羅 亢 曾勇軍 石慶華 呂偉生 謝小兵 郭 琳 成 臣 周乾聰

(江西農(nóng)業(yè)大學(xué)教育部/江西省作物生理生態(tài)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330045)

水稻(OryzasativaL.)是我國(guó)的重要糧食作物之一，超過50%的人口以大米為主食[1]。當(dāng)前我國(guó)城鎮(zhèn)化發(fā)展使農(nóng)村人口流失嚴(yán)重，勞動(dòng)力缺乏[2]。因此輕簡(jiǎn)化栽培成為了水稻種植方式的重要趨勢(shì)，目前我國(guó)的輕簡(jiǎn)化栽培主要以機(jī)械移栽、機(jī)械直播、拋秧為主。與機(jī)械移栽、拋秧相比，機(jī)械直播稻具有縮短育秧進(jìn)程、節(jié)本、省工、便于集約化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)[3-5]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)直播稻種植面積超過水稻總播種面積的30%[6]。因此，研究機(jī)直播稻生產(chǎn)對(duì)未來水稻安全生產(chǎn)栽培具有重要意義。

關(guān)于直播稻生產(chǎn)，前人已開展了較多研究。羅錫文等[7]研究表明，直播稻生產(chǎn)中，與精確機(jī)械點(diǎn)播相比，無序撒播群體結(jié)構(gòu)差，通透性弱，干物質(zhì)積累量低，水稻大幅減產(chǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，與移栽稻相比，直播稻生育前期氮素徑流損失顯著增加，氮素吸收與地上部生物量降低，氮肥利用率與產(chǎn)量下降[8]。李祖軍等[9]研究表明，穗數(shù)是影響雙季直播稻增產(chǎn)的主要因素，分蘗能力較弱的早、晚稻品種搭配不適于直播稻穩(wěn)產(chǎn)。李木英等[10]研究發(fā)現(xiàn)，較低的播種量不利于早稻干物質(zhì)生產(chǎn)與氮素積累，過高的密度會(huì)降低葉片的生理水平。研究表明，直播晚稻生產(chǎn)中，農(nóng)戶為追求高產(chǎn)投入較高的氮肥，不利于水稻高效生產(chǎn)[11]?？梢?，直播稻生產(chǎn)中存在群體弱、產(chǎn)量穩(wěn)定性差、氮肥利用率低等問題，既不利于糧食安全又增加生產(chǎn)成本，如何優(yōu)化雙季直播稻栽培技術(shù)亟待解決。

氮肥用量與密度種植是調(diào)控水稻產(chǎn)量形成與氮素利用率的兩大栽培措施。前人關(guān)于氮肥用量與種植密度搭配模式在機(jī)插稻高效生產(chǎn)技術(shù)中已有較多的突破[12-13]，而關(guān)于機(jī)直播雙季優(yōu)質(zhì)稻生產(chǎn)中的施氮量與直播密度配套措施、產(chǎn)量形成及氮素吸收利用特征的研究涉及較少。本研究以當(dāng)?shù)赝茝V的優(yōu)質(zhì)早稻柒兩優(yōu)2012與優(yōu)質(zhì)晚稻美香占2號(hào)為材料，系統(tǒng)分析了施氮量與直播密度下雙季稻產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素、干物質(zhì)生產(chǎn)及氮素積累的變化規(guī)律，以期為機(jī)直播雙季優(yōu)質(zhì)稻的高產(chǎn)與高效栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)地概況

2018—2019年早、晚稻季在上高縣泗溪鎮(zhèn)曾家村(28°17′N，115°07′E)開展大田試驗(yàn)，當(dāng)?shù)氐咎锿寥婪柿χ械?，前作均為水稻，土?0～20 cm)基本養(yǎng)分情況為：有機(jī)質(zhì)30.5 g·kg-1、全氮1.85 g·kg-1、全磷0.85 g·kg-1、全鉀20.5 g·kg-1、速效氮145.25 mg·kg-1、速效磷14.25 mg·kg-1、速效鉀115.89 mg·kg-1。

