趙建紅， 李 玥， 孫永健， 李應(yīng)洪， 孫加威， 代 鄒， 謝華英， 徐 徽， 馬 均

(四川農(nóng)業(yè)大學水稻研究所，農(nóng)業(yè)部西南作物生理生態(tài)與耕作重點實驗室，四川溫江 611130)

?

灌溉方式和氮肥運籌對免耕廂溝栽培雜交稻氮素利用及產(chǎn)量的影響

趙建紅， 李 玥， 孫永健， 李應(yīng)洪， 孫加威， 代 鄒， 謝華英， 徐 徽， 馬 均*

(四川農(nóng)業(yè)大學水稻研究所，農(nóng)業(yè)部西南作物生理生態(tài)與耕作重點實驗室，四川溫江 611130)

【目的】免耕廂溝是四川重點推廣的水稻栽培模式。研究該模式下不同灌溉方式和氮肥運籌對水稻干物質(zhì)累積、轉(zhuǎn)運和氮素利用效率等的影響，可為免耕廂溝水稻栽培水肥管理提供依據(jù)?！痉椒ā?以雜交中稻F優(yōu)498為試驗材料，采用兩因素裂區(qū)設(shè)計，主區(qū)為傳統(tǒng)水層灌溉(W1)和干濕交替灌溉(W2)兩種灌溉方式，副區(qū)為氮肥運籌模式，在總施氮量為150 kg/hm2條件下，設(shè)置基肥 ∶蘗肥 ∶穗肥分別為6 ∶2 ∶2(N1)、 4 ∶2 ∶4(N2)、 2 ∶2 ∶6(N3)等3種氮肥運籌模式，以不施氮(N0)為對照，研究免耕廂溝模式下，雜交稻在齊穗期、成熟期各處理下干物質(zhì)氮素積累、莖鞘的干物質(zhì)轉(zhuǎn)運、產(chǎn)量及其構(gòu)成因子以及氮素利用效率?！窘Y(jié)果】 灌溉方式和氮肥運籌對水稻主要生育期干物質(zhì)量和氮吸收、轉(zhuǎn)運及產(chǎn)量具顯著影響及互作效應(yīng)。干濕交替灌溉能擴“庫”增“源”，保證足夠的穗數(shù)，提高干物質(zhì)積累量；淹水灌溉無效分蘗較多，群體質(zhì)量變差，對干物質(zhì)積累、氮素吸收、產(chǎn)量造成不利影響。適宜的前氮后移能為水稻整個生育期提供比較平衡的氮素供應(yīng)，促進氮素的吸收、 提高氮素積累、協(xié)調(diào)氮素分配；N2模式下氮素表觀利用率達69%以上，氮肥的農(nóng)學利用效率、表觀利用率比N1(6 ∶2 ∶2)和N3(2 ∶2 ∶6)分別高4.50%36.85%、 8.09%28.54%，增產(chǎn)7.47% 15.76%。合理的水氮管理顯著提高各生育期的氮素積累量，促進齊穗后葉和莖鞘氮素向穗的運轉(zhuǎn)量?！窘Y(jié)論】 干濕交替灌溉(W2)和氮肥運籌4 ∶2 ∶4(N2)為本試驗條件下的最優(yōu)水氮運籌模式，其充分發(fā)揮了水氮耦合優(yōu)勢，促進齊穗后“源”(莖鞘、葉)氮素向“庫”(穗)的運轉(zhuǎn)，有利于高產(chǎn)群體構(gòu)建，有效提高氮素利用率，提高水稻每穗實粒數(shù)和結(jié)實率，增產(chǎn)效果顯著。

水稻； 免耕廂溝栽培； 氮肥運籌； 灌溉方式

在水資源日益短缺、氮肥過量施用造成一系列農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境問題的情況下，水稻生產(chǎn)上如何采用合理有效水氮管理措施，提高水氮利用效率，減少不必要的水氮浪費，協(xié)調(diào)水氮投入與產(chǎn)量之間的矛盾已引起高度重視。已有研究表明，合理協(xié)調(diào)氮肥的基、蘗、穗肥比例能夠減少無效分蘗，保證水稻具有適宜穗數(shù)，提高有效成穗率，優(yōu)化群體結(jié)構(gòu)，增加抽穗前干物質(zhì)的積累，促進灌漿期莖鞘干物質(zhì)向籽粒的轉(zhuǎn)移，進而促進水稻高產(chǎn)[1-2]。干濕交替可增加有效穗數(shù)和結(jié)實率[3]，提高分蘗成穗率、劍葉光合速率，增加花后干物質(zhì)積累量占總重的比例[4]。灌溉方式[4-5]和氮肥運籌[6-7]均影響氮素的積累、運轉(zhuǎn)、分配[8-9]及產(chǎn)量[10]，二者存在顯著的互作效應(yīng)，合理水氮管理有利于提高水分、氮素利用效率，促進水稻干物質(zhì)積累和產(chǎn)量形成，使水稻生產(chǎn)達到高產(chǎn)、節(jié)水、高效目標。

