江蘇如東草甸土水稻穗肥減氮運(yùn)籌技術(shù)研究

石 呂 石曉旭 李 贏 薛亞光 魏亞鳳 韓 笑 楊美英 劉 建

（江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所/南通市循環(huán)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 如皋 226541）

水稻穗分化期是吸氮最快的階段，該時(shí)期適時(shí)、合理施用穗肥不僅有利于群體質(zhì)量的改善和氮肥利用率的提高，而且能夠兼顧促花與?；ㄗ饔茫?-3］，并協(xié)同提高稻米加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)及蒸煮食味品質(zhì)［4-5］。過(guò)早施用穗肥易導(dǎo)致高峰苗過(guò)多、群體質(zhì)量惡化、成穗率下降，而過(guò)遲施用則易導(dǎo)致每穗粒數(shù)和高效葉面積指數(shù)減少、籽粒蛋白質(zhì)含量增加，最終均不利于水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)［6］。穗肥最佳施用時(shí)期因水稻品種類型、生育期長(zhǎng)短、生產(chǎn)目標(biāo)以及施用次數(shù)等而異［4，7］。

水稻穗肥施用必須圍繞提高抽穗后群體物質(zhì)生產(chǎn)能力這一目標(biāo)，通過(guò)調(diào)整抽穗期干物質(zhì)量至適宜水平，增加有效和高效葉面積率、總穎花量和粒葉比來(lái)協(xié)調(diào)源庫(kù)關(guān)系；同時(shí)降低花后葉面積衰減速率，促進(jìn)光合勢(shì)與凈同化率的優(yōu)化，增加成熟期干物質(zhì)量和收獲指數(shù)，才能達(dá)到較好的增產(chǎn)效果［6］。前人針對(duì)穗肥運(yùn)籌做了大量研究，發(fā)現(xiàn)水稻產(chǎn)量、品質(zhì)和氮肥利用率等與氮素穗肥施用總量、施用時(shí)期、施肥次數(shù)及栽培水稻品種類型（伸長(zhǎng)節(jié)間數(shù)）和土壤肥力等密切相關(guān)［1-4，6-10］。就穗肥施用次數(shù)而言，生產(chǎn)上水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)群體培育一般推薦穗分化始期（倒4 葉出生）和倒2 葉期兩次施用［11］。倒4 葉期施入促花肥有利于群體穎花量的增加，倒2 葉期施入?；ǚ士蓽p少穎花退化，提高結(jié)實(shí)率和千粒重［3，9］。不同地區(qū)、不同生產(chǎn)條件水平下的氮肥施用策略不盡相同，如何合理施用穗肥仍是水稻生產(chǎn)上氮肥管理的難點(diǎn)與重點(diǎn)。

江蘇省如東縣是全國(guó)商品糧生產(chǎn)基地、全國(guó)糧食生產(chǎn)先進(jìn)縣、全省首批“畝產(chǎn)噸糧縣”之一，也是水稻種植歷史最為悠久的縣域之一［12］。如東典型土類之一的水稻土是由長(zhǎng)江沖擊形成的2 萬(wàn)公頃草甸土，素有“蘇北烏克蘭”之稱，符合無(wú)公害稻米產(chǎn)地環(huán)境條件［13］。由于對(duì)如東草甸土水稻氮肥特別是穗肥的使用技術(shù)系統(tǒng)研究較少，生產(chǎn)實(shí)際中一般常規(guī)施氮量為345～405 kg·hm-2，不僅肥料利用率低，流失多，還易導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染，尤其是移栽后雨水多的年份［14］。因此，本研究擬通過(guò)田間試驗(yàn)，在穗肥減氮10%的情況下，進(jìn)一步研究不同促花肥、?；ǚ时壤龑?duì)水稻群體質(zhì)量、光合特性、產(chǎn)量品質(zhì)及土壤性狀的影響，以期為如東草甸土水稻綠色高質(zhì)高效生產(chǎn)技術(shù)的規(guī)范提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2019年5—10月在江蘇省如東縣曹埠鎮(zhèn)直港村大田（32°15′56″N，120°59′58″E）進(jìn)行。該地屬典型的海洋性氣候，年日照時(shí)數(shù)2 147.4 h，年平均氣溫14.8 ℃，降雨量1 028.5 mm，無(wú)霜期長(zhǎng)達(dá)224 d［13］。試驗(yàn)地前茬作物為小麥，秸稈全量還田，土壤類型為草甸土（具體理化性質(zhì)見表1）。

