孫永健，鄭洪幀，楊志遠，王海月，張紹文，馬 均

?

機械旱直播方式對水稻氮磷鉀吸收轉(zhuǎn)運及分配的影響

孫永健，鄭洪幀，楊志遠，王海月，張紹文，馬 均※

（四川農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所/農(nóng)業(yè)部西南作物生理、生態(tài)與耕作重點實驗室，成都 611130）

為了明確機械旱直播模式下水稻主要生育時期氮、磷、鉀素吸收利用特征，以雜交秈稻（F優(yōu)498）和常規(guī)粳稻（徐稻4號）為試材，通過免耕機械旱直播（B1）、“調(diào)墑、兩旋”機械旱直播（B2）2種機械旱直播處理，并以人工撒播（B3）處理為對照，研究其對直播稻養(yǎng)分吸收、轉(zhuǎn)運、分配及產(chǎn)量的影響，并探討不同生育階段養(yǎng)分累積及轉(zhuǎn)運間的相互關(guān)系。結(jié)果表明，品種及直播方式對水稻主要生育時期氮素和鉀素的累積、轉(zhuǎn)運、分配及最終產(chǎn)量均存在顯著的調(diào)控作用；且直播處理下各生育階段氮、磷、鉀養(yǎng)分間吸收與轉(zhuǎn)運存在顯著的協(xié)同效應(yīng)，對促進抽穗至成熟期各養(yǎng)分向籽粒的轉(zhuǎn)運和提高產(chǎn)量影響顯著；但直播處理下水稻對磷素的吸收和轉(zhuǎn)運與氮、鉀素間的協(xié)同性降低。不同直播處理下，F(xiàn)優(yōu)498在產(chǎn)量及各生育時期養(yǎng)分吸收、轉(zhuǎn)運各指標整體上均顯著高于徐稻4號。與B3相比，同一品種下機械旱直播各處理均能不同程度地提高主要生育時期養(yǎng)分的累積，促進抽穗至成熟葉片和莖鞘中養(yǎng)分轉(zhuǎn)運，尤其能顯著提高雜交稻抽穗至成熟葉片氮素、鉀素轉(zhuǎn)運率，進而顯著促進抽穗至成熟氮素、鉀素轉(zhuǎn)運貢獻率，提升籽粒中氮素、鉀素所占稻株氮素及鉀素累積總量的比例，發(fā)揮出氮素和鉀素協(xié)同吸收與利用的耦合效應(yīng)，是機械旱直播水稻高產(chǎn)的重要原因。不同機械旱直播處理下，B2比B1處理能進一步不同程度地提高機械旱直播水稻抽穗至成熟期養(yǎng)分的累積，促進葉片和莖鞘養(yǎng)分的轉(zhuǎn)運，利于抽穗至成熟莖鞘中鉀素的累積，最終促進了產(chǎn)量的提高，為最佳的機械旱直播方式。

養(yǎng)分；吸收；氮肥；水稻；機直播；轉(zhuǎn)運及分配

0 引 言

目前中國正處于從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)快速轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵階段。相對于機耕、機化環(huán)節(jié)，水稻機械化種植環(huán)節(jié)最為薄弱，為了提升機械化種植水平，國家加大了對機插稻的扶持力度，雖然與傳統(tǒng)育秧移栽對比，機插技術(shù)優(yōu)勢顯著，但機插稻育秧及管理工序繁瑣，集中運秧和插秧勞動強度大，育秧環(huán)節(jié)的綜合成本仍居高不下[1]。同時，隨著經(jīng)濟發(fā)展和城市建設(shè)規(guī)?；瘮U大，越來越多的農(nóng)村勞動力涌入城市，土地流轉(zhuǎn)、規(guī)?；a(chǎn)將成為中國今后一段時期農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的趨勢。而在規(guī)?；a(chǎn)中，水稻機械旱直播作為一種最輕簡的種植方式，省去了育 秧、起秧、運秧和插秧等各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，顯著提高了生產(chǎn)效益，是水稻規(guī)模化生產(chǎn)、提高機械化種植水平的另一有效途徑[2-4]。但中國各水稻主產(chǎn)區(qū)域適宜機械化直播的品種、農(nóng)機農(nóng)藝深度融合的高產(chǎn)高效栽培關(guān)鍵技術(shù)，以及機械旱直播水稻優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培理論等方面的研究尚比較薄弱[3-4]。氮、磷、鉀是水稻生長發(fā)育過程中必不可少的三大營養(yǎng)元素，它的豐缺程度直接影響水稻的生化代謝、生理特性、養(yǎng)分間的協(xié)同吸收利用及最終產(chǎn)量的形成[5-6]。為此，眾多研究學(xué)者開展了品種間的氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收的基因性差異比較[6-7]，水肥耦合優(yōu)化管 理[5,8]，種植方式養(yǎng)分吸收分配特征[9-10]，以及環(huán)境區(qū)域化水稻養(yǎng)分吸收與利用規(guī)律[11-12]等方面的研究。以往的研究主要針對常規(guī)手栽[8-9, 11]、機插稻作方式[10,13]，而針對人工直播、機直播的養(yǎng)分吸收利用的研究主要集中于氮素吸收與利用方面[12-14]，且多局限于直播稻產(chǎn)量、分蘗特性[15-17]及簡單栽培技術(shù)集成[3-4, 18-19]，尤其是缺乏在不同直播方式下，對不同水稻品種主要生育階段養(yǎng)分的累積、轉(zhuǎn)運與利用關(guān)系的深入研究；且機械旱直播方式下能否進一步提高水稻產(chǎn)量與氮、磷、鉀各養(yǎng)分吸收間的協(xié)同性也鮮見報道。本研究在長江中上游（西部）稻麥兩熟耕作制度下，選用雜交秈稻和常規(guī)粳稻適宜直播的2個代表性品種為試材，設(shè)置3種直播栽培方式，研究不同直播方式下水稻主要生育時期養(yǎng)分累積特點，以及直播稻抽穗至成熟不同營養(yǎng)器官氮、磷、鉀素轉(zhuǎn)運及分配規(guī)律，并探討不同直播方式下主要生育階段水稻養(yǎng)分累積及抽穗至成熟各養(yǎng)分間轉(zhuǎn)運的關(guān)系，為機械旱直播稻高產(chǎn)高效栽培提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試土壤、作物及直播機

