徐一蘭，付愛斌，劉唐興

（湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，長沙 410127）

我國是世界上水稻（Oryza sativa L.）生產(chǎn)與需求大國，水稻的種植面積和稻谷總產(chǎn)均居世界前列；全國有70%以上人口以水稻為主要食物來源［1]。氮是水稻產(chǎn)量形成的關(guān)鍵影響因素，氮肥施用量的多少影響水稻的生長發(fā)育，從而最終影響水稻產(chǎn)量的高低［2]。在常規(guī)的水稻生產(chǎn)過程中，人們?yōu)榱俗非蟾叩漠a(chǎn)量，施肥過程中偏向于施用氮肥，磷、鉀肥施用較少。不科學(xué)的肥料施用技術(shù)，降低了肥料的利用率，增加了水稻生產(chǎn)成本，影響了稻田生態(tài)環(huán)境，如造成水體污染、富營養(yǎng)化和促進(jìn)稻田溫室氣體排放等［3～5]。隨著我國耕地面積的不斷減少和人口的不斷增長，自然資源與糧食安全和稻田生態(tài)環(huán)境間的矛盾日趨嚴(yán)重，這與施肥量、施肥比例等方面的關(guān)系密切［6]。因此，在保持水稻高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)條件下，如何科學(xué)合理施用氮肥、提高氮肥利用率、保護(hù)稻田生態(tài)環(huán)境，是目前我國水稻生產(chǎn)中亟待解決的現(xiàn)實(shí)問題，對(duì)于稻田可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義［7，8]。

前人開展了周年氮肥運(yùn)籌對(duì)土壤理化特性、稻田生態(tài)環(huán)境、水稻植株干物質(zhì)和養(yǎng)分積累及產(chǎn)量變化等方面的研究。林忠成等［9]研究表明，通過減少基肥氮比例、增加蘗肥氮和穗粒肥氮比例等氮素后移的優(yōu)化措施，可以減少由氨揮發(fā)造成的損失，顯著提高最大庫容量（總實(shí)粒數(shù)）和產(chǎn)量，有效減少施氮量。姬廣梅等［10]研究認(rèn)為，增加施氮量有利于提高水稻植株的干物質(zhì)重。王允青等［11]研究表明，水稻產(chǎn)量、干物質(zhì)積累量隨氮肥追施量的合理提高而增加，但后期施氮比例過高則不利于產(chǎn)量、干物質(zhì)積累。賈東等［12]研究認(rèn)為，氮肥后移能抑制水稻分蘗，減少有效穗數(shù)，降低植株的葉面積指數(shù)和干物質(zhì)積累量。吳文革等［13]研究表明，210 kg／hm2的施氮量，基蘗肥∶穗肥為6∶4的運(yùn)籌方式有利于水稻成穗，提高中、后期的葉面積指數(shù)和干物質(zhì)積累量，優(yōu)化群體質(zhì)量。賈東等［14]研究認(rèn)為，氮素后移措施有利于建立科學(xué)的水稻群體，協(xié)調(diào)產(chǎn)量各個(gè)構(gòu)成因素。田智慧等［15]研究表明，相同施氮水平（240 kg／hm2）下，水稻產(chǎn)量隨中、后期施氮比例的增加而增加。潘圣剛等［16]研究發(fā)現(xiàn)，施氮量為240 kg／hm2及基肥、蘗肥、穗粒肥為3∶2∶5的施氮處理是兼顧產(chǎn)量和環(huán)境的最佳氮肥運(yùn)籌方式。前人關(guān)于氮肥運(yùn)籌方式對(duì)水稻生長、生物學(xué)特性及產(chǎn)量等方面影響的研究因試驗(yàn)周期、研究對(duì)象、栽培方式和所在區(qū)域氣候條件等不同，結(jié)果并不完全相同。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)田位于湖南省醴陵市均楚鎮(zhèn)（113°14′47″E，27°34′15″N），為典型的雙季稻主產(chǎn)區(qū)。當(dāng)?shù)貙儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)性濕潤氣候，年均氣溫17.0℃，年均降水量1400 mm，≥10℃活動(dòng)積溫5400℃，無霜期280 d。試驗(yàn)土壤為第四紀(jì)紅壤母質(zhì)發(fā)育的紅黃泥，試驗(yàn)前耕層土壤（0～20 cm）基礎(chǔ)理化性狀為：有機(jī)質(zhì)39.1 g／kg，全氮3.48 g／kg，全磷0.86 g／kg，全鉀18.5 g／kg，堿解氮272.5 mg／kg，有效磷48.7 mg／kg，速效鉀86.5 mg／kg，pH值5.2。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及田間管理