表1 供試土壤的基本理化性質(zhì)Table 1 Basic properties of test soil

1.2 試驗(yàn)材料

供試肥料：復(fù)合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）、普通尿素（N 46%）和氯化鉀（K2O 60%）。供試水稻品種：南粳9108，采用旱育秧方式育秧，5 月13 日育秧，播種量為26.25 kg·hm-2，6月21日機(jī)插，機(jī)插每叢苗數(shù)為5苗，行距30 cm，株距14 cm。供試材料均購(gòu)自如皋市遠(yuǎn)發(fā)農(nóng)技推廣服務(wù)部。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶模式（A）為對(duì)照，即施純氮330 kg·hm-2、P2O5132 kg·hm-2、K2O 198 kg·hm-2，磷肥全部作為基肥施用，鉀肥按照基肥∶穗肥=2∶1 施用，基肥采用機(jī)械深施，鉀肥作穗肥時(shí)于倒4葉期施用，氮肥按基肥∶蘗肥∶穗肥=4∶2∶4 施用，分蘗肥兩次各按50%施用，促花肥于倒4葉期施用，?；ǚ视诘?葉期施用。在統(tǒng)一基蘗肥和磷鉀肥用量基礎(chǔ)上，設(shè)置5 個(gè)不同的穗肥減氮10%處理，各處理具體氮肥用量及運(yùn)籌如表2 所示。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，各小區(qū)面積為135 m2，3 次重復(fù)。每個(gè)小區(qū)用裝飾板間隔以防止竄水竄肥，單排單灌，其他田間管理參照當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)田塊進(jìn)行。

表2 氮素穗肥運(yùn)籌設(shè)計(jì)Table 2 Nitrogen panicle fertilizer operation design

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1 光合速率測(cè)定 于灌漿期（齊穗后7 d）使用LI-6400 便攜式光合儀（美國(guó)LI-COR 公司）測(cè)定晴天9：30—11：00水稻上3葉的凈光合速率（net photosynthetic rate，Pn），使用內(nèi)置式CO2鋼瓶提供氣源，CO2濃度為400 μmol·mol-1，使用內(nèi)置6400-02B 紅藍(lán)光源，光照強(qiáng)度為1 200 μmol·m-2·s-1，每小區(qū)選取5 個(gè)代表性單莖進(jìn)行測(cè)定。

1.4.2 干物質(zhì)積累、轉(zhuǎn)運(yùn)與葉面積指標(biāo)測(cè)定 于抽穗期和成熟期在每小區(qū)以平均莖蘗（穗）數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，選取5 穴有代表性植株，去根，清洗。抽穗期分別測(cè)定倒1 葉、倒2 葉、倒3 葉的葉長(zhǎng)和葉寬，并按照小葉干重法［10］測(cè)算不同功能葉葉面積指數(shù)（leaf area index，LAI），成熟期按照小葉干重法［10］測(cè)算綠葉實(shí)際葉面積。所有樣品最終均分為莖鞘、葉片、穗，置于烘箱中105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干至恒重后稱其干重，并按以下公式計(jì)算莖葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率、貢獻(xiàn)率及葉面積衰減率：

莖葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量（t·hm-2）=抽穗期莖葉干物質(zhì)量-成熟期莖葉干物質(zhì)量；

莖葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率=莖葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量/抽穗期莖葉干物質(zhì)量×100%；

莖葉干物質(zhì)貢獻(xiàn)率=莖葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量/成熟期籽粒干物質(zhì)量×100%；