試驗于2011和2012年在四川農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所研究基地（30°70′N，103°83′E；海拔530.5 m）進行，研究區(qū)域地屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，水稻生長季4—9月平均氣溫22.7℃，降雨量564.2 mm，日照時數(shù)578.7 h，相對濕度80%（數(shù)據(jù)由四川省氣象局提供）。耕層土壤質(zhì)地為沙質(zhì)壤土，土壤容重1.28 g/cm3，有效氮97.6 mg/kg，速效磷30.9 mg/kg，速效鉀90.4 mg/kg，有機質(zhì)1.91%，pH值6.44，耕層（0～20 cm）土壤含水率為10.34%，田間持水量質(zhì)量分數(shù)25.64%。

供試水稻品種為中遲熟雜交秈稻F優(yōu)498（生育期143 d）、中熟粳型常規(guī)稻徐稻4號（生育期為145 d）2個品種，分別由四川農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所和揚州大學(xué)農(nóng)學(xué)院提供。

試驗引進南京農(nóng)業(yè)大學(xué)改良的6行條播機械旱直播機[2]，并對直播一體機的鎮(zhèn)壓部件進行再改良。該機械旱直播機，通過SNH504拖拉機（上海紐荷蘭拖拉機）傳動軸帶動旋耕部件工作，并通過播種機地輪，牽引鏈條傳動，同時帶動排肥器、排種器轉(zhuǎn)動，分層施肥、播種，并在播種機后附帶覆土鎮(zhèn)壓滾軸，達到前部淺旋耕，中部施肥、排種，后部覆土鎮(zhèn)壓一體化。

1.2 試驗設(shè)計及過程

采取裂區(qū)設(shè)計，品種為主區(qū)；直播方式為裂區(qū)，設(shè)3種直播處理：1）免耕機械旱直播（B1），利用前茬作物收獲后平整的田面和廂溝條件，直接進行機械旱直播；2） “調(diào)墑、兩旋”機械旱直播（B2），利用1GQN-180型旋耕機（本試驗配套動力為SNH504拖拉機）整地、根據(jù)土壤含水量保墑或翻耕散墑（調(diào)整土壤墑情為田間持水量45%～50%）、耕深15～18 cm，并再次旋耕平整田地，使田面耕整后高低差不超過3.0 cm，隨后用機械旱直播；3）人工撒播（B3），在旱直播機進行旋耕、施肥后，人工撒播。旱直播機旋耕深度10.0～11.0 cm，播種深度為2.0 cm，行距為28.0 cm，播廂寬1.50 m，施肥深度4.0～4.5 cm，覆土深度0.7～1.0 cm，并鎮(zhèn)壓緊實。

各直播方式下，F(xiàn)優(yōu)498播種量30.0 kg/hm2，徐稻4號播種量37.5 kg/hm2；出苗后定植基本苗：雜交秈稻 55萬株/hm2，粳型常規(guī)稻70萬株/hm2。各處理施氮量均為180 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O為2∶1∶2，氮肥運籌為基肥∶蘗肥∶穗肥∶粒肥=5∶3∶1∶1；磷肥一次性以基肥施用；鉀肥運籌為基肥∶穗肥∶粒肥=2∶1∶1；基肥通過旱直播機施用600 kg/hm2金正大復(fù)合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）；3葉1心葉齡期人工施用分蘗肥，施氮量（純N）54 kg/hm2；倒2葉葉齡期人工施用穗肥，施氮量（純N）18 kg/hm2、施鉀量（K2O）45 kg/hm2；齊穗期人工施用粒肥，施氮量（純N）18 kg/hm2、施鉀量（K2O）45 kg/hm2。直播后整理好田間的灌溉水溝，利用固定廂溝對各小區(qū)進行單獨排灌，防止串水串肥，廂面長為20.0 m、寬為1.5 m，廂溝寬為20 cm、深20 cm。各處理設(shè)3次重復(fù)，試驗小區(qū)測產(chǎn)面積30.0 m2。其他田間管理按本研究區(qū)域高產(chǎn)田進行管理。

1.3 取樣與測定方法

各小區(qū)分別于水稻分蘗盛期（直播后55 d）、拔節(jié)期、抽穗期，以及成熟期，按平均莖蘗數(shù)各取代表性稻株5穴。分葉片、莖鞘和穗（抽穗期和成熟期）后，放入電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱，在105 ℃下殺青40 min，80 ℃烘干至恒質(zhì)量，粉碎過篩（0.5 mm），H2SO4-H2O2消煮后，用丹麥FOSS公司生產(chǎn)的FOSS Kjeltec-8400凱氏定氮儀（測定精度0.1～200 mg）測定氮含量，用Shimadzu UV-1700紫外分光光度計（日本島津公司）測定磷含量（測定精度0.1%）[20]，用FP640火焰光度計（上海精密儀器儀表有限公司）測定鉀含量（測定精度1.0%）[20]。成熟期去除保護行和雜株，各小區(qū)按實收窩數(shù)計產(chǎn)。并按照前期研究[5,8]方法，分別計算分蘗盛期、拔節(jié)期、抽穗及成熟期氮素累積量，氮素收獲指數(shù)，抽穗期至成熟期葉片和莖鞘氮（磷、鉀）素輸出量、轉(zhuǎn)運率、轉(zhuǎn)運貢獻率[8]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用SPSS17.0軟件進行數(shù)據(jù)分析，最小顯著差數(shù)法（least significance difference，LSD）檢驗。

