李慶魁　金夏明　單建明

摘要：通過田間試驗(yàn)，采取不同的養(yǎng)分資源管理方式，包括不施氮肥（CK）、NPK均施、NPK均施+秸稈還田、NPK均施+開花1周后控水，從輪作系統(tǒng)的角度運(yùn)籌養(yǎng)分，探究稻麥輪作系統(tǒng)耕層水分與養(yǎng)分調(diào)控對地上部水稻生長的影響，進(jìn)而提高水稻產(chǎn)量以及肥料利用效率。結(jié)果表明，水稻季秸稈還田處理較常規(guī)NPK處理產(chǎn)量提高3.80%，成熟期的氮素積累量、生物量分別提高3.41%、4.40%，氮肥農(nóng)學(xué)利用率、吸收利用率、生理偏生產(chǎn)力、生理利用率則分別提高9.61%、5.70%、3.80%、3.70%，說明秸稈還田能夠促進(jìn)作物對養(yǎng)分的吸收，提高氮素利用效率和作物產(chǎn)量；花后控水與常規(guī)NPK處理產(chǎn)量相當(dāng)，但是花后控水處理下花前存儲的干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率增長5.96百分點(diǎn)，說明花后控水能夠在不影響產(chǎn)量的情況下，減少灌溉次數(shù)，達(dá)到節(jié)約水資源的目的。因此，從水稻季來看，秸稈還田與花后控水可以作為提高稻麥輪作潛力的有效途徑，但仍需繼續(xù)從整個稻麥輪作周期進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

關(guān)鍵詞：水稻；養(yǎng)分管理；稻麥輪作；產(chǎn)量潛力；秸稈還田；花后控水

中圖分類號： S511.06 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號：1002-1302（2017）19-0161-05

收稿日期：2017-03-22

基金項(xiàng)目：江蘇省蘇州市產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新專項(xiàng)（編號：SNG201630）。

作者簡介：李慶魁（1977—），男，山東鄆城人，碩士，講師，主要從事作物栽培技術(shù)、植物營養(yǎng)等研究與技術(shù)推廣工作。E-mail：1149032064@qq.com。 江蘇省最主要的作物種植模式是稻麥輪作，這屬于水旱輪作中常見的一種模式，水旱輪作是指在同一田塊上交替種植水稻和旱地作物（如小麥、油菜、馬鈴薯等）的種植方式[1]。水稻、小麥兩大糧食作物對江蘇省的糧食產(chǎn)量貢獻(xiàn)達(dá)85%，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，我國水稻種植面積占世界水稻種植總面積的20%左右，其中稻麥輪作面積高達(dá)1 300萬hm2，總產(chǎn)占全國糧食產(chǎn)量的1/4以上[2]。因此，研究養(yǎng)分資源在稻麥輪作系統(tǒng)中的高效利用是十分重要的。

然而，目前我國水旱輪作系統(tǒng)中存在諸多問題。首先，養(yǎng)分資源管理沒有從整個水旱輪作系統(tǒng)的角度進(jìn)行養(yǎng)分周年調(diào)配[3]。水旱輪作系統(tǒng)的顯著特征是土壤水分狀況的季節(jié)性干濕交替以及由此引起的土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)過程隨作物季節(jié)的交替變化，而且形成了一個既不同于旱地又不同于濕地的特殊稻田生態(tài)系統(tǒng)[4]。水旱輪作系統(tǒng)養(yǎng)分資源管理不同于以往僅僅針對單季作物的優(yōu)化施肥，應(yīng)該從輪作系統(tǒng)的角度來實(shí)施養(yǎng)分資源的優(yōu)化配置和綜合管理。但是如何在水旱輪作過程中協(xié)調(diào)水稻和旱地作物之間養(yǎng)分資源的周年調(diào)配、作物高產(chǎn)群體構(gòu)建與養(yǎng)分調(diào)控、養(yǎng)分持續(xù)供應(yīng)與環(huán)境保護(hù)之間的矛盾，在理論與實(shí)踐中一直未被解決[5-7]。其次，不合理的耕作措施以及單一施用化肥等，引起土壤板結(jié)、土壤耕作層變淺，導(dǎo)致生產(chǎn)力下降。有研究認(rèn)為，秸稈還田能夠有效地改善土壤物理結(jié)構(gòu)，培肥地力，還會緩解甚至避免因?yàn)榉贌斩挾斐傻馁Y源浪費(fèi)、環(huán)境污染以及對土壤生產(chǎn)力帶來的破壞[8]。但是秸稈還田對作物產(chǎn)量的影響會因?yàn)楦鞯氐霓r(nóng)業(yè)因子不同而不同，需要從周年生產(chǎn)的角度去研究還田條件下稻麥兩季施氮量對水稻產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)成的影響以及是否會對整個輪作周年氮素礦化和循環(huán)有什么影響[9]。