葉面積衰減率=（抽穗期LAI-成熟期LAI）/抽穗期LAI×100%。

1.4.3 產(chǎn)量及稻米品質(zhì)測(cè)定 于成熟期在各小區(qū)調(diào)查有效穗（50穴），并按平均有效穗數(shù)取樣5穴，調(diào)查每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重等性狀。各小區(qū)實(shí)收30 m2左右水稻進(jìn)行測(cè)產(chǎn)。各小區(qū)籽粒曬干并存放3 個(gè)月以上，使其含水量穩(wěn)定在14%左右，用LTJM-160 精米機(jī)（上海青浦綠洲檢測(cè)儀器有限公司）將稻谷加工成精米，用FW100 型高速萬(wàn)能粉碎機(jī)（天津市泰斯特儀器有限公司）磨成米粉，過(guò)100 目篩，供品質(zhì)分析用。參照《NY/T 83-2017 米質(zhì)測(cè)定方法》［15］測(cè)定稻米加工品質(zhì)（糙米率、精米率、整精米率）、外觀品質(zhì)（堊白粒率、堊白度、長(zhǎng)寬比）、蒸煮品質(zhì)（直鏈淀粉含量和膠稠度）。營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)（精米中蛋白質(zhì)含量）采用凱氏定氮法［16］測(cè)定。

1.4.4 氨基酸含量測(cè)定 稱取一定量樣品，在水解管內(nèi)加6 mol·L-1鹽酸10～15 mL，加入新蒸餾的苯酚3～4滴，再將水解管放入冷凍劑中，冷凍3～5 min，抽真空，然后充入高純氮?dú)?，重?fù)3次。將水解管放入110 ℃烘箱水解22 h后取出冷卻。將水解液轉(zhuǎn)移到50 mL 容量瓶定容過(guò)濾。吸取濾液1 mL 于5 mL 容量瓶?jī)?nèi)，真空干燥，殘留物用1～2 mL 水溶解，再干燥，反復(fù)進(jìn)行2 次。最后蒸干，用1 mL pH 值2.2 的緩沖液溶解，使用日立835-50 型氨基酸自動(dòng)分析儀（日本日立公司）測(cè)定氨基酸含量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2003軟件整理數(shù)據(jù)，Sigmaplot 10.0繪圖，DPS 7.05進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮素穗肥減量運(yùn)籌對(duì)水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表3可知，與對(duì)照（A）相比，穗肥減氮10%，僅施用保花肥（F）處理表現(xiàn)為減產(chǎn)6.67%，并以每穗粒數(shù)降幅最大，顯著降低8.95%；而其余4 個(gè)處理則均表現(xiàn)為增產(chǎn)，其中，當(dāng)促花肥與保花肥施用量相同時(shí)（C），增產(chǎn)幅度最大，為2.47%，主要表現(xiàn)為結(jié)實(shí)率與千粒重的提高。相同施氮量條件下，穗肥一次施用水稻產(chǎn)量顯著低于分兩次施用（P＜0.05），僅施促花肥處理（E）主要降低結(jié)實(shí)率和千粒重，僅施?；ǚ侍幚恚‵）主要降低每穗粒數(shù)（P＜0.05）。

表3 氮素穗肥減量運(yùn)籌對(duì)水稻產(chǎn)量性狀的影響Table 3 Effects of nitrogen panicle fertilizer reduction on rice yield traits

2.2 氮素穗肥減量運(yùn)籌對(duì)水稻干物質(zhì)積累及其轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

由表4 可知，不同氮素穗肥運(yùn)籌下水稻群體抽穗期和成熟期總干物質(zhì)積累量及花后（抽穗-成熟）總干物質(zhì)積累量存在明顯差異，總體呈現(xiàn)與產(chǎn)量一致的變化趨勢(shì)。與對(duì)照相比，穗肥減氮10%總體降低了莖葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率和貢獻(xiàn)率，其中處理E無(wú)顯著變化（P＞0.05）。等量穗肥條件下，與產(chǎn)量變化趨勢(shì)類似，除僅施?；ǚ侍幚恚‵）總干物質(zhì)積累量、莖葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)及貢獻(xiàn)率最低外，其余4 個(gè)處理花后和成熟期干物質(zhì)積累量均表現(xiàn)出隨?；ǚ时壤黾佣黾于厔?shì)，而花前（抽穗期）干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為促花肥和?；ǚ时壤嗤幚恚–）顯著高于其他處理（P＜0.05）；在物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)方面，其余4 個(gè)處理莖葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率和貢獻(xiàn)率與花后及成熟期干物質(zhì)積累規(guī)律明顯相反，表現(xiàn)出隨?；ǚ时壤黾佣档偷内厔?shì)。

