周文濤，龍文飛，戴 煒，傅志強

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，農(nóng)業(yè)部華中地區(qū)作物栽培科學(xué)觀測實驗站，湖南 長沙 410128)

在傳統(tǒng)種植模式中，水稻消耗水的總量達1.05×104～1.35×104m3/hm2，甚至有的高達3.00×104m3/hm2。尤其在面對中國水資源非常短缺的情況下，作為耗水量最大的農(nóng)作物，水稻的節(jié)水灌溉模式具有非常重要的生態(tài)、經(jīng)濟以及社會效益[1-2]。由于我國南方地區(qū)在夏、秋季節(jié)干旱頻發(fā)，此時正是水稻生長的關(guān)鍵時期，缺水會使水稻受到嚴(yán)重影響。同時降雨時空分布不均衡，農(nóng)民節(jié)水意識不強，導(dǎo)致湖南大部分水稻種植區(qū)域受干旱的影響。夏、秋季節(jié)水稻的缺水成為我國南方稻區(qū)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的主要影響因子[3-4]。因此，發(fā)展節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)對我國南方稻區(qū)水稻高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實意義。近年來，關(guān)于水稻不同種植方式的研究較多，但節(jié)水條件下不同種植方式對雙季稻生長及物質(zhì)轉(zhuǎn)運特性的影響研究不多。本研究根據(jù)水稻直播、人工移栽、拋秧、機插秧對產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的表現(xiàn)差異[5-12]，探索不同種植方式對雙季晚稻氮素利用的影響。

湖南省南部水稻生產(chǎn)區(qū)雨水充沛，溫濕度條件適合雙季稻生長。但降雨的時空分配失衡，雨熱不同期，導(dǎo)致干旱頻發(fā)，尤其對夏、秋季節(jié)的影響最為明顯，對雙季晚稻的豐產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)產(chǎn)生了一定的影響[13-15]。本研究針對湖南南部地區(qū)丘陵地形及山區(qū)梯壟沖田傳統(tǒng)節(jié)水栽培模式，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；a(chǎn)的現(xiàn)實需要，在早稻的生長發(fā)育后期(抽穗始期)蓄積水位，晚稻的生長發(fā)育前期(返青期)蓄積水位，采用不同種植方式與耕作模式相結(jié)合的技術(shù)手段，研究“早水晚用”節(jié)水灌溉條件下簡易栽培模式對雙季晚稻氮素吸收積累的影響，探索最優(yōu)的水稻生產(chǎn)模式，為水稻輕簡栽培模式提供一定的理論支撐和技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料和方法

1.1 試驗設(shè)計

試驗在湖南省永州市冷水灘區(qū)糧食豐產(chǎn)示范試驗基地進行，于2016年3月開始，2016年11月結(jié)束，該地區(qū)土壤類型為壤土，肥力適中。設(shè)有5個不同處理，3次重復(fù)，共15個小區(qū)，采用隨機區(qū)組設(shè)計，所有小區(qū)獨立于一丘田，各個小區(qū)面積為200 m2，單排單灌，各小區(qū)之間做田埂，田埂上人工覆膜。

在早稻的后期蓄積5～10 cm的水位，設(shè)計5個處理，5個處理早稻的耕作方式均為旋耕，晚稻均為免耕，具體設(shè)計如下：

處理1：早稻與晚稻均采用機插機收+增苗節(jié)氮；處理2：早稻采用拋栽機收+晚稻采用機插機收+增苗節(jié)氮；處理3：早稻采用拋栽機收+晚稻采用人栽機收+增苗節(jié)氮；處理4：早稻采用人插人收+晚稻采用拋栽機收+增苗節(jié)氮；處理5(CK)：早稻與晚稻均采用人插人收。

機插秧的育秧方式為大田硬盤育秧；機械收割方式為小型輪式收割機收割；拋栽育秧的方式為軟盤育秧。“增苗節(jié)氮” 指在常規(guī)處理(CK)的基礎(chǔ)上增加10%的基本苗，減少20%的氮肥施用。常規(guī)處理(CK)氮肥：早稻施入純N 150 kg/hm2，晚稻施入純N 120/hm2，每公頃移栽30萬穴，雜交稻2苗/穴，常規(guī)稻3苗/穴。早稻供試品種為中嘉早17，晚稻品種為豐源優(yōu)299。采用人插和拋栽方式的早稻于3月20日播種，于4月21日移栽；機插育秧的早稻于4月5日播種，4月22日機插，7月11日收割。晚稻機插育秧于6月20日播種，7月20日機插，10月27日收割；人插和拋栽的晚稻于6月23日播種，7月25日移栽。肥料的施用按N∶P2O5∶K2O=1∶0.5∶1.2的比例進行，其他肥料作為基肥一次性施入，其中氮肥施用按基肥和分蘗肥各一半的比例施入。