此外，近年來氣候變化異常，季節(jié)性降水分配不均衡，因此灌溉水短缺也成為水旱輪作系統(tǒng)重要的限制因素，而水分對水稻來說是特別重要的限制因子[10-11]?？梢?，提高水稻的水分利用效率，對應(yīng)對氣候變化具有重大的意義。目前國內(nèi)研究較多的是水稻籽粒灌漿期土壤干旱對產(chǎn)量的影響。有結(jié)果表明，土壤干旱誘導(dǎo)的早衰導(dǎo)致籽粒灌漿期縮短，以致作物產(chǎn)量下降[12]。但也有研究表明，作物籽粒灌漿期土壤適度干旱能夠促進(jìn)植株衰老，雖縮短灌漿持續(xù)期，但增大了籽粒灌漿速率[13]。但從整個輪作系統(tǒng)角度出發(fā)，水稻灌漿期控水干旱對水稻產(chǎn)量和土壤氮素的影響以及對下茬小麥和整個系統(tǒng)生產(chǎn)力的影響須進(jìn)一步研究。由于這些問題的存在，水旱輪作系統(tǒng)中水分、養(yǎng)分不合理投入引起的資源浪費(fèi)與生態(tài)環(huán)境問題已經(jīng)非常嚴(yán)重，并引起了社會各界的廣泛關(guān)注。進(jìn)一步發(fā)揮水旱輪作的生產(chǎn)潛力，實(shí)現(xiàn)水肥資源的高效利用、減輕其對環(huán)境的負(fù)面影響已成為我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要一環(huán)。

本研究以稻麥輪作為對象，在深入認(rèn)識水稻和小麥高產(chǎn)群體物質(zhì)積累、養(yǎng)分需求及養(yǎng)分供應(yīng)三大規(guī)律及其調(diào)控機(jī)理的基礎(chǔ)上，通過田間試驗(yàn)，采取秸稈還田、花后控水等不同的養(yǎng)分資源管理方式，從水旱輪作條件下水分、養(yǎng)分狀況周期性變化的角度摸清稻麥輪作系統(tǒng)作物高產(chǎn)和養(yǎng)分高效利用的主要限制因子，同時通過一套有效的監(jiān)測體系來評價(jià)養(yǎng)分管理的實(shí)際效果，不斷改進(jìn)管理策略，實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)與養(yǎng)分資源高效利用的同步，進(jìn)而形成水旱輪作體系最佳養(yǎng)分管理技術(shù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)和材料