根據(jù)早稻和晚稻氮肥施用量，試驗(yàn)設(shè)5個(gè)施肥處理：（1）N120＋210.早稻施N120 kg／hm2，晚稻施N210 kg／hm2；（2）N150＋180.早稻施N150 kg／hm2，晚稻施N180 kg／hm2；（3）N180＋150.早稻施N180 kg／hm2，晚稻施N150 kg／hm2；（4）N210＋120.早稻施N210 kg／hm2，晚稻施N120 kg／hm2；（5）CK.無肥對(duì)照，早稻和晚稻均不施氮肥。

除對(duì)照外，各處理周年雙季水稻的施N總量均為330 kg／hm2。早稻各處理施P2O575 kg／hm2和K2O 90 kg／hm2，晚稻各處理施P2O560 kg／hm2和K2O 120 kg／hm2。3次重復(fù)，小區(qū)面積36 m2，隨機(jī)區(qū)組排列，處理間起壟用塑料薄膜隔開，獨(dú)立排灌。早季和晚季，各施肥處理N和K2O作基肥和追肥分2次施入，基肥在整田時(shí)施入，追肥在水稻移栽后7 d施用，基追肥比例7∶3；P2O5均在整地時(shí)作基肥一次性施入。其他管理措施同常規(guī)大田生產(chǎn)。

早稻供試品種株兩優(yōu)211，于2017年4月上旬播種育苗，5月上旬移栽，株行距16.5 cm×19.8 cm，7月下旬收獲。晚稻供試品種豐源優(yōu)299，于6月下旬播種育苗，7月下旬移栽，株行距16.5 cm×19.8 cm，10月下旬收獲。

1.3 樣品采集與測定方法

（1）分蘗動(dòng)態(tài)。早、晚稻移栽后，于每小區(qū)定位選擇5穴水稻，每隔5～7 d觀察記載單穴莖蘗數(shù)。

（2）葉面積指數(shù)。分別在早稻和晚稻的苗期、分蘗盛期、孕穗期、齊穗期和成熟期，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選擇5穴水稻植株，用CI-203便攜式激光葉面積儀（美國CID公司）測定單株葉面積，然后計(jì)算葉面積指數(shù)（LAI）。

（3）干物質(zhì)積累量。分別于早稻和晚稻的分蘗盛期、孕穗期、齊穗期和成熟期進(jìn)行取樣測定。取樣時(shí)，每小區(qū)隨機(jī)選擇8穴植株，以植株為中心，取長20 cm、寬20 cm和深20 cm的土塊，將植株完整取出。將根系先用清水沖洗干凈，再用濾紙吸干附著水分，然后分根、莖、葉和穗不同器官，于105℃殺青30 min，80℃烘至恒重，測定各部位的干物質(zhì)量。