1.2 測定指標(biāo)及方法

在水稻各主要生育時期(分蘗期、齊穗期、乳熟期、成熟期)，取水稻樣品3兜，帶回室內(nèi)，分離葉、莖、穗，105 ℃殺青，80 ℃烘干至恒質(zhì)量，稱質(zhì)量后，粉樣過篩，樣品經(jīng)過H2SO4-H2O2消煮，然后定容，過濾，最后測定植株不同部位全氮含量，需要用到流動注射分析儀。氮素積累量和植株總氮素積累量的計算公式如下：

氮素積累量=氮素含量×干物質(zhì)質(zhì)量；

植株總氮素積累量=莖部氮素積累量+葉部氮素積累量+穗部氮素積累量；

含氮率=該部位氮素積累量÷該部位生物量。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析采用SPSS軟件和Excel 2003進行，方差分析采用Duncan新復(fù)極差法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 水稻氮素積累量

由表1可知，試驗中不同處理間水稻主要生育時期單株氮素積累量隨時間的增長呈逐漸增加的趨勢。不同處理分蘗期氮素積累量達108.04～285.88 mg/株，以處理2氮素積累量最高，顯著高于其他處理，較其他處理高31.55%～164.61%，處理1、處理5、處理4和處理3單株氮素積累量依次遞減。不同處理齊穗期氮素積累量達347.82～507.99 mg/株，以處理4單株氮素積累量最高，顯著高于其他處理，較其他處理高11.32%～46.05%，處理2、處理3、處理5和處理1單株氮素積累量依次遞減。不同處理乳熟期氮素積累量達377.04～542.28 mg/株，以處理4單株氮素積累量最高，顯著高于其他處理，較其他處理高16.36%～43.83%，處理2、處理5、處理3和處理1單株氮素積累量依次遞減。不同處理成熟期氮素積累量達424.56～578.39 mg/株，以處理4最高，較其他處理高3.31%～36.23%；與處理5差異不顯著，兩者與其他3個處理的差異顯著，處理1、處理2和處理3單株氮素積累量依次降低。處理4較對照處理的整個生育時期氮素的積累量高3.31%。通過F值比較可知，不同處理對齊穗期單株氮素積累量的影響最大(221.31**)，其次是乳熟期(117.98**)，相對來說影響最小的是在分蘗期(71.65**)。相關(guān)分析表明，乳熟期單株氮素積累量與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)(0.87*)，齊穗期和成熟期單株氮素積累量與產(chǎn)量呈不顯著正相關(guān)，與分蘗期單株氮素積累量呈不顯著負相關(guān)(-0.09)。

表1 晚稻主要生育時期單株氮素積累量Tab.1 Amount of nitrogen accumulation of single plant at main stages of late rice mg/株

注：同列數(shù)據(jù)后不同字母表示處理間在0.05水平上差異顯著;*和**分別表示在5%和1%水平上差異顯著。表2-5同。

Note：After the data of the same column，different letters indicate that the difference between treatments is significant at 0.05 level;*and**represent significant differences at the 5% and 1% levels，respectively. The same as Tab.2-5.

