石愛龍，王禮煌，李文秀，王學華

(湖南農(nóng)業(yè)大學 農(nóng)學院，南方糧油作物協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 長沙 410128)

水稻是我國主要的糧食作物之一，年播種面積達3 100 hm2，也是灌溉水用量和化肥消耗量雙高的作物[1]。近年來，隨著傳統(tǒng)水稻種植方式伴隨著水資源短缺，肥料成本過高等矛盾日益突出，水稻干濕交替種植方式越來越受到重視。水分和肥料是影響水稻生長發(fā)育和產(chǎn)量的關(guān)鍵因素，農(nóng)戶為追求產(chǎn)量，往往投入過多水肥而造成浪費，故在保障水稻高產(chǎn)的同時，節(jié)水節(jié)肥成了國內(nèi)外研究的重點[2-4]。我國當前水稻的平均施氮量達到180 kg/hm2，超過全球水平75%，氮肥對在水稻生產(chǎn)與高產(chǎn)形成上的作用最為突出，增加氮肥投入是增產(chǎn)最有效的農(nóng)藝措施之一[5-7]。故在資源環(huán)境有限的情況下，追求水稻高產(chǎn)和對氮肥的高效利用，成為各界研究的重點，而研究優(yōu)化減氮處理來減輕肥料施用過多影響農(nóng)田環(huán)境，對我國未來的糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[8-9]。我國絕大部分水稻是水層灌溉條件下種植的，與水層灌溉相比，干濕交替是一種廣泛推廣的節(jié)水灌溉方式，干濕交替除了能節(jié)水外，還能提高水分的利用率，作干濕交替灌溉處理的水稻能節(jié)水高達44%[10-13]。故水稻作干濕交替灌溉方式具有節(jié)約農(nóng)田用水等特點，而適當?shù)臏p氮處理也能達到緩解土壤長期偏重化肥施入造成土壤嚴重的負效應(yīng)，如土壤理化性質(zhì)變惡劣、土壤板結(jié)酸化等問題[14-15]。

丁能飛等[16]研究表明，各水肥處理間差異不顯著，但水層灌溉易造成水稻成熟期間貪青晚熟，而作干濕交替既能避免貪青晚熟現(xiàn)象也能顯著提高水稻產(chǎn)量，較水層灌溉增產(chǎn)5.9%～6.5%。水和氮肥對水稻葉面積指數(shù)具有主要的促進作用，鉀肥和磷肥其次，干濕交替顯著改善了水稻葉面積配置，葉面積指數(shù)、高效葉面積較水層灌溉分別平均提高20.65%，22.81%，同樣作干濕交替的干物質(zhì)較水層灌溉在抽穗期以后能顯著增加[17]。鄭恩楠等[18]研究表明，水肥處理影響了干物質(zhì)的轉(zhuǎn)運，碳含量和土壤呼吸速率以及氮素形態(tài)的積累，控制灌溉下高氮處理下水稻抽穗后期莖葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)運相比其他水肥處理具有顯著優(yōu)勢。褚光等[19]研究表明，灌溉模式和施氮量對水稻生長性狀和產(chǎn)量存在明顯的互作效應(yīng)，通過適宜的水和氮運籌可充分發(fā)揮其互作效應(yīng)，更利于提高水稻有效穗數(shù)和穗粒數(shù)。故通過節(jié)水節(jié)肥方式來保障高質(zhì)量是水稻一直以來的研究熱點[20]。因此，本研究基于田間試驗，通過探索施氮水平和灌溉方式對水稻生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響，遴選最佳水肥處理組合，旨在為實現(xiàn)水稻生產(chǎn)節(jié)水節(jié)肥和豐產(chǎn)高效提供理論依據(jù)與技術(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019年4—10月在湖南省衡陽縣梅花村進行早晚稻種植，該地位于26°59′N，112°22′E。試驗田土壤基本理化性質(zhì)：pH值5.25，有機質(zhì)37.93 g/kg，全氮2.2 g/kg，全磷20.45 g/kg，全鉀0.48 g/kg，堿解氮138.46 mg/kg，速效磷8.03 mg/kg，速效鉀140.94 mg/kg。

1.2 試驗材料

尿素(含N 46%)、過磷酸鈣(含P2O512%)、氯化鉀(含K2O 60%)，試驗中150 kg/hm2肥料配比為N∶P2O5∶K2O=10∶5∶10，120 kg/hm2肥料配比為N∶P2O5∶K2O=8∶5∶10，0 kg/hm2肥料配比中N為0，P2O5∶K2O為5∶10。