甲狀腺腫瘤一經(jīng)確診應(yīng)及時(shí)采取手術(shù)治療方式。其主要是因?yàn)槿粢谑中g(shù)前確定甲狀腺結(jié)節(jié)的性質(zhì),當(dāng)前的檢查手段還達(dá)不到完全準(zhǔn)確的程度,存在一定程度的誤診率。病程較短的甲狀腺癌,臨床診斷相對(duì)簡單,但是對(duì)于生長速度慢,且缺乏一般臨床表現(xiàn)的病例,術(shù)前診斷存在著一定的難度[3]。雖然一些患者確診為良性腺瘤或囊腫,但其還是存在著一定的惡變可能,部分患者可能合并甲亢、當(dāng)前,手術(shù)技術(shù)不斷發(fā)展,甲狀腺瘤性病變的手術(shù)治療安全性顯著提高,且并發(fā)癥發(fā)生率顯著降低,療效十分明顯,也得到了醫(yī)學(xué)界的肯定。

（4）產(chǎn)量與產(chǎn)量性狀。早、晚稻收獲時(shí)，分別于每小區(qū)中選擇生長一致的1個(gè)點(diǎn)（面積1 m2），數(shù)計(jì)該區(qū)域內(nèi)的有效穗數(shù)；從每小區(qū)中連續(xù)選取5穴植株進(jìn)行考種，測定穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重等產(chǎn)量構(gòu)成因素，計(jì)算其平均值；同時(shí)，實(shí)收測定各個(gè)小區(qū)的實(shí)際產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

數(shù)據(jù)均用Microsoft Excel 2003軟件進(jìn)行處理，運(yùn)用DPS3.11軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 分蘗動(dòng)態(tài)

從圖1可見，從早稻的分蘗開始到最高分蘗期，各處理水稻植株分蘗數(shù)大小順序均表現(xiàn)為N210＋120＞N180＋150＞N150＋180＞N120＋210＞CK。各處理早稻植株分蘗數(shù)于6月上旬達(dá)到最高值，然后呈下降趨勢，各處理植株分蘗數(shù)大小順序均表現(xiàn)為N180＋150＞N150＋180＞N210＋120＞N120＋210＞CK。其中，前期施氮量高的處理比前期施氮量低的處理推遲了分蘗高峰出現(xiàn)日 期；N210＋120處理下降幅度較大，N150＋180和N180＋150處理下降幅度較平緩。

圖1 不同氮肥運(yùn)籌模式的水稻分蘗動(dòng)態(tài)Fig.1 Effects of different nitrogen application patterns on tillering numbers of rice

晚稻生育前期，各處理分蘗數(shù)大小順序表現(xiàn)為N210＋120＞N180＋150＞N150＋180＞N120＋210＞CK；各處理晚稻植株分蘗數(shù)于8月下旬達(dá)到最高值，然后呈下降趨勢，各處理植株分蘗數(shù)大小順序均表現(xiàn)為N150＋180＞N120＋210＞N180＋150＞N210＋120＞CK。其中，前期施氮量高的處理比前期施氮量低的處理推遲了分蘗高峰出現(xiàn)日期（圖1）。

早稻和晚稻，N150＋180處理均表現(xiàn)分蘗數(shù)下降幅度平緩，分蘗數(shù)多、成穗率較高。

2.2 葉面積指數(shù)

各處理早稻植株葉面積指數(shù)（LAI）變化規(guī)律如圖2所示。水稻植株LAI均隨著生育期的推進(jìn)不斷增加，在齊穗期達(dá)到最大值，此時(shí)N120＋210、N150＋180、N180＋150和N210＋120處理的水稻植株LAI分別比CK高1.69、2.06、2.30和1.85。早稻各主要生育時(shí)期，各處理植株LAI大小順序均為N180＋150＞N150＋180＞N210＋120＞N120＋210＞CK。

圖2 不同氮肥運(yùn)籌模式的水稻植株葉面積指數(shù)動(dòng)態(tài)Fig.2 Effects of different nitrogen application patterns on leaf area index of rice

各處理晚稻植株的LAI變化規(guī)律與早稻相似。N150＋180處理水稻植株LAI均為最高，且顯著高于其他處理（p＜0.05）。LAI均在孕穗期達(dá)到高峰，分別比CK提高2.80、3.21、2.29和2.02。晚稻各主要生育期，各處理植株LAI大小順序均為N150＋180＞N120＋210＞N180＋150＞N210＋120＞CK。