稻田固定廂溝免耕栽培是一項稻田保護性耕作技術(shù)，免除了犁田耙田對土壤結(jié)構(gòu)的破壞，保持了土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，實現(xiàn)水稻淺栽，培肥地力，促進水稻的壯苗早發(fā)和高產(chǎn)豐收[11-12]，減輕勞動強度，提高生產(chǎn)效率[13]，在成都平原及我國其他稻區(qū)已有較為廣泛應(yīng)用。為此，本研究采用田間試驗，探索免耕廂溝模式下氮肥運籌與灌溉方式對水稻氮素利用和產(chǎn)量形成的影響，以實現(xiàn)水稻生產(chǎn)的節(jié)水節(jié)肥、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)環(huán)保的可持續(xù)性發(fā)展目標，為集成水稻免耕栽培技術(shù)提供理論指導和實踐依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗設(shè)計

2014年在四川農(nóng)業(yè)大學水稻研究所試驗農(nóng)場進行，品種F優(yōu)498(中秈遲熟型雜交稻，主莖17葉片，5個莖節(jié)，全生育期145152 d)為供試材料。試驗田耕層土壤質(zhì)地為砂壤土，0—20 cm土層含有機質(zhì)24.64 g/kg、 速效氮120.65 mg/kg、 速效磷73.26 mg/kg、 速效鉀123.28 mg/kg。

采用兩因素裂區(qū)試驗設(shè)計，主區(qū)設(shè)2個灌溉方式: 1)傳統(tǒng)水層灌溉-淹灌(W1)全生育期保持高出廂溝1 cm左右淺水層，收獲前7 d斷水； 2)干濕交替灌溉(W2)保持淺水層至水稻返青期，以后讓廂內(nèi)水分自由落干，再灌入滿廂水，如此循環(huán)，收獲前7 d斷水。副區(qū)為氮肥運籌模式，施氮量為150 kg/hm2，設(shè)置基肥 ∶蘗肥 ∶穗肥比例分別為6 ∶2 ∶2、 4 ∶2 ∶4、2 ∶2 ∶6 3個處理，即N1、N2、N3，以不施氮(N0)處理為對照。P2O590 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2全部作基肥施用。供試氮肥為尿素，磷肥為過磷酸鈣，鉀肥為氯化鉀。 試驗基肥均在移栽前3 d施入，蘗肥于移栽后7 d施用，穗肥按促花肥 ∶?；ǚ?5 ∶5分兩次于倒4葉和倒2葉抽出時施用。共計8個處理，每處理3個重復(fù)，共計24個小區(qū)。

采用旱育秧，4月11日播種，5月21移栽。運用免耕廂溝模式(利用機械開廂，每個小區(qū)廂長12 m，廂寬1.8 m，溝寬0.3 m，溝深0.2 m，小區(qū)之間由一個空廂隔開，以防串水串肥)，栽插行窩距為30 cm×16.7 cm，每穴單株。每小區(qū)6行，每行72穴，小區(qū)面積21.6 m2。

1.2測定項目與方法

1.2.1 干物質(zhì)和氮素積累齊穗期、成熟期分別按每小區(qū)中間行30株的平均莖蘗數(shù)和平均有效穗數(shù)選取代表性植株2穴，分莖鞘、葉、穗部，在105℃下殺青30 min，80℃下烘干至恒重后稱重記錄，之后粉碎(0.15 mm)進行各營養(yǎng)器官氮含量的測定，采用濃H2SO4-H2O消煮，凱氏定氮法測氮。

計算公式：

齊穗期(成熟期)各器官干物質(zhì)積累量(t/hm2)=各器官(單莖)干物質(zhì)積累量(g)×10-6×莖蘗數(shù)(有效穗數(shù))×每小區(qū)株數(shù)/(小區(qū)面積×10-4)；

齊穗后干物質(zhì)積累量(t/hm2)=成熟期地上部干物質(zhì)積累量-齊穗期地上部干物質(zhì)積累量；

莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)運率(%) =[(齊穗期莖鞘干物質(zhì)積累量-成熟期莖鞘干物質(zhì)積累量)/齊穗期莖鞘干物質(zhì)積累量]×100；

莖鞘物質(zhì)輸出對穗部貢獻率(%) =[(齊穗期莖鞘干物質(zhì)積累量-成熟期莖鞘干物質(zhì)積累量)/成熟期穗部干物質(zhì)積累量]×100；