以優(yōu)質(zhì)稻品種柒兩優(yōu)2012(生育期約109 d)和美香占2號(hào)(生育期約125 d)為早、晚稻試驗(yàn)材料，購(gòu)自當(dāng)?shù)胤N子公司代售點(diǎn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)置施氮量與直播密度兩因素隨機(jī)試驗(yàn)。早、晚稻分別設(shè)4個(gè)施氮量(早稻分別為0、120、150、180 kg·hm-2，晚稻分別為0、120、165、210 kg·hm-2，早、晚稻均以N0、N1、N2、N3表示)與3個(gè)機(jī)直播密度(早稻分別為86、143、200 粒·m-2，晚稻分別為57、114、172?！-2，早、晚稻均以S1、S2、S3表示)，N3的氮肥運(yùn)籌為基肥∶蘗肥∶穗肥=5∶2∶3，早稻N2、N1分別較N3減少基肥純氮30、60 kg·hm-2，晚稻N2、N1分別較N3減少基肥純氮45、90 kg·hm-2，蘗、穗肥用量保持不變。N3的設(shè)定依據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶水稻生產(chǎn)上習(xí)慣施氮量。各小區(qū)面積30 m2，3次重復(fù)。各小區(qū)均做埂隔開，并用塑料薄膜覆蓋在田埂上，各處理單獨(dú)排灌。人工模擬機(jī)械穴點(diǎn)播，采用2BDXZ-10SC(25)模擬直播機(jī)(上海世達(dá)爾)，早稻2018、2019年直播日期分別為4月3日和4月5日，晚稻2018、2019年直播日期為7月15日和7月17日。各小區(qū)磷、鉀肥施用量一致，早、晚稻磷肥(P5O2)施用量分別為75、90 kg·hm-2并全作基肥施用，早、晚稻鉀肥(K2O)施用量分別為150、180 kg·hm-2分基肥與穗肥等量施用。其他管理均按常規(guī)高產(chǎn)栽培措施操作。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 干物質(zhì)與葉面積 分別于分蘗期(tillering stage，TI)、幼穗分化Ⅱ期(phaseⅡof panicle initiation，PI)、抽穗期(heading，HD)、成熟期(maturity，MA)每小區(qū)取0.25 m2植株樣，將莖鞘、葉、穗(抽穗期、成熟期)單獨(dú)分開，用牛皮紙袋裝好，放入烘箱105℃殺青30 min，80℃烘干至恒重，稱取干物質(zhì)重。每處理取20片葉，按照比葉重法[12]計(jì)算并測(cè)定葉面積指數(shù)。

1.3.2 產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成 于成熟期在小區(qū)中心取0.25 m2稻穗，脫粒后用水漂法測(cè)定每穗粒數(shù)、千粒重、結(jié)實(shí)率；每小區(qū)中心處4 m2考察有效穗數(shù)與實(shí)收測(cè)產(chǎn)，折算13.5%的水分為實(shí)際產(chǎn)量。

1.3.3 氮素利用率 將分蘗期、幼穗分化二期、抽穗期、成熟期的地上部植株粉碎，用Foss-8400型全自動(dòng)凱氏定氮儀(福斯集團(tuán)公司，丹麥)測(cè)定植株氮濃度。參考謝小兵等[13]的方法計(jì)算收獲指數(shù)(harvest index)、氮素收獲指數(shù)(N harvest index)，參考郭九信等[14]的方法計(jì)算氮素農(nóng)學(xué)利用率(agronomic efficiency of N，AEN)、氮素吸收利用率(recovery efficiency of N，REN)、氮素生理利用率(physiological efficiency of N，PEN)：

收獲指數(shù)=產(chǎn)量/生物量

(1)

氮素收獲指數(shù)=籽粒吸氮量/植株地上部氮素積累量

(2)

氮素農(nóng)學(xué)利用率=(施氮區(qū)產(chǎn)量-氮空白區(qū)產(chǎn)量)/施氮量

(3)

氮素吸收利用率=(施氮區(qū)植株地上部氮累積量-不施氮區(qū)植株地上部氮累積量)/施氮量×100%

(4)

氮素生理利用率=(施氮區(qū)產(chǎn)量-氮空白區(qū)產(chǎn)量)/(施氮區(qū)植株地上部氮累積量-不施氮區(qū)植株地上部氮累積量)

