戴 力，楊 泉，王學(xué)華，羅小仁，張玉樂(lè)，馬冉劍

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128)

濕潤(rùn)灌溉栽培方式下晚稻的適宜施氮量

戴 力，楊 泉，王學(xué)華*，羅小仁，張玉樂(lè)，馬冉劍

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128)

為探索節(jié)水栽培的晚稻適宜施肥量，以‘盛泰優(yōu)018’為材料，在濕潤(rùn)灌溉條件下，通過(guò)5種不同施氮量處理：75.0、112.5、150.0、187.5和225.0 kg/hm2，研究不同施氮量對(duì)水稻根、葉群體質(zhì)量和產(chǎn)量形成的影響及相互關(guān)系，以篩選出相對(duì)最優(yōu)的施氮水平。結(jié)果表明：在本研究條件下，中等施氮水平(150.0 kg/hm2)能夠調(diào)控水稻構(gòu)建出較合理的根、葉群體結(jié)構(gòu)，獲得較高的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，同時(shí)N肥利用率也相對(duì)較高，為本試驗(yàn)中增產(chǎn)效果相對(duì)最優(yōu)的晚稻適宜施氮量。

晚稻；施氮量；濕潤(rùn)灌溉；群體質(zhì)量；產(chǎn)量

近年來(lái)，人們對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中水肥資源不合理利用問(wèn)題的重視程度不斷增加，也進(jìn)行了較多的節(jié)水節(jié)肥試驗(yàn)研究，然而其中大部分仍僅停留在單一因素的節(jié)水或節(jié)肥研究[1～5]，或者只是不同灌溉方式下的不同施氮量研究[6～10]，并且其中還有較多一部分是在室內(nèi)模擬或盆栽條件下[6，7]進(jìn)行的，較少看到有在大田生產(chǎn)條件下針對(duì)某一特定節(jié)水灌溉方式而進(jìn)行的具體施肥技術(shù)(包括施氮量和肥料運(yùn)籌方式——即NPK比例和基蘗穗肥比)的研究。前人所做的節(jié)水灌溉研究[11～13]表明，濕潤(rùn)灌溉不僅水分利用率高，節(jié)水效果好，而且對(duì)水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)都有一定的改善提高。筆者在大田環(huán)境下對(duì)雙季晚稻在濕潤(rùn)灌溉條件下的具體施肥技術(shù)進(jìn)行研究探討，通過(guò)對(duì)不同施氮量和肥料運(yùn)籌方式處理下水稻的產(chǎn)量、根系和葉片性狀以及節(jié)肥效果的綜合評(píng)估，以篩選出一種節(jié)肥效果好、稻谷產(chǎn)量高的施肥技術(shù)，為濕潤(rùn)節(jié)水灌溉下的節(jié)肥栽培提供理論依據(jù)，切實(shí)推進(jìn)節(jié)水節(jié)肥技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。本文報(bào)道施氮量研究結(jié)果。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試水稻品種‘盛泰優(yōu)018’，系三系雜交中熟晚稻品種，由湖南洞庭高科種業(yè)有限公司提供。供試肥料分別為：尿素，重慶建峰化工建峰牌，有效總N≥46.4%；過(guò)磷酸鈣，湖北中化富冠牌，有效P2O5≥12%；氯化鉀，中化化肥中化牌，有效K2O≥60%。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2015年7～10月在湖南省衡陽(yáng)縣西渡鎮(zhèn)梅花村富農(nóng)優(yōu)質(zhì)稻合作社稻田中進(jìn)行。試驗(yàn)地位于26°59′37.42″N，112°22′52.92″E，海拔70.63 m，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，四季分明，降水充足。年平均氣溫18℃左右，年均降水量約1352 mm。土壤基本理化性質(zhì)為pH值5.66，堿解氮138.5 mg/kg，有效磷8.0 mg/kg，速效鉀140.9 mg/kg，全氮2.2 g/kg，全磷0.5 g/kg，全鉀20.5 g/kg，有機(jī)質(zhì)37.9 g/kg。