表4 氮素穗肥減量運(yùn)籌對(duì)干物質(zhì)積累與同化物轉(zhuǎn)運(yùn)的影響Table 4 Effects of nitrogen panicle fertilizer reduction on dry matter accumulation and assimilate transport

由圖1 可知，成熟期干物質(zhì)積累量和花后干物質(zhì)積累量均與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），相關(guān)系數(shù)分別為0.979和0.965。

圖1 成熟期和花后干物質(zhì)積累量與產(chǎn)量的相關(guān)性Fig.1 Correlation between dry matter accumulation and yield at maturity and after anthesis

2.3 氮素穗肥減量運(yùn)籌對(duì)水稻葉面積的影響

由表5可知，與對(duì)照（A）相比，穗肥減氮10%后，僅施促花肥處理（E）對(duì)上3葉葉長(zhǎng)和葉面積表現(xiàn)出一定的促生作用，而其他處理則總體降低了抽穗期上3葉葉長(zhǎng)和葉面積；不同處理間葉長(zhǎng)和葉面積表現(xiàn)為E＞A＞D＞B＞C＞F，且處理E 與A 之間無(wú)顯著差異（P＞0.05）；不同處理間上3葉葉寬均無(wú)顯著差異（P＞0.05）。等量穗肥條件下，隨著促花肥比例的增加，上3 葉葉長(zhǎng)和葉面積均表現(xiàn)出增加趨勢(shì)，其中倒1葉變化較明顯，倒2葉次之。

由表6可知，與對(duì)照（A）相比，穗肥減氮10%后，僅施促花肥處理（E）抽穗期上3葉葉面積指數(shù)、總?cè)~面積指數(shù)、高效葉面積率和葉面積衰減率均有所增加，而其他處理則表現(xiàn)出相反趨勢(shì)。抽穗期不同處理指標(biāo)間呈現(xiàn)E＞A＞D＞B＞C＞F 的趨勢(shì)；葉面積衰減率表現(xiàn)為E＞A＞D＞F＞B＞C，以處理C葉面積衰減率最低，較對(duì)照顯著降低了8.73個(gè)百分點(diǎn)（P＜0.05）；而成熟期葉面積指數(shù)則有明顯相反的趨勢(shì)，表現(xiàn)為C＞B＞D＞A＞F＞E，處理C 較對(duì)照顯著提高了15.19%（P＜0.05）。此外，等量穗肥條件下，隨著促花肥比例的增加，抽穗期各指標(biāo)以及葉面積衰減率均表現(xiàn)出整體增加趨勢(shì)，而成熟期葉面積指數(shù)則相反。

表6 氮素穗肥減量運(yùn)籌對(duì)葉面積指數(shù)的影響Table 6 Effects of nitrogen panicle fertilizer reduction on leaf area index

2.4 氮素穗肥減量運(yùn)籌對(duì)水稻灌漿期葉片光合速率的影響

由圖2 可知，穗肥減氮10%對(duì)上3 葉凈光合速率有明顯影響。與對(duì)照（A）相比，就倒1 葉而言，當(dāng)?；ǚ时戎荡笥诨虻扔?.5時(shí)，葉片凈光合速率無(wú)顯著變化（P＞0.05），反之，葉片凈光合速率顯著降低（P＜0.05），且與保花肥施用比例呈正比；就倒2 葉和倒3 葉而言，葉片凈光合速率變化趨勢(shì)一致，均表現(xiàn)為F＞C＞B＞D＞A＞E，亦與?；ǚ适┯帽壤收嚓P(guān)，其中處理F 與處理C、處理B 與處理D、處理A 與處理E 之間均無(wú)顯著差異（P＞0.05）。

圖2 氮素穗肥減量運(yùn)籌對(duì)灌漿期上3葉光合速率（Pn）的影響Fig.2 Effects of reduced nitrogen application on photosynthetic rate （Pn） of upper three leaves at filling stage