試驗(yàn)于2013年6月開始在江蘇省太湖地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗(yàn)田進(jìn)行。供試土壤為土壤肥力較高的黃泥土，耕層土壤基本理化性質(zhì)：有機(jī)質(zhì)含量為23.6 g/kg，全氮含量為 1.25 g/kg，速效鉀含量為152 mg/kg，速效磷含量為 8.4 mg/kg，pH值為6.7。供試水稻為江蘇省常規(guī)早熟晚粳稻品種鎮(zhèn)稻11號。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列設(shè)計(jì)。水稻季設(shè)CK（不施氮肥）、常規(guī)NPK均施、常規(guī)NPK均施+秸稈還田、常規(guī)NPK均施+開花1周后控水4個處理，每個處理4次重復(fù)。其中秸稈還田處理中秸稈為半量還田，在移苗前對田塊進(jìn)行耕翻時，將秸稈切成小段翻埋入土壤中?；ê罂厮幚黹_花1周后停止灌水。施肥種類為尿素、過磷酸鈣和氯化鉀。常規(guī)NPK均施處理施氮肥（尿素）240 kg/hm2，磷肥（過磷酸鈣） 60 kg/hm2，鉀肥（氯化鉀）90 kg/hm2。CK處理除不施氮肥外，其余同常規(guī)NPK均施。氮肥按基肥、分蘗肥、穗肥、粒肥各占施氮總量的30%、20%、25%、25%分4次施用；磷肥作基肥100% 1次施入；鉀肥則按50%基肥、50%穗肥分2次施用。水稻移栽日期為6月24日，種植密度為27.75萬穴/hm2，每穴定植2株，株行距為25 cm×13 cm。endprint

1.3 栽培管理

本試驗(yàn)在整個生育期均采用高產(chǎn)高效管理模式進(jìn)行，即在高效措施（充分利用土壤養(yǎng)分和環(huán)境養(yǎng)分基礎(chǔ)上，合理施用化肥，減少肥料施用量30%，降低化肥的損失，使肥料利用率提高20%，同時減少化肥向環(huán)境的排放）基礎(chǔ)上增加產(chǎn)量，在高產(chǎn)措施（充分保證作物生長階段所需養(yǎng)分，在高產(chǎn)栽培措施下，充分挖掘并發(fā)揮水稻品種的產(chǎn)量潛力，提升水稻的產(chǎn)量空間，使水稻再高產(chǎn)）基礎(chǔ)上尋求更高的肥料利用率，兩方面措施相互結(jié)合，綜合管理。

1.4 樣品采集

水稻移栽前1 d（6月23日）采集0～20 cm表層土壤樣品，以后分別在最大分蘗期（7月29日）、拔節(jié)期（8月15日）、孕穗期（8月28日）、開花期（9月17日）和成熟期（11月7日）采集0～20 cm表層土壤樣品，同時在每個小區(qū)采集水稻地上部植株樣品3穴，以測定其生物量與氮素吸收積累量。采集的土壤樣品在4 ℃保存。植株樣品于105 ℃殺青 30 min，70 ℃烘干至恒重。植株成熟后測各小區(qū)預(yù)先劃定的收獲區(qū)范圍內(nèi)秸稈與籽粒的鮮質(zhì)量，隨機(jī)取樣烘干，以折算產(chǎn)量和含氮量。

1.5 測定項(xiàng)目及方法

1.5.1 葉片SPAD值的測定 用葉綠素儀（SPAD520型）測定植株新完全展開葉，在葉片的上部、中部、下部分別重復(fù)測3～5次，取平均值，每個小區(qū)重復(fù)測定10張葉，平均值即作為SPAD值。

1.5.2 地上部生物量 植株鮮樣去根，用去離子水洗凈，分莖、葉、穗（生長后期），105 ℃殺青30 min，75 ℃烘干至恒重（約72 h）后用百分之一天平稱質(zhì)量。

1.5.3 土壤礦質(zhì)氮含量 新鮮土壤充分混勻過2 mm篩后用0.01 mol/L的CaCl2浸提，180 r/min下振蕩60 min后過濾，浸提液中的銨態(tài)氮和硝態(tài)氮用連續(xù)流動分析儀（CFAAA3，Bran &Luebbe Inc.）測定。同時，用烘干法測定土壤含水量，折算成每千克干土所含的銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量。

1.5.4 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素 成熟期在每個小區(qū)隨機(jī)調(diào)查30穴（株）植株的穗數(shù)，并隨機(jī)選其中3株植株，測定每穗總粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)、飽粒千粒質(zhì)量，并計(jì)算理論產(chǎn)量。實(shí)際產(chǎn)量測定樣方為5 m2。