試驗(yàn)處理如下：N1.施純氮75 kg/hm2；N2.施純氮112.5 kg/hm2；N3.施純氮150 kg/hm2；N4.施純氮187.5 kg/hm2；N5.施純氮225 kg/hm2。NPK按1∶0.5∶1，PK肥作基肥施入，N肥分為基肥40%，分蘗肥30%，孕穗肥30%。3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積20 m2，晚稻栽插規(guī)格16.7 cm×26.7 cm。

試驗(yàn)田水分管理依照節(jié)水灌溉方式——濕潤(rùn)灌溉進(jìn)行，水稻生長(zhǎng)階段僅在施肥時(shí)進(jìn)行人工補(bǔ)水，灌溉至建立淺水層(2～3 cm)后便讓其自然落干；全生育期最多只進(jìn)行3次人工灌溉補(bǔ)水，分別為施基肥、分蘗肥和穗肥時(shí)。如果在施肥時(shí)或之前有自然降水情況，且田間持水量剛好達(dá)到或超過(guò)2 cm，則不進(jìn)行灌溉補(bǔ)水，若水層低于2 cm，則需灌溉至此水層深度。晚稻生育期間的自然降水均任其自然積蓄和落干。本研究灌溉方式的節(jié)水特點(diǎn)：在充分利用晚稻生育期內(nèi)自然降水的基礎(chǔ)上只在施肥時(shí)進(jìn)行少量的人工灌溉補(bǔ)水(建立淺水層)，在節(jié)約了水資源的同時(shí)也節(jié)省了田間水分管理的各項(xiàng)成本。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

(1)生育期和莖蘗動(dòng)態(tài)。記載播種期、移栽期、始穗期、齊穗期、成熟期和收獲期。移栽返青后，每小區(qū)定點(diǎn)10蔸，每5 d記載每蔸苗數(shù)，直至抽穗。定點(diǎn)植株的位置：各小區(qū)第4行的第4株到第13株。

(2)根系生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)。每7 d每小區(qū)取稻株2穴，以稻株基部為中心，每穴挖取行距向16.5 cm、株距向10.0 cm、深度30 cm的土塊，能夠取出水稻植株95%左右的根系(水稻根系主要分布在0～20 cm土層，約占總根量的90%)，裝細(xì)篩網(wǎng)袋中，用水沖洗干凈。數(shù)計(jì)總根數(shù)、白根數(shù)、最長(zhǎng)根長(zhǎng)、根系鮮重、干重、根冠比。其中白根數(shù)以肉眼識(shí)別法根據(jù)白、黃、灰和黑四級(jí)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)分確定。

(3)葉面積指數(shù)。在分蘗期、孕穗期、齊穗期和乳熟期使用便攜式葉面積儀測(cè)定。

(4)成熟期有效莖平均綠葉數(shù)(綠葉面積占全葉片2/3以上)及劍葉長(zhǎng)(從葉環(huán)處至葉尖長(zhǎng))、寬(量最寬處)和面積。

(5)產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素。成熟期測(cè)定有效穗數(shù)，然后每小區(qū)取5穴進(jìn)行室內(nèi)考種。各小區(qū)單收單曬，計(jì)算實(shí)際產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

使用DPS7.05和Excel2003軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮量對(duì)晚稻產(chǎn)量性狀及氮肥利用效率的影響

不同施氮水平下各處理的實(shí)際產(chǎn)量、理論產(chǎn)量和總粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、粒重以及每千克N的產(chǎn)量之間存在著顯著或極顯著差異(表1)。理論產(chǎn)量和實(shí)際產(chǎn)量的大小順序分別為N5>N3>N4>N2>N1和N5>N4>N3>N2>N1，總體表現(xiàn)為隨著施氮量的增加而增大；然而N5與N4的實(shí)際產(chǎn)量以及N5、N4與N3的理論產(chǎn)量間的差異并不顯著，表明當(dāng)施氮量達(dá)到N3或N4水平之后，再增加施氮量對(duì)產(chǎn)量的提升效果并不顯著，即當(dāng)施氮量在N3或N4水平時(shí)，節(jié)肥效果相對(duì)較好。