2.5 氮素穗肥減量運(yùn)籌對(duì)水稻經(jīng)濟(jì)效益的影響

由表7可知，與對(duì)照（A）相比，穗肥減氮10%后，僅施?；ǚ侍幚恚‵）產(chǎn)值、純收入和產(chǎn)/投比均明顯降低，其余處理則表現(xiàn)為增加趨勢(shì)，其中，當(dāng)促花肥與保花肥施用量相同時(shí)（C），增幅最大，產(chǎn)值、純收入和產(chǎn)/投比分別增加2.48%、17.31%和3.38%。

表7 氮素穗肥減量運(yùn)籌對(duì)水稻經(jīng)濟(jì)效益的影響Table 7 Effect of nitrogen panicle fertilizer reduction on economic benefit of rice

2.6 氮素穗肥減量運(yùn)籌對(duì)稻米品質(zhì)的影響

由表8可知，與對(duì)照（A）相比，穗肥減氮10%后，各處理稻米加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)均有所改善，并以整精米率增加較顯著，蒸煮品質(zhì)（直鏈淀粉含量和膠稠度）均有所提高，營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)（蛋白質(zhì)含量）亦呈增加趨勢(shì)（除處理D、E 蛋白質(zhì)含量外），其中，處理C 蒸煮營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)與對(duì)照無(wú)顯著差異（P＞0.05）。等量穗肥條件下，加工品質(zhì)（糙米率、精米率、整精米率）表現(xiàn)為穗肥一次施用相對(duì)優(yōu)于分兩次施用，其中穗肥一次施用以處理F（僅施保花肥）最優(yōu)，整精米率較對(duì)照顯著增加16.33 個(gè)百分點(diǎn)（P＜0.05），穗肥分兩次施用以處理C改善較明顯，整精米率較對(duì)照顯著增加7.31個(gè)百分點(diǎn)（P＜0.05）；外觀品質(zhì)（堊白粒率、堊白度）中，處理E（僅施促花肥）最佳，處理F（僅施?；ǚ剩┳盍?，穗肥分兩次施用以促花肥與?；ǚ适┯昧肯嗤瑫r(shí)（C）最佳；蒸煮營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)中，處理D直鏈淀粉含量最高，膠稠度最長(zhǎng)，蛋白質(zhì)含量最低，而處理C 直鏈淀粉含量相對(duì)較低，膠稠度較長(zhǎng)（僅次于處理D），蛋白質(zhì)含量適中。

表8 氮素穗肥減施及運(yùn)籌對(duì)常規(guī)稻米品質(zhì)的影響Table 8 Effects of nitrogen panicle fertilizer reduction and management on conventional rice quality

由圖3可知，不同處理氨基酸總量表現(xiàn)為C＞F＞A＞D＞E＞B，與對(duì)照（A）相比，處理C 和F 氨基酸總量分別增加了8.05%和7.03%，且三者間無(wú)顯著差異（P＞0.05）。在必需氨基酸中，不同處理以亮氨酸含量最高，其次為苯丙氨酸，纈氨酸含量最低；在非必需氨基酸中，不同處理表現(xiàn)為谷氨酸含量最高，其次為精氨酸、天冬氨酸，酪氨酸和組氨酸含量相對(duì)較低。

圖3 氮素穗肥減量運(yùn)籌對(duì)精米氨基酸含量的影響Fig.3 Effects of nitrogen panicle fertilizer reduction on amino acid content in milled rice

而不同處理間（非）必需氨基酸總量總體表現(xiàn)出與氨基酸總量相同的變化趨勢(shì)，且必需氨基酸總量顯著低于非必需氨基酸總量（P＜0.05）。與對(duì)照相比，對(duì)于必需氨基酸，處理C主要提高了蛋氨酸、纈氨酸含量（增幅＞5%），處理F 主要提高了苯丙氨酸、蘇氨酸含量（增幅＞5%）；對(duì)于非必需氨基酸，處理C 主要提高了谷氨酸、精氨酸、天冬氨酸、絲氨酸、組氨酸含量（增幅＞10%），處理F主要提高了精氨酸、天冬氨酸、絲氨酸、酪氨酸、組氨酸含量（增幅＞10%）。可見，非必需氨基酸對(duì)穗肥減氮的響應(yīng)相對(duì)于必需氨基酸更為敏感。