2 結(jié)果與分析

各年份、品種與直播處理對稻谷產(chǎn)量、氮素積累總量、磷素積累總量、鉀素積累總量無顯著交互作用（>0.05），且2012年試驗為前期試驗的延續(xù)，因此文中著重討論2012年的研究結(jié)果。

2.1 機械旱直播方式對氮素利用特征的影響

2.1.1 氮素吸收與產(chǎn)量

品種與直播處理對各生育時期氮素累積量、氮素收獲指數(shù)及產(chǎn)量的影響均達顯著（＜0.05）或極顯著水平（＜0.01）（表1）。各直播處理下，F(xiàn)優(yōu)498拔節(jié)期、抽穗期及成熟期植株氮素累積量均顯著（＜0.05）高于徐稻4號。在分蘗盛期，同一品種下，人工撒播B3處理稻株氮素累積量不同程度的高于機直播各處理；而抽穗期-成熟期機直播B2處理稻株氮素累積量顯著高于B3處理（＜0.05）。對比機直播B1和B2處理可見，B2處理能顯著提高雜交稻F優(yōu)498成熟期稻株氮素累積量（＜0.05）。從品種與直播處理對氮素收獲指數(shù)和稻谷產(chǎn)量的影響來看，各品種氮素收獲指數(shù)及稻谷產(chǎn)量均表現(xiàn)為B2處理顯著高于B3處理（＜0.05）。不同品種機直播處理間有所差異，其中機直播雜交稻F優(yōu)498 B1和B2處理間氮素收獲指數(shù)及產(chǎn)量差異均達到顯著水平（＜0.05），以B2處理最高，為本試驗最優(yōu)的直播處理方式。2 a試驗各直播處理對不同品種稻谷產(chǎn)量影響的趨勢一致。

表1 不同直播處理對水稻氮素累積、氮素收獲指數(shù)及產(chǎn)量的影響

注：同列不同字母的數(shù)據(jù)在5%水平上差異顯著。B1、B2、B3分別表示免耕機械旱直播、“調(diào)墑、兩旋”機械旱直播、人工撒播；*, ** 分別表示在0.05和0.01水平上差異顯著。下同。

Note: Values with a column followed by different letters are significantly different at<0.05. B1, B2and B3are no-tillage mechanic drilling, regulating soil moisture, two rotary tillage land before mechanic drilling and manual broad-cast sowing, respectively; * Significant at< 0.05; ** Significant at< 0.01, respectively; same as below. Number of samples is 18.

2.1.2 氮素轉(zhuǎn)運及分配

從品種和直播方式對水稻抽穗至成熟葉片及莖鞘氮素轉(zhuǎn)運來看（表2），葉片氮素轉(zhuǎn)運率明顯高于莖鞘轉(zhuǎn)運率；品種間的差異與直播處理對水稻抽穗-成熟葉片、莖鞘氮素轉(zhuǎn)運及氮素轉(zhuǎn)運貢獻率的影響均達極顯著水平（＜0.01），且兩因素間對抽穗-成熟葉片氮素轉(zhuǎn)運量、莖鞘氮素轉(zhuǎn)運率、穗部氮素增加量及氮素轉(zhuǎn)運貢獻率的影響存在顯著（＜0.05）或極顯著（＜0.01）互作效應(yīng)。

表2 不同直播處理對水稻抽穗至成熟期葉片及莖鞘氮素轉(zhuǎn)運的影響

從表2還可以看出，各直播處理下，抽穗-成熟期F優(yōu)498葉片氮素轉(zhuǎn)運量、莖鞘氮素轉(zhuǎn)運量及轉(zhuǎn)運率均顯著高于徐稻4號（＜0.05）。同一品種下，抽穗-成熟直播稻葉片、莖鞘氮素轉(zhuǎn)運量及轉(zhuǎn)運貢獻率均以機直播處理較高，尤其B2處理顯著高于同品種下B3處理（＜0.05）；且B2處理能促進抽穗-成熟期葉片和莖鞘中氮素向穗部籽粒中轉(zhuǎn)運，相對于B3處理，能促使成熟期葉片（徐稻4除外）、莖鞘中氮素分配在氮積累總量中所占比例不同程度的降低（圖1a、圖1b），并提高了抽穗-成熟期氮素轉(zhuǎn)運貢獻率，提高穗部籽粒氮素累積量（表2、圖1c）。

圖1 不同直播處理下水稻成熟期植株各器官氮素分配

2.2 機械旱直播方式對磷素利用特征的影響

2.2.1 磷素吸收

由表3可知，品種間的差異對各生育時期磷素累積量的影響均達極顯著水平（＜0.01），而直播方式處理，以及兩因素互作效應(yīng)對磷素累積和磷收獲指數(shù)的影響均不顯著（＞0.05）。各直播方式下，F(xiàn)優(yōu)498分蘗盛期、拔節(jié)期、抽穗期及成熟期植株磷素累積量均顯著高于徐稻4號（＜0.05）。同一品種下，機直播各處理的磷素累積量及磷素收獲指數(shù)均表現(xiàn)為各處理間差異不顯著（＞0.05）。

表3 不同直播處理對水稻各生育期磷素累積和磷素收獲指數(shù)的影響

2.2.2 磷素轉(zhuǎn)運及分配

由表4可見，品種間F優(yōu)498葉片、莖鞘磷素轉(zhuǎn)運量與轉(zhuǎn)運率，以及穗部磷素增加量均顯著高于徐稻4號（＜0.05）。成熟期不同品種間，品種與直播方式對各營養(yǎng)器官磷素分配均表現(xiàn)為籽粒最高、葉片最低（圖2），且與對氮素分配的影響趨勢基本一致（圖1），但直播處理間對抽穗-成熟期磷素的轉(zhuǎn)運（表4）及成熟期各營養(yǎng)器官磷素分配（圖2a～圖2c）的影響均未達到顯著水平（＞0.05）。

