何 軍，常元莉，李雪蓉，邱 嬌，吳賀林，郝 坤(. 三峽大學(xué) 水利與環(huán)境學(xué)院，湖北 宜昌 443002；2. 武漢大學(xué) 水資源與水電工程科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430072；3. 三峽地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害與生態(tài)環(huán)境湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北 宜昌 443002)

0 引 言

“水、肥”是影響水稻產(chǎn)量的兩大主要因素。近些年由于水資源的日趨緊張，水稻節(jié)水灌溉成為研究熱點(diǎn)，大力推行節(jié)水灌溉勢(shì)在必行。然而大部分研究結(jié)論均基于普通的常規(guī)化肥，例如碳酸氫銨(NH4HCO3)、過磷酸鈣(Ca(H2PO4)2·H2O)或者普通復(fù)合肥等得出[1-3]，節(jié)水灌溉條件下施用新型緩釋肥對(duì)水稻的生態(tài)特性及最終產(chǎn)量等研究尚不多見。本文選取我國長(zhǎng)江中下游典型水稻種植區(qū)域開展試驗(yàn)研究，對(duì)水稻典型節(jié)水灌溉模式下施用緩釋肥的生態(tài)特性及最終產(chǎn)量等進(jìn)行觀測(cè)分析，研究結(jié)論可為水稻節(jié)水灌溉模式施用緩釋肥適宜性及優(yōu)化種植管理措施等提供借鑒。

1 材料和方法

試驗(yàn)于2014年5-9月水稻種植期在三峽大學(xué)校內(nèi)節(jié)水灌溉試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行。試驗(yàn)場(chǎng)位于北緯N 30°43′，東經(jīng)E111°18′，氣候溫暖，全年積溫較高，年無霜期長(zhǎng)，多年平均氣溫17.0 ℃，7月最高月平均氣溫26.5 ℃，1月最低月平均氣溫4.1 ℃，年降雨量990～1 400 mm，多年平均年降雨量1 340 mm，年蒸發(fā)量(20 cm蒸發(fā)皿)1 000～1 350 mm，適宜水稻種植。

試驗(yàn)采用桶栽，桶口直徑30 cm，深40 cm。主處理為淹水灌溉(Continuous Flooding Irrigation, CF)W1和節(jié)水灌溉W2，其中節(jié)水灌溉采用間歇灌溉(Alternate Wetting and Drying, AWD)，2種灌溉模式水層控制標(biāo)準(zhǔn)參考文獻(xiàn)[4]。副處理為2種施肥類型。F1為施用常規(guī)氮、磷、鉀肥料。氮肥水平180 kg N/hm2，施肥方式設(shè)計(jì)：底肥50%，移栽后10 d左右50%的追肥(分蘗肥)，共計(jì)2次施肥，即氮肥施肥比為1∶1，底肥采用碳酸氫銨，追肥為尿素(CO(NH2)2)。磷肥水平為40 kg P2O5/hm2，鉀肥水平為70 kg K2O/hm2，磷肥采用過磷酸鈣，鉀肥為氯化鉀，均作底肥一次性施入。F2為施用緩釋肥，N、P、K有效含量與常規(guī)肥相當(dāng)，作底肥一次性施入耕層。每個(gè)處理3次重復(fù)，共計(jì)12個(gè)測(cè)桶，隨機(jī)排列。其中W1F1處理為當(dāng)?shù)厝毫?xí)模式。供試水稻品種為豐兩優(yōu)香Ⅰ號(hào)。

水稻生態(tài)特性指標(biāo)考慮植株株高，分蘗數(shù)和葉綠素，其中葉綠素含量采用葉綠素SPAD值表示。葉綠素SPAD值可表征葉綠素相對(duì)含量，采用SPAD-502 PLUS葉綠素測(cè)定儀測(cè)取，該儀器廣泛應(yīng)用在植物葉綠素測(cè)取試驗(yàn)和研究中，取得了較好效果[5-7]。株高和葉綠素SPAD值的測(cè)取頻次為每日一次，分蘗數(shù)在分蘗期每?jī)扇諟y(cè)取一次其余時(shí)段為每周測(cè)取一次，水稻黃熟期收割后進(jìn)行測(cè)產(chǎn)，并分根、莖、葉、稻穗等器官剪取，于烘箱105 ℃殺青半小時(shí)，85 ℃烘干至恒重稱重。