(5)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用兩年平均值進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用Microsoft Office Excel 2010錄入與整理數(shù)據(jù)，DPS 7.05軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，Origin 9作圖，LSD法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮量與密度對(duì)機(jī)直播雙季稻產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表1方差分析可知，施氮量對(duì)早、晚稻有效穗數(shù)、結(jié)實(shí)率與產(chǎn)量影響顯著，直播密度對(duì)有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率與產(chǎn)量影響顯著，施氮量與直播密度互作對(duì)早、晚稻結(jié)實(shí)率影響顯著。施氮量、施氮量與直播密度互作對(duì)早稻每穗粒數(shù)影響顯著。

表1 機(jī)直播雙季稻產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成的方差分析(F值)Table 1 Analysis of variance of grain yield and yield components of mechanized direct-seeding double cropping rice (F value)

由表2可知，早、晚稻的有效穗數(shù)均隨施氮量與直播密度的增加而增加。早、晚稻每穗粒數(shù)隨直播密度的增加呈下降趨勢(shì)，每穗粒數(shù)總體表現(xiàn)為S1>S2>S3(N0除外)；早稻每穗粒數(shù)中N0低于其他處理，晚稻每穗粒數(shù)以N3最高，N0最低。早、晚稻結(jié)實(shí)率均隨直播密度的增加呈增加趨勢(shì)(早稻N0，晚稻N0、N3除外)，但總體差異較??；高氮處理(N3)顯著降低晚稻結(jié)實(shí)率。施氮量與直播密度對(duì)早、晚稻千粒重影響差異并不顯著。

表2 施氮量和密度對(duì)機(jī)直播雙季稻產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成的影響Table 2 Effects of nitrogen application and mechanized direct-seeding density on yield and yield components

同一直播密度下，早稻產(chǎn)量隨施氮量的增加呈增加的趨勢(shì)，晚稻產(chǎn)量表現(xiàn)為先增后降的趨勢(shì)；早、晚稻分別以N3和N2產(chǎn)量最高。同一施氮量下，早、晚稻產(chǎn)量均隨直播密度增加呈先增加后平穩(wěn)的趨勢(shì)；早、晚稻產(chǎn)量均以S2或S3最高。雙季直播早、晚稻氮密組合分別以N3S2和N2S2產(chǎn)量最高，早稻的N2S2與N3S2兩處理間產(chǎn)量無明顯差異?？傊?，合理提高直播密度與施氮量有利于機(jī)直播雙季稻增產(chǎn)，過高的施氮量不利于直播晚稻高產(chǎn)。

2.2 施氮量和密度對(duì)機(jī)直播雙季稻氮素利用率的影響

由表3可知，施氮量與直播密度對(duì)機(jī)直播雙季稻氮素農(nóng)學(xué)利用率均有顯著影響(早稻F值分別為5.47*和1 267.04**，晚稻F值分別為8.80**和25.84**)，施氮量對(duì)晚稻氮素吸收利用率和氮素生理利用率的影響顯著(F值分別為30.20**和83.87**)。同一直播密度下，機(jī)直播雙季稻氮素農(nóng)學(xué)利用率和氮素吸收利用率隨施氮量的增加呈下降趨勢(shì)。同一施氮量下，早、晚稻S2和S3的氮素農(nóng)學(xué)利用率、氮素吸收利用率、氮素生理利用率較S1增加。因此，合理提高直播密度可以提高機(jī)直播雙季稻氮素利用率，過量施氮降低直播晚稻氮素利用率。

表3 施氮量和密度對(duì)機(jī)直播雙季稻氮素利用率的影響Table 3 Effects of nitrogen application and mechanized direct-seeding density on nitrogen use efficiency