總粒數(shù)和粒重也與施氮量呈顯著或極顯著正相關(guān)?？偭?shù)以N5最大，顯著大于N1，與N2、N3和N4處理的差異不明顯；千粒重大小則為N3>N4>N5>N1>N2，其中N3極顯著大于N2，顯著大于N1，與N4和N5之間差異不顯著，表明中等及以上施氮量有利于總穎花數(shù)的提高，而中等施氮水平則最有利于籽粒的灌漿。結(jié)實(shí)率則以N1最大，極顯著大于N3、N4和N5，顯著大于N2，這可能與其總粒數(shù)最少有關(guān)?？梢?jiàn)，本試驗(yàn)條件下各產(chǎn)量構(gòu)成要素與產(chǎn)量的相關(guān)性強(qiáng)度可能表現(xiàn)為：總粒數(shù)>千粒重>結(jié)實(shí)率。

表1 不同施氮水平下的水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成

然而，與實(shí)際產(chǎn)量不同的是，單位施氮量的產(chǎn)量以及單位N增量的產(chǎn)量增量均隨著施氮量的增加而顯著或極顯著減少，其實(shí)質(zhì)為N肥利用率和N肥邊際效益的降低。表明過(guò)多的N肥施用量最終會(huì)在一定程度上導(dǎo)致水稻種植效益的降低，同時(shí)還可能產(chǎn)生一定的環(huán)境負(fù)效益。

因此，綜合產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因子及氮肥利用效率等指標(biāo)的結(jié)果可知，在本試驗(yàn)濕潤(rùn)灌溉條件下，施氮量在N3水平時(shí)，晚稻的增產(chǎn)和節(jié)肥效果相對(duì)較好。

2.2 不同施氮量對(duì)晚稻生育期及莖蘗成穗率的影響

由表2可知，在一定程度上增加施氮量，水稻的生育期會(huì)延長(zhǎng)，大約每增施75.0 kg/hm2純氮，生育期延長(zhǎng)2 d。施氮225.0 kg/hm2處理相對(duì)于75.0 kg/hm2處理而言，生育期延長(zhǎng)了4 d，且其齊穗期(9月18日)仍處于安全齊穗期(9月20日)以內(nèi)，這便有利于延長(zhǎng)光合時(shí)間，從而增加光合產(chǎn)量。

表2 不同施氮水平下的生育期

由表3可知，不同施氮水平下的莖蘗成穗率以N2和N3處理最大，二者與N1和N5的差異不顯著，但分別極顯著和顯著大于N4。結(jié)果顯示，不同施氮量處理間的有效穗數(shù)之間基本無(wú)差異，而其莖蘗成穗率的差異主要是由于最大分蘗數(shù)的不同所造成的。而且N2與N3間的莖蘗成穗率雖然均處于較高水平，但是二者的成因卻是不同的，N2是由于有效穗數(shù)較高而最大分蘗數(shù)較低而獲得較高成穗率的，而N3則是由于有效穗數(shù)和最大分蘗數(shù)均較高而共同造成的。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中N3更有利于水稻高產(chǎn)。N4的莖蘗成穗率之所以偏低是其最大分蘗數(shù)最高所造成的，而其有效穗數(shù)也相對(duì)處于較高水平。較高的最大分蘗數(shù)一方面表現(xiàn)為一種生長(zhǎng)冗余和資源浪費(fèi)，而另一方面又表現(xiàn)為一種增產(chǎn)潛力，即可通過(guò)后期較好的管理調(diào)控獲得大量的有效穗數(shù)從而獲得高產(chǎn)。這一對(duì)矛盾的均衡可能與生育前后期的肥料配比有較大關(guān)系。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中N4可能更有利于水稻增產(chǎn)，然而穩(wěn)產(chǎn)性要相對(duì)弱于N3。