2 結(jié)果和分析

2.1 不同水肥處理對(duì)水稻株高、葉綠素及分蘗數(shù)的影響

圖1為不同水肥處理水稻株高、葉綠素SPAD值和分蘗數(shù)隨生育期的變化趨勢(shì)。圖1(a)中可以看出，生育初期5月中旬至6月上旬不同水肥處理株高均增長(zhǎng)迅速，相鄰旬時(shí)段平均增幅達(dá)68.5%，增長(zhǎng)最大為淹灌常規(guī)肥處理83.2%，最小為間歇灌溉緩釋肥處理57.7%，各處理間差異不明顯。6月中旬至下旬，不同肥料處理間株高差異逐漸加大，緩釋肥株高平均高出常規(guī)肥14.2 cm，不同灌溉模式間差異不明顯。6月下旬以來，緩釋肥處理增長(zhǎng)變緩，而常規(guī)肥仍維持較高增幅，于7月中、下旬相交，常規(guī)肥于8月上旬達(dá)峰值109.1 cm，隨后有所下降。8月中旬往后節(jié)水灌溉緩釋肥株高達(dá)到最大值約111.7 cm，高出淹灌緩釋肥7.3 cm。其余生育階段不同灌溉模式間差別不大。

圖1 不同水肥處理水稻生態(tài)特性隨生育期變化趨勢(shì)Fig.1 Variation tendency of rice ecological characteristics with growth period under different water and fertilizer treatment

圖1(b)可知，不同水肥處理葉綠素SPAD值生育前期差異不大，6月中旬往后，不同肥料處理間尤為明顯，緩釋肥處理的SPAD均值比常規(guī)肥平均高出29.2%～296.7%。常規(guī)肥處理葉綠素SPAD均值從5月上旬28.0開始逐漸上升，6月上旬達(dá)到峰值為37.7，此后逐漸下降，至9月份成熟期最低值9.3。緩釋肥處理SPAD均值5月上旬為27.3，逐漸上升到6月中旬第一個(gè)峰值43.9，后下降至7月上旬39.0。其余兩個(gè)峰值出現(xiàn)在7、8月中旬，分別為41.2、40.1。葉綠素SPAD值常規(guī)肥處理淹灌、間歇灌溉之間呈現(xiàn)較高相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)r達(dá)0.996 9。緩釋肥處理不同灌溉模式間相關(guān)系數(shù)r為0.812 7，差異主要表現(xiàn)在生育后期的8月下、9月上旬，平均相差達(dá)26.1%。

從圖1(c)中可以看出，不同水肥處理植株分蘗數(shù)生育前期差異不顯著，生育初期平均7.6逐漸上升至6月13日49.7。往后常規(guī)肥處理逐漸下降到7月中旬26.3，生育后期穩(wěn)定在24.5左右；緩釋肥處理植株分蘗數(shù)繼續(xù)增長(zhǎng)，淹灌于6月22日達(dá)峰值80.0，間歇灌溉于6月29達(dá)峰值67.3，隨后逐漸下降，分別穩(wěn)定在7月27日56.7、7月20日50.0。6月13日以后緩釋肥處理分蘗數(shù)均值高出常規(guī)肥60.0%～127.8%，平均103.7%。水稻全生育期分蘗數(shù)緩釋肥處理淹灌W1比間歇灌溉W2高出4.7%～47.2%，平均21.8%。常規(guī)肥間歇灌溉模式比淹灌高出-4.7%～19.4%，平均11.9%。

總體來看，長(zhǎng)效的緩釋肥對(duì)葉綠素SPAD值、分蘗數(shù)的最終促進(jìn)作用均明顯強(qiáng)于速效的常規(guī)肥，而株高方面也并不弱于常規(guī)肥，且在營養(yǎng)生長(zhǎng)階段呈現(xiàn)出一定優(yōu)勢(shì)。

2.2 不同水肥處理對(duì)水稻產(chǎn)量及黃熟期干物質(zhì)的影響

圖2為不同水肥處理水稻最終產(chǎn)量對(duì)比。圖2中可知，淹灌緩釋肥處理獲得最高產(chǎn)量15 542 kg/hm2，間歇灌溉常規(guī)肥處理次之為11 408 kg/hm2，間歇灌溉緩釋肥處理最低僅為6 074 kg/hm2。常規(guī)肥間歇灌溉比淹灌高8.5%，表明間歇灌溉不僅不會(huì)引起水稻減產(chǎn)，一定程度上會(huì)增產(chǎn)，該結(jié)論與茆智[8]等研究結(jié)論一致。值得注意的是，當(dāng)前節(jié)水灌溉模式——間歇灌溉，施用緩釋肥時(shí)會(huì)引起大幅減產(chǎn)，產(chǎn)量?jī)H為施用常規(guī)肥時(shí)53.2%。