各時期不同器官氮素積累量(kg/hm2)=各時期各器官干物質(zhì)積累量×氮素含量；

各時期氮素積累總量(kg/hm2)=∑各時期各器官氮素積累量；

莖鞘(葉)氮素轉(zhuǎn)運量(kg/hm2)=齊穗期莖鞘(葉)氮素積累量-成熟期莖鞘(葉)氮素積累量；

莖鞘(葉)氮素轉(zhuǎn)運率(%) = [莖鞘(葉)氮素轉(zhuǎn)運量/齊穗期莖鞘(葉)氮素積累量]×100；

莖鞘(葉)的貢獻率(%) = [莖鞘(葉)氮素轉(zhuǎn)運量/成熟期穗部氮素積累量]×100；

穗氮增加量(kg/hm2)=成熟期穗部氮素積累量-齊穗期穗部氮素積累量；

氮收獲指數(shù)(%) = [成熟期稻谷氮積累量/成熟期植株氮積累總量]×100；

氮稻谷生產(chǎn)效率(kg/kg) = 稻谷產(chǎn)量/氮素積累總量；

氮農(nóng)學利用率(kg/kg) = (施氮區(qū)產(chǎn)量-無氮區(qū)產(chǎn)量)/施氮量；

氮表觀利用率(%) = [(施氮區(qū)植株吸氮量-無氮區(qū)植株吸氮量)/施氮量]×100。

1.2.2 考種與計產(chǎn)成熟期各小區(qū)按其平均穗數(shù)選取代表性稻株5株，考查實粒數(shù)、空粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重。各小區(qū)按實際株數(shù)計產(chǎn)，把廂溝的邊行單獨記產(chǎn)，計算其在總產(chǎn)量中所占的百分比。

1.3數(shù)據(jù)分析

運用Microsoft Excel 2003處理數(shù)據(jù)，用DPS 7.05系統(tǒng)軟件進行方差分析，用LSD(least significant difference test)進行樣本平均數(shù)的差異顯著性比較。

2　結(jié)果與分析

2.1不同水氮管理對干物質(zhì)積累的影響

由表1的F值可以看出，灌溉方式對齊穗期和成熟期干物質(zhì)積累、莖鞘物質(zhì)輸出率、莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)運率影響顯著或極顯著；氮肥運籌對水稻干物質(zhì)積累和莖鞘輸出率、莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)運率、成穗率影響極顯著；灌溉方式和氮肥運籌對齊穗期到成熟期干物質(zhì)積累量、莖鞘物質(zhì)輸出率、莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)運率的影響存在顯著或極顯著的互作影響。

相同氮肥分配比例下，干物質(zhì)積累量、莖鞘物質(zhì)輸出率和莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)運率表現(xiàn)為W2>W1處理。在不同氮肥運籌比例下，在齊穗期、成熟期干物質(zhì)積累量和抽穗后干物質(zhì)積累量都隨著氮肥后移比例的增加呈先增后減的趨勢，表現(xiàn)為N2>N3>N1>N0處理；莖鞘物質(zhì)輸出率隨著氮肥后移比例增加呈下降趨勢，表現(xiàn)為N1>N2>N3>N0處理；莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)運率N0處理為最大，其他處理隨著后移比例增加呈先增后減趨勢，即N0>N2>N1>N3處理，表明干濕交替灌溉和適宜前氮后移能夠積累較多的光合物質(zhì)，促進莖鞘物質(zhì)向穗部的轉(zhuǎn)運，滿足籽粒充實之需。

2.2不同水氮管理方式對氮素吸收、運轉(zhuǎn)的影響

2.2.1 各生育期的各器官氮素積累特征從表2中F值可以看出，灌溉方式和氮肥運籌對水稻群體各生育器官氮素積累都存在顯著或極顯著的影響，且兩者存在顯著或極顯著的互作關(guān)系。齊穗期到成熟期，莖鞘、葉積累的氮素隨著生育進程向穗部轉(zhuǎn)運，表現(xiàn)出不同程度的減少；穗和植株的氮積累量有不同程度的增加。不同灌溉方式下，齊穗期至成熟期，水稻莖鞘、葉、穗和植株氮素表現(xiàn)基本一致，W2處理表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢，氮積累量明顯高于W1處理；齊穗期、成熟期植株氮W2比W1處理分別高9.49%、8.21%。不同氮肥運籌模式下，不同生育期莖鞘、葉、穗和植株氮積累量均為N2>N3>N1>N0，N2與N0、N1、N3處理差異顯著。總體來看在W1、W2灌溉方式下均以N2處理表現(xiàn)為最佳，但W2N2處理優(yōu)于W1N2處理。

表1　不同水氮管理水稻不同時期干物質(zhì)積累、莖鞘運轉(zhuǎn)及成穗率

注(Note)：N0—不施氮No N; N1,N2and N3—基肥 ∶蘗肥 ∶穗肥分別為6 ∶2 ∶2，4 ∶2 ∶4 和2 ∶2 ∶6 Base ∶tillering ∶spiking was 6 ∶2 ∶2, 4 ∶2 ∶4 and 2 ∶2 ∶6, respectively; FHS—齊穗期Full heading stage; MS—成熟期Maturation stage; BFM—齊穗后至成熟前After full heading and before maturation; ER—莖鞘物質(zhì)輸出對穗部貢獻率 Contribution rate of export from stem and sheath to panicle; TR—莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)運率Transfer rate from stem and sheath; SR—成穗率Percentage of ear filling; 同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間有顯著差異Values followed by different letters are significantly different among treatments (P<0.05); *和**分別表示F值達顯著(P<0.05)和極顯著(P<0.01)水平RepresentF-value significant atP< 0.05 andP< 0.01, respectively.