1.5.5 干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量

干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量（DMT，kg/hm2）=花前干物質(zhì)積累量-成熟時（秸稈+穗軸）干物質(zhì)積累量；

干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)效率（DMTE）=干物質(zhì)轉(zhuǎn)移量/花前干物質(zhì)積累量×100%。

1.5.6 植株吸氮量與氮素利用效率 成熟期植株樣殺青烘干后粉碎，用H2SO4-H2O2消煮，得到待測液后，用連續(xù)流動分析儀（CFAAA3，Bran & Luebbe Inc.）測定待測液含氮量，計(jì)算植株含氮量，以估算各項(xiàng)氮素利用效率指標(biāo)。同時根據(jù)單位面積地上部干物質(zhì)量計(jì)算可得植株地上部吸氮量。

氮素農(nóng)學(xué)利用率（nitrogen agronomic efficiency，AEN）（kg/kg）：施氮肥區(qū)與不施氮肥區(qū)稻谷產(chǎn)量之差與施氮水平的比值，即單位施氮量的產(chǎn)量增加量；氮肥吸收利用率（nitrogen recovery efficiency，REN）（%）：施氮肥區(qū)與不施氮肥區(qū)地上部氮素積累量之差與施氮量的比值；氮肥偏生產(chǎn)力（partial factor productivity of applied nitrogen，PFPN）（kg/kg）：單位面積植株籽粒產(chǎn)量與單位面積施氮量的比值；氮素生理利用率（nitrogen physiological efficiency，PEN）（kg/kg）：作物因施用氮肥而增加的產(chǎn)量與相應(yīng)的氮素積累量的增加量的比值；氮素收獲指數(shù)（HI，nitrogen harvest index）為子粒氮素積累量與氮素累積總量的比值。

1.6 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)用Microsoft Office Excel 2010和SAS軟件（9.0版本）進(jìn)行ANOVA方差分析處理，并用LSD法對處理間進(jìn)行差異顯著性比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同管理方式對水稻產(chǎn)量及地上部生物量的影響

2.1.1 不同管理方式對水稻產(chǎn)量的影響 與對照相比，NPK均施的3種處理下水稻產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成（有效穗數(shù)、穗粒數(shù)）以及收獲指數(shù)多顯著增加（表1），說明氮肥的施用對水稻生長有顯著影響。但是，NPK均施3種不同處理之間的水稻產(chǎn)量差異不顯著。與常規(guī)NPK處理相比，秸稈還田處理下水稻產(chǎn)量增加3.81%，花后控水處理則降低0.49%。花后控水處理下水稻產(chǎn)量降低，說明開花灌漿期控水干旱會影響水稻產(chǎn)量。有研究表明，強(qiáng)勢粒的灌漿一般要2周左右才能完成[14]，花后1周控水會導(dǎo)致籽粒灌漿期縮短。但是，控水可以增加水稻穗粒的結(jié)實(shí)率和提高收獲指數(shù)。2.1.2 不同管理方式對水稻地上部生物量的影響 與對照相比，在整個生育期內(nèi)，NPK均施的3種處理均能顯著增加水稻地上部生物量（圖1），在成熟期生物量增加幅度在 57.52%～64.46%之間，表明施用氮肥能促進(jìn)水稻地上部生物量的積累。與常規(guī)NPK相比，秸稈還田處理下苗期地上部生物量較低，可能是因?yàn)榻斩捀g相對較慢，沒有對水稻的地上部生物量的積累起到促進(jìn)作用。有研究指出，秸稈還田后水稻生長要比無秸稈還田處理要慢些[15]。隨著生育期的推進(jìn)，從拔節(jié)期開始秸稈還田處理地上部生物積累量迅速上升，在孕穗期增幅最大，并逐漸高于常規(guī)NPK處理。在水稻成熟期，秸稈還田處理下生物量提高4.40%。因此秸稈還田有利于水稻地上部生物量的積累，而花后控水可能因水稻受到水分脅迫促進(jìn)干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)，地上部生物量略低于常規(guī)NPK處理。