表3 不同施氮水平下的莖蘗成穗率

因此，綜合生育期和莖蘗成穗率兩個(gè)指標(biāo)可知，濕潤(rùn)灌溉條件下，中等施氮量(N3)有利于晚稻獲得穩(wěn)定高產(chǎn)，而中高施氮量(N4)的增產(chǎn)潛力較大，但穩(wěn)產(chǎn)性稍差。

2.3 不同施氮量對(duì)晚稻根系性狀的影響

2.3.1 不同施氮量對(duì)總根數(shù)、白根數(shù)和白根比的影響

由表4可知，在整個(gè)生育期中，所有處理的總根數(shù)和白根數(shù)均基本表現(xiàn)為“先升后降再升”的趨勢(shì)，并均在孕穗期左右達(dá)到最高值，此時(shí)的極值可能與水稻植株有機(jī)體的生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)根系吸收功能的需求有關(guān)；而白根比則表現(xiàn)為“先降后升”的趨勢(shì)?？偢鶖?shù)、白根數(shù)和白根比在水稻生育后期的“再升”過(guò)程很可能是本研究中濕潤(rùn)灌溉所帶來(lái)的效果。因?yàn)樵跐駶?rùn)灌溉條件下，水稻生育后期田間基本處于濕潤(rùn)無(wú)明水狀態(tài)，土壤透氣性能良好，這有利于根系的生長(zhǎng)和活力的維持。這樣可以避免根系早衰，使之維持較高的養(yǎng)分吸收和供應(yīng)能力，從而進(jìn)一步避免葉片光合系統(tǒng)的早衰，最終有利于生育后期關(guān)鍵光合產(chǎn)量的形成。

表4 不同施氮水平下的根系生長(zhǎng)情況

此外，在各個(gè)生育時(shí)期中，不同處理間的總根數(shù)、白根數(shù)和白根比之間的差異也表現(xiàn)出一定的規(guī)律性。在分蘗盛期時(shí)，總根數(shù)以N3最大，N4次之，二者均極顯著大于N1、N2和N5；白根數(shù)則表現(xiàn)為隨著施氮量的增加而先增后降，其中以N2水平時(shí)最大，極顯著大于N5和N1，顯著大于N3和N4，N3和N4則均顯著大于N1和N5；白根比則仍以N2最大，極顯著大于其他各處理，且其他4個(gè)處理間差異不明顯。在孕穗期時(shí)，3個(gè)指標(biāo)的最大值均在N1處理，且均極顯著或顯著高于其他4個(gè)處理。齊穗期時(shí)的3個(gè)指標(biāo)仍以N1最大，其中N1的總根數(shù)除顯著大于N2外，與其他3個(gè)處理的差異不顯著；而其白根數(shù)則極顯著大于其他各處理；白根比也極顯著大于N3和N4，顯著高于N2，與N5的差異不明顯。乳熟期時(shí)，總根數(shù)以N2最大，極顯著大于其他處理，N1最小，極顯著小于N2、N4和N5；白根數(shù)和白根比則均以N4和N5最大，它們均顯著或極顯著大于其他3個(gè)處理。

由以上結(jié)果可知，中等及中等偏低的供氮水平(如N3、N2和N1)有利于晚稻在分蘗盛期、孕穗期和齊穗期階段擁有較高的總根數(shù)和白根數(shù)，以及在乳熟期保持較高的總根數(shù)，然而可能不利于乳熟期維持較高的白根數(shù)和白根比；相反，較高或高水平的供氮量(如N4和N5)則更有利于晚稻在生育后期維持較高的白根數(shù)和白根比。

