付 景，王亞，楊文博，尹海慶，王越濤，白濤，王付華，王生軒

（河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 糧食作物研究所，河南 鄭州 450002）

隨著城鎮(zhèn)化、工業(yè)化的發(fā)展和土地集約化經(jīng)營(yíng)步伐的加快，農(nóng)村勞動(dòng)力向城市大規(guī)模轉(zhuǎn)移，水稻輕簡(jiǎn)化栽培逐漸取代傳統(tǒng)的手工栽插[1]。近年來，水稻直播栽培因省去了育秧、移栽環(huán)節(jié)，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，省工節(jié)本，越來越受稻農(nóng)青睞[2]。氮素在水稻栽培過程中起著至關(guān)重要的作用，其施用量和施用模式對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量影響較大[3-4]。在生產(chǎn)中，水稻直播栽培常因重施基蘗肥，前期生長(zhǎng)過旺，群體較大，穗粒結(jié)構(gòu)失調(diào)，有效穗數(shù)、實(shí)粒數(shù)和千粒質(zhì)量等下降導(dǎo)致減產(chǎn)[5-6]。氮素供應(yīng)對(duì)水稻根系的形成及分布有非常明顯的影響[7]。氮肥供應(yīng)不足時(shí)，水稻根系在土壤中分布的范圍擴(kuò)大，植株瘦弱，高度減小，產(chǎn)量降低；氮肥供應(yīng)過量時(shí)，水稻根系的分枝數(shù)減少，根系干質(zhì)量下降，植株高度、基部節(jié)間長(zhǎng)度均增加，節(jié)間充實(shí)度減小，抗倒伏性能下降[8]。氮肥運(yùn)籌是水稻高產(chǎn)高效配套栽培技術(shù)的重要基礎(chǔ)?；实厥┯昧枯^高對(duì)水稻分蘗有一定的促進(jìn)作用，但易使群體過大，有效莖蘗數(shù)個(gè)體較小，無效生長(zhǎng)量大，水稻生育后期氮肥供應(yīng)不足，不利于產(chǎn)量的增加和氮肥利用率的提高。在適宜施氮量的情況下，直播稻的有效穗數(shù)和穗粒數(shù)直接影響其群體產(chǎn)量；隨施氮量增加，有效穗數(shù)和穗粒數(shù)也增加，千粒質(zhì)量和結(jié)實(shí)率卻降低，產(chǎn)量下降[9]。氮肥適當(dāng)后移能減少直播稻的無效分蘗、增加功能葉的葉綠素含量，增施穗肥可顯著提高群體光合效率和氮肥利用率[10]。前人關(guān)于氮肥運(yùn)籌對(duì)直播稻的產(chǎn)量、品質(zhì)、倒伏及氮肥利用率的影響研究較多[4，7，11]，而有關(guān)相同施氮量條件下水稻拔節(jié)后不同追氮模式對(duì)根系生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響研究尚未見報(bào)道。為此，在前期對(duì)直播稻施氮量研究的基礎(chǔ)上[12]，選擇全生育期施氮量270 kg/hm2，以河南省沿黃稻區(qū)主推的直播稻品種鄭旱9號(hào)和鄭旱10號(hào)為試驗(yàn)材料，研究拔節(jié)后不同追氮模式對(duì)直播稻根系生理性狀和產(chǎn)量的影響，對(duì)進(jìn)一步挖掘直播稻高產(chǎn)潛力和氮肥高效利用的栽培技術(shù)具有重要的理論價(jià)值和實(shí)踐意義。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況及試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2017 年在河南省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究開發(fā)基地（新鄉(xiāng)市平原新區(qū)，113°40′E、35°00′N）進(jìn)行。無前茬作物，土壤類型為砂壤土，0～20 cm 耕層土壤（風(fēng)干樣品）含有機(jī)質(zhì)16.8 g/kg、堿解氮66.9 mg/kg、速效磷18.6 mg/kg、速效鉀114.7 mg/kg。