2.3 干物質(zhì)積累特性

2.3.1 早稻植株干物質(zhì)積累特性

不同施肥處理對(duì)早稻植株各器官干物質(zhì)積累具有明顯的影響（表1）。分蘗期到成熟期，早稻植株根系干重均以N210＋120處理為最高，與N150＋180、N120＋210和CK間的差異均達(dá)顯著水平（p＜0.05）；各處理水稻植株的根系干重大小順序表現(xiàn)為N210＋120＞N180＋150＞N150＋180＞N120＋210＞CK。各處理水稻植株的莖干重均表現(xiàn)為N210＋120＞N180＋150＞N150＋180＞N120＋210＞CK。分蘗期至齊穗期，各處理水稻植株的葉干重表現(xiàn)為N210＋120＞N180＋150＞N150＋180＞N120＋210＞CK；成熟期，則表現(xiàn)為N210＋120＞N120＋210＞N150＋180＞N180＋150＞CK。齊穗期和成熟期，N180＋150處理水稻植株的穗干重最高，且顯著高于CK（p＜0.05），其大小順序均表現(xiàn)為N180＋150＞N210＋120＞N150＋180＞N120＋210＞CK。

表1 不同氮肥運(yùn)籌模式下的早稻單株干物質(zhì)積累量 gTable 1 Dynamic change of biomass accumulation of early rice under different nitrogen application patterns

續(xù)表1

2.3.2 晚稻植株干物質(zhì)積累特性

晚稻各生育時(shí)期N120＋210和N150＋180處理水稻植株根系干重均顯著高于N210＋120和CK（p＜0.05），其大小順序?yàn)镹120＋210＞N150＋180＞N180＋150＞N210＋120＞CK。各生育時(shí)期N150＋180和N180＋150處理水稻植株莖干重均最高，且顯著高于CK（p＜0.05），其大小順序?yàn)镹150＋180＞N180＋150＞N120＋210＞N210＋120＞CK。各生育時(shí)期，N120＋210和N150＋180處理水稻植株葉干重均較高，且顯著高于CK（p＜0.05），其大小順序?yàn)镹120＋210＞N150＋180＞N180＋150＞N210＋120＞CK。齊穗期和成熟期，N150＋180和N180＋150處理水稻植株的穗干重均顯著高于CK（p＜0.05），其大小順序?yàn)镹150＋180＞N180＋150＞N120＋210＞N210＋120＞CK（表2）。

表2 不同氮肥運(yùn)籌模式下的晚稻單株干物質(zhì)積累量 gTable 2 Dynamic change of biomass accumulation of late rice under different nitrogen application patterns

2.4 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

早稻產(chǎn)量構(gòu)成因素和產(chǎn)量的變化特征如表3所示。各施肥處理的有效穗數(shù)均顯著高于CK（p＜0.05），分別比CK每公頃增加49.5萬、58.5萬、84.0萬和79.5萬；各處理對(duì)早稻的每穗總粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重均無明顯的影響；各施肥處理的產(chǎn)量均顯著高于CK（p＜0.05），分別比CK增加1479.0、1849.5、1824.0和1741.5 kg／hm2，其大小順序?yàn)镹150＋180＞N180＋150＞N210＋120＞N120＋210＞CK。

表3 不同氮肥運(yùn)籌模式下早稻產(chǎn)量及構(gòu)成因素比較Table 3 Effects of different nitrogen application patterns on yield and yield components of early rice

不同氮肥運(yùn)籌模式對(duì)晚稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響如表4所示。各施肥處理的有效穗數(shù)均顯著高于CK，分別比CK每公頃增加64.5萬、72.0萬、58.5萬和34.5萬；各施肥處理的每穗總粒數(shù)無顯著性差異，但均顯著高于CK（p＜0.05），分別比CK增加16.8、25.3、17.9和16.1粒／穗；CK的結(jié)實(shí)率最高，顯著高于除N210＋120以外的其它處理（p＜0.05）；各處理的千粒重均無顯著性差異；各施肥處理的晚稻產(chǎn)量均顯著高于CK（p＜0.05），分別比CK增加1665.0、1879.5、1711.5和1282.5 kg／hm2，其大小順序表現(xiàn)為N150＋180＞N180＋150＞N120＋210＞N210＋120＞CK。