2.2 水稻各主要生育階段氮素積累量和比例

由表2可知，不同處理播種-分蘗期氮素積累量達108.04～285.88 mg/株，以處理2氮素的積累量最高，且顯著高于其他處理，處理1、處理5、處理4和處理3單株氮素積累量依次遞減；不同處理分蘗-齊穗期單株氮素積累量達130.50～372.26 mg/株，以處理4單株氮素積累量最高，處理3、處理5、處理2和處理1單株氮素積累量依次降低；不同處理齊穗-乳熟期氮素積累量達2.56～70.03 mg/株，以處理5氮素積累量最高，處理4、處理1、處理3和處理2單株氮素積累量依次降低；不同處理乳熟-成熟期氮素積累量達22.87～141.23 mg/株，以處理1單株氮素積累量最高，顯著高于其他處理，并且該處理單株氮素積累量所占比例也是最高，處理5、處理4、處理2和處理3氮素積累量及單株所占比例依次遞減。同時可知，不同處理在水稻主要生育階段，以處理3在分蘗-齊穗期的氮素所占比例最大；以處理2在齊穗-乳熟期氮素所占比例最小。通過F值比較可知，不同處理對分蘗-齊穗期單株氮素積累量的影響最大(148.28**)，其次是乳熟-成熟期(105.05**)，影響相對最小的是齊穗-乳熟期(57.26**)。相關(guān)分析表明，產(chǎn)量與分蘗-齊穗期和齊穗-乳熟期2個階段單株氮素積累量呈不顯著正相關(guān)，而與播種-分蘗期和乳熟-成熟期這2個階段單株氮素積累量剛好相反呈不顯著負相關(guān)。

表2 水稻主要生育階段氮素積累量和比例Tab.2 Nitrogen accumulation and its ratio to total dry matter in main growth periods of rice

2.3 水稻不同生育時期莖鞘氮素分配特性

由表3可知，水稻莖鞘含氮率隨水稻的生長總體呈降低的趨勢，但不同處理表現(xiàn)不同，有的甚至在生育后期呈現(xiàn)略微相反的趨勢；水稻不同時期氮素積累量隨水稻的生長呈先升高后降低的趨勢，積累量在齊穗期達到最大，之后氮素積累量逐步降低。水稻分蘗期單株莖鞘含氮率以處理2最高，以處理5最低；不同處理單株氮素積累量以處理2最高，且顯著高于其他處理，處理1、處理5、處理4和處理3氮素積累量依次遞減。齊穗期單株莖鞘含氮率以處理4最高，以處理2單株莖鞘含氮率最少；單株莖鞘氮素積累量以處理4顯著高于其他處理，以處理1氮素積累量最少。乳熟期單株莖鞘含氮率以處理4最高，處理5、處理2、處理3和處理1單株含氮率依次遞減；該生育時期水稻單株莖鞘氮素積累量以處理4最高，處理2、處理5、處理1和處理3莖鞘氮素積累量依次減少。水稻成熟期單株莖鞘含氮率以處理4最高，處理5、處理3、處理1和處理2含氮率依次降低；水稻單株莖鞘氮素積累量以處理2最高，與處理1、處理4和處理5差異性不顯著，但四者均與處理3差異性顯著，處理4較對照組莖鞘的積累量提高0.90%。通過F值比較可知，不同試驗處理對齊穗期單株莖鞘含氮率影響最大(535.80**)，其次是乳熟期(214.50**)，然后是成熟期(61.43**)，影響最小的是分蘗期(46.14**)；對齊穗期單株莖鞘氮素積累量影響最大(96.76**)，其次是乳熟期(19.18**)，然后是分蘗期(14.68**)，相對影響最小的是成熟期(4.32*)。相關(guān)分析表明，產(chǎn)量與水稻分蘗期單株莖鞘氮素含氮率呈不顯著負相關(guān)，與其他時期均呈不顯著正相關(guān)，且乳熟期相關(guān)性最大，其次是齊穗期，相關(guān)性最小的是成熟期。