3 討論

3.1 氮素穗肥減量運(yùn)籌對(duì)草甸土水稻產(chǎn)量及效益的影響

大量研究表明，穗肥兩次均施相比一次施用更有利于群體質(zhì)量的提高，能夠增加齊穗后干物質(zhì)積累量占籽粒產(chǎn)量百分比，進(jìn)一步優(yōu)化水稻產(chǎn)量結(jié)構(gòu)［3，9-10］。本研究發(fā)現(xiàn)，相同施氮量下，穗肥一次施用水稻產(chǎn)量顯著低于分兩次施用（P＜0.05），其中處理E 和處理F 分別主要降低結(jié)實(shí)率（P＜0.05）、千粒重和每穗粒數(shù)（P＜0.05），再一次證實(shí)了前人相關(guān)研究結(jié)果［3，9-10，17］。合理施肥及均衡的土壤養(yǎng)分對(duì)提高作物產(chǎn)量和肥料利用率至關(guān)重要［18］。本研究發(fā)現(xiàn)，相同施氮量下，隨著?；ǚ时壤慕档?，產(chǎn)量有逐漸降低的趨勢(shì)，其中，當(dāng)促花肥與?；ǚ适┯昧肯嗤瑫r(shí)（C）增產(chǎn)幅度最大，為2.47%，主要表現(xiàn)為結(jié)實(shí)率與千粒重的提高（P＜0.05）。表現(xiàn)在成本效益方面，產(chǎn)值、純收入和產(chǎn)/投比亦為處理C 增幅最大。由此推測(cè)，均衡施肥有助于根際土壤養(yǎng)分增加［19］或田面水氮素最高濃度的降低，并可減少田間徑流時(shí)單次氮素的損失量，促進(jìn)水稻對(duì)氮素的吸收，從而提高氮肥利用效率和產(chǎn)量及其構(gòu)成因素，但以上猜測(cè)均需開展進(jìn)一步深入研究來(lái)進(jìn)行證實(shí)。此外，卓鑫鑫［20］研究發(fā)現(xiàn)，氮素穗肥用量的增加在促進(jìn)水稻氮素積累的同時(shí)會(huì)導(dǎo)致氮肥利用率等指標(biāo)的降低，且優(yōu)質(zhì)食味水稻品種的最適穗肥施氮量略低于普通食味水稻品種，最適穗肥用量條件下的穗肥農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)力則不同程度高于普通食味水稻。相關(guān)研究表明，降低施氮總量、減少生長(zhǎng)前期施氮比例是大幅提高集約化稻作區(qū)氮肥農(nóng)學(xué)利用效率的有效途徑［21］；同時(shí)，提高穗分化始期二次追肥的分配比例有利于促進(jìn)全氮吸收和生物量積累，最終提高籽粒產(chǎn)量和氮素利用效率［22］。而本研究則主要針對(duì)后期穗肥減氮進(jìn)行研究，并未涉及前期的基蘗肥運(yùn)籌比例，同時(shí)僅包含草甸土一種土壤類型和南粳9108 一種優(yōu)良食味水稻品種，后續(xù)將圍繞不同肥力土壤類型、水稻品種和基蘗穗肥設(shè)置比例開展系統(tǒng)研究工作。

研究證實(shí)，作物50%以上的氮素吸收由土壤氮的礦化提供［23］。高地力稻田土壤氮素依存率高、氮肥貢獻(xiàn)率小、施肥增產(chǎn)潛力小，氮素過(guò)量易導(dǎo)致貪青晚熟和倒伏，減量并優(yōu)化施肥可以降低水稻產(chǎn)量對(duì)土壤基礎(chǔ)地力的依賴，提高氮肥利用率和稻米品質(zhì)［1，24-25］。鑒于本試驗(yàn)中土壤類型為草甸土，其0～10 cm 土層有機(jī)質(zhì)含量高達(dá)28.77 g·kg-1，土壤肥力較高，而過(guò)高的氮素投入可能不利于土壤中活性氮組分的轉(zhuǎn)化，不能更好地協(xié)調(diào)作物需氮與土壤供氮之間的關(guān)系，從而降低氮肥利用率，并增加氮素在土壤中的損失［26］。因此，盡管本研究穗肥減氮10%，水稻仍能獲得0.43%～2.47%的增產(chǎn)幅度。