2.3 施氮量和密度對(duì)機(jī)直播雙季稻干物質(zhì)量的影響

由圖1可知，同一直播密度下，隨施氮量的提高，直播早稻各生育期的干物質(zhì)量均增加，以N3最高；直播晚稻各生育期的干物質(zhì)量隨施氮量的增加呈先增加后穩(wěn)定的趨勢(shì)，以N2或N3最高。同一施氮量下，隨直播密度的增加，直播早、晚稻各生育期的干物質(zhì)量均呈先增加后穩(wěn)定的趨勢(shì)，均以S2或S3最高。雙季早、晚稻干物質(zhì)積累量最高的氮密組合分別為N3S2(或N2S2)和N2S2。綜上，合理提高施氮量與直播密度可促進(jìn)機(jī)直播雙季稻抽穗前、后干物質(zhì)的生產(chǎn)與積累，但過量的施氮并未進(jìn)一步提高直播晚稻抽穗前、后干物質(zhì)生產(chǎn)。

圖1 施氮量和密度對(duì)機(jī)直播雙季稻各生育期干物質(zhì)量的影響Fig.1 Effects of nitrogen application and mechanized direct-seeding density on dry matter accumulation in different growth periods

2.4 施氮量和密度對(duì)機(jī)直播雙季稻葉面積指數(shù)的影響

由圖2可知，同一直播密度下，隨施氮量的增加，直播早稻各生育期葉面積指數(shù)呈增加的趨勢(shì)，以N3最高；直播晚稻各生育期葉面積指數(shù)呈先增加后穩(wěn)定的趨勢(shì)，以N2最高。雙季直播早、晚稻各生育期葉面積指數(shù)隨直播密度的增加呈先增加后穩(wěn)定的趨勢(shì)，以S2或S3最高。說明合理提高施氮量與直播密度可提高機(jī)直播雙季稻群體各生育期的葉面積指數(shù)。

圖2 施氮量和密度對(duì)機(jī)直播雙季稻各生育期葉面積指數(shù)的影響Fig.2 Effects of nitrogen application and mechanized direct-seeding density on leaf area index in different growth periods

2.5 施氮量和密度對(duì)機(jī)直播雙季稻氮素積累量的影響

由圖3可知，同一直播密度下，早稻施氮量處理各生育期氮素積累量隨施氮量增加呈增加的趨勢(shì)，但晚稻各施氮處理氮素積累量隨施氮量的增加呈先增后穩(wěn)定的趨勢(shì)。同一施氮量下，機(jī)直播雙季稻S2、S3的氮素積累量較S1增加，S2與S3間差異不大。因此，合理的施氮量與直播密度可提高機(jī)直播雙季稻氮素積累量，施氮量過高反而不利于直播晚稻的氮素吸收與積累。

圖3 施氮量和密度對(duì)機(jī)直播雙季稻各生育期氮素積累量的影響Fig.3 Effects of nitrogen application and mechanized direct-seeding density on N uptake in different growth periods

由圖4可知，同一直播密度下，提高施氮量可增加機(jī)直播雙季稻抽穗期氮素積累量與葉面積比例。同一施氮量下，S2與S3的抽穗期直播雙季稻氮素積累量與葉面積比例較S1略微增加(N2除外)?？偠灾?，直播密度對(duì)葉面積指數(shù)促進(jìn)作用高于對(duì)氮素積累的促進(jìn)作用，施氮量對(duì)氮素積累提高的作用高于葉面積指數(shù)。

圖4 施氮量和密度對(duì)抽穗期氮素積累量與葉面積指數(shù)比例(等高線圖)的影響Fig.4 Effects of nitrogen application and direct-seeding density on ratio of N uptake to leaf area index (digital contour plot)at heading stage

2.6 施氮量-直播密度互作下機(jī)直播雙季稻碳、氮積累的關(guān)系

由圖5可知，機(jī)直播雙季稻抽穗期干物質(zhì)量與氮素積累量、群體氮濃度呈顯著線性相關(guān)(早、晚稻P<0.01)。早稻干物質(zhì)量隨群體氮濃度增加呈增加趨勢(shì)，晚稻最高干物質(zhì)量對(duì)應(yīng)并非最高群體氮濃度。機(jī)直播雙季稻干物質(zhì)量隨氮素積累量的增加而增加。較高的干物質(zhì)量促進(jìn)氮素積累，但過高的群體氮濃度并未提高晚稻干物質(zhì)量。因此，機(jī)直播雙季稻抽穗后氮素積累量并不依賴于較高施氮供應(yīng)，而取決于較高的抽穗后干物質(zhì)量。