供試材料為直播稻品種鄭旱9 號(hào)和鄭旱10 號(hào)，均屬粳型常規(guī)旱稻品種，在河南省沿黃稻區(qū)作麥茬旱稻種植，鄭旱9 號(hào)生育期為119 d，千粒質(zhì)量為29.6 g；鄭旱10 號(hào)生育期為118 d，千粒質(zhì)量為28.1 g。供試氮肥為尿素（含N 45%），磷肥為過磷酸鈣（含P2O513.5%），鉀肥為氯化鉀（含K2O 52%）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2 個(gè)直播稻品種生長(zhǎng)中后期均設(shè)置3種追施氮模式，基蘗肥：促花肥：?；ǚ史謩e為6∶4∶0（T1）、6∶2∶2（T2）、6∶0∶4（T3），具體施肥量見表1。分蘗肥在5～6 葉期追施，促花肥在穗分化始期（葉齡余數(shù)3.5）追施，保花肥在穎花分化期（葉齡余數(shù)1.5）追施，以生長(zhǎng)中后期不追施氮處理為對(duì)照，所有處理基蘗肥施用量均相同，分蘗肥（純氮）施用量均為54 kg/hm2，基肥均為尿素240 kg/hm2（折合純氮108 kg/hm2）、過磷酸鈣 105 kg/hm2、氯化鉀225 kg/hm2。小區(qū)種植面積為5.5 m×4.2 m，隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次。小區(qū)間用插地板隔離，試驗(yàn)地邊緣起埂包膜，以防串水串肥。6月9日播種，條播，行距為20 cm，鄭旱9 號(hào)播種量為180 kg/hm2，鄭旱10號(hào)播種量為150 kg/hm2。全生育期水分管理按常規(guī)高產(chǎn)栽培，嚴(yán)格控制病蟲草害。

表1 追施氮時(shí)期及用量Tab.1 Topdressing period and amount of nitrogen kg/hm2

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 凈光合速率 分別于抽穗期和抽穗后10、20、30 d，每小區(qū)隨機(jī)選取5株，于9：00采用美國LICOR 公司生產(chǎn)的便攜式光合測(cè)定儀LI-6400測(cè)定所選植株劍葉的凈光合速率，葉室中CO2的濃度為380 μmol/mol，測(cè)定時(shí)使用紅藍(lán)光源，光量子通量密度為1 400 μmol/(m2·s)，溫度為28～30 ℃。

1.3.2 根系生理性狀 于測(cè)定葉片凈光合速率的相同時(shí)期取根系樣品。取樣前考察每小區(qū)2行的莖蘗數(shù)，以確保所取樣品具有代表性，根據(jù)平均莖蘗數(shù)每小區(qū)取3個(gè)0.5 m 長(zhǎng)區(qū)域的稻株，剪掉地上部分后用取根器取出根系，將根系裝于孔徑212 μm 的篩網(wǎng)袋中，用根系沖洗裝置將根系沖洗干凈。3 個(gè)根系樣品中，1 個(gè)樣品用來測(cè)定根干質(zhì)量；1 個(gè)樣品采用α-NA 法測(cè)定根系氧化力[13]，并參考文獻(xiàn)[14]的方法測(cè)定根系生長(zhǎng)素、玉米素+玉米素核苷含量；另外1 個(gè)樣品采用甲烯藍(lán)蘸根法測(cè)定根系總吸收面積和根系活躍吸收面積[15]。

1.3.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 直播稻收獲時(shí)，每小區(qū)分別取3行1 m長(zhǎng)區(qū)域稻株考察穗數(shù)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量。每小區(qū)取4 m2實(shí)收計(jì)產(chǎn)（除去邊行）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 16.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用Excel 2007進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同追氮模式對(duì)直播稻劍葉凈光合速率的影響

由圖1 可見，直播稻鄭旱9 號(hào)和鄭旱10 號(hào)的劍葉凈光合速率在抽穗后隨生育進(jìn)程的推進(jìn)而下降。其中，抽穗期和抽穗后10 d，2 個(gè)直播稻品種的劍葉凈光合速率均表現(xiàn)為T2＞T1＞T3＞T0，且各處理間差異顯著；抽穗后20 d 和抽穗后30 d，2 個(gè)直播稻品種的劍葉凈光合速率均表現(xiàn)為T2＞T3＞T1＞T0，T1和T3處理間差異不顯著，其他處理間差異均顯著。

2.2 不同追氮模式對(duì)直播稻根系生理性狀的影響

2.2.1 根干質(zhì)量 鄭旱9 號(hào)和鄭旱10 號(hào)的根干質(zhì)量在抽穗后隨生育進(jìn)程的推進(jìn)而減?。▓D2）。其中，抽穗期及抽穗后10、20、30 d，鄭旱9號(hào)和鄭旱10號(hào)的根干質(zhì)量均表現(xiàn)為T2＞T1＞T3＞T0，且各處理間差異顯著。

2.2.2 根系氧化力 由圖3 可見，鄭旱9 號(hào)和鄭旱10 號(hào)的根系氧化力在抽穗后隨生育進(jìn)程的推進(jìn)而降低。其中，抽穗期及抽穗后10、20、30 d，2 個(gè)直播稻品種的根系氧化力均表現(xiàn)為T2＞T1＞T3＞T0，且各處理間差異顯著。