2.3.2 不同施氮量對(duì)晚稻根系干重及根冠比的影響

由表5可知，在整個(gè)生育期中，各處理的根干重表現(xiàn)為“先升高后下降再升高”的變化趨勢(shì)，于孕穗期達(dá)到最大值，隨后逐步降低，至乳熟期又出現(xiàn)小幅度上升，此時(shí)的上升可能與濕潤(rùn)灌溉條件下水稻生育后期土壤通氣狀況的改善有關(guān)。而根冠比的變化則表現(xiàn)為不斷下降，在分蘗盛期和孕穗期各處理間還表現(xiàn)出一定的差異，而到齊穗期之后，各處理間的差異則變得不明顯。

表5 不同施氮水平下的根干重和根冠比

在4個(gè)關(guān)鍵生育期中，分蘗盛期的根干重N2、N3和N4相對(duì)較高，三者間差異不明顯，N2和N3均極顯著大于N1和N5，根冠比則是N3極顯著大于N4和N5，而與N1和N2的差異則不顯著。孕穗期的根干重以N4最大，極顯著大于其他4個(gè)處理，根冠比則以N1最大，也是顯著大于其他各處理。齊穗期的根干重則表現(xiàn)為隨著施氮量的增加而減少的趨勢(shì)，其中N5顯著小于其他各處理，而其余各處理間的差異則不明顯；到齊穗期之后，各處理的根冠比間便無(wú)明顯差異，可能與地上部的干重均要遠(yuǎn)大地下部有關(guān)。到乳熟期，根系干重仍以N3和N4最大，其中N3極顯著大于N1、N2和N5，顯著大于N4。上述結(jié)果表明，中等及偏高水平的施氮量(如N3和N4)有利于晚稻根系在整個(gè)生育期中都維持較高的干物質(zhì)積累，從而有利于為較高的養(yǎng)分吸收和供應(yīng)能力奠定基礎(chǔ)。

綜上所述可知，濕潤(rùn)灌溉條件下，中等及偏低施氮水平(如N3、N2和N1)有利于晚稻在整個(gè)生育期中維持較高的總根數(shù)，在大部分生育時(shí)期(分蘗—齊穗期)擁有較高的白根數(shù)和白根比，而中等及偏高的施氮量(如N3和N4)則有利于晚稻在整個(gè)生命周期中維持較高的根系干重。

2.4 不同施氮量對(duì)葉片性狀的影響

2.4.1 不同施氮量對(duì)葉面積指數(shù)的影響

由表6可知，在4個(gè)關(guān)鍵生育期中，各處理的葉面積指數(shù)均在孕穗期左右達(dá)到最大值，隨后均逐漸降低，然而在乳熟期時(shí)中高等施氮水平處理(N3、N4和N5)的葉面積指數(shù)卻出現(xiàn)了小幅度回升，三者差異不明顯，卻均顯著大于N1和N2，表明濕潤(rùn)灌溉條件下中高等施氮量有利于晚稻后期維持較高的光合面積，從而有利于獲得水稻高產(chǎn)。在整個(gè)生育期中，N4和N1的葉面積指數(shù)在5個(gè)處理中均分別處于最高和最低值，二者存在著顯著或極顯著差異，N2、N3和N5則一直處于中等偏高水平；且在各生育時(shí)期中葉面積指數(shù)與施氮量的關(guān)系總是表現(xiàn)為：一定的施氮水平內(nèi)(如N1到N4水平內(nèi))葉面積指數(shù)隨著施氮量的增加而增加，而當(dāng)施氮量超過(guò)一定的值(如N5)，即過(guò)量施氮時(shí)，葉面積指數(shù)反而會(huì)降低。

表6 不同施氮水平下的晚稻葉面積指數(shù)變化情況

2.4.2 不同施氮量對(duì)收獲期綠葉數(shù)及劍葉性狀的影響

由表7可知，在一定施氮量范圍內(nèi)，水稻收獲期的每穗綠葉數(shù)、每株劍葉面積以及劍葉長(zhǎng)大致與施氮量成正比。本試驗(yàn)中N5的這3個(gè)指標(biāo)在5個(gè)處理中均處于最大值，其劍葉面積和劍葉長(zhǎng)均極顯著大于其他各處理，每穗綠葉數(shù)也顯著或極顯著大于除N4外的其他處理；其次是N4處理，其各項(xiàng)指標(biāo)值均高于除N5以外的各處理，其每穗綠葉數(shù)與N1、N2和N3間差異不明顯，而劍葉面積與N2一樣，均極顯著大于N3和N1，劍葉長(zhǎng)則與N3一樣，顯著大于N1和N2；N1的各項(xiàng)指標(biāo)基本處于最低水平。