供試品種為早稻陵兩優(yōu)942(全生育期113.7 d)、晚稻領(lǐng)優(yōu)華占(全生育期124.8 d)。

1.3 試驗設(shè)計

設(shè)施氮量和灌溉方式2個因素。設(shè)置N1～N3共3個施氮水平(早晚稻均分別為150，120，0 kg/hm2)和W1～W3共3個灌溉方式(早晚稻均分別為水層灌溉、濕潤灌溉、干濕交替灌溉)，其中水層灌溉：全生育期保持2～3 cm水層，收獲前7 d斷水；濕潤灌溉：全期濕潤無水層；干濕交替灌溉：淺水層(3 cm)→落干后3 d→淺水層。共9個處理。采用隨機區(qū)組設(shè)計，灌溉方式為主區(qū)，施氮量為副區(qū)。重復(fù)3次，小區(qū)面積20 m2。早晚稻各處理統(tǒng)一施P2O575 kg/hm2，K2O 150 kg/hm2，磷肥全部作基肥，鉀肥為基肥和分蘗肥各50%。氮肥施肥方案為，基肥∶蘗肥∶穗肥=4∶3∶3。早晚稻均為人工手插，早稻密度為16.7 cm×20 cm，晚稻密度為16.7 cm×26.7 cm。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 葉片SPAD值(葉綠素) 使用便攜式葉綠素儀SPAD-502 PLUS 在各生育時期進行測定。每小區(qū)選生長一致的植株10株，測量頂1葉SPAD值，其平均值作為該樣品的SPAD值。

1.4.2 葉面積指數(shù)(LAI) 于分蘗盛期、孕穗期、齊穗期、乳熟期每小區(qū)取樣2穴，人工測定采用面積(系數(shù))法，單株葉面積(cm2)=Li×Di×k。式中，Li為綠色葉片的長度，Di為葉片最大寬度，k為校正系數(shù)取0.75。葉面積指數(shù)(LAI)=(單株葉面積×m)/108。式中，m為各密度1 hm2的穴數(shù)。

1.4.3 干物質(zhì)積累 將測定葉面積的樣品按莖鞘、葉、穗分開，于105 ℃烘箱中殺青30 min，在80 ℃下烘干至恒質(zhì)量，冷卻至室溫后用電子天平稱取干質(zhì)量。

1.4.4 水稻成熟期產(chǎn)量的測定 成熟期調(diào)查有效穗數(shù)(80穴/小區(qū))，并根據(jù)平均穗數(shù)每小區(qū)取樣5穴考察穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、結(jié)實率，計算理論產(chǎn)量；小區(qū)分收分曬，計算實際產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 23.0 軟件進行數(shù)據(jù)整理與統(tǒng)計分析，采用Duncan′s新復(fù)極差分析法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 水稻不同生育期SPAD的變化

如表1所示，在施氮量與灌溉方式處理下，隨著生育期的推進，早晚稻SPAD值基本上呈先增后減的趨勢，主要在齊穗期達到峰值。

表1 水稻不同生育時期葉片的SPADTab.1 SPAD of rice leaves at different growth stages

從施氮水平來看，早晚稻在全生育期的SPAD值主要呈N1、N2>N3的趨勢。從施氮水平的F值可知，早晚稻在各個生育期對水稻SPAD的影響分別達到極顯著和顯著水平。在分蘗盛期，早稻SPAD值呈N1、N2顯著高于N3，并且N1和N2之間差異不顯著，晚稻呈N1顯著高于N2、N3，并且N2和N3之間無顯著差異。在孕穗期，早稻呈N2顯著高于N3，但N1同N2和N3之間差異不顯著，晚稻呈N1顯著高于N3，但N2同N1和N3之間差異不顯著。在齊穗期，早晚稻均呈N1、N2顯著高于N3，并且N1和N2之間無顯著差異。在乳熟期，早稻呈N1、N2顯著高于N3，并且N1和N2之間無顯著差異，晚稻呈N1顯著高于N2，N2顯著高于N3。在早稻(各個生育期)和晚稻(孕穗期和齊穗期)N1和N2之間的葉片SPAD值相近，但在晚稻(分蘗盛期和乳熟期)N1高于N2。