2.2 不同管理方式對水稻氮素利用率的影響

與常規(guī)NPK處理相比，秸稈還田處理下水稻氮素利用率的各項(xiàng)指標(biāo)均有所提高（表2），說明秸稈還田能夠影響水稻對氮素的吸收與利用，有利于提高氮肥利用效率。與常規(guī)NPK處理相比，花后控水處理的氮肥吸收利用率降低488%，這可能是由于控水使后期土壤中養(yǎng)分形態(tài)發(fā)生變化，植株氮素吸收量低于常規(guī)NPK處理所致，而氮肥生理利用率較高則可能與花后控水處理促使干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)增強(qiáng)有關(guān)。endprint

2.3 不同管理方式對土壤氮素養(yǎng)分含量的影響

2.3.1 不同管理方式對土壤銨態(tài)氮含量的影響 就整個生育期而言，土壤銨態(tài)氮含量表現(xiàn)為逐漸降低的趨勢（圖2）。由于施肥主要集中在水稻生長前期，尿素在土壤中發(fā)生水解作用產(chǎn)生大量銨態(tài)氮，導(dǎo)致銨態(tài)氮含量高。拔節(jié)期和孕穗期施入拔節(jié)肥與孕穗肥后，土壤銨態(tài)氮含量出現(xiàn)2個高峰。而隨著水稻生長速率加快，吸收氮量增加，土壤銨態(tài)氮含量持續(xù)降低，再加上水稻成熟前1周已停止灌水，土壤水分含量下降導(dǎo)致土壤中的銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮[16-17]，至水稻成熟期土壤銨態(tài)氮含量降到最低。

與對照相比，NPK均施的3種處理下，在水稻各個生育階段土壤中銨態(tài)氮含量均偏高。這說明氮肥的施入能顯著影響土壤中的銨態(tài)氮含量。NPK均施的3種處理對土壤中銨態(tài)氮含量的影響曲線基本趨于一致。與常規(guī)NPK相比，從整個生育期看，秸稈還田處理土壤中銨態(tài)氮含量略低，這可能由于在秸稈還田初期，秸稈的施入向土壤中投入大量的碳，促進(jìn)微生物繁殖，出現(xiàn)與作物“爭氮”的現(xiàn)象[17-19]，導(dǎo)致土壤中礦質(zhì)氮被暫時固定。因此銨態(tài)氮含量要低于常規(guī)NPK處理。此外，由于試驗(yàn)田是第1年秸稈還田，土壤中沒有形成固定的微生物群體，整個水稻生育期土壤氮素的固定與釋放還不穩(wěn)定。拔節(jié)期和水稻灌漿期秸稈還田處理較常規(guī)NPK處理銨態(tài)氮含量高，可能與這一階段腐熟秸稈向土壤釋放氮素有關(guān)。

與常規(guī)NPK相比，花后控水處理下土壤中銨態(tài)氮含量有所降低。這主要由于控水之后土壤水分含量降低，氮素形態(tài)發(fā)生改變，銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮。

2.3.2 不同管理方式對土壤硝態(tài)氮含量的影響 就整個生育期而言，土壤硝態(tài)氮含量表現(xiàn)為從分蘗期到拔節(jié)期略有降低，之后又開始升高，成熟期達(dá)到最高的變化趨勢（圖3）。前期，土壤硝態(tài)氮含量較低，淹水條件下，水稻生育前期施入的尿素發(fā)生水解作用首先形成銨態(tài)氮，而硝化作用被強(qiáng)烈抑制，銨態(tài)氮成為水田中土壤無機(jī)氮的主要存在形態(tài)。到生育后期，土壤硝態(tài)氮含量逐漸上升，是孕穗前追施氮肥的緣故，且此時降水相對生育前期有所減少，土壤干旱促使大量銨態(tài)氮發(fā)生硝化作用形成硝態(tài)氮。到成熟期土壤硝態(tài)氮含量又進(jìn)一步升高，是由于成熟前停止灌水，土壤水分含量降低促使銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮。與其他3種處理相比，花后控水在控水處理（9月24日）之前，土壤中硝態(tài)氮含量的影響曲線趨勢與其他處理基本相同。而在控水處理后，土壤中硝態(tài)氮含量呈明顯上升趨勢。這是由于控水之后導(dǎo)致水稻以黃酶作為主要的呼吸氧化酶[20]，從而促進(jìn)對硝態(tài)氮的吸收，使干旱條件下水稻維持較高的氮素營養(yǎng)水平，促使土壤中大量的氮素發(fā)生硝化作用，以硝態(tài)氮的形式存在于土壤中。

