何 軍，鐘盛建，張宇航，何天楷，趙樹君，程 磊，陳 揚，馬一航，陶 源

(1.三峽大學 水利與環(huán)境學院，湖北 宜昌 443002；2. 三峽大學 三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部工程研究中心，湖北 宜昌 443002；3. 湖北省漳河工程管理局，湖北 荊門 448156)

緩釋肥(Slow-Release Fertilizer)是一種利用包衣技術緩慢釋放無機肥料的新型環(huán)保復合型肥料，它的釋放周期長、養(yǎng)分釋放速度緩慢，能夠滿足作物不同生育期對肥料的需求[1,2]。近年來，對于緩釋肥的研究不斷深入，緩釋肥對水稻產量的提升作用已有大量試驗論證[3,4]，但緩釋肥與節(jié)水灌溉耦合及其適宜性研究少見報道。當前隨著全球氣候變化，極端氣候頻現(xiàn)，重旱易發(fā)區(qū)范圍表現(xiàn)出擴張的態(tài)勢[6,7]，采用節(jié)水灌溉在一定程度上能夠減少農田水分的滲漏及蒸發(fā)，提高灌溉水利用率[8-11]，減少溫室氣體排放[12]，降低干旱可能造成的損失。目前，農業(yè)灌溉節(jié)水潛力理論估算方法，節(jié)水灌溉數(shù)學模型，高效節(jié)水灌溉信息化系統(tǒng)的研究逐步深入[13-16]，我國農業(yè)種植戶對節(jié)水灌溉的接受程度也在提高[17]，我國未來節(jié)水灌溉不斷深入和推廣的趨勢明顯?；谏鲜鲈颍疚倪x取長江中下游典型灌區(qū)湖北省漳河灌區(qū)開展緩釋肥間歇灌耦合條件下的水稻測坑試驗，觀察分析水稻的株高、葉綠素、分蘗數(shù)、產量及黃熟期干物質特征等，以期為優(yōu)化緩釋肥節(jié)水灌溉耦合模式等提供參考。

1 材料與方法

試驗地點位于湖北省荊門市東寶區(qū)卻集村的湖北省灌溉試驗中心站(30°54′15″N，112°05′16″E)。試驗水稻品種為荃早優(yōu)絲苗，屬于秈型雜交水稻品種。試驗采用2 m×2 m的測坑栽植，移栽植株間距20 cm×20 cm，設有防雨棚，試驗共4個處理：淹灌傳統(tǒng)肥(W1F1)、淹灌緩釋肥(W1F2)、間歇灌緩釋肥(W2F2)、間歇灌傳統(tǒng)肥(W2F1)，每個處理設置3個重復，共計12個測坑。兩種水分管理模式-淹水灌溉W1和間歇灌W2，其中W2的水層控制參照文獻[5]。兩種施肥類型為傳統(tǒng)肥F1和緩釋肥F2。F1：氮肥水平以N計為180 kg/hm2，施基肥時用碳酸氫銨(NH4HCO3)，追肥時用尿素CO(NH2)2；磷肥：以P2O5計72 kg/hm2，施過磷酸鈣；鉀肥：以K2O計115 kg/hm2，施氯化鉀。磷、鉀肥作為基肥一次施入，氮肥50%基肥、50%追肥?；试诓逖碚貢r施入，追肥(分蘗肥)在移栽后15 d左右施入。F2：與施入傳統(tǒng)肥氮磷鉀有效含量相當?shù)木忈尫?，插秧整地時作底肥一次性施入。

水稻生態(tài)特性指標考慮植株株高，分蘗數(shù)和葉綠素。其中葉綠素含量采用葉綠素SPAD值表示，采用SPAD-502PLUS葉綠素測定儀測取，該儀器廣泛應用在植物葉綠素測取試驗和研究中，取得了較好效果。株高和葉綠素SPAD值的測取頻次為每日一次，分蘗數(shù)在分蘗期每兩日測取一次，其余時段為每周測取一次，水稻黃熟期收割后進行測產，并分根、莖、葉、稻穗等器官剪取，于烘箱120 ℃殺青半小時，90 ℃烘干至恒重稱重。

2 結果與分析

2.1 不同水肥處理對水稻株高的影響

圖1為不同水肥處理下水稻的株高變化趨勢。總體來看，所有處理的株高在8月7日之前都處于增長階段，由50 cm左右增長至110～125 cm，此后兩周內各處理株高相繼不再增大，介于110～125 cm。淹水灌溉W1模式下，在追肥后的前三周(6月15日至7月10日)，傳統(tǒng)肥F1條件的株高平均每周比緩釋肥F2高出1 cm，追肥后前四周株高平均增長率F1條件比F2高4.1%，追肥后前五周的平均增長率，F(xiàn)2超過F1，雖然平均增長率都在下降，但傳統(tǒng)肥F1組明顯下降得更快；W2模式下 ，在追肥后的前三周和前四周，F(xiàn)1的株高增長率分別比F2高出14.5%和6.5%。F2條件追肥后前五周的平均增長率比F1高0.28%，相差不大。F1條件下，W2與W1的株高沒有呈現(xiàn)出明顯差異，不同時段差距基本在2.2cm之內，但黃熟期的株高，間歇灌W2 模式達114.2 cm，略高于W1的113.1 cm，而平均株高增長率(每周)W2全生育期均高于 W1。F2條件下，W2模式株高均低于W1，而W2模式平均株高增長率在前五周高于W1，此后W2的平均株高增長率低于W1。8月21日后，所有處理植株株高基本趨于穩(wěn)定，介于111.9～122.1 cm。