表4 不同氮肥運(yùn)籌模式下晚稻產(chǎn)量及構(gòu)成因素比較Table 4 Effects of different nitrogen application patterns on yield and yield components of late rice

各施肥處理的周年產(chǎn)量均顯著高于CK，其中以N150＋180處理周年水稻產(chǎn)量最高，達(dá)14 355.0 kg／hm2，比CK增加3729.0 kg／hm2；其次是N180＋150、N120＋210和N210＋120處理，周年水稻產(chǎn)量分別為14 161.5、13 770.0和13 650.0 kg／hm2，分比CK增加3535.5、3144.0和3024.0 kg／hm2。

3 結(jié)論與討論

3.1 水稻干物質(zhì)生產(chǎn)與分配

在稻田生態(tài)系統(tǒng)中，氮素是水稻產(chǎn)量提高的巨大動(dòng)力，對(duì)水稻生產(chǎn)的影響很大，如何合理施用氮肥一直是水稻栽培體系中重要的研究內(nèi)容［20]。因此，合理運(yùn)籌氮肥，在保證一定產(chǎn)量的前提下提高氮肥利用率是當(dāng)前學(xué)界的研究熱點(diǎn)之一［21]。在我國的水稻生產(chǎn)過程中，常通過增加氮肥的施用量以獲得更高的產(chǎn)量，導(dǎo)致氮肥利用率降低，稻田生態(tài)環(huán)境被污染。薛利紅等［22]研究認(rèn)為，施用一定比例的基肥，有利于縮短水稻的緩苗期，促進(jìn)分蘗的早生快發(fā)。本研究結(jié)果也表明，與施肥處理相比，無肥處理的水稻植株分蘗數(shù)明顯較少，表明在基肥中施用氮肥有利于縮短水稻緩苗期和促進(jìn)分蘗。

不同氮肥運(yùn)籌模式對(duì)水稻群體建成的效果不同。不同的氮肥施用量常通過影響水稻的緩苗期及開始發(fā)生分蘗的時(shí)間，從而影響分蘗的持續(xù)時(shí)間。本研究結(jié)果顯示，水稻前期群體量均隨著施氮量的增加而增加，其無效分蘗也會(huì)增加，從而降低了植株的成穗率。采用N150＋180和N180＋150施肥模式時(shí)，早稻和晚稻植株具有較高的分蘗速率，減少了無效分蘗的發(fā)生，擁有較高的成穗率，水稻植株個(gè)體、群體生長協(xié)調(diào)，群體質(zhì)量改善，增加了生育后期的干物質(zhì)積累量，且植株干物質(zhì)在各器官間的分配合理，從而構(gòu)建了優(yōu)良的水稻群體。