表2　齊穗期和成熟期不同水氮管理水稻各器官氮積累量 (kg/hm2)

注(Note)：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間有顯著差異Values followed by different letters in a column are significantly different among treatments (P<0.05); *和**分別表示F值達顯著(P<0.05)和極顯著(P<0.01)水平RepresentF-value significant atP< 0.05 andP< 0.01, respectively.

2.2.2 齊穗期至成熟期各器官氮素運轉(zhuǎn)由表3可見，灌溉方式對莖的氮轉(zhuǎn)運量、氮轉(zhuǎn)運率、氮貢獻率和穗氮增加量影響顯著或極顯著，對葉的氮轉(zhuǎn)運量影響極顯著；不同氮肥運籌模式對莖鞘、葉的氮轉(zhuǎn)運量、氮轉(zhuǎn)運率、氮貢獻率和穗氮增加量影響極顯著。灌溉方式和氮肥運籌在莖葉的氮轉(zhuǎn)運量、莖鞘的氮轉(zhuǎn)運率、莖葉的氮貢獻率和穗氮增加量上均存在極顯著的交互作用。從齊穗期開始到成熟期葉的氮素運轉(zhuǎn)量與運轉(zhuǎn)率、氮貢獻率明顯高于莖鞘(表3)。不同灌溉方式下，干濕交替灌溉(W2)處理莖鞘、葉的氮運轉(zhuǎn)量、氮貢獻率和穗氮增加量高于W1處理，莖鞘、葉的氮運轉(zhuǎn)量分別高18.72%、10.62%，穗氮增加量高8.49%。不同灌溉方式下，莖鞘的氮運轉(zhuǎn)量為N2>N1>N3，葉的氮轉(zhuǎn)運量為N2>N3>N1；隨氮肥后移比例增加，莖鞘的氮運轉(zhuǎn)率、氮貢獻率減少；葉的氮運轉(zhuǎn)率增加，W1處理下氮貢獻率表現(xiàn)為N3>N1>N2，W2處理表現(xiàn)為N3>N2>N1。穗氮增加量表現(xiàn)為N2>N3>N1，其中N2分別比N1、N3高1.05%10.84%、7.70%17.04%。

表3　齊穗期至成熟期不同水氮管理水稻的氮素運轉(zhuǎn)

注(Note)： 同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間有顯著差異Values followed by different letters are significantly different among treatments (P<0.05); *和**分別表示F值達顯著(P<0.05)和極顯著(P<0.01)水平RepresentF-value significant atP< 0.05 andP< 0.01, respectively.

2.2.3 不同水氮管理方式對水稻氮素生產(chǎn)和利用效率的影響從表4可以看出，不同水氮處理對氮收獲指數(shù)、氮稻谷生產(chǎn)效率、氮農(nóng)學利用效率影響顯著，并且氮收獲指數(shù)、氮稻谷生產(chǎn)效率、氮農(nóng)學利用效率、氮表觀利用率存在極顯著互作效應(yīng)。相同氮運籌，氮收獲指數(shù)、氮農(nóng)學利用效率、氮表觀利用率均以干濕交替灌溉大于淹灌，氮稻谷生產(chǎn)效率則以淹灌大于干濕交替灌溉。氮收獲指數(shù)在W1處理表現(xiàn)為N3>N2>N1，W2處理則N2>N1>N3；氮稻谷生產(chǎn)效率W1處理表現(xiàn)為N1>N3>N2，W2處理為N1>N2>N3；氮農(nóng)學利用效率、氮表觀利用率均表現(xiàn)為N2>N3>N1。在適宜的水氮模式(W2N2)下，植株能夠有效地將施入氮轉(zhuǎn)化為植株氮，農(nóng)學利用效率、表觀利用率比常規(guī)運籌(6 ∶2 ∶2)和氮肥過多后移(2 ∶2 ∶6)高4.50%36.85%、8.09%28.54%。由于適宜的氮肥后移，促進了植株氮素吸收，氮素積累總量較大，但氮稻谷生產(chǎn)效率相對較低。

表4　不同水氮管理水稻的氮效率

注(Note): NHI—N harvest index; NBPE—N use efficiency for biomass production; NGPE—N use efficiency for grain production; NPP—partial factor productivity of applied nitrogen; NAE—N agronomic efficiency; NAUE—N apparent use efficiency. 同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間有顯著差異Values followed by different letters are significantly different among treatments (P<0.05); *和**分別表示F值達顯著(P<0.05)和極顯著(P<0.01)水平RepresentF-value significant atP<0.05 andP<0.01, respectively.