表4 不同直播處理對水稻抽穗至成熟期葉片及莖鞘磷素轉(zhuǎn)運的影響

2.3 機械旱直播方式對鉀素利用特征的影響

2.3.1 鉀素吸收

由表5可見，品種間的差異和直播方式對水稻主要生育時期鉀素累積量的影響與對磷素的影響有所不同，除分蘗盛期外，直播方式對水稻鉀素累積及鉀素收獲指數(shù)影響均達到顯著（＜0.05）或極顯著水平（＜0.01），尤其對拔節(jié)期、抽穗期2個生育時期鉀素的累積影響較高。同一直播方式下，品種間F優(yōu)498分蘗盛期、拔節(jié)期、抽穗期及成熟期植株鉀素累積總量，以及成熟期鉀素收獲指數(shù)均顯著高于徐稻4號（＜0.05）。同一品種下，拔節(jié)-抽穗期，以及鉀素收獲指數(shù)均表現(xiàn)為機直播各處理顯著高出人工撒播處理（＜0.05），但B2相對B1處理優(yōu)勢不明顯。

表5 不同直播處理對水稻各生育期鉀素累積和鉀素收獲指數(shù)的影響

2.3.2 鉀素的轉(zhuǎn)運及分配

由表6可見，品種間的差異與直播處理對抽穗至成熟期水稻葉片鉀素轉(zhuǎn)運量與鉀素轉(zhuǎn)運率、莖鞘鉀素轉(zhuǎn)運量、穗部鉀素增加量，以及鉀素轉(zhuǎn)運貢獻率的影響均達到極顯著（＜0.01）水平；且品種間差異對抽穗至成熟期水稻葉片鉀素轉(zhuǎn)運量、莖鞘鉀素轉(zhuǎn)運量及轉(zhuǎn)運率的影響明顯高于直播處理，對葉片鉀素轉(zhuǎn)運率的影響表現(xiàn)則相反，受直播處理影響明顯。從直播處理與品種的交互作用來看，品種與直播處理對抽穗至成熟期葉片鉀素轉(zhuǎn)運量與轉(zhuǎn)運效率、穗部鉀素增加量，以及鉀素轉(zhuǎn)運貢獻率各指標的互作效應(yīng)均達到顯著（＜0.05）或極顯著（＜0.01）水平。

表6 不同直播處理對水稻抽穗至成熟期葉片及莖鞘鉀素轉(zhuǎn)運的影響

各直播處理下，F(xiàn)優(yōu)498抽穗至成熟期葉片和莖鞘鉀素的轉(zhuǎn)運量，以及成熟期各營養(yǎng)器官鉀素的分配（圖3）均顯著（＜0.05）高于徐稻4號。

圖3 不同直播處理下水稻成熟期植株各器官鉀素分配

表6表明，同一品種下，機直播B2和B1各處理葉片及莖鞘鉀素的轉(zhuǎn)運量及轉(zhuǎn)運率均顯著（＜0.05）高于B3處理。而B2相對B1處理能明顯提高葉片、莖鞘中鉀素的轉(zhuǎn)運量及運轉(zhuǎn)效率，尤其能顯著（＜0.05）提高雜交稻F優(yōu)498抽穗至成熟葉片中鉀素的轉(zhuǎn)運量及運轉(zhuǎn)效率，降低了成熟期葉片中鉀素的累積量（圖3a），進而有助于顯著（＜0.05）提高抽穗至成熟鉀素轉(zhuǎn)運貢獻率，提升籽粒中鉀素所占稻株鉀素累積總量的比例（圖3c）。此外，由表6、圖3還可以看出，B2相對B1處理在提高抽穗至成熟莖鞘鉀素轉(zhuǎn)運量及轉(zhuǎn)運率的基礎(chǔ)上，成熟期各品種莖鞘中鉀素累積量仍維持在較高水平，且以F優(yōu)498品種下，B2顯著（＜0.05）高于B1處理（圖3b），說明B2處理利于莖鞘鉀素的累積，對提高直播稻的抗倒伏性是必要的。

2.4 直播處理下水稻養(yǎng)分累積及轉(zhuǎn)運指標間的關(guān)系

由表7可見，除抽穗至成熟期磷素累積量與氮、鉀素累積量相關(guān)性未達到顯著水平（＞0.05）外，直播處理下水稻不同生育階段各養(yǎng)分累積量，以及抽穗至成熟各養(yǎng)分轉(zhuǎn)運量間存在顯著（＜0.05）或極顯著（＜0.01）相關(guān)性，且氮、鉀素累積及轉(zhuǎn)運間的協(xié)同性明顯高于氮、磷素間的相關(guān)性，間接表明了在直播稻肥料施用的管理過程中，應(yīng)注意氮肥與鉀肥的配合施用，利于提高養(yǎng)分間的協(xié)同吸收。

表7 直播處理下不同生育階段水稻養(yǎng)分累積及轉(zhuǎn)運的相關(guān)分析

注：樣本數(shù)18。

Note: Number of samples is 18.