從灌溉方式來看，各處理間對早晚稻SPAD值均呈W1>W3>W2的趨勢。從灌溉方式的F值可知，僅在早稻(孕穗期)和晚稻(生育前期)對水稻SPAD值的影響達到顯著或極顯著水平，而在早稻(分蘗盛期和生育后期)和晚稻(生育后期)均未達到顯著水平。在早稻(分蘗盛期和生育后期)和晚稻(生育后期)的SPAD值均呈W1、W2和W3之間無顯著差異。在早晚稻孕穗期，SPAD值均呈W1顯著高于W2、W3，并且W2和W3之間無顯著差異。在晚稻分蘗盛期，SPAD值呈W1顯著高于W2，W3同W1和W2之間差異不顯著。綜上說明，灌溉方式對水稻SPAD值的顯著影響主要集中在水稻生育前期，而在生育后期影響較小，而對早晚稻全生育期來說，以W1提高水稻葉片SPAD值作用效果最佳，W3其次。

從施氮水平和灌溉方式的互作效應(yīng)來看，各生育時期在早晚稻葉片SPAD值上均存在極顯著的交互效應(yīng)。在分蘗盛期，早稻以N1W1處理最高，N2W1處理其次，兩者顯著高于其他處理，最低為N3W2處理，增幅達33.6%～36.49%，晚稻以N1W1處理最高，N1W3處理其次，兩者顯著高于最低N2W2處理，增幅達12.38%～17.08%。在孕穗期，早稻以N2W1處理最高，N1W1和N3W1處理其次，并且三者顯著高于最低N3W3處理，增幅達15.49%～17.39%，晚稻以N2W1處理最高，N1W1處理其次，兩者顯著高于最低N3W2處理，增幅達12.67%～13.50%。在齊穗期，早稻以N1W1最高，N2W1處理其次，兩者顯著高于最低N3W2處理，增幅達13.40%～14.04%，晚稻以N1W1最高，N1W3處理其次，兩者顯著高于最低N3W2處理，增幅達32.85%～34.30%。在乳穗期，早稻以N1W1最高，N2W1處理其次，兩者顯著高于最低N3W2處理，增幅達26.98%～27.88%，晚稻以N1W1最高，N1W3處理其次，兩者顯著高于最低處理N3W2，增幅達29.22%～36.45%。綜上早晚稻(生育前期)SPAD值均以N1W1和N2W1處理較高，早晚稻(生育后期)以N1W1、N1W3和N2W1處理較高。

通過施氮水平與灌溉方式互作的F值比較可知，不同處理間對水稻SPAD值的影響程度順序：早稻為乳熟期>分蘗盛期>齊穗期>孕穗期，晚稻為乳熟期>孕穗期>齊穗期>分蘗盛期。說明不同處理早晚稻SPAD值影響均以乳熟期最大，整體表現(xiàn)為早晚稻生育后期影響較大。相關(guān)性分析表明，早晚稻SPAD值均與產(chǎn)量呈正相關(guān)，而在早稻(分蘗盛期)、早晚稻(生育后期)均呈極顯著正相關(guān)，晚稻(分蘗盛期)呈顯著正相關(guān)，早晚稻均在生育后期的相關(guān)系數(shù)較大，說明生育后期的SPAD值對產(chǎn)量影響更大。

以上分析表明，施氮水平和生育前期的灌溉方式以及施氮水平與灌溉方式互作均對葉片SPAD值產(chǎn)生顯著影響，在早稻生育后期的N1W1、N1W2、N2W1和N2W3處理和晚稻生育后期的N1W1、N1W3處理，它們不僅SPAD值較高，且其SPAD值與產(chǎn)量的相關(guān)更密切，因此增產(chǎn)潛力更大。

2.2 水稻不同生育期葉面積指數(shù)的變化

如表2所示，在施氮量與灌溉方式處理下，隨著生育期的推進，早晚稻葉面積指數(shù)(LAI)值基本上呈先增后減的趨勢，早稻在孕穗期達到峰值，晚稻在齊穗期達到峰值。

表2 水稻不同生育時期的葉面積指數(shù)(LAI)Tab.2 Leaf area index of rice at different growth stages(LAI)