水稻干物質(zhì)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率與其同化物質(zhì)從“源”轉(zhuǎn)向“庫”的程度關(guān)系密切。有研究表明，前期水稻積累較多的干物質(zhì)、后期較高的運(yùn)轉(zhuǎn)率是水稻獲得高產(chǎn)的主要原因［23]。王永銳［24]研究認(rèn)為，高產(chǎn)水稻在灌漿前中期莖、鞘物質(zhì)輸出較多。本研究結(jié)果表明，在物質(zhì)生產(chǎn)方面，與N210＋120處理相比，N150＋180和N180＋150處理水稻植株個(gè)體與群體生長協(xié)調(diào)，植株干物質(zhì)在各器官間的分配合理。早稻植株的根系和葉干重均以N210＋120處理為最高，莖干重以N210＋120處理為最高，穗干重以N180＋150處理為最高；晚稻植株的根系和葉干重均以N120＋210處理為最高，莖干重以N150＋180處理為最高，穗干重以N150＋180處理為最高。這是因?yàn)椴捎肗150＋180和N180＋150施肥模式，孕穗期和齊穗期水稻植株具有較高的葉面積指數(shù)，有利于植株形成更多的光合產(chǎn)物，促進(jìn)了植株各部位的干物質(zhì)積累；成熟期，根和葉干物質(zhì)積累量明顯降低，而穗部干物質(zhì)積累量則明顯高于其他施肥模式（表1，2）。這表明N150＋180和N180＋150施肥模式均有利于干物質(zhì)在水稻各器官間的合理分配，促進(jìn)了根、葉中的干物質(zhì)向穗部運(yùn)轉(zhuǎn)，為水稻的“庫”提供充足的物質(zhì)來源，有利于形成大穗，為水稻產(chǎn)量的提高奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。這與李忠等［20]的研究結(jié)果一致。

3.2 水稻產(chǎn)量及構(gòu)成因素

不同的氮肥運(yùn)籌模式對(duì)水稻產(chǎn)量影響的效果各異。適宜的基追肥比例（基蘗肥占總施氮量70%）有利于水稻獲得高產(chǎn)，若基蘗肥比例過高，易導(dǎo)致水稻前期徒長，不利于水稻獲得高產(chǎn)，降低了水稻生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益［9，17，25]。不同氮肥施用量通過影響植株的“庫”容量，從而影響穗數(shù)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重等產(chǎn)量構(gòu)成因素，最終影響水稻的產(chǎn)量［26]。本研究結(jié)果也表明，不同氮肥運(yùn)籌模式通過影響水稻的有效穗數(shù)及每穗總粒數(shù)等產(chǎn)量構(gòu)成因素，從而影響水稻產(chǎn)量，這與薛亞光等［27]、楊建昌等［28，29]的研究結(jié)果相一致。在本研究中，周年氮肥運(yùn)籌模式對(duì)雙季水稻產(chǎn)量影響顯著，早稻產(chǎn)量以N180＋150處理為最高，晚稻產(chǎn)量以N150＋180處理為最高；周年水稻產(chǎn)量以N150＋180處理為最高，N180＋150和N120＋210處理次之，N210＋120處理水稻產(chǎn)量較低。這是因?yàn)樵诟魇┓誓Ｊ街?，采取N180＋150施肥模式有利于水稻的早生快發(fā)，促進(jìn)分蘗，提高了水稻的有效穗數(shù)和每穗總粒數(shù)（表3、4）。說明在雙季稻生產(chǎn)中，重視周年氮肥的合理運(yùn)籌，通過保證早稻季和晚稻季適宜的氮肥施用量，有利于水稻分蘗的發(fā)生、提高分蘗成穗率，改善產(chǎn)量構(gòu)成因素，從而獲得較高的水稻產(chǎn)量。氮肥用量過低，水稻緩苗較慢，難以早發(fā)，不利于植株的生長發(fā)育和干物質(zhì)積累；而氮肥用量過高，則影響水稻植株生長和分蘗發(fā)生，降低成穗率，不利于搭好高產(chǎn)苗架。本研究結(jié)果表明，雙季稻區(qū)在周年采取合理一致的總施氮量基礎(chǔ)上，N150＋180和N180＋150施肥模式的水稻植株個(gè)體與群體生長協(xié)調(diào)，有利于植株干物質(zhì)的積累，促進(jìn)了根、葉中的干物質(zhì)向穗部運(yùn)轉(zhuǎn)，有利于改善水稻的產(chǎn)量構(gòu)成，其增產(chǎn)效果為最佳。

綜上所述，早稻施N150 kg／hm2和晚稻施N180 kg／hm2的施肥模式，有利于增加水稻植株干物質(zhì)積累，改善產(chǎn)量構(gòu)成因素，從而獲得較高的雙季稻產(chǎn)量。