氮量不超過250 kg/hm2，基肥加分蘗肥比例不要超過總施氮量的70%，穗肥比例10%～30%能有效協調水稻有效穗數、每穗粒數、結實率和千粒重變幅，提高產量。此外，提高產量及構成因子還需要氮肥綜合管理。首先，水稻品種要與氮肥施用匹配。呂小紅等[6]研究發現緊湊型品種“沈農07425”和松散型品種“秋光”的施氮量可以適當增大至375 kg/hm2。水稻產量及構成因子對不同氮肥種類的響應存在差異。其次，灌溉、種植密度等栽培措施與氮管理要協調。灌溉水用量和水管理過程可以調控土壤理化環境，促進水稻根系的生長，避免氮素的徑流和淋溶帶來的損失[43,44]；合理的種植密度與氮肥用量對水稻單位面積的光合面積和改善水稻有效穗數具有顯著影響[45]。最后，通過化學調控提高產量因子來增產。袁帥等發現噴施多效唑與殼寡糖均能提高水稻產量，多效唑能使水稻大量分蘗，提高了最高莖蘗數和最高分蘗數，噴施殼寡糖較多效唑同時能提高水稻成穗數[46]。

目前水稻種植技術多元化，水氮耦合技術，機械側深施肥技術，根區穴施技術，新型肥料以及有機肥等應用，綠肥、秸稈還田技術，稻漁共作技術等，較單一氮肥調控因素均能在不同程度上減少氮肥的用量，提高水稻的氮素利用效率。多元化的技術也是通過調控水稻產量構成因子來穩產減氮，或等氮增產，這些技術各有其優勢和特點，隨著相關技術的發展可以考慮進一步統計分析，促進水稻種植生產的進一步發展。

4 結論

施用氮肥主要通過提高水稻的有效穗數和每穗粒數來實現增產，提高結實率和千粒重來避免減產。稻田施氮量為150～200 kg/hm2對水稻實際和理論產量提升幅度顯著增加，超過300kg/hm2有顯著減產的風險，且施氮量與水稻產量及構成因子的擬合方程計算得出施氮量在274～284 kg/hm2水稻產量最大，因此，綜合考慮稻田施氮量在200～250 kg/hm2。結合氮運籌對水稻產量及構成因子的影響，推薦基肥+分蘗肥比例不要超過總施氮量的70%，穗肥比例10%～30%。不同稻區實現水稻增產所需優化的產量構成因子不同，南方單雙季和云貴川湘山地高原單季稻區主要依靠提高水稻有效穗數和每穗粒數使水稻增產，而長江流域單雙季和東北單季稻區增產限制因子是結實率。提高結實率是所有稻區增產的關鍵，宜通過化學調控、栽培密度和優良品種等養分綜合管理措施提高結實率進而增產。

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Effects of Nitrogen Fertilizer Consumption and Operation on Rice Yield and Its Components in China：A Meta-analysis

XIAO Dakang1, HU Ren1, HAN Tianfu2, ZHANG Weifeng3, HOU Jun1,*, REN Keyu2,*

(College of Agriculture, Yangtze University/Engineering Research Center of Ecology and Agricultural Use of Wet land of Ministry of Education, Jingzhou 434025, China; Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences/National Engineering Laboratory for Improving Quality of Arable Land, Beijing 100081, China; College of Resources and Environmental Science, China Agricultural University, Beijing 100193, China; Communication Authors, )

【Objective】Moderate nitrogen (N) fertilizer rate and operation can effectively improve rice yield and N use efficiency. Clarifying the effects of N rate fertilizer rate and operation on rice yield and its components can provide theoretical guidance for high yield and high efficiency for rice. 【Methods】Based on 119 published articles on N fertilizer management in rice fields, a meta-analysis was conducted to summarize the effects of N management on rice yield and its components under different total N rates, basal fertilizer+tillering fertilizer, topdressing for panicle initiation, planting areas and soil properties, and explored the appropriate measures to improve yield components to get high yield in major Chinese rice production areas. 【Results】Compared with no N fertilizer application, N fertilizer application can significantly increase the actual yield (+42.2%) and theoretical yield (+43.1%), effective panicle number and grain number per panicle increased by 33.2% and 13.5%, respectively, while the seed setting rate and 1000-grain weight decreased by 4.2% and 1.6%, respectively. There were significant differences in rice yield and its components under different N rates and N operations. The actual and theoretical yield of rice increased significantly at the N rate of 150－200 kg/hm2, while the effective panicle number and grain number per panicle increased most at the N rate of 250－300 kg/hm2. In addition, with the increase of N rates, the seed setting rate and 1000-grain weight decreased significantly. When the ratio of basal fertilizer+tillering fertilizer to the total nitrogen application was 30%－50% and the N ratio of panicle fertilizer was 10%－30%, the rice yield peaked, while increasing the ratio of basal fertilizer+tillering fertilizer (≤70%) can significantly increase effective panicle number, but reduce grain number per panicle and seed setting rate. And, increasing the ratio of topdressing for panicle initiation (≤30%) can increase grain number per panicle and seed setting rate. For different rice growing regions, there were significant differences for rice yield and its components. The main performance is that the yield increase in the single-season rice from Northeast China is the largest, followed by the single-season and double-season rice in the Yangtze River basin, and the single-season and double-season rice region in South China and the single-season rice in the Yunnan-Guizhou and Sichuan-Hunan Plateau are the smallest. All rice regions achieved high yield by increasing the number of effective panicles and grain number per panicle. The increase of actual and theoretical yield of rice was less affected by SOM(soil organic matter), and the difference between the increase of each SOM level was not more than 4.39% and 2.26%, while the changes of soil TN(total nitrogen), AN(available nitrogen), AP(available phosphorus), AK(available potassium) contents had a greater impact, but there was no significant difference between subgroups. 【Conclusion】The recommended N rate should not exceed 250 kg/hm2, and the recommended ratio of base fertilizer +tillering fertilizer should not exceed 70% of the total N rate. When the ratio of panicle fertilizer is 10%－30%, it is more beneficial to increase rice yield. Under the condition of ensuring the effective panicles and grain number per panicle of rice, improving the seed setting rate is the key to increase yield in all the rice planting regions in China, which needs comprehensive management measures such as chemical regulation, cultivation density and excellent varieties.

nitrogen fertilizer management; rice; yield; yield components; meta-analysis

10.16819/j.1001-7216.2023.221111

2022-11-23；

2023-02-27。

國家自然科學基金資助項目(32372821)；湖北省重點研發計劃資助項目(2022BBA002); 衢州市農業農村局委托項目(衢農合2022-31)。