2.3不同水氮管理對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

不同灌溉方式對水稻穗粒數(shù)、結(jié)實率影響極顯著或顯著，對實際產(chǎn)量、有效穗、千粒重影響不顯著(表5)；不同氮肥運籌比例對水稻產(chǎn)量、有效穗、穗粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重影響都極顯著。在免耕廂溝模式下，灌溉方式與氮肥運籌在穗粒數(shù)、結(jié)實率有極顯著的互作效應(yīng)，且對實際產(chǎn)量存在顯著互作。

干濕交替灌溉(W2)穗粒數(shù)較淹灌(W1)高4.93%。在W1處理下，隨著氮肥后移比例增加，產(chǎn)量、千粒重、穗粒數(shù)、結(jié)實率均呈先增后減的趨勢，其中產(chǎn)量、穗粒數(shù)表現(xiàn)為N2>N3>N1>N0；千粒重、結(jié)實率表現(xiàn)為N0>N2>N3>N1；有效穗隨著穗肥比例增加呈逐漸降低的趨勢。在W2處理下，結(jié)實率、千粒重分別表現(xiàn)為N2>N3>N1>N0、N0>N2>N1>N3，籽粒產(chǎn)量、穗粒數(shù)、有效穗與W1處理下表現(xiàn)一致，均隨著穗肥比例增加呈逐漸降低的趨勢。干濕交替灌溉下氮肥運籌比例N2(4 ∶2 ∶4)較N1、N3增產(chǎn)7.47% 15.76%。

從邊行比率來看，基本上達到40%左右，表明在免耕固定廂溝模式下，邊行能夠產(chǎn)生較好的邊行效益，增加產(chǎn)量。

3　討論

3.1免耕廂溝模式下不同水氮管理方式對干物質(zhì)積累的影響

凌啟鴻等[14]研究認為，抽穗至成熟期的干物質(zhì)累積量與產(chǎn)量呈極顯著的線性相關(guān)，是衡量水稻質(zhì)量的核心指標，增加抽穗后的干物質(zhì)累積量是提高產(chǎn)量的有效方法。張自常[4,15]等研究指出，不同水分條件下干物質(zhì)的積累存在明顯差異，干濕交替灌溉有助于增加花后干物質(zhì)積累量占總重的比例。本研究表明，在免耕廂溝模式下，干濕交替灌溉比傳統(tǒng)淹水灌溉明顯提高水稻干物質(zhì)積累量。其原因可能是免耕廂溝模式下，廂溝式灌溉和曬田相結(jié)合的干濕交替灌溉有利于控制無效分蘗發(fā)生，促進根系生長，保證高產(chǎn)群體的形成，在一定程度上起到了擴“庫”增“源”的作用，而淹水灌溉無效分蘗較多，根系生長不良，失去了廂溝灌溉的優(yōu)勢，故而群體質(zhì)量較差，不利于干物質(zhì)積累。N1處理由于前期氮素過多，造成無效分蘗數(shù)量多，成穗率較低(表1)，而后期氮素不足，使抽穗后干物質(zhì)的積累量降低，籽粒灌漿物質(zhì)的不足，增加了葉片和莖鞘干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量，進一步加劇植株的早衰，影響了全生育期的干物質(zhì)積累。N3處理在氮素需求較旺盛時期施用足夠穗肥，促進根系吸收氮素和干物質(zhì)積累，彌補了前期基蘗肥較少導致干物質(zhì)積累少的不足。

表5　不同水氮管理對產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

注(Note)：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間有顯著差異Values followed by different letters are significantly different among treatments (P<0.05); *和**分別表示F值達顯著(P<0.05)和極顯著(P<0.01)水平 RepresentF-value significant atP<0.05 andP<0.01, respectively.

不同灌溉方式和氮肥運籌對水稻各時期干物質(zhì)積累有顯著和極顯著互作影響，其中W2N2處理表現(xiàn)出較高的干物質(zhì)積累優(yōu)勢。表明適宜的灌水方式和前氮后移能夠增加廂溝免耕模式下水稻植株體內(nèi)氮素的含量，保證了抽穗前積累干物質(zhì)的再轉(zhuǎn)運，進一步滿足籽粒充實需要。

3.2免耕廂溝模式下不同水氮管理方式對氮素吸收、運轉(zhuǎn)的影響

干濕交替灌溉結(jié)合適宜的氮肥運籌可促進水稻對氮素的高效吸收，從而提高水稻的氮素利用效率[16]。合理的水氮管理通過“控氮保氮”提高水稻對氮素的吸收利用效率。孫永健[9]等研究發(fā)現(xiàn)適當?shù)乃芾砜梢源龠M水稻各生育期各器官對氮的有效積累，促進結(jié)實期氮素的運轉(zhuǎn)比例?；糁醒蟮萚17]研究認為，在保持莖鞘氮素積累量的基礎(chǔ)上，提高葉片氮素積累，進一步提高穗部的氮素積累量，有利于獲得高產(chǎn)。本研究發(fā)現(xiàn)在免耕廂溝模式下，不同水氮管理在氮素積累、氮素運轉(zhuǎn)、氮效率上多表現(xiàn)為顯著或極顯著互作關(guān)系，表明水分和氮素能夠協(xié)同促進氮素積累、運轉(zhuǎn)。干濕交替灌溉條件下，各器官的氮素積累，莖鞘、葉的氮運轉(zhuǎn)量、運轉(zhuǎn)率和氮貢獻率、氮收獲指數(shù)、氮農(nóng)學利用率均高于傳統(tǒng)的淹水灌溉。由成熟期各部分器官干重和氮素轉(zhuǎn)運的分析表明，在免耕廂溝模式下，適宜的水分管理W2，配合合理的氮肥運籌模式N2(4 ∶2 ∶4)，有利于提高葉和莖鞘的氮素積累和向穗部的運轉(zhuǎn)量，促進穗部氮的增加，提高氮素收獲指數(shù)，確保“源”向“庫”的運輸。但如何進一步優(yōu)化穗部性狀，獲得更高籽粒產(chǎn)量，提高氮稻谷生產(chǎn)效率，尚需進一步研究。