3 討 論

如何提高對氮、磷、鉀養(yǎng)分的高效吸收與利用，來實現(xiàn)直播稻穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的理論和技術(shù)已有較多報道[11-13, 21-24]；且已有的大量研究表明，適宜的氮肥運籌[11-13,21]、實地氮肥管理[22]、氮鉀配施[23]、秸稈還田[24]等措施均能夠促進成熟期水稻氮、磷、鉀素總累積量及稻谷產(chǎn)量的顯著增加，可較大幅度地降低肥料施用量。本研究進一步表明，“調(diào)墑、兩旋”機械旱直播（B2）方式也能調(diào)控水稻主要生育時期養(yǎng)分的累積、促進抽穗至成熟養(yǎng)分的運轉(zhuǎn)；可實現(xiàn)水稻高產(chǎn)、各養(yǎng)分吸收利用及收獲指數(shù)的同步提高，且能進一步發(fā)揮雜交稻品種的優(yōu)勢，尤其能顯著提高雜交稻葉片氮素、鉀素轉(zhuǎn)運率，進而顯著促進抽穗至成熟氮素、鉀素轉(zhuǎn)運貢獻率，提升籽粒中氮素、鉀素所占稻株氮素、鉀素累積總量的比例，發(fā)揮出氮素和鉀素協(xié)同吸收與利用的耦合效應(yīng)，是機械旱直播水稻高產(chǎn)、養(yǎng)分高效吸收利用的重要原因；同時結(jié)合我們前期的研究報道[2]，間接證實了“調(diào)墑、兩旋”機械旱直播高產(chǎn)、各養(yǎng)分高效利用的生理基礎(chǔ)可能由于抽穗至成熟葉、莖、根具有“群體光合特性高、莖稈抗倒伏能力強、根系活力高”等生理生化特征，以及水稻群體莖蘗數(shù)和干物質(zhì)累積量表現(xiàn)為“拔節(jié)至抽穗期穩(wěn)定增長，抽穗至成熟干物質(zhì)累積量及轉(zhuǎn)運量高”的高質(zhì)量群體特征，達到了“穗足、粒重、結(jié)實率高”的產(chǎn)量構(gòu)成特征，可能是導(dǎo)致最終不同直播方式下水稻各營養(yǎng)器官養(yǎng)分累積轉(zhuǎn)運和產(chǎn)量差異的重要依據(jù)[11,21-25]。同時，本研究還表明，不同的直播方式下水稻對氮、磷、鉀素吸收與利用的程度也不太一致。在分蘗盛期人工撒播處理的氮素累積量均不同程度的高于及直播處理，通過我們前期的報道[2]，對不同直播處理對莖蘗動態(tài)及干物質(zhì)累積的分析中可以看出，直播后56～63 d水稻單位面積莖蘗數(shù)差異明顯，以人工撒播最高，干物質(zhì)累積量較高，這可能由于人工散播處理，水稻生長前期利于利用空間發(fā)揮自身優(yōu)勢，加快分蘗的發(fā)生，從而促進根系生長及養(yǎng)分的吸收，使氮素累積量顯著提高；但后期人工撒播處理群體質(zhì)量較差，無效分蘗增加成穗率降低，干物質(zhì)累積增幅減緩[2]，可能導(dǎo)致養(yǎng)分累積自分蘗盛期后，拔節(jié)期、抽穗及成熟期也顯著下降。此外，直播方式對磷素累積、轉(zhuǎn)運與分配的影響均不顯著，而對氮素、鉀素的吸收、轉(zhuǎn)運及利用的影響程度均達到顯著或及顯著水平，而且“調(diào)墑、兩旋”機械旱直播處理在明顯提高抽穗至成熟莖鞘鉀轉(zhuǎn)運量及轉(zhuǎn)運率的基礎(chǔ)上，保證成熟期各品種莖鞘中鉀素累積量仍維持在較高水平，這可能有利于提高抽穗至成熟機械旱直播水稻的抗倒伏性；但機械旱直播下葉片中的鉀素的轉(zhuǎn)運量及輸出率較高，不有利于預(yù)防葉片早衰。此外，本研究是在機械條直播機旱直播條件下進行的，而隨著高產(chǎn)機械精量穴直播機的研發(fā)和推廣應(yīng)用[26-27]，水稻播量控制、行窩距、施肥將得到進一步的精確優(yōu)化，機械化精量穴直播較本研究能否進一步構(gòu)建水稻高質(zhì)量群體，促進氮、磷、鉀各養(yǎng)分的吸收利用，以及穩(wěn)步提高機械旱直播水稻的產(chǎn)量，尚有待于研究。

從水稻氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收間的協(xié)同性研究來看，陳新紅等[28]研究認為氮肥能促進稻株對磷、鉀的吸收；李木英等[23]研究則認為，增施氮肥抑制莖中鉀輸入率，莖中鉀素下降不利于植株后期抗倒。胡泓等[29]研究表明增加鉀肥的施入量，可協(xié)同提高雜交稻氮肥和磷肥的利用效率；敖和軍等[30]通過設(shè)置不同的施肥水平研究表明，在抽穗及成熟期，超級雜交稻氮、磷、鉀含量差異不顯著，但氮、磷、鉀各養(yǎng)分累積量的差異是因干物質(zhì)累積量的不同而導(dǎo)致的。本研究通過機械旱直播和人工撒播的對比，進一步明確了適宜機械旱直播下不同水稻品種主要生育時期氮、磷和鉀素的累積、抽穗至成熟不同營養(yǎng)器官各養(yǎng)分的轉(zhuǎn)運可存在顯著的協(xié)同性，與最終產(chǎn)量間均存在顯著正相關(guān)性（=0.456*～0.977**），并利于獲得高產(chǎn)，但氮、鉀素累積及轉(zhuǎn)運間的協(xié)同性明顯高于氮、磷素間的相關(guān)性；而人工撒播處理易造成抽穗至成熟葉片及莖鞘中養(yǎng)分滯留量增加，養(yǎng)分轉(zhuǎn)運貢獻率顯著降低，氮、磷、鉀素的協(xié)同吸收、轉(zhuǎn)運、利用能力減弱，導(dǎo)致產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收利用效率顯著降低；因此，分析本試驗“調(diào)墑、兩旋”機械旱直播在高產(chǎn)條件下的養(yǎng)分吸收利用特點，在生產(chǎn)實踐中肥料用量及配比應(yīng)在綜合考慮水稻品種、養(yǎng)分吸收利用及產(chǎn)量潛力特性的基礎(chǔ)上確定，并要注重生育后期的養(yǎng)分供應(yīng)，特別是氮素與鉀素的供應(yīng)，提高抽穗至成熟期磷素累積量與氮、鉀素累積量相關(guān)性，促進抽穗至成熟各養(yǎng)分向籽粒的轉(zhuǎn)運，才能達到水稻各養(yǎng)分間，以及高產(chǎn)與氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收間的協(xié)同性。