2.2.3 根系激素含量 鄭旱9 號(hào)和鄭旱10 號(hào)的根系生長(zhǎng)素含量在抽穗后隨生育進(jìn)程的推進(jìn)而減小，且從抽穗期至抽穗后10 d 下降幅度較大（圖4）。2個(gè)直播稻品種根系玉米素+玉米素核苷含量則隨生育進(jìn)程的推進(jìn)先增加后降低，抽穗后10 d 達(dá)到最大，抽穗后10 d 至抽穗后20 d 迅速下降（圖5）。其中，抽穗期及抽穗后10、20、30 d，鄭旱9號(hào)和鄭旱10號(hào)的根系生長(zhǎng)素含量和根系玉米素+玉米素核苷含量均表現(xiàn)為T2＞T1＞T3＞T0，且各處理間差異顯著。

2.2.4 根系吸收面積 由圖6—7 可以看出，鄭旱9號(hào)和鄭旱10 號(hào)的根系總吸收面積和根系活躍吸收面積在抽穗后均隨生育進(jìn)程的推進(jìn)而減小，且抽穗期至抽穗后10 d 下降幅度較大。其中，抽穗期及抽穗后10、20、30 d，2 個(gè)直播稻品種的根系總吸收面積和活躍吸收面積均表現(xiàn)為T2＞T1＞T3＞T0，且各處理間差異顯著。

2.3 不同追氮模式對(duì)直播稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表2 可見，不同追氮模式對(duì)直播稻鄭旱9 號(hào)和鄭旱10 號(hào)的穗數(shù)均沒有顯著影響，而對(duì)穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量則均有不同程度的影響。鄭旱9 號(hào)和鄭旱10 號(hào)的穗粒數(shù)均表現(xiàn)為T2＞T1＞T3 ＞T0，T1 與T2 處理間差異不顯著，其他處理間差異顯著；結(jié)實(shí)率均表現(xiàn)為T2＞T3＞T0 ＞T1，T1 與其他處理間差異顯著，而其他處理間均無顯著差異；千粒質(zhì)量表現(xiàn)為T2＞T1＞T0 ＞T3，T3 與其他處理間差異顯著，而其他處理間均無顯著差異；產(chǎn)量均表現(xiàn)為T2＞T1＞T3 ＞T0，各處理間差異顯著，其中，鄭旱9號(hào)的T2、T1、T3 處理分別比T0 處理增產(chǎn)41.4%、28.2%、12.8%，鄭旱10 號(hào)的T2、T1、T3 處理分別比T0 處理增產(chǎn)40.7%、31.6%、17.3%。相同處理?xiàng)l件下，鄭旱10號(hào)的產(chǎn)量高于鄭旱9號(hào)。

表2 不同追氮模式直播稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素Tab.2 Grain yield and its components of direct seeding rice under different nitrogen application models

3 結(jié)論與討論

在直播稻生長(zhǎng)發(fā)育過程中，重施基蘗肥會(huì)使直播稻早期過度生長(zhǎng)，群體過大，后期穗粒結(jié)構(gòu)異常，影響產(chǎn)量潛力的發(fā)揮[16]。前期適當(dāng)減少氮肥供應(yīng)量可降低田間無效分蘗的發(fā)生，促進(jìn)有效分蘗的快速生長(zhǎng)；合理的氮肥供應(yīng)可以促進(jìn)水稻群體增長(zhǎng)，利于水稻穗部生長(zhǎng)發(fā)育，有效調(diào)節(jié)源庫關(guān)系，提高水稻生育后期群體光合生產(chǎn)力，協(xié)調(diào)水稻產(chǎn)量構(gòu)成，從而實(shí)現(xiàn)直播稻產(chǎn)量最大化[17]。追施氮肥過早易引起群體過大，生育后期器官衰老退化，氮肥利用效率低下，進(jìn)而導(dǎo)致水稻生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)不足，干物質(zhì)積累減少，后期追施氮肥也不能夠提供足夠的養(yǎng)分，降低了肥料效率[5]。水稻干物質(zhì)積累是光合作用形成的最終產(chǎn)物，直接決定了產(chǎn)量的高低。且干物質(zhì)積累量與施氮水平呈拋物線關(guān)系[18]。與重施基蘗肥、輕施穗肥的氮肥運(yùn)籌方式相比，前氮后移能明顯促進(jìn)水稻干物質(zhì)積累[19]。本研究結(jié)果表明，抽穗后鄭旱9 號(hào)和鄭旱10 號(hào)的根干質(zhì)量隨生育進(jìn)程的推進(jìn)減小，在抽穗期及抽穗后10、20、30 d，根干質(zhì)量均表現(xiàn)為T2＞T1＞T3＞T0。鄭旱10 號(hào)的根干質(zhì)量高于鄭旱9 號(hào)。說明在施氮量270 kg/hm2條件下，基蘗肥供應(yīng)量相同時(shí)，水稻生長(zhǎng)中后期分次適時(shí)追施氮肥利于抽穗后根干質(zhì)量的形成，根系生長(zhǎng)得到了改善，從而促進(jìn)地上部生物量提高，抽穗期至成熟期生物量的提高使水稻獲得高產(chǎn)。