3.3免耕廂溝模式下不同水氮管理對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

劉立軍[18]等通過實施不同品種和不同氮肥基追比的水稻試驗發(fā)現(xiàn)，基肥 ∶分蘗肥 ∶?；ǚ蕿? ∶2 ∶4，可提高水稻的產(chǎn)量和氮肥利用率。孫永健等[19]通過對不同水肥結(jié)合條件下水稻產(chǎn)量及氮肥利用效率的研究認為，不同的氮肥運籌調(diào)控結(jié)合適當?shù)墓喔却胧┛梢悦黠@提高水稻的產(chǎn)量。本研究發(fā)現(xiàn)，在廂溝免耕模式下，干濕交替灌溉(W2)有助于提高水稻穗粒數(shù)、有效穗、結(jié)實率；隨著氮肥后移比例增加，產(chǎn)量、千粒重、穗粒數(shù)、結(jié)實率均呈先增后減的趨勢，在N2處理下達到最高；有效穗隨著穗肥比例增加呈逐漸降低的趨勢。表明在免耕廂溝模式下，適當減少前期的氮肥施用量而增加穗粒肥，能在確保足夠的穗數(shù)基礎(chǔ)上，促進水稻后期的生長，提高結(jié)實率和促使大穗飽粒的形成，從而達到增產(chǎn)的目的。契合稻株生長需求的氮素供應(yīng)[20]，在結(jié)合適宜的灌溉方式，可使群體質(zhì)量提高，氮素吸收、運轉(zhuǎn)順暢，氮素分配合理，對氮效率、干物質(zhì)量和產(chǎn)量有明顯的促進作用。

4　結(jié)論

在免耕廂溝模式下，水稻氮素吸收、運轉(zhuǎn)及其氮效率受灌溉方式和氮肥運籌及其互作的影響。干濕交替灌溉能擴“庫”增“源”，保證足夠的穗數(shù)，提高干物質(zhì)積累量；適宜的前氮后移能為水稻整個生育期提供比較平衡的氮素供應(yīng)，促進氮素的吸收，提高氮素積累、協(xié)調(diào)氮素分配。干濕交替灌溉下(W2)的氮肥運籌模式(4 ∶2 ∶4)，可充分發(fā)揮水氮耦合優(yōu)勢，促進齊穗后“源”(莖鞘、葉)氮素向“庫”(穗)的運轉(zhuǎn)，有利于高產(chǎn)群體構(gòu)建，有效提高氮素利用率，增加穗粒數(shù)和結(jié)實率，增產(chǎn)效果顯著，為本試驗免耕廂溝栽培下最優(yōu)的水氮運籌模式。

[1]任萬軍, 伍菊仙, 盧庭啟, 等. 氮肥運籌對免耕高留茬拋秧稻干物質(zhì)積累、運轉(zhuǎn)和分配的影響[J]. 四川農(nóng)業(yè)大學學報, 2009, 27: 162-166.

Ren W J, Wu J X, Lu T Q,etal. Effects of nitrogen strategies on dry matter accumulation, transformation and distribution of broadcasted rice among high standing-stubbles under no-tillage condition [J]. Journal of Sichuan Agricultural University, 2009, 27: 162-166.

[2]李忠, 陳軍, 林世圣, 等. 氮肥運籌比例對水稻生長及產(chǎn)量的影響[J]. 福建農(nóng)業(yè)學報, 2011, 26(4): 557-561.

Li Z, Chen J, Lin S S,etal. Effects of nitrogen application ratio on the growth and yield of rice(Oryzasativa. L.) [J]. Fujian Journal of Agricultural Science, 2011, 26(4): 557-561.

[3]秦華東, 江立庚, 肖巧珍, 等. 水分管理對免耕拋秧水稻根系生長及產(chǎn)量的影響[J]. 中國水稻科學, 2013, 27(2): 209-212. .

Qin H D, Jiang L G, Xiao Q Z,etal. Effect of moisture management on rice root growth and rice grain yield at different growth stages under no tillage [J]. China Journal of Rice Science, 2013, 27(2): 209-212.