2.4 不同管理方式對水稻生育期SPAD值及氮素積累量的影響

2.4.1 不同管理方式對SPAD值的影響 有研究指出，SPAD值與葉片氮素含量有很好的相關(guān)性[21]，在一定程度上可以作為診斷水稻對氮素需求狀況的一個指標(biāo)。與對照相比，NPK均施的3個處理在各生育階段測得的SPAD值均偏高（圖4）。由此可見施用氮肥對于維持作物較高的氮素營養(yǎng)具有重要作用。與常規(guī)NPK相比，秸稈還田處理下水稻生長后期SPAD值略高于常規(guī)NPK處理。這可能與后期秸稈分解釋放一部分氮素有關(guān)?；ê罂厮腟PAD值則要略低一點(diǎn)，這是由于SPAD值受到土壤水勢的影響[22]，控水處理之后土壤表現(xiàn)干旱，水勢下降，植株受到水分脅迫，對氮素養(yǎng)分的吸收受到抑制。

2.4.2 不同管理方式對氮素積累量的影響 與對照相比，在整個生育期內(nèi)，NPK均施的3種處理增加了水稻的氮素積累量（圖5），在成熟期氮素積累量增長幅度在105.43%～117.12% 之間，說明氮肥的施入能夠顯著提高水稻對氮素的吸收與累積，促進(jìn)作物生長?；ê罂厮幚硐轮仓甑胤e累量與常規(guī)NPK處理在各生育階段基本保持一致。而秸稈還田在生育前期水稻植株氮素積累量略低，但是隨著生育期的延長，拔節(jié)期、開花期高于常規(guī)NPK處理，成熟期秸稈還田處理下氮素積累量提高3.41%。

2.5 不同管理方式對孕穗前水稻莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

與對照相比，NPK均施的3種處理下孕穗前水稻莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量及轉(zhuǎn)運(yùn)率有明顯增長（表3）。這表明氮肥的施用能提高水稻花后干物質(zhì)積累量對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率，而降低花前儲存物質(zhì)對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率。與常規(guī)NPK相比，花后控水處理下孕穗前莖鞘儲存物質(zhì)的運(yùn)轉(zhuǎn)率增長5.96百分點(diǎn)，說明花后控水能夠提高干物質(zhì)向籽粒中的分配比率，使運(yùn)轉(zhuǎn)效率提高[23]。這是由于在花后水分虧缺條件下，開花授粉后葉片制造的光和產(chǎn)物降低，水稻灌漿物質(zhì)中來自花后光合產(chǎn)物的比例減少，而來自孕穗前莖、鞘中貯藏物質(zhì)的比例增加[24]，因此導(dǎo)致轉(zhuǎn)運(yùn)量與運(yùn)轉(zhuǎn)率的提高。與常規(guī)NPK相比，秸稈還田處理下孕穗前莖鞘儲存物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率減少5.53百分點(diǎn)，這可能是由于生長后期秸稈腐熟向土壤釋放氮素營養(yǎng)，促進(jìn)水稻花后干物質(zhì)的累積，降低花前儲存干物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)。