3.2 氮素穗肥減量運(yùn)籌對(duì)草甸土水稻群體質(zhì)量的影響

水稻上3 葉（高效葉）的生長(zhǎng)與穗分化同步，抽穗后籽粒充實(shí)也主要依靠它們，且其處于受光條件良好的群體的上層，葉的生理年齡又較輕，具有旺盛的光合功能，綜合效能高［27］。本研究中，成熟期及花后干物質(zhì)積累量與產(chǎn)量間均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），說(shuō)明籽粒產(chǎn)量形成主要依靠花后光合積累量［27］。而穗肥施用正處于水稻株、葉型建成階段，其對(duì)葉片形態(tài)、光合特性及最終產(chǎn)量的影響方面，本研究發(fā)現(xiàn)，穗肥減氮情況下，促花肥占比越低，上3 葉葉長(zhǎng)和單葉面積越小，且倒1葉、倒2葉、倒3葉葉長(zhǎng)和葉面積對(duì)氮素穗肥的響應(yīng)依次減弱，這與前人研究結(jié)果基本一致［17］。根據(jù)葉片同伸發(fā)育規(guī)律，促花肥施用時(shí)（倒4葉期），倒1 葉、倒2 葉正處于葉原基分化形成階段，因而受到促花肥的影響更大。大量研究表明，氮素穗肥對(duì)水稻葉片形態(tài)、葉片光合速率及群體質(zhì)量影響顯著［3，17，28-29］。本研究發(fā)現(xiàn)，促花肥比例的增加雖然提高了上3 葉葉面積指數(shù)和總?cè)~面積指數(shù)，但導(dǎo)致了光合速率和成熟期葉面積指數(shù)的降低，從而致使葉面積衰減率有所增加，這可能與抽穗期葉面積過(guò)大、葉片基角和開張角變大、葉片發(fā)生披垂造成的群體低透光率存在一定聯(lián)系［17］。而群體蔭蔽效應(yīng)會(huì)減少光合作用所需光照量，尤其對(duì)倒2 葉和倒3 葉的影響明顯，最終使結(jié)實(shí)期光合積累量隨之減少，產(chǎn)量降低［17］。表明水稻群體葉面積的垂直分布會(huì)影響水稻的冠層光能截獲，維持一定的透光率有利于水稻產(chǎn)量的增加［30］。其中，當(dāng)促花肥與?；ǚ适┯昧肯嗤瑫r(shí)（處理C），抽穗期葉面積相對(duì)適宜，葉面積衰減率最低，灌漿期上3 葉凈光合速率相對(duì)較高，進(jìn)而促進(jìn)了抽穗-成熟期干物質(zhì)積累并提高其對(duì)籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率，最終增加結(jié)實(shí)率與千粒重，提高產(chǎn)量。

3.3 氮素穗肥減量運(yùn)籌對(duì)草甸土水稻稻米品質(zhì)的影響

研究發(fā)現(xiàn)，高肥力土壤條件下減氮有利于改善稻米加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)和食味評(píng)分［31］，氮素穗肥減量均施通過(guò)降低直鏈淀粉含量提升稻米食味值［32］。蒸煮食味品質(zhì)作為核心稻米品質(zhì)，表現(xiàn)為膠稠度越高，稻米食味品質(zhì)越好，直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量過(guò)高則不利于優(yōu)良食味品質(zhì)的形成［10，33-34］。本研究發(fā)現(xiàn)，穗肥減氮10%后，糙米率、精米率和整精米率較對(duì)照有所增加，并以整精米率增加顯著，直鏈淀粉含量、膠稠度和蛋白質(zhì)含量亦呈增加趨勢(shì)，堊白粒率和堊白度則降低。這與已有研究得出的減氮提高食味品質(zhì)的結(jié)論并不一致［31-32］，可能與基礎(chǔ)地力、當(dāng)?shù)販毓赓Y源、品種特性、不同生態(tài)區(qū)水稻常規(guī)施氮量、基蘗穗肥運(yùn)籌或管理措施等差異有關(guān)，有待從生理品質(zhì)方面進(jìn)行年際間和多點(diǎn)重復(fù)試驗(yàn)以對(duì)需肥特性進(jìn)行深入確切研究。