4 結(jié) 論

本試驗在不同直播處理條件下，雜交秈稻產(chǎn)量優(yōu)勢明顯；“調(diào)墑、兩旋”機械旱直播處理較機械旱直播、人工撒播處理水稻高產(chǎn)及養(yǎng)分高效利用的途徑為：1）利于直播稻拔節(jié)期、抽穗及成熟期氮、磷、鉀養(yǎng)分的累積； 2）促進抽穗至成熟期葉片和莖鞘中氮、磷、鉀養(yǎng)分轉(zhuǎn)運量；3）尤其顯著提高雜交稻葉片氮素、鉀素轉(zhuǎn)運率及轉(zhuǎn)運貢獻率，發(fā)揮出氮素和鉀素協(xié)同吸收與利用的耦合效應(yīng)；進而促進了產(chǎn)量與養(yǎng)分吸收的同步提高。

[1] Farooq M, Siddique K H M, Rehman H, et al. Rice direct seeding: Experiences, challenges and opportunities[J]. Soil and Tillage Research, 2011(111): 87－98.

[2] 孫永健，鄭洪幀，徐徽，等. 機械旱直播方式促進水稻生長發(fā)育提高產(chǎn)量[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2014，30(20)：10－18. Sun Yongjian, Zheng Hongzhen, Xu Hui, et al. Mechanical dry direct-sowing modes improving growth, development and yield of rice[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(20): 10－18. (in Chinese with English abstract)

[3] 張銀平，杜瑞成，刁培松，等. 山東省水稻免耕旱直播試驗及可行性分析[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2016，32(12)：24－30. Zhang Yinping, Du Ruicheng, Diao Peisong, et al. Experiment of no-tillage and drought direct sowing rice and feasibility analysis in Shandong Province[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(12): 24－30. (in Chinese with English abstract)

[4] 錢生越，葉平，石蕾. 論南京市水稻機直播技術(shù)應(yīng)用的可行性及建議[J]. 中國農(nóng)機化，2008，24(3)：74－78. Qian Shengyue, Ye Ping, Shi Lei, et al. Feasibility and suggestion about the application of rice direct seeding technology in Nanjing[J]. Chinese Agricultural Mechanization, 2008, 24(3): 74－78. (in Chinese with English abstract)

[5] 孫永健，孫園園，徐徽，等. 水氮管理模式與磷鉀肥配施對雜交水稻岡優(yōu)725養(yǎng)分吸收的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，46(7)：1335－1346. Sun Yongjian, Sun Yuanyuan, Xu Hui, et al. Effects of water-nitrogen management patterns and combined application of phosphorus and potassium fertilizers on nutrient absorption of hybrid rice Gangyou 725[J].Scientia Agricultura Sinica2013, 46(7): 1335－1346 (in Chinese with English abstract)

[6] Sun Yongjian, Sun Yuanyuan, Xu Hui, et al. Effects of fertilizer levels on the absorption, translocation, and distribution of phosphorus and potassium in rice cultivars with different nitrogen-use efficiencies[J]. Journal of Agricultural Science, 2016, 8(11): 38－50.

[7] Broadbent F E, De Datta S K, Laureles E V. Measurement of nitrogen utilization efficiency in rice genotypes[J]. Agronomy Journal, 1987, 79: 786－791.

[8] 孫永健，孫園園，劉樹金，等. 水分管理和氮肥運籌對水稻養(yǎng)分吸收、轉(zhuǎn)運及分配的影響[J]. 作物學(xué)報，2011，37(12)：2221－2232. Sun Yongjian, Sun Yuanyuan, Liu Shujin, et al. Effects of water management and nitrogen application strategies on nutrient absorption, transfer, and distribution in rice[J]. Acta Agronomica Sinica, 2011, 37(12): 2221－2232 (in Chinese with English abstract)

[9] 張亞潔，楊建昌，杜斌. 種植方式對陸稻和水稻P素吸收利用的影響[J].作物學(xué)報，2008，34(1)：126－132.Zhang Yajie, Yang Jianchang, Du Bin. Effects of cultivation methods on the absorption and use efficiency of phosphorus in upland rice and paddy rice[J]. Acta Agronomica Sinica, 2008, 34(1): 126－132 (in Chinese with English abstract)

[10] 于林惠，李剛?cè)A，徐晶晶，等. 機插粳稻氮磷鉀吸收分配特征[J]. 作物學(xué)報. 2012，38(4)：707－716. Yu Linhui, Li Ganghua, Xu Jingjing, et al. Characteristics of uptake of nitrogen, phosphorus, and potassium and partitioning in mechanical transplanting japonica rice[J]. Acta Agronomica Sinica, 2012, 38(4): 707－716 (in Chinese with English abstract)

[11] Pampolino M F, Manguiat I J, Ramanathan S, et al. Environmental impact and economic benefits of site-specific nutrient management (SSNM) in irrigated rice systems[J]. Agricultural Systems, 2007, 93: 1－24.