總的來看，淹水灌溉模式和緩釋肥耦合對株高促進效果顯著，緩釋肥間歇灌處理一定程度抑制株高增長。相較于淹灌，間歇灌傳統(tǒng)肥處理下一定程度上會促進株高增長。

2.2 不同水肥處理對水稻葉綠素SPAD值的影響

圖2為不同水肥處理下水稻的葉綠素SPAD值變化趨勢。在W1條件下，F(xiàn)2的葉綠素SPAD值與F1的差距除8月28日外，其余都保持在10%以內。除了7月3日和7月17日，F(xiàn)1的葉綠素SPAD值比F2高出4.2%和6.1%之外，其余時段的SPAD值都是F2更高，且最多高出13.2%。在W2模式下，6月23日、7月3日、8月7日及8月10日4個時段附近，F(xiàn)1的葉綠素SPAD值略高于F2，均不超過2%。其余時段F2的SPAD值均高于F1，最多高出8.67%。在F2條件下，W2的葉綠素SPAD值僅在7月17日、8月14日和9月8日附近超過W1，差值均不超出2.1。而W2的葉綠素SPAD值低于W1的時段有九個，平均差值達到了2.4。F1條件下，W2的葉綠素SPAD值僅在6月23日、7月31日、8月14日及9月8日四個時段超過W1，平均超出1.0，而W2被W1超過的SPAD值達到了平均每個時段1.5。

總體來看，無論是淹灌還是間歇灌模式，緩釋肥條件的葉綠素SPAD值和傳統(tǒng)肥相差不大，但是緩釋肥條件葉綠素SPAD值超過傳統(tǒng)肥的時段更長，表明施用緩釋肥比施用傳統(tǒng)肥能使水稻在一個較長的時段內維持更高的葉綠素含量，這對水稻各時段的有機物合成尤其光合作用是有利的。無論是單獨分析緩釋肥條件還是傳統(tǒng)肥條件，間歇灌模式的葉綠素SPAD值在更長的時間下低于淹水灌溉，這表明間歇灌會一定程度上減少葉綠素的合成量。

圖2 不同水肥處理水稻葉綠素SPAD值變化趨勢Fig.2 Variation tendency of chlorophyll SPAD value of rice under different water and fertilizer treatments

2.3 不同水肥處理對分蘗數(shù)的影響

如圖3所示，F(xiàn)2條件下，各時段淹水灌溉W1的分蘗數(shù)高于間歇灌W2，并在7月10日至24日時間段內，超過30%，依次分別為44.8%(6.2個)、31.7%(4.9個)、33.2%(5.1個)。傳統(tǒng)肥F1條件下，6月15日至7月5日期間，W2的分蘗數(shù)高于W1，分別高出13.1%(0.7個)，0.8%(0.1個)，11.7%(1.4個)。除此之外，W1的分蘗數(shù)均大于W2，介于17%～0.6%。W1模式下，各時段F2條件的分蘗數(shù)均大于F1，百分比最大高出35.0%(6月15日)，最小高出為7.93%(7月24日)；分蘗數(shù)差距最大為4.3個(8月7日)，最小為1.3個(8月28日)。間歇灌W2模式下，6月15日至7月24日，F(xiàn)2條件分蘗數(shù)小于F1，差值逐漸由16.8%降到5.4%，接著F2超出F1條件8.4%，達到最大11.8%后開始回落，最后兩者分蘗數(shù)僅相差0.1個?？傮w呈現(xiàn)出F2先追趕并超過F1，而后又被F1追趕的態(tài)勢。

圖3 不同水肥處理水稻分蘗數(shù)變化趨勢Fig.3 Variation tendency of tiller number of rice under different water and fertilizer treatments

經上述對比，傳統(tǒng)肥條件下，不同灌溉模式引起的差異要遠小于其在緩釋肥條件下引起的差異，表明間歇灌緩釋肥處理對植株分蘗過程的促進作用產生了一定限制。緩釋肥對水稻的分蘗過程具有明顯的促進作用，而間歇灌模式則會呈現(xiàn)一定的削弱。