3 討論

3.1 秸稈還田對水稻生長的影響

本研究結(jié)果表明，與常規(guī)NPK處理相比，秸稈還田后不僅可以增加水稻產(chǎn)量，而且可以提高氮肥利用效率。其原因主要有3個方面。首先，秸稈還田能夠改善土壤的物理性狀，如提高土壤保墑能力，調(diào)節(jié)耕層土壤溫度，改善土壤物理結(jié)構(gòu)，增加作物根際透氣性等，為作物生長創(chuàng)造良好的環(huán)境[25]。其次，土壤微生物量在土壤生態(tài)系統(tǒng)可以作為判斷土壤肥力的一個指標(biāo)。秸稈施入土壤后，秸稈碳被分解為有機(jī)質(zhì)并被微生物所吸收成為其有機(jī)體的一部分，提高了土壤有機(jī)碳的積累，同時土壤微生物量增長，提高土壤肥力水平[26]，為水稻生長提供良好的養(yǎng)分供應(yīng)環(huán)境。最后，大量的碳源為微生物提供豐富的能源物質(zhì)，促進(jìn)秸稈分解釋放礦物氮，使土壤氮素得到更新和補(bǔ)償，提升土壤的氮素水平[27]。

但是本研究中水稻的增產(chǎn)幅度較低，可能是由于本試驗(yàn)為第1年秸稈還田，土壤結(jié)構(gòu)并未得到有效改善，且土壤中沒有形成固定的微生物群體，故而對水稻生長的影響不顯著。眾多研究表明，長期秸稈還田對水稻確有明顯的增產(chǎn)作用[8，28-29]。endprint

總之秸稈還田具有良好的土壤效應(yīng)、生物效應(yīng)和農(nóng)田生態(tài)效應(yīng)，有利于提高氮素利用率和促進(jìn)水稻生長發(fā)育，為水稻的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)打下了良好基礎(chǔ)。

3.2 花后控水對水稻生長的影響

本研究結(jié)果表明，花后控水主要通過改變土壤水分含量及養(yǎng)分狀況，對水稻的生長產(chǎn)生影響。首先，控水處理會通過改變氮素形態(tài)而提高土壤中硝態(tài)氮含量。盡管氮素形態(tài)很大程度上會影響植物對其的吸收與利用，但由于開花期之后水稻對氮素養(yǎng)分吸收較少，土壤硝態(tài)氮含量的提高對于水稻的最終產(chǎn)量無明顯影響。并且，土壤中含有大量的硝態(tài)氮，能夠?yàn)橄蚕踝魑锷L前期提供足夠的氮素營養(yǎng)，這可能有利于稻麥輪作體系中的后茬小麥的生長。其次，控水會導(dǎo)致水分脅迫，影響水稻正常生長。有研究指出，籽粒的形成與花前積累在莖鞘內(nèi)干物質(zhì)的再流轉(zhuǎn)有著很密切的關(guān)系，而水稻干物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)在很大程度上受土壤水分的影響[30]。從本研究結(jié)果看，花后控水處理下，莖鞘內(nèi)干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)比例明顯高于常規(guī)NPK處理，符合了前人關(guān)于適宜水分脅迫具有促進(jìn)水稻莖鞘內(nèi)貯藏物質(zhì)向穗部轉(zhuǎn)運(yùn)效應(yīng)的結(jié)論[31-32]。水分脅迫條件下花前莖鞘內(nèi)儲存的干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量及轉(zhuǎn)運(yùn)效率的提高，實(shí)質(zhì)上是水稻自身應(yīng)對逆境的一種補(bǔ)償效應(yīng)現(xiàn)象[33]。即當(dāng)外界環(huán)境脅迫使花后光合產(chǎn)物積累受限時，花前儲存在莖鞘的干物質(zhì)就作為選擇性緩沖碳庫以滿足水稻生長的需求。與干物質(zhì)相似，適宜的水分脅迫可以提高營養(yǎng)器官中氮的轉(zhuǎn)運(yùn)率[34]，動員水稻花前葉片和莖鞘中儲存的氮素參與再分配和再利用，減少水稻營養(yǎng)器官中氮的滯留，有利于提高氮素利用效率。因此在保證水稻產(chǎn)量的前提下，進(jìn)行適宜的水分脅迫是提高水稻氮素利用率，同時減少灌溉次數(shù)、節(jié)約水資源的有效管理方式，更可能是一種有利于維持稻麥輪作周年生產(chǎn)力的有效途徑。

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