表7 不同施氮量下收獲期的晚稻葉片性狀

綜合以上結(jié)果可知，濕潤(rùn)灌溉條件下，在中等偏高施氮水平(N4)時(shí)，晚稻在各生育時(shí)期的光合葉面積狀況表現(xiàn)最佳，為獲得籽粒高產(chǎn)奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)，其次為中等施氮水平(N3)和高氮水平(N5)。

3 結(jié)論與討論

綜合根系和葉片群體質(zhì)量及產(chǎn)量各指標(biāo)，同時(shí)考慮到化肥減量、優(yōu)化環(huán)境的需求，在本試驗(yàn)中等土壤肥力及濕潤(rùn)灌溉條件下，以施純氮150 kg/hm2為宜。

依據(jù)各產(chǎn)量因子的貢獻(xiàn)率，統(tǒng)籌規(guī)劃水肥管理，均衡根葉生長(zhǎng)發(fā)育，以達(dá)到高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、節(jié)水節(jié)肥的效果。本試驗(yàn)中，不同施氮水平下的實(shí)際產(chǎn)量大小表現(xiàn)為N5(高氮)、N4(中高氮)>N3(中氮)>N2(中低氮)>N1(低氮)，其中N5略高于N4，但差異并不顯著；不過(guò)二者在產(chǎn)量構(gòu)成以及根、葉群體結(jié)構(gòu)方面卻存在著一定的差別。N5的相對(duì)高產(chǎn)主要表現(xiàn)為總粒數(shù)多，結(jié)實(shí)率和千粒重則均處于中等水平；而N4的高產(chǎn)主要表現(xiàn)為千粒重大，總粒數(shù)較多，結(jié)實(shí)率相對(duì)偏低。結(jié)合兩者的產(chǎn)量構(gòu)成，可以發(fā)現(xiàn)，各產(chǎn)量構(gòu)成因素對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)大小表現(xiàn)為：總粒數(shù)>千粒重>結(jié)實(shí)率。因此在濕潤(rùn)灌溉及中高等施氮量條件下，通過(guò)合理的肥料運(yùn)籌方式，重點(diǎn)調(diào)節(jié)提高總粒數(shù)，同時(shí)保證較高的千粒重可能能夠較好地獲得水稻高產(chǎn)。

各個(gè)產(chǎn)量構(gòu)成因素能夠達(dá)到較高的水平，很大程度上依賴于一定水肥管理調(diào)控下所形成的良好的根、葉群體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，因?yàn)樗鼈兌呤亲魑锂a(chǎn)量形成的根本。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在一定的施氮量范圍內(nèi)，水稻的總粒數(shù)隨著施氮量的增加而增多。在本研究條件下，總粒數(shù)N5>N4>N3>N2>N1，其中除N5與N1之間存在顯著差異之外，其他各處理間差異并不顯著。眾所周知，水稻總粒數(shù)的形成主要取決于幼穗分化時(shí)期的穎花分化數(shù)及其后的成花數(shù)，二者分別完成于分蘗期和孕穗期，一般為生育前期和中期。因此，此時(shí)期的水稻吸收及光合狀況對(duì)總粒數(shù)的形成有著重要影響。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，總粒數(shù)大的處理N5、N4生育前、中期的地上部干物量、總干物量及葉面積指數(shù)(LAI)均要大于總粒數(shù)小的處理(N1)，并且孕穗期N4的干物量和LAI均顯著大于N1。這在一定程度上表明N4、N5相對(duì)于N1而言存在著一定的光合合成和積累的優(yōu)勢(shì)，從而能夠?yàn)楦叻f花數(shù)或總粒數(shù)的形成提供充足的光合產(chǎn)物。