表1為不同水肥處理水稻黃熟期干物質(zhì)在各器官間的分配對(duì)比?？梢钥闯?，施用緩釋肥的水稻總的干物質(zhì)積累量均明顯高于常規(guī)肥，平均高出164.7%，體現(xiàn)在營養(yǎng)生長(zhǎng)階段的根、莖、葉干物質(zhì)積累量比常規(guī)肥平均高266.6%、273.4%、188.9%，這與圖1中緩釋肥處理分蘗數(shù)、葉綠素SPAD值明顯高于常規(guī)肥相一致。稻穗(實(shí)粒+秕粒)干物質(zhì)積累量百分比最高為間歇灌溉常規(guī)肥處理，而干物質(zhì)積累量絕對(duì)值最高則為淹灌緩釋肥。稻穗干物質(zhì)積累量百分比和絕對(duì)值最低的處理均為間歇灌溉緩釋肥。

圖2 不同水肥處理水稻最終產(chǎn)量對(duì)比Fig.2 Comparison of rice final yield under different water and fertilizer treatment

上述分析可知，淹灌緩釋肥處理獲得最高產(chǎn)量是源于其營養(yǎng)生長(zhǎng)以及生殖生長(zhǎng)的豐足。間歇灌溉緩釋肥處理最低產(chǎn)量可能緣于生育期土壤水分相對(duì)較少而養(yǎng)分濃度偏大，土水勢(shì)偏低，稻株根系(主動(dòng)吸水)及蒸騰作用(被動(dòng)吸水)不易克服運(yùn)輸土壤養(yǎng)分溶液至稻株頂端稻穗的重力勢(shì)能導(dǎo)致生殖生長(zhǎng)相對(duì)欠缺，同時(shí)也影響了灌漿造成較高秕粒率。

3 結(jié) 語

本文于2014年水稻生育期開展了節(jié)水灌溉條件下施用緩釋肥對(duì)水稻相關(guān)生態(tài)特性及產(chǎn)量的影響試驗(yàn)研究，得出結(jié)論如下：

(1)不同水肥處理水稻分蘗數(shù)、株高、葉綠素SPAD值生育前期差異不明顯。6月中旬往后，葉綠素SPAD均值緩釋肥處理比常規(guī)肥平均高出29.2%～296.7%。6月13日往后植株分蘗數(shù)均值緩釋肥處理高出常規(guī)肥60.0%～127.8%，平均103.7%。8月中旬往后間歇灌溉緩釋肥株高達(dá)到最大值約111.7 cm，比淹灌緩釋肥高7.3 cm 。

(2)淹灌緩釋肥處理獲得最高產(chǎn)量15 542 kg/hm2，間歇灌溉常規(guī)肥次之為11 408 kg/hm2，間歇灌溉緩釋肥最低僅為6 074 kg/hm2。施用緩釋肥水稻總的干物質(zhì)積累量比常規(guī)肥處理平均高出164.7%。

總體來看，當(dāng)前水稻間歇灌溉模式在施用緩釋肥時(shí)產(chǎn)量偏低，緩釋肥與淹水灌溉具有良好互作相應(yīng)且產(chǎn)量較高。緩釋肥在水稻種植中的應(yīng)用前景評(píng)估，特別是在當(dāng)前大力推行節(jié)水灌溉的背景下如何設(shè)計(jì)緩釋肥肥效釋放機(jī)制及科學(xué)管理田間水分等是下一步研究重點(diǎn)。

□

[1] 劉歡歡，邵東國. 節(jié)灌控排條件下稻田氮平衡模擬及利用效率分析[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào)，2013，32(2):52-56.

[2] 崔遠(yuǎn)來，李遠(yuǎn)華，呂國安，等. 不同水肥條件下水稻氮素運(yùn)移與轉(zhuǎn)化規(guī)律研究[J]. 水科學(xué)進(jìn)展，2004，15(3):280-285.

[3] 邵東國，李 穎，楊平富，等. 水稻節(jié)水條件下氮素的利用及環(huán)境效應(yīng)分析[J]. 水利學(xué)報(bào)，2015,46(2):146-151.

[4] 何 軍，崔遠(yuǎn)來，張大鵬，等. 不同水肥處理?xiàng)l件下水稻干物質(zhì)積累與分配特征[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào)，2010，29(5)：1-5.

[5] 胡 昊, 白由路, 楊俐蘋, 等. 基于SPAD-502與GreenSeeker的冬小麥氮營養(yǎng)診斷研究[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2010,18(4):748-752.

[6] 姜佰文, 戴建軍, 王春宏, 等. 氮素調(diào)控對(duì)寒地玉米氮素吸收與葉片SPAD值影響的初探[J]. 中國土壤與肥料,2010,(3):41-44.

[7] 裘正軍, 宋海燕, 何 勇, 等. 應(yīng)用SPAD和光譜技術(shù)研究油菜生長(zhǎng)期間的氮素變化規(guī)律[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2007,23(7):150-154.

[8] 茆 智. 水稻節(jié)水灌溉及其對(duì)環(huán)境的影響[J]. 中國工程科學(xué)，2002，4(7):8-16.