圖5 抽穗期氮素積累量、群體氮濃度與干物質(zhì)的關(guān)系Fig.5 Relationship between nitrogen uptake,aboveground N concentration and dry matter at heading stage

2.7 施氮量-直播密度互作對(duì)機(jī)直播雙季稻收獲指數(shù)與氮素收獲指數(shù)的影響

由圖6可知，施氮量與直播密度對(duì)直播早、晚稻收獲指數(shù)與氮素收獲指數(shù)的影響規(guī)律一致。同一直播密度下，機(jī)直播雙季稻的施氮量處理的收獲指數(shù)、氮素收獲指數(shù)顯著低于N0，施氮處理間差異不顯著。同一施氮量下，機(jī)直播雙季稻的收獲指數(shù)與氮素收獲指數(shù)在不同直播密度間差異不大。

圖6 施氮量和密度對(duì)機(jī)直播雙季稻收獲指數(shù)與氮素收獲指數(shù)的影響Fig.6 Effects of nitrogen application and mechanized direct-seeding density on harvest index and nitrogen harvest index

3 討論

3.1 施氮量和密度對(duì)機(jī)直播雙季稻物質(zhì)積累及產(chǎn)量的影響

干物質(zhì)積累是產(chǎn)量形成的重要基礎(chǔ)，水稻70%的產(chǎn)量來源于花后干物質(zhì)的生產(chǎn)與積累。也有研究發(fā)現(xiàn)，前期較高的群體質(zhì)量，是后期高生物量與氮素積累量及氮素高效轉(zhuǎn)運(yùn)的前提[15-16]。相關(guān)研究表明[17]，不同水稻群體產(chǎn)量的提高與生物量呈正相關(guān)，適當(dāng)提高施氮量可顯著改善群體結(jié)構(gòu)，提高作物生長(zhǎng)速率與光合勢(shì)，促進(jìn)光合產(chǎn)物的合成與積累，提高物質(zhì)向籽粒分配的效率。唐健等[18]研究表明，過量的施氮量既不能提高群體氮素積累量也不能提高生物產(chǎn)量。本研究表明，直播早稻在施氮量為0～180 kg·hm-2范圍內(nèi)，各生育期干物質(zhì)量與葉面積指數(shù)隨施氮量的增加呈增加趨勢(shì)，而直播晚稻在施氮量為0～210 kg·hm-2時(shí)，群體氮濃度呈增加的趨勢(shì)，氮素積累量、干物質(zhì)量及產(chǎn)量呈先增加后穩(wěn)定的趨勢(shì)。出現(xiàn)以上結(jié)果的原因可能是合理的氮肥促進(jìn)了光合碳、氮積累，并促進(jìn)同化物質(zhì)向籽粒的運(yùn)輸；而過量的氮素供應(yīng)，花后植株較高的蛋白合成需消耗較多碳水化合物，導(dǎo)致光合器官向籽粒同化物質(zhì)分配減少[19-20]。徐新朋等[17]研究發(fā)現(xiàn)，移栽稻生產(chǎn)中，雙早、晚稻均在施氮量為180 kg·hm-2時(shí)達(dá)到最高產(chǎn)量。且有研究顯示，雙季機(jī)插晚稻達(dá)到最高產(chǎn)量的施氮量高于機(jī)插早稻[19]。本研究結(jié)果表明，直播早稻獲取最高產(chǎn)量時(shí)的施氮量高于晚稻，但晚稻產(chǎn)量高于早稻。導(dǎo)致這一結(jié)果的原因是早稻季的陰雨低溫天氣較多，抑制早稻分蘗的發(fā)生，增加施氮量能促進(jìn)分蘗發(fā)生。對(duì)于晚稻生產(chǎn)，充足的溫光資源有利于水稻群體對(duì)無機(jī)氮肥與土壤氮素的吸收，促進(jìn)干物質(zhì)積累。有研究表明，增密可顯著提高水稻碳、氮積累量及產(chǎn)量，這可能與合理的提高種植密度后群體生產(chǎn)力的增益高于單株生產(chǎn)力的損失有關(guān)[21-22]。本研究表明，機(jī)直播雙季稻中，相比于S1，S2與S3分蘗期、幼穗分化Ⅱ期及抽穗期干物質(zhì)生產(chǎn)與氮素積累量提高，導(dǎo)致水稻增產(chǎn)，S2與S3間無差異。這與前人研究結(jié)果一致，適當(dāng)提高種植密度，可優(yōu)化群體光分布，提高冠層生產(chǎn)力，增加光合碳氮積累量，促進(jìn)同化物質(zhì)向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)；當(dāng)種植密度過大，較大的群體庫(kù)容對(duì)養(yǎng)分需求過高，個(gè)體的氮素積累量與光合物質(zhì)向籽粒的分配比例下降，每穗粒數(shù)與單株生產(chǎn)力變異增大，限制水稻進(jìn)一步增產(chǎn)[23-24]。Huang等[19]研究表明，“早晚兼用”型雙季機(jī)插稻中，提高種植密度可以彌補(bǔ)減氮對(duì)產(chǎn)量的損失，實(shí)時(shí)氮肥管理中早稻增密減氮幅度高于晚稻。李超等[25]研究發(fā)現(xiàn)，稻草還田下，與常氮常密相比，減氮增密抑制了雙季機(jī)插稻個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育，但保持了群體花后物質(zhì)生產(chǎn)力，保證了水稻穩(wěn)產(chǎn)，且雙季早、晚稻間減氮增密對(duì)產(chǎn)量的效應(yīng)并無明顯差異。本研究發(fā)現(xiàn)，機(jī)直播雙季稻中，增密減氮可維持抽穗前、后較高的群體物質(zhì)生產(chǎn)力，保持穩(wěn)產(chǎn)，晚稻增密減氮幅度高于早稻。以上結(jié)果不一致的原因可能與氣候條件、地力及品種等差異有關(guān)?？梢?，合理的氮肥管理與密度調(diào)控更有利于促進(jìn)機(jī)直播雙季稻增產(chǎn)，但關(guān)于機(jī)直播雙季稻品種與種植制度對(duì)增密減氮響應(yīng)的差異仍需驗(yàn)證。