同時(shí)試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，N5在生育前中期的根系吸收總比面積和活躍比面積均顯著高于N1，孕穗期的傷流速率也比它稍高；而N4在此階段的根體積、根干重和傷流速率，以及分蘗期的總根數(shù)、白根數(shù)和白根比均要高于N1，且二者在根干重、總根數(shù)和白根數(shù)上的差異呈顯著水平。這些似乎表明N4、N5相對(duì)于N1的總粒數(shù)優(yōu)勢(shì)可能存在著一定的根系性狀基礎(chǔ)，包括根系數(shù)量(總根數(shù)、白根數(shù)、根體積等)與質(zhì)量(白根比、根干重等)、根系活力與吸收面積等。同時(shí)比較N4和N5的根系優(yōu)勢(shì)發(fā)現(xiàn)，這幾組根系性狀對(duì)水稻植株生長(zhǎng)及產(chǎn)量形成的作用可能存在著一定的互補(bǔ)性——即當(dāng)根系數(shù)量相對(duì)較少時(shí)，較高的根系質(zhì)量可能能夠彌補(bǔ)其對(duì)產(chǎn)量的不利影響，反之亦然。而更確切具體的關(guān)系還需要進(jìn)一步的研究。

與總粒數(shù)的決定因子和形成時(shí)間所不同的是，水稻的其他兩個(gè)產(chǎn)量構(gòu)成因素——結(jié)實(shí)率和千粒重主要形成于灌漿期和成熟期，即生育后期，特別是乳熟階段。并且它們的大小主要決定于灌漿速度和灌漿時(shí)間。此時(shí)的產(chǎn)量形成不僅決定于葉片的光合合成和根系的營(yíng)養(yǎng)吸收，而且還受到光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)運(yùn)的影響。在本研究中，各處理的結(jié)實(shí)率和千粒重大小順序分別為：N1>N2、N5、N3>N4和N3、N4>N5、N1>N2。其中N1的高結(jié)實(shí)率是對(duì)其低總粒數(shù)的一種補(bǔ)償作用；而粒重也表現(xiàn)出了對(duì)結(jié)實(shí)率的補(bǔ)償作用。試驗(yàn)結(jié)果表明，N3千粒重顯著大于N2，同時(shí)在乳熟期，N3的根干重、根冠比和葉面積指數(shù)均顯著或極顯著大于N2，地上部干物量、傷流速率和總根數(shù)則均顯著或極顯著小于N2；此時(shí)N4與N2也表現(xiàn)出基本相似的關(guān)系，只是稍有不同的是N4的地上部干物量和根體積都極顯著大于N2。這些似乎表明，在中等及偏高水平的N供應(yīng)條件下，水稻乳熟期的葉片光合合成以及莖葉內(nèi)光合產(chǎn)物向籽粒轉(zhuǎn)移都要強(qiáng)于中等以下的施氮量處理。另外還發(fā)現(xiàn)，N3、N4的生育期與N2、N1相比延長(zhǎng)了2 d，N5與N2、N1相比延長(zhǎng)了4 d，這也就意味著中等及其以上施氮水平處理下，水稻的光合時(shí)間得到了延長(zhǎng)，灌漿時(shí)間也可能得到延長(zhǎng)。并且N5、N4和N3的劍葉長(zhǎng)均顯著或極顯著長(zhǎng)于N2和N1，而有研究表明[10]，水稻的劍葉長(zhǎng)與產(chǎn)量之間存在著顯著的正相關(guān)關(guān)系。