從施氮水平來看，早稻(全生育期)和晚稻(生育前期)的LAI值均呈N2>N1>N3的趨勢，而晚稻(生育后期)在生育后期的LAI值呈N1>N2>N3的趨勢。從施氮水平的F值可知，早晚稻(全生育期)對LAI值的影響均達到極顯著水平。在早稻(全生育期)和晚稻(生育前期)均呈N1、N2顯著高于N3，并且N1和N2之間無顯著差異。在晚稻(生育后期)均呈N1顯著高于N2，N2顯著高于N3。在早稻(全生育期)和晚稻(生育前期)N1和N2之間的LAI值相近，但在晚稻(生育后期)N1高于N2。

從灌溉方式來看，早稻LAI值呈W2、W3>W1，晚稻呈W3>W2、W1的趨勢。從灌溉方式的F值可知，各處理間早晚稻LAI值均不存在顯著性差異，說明灌溉方式未對LAI值產(chǎn)生明顯影響。綜合早晚稻各生育期來說，以W3既能達到節(jié)水的效果也能提高水稻的LAI效果最佳，W2其次。

從施氮水平和灌溉方式的互作效應(yīng)來看，各生育時期在早晚稻LAI值上均存在極顯著的交互效應(yīng)。在分蘗盛期，早稻以N1W2處理最高，N2W2處理其次，兩者相較最低N3W1處理，增幅達197.37%～232.89%，晚稻以N2W3處理最高，N1W3處理其次，兩者相較最低N3W3處理，增幅達93.88%～134.69%。在孕穗期，早稻以N2W1處理最高，N2W2處理其次，兩者相較最低N3W1處理，增幅達186.97%～197.26%，晚稻以N2W2處理最高，N2W3處理其次，兩者相較最低N3W2處理，增幅達68.61%～81.88%。在齊穗期，早稻以N2W2處理最高，N1W3其次，兩者相較最低N3W1、N3W2處理，增幅達129.81%～136.02%，晚稻以N1W3處理最高，N1W1處理其次，兩者相較最低N3W2處理，增幅達110.37%～134.15%。在乳熟期，早稻均以N1W3處理最高，N2W1處理其次，兩者相較最低N3W1處理，增幅達165.49%～170.42%，晚稻以N1W3處理最高，N1W1處理其次，兩者相較最低N3W1處理，增幅達107.54%～116.07%。綜上說明，早稻在生育前期的LAI值增長速度較快，晚稻在生育后期LAI值增長速度較快。在生育后期時，早晚稻LAI值均呈N1W1、N1W2、N1W3處理和N2W1、N2W2、N2W3處理之間差異不顯著，而早晚稻生育后期的N2W2、N2W3相較其他處理既能起到節(jié)肥節(jié)水的作用，也有較高的LAI。通過增長幅度可知，早稻增長幅度整體上高于晚稻，說明晚稻應(yīng)適當提高施氮量來促進晚稻葉面積指數(shù)的增長。

通過施氮水平與灌溉方式互作的F值比較可知，不同處理間對水稻LAI值的影響程度順序：早稻為乳熟期>分蘗盛期>孕穗期>齊穗期，晚稻為分蘗盛期>乳熟期>齊穗期>孕穗期。說明不同處理早晚稻LAI值影響均以乳熟期最大。相關(guān)性表明，早晚稻LAI值均與水稻產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，并且總體上都以早晚稻乳熟期的相關(guān)系數(shù)較大。說明生育后期的LAI值對產(chǎn)量影響更大。

以上分析表明，施氮水平以及施氮水平與灌溉方式互作均對葉片LAI值產(chǎn)生顯著影響，在生育后期的N1W1、N1W2、N1W3和N2W2、N2W3處理不僅LAI值較高，且其LAI值與產(chǎn)量的相關(guān)更密切，因此增產(chǎn)潛力更大。

2.3 水稻不同生育期單株干物質(zhì)量的變化

如表3所示，隨著生育期的推進，早晚稻單株干物質(zhì)量基本上呈不斷遞增的趨勢，均在成熟期達到峰值。

表3 水稻不同生育期單株干物質(zhì)量Tab.3 Dry matter mass per plant in different growth stages of rice g