水稻根系在養(yǎng)分吸收和產(chǎn)量形成中起著極為重要的作用[20-21]，并受氮肥管理的影響，適當(dāng)增加氮肥用量有利于根系氧化力的提高，可有效延緩根系衰老[22]。在抽穗期和成熟期，根系氧化力與最終產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)[23]。水稻灌漿結(jié)實(shí)期穎花根活量（根質(zhì)量×根系活力/單位面積穎花量）與籽粒的灌漿強(qiáng)度、結(jié)實(shí)率、千粒質(zhì)量均呈顯著正相關(guān)，增加穎花根活量是提高結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量的有效途徑[24]。根系氧化力是根系生理活性的重要指標(biāo)[25]。生長(zhǎng)素可調(diào)節(jié)核酸參與蛋白質(zhì)的合成，促進(jìn)細(xì)胞伸長(zhǎng)、灌漿和同化物向籽粒運(yùn)輸。玉米素+玉米素核苷主要在根系中合成并運(yùn)轉(zhuǎn)到地上部分器官，可促進(jìn)細(xì)胞分裂，延緩植株衰老。本研究結(jié)果表明，直播稻鄭旱9號(hào)和鄭旱10 號(hào)在抽穗期至抽穗后30 d 的根系氧化力、生長(zhǎng)素含量、根系總吸收面積和活躍吸收面積均呈下降趨勢(shì)，玉米素+玉米素核苷含量則在抽穗期至抽穗后10 d 均呈上升趨勢(shì)，之后均下降。上述根系生理性狀均表現(xiàn)為T2＞T1＞T3＞T0。氮素供應(yīng)量對(duì)根系氧化力影響較大，生育中期適當(dāng)施用氮素可提高根系氧化力[26]。水稻生育中期合理施氮、后期補(bǔ)施氮肥可明顯增強(qiáng)生育后期根系活力；如果水稻生育中期不施氮肥，后期補(bǔ)施再多氮肥也不能提高根系活力[22]。因此，可通過拔節(jié)后不同追氮模式和追施量來增加水稻根系氧化力、生長(zhǎng)素含量、玉米素+玉米素核苷含量、根系總吸收面積和根系活躍吸收面積，增強(qiáng)根系活力，延緩根系衰老，促進(jìn)地上部與地下部協(xié)調(diào)生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量。

合理施用氮肥是直播稻產(chǎn)量潛力發(fā)揮的重要途徑。氮肥施用模式和施用比例對(duì)直播稻產(chǎn)量至關(guān)重要，氮肥后移和注重追肥可提高直播稻產(chǎn)量[27]。本研究結(jié)果表明，在施氮量270 kg/hm2條件下，基蘗肥供應(yīng)量相同，水稻生長(zhǎng)中后期不同追氮模式對(duì)2個(gè)直播稻鄭旱9 號(hào)和鄭旱10 號(hào)的穗數(shù)無顯著影響，鄭旱9 號(hào)和鄭旱10 號(hào)的穗粒數(shù)均表現(xiàn)為T2＞T1＞T3＞T0，結(jié)實(shí)率均表現(xiàn)為T2＞T3＞T0＞T1，千粒質(zhì)量均表現(xiàn)為T2＞T1＞T0＞T3，產(chǎn)量均表現(xiàn)為T2＞T1＞T3＞T0。同一處理?xiàng)l件下，鄭旱10 號(hào)的產(chǎn)量高于鄭旱9號(hào)。施氮量為270 kg/hm2時(shí)，拔節(jié)后不同追氮模式促使鄭旱9 號(hào)和鄭旱10 號(hào)的穗粒數(shù)發(fā)生了較大的改變，從而導(dǎo)致產(chǎn)量發(fā)生變化，穗粒數(shù)的增加對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)大于結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量。拔節(jié)后不同追氮模式下鄭旱9 號(hào)和鄭旱10 號(hào)結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量的變化可能受到基蘗肥和穗粒數(shù)的影響，當(dāng)穗粒數(shù)較少時(shí)，即使水稻生長(zhǎng)中后期較少的氮素供應(yīng)也能夠滿足結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量的需求，具體的原因有待進(jìn)一步深入研究。