3.2 施氮量和密度對(duì)機(jī)直播雙季稻氮素吸收與利用的影響

種植密度與施氮量是影響水稻氮素吸收與利用的重要因素。前人研究表明，增密可促進(jìn)水稻對(duì)地力的利用，降低氮肥損失，提高氮肥利用率；但種植密度過高，不利于后期水稻氮素積累，導(dǎo)致氮素利用率下降[26-28]。本研究結(jié)果表明，同一施氮量下，密植(S2)可促進(jìn)雙季直播稻分蘗期至成熟期的氮素吸收，降低氮肥損失，提高氮素農(nóng)學(xué)利用率、氮素吸收利用率、氮素生理利用率；當(dāng)進(jìn)一步增密(S3)時(shí)，機(jī)直播雙季稻的氮素農(nóng)學(xué)利用率、氮素吸收利用率及氮素生理利用率不再增加。氮肥施用過量造成作物氮素奢侈吸收與氮肥損失，對(duì)環(huán)境造成不利影響。本研究結(jié)果表明，直播早稻中，施氮量為180 kg·hm-2時(shí)，抽穗期的氮素積累量、干物質(zhì)量及產(chǎn)量最高，但氮素農(nóng)學(xué)利用率、氮素生理利用率、氮素吸收利用率降低；而直播晚稻中，過量施用氮肥(210 kg·hm-2)并未獲取最高的氮素積累量與產(chǎn)量，氮素農(nóng)學(xué)利用率、氮素生理利用率、氮素吸收利用率最低。這與前人研究結(jié)果一致，施氮可促進(jìn)植株對(duì)氮素的吸收，但同時(shí)也會(huì)增加氮素的損失，降低氮肥回收效率[14]。施氮量與種植密度對(duì)作物氮素吸收與利用具有耦合作用。謝小兵[13]和周江明等[27]研究表明，低密高氮模式與增密減氮模式的氮素積累、干物質(zhì)量并無顯著差異，但后者提高了氮素農(nóng)學(xué)利用率、氮素生理利用率、氮素吸收利用率。Zhu等[29]研究結(jié)果表明，與稀植高氮相比，增苗減氮顯著降低了氮素積累量，但提高了氮素農(nóng)學(xué)利用率、氮素收獲指數(shù)、干物質(zhì)生產(chǎn)效率。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，機(jī)直播雙季稻中，與農(nóng)民高產(chǎn)模式(N3S1)相比，增密減氮模式(N2S2)的干物質(zhì)量與氮素積累無差異，氮素農(nóng)學(xué)利用率、氮素生理利用率、氮素吸收利用率、氮素收獲指數(shù)增加。以上結(jié)果不一致的原因可能與品種與種植制度的差異有關(guān)。本研究?jī)H驗(yàn)證增密減氮提高氮素回收效率，未系統(tǒng)分析其對(duì)氮素去向的影響，同時(shí)多年的增密減氮是否會(huì)引起土壤肥力的下降，仍需進(jìn)一步試驗(yàn)評(píng)價(jià)。