[12] 張祖建，謝成林，謝仁康，等. 蘇中地區(qū)直播水稻的群體生產(chǎn)力及氮肥運籌的效應(yīng)[J]. 作物學(xué)報，2011，37(4)： 677－685.Zhang Zujian, Xie Chenglin, Xie Renkang, et al. Population production capacity of direct-seeding rice in central Jiangsu region and effects of nitrogen application[J]. Acta Agronomica Sinica, 2011, 37(4): 677－685. (in Chinese with English abstract)

[13] 劉利，雷小龍，黃光忠，等. 機械化播栽對雜交稻氮素積累分配及碳氮比的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2014，20(4)：831－844. Liu Li, Lei Xiaolong, Huang Guangzhong, et al. Influences of mechanical sowing and transplanting on nitrogen accumulation, distribution and C/N of hybrid rice cultivars[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizer, 2014, 20(4): 831－844. (in Chinese with English abstract)

[14] Xu Junzeng, Liao Linxian, Tan Junyi, et al. Ammonia volatilization in gemmiparous and early seedling stages from direct seeding rice fields with different nitrogen management strategies: A pots experiment[J]. Soil and Tillage Research, 2013(126): 169－176.

[15] 鄭天翔，唐湘如，羅錫文，等. 不同灌溉方式對精量穴直播超級稻生產(chǎn)的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2010，26(8)： 52－55. Zheng Tianxiang, Tang Xiangru, Luo Xiwen, et al. Effects of different irrigation methods on production of precision hill-direct-seeding super rice[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2010, 26(8): 52－55. (in Chinese with English abstract)

[16] 許軻，唐磊，張洪程，等. 不同機械直播方式對水稻分蘗特性及產(chǎn)量的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2014，30(13)： 43－52. Xu Ke, Tang Lei, Zhang Hongcheng, et al. Effect of different mechanical direct seeding methods on tiller characteristics and yield of rice[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(13): 43－52. (in Chinese with English abstract)

[17] Counce P A, Siebenmorgen T J, Poag M A, et al. Panicle emergence of tiller types and grain yield of tiller order for direct-seeded rice varieties[J]. Field Crops Research, 1996, 47: 235－242.

[18] 沈小妹，陳群，謝正榮. “甬優(yōu)8號”的生育特性及機械直播技術(shù)[J]. 中國種業(yè)，2007（2）：53－54.

[19] 周汝群. 水稻旱直播栽培技術(shù)[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2013（5）：55，61.

[20] 趙春江. 數(shù)字農(nóng)業(yè)信息標準研究-作物卷[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社. 2004：389－396.

[21] 倪竹如，陳俊偉，阮美穎. 氮肥不同施用技術(shù)對直播水稻氮素吸收及其產(chǎn)量形成的影響[J]. 核農(nóng)學(xué)報，2003，17(2)：123－126.Ni Zhuru, Chen Junwei, Ruan Meiying. Effect of different modes of fertilizer application on nitrogen absorption and yield of direct seeding rice [J]. Journal of Nuclear Agricultural Sciences, 2003, 17(2): 123－126. (in Chinese with English abstract)

[22] 徐國偉，談桂露，王志琴，等. 秸稈還田與實地氮肥管理對直播水稻產(chǎn)量、品質(zhì)及氮肥利用的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué). 2009，42(8)：2736－2746. Xu Guowei, Tan Guilu, Wang Zhiqin, et al. Effects of wheat-residue application and site-specific nitrogen management on grain yield and quality and nitrogen use efficiency in direct-seeding rice[J]. Scientia Agricultura Sinica. 2009, 42(8): 2736－2746. (in Chinese with English abstract)

[23] 李木英，陳志攀，石慶華，等. 不同氮鉀配比對直播稻鉀素吸收和利用效益的影響[J]. 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2014，36(1)：1－7. Li Muying, Chen Zhipan, Shi Qinghua, et al. Effects of different proportions of nitrogen and potassium amounts on the potassium absorption and utilization efficiency in direct-seeded rice[J]. Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis, 2014, 36(1): 1－7. (in Chinese with English abstract)

[24] 徐國偉，楊立年，王志琴，等. 麥秸還田與實地氮肥管理對水稻氮磷鉀吸收利用的影響[J]. 作物學(xué)報，2008，34(8)：1424－1434. Xu Guowei, Yang Linian, Wang Zhiqin, et al. Effects of wheat-residue application and site-specific nitrogen management on absorption and utilization of nitrogen, phosphorus, and potassium in rice plants[J]. Acta Agronomica Sinica, 2008, 34(8): 1424－1434(in Chinese with English abstract)

[25] 程建平，吳建平，羅錫文，等. 不同種植方式對早稻生長發(fā)育特性及產(chǎn)量的影響[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，50(3)：457－460. Cheng Jianping, Wu Jianping, Luo Xiwen, et al. Influence of different planting methods on growth characteristics and yield of early rice[J]. Hubei Agricultural Sciences, 2011, 50(3): 457－460. (in Chinese with English abstract)

[26] 曾山，湯海濤，羅錫文，等. 同步開溝起壟施肥水稻精量旱穴直播機設(shè)計與試驗[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2012，28(20)：12－19. Zeng Shan, Tang Haitao, Luo Xiwen, et al. Design and experiment of precision rice hill-drop drilling machine for dry land with synchronous fertilizing[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2012, 28(20): 12－19. (in Chinese with English abstract)

[27] 羅錫文，蔣恩臣，王在滿，等. 開溝起壟式水稻精量穴直播機的研制[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2008，24(12)：52－56.Luo Xiwen, Jiang Enchen, Wang Zaiman, et al. Precision rice hill-drop drilling machine[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2008, 24(12): 52－56. (in Chinese with English abstract)

[28] 陳新紅，徐國偉，王志琴，等. 結(jié)實期水分與氮素對水稻氮素利用與養(yǎng)分吸收的影響. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究. 2004，22(2)：35－41. Chen Xinhong, Xu Guowei, Wang Zhiqin, et al. Effects of water and nitrogen on nitrogen utilization and nutrient uptake of rice at late stage[J]. Agricultural Research in the Arid Areas, 2004, 22(2): 35－41. (in Chinese with English abstract)