綜上可以發(fā)現(xiàn)，本試驗(yàn)條件下，N4(中高等施氮量)和N5(高等施氮量)之所以能夠獲得較高的產(chǎn)量，主要是由于較充足的肥料供應(yīng)使得其各生育時(shí)期的根系吸收、葉片光合作用及其后期光合產(chǎn)物的轉(zhuǎn)運(yùn)分配都能夠較高效而合理地運(yùn)行。眾所周知，水稻要獲得較高的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，其根系數(shù)量和綠葉面積并不是越多越好，也不是越少越好，而是需要一個(gè)較合理的水平，而這既關(guān)系到根、葉自身的合成與消耗的矛盾，還牽涉到根與葉之間物質(zhì)分配的均衡。例如對(duì)于根系而言，雖然較大的根系數(shù)量能夠增加根系的吸收與合成能力，但是也導(dǎo)致了根系生長(zhǎng)的冗余，即過(guò)大的根量不僅不能提高水稻的產(chǎn)量，反而造成不必要的營(yíng)養(yǎng)損失。因此如何根據(jù)產(chǎn)量形成的特點(diǎn)通過(guò)水肥等農(nóng)藝措施的調(diào)控使水稻生長(zhǎng)的各個(gè)階段都能夠擁有較合理的根系和葉片群體性狀，并協(xié)調(diào)地上與地下、營(yíng)養(yǎng)器官與生殖器官之間的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)與分配，對(duì)于獲得水稻高產(chǎn)是至關(guān)重要的。還是以根系為例，有研究者認(rèn)為，相同的吸收能力下，細(xì)根比粗根所消耗的有機(jī)物要少，更有利于減少不必要的代謝損失。而輕度水分脅迫能夠降低根系的平均直徑[14]，并增加根毛數(shù)量，擴(kuò)大根系表面積，增強(qiáng)肥水吸收能力[15]。本研究中的濕潤(rùn)灌溉便能在晚稻生長(zhǎng)的部分生育時(shí)期內(nèi)為其提供輕度的水分脅迫，從而可能有利于在保證水稻根系吸收能力的前提下減少根系半徑和冗余消耗。具體效果還有待進(jìn)一步研究。

另外，本研究還只探討了不同施肥技術(shù)對(duì)水稻部分根、葉性狀及產(chǎn)量的影響，而其對(duì)水稻的光合性狀和N肥利用率等的影響以及節(jié)水節(jié)肥對(duì)稻米品質(zhì)的影響等還有待研究。并且，當(dāng)前對(duì)水稻節(jié)水節(jié)肥技術(shù)的省工輕簡(jiǎn)化研究還比較少，也值得人們?nèi)ヌ剿鳌?/p>

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Research on the Suitable N Application of Late-rice
under Moistening Irrigation

DAI Li，YANG Quan，WANG Xuehua*，LUO Xiaoren，ZHANG Yule，MA Ranjian

(College of Agronomy，Hunan Agricultural University，Changsha，Hunan 410128，China)

Hybrid rice Shengtaiyou 018 was used to investigate the suitable N application of late-rice using the water saving cultivation technology.Under the condition of moistening irrigation，five N application rate treatments： 75.0，112.5，150.0，187.5 and 225.0 kg/hm2，were used to research the influence of different fertilization methods on rice root、leaf group quality and yield formation，and the relationships between them，to screen out relatively optimal fertilization technology.Results showed that： under the condition of this research，the fertilization of mid-nitrogen level (150.0 kg/hm2) could control the rice to construct more reasonable root and leaf group structure，and gain higher economic yield and N fertilizer utilization rate.It’s the relatively optimal nitrogen application rate which showed the best effect on rice production among the treatments in this experiment.

late-rice； N application rate； moistening irrigation； population quality； yield

2016-06-02

戴 力(1992-)，男，碩士研究生，Email：14789935821@163.com。*通信作者：王學(xué)華，教授，博士生導(dǎo)師，從事作物栽培與耕作學(xué)研究，Email：13873160151@163.com。

國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2013BAD07B11)。

S511.06

A

1001-5280(2016)06-0681-07

10.16848/j.cnki.issn.1001-5280.2016.06.20