2.4 不同水肥處理對水稻產量和黃熟期干物質的影響

如圖4所示，間歇灌緩釋肥處理的產量最高，其次是淹灌緩釋肥處理、間歇灌傳統(tǒng)肥處理、淹灌傳統(tǒng)肥處理，依次為10 505、10 386、10 056和9 679 kg/hm2。傳統(tǒng)肥F1條件下，間歇灌W2比淹水灌溉W1高出377 kg/hm2(3.4%)；緩釋肥F2條件下，W2模式比W1高出119 kg/hm2(1.14%)。W1模式下，F(xiàn)2條件比F1高出707 kg/hm2(7.30%)；W2模式下，F(xiàn)2比F1高出449 kg/hm2(4.46%)。施用緩釋肥以及采用間歇灌模式均能促進水稻產量提升。總體來看，緩釋肥間歇灌耦合模式是最適宜的選擇。

圖4 不同水肥處理水稻產量對比Fig.4 Comparison of rice yield under different water and fertilizer treatments

如表1所示，淹灌緩釋肥處理的黃熟期干物質總量最高，達13 945.2 kg/hm2，比最低的間歇灌溉傳統(tǒng)肥處理高出33.6%。分別在W1、W2條件下，緩釋肥F2條件的各部分干物質積累量、總干物質積累量以及穗干物質積累量占自身總干物質積累量的比值均比傳統(tǒng)肥F1高。F1條件下，W2只在根部分的干物質積累量上以592.4 kg/hm2超過W1的462.0 kg/hm2，在干物質積累量百分比上，W2的根、莖分別以5.7%、24.2%超過了W1的4.0%、22.6%，但W2的葉、穗分別為10.9%、59.2%，不及W1的11.4%、62%。F2條件下，W2與W1干物質對比關系與F1條件大體類似，不同之處在于，此時W2莖部分干物質積累量也超過了W1。淹灌傳統(tǒng)肥處理與間歇灌緩釋肥的空秕率較低，分別為5.40%、5.71%，淹灌緩釋肥和間歇灌傳統(tǒng)肥的空秕率達到了較高的8.21%和7.54%。

總體來看，緩釋肥促進干物質積累作用十分明顯，并且一定程度上使穗干物質占比得到了提升。間歇灌減少了葉、穗的干物質積累占比，這與何軍等的研究結果一致[6]。間歇灌模式下，植株可能由于缺水把大量的肥力集中于根系與莖，以便吸收足夠的水分，呈現(xiàn)“以肥補水”效應，最終獲得高產。

3 結論與討論

本文開展了緩釋肥條件間歇灌對水稻株高、分蘗、葉綠素、產量及黃熟期干物質影響的測坑試驗，得出以下結論：

表1 不同水肥處理水稻黃熟期干物質在各器官之間的分布Tab.1 Distribution of dry matter among organs under different water and fertilizer treatments at yellow maturing stage of rice

(1)緩釋肥在淹灌模式下對水稻株高、分蘗數(shù)有明顯促進作用，而在間歇灌模式下，株高不如傳統(tǒng)肥條件。黃熟期，淹灌緩釋肥株高最大，為117.5 cm，比最小的間歇灌緩釋肥高4.1%，淹灌緩釋肥的分蘗數(shù)為15.3，比間歇灌緩釋肥多1.5。不同水肥處理對葉綠素SPAD值影響不明顯，不同水肥處理的葉綠素SPAD值在各個時期的最大差距不超過3.8，整個生育期的平均值差小于1.6。

(2)緩釋肥和間歇灌都具有可觀的增產作用。間歇灌緩釋肥產量最高，為10 505 kg/hm2，高出淹灌緩釋肥1.1%，高出間歇灌傳統(tǒng)肥4.5%，淹灌傳統(tǒng)肥處理產量最低，為9 679 kg/hm2。間歇灌使黃熟期根莖的干物質占比提高。間歇灌緩釋肥處理根干物質占比在所有處理中最大，達到6.6%，間歇灌傳統(tǒng)肥的莖干物質占比最大，達到24.2%，其次是間歇灌緩釋肥。淹灌傳統(tǒng)肥和間歇灌緩釋肥處理空秕率較低，緩釋肥條件下，采用間歇灌對空秕率的控制有益。

緩釋肥條件下采用間歇灌模式能達到既節(jié)水又增產的目的，這對于實現(xiàn)農業(yè)節(jié)水增產具有重要意義。其原因可能在于間歇灌限制了無效分蘗，以及干濕交替的水分管理環(huán)境迫使水稻根系及莖活性增強，吸收利用養(yǎng)分和水分的能力有所提升，加之緩釋肥為水稻植株提供各時期所需要的養(yǎng)分，因而獲得高產。本次試驗設有防雨棚，且在測坑中進行，接下來應開展緩釋肥條件的小區(qū)、大田等大尺度田間試驗，以及多種節(jié)水灌溉水分管理模式，方能使結論更為可靠和豐富多樣，更好地指導生產實踐。