不同品種改善稻米品質(zhì)［9，35］或兼顧優(yōu)質(zhì)與高產(chǎn)目標(biāo)［35］的適宜穗肥施氮時(shí)期不同，總體表現(xiàn)為倒1、倒3 葉期或倒2、倒4 葉期較適宜。本研究發(fā)現(xiàn)，相同施氮量下，加工品質(zhì)表現(xiàn)為穗肥一次施用相對(duì)優(yōu)于分兩次施用，穗肥分兩次施用則以處理C改善較明顯；外觀品質(zhì)以處理E 最佳，處理F 最劣，穗肥分兩次施用則以處理C 最佳?？赡苁怯捎谀暇?108 為粳稻品種，灌漿周期長(zhǎng)且速率平緩，加之本試驗(yàn)是在秸稈還田條件下實(shí)施，后期會(huì)釋放一定養(yǎng)分，僅施用促花肥或?；ǚ始纯蓾M足灌漿期的養(yǎng)分需求，因此穗肥一次施用的加工品質(zhì)較優(yōu)。而有關(guān)僅施?；ǚ释庥^品質(zhì)最差的原因有待進(jìn)一步深入研究。蒸煮營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)中，處理C 直鏈淀粉含量相對(duì)較低，膠稠度較長(zhǎng)，蛋白質(zhì)含量適中。這與前人研究結(jié)果存在一定差異［10，36-37］，可能與穗肥施用時(shí)期及不同水稻品種品質(zhì)特性對(duì)氮素穗肥的響應(yīng)程度不同或環(huán)境互作有關(guān)。此外，氨基酸作為重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，與人體營(yíng)養(yǎng)供給水平息息相關(guān)，施肥方式、施肥量等均較大程度地影響稻米氨基酸含量［38］。本研究中，與對(duì)照相比，穗肥減氮10%后，處理C 氨基酸總量增幅最大（8.05%），主要表現(xiàn)為提高了蛋氨酸、纈氨酸2 種必需氨基酸（增幅＞5%）和谷氨酸、精氨酸、天冬氨酸、絲氨酸、組氨酸5 種非必需氨基酸（增幅＞10%）含量。綜上，氮素穗肥施用對(duì)稻米品質(zhì)影響的研究還有待進(jìn)一步完善，且因各地區(qū)生態(tài)條件和品種差異等導(dǎo)致研究結(jié)果有差異甚至相反，鑒于其影響因素復(fù)雜，故今后還需進(jìn)行深入研究。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)中，與對(duì)照（A）相比，在氮素穗肥減少10%且促花肥與?；ǚ时壤秊?∶1時(shí)（處理C），水稻抽穗期群體葉面積相對(duì)適宜，葉面積衰減率最低，灌漿期上3葉凈光合速率相對(duì)較高，抽穗-成熟期干物質(zhì)積累及其對(duì)籽粒產(chǎn)量貢獻(xiàn)率較高，結(jié)實(shí)率與千粒重增加，產(chǎn)量、產(chǎn)值、純收入和產(chǎn)/投比分別較對(duì)照增加2.47%、2.48%、17.31%和3.38%。另外，處理C的加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)相對(duì)較佳，直鏈淀粉含量最低，膠稠度較長(zhǎng)，蛋白質(zhì)含量適中，氨基酸總量最高。綜上，本研究認(rèn)為，草甸土水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效氮素穗肥運(yùn)籌方式為：在純氮99 kg·hm-2情況下，按促花肥（倒4葉期）和?；ǚ剩ǖ?葉期）分兩次等量施用，切忌在倒2葉期作?；ǚ嗜恳淮问┯?。