[4]張自常, 徐云姬, 褚光, 等. 不同灌溉方式下的水稻群體質(zhì)量[J]. 作物學報, 2011, 37(11): 2011-2019.

Zhang Z C, Xu Y J, Chu G,etal. Population quality of rice under different irrigation regimes [J]. Acta Agronomica Sinica, 2011, 37(11): 2011-2019.

[5]劉立軍, 薛亞光, 孫小淋, 等. 水分管理方式對水稻產(chǎn)量和氮肥利用率的影響[J]. 中國水稻科學, 2009, 23: 282-288.

Liu L J, Xue Y G, Sun X L,etal. Effects of water management methods on grain yield and fertilizer-nitrogen use efficiency in rice [J]. China Journal of Rice Science, 2009, 23: 282-288.

[6]李旭毅, 孫永健, 程宏彪, 等. 氮肥運籌和栽培方式對雜交秈稻II優(yōu)498結(jié)實期群體光合特性的影響[J]. 作物學報, 2011, 37: 1650-1659.

Li X Y, Sun Y J, Cheng H B,etal. Effects of nitrogen application strategy and cultivation model on the performances of canopy apparent photosynthesis ofIndicahybrid rice eryou498 during filling stage [J]. Acta Agronomica Sinica, 2011, 37: 1650-1659.

[7]王允青, 郭熙盛, 戴明伏, 等. 氮肥運籌方式對雜交水稻干物質(zhì)積累和產(chǎn)量的影響[J]. 中國土壤與肥料, 2008, (2): 31-34.

Wang Y Q, Guo X S, Dai M F,etal. Effects of nitrogen application on dry matter accumulation and yield of hybrid rice [J].China Soils Fertilizer, 2008, (2): 31-34.

[8]朱齊超, 朱金龍, 危常州, 等. 不同施氮水平對膜下滴灌水稻干物質(zhì)積累和養(yǎng)分吸收規(guī)律的影響[J]. 新疆農(nóng)業(yè)科學, 2013, 50: 433-439.

Zhu Q C, Zhu J L, Wei C Z,etal. Effects of nitrogen rates on dry matter accumulation and nutrient absorption of rice under film mulch with drip irrigation[J]. Xinjiang Agricultural Science, 2013, 50: 433-439.

[9]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]. 作物學報, 2011, 37 (12): 2221-2232.

Sun Y J, Sun Y Y, Liu S J,etal. 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.

[10]王紹華, 曹衛(wèi)星, 丁艷鋒, 等. 水氮互作對水稻氮吸收與利用的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學, 2004, 37 (4): 497-501.

Wang S H, Cao W X, Ding Y F,etal. Interactions of water management and nitrogen fertilizer on nitrogen absorption and utilization in rice [J]. Scientia Agricultural Sinica, 2004, 37 (4): 497-501.

[11]吳科學, 王友萍, 吳天順, 等. 稻田免耕固定廂溝栽培技術(shù)[J]. 四川農(nóng)業(yè)科技, 2008, (2): 29.

Wu K X, Wang Y P, Wu T S, Zeng C X. No-tillage fixed ditch cultivation techniques in rice field [J]. Sichuan Agricultural Science and Technology, 2008, (2): 29.

[12]曹湊貴, 汪金平, 李成芳, 等. 油茬中稻固定廂溝免耕拋秧全程好氣栽培方法[P]. 中國專利: 200910272552.7, 2009.

Cao C G, Wang J P, Li C F,etal. Aerobic cultivation methods of middle broadcasted rice among stubbles after rape harvest under no-tillage fixed ditch [P]. China: 200910272552.7, 2009.

[13]汪金平, 何圓球, 柯建國, 等. 廂溝免耕秸稈還田對作物及土壤的影響[J]. 華中農(nóng)業(yè)大學學報, 2006, 25(2): 123-127.

Wang J P, He Y Q, Ke J G,etal. Effect of ditch no-tillage and straw recycling on rice yield, soil bulk density and organic matter [J]. Journal of Huazhong Agricultural University, 2006, 25(2): 123-127.

[14]凌啟鴻. 作物群體質(zhì)量[M]. 上海: 上?？茖W技術(shù)出版社, 2000. 154-197.

Lin Q H. Crop population quality [M]. Shanghai: Shanghai Scientific and Technical Press, 2000. 154-197.

[15]張自常, 李鴻偉, 曹轉(zhuǎn)勤, 等. 施氮量和灌溉方式的交互作用對水稻產(chǎn)量和品質(zhì)影響[J]. 作物學報, 2013, 39: 84-92.

Zhang Z C, Li H W, Cao Z Q,etal. Effect of interaction between nitrogen rate and irrigation regime on grain yield and quality of rice [J]. Acta Agronomica Sinica, 2013, 39: 84-92.

[16]潘圣剛, 曹湊貴, 蔡明歷, 等. 不同灌溉模式下氮肥水平對水稻氮素利用效率、產(chǎn)量及其品質(zhì)的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報, 2009, 15(2): 283-289.