[29] 胡泓，王光火. 施鉀條件下雜交水稻氮磷養(yǎng)分吸收利用特點[J]. 土壤通報，2003，34(3)：202－204. Hu Hong, Wang Guanghuo. Natune of nitrogen and phosphorus uptake by a hybrid rice under the potassium fertilizer treatment[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2003, 34(3): 202－204 (in Chinese with English abstract)

[30] 敖和軍，王淑紅，鄒應(yīng)斌，等. 不同施肥水平下超級雜交稻對氮、磷、鉀的吸收累積[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，41(10)：3123－3132. Ao Hejun, Wang Shuhong, Zou Yinbin, et al. Characteristics of nutrient uptake and utilization of super hybrid rice under different fertilizer application rates[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2008, 41(10): 3123－3132. (in Chinese with English abstract)

Effects of mechanical dry direct-sowing modes on absorption,translocation and distribution of nitrogen, phosphorus and potassium in rice

Sun Yongjian, Zheng Hongzhen, Yang Zhiyuan, Wang Haiyue, Zhang Shaowen, Ma Jun※

(611130,)

In order to clarify the nutrient utilization characteristics of mechanical dry direct-sowing rice, the objective of this experiment was to study the effects of different mechanical dry direct-sowing modes on absorption, translocation and distribution of nitrogen (N), phosphorus (P), potassium (K), and yield in rice. Two rice cultivars of indica hybrid rice F you 498(143 days growth duration) and conventional japonica rice Xudao 4 (145 days growth duration) were planted with two mechanical dry direct-sowing modes, including no-tillage land and mechanic drilling simultaneously (B1), regulating soil moisture and two rotary tillage before mechanic drilling (B2). Manual broad-cast sowing (B3) was set as control. The dry direct-sowing machine of this study was modified by Nanjing Agricultural University and was re-modified by Sichuan Agricultural University. This machine had 6 drills and sowing depth 2.0 cm, drill spacing 28.0 cm, working width 1.50 m. Motive power of this machine was the Shanghai New Holland tractor (SNH504). This test adopted row spacing 20.0 m × 1.50 m, each plot covered 30 m2of seeding amount was 30.0 kg per hectare of indica hybrid rice F you 498, 37.5 kg per hectare of conventional japonica rice Xudao 4 respectively. The nitrogen fertilizer amount was 180 kg/hm2. The N application ratios was applied on 4 splits: 50% basal, 30% tillering fertilizer at 3rd leaf stage, 10% panicle N-fertilizer at 4th leaves emerged from the top, 10% ear granular fertilizer at full heading stage. The phosphate fertilizer application was only one base fertilizer. The potash fertilizer application ratio of basic fertilizer, tillering fertilizer and ear granular fertilizer was 2:1:1. The other management measures were at a uniform with high-yield cultivation. The results showed that there was an obvious regulatory effect of rice cultivars and direct-sowing modes on grain yield, absorption and translocation of N, K at the mainly growth stages. There existed significantly positive correlations between the amounts of N, P and K absorption and utilization, which could promote nutrient translocation during filling stage and yield, but the correlation coefficient of P and N, P and K significantly decreased at the mainly growth stages. Under different direct-sowing treatments, the various indicators on yield and nutrient utilization characteristics of F you 498 were significantly higher than those of Xudao 4. Compared with B3treatment, mechanical direct-seeding treatments under the same variety promoted the accumulations of N, P, and K at the mainly growth stages, increased nutrient translocation in leaf and stem-sheath during filling stage, especially significantly enhanced transportation efficiency of N and K in hybrid rice, and further facilitated translocation conversion rate of N and K in different vegetative organ, played the coupling effect of absorption and utilization of N and K, then to promoted yield, which is the important reason for mechanical direct-sowing rice further to increase yield. Under different mechanical direct-sowing treatments, compared with B1, B2treatment was the best model in this paper referred as the mechanical direct-sowing treatments, which could further increase nutrient accumulation and translocation from heading to maturity stage in various degrees consequently, promote nutrient accumulation in panicle as well as promote yield.

nutrients; absorption; nitrogen fertilizers; rice; mechanical direct-seeding; translocation and distribution.

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.03.010

S233.71；S511

A

1002-6819(2017)-03-0073-08

2016-06-14

2016-10-10

國家重點研發(fā)計劃項目（2016YFD0300506）；四川省教育廳重點項目（16ZA0044）；國家“十二五”科技支撐計劃項目（2013BAD07B13）；四川省科技支撐計劃項目（2014NZ0041，2014NZ0047）；四川省“十三五”育種攻關(guān)專項。

孫永健，男，山東煙臺人，副研究員，主要從事水稻栽培理論與技術(shù)研究。成都 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所/農(nóng)業(yè)部西南作物生理、生態(tài)與耕作重點實驗室，611130。Email：yongjians1980@163.com

馬 均，男，四川南充人，教授，博導(dǎo)，主要從事水稻高產(chǎn)高效及生理生態(tài)研究。成都 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所/農(nóng)業(yè)部西南作物生理、生態(tài)與耕作重點實驗室，611130。Email：majunp2002@163.com

孫永健，鄭洪幀，楊志遠，王海月，張紹文，馬 均.機械旱直播方式對水稻氮磷鉀吸收轉(zhuǎn)運及分配的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2017，33(3)：73－80. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.03.010 http://www.tcsae.org

Sun Yongjian, Zheng Hongzhen, Yang Zhiyuan, Wang Haiyue, Zhang Shaowen, Ma Jun.Effects of mechanical dry direct-sowing modes on absorption, translocation and distribution of nitrogen, phosphorus, and potassium in rice [J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(3): 73－80. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.03.010 http://www.tcsae.org