3.3 機(jī)直播雙季稻氮密搭配模式

種植密度是影響單位面積穗數(shù)的栽培措施，氮素是調(diào)控作物生長(zhǎng)發(fā)育及干物質(zhì)生產(chǎn)的營(yíng)養(yǎng)成分，協(xié)調(diào)二者之間的關(guān)系對(duì)水稻高效、增產(chǎn)具有重要意義。吳培等[30]研究表明，機(jī)直播晚粳生產(chǎn)中，在一定程度上增加種植密度可彌補(bǔ)減量施氮對(duì)產(chǎn)量的損失，全生育干物質(zhì)量、光合勢(shì)與葉面積指數(shù)保持較高的水平。本研究結(jié)果表明，機(jī)直播雙季稻中，相比于N2S1，減少16.67%基肥施氮量、增加66.76%直播密度模式(早稻N1S2)與減少27.27%基肥施氮量、增加200%的直播密度模式(晚稻N1S2)可保持穩(wěn)產(chǎn)，同時(shí)氮素農(nóng)學(xué)利用率、氮素生理利用率、氮素吸收利用率提高；合理施氮量下提高直播密度(N2S2)進(jìn)一步提高氮素積累量、干物質(zhì)量及產(chǎn)量。以上研究結(jié)果不一致的原因可能是基因型的差異，前人研究試驗(yàn)材料為大穗型高產(chǎn)型品種，較高的單株生產(chǎn)力有利于促進(jìn)群體對(duì)土壤氮素的吸收與利用，較大幅度的增密減氮更能發(fā)揮其產(chǎn)量潛力，而本試驗(yàn)中小穗優(yōu)質(zhì)型品種更依賴于氮素的供應(yīng)，適度的增密減氮更有利于穩(wěn)產(chǎn)增效。陳佳娜等[31]研究結(jié)果表明，低氮密植是“早晚兼用”型雙季機(jī)插稻高產(chǎn)、高效栽培模式。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，機(jī)直播雙季稻生產(chǎn)中，以高氮(早稻180 kg·hm-2，晚稻210 kg·hm-2)與中密(早稻143?！-2，晚稻114?！-2)模式和中氮(早稻150 kg·hm-2，晚稻165 kg·hm-2)與中密(早稻143?！-2，晚稻114?！-2)模式周年產(chǎn)量最高，兩者間無明顯差異，但后者氮素利用率更高。說明在雙季機(jī)直播稻生產(chǎn)中，適當(dāng)提高直播密度，基肥施氮量減少16.67%～27.27%，可穩(wěn)產(chǎn)增效。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，施氮與增密可提高各生育期葉面積指數(shù)，促進(jìn)抽穗期碳、氮物質(zhì)積累，協(xié)同提高機(jī)直播雙季稻產(chǎn)量。機(jī)直播雙季稻中，N2S2抽穗后葉面積指數(shù)、干物質(zhì)量及氮素積累量較高，同時(shí)具備較高的氮素農(nóng)學(xué)利用率、氮素生理利用率及氮素吸收利用率。因此，機(jī)直播早、晚稻在施氮量與直播密度組合分別為150 kg·hm-2與143?！-2、165 kg·hm-2與114?！-2時(shí)，可以達(dá)到增產(chǎn)與氮高效協(xié)同。