Fan S G, Cao C G, Cai M L,etal. Effects of nitrogen application on nitrogen use efficiency, grain yields and qualities of rice under different water regimes [J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2009, 15(2): 283-289.

[17]霍中洋, 楊雄, 張洪程, 等. 不同氮肥群體最高生產(chǎn)力水稻品種各器官的干物質(zhì)和氮素的積累與轉(zhuǎn)運[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報, 2012, 18(5): 1035-1045.

Huo Z Y, Yang X, Zhang H C,etal. Accumulation and translocation of dry matter and nitrogen nutrition in organs of rice cultivars with different productivity levels[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2012, 18(5): 1035-1045.

[18]劉立軍, 王志琴, 桑大志, 等. 氮肥運籌對水稻產(chǎn)量及稻米品質(zhì)的影響[J]. 揚州大學學報, 2002, 23(3): 46-50.

Liu L J, Wang Z Q, Sang D Z,etal. Effect of nitrogen management on rice yield and grain quality [J]. Journal of Yangzhou University, 2002, 23(3): 46-50.

[19]Sun Y J, Ma J, Sun Y Y,etal. The effects of different water and nitrogen managements on yield and nitrogen use efficiency in hybrid rice of China[J]. Field Crops Research, 2012, 127(27): 85-98.

[20]Patil M D, Bhabani S D, Barak E,etal. Performance of polymer-coated urea in transplanted rice: effect of mixing ratio and water input on nitrogen use efficiency[J]. Paddy Water Environment, 2010, 8: 189-198.

Effects of irrigation and nitrogen management on nitrogen use efficiency and yield of hybrid rice cultivated in ditches under no-tillage

ZHAO Jian-hong, LI Yue, SUN Yong-jian, LI Ying-hong, SUN Jia-wei, DAI Zou, XIE Hua-ying, XU Hui, MA Jun*

(RiceResearchInstituteofSichuanAgriculturalUniversity/KeyLaboratoryofCropEcophysiologyandFarmingSysteminSouthwestChina,MinistryofAgricultureofChina,Wenjiang611130,China)

【Objectives】Rice planting in ditches under no-tillage are widely extended in Sichuan Province. Studying the effects of different water and nitrogen managements on the dry matter accumulation, transport and nitrogen use efficiency could provide a basis for efficient water and fertilizer use in rice production. 【Methods】A two-factor split-plot design field experiment was conducted with hybrid rice cultivar F-you 498 as material. The main plot was two irrigation modes: flooding irrigarion (W1) and alternating wet-dry irrigation (W2); The subplot was three N application ratios in total amount of 150 kg/hm2, the ratio of basal ∶ tillering ∶ panicle were 6 ∶2 ∶2, 4 ∶2 ∶4 and 2 ∶2 ∶6, no N application (N0) was set as control. Biomass and nitrogen accumulation, biomass transportation in stems and sheaths, and N utilization on full heading stage, after full heading stage 20 days and maturation stage were studied. 【Results】 Alternating wet-dry irrigation benefits the formation of expanded “reservoir” and “source”, which in turn ensure adequate spikes and high biomass accumulation. Flooding irrigation resultes in more ineffective tillers and poor population quality, thus adversely affects biomass accumulation, N uptake and yield formation. Postponing nitrogen fertilization provides more balanced N supply in the whole growing period, which promotes the total absorption and accumulation of nitrogen. The highest apparent N use efficiency rate is 69% in N2treatment, in which the partial actor productivity of nitrogen, the N agronomic efficiency, the N apparent use efficiency and the yield are 4.50%-36.85%, 8.09%-28.54% and 7.47%-15.76% higher than those of N1(6 ∶2 ∶2) and N3(2 ∶2 ∶6). Rational management of water and nitrogen increase the nitrogen accumulated at each growth stage significantly. 【Conclusions】 Alternating wet-dry irrigation in combination with N application ratio of 4 ∶2 ∶4 in basal ∶tillering ∶panicle is the optimal water and nitrogen management in the tested cultivation condition. The water and nitrogen management has significant coupling effect in promoting the formation of large nutrient source and effective transfer to the “reservoir” after full heading stage, which is in favor of buildup of high yield, and N use efficiency.

rice; ditched cultivation under no-tillage; nitrogen management; irrigation methods

2015-02-02接受日期： 2015-06-30網(wǎng)絡(luò)出版日期: 2016-01-26

國家“十二五”科技支撐計劃項目(2011BAD16B05, 2012BAD04B13, 2013BAD07B13)；農(nóng)業(yè)部作物生理生態(tài)與耕作重點實驗室開放課題(201303)；四川省科技支撐計劃項目(2013NZ0046, 2014NZ0041, 2014NZ0047)；四川省育種攻關(guān)專項(2011NZ0098-15)資助。

趙建紅(1990—), 女, 重慶忠縣人, 碩士研究生,主要從事水稻栽培與生理研究。 E-mail: zjhong2013@126.com

E-mail: majunp2002@163.com

S275.3; S506

A

1008-505X(2016)03-0609-09