表3 水稻氮素在莖鞘中的分配Tab.3 Nitrogen ratio of stem-sheath to total plant of rice

2.4 水稻不同生育時期葉片氮素分配特性

由表4可知，水稻葉片含氮率隨水稻的生長呈逐漸降低的趨勢，越到后期水稻葉片含氮率越低；水稻不同時期葉片氮素積累量隨水稻的生長呈先升高后降低的趨勢，積累量在齊穗期達到最大，之后氮素積累量逐步降低。水稻分蘗期葉片含氮率以處理2最高，與處理3的差異性表現(xiàn)不顯著，兩者與其他3個處理差異性顯著；該時期單株葉片氮素積累量以處理2最高，顯著高于其他處理，以處理3葉片氮素積累量最低。水稻齊穗期葉片含氮率以處理2最高，與處理4的差異性表現(xiàn)不顯著，處理1、處理3和處理5之間的差異性表現(xiàn)不顯著，處理3葉片含氮率表現(xiàn)最低；該時期單株葉片氮素積累量以處理2最高，處理4、處理3、處理5和處理1單株葉片氮素積累量依次減少。水稻乳熟期葉片含氮率以處理4最高；該時期單株葉片氮素積累量以處理4最高，顯著高于其他處理。水稻成熟期葉片含氮率以處理4最高；該時期單株葉片氮素積累量以處理4最高，以處理2單株葉片氮素積累量最小，處理4較對照組葉片氮素積累量提高21.69%。通過F值比較可知，不同處理對水稻葉片含氮率的影響程度齊穗期最大(460.24**)，分蘗期次之(269.27**)，乳熟期相對來說最小(37.27**)；對水稻單株葉片氮素積累量影響程度隨生育期增長呈降低的趨勢。相關(guān)分析表明，產(chǎn)量與水稻葉片含氮率均呈不顯著正相關(guān)，在乳熟期相關(guān)性達到最大(0.80)，隨水稻單株葉片氮素積累量生育期的增長相關(guān)性不斷增加，但均不顯著，在成熟期達到最大(0.77)。

表4 水稻氮素在葉片中的分配Tab.4 Nitrogen ratio of leaf to total plant of rice

2.5 水稻不同生育時期穗部氮素分配特性

由表5可知，水稻穗部含氮率隨水稻的生長總體呈先增加后降低的趨勢，但不同處理也會出現(xiàn)不同情況，如處理1穗部含氮率隨水稻的生長呈增加的趨勢，而處理3正好相反，呈現(xiàn)逐漸減低的趨勢。不同處理在水稻齊穗期穗部含氮率以處理2最高，處理4、處理3、處理5和處理1穗部含氮率依次遞減；該時期水稻單株穗部氮素積累量以處理4最高，與處理3差異性不顯著，二者顯著高于其他處理，處理5、處理2和處理1單株穗部氮素積累量依次遞減。不同處理在水稻乳熟期穗部含氮率以處理4最高，與處理2的差異性表現(xiàn)不顯著，兩者與其他3個處理的差異性顯著，處理5、處理1和處理3穗部含氮率呈依次遞減趨勢；該時期水稻單株氮素積累量以處理4最高，處理2、處理5、處理3和處理1水稻單株穗部氮素積累量依次遞減。不同處理在水稻成熟期穗部含氮率以處理1最高，處理4、處理2、處理3和處理5穗部氮素依次遞減；該時期水稻單株穗部氮素積累量以處理4最高，處理5、處理1、處理2和處理3單株穗部氮素積累量依次遞減，處理4較對照組葉片氮素積累量提高0.35%。5個處理中，水稻氮素積累量隨水稻的生長不斷增加。通過F值比較可知，不同處理對水稻穗部含氮率的影響程度隨時間的增長呈先降低后升高的趨勢，對水稻單株穗部氮素積累量的影響程度呈逐漸降低的趨勢。相關(guān)分析表明，不同處理水稻穗部含氮率在成熟期與產(chǎn)量呈不顯著負相關(guān)，其他時期呈不顯著正相關(guān)，在乳熟期相關(guān)性最高(0.58)；不同處理水稻單株氮素積累量與產(chǎn)量在乳熟期呈顯著相關(guān)，其他生育時期呈不顯著正相關(guān)。

表5 水稻氮素在穗中的分配Tab.5 Nitrogen ratio of panicle to total plant of rice

3 結(jié)論與討論

3.1 種植方式對植株氮積累與分配特性的影響

早水晚用的條件下不同種植方式會對水稻不同生育期的器官含氮率產(chǎn)生顯著影響[16]。前人研究都是從早晚稻單一種植方式進行比較，而本研究早晚稻采用5種不同組合的種植方式，進一步得出水稻不同種植方式對植株氮積累與分配特性的影響。鄧飛等[17]研究了不同種植方式對秈遲熟雜交稻組合Ⅱ優(yōu)498的氮素積累與分配的影響，表明成熟期穗部的氮素積累主要是靠莖鞘和葉的氮素轉(zhuǎn)運，水稻產(chǎn)量與氮素分配、積累及轉(zhuǎn)運特性密切相關(guān)?；糁醒蟮萚18]研究表明，葉片氮素的積累量要有所提高，需在保持莖鞘氮素積累量的基礎(chǔ)上，然后進一步提高穗部的氮素積累量，這樣便有利于獲得高產(chǎn)。王春雨等[19]研究雜交秈稻對氮肥利用特征與產(chǎn)量的影響，也得出相似的結(jié)論。本研究與霍中洋等[18]的研究結(jié)論有相同之處，但也有不同之處。本試驗在早水晚用和增苗節(jié)氮的生態(tài)條件下，處理4(早稻人插晚稻拋載)較對照處理(早晚稻均采用人插)的整個生育時期的積累量及成熟期莖鞘、葉片、穗部的積累量分別提高3.31%，0.90%，21.69%，0.35%。因此，可以表明晚稻拋栽相比較晚稻人插，氮素積累量有所提高，而且相比而言葉片積累量的提高比例更大，不足之處并沒有得出水稻各個器官之間的轉(zhuǎn)運特性。多種研究表明，不同的種植方式會影響水稻的光照和養(yǎng)分利用，使得水稻的不同器官氮素積累與分配有所差異[9,20-22]。本研究表明，試驗處理間水稻單株氮素積累量在分蘗期以處理2最高，齊穗期、乳熟期和成熟期以處理4最高。不同處理對單株氮素積累量和莖鞘含氮率的影響程度順序為齊穗期>乳熟期>成熟期>分蘗期。不同處理對葉片含氮率的影響程度順序為齊穗期>分蘗期>成熟期>乳熟期。不同處理對穗部含氮率的影響程度為齊穗期>成熟期>乳熟期。因此表明，不同處理對雙季稻全生育時期的氮素積累量和莖鞘、葉、穗的含氮率的影響作用最大為齊穗期。本研究在借鑒前期雙季稻干物質(zhì)積累與各部位分配比例的基礎(chǔ)上，進一步的揭示了在4個主要生育時期雙季稻氮素積累以及各部位的分配情況，可以為探究最佳的水稻種植方式提供依據(jù)。

3.2 產(chǎn)量與植株氮素積累的相關(guān)性

水稻生長與產(chǎn)量形成與營養(yǎng)物質(zhì)的關(guān)系密切，而氮素營養(yǎng)是其中最重要的因素之一。任萬軍等[23]研究表明，從水稻移栽到孕穗期的氮素積累量以人工移栽最高，常規(guī)拋秧次之，免耕高留茬拋秧最低；而孕穗后免耕高留茬拋秧各器官含氮率最高，氮素積累量也逐漸超過常規(guī)拋秧。不同種植方式水稻植株含氮率均是拔節(jié)期最高，隨著生育進程逐漸降低[24]。王春雨等[19]研究表明，植株氮積累量在拔節(jié)期表現(xiàn)為機插>人插>直播，抽穗和成熟期氮素積累量則表現(xiàn)為人插>機插>直播。氮素吸收積累量是干物質(zhì)積累量和稻株含氮率的乘積，一般認為氮素積累量高，產(chǎn)量也高[25-26]。本研究表明，不同處理水稻單株氮素積累量與產(chǎn)量在乳熟期呈顯著相關(guān)，在其他生育時期相關(guān)性不顯著。產(chǎn)量與分蘗-齊穗期和齊穗-乳熟期2個階段單株氮素積累量呈不顯著正相關(guān)，而播種-分蘗期和乳熟-成熟期這2個階段單株氮素積累量與之相反，呈不顯著負相關(guān)。產(chǎn)量與水稻分蘗期單株莖鞘含氮率呈不顯著負相關(guān)，與其他時期均呈不顯著正相關(guān)，且乳熟期相關(guān)性最大，其次是齊穗期，相關(guān)性最小的是成熟期。水稻單株葉片氮素積累量受產(chǎn)量影響程度隨時間的增長而呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。水稻葉片含氮率與產(chǎn)量均呈不顯著正相關(guān)，在乳熟期相關(guān)性達到最大(0.80)，與水稻單株葉片氮素積累量隨生育期的增長相關(guān)性不斷增加，但均不顯著，在成熟期達到最大(0.77)。不同處理水稻穗部含氮率在成熟期與產(chǎn)量呈不顯著負相關(guān)，其他時期呈不顯著正相關(guān)，在乳熟期相關(guān)性最高(0.58)。