從施氮水平來看，早稻(全生育期)和晚稻(生育前期)單株干物質(zhì)量均呈N2>N1>N3的趨勢，而在晚稻(生育后期)單株干物質(zhì)量呈N1>N2>N3的趨勢。從施氮水平的F值可知，早晚稻(全生育期)對單株干物質(zhì)量的影響均達到顯著或極顯著水平。在早稻(生育前期、齊穗期和成熟期)和晚稻(孕穗期、乳熟期和成熟期)均呈N1、N2顯著高于N3，并且N1和N2之間無顯著差異。在早稻(乳熟期)呈N2顯著高于N1，N1顯著高于N3。在晚稻(分蘗盛期)呈N2顯著高于N3，N1同N2和N3之間差異不顯著，而在晚稻(齊穗期)呈N1顯著高于N2，N2顯著高于N3。除早稻(乳熟期)單株干物質(zhì)量呈N2高于N1和晚稻(齊穗期)單株干物質(zhì)量呈N1高于N2外，其余早晚稻時期單株干物質(zhì)量均呈N1和N2相近，整體上說明減氮并不會顯著降低水稻單株干物質(zhì)量。

從灌溉方式來看，各處理間對早晚稻單株干物質(zhì)量均表現(xiàn)為W3>W2>W1的趨勢。從灌溉方式的F值可知，早稻(全生育期)和晚稻(成熟期)對單株干物質(zhì)量均未達到顯著水平，而晚稻(生育前期、齊穗期和乳熟期)對單株干物質(zhì)量達到顯著水平，說明灌溉方式對早稻影響較小，對晚稻影響較大。在晚稻(分蘗盛期)呈W3顯著高于W1，W2，且W1與W2之間差異不顯著，晚稻(孕穗期和齊穗期)均呈W3顯著高于W1，W2同W3和W1之間差異不顯著，晚稻(乳熟期)呈W3顯著高于W2，W2顯著高于W1。綜上以W3對單株干物質(zhì)量增長效果較好，W2其次。

從施氮水平和灌溉方式的互作效應(yīng)來看，各生育時期在早晚稻單株干物質(zhì)量上均存在極顯著的交互效應(yīng)。在早晚稻(全生育期)均以N3W1處理最低。在分蘗盛期，早稻以N2W2處理最高，N2W3處理其次，兩者相較N3W1處理，增幅達138.53%～162.39%，晚稻以N2W3處理最高，N1W3處理其次，兩者相較N3W1處理，增幅達65.93%～75.79%。在孕穗期，早稻以N2W2處理最高，N1W3處理其次，兩者相較N3W1處理，增幅達150.45%～170.53%，晚稻孕穗期以N2W3處理最高，N1W3處理其次，兩者相較N3W1處理，增幅達52.41%～73.02%。在齊穗期，早稻以N2W3處理最高，N1W2處理其次，兩者相較N3W1處理，增幅達95.83%～106.33%，晚稻以N1W3處理最高，N1W2處理其次，兩者相較N3W1處理，增幅達56.36%～73.02%。在乳熟期，早稻以N2W3處理最高，N2W2處理其次，兩者相較N3W1處理，增幅達120.77%～125.92%，晚稻以N1W3處理最高，N2W3處理其次，兩者相較N3W1處理，增幅達60.76%～67.72%。在成熟期，早稻以N2W3處理最高，N1W3處理其次，兩者相較N3W1處理，增幅達147.50%～157.53%，晚稻以N1W3處理最高，N1W2處理其次，兩者相較N3W1處理，增幅達79.55%～110.80%。通過增長幅度可知，早稻增長幅度高于晚稻，說明早稻下各處理生長發(fā)育更旺盛，晚稻一定程度上應(yīng)提高施氮量以促進晚稻干物質(zhì)量的積累。

通過施氮水平與灌溉方式互作的F值比較可知，不同處理間對水稻LAI值的影響程度順序：早稻為孕穗期>成熟期>乳熟期>齊穗期>分蘗盛期，晚稻為成熟期>齊穗期>分蘗盛期>乳熟期>孕穗期。說明不同處理對早晚稻單株干物質(zhì)量的影響，早稻以孕穗期較大，晚稻以成熟期較大。相關(guān)性表明，早晚稻單株干物質(zhì)量均與水稻產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，早晚稻均偏向以生育后期的單株干物質(zhì)量與產(chǎn)量相關(guān)系數(shù)較大，說明生育后期的單株干物質(zhì)量對產(chǎn)量影響更大。

以上分析表明，施氮水平以及施氮水平與灌溉方式互作均對單株干物質(zhì)量產(chǎn)生顯著影響，而灌溉方式僅對晚稻單株干物質(zhì)量產(chǎn)生顯著影響。在生育后期，早晚稻的N2W2、N2W3、N1W2、N1W3處理不僅單株干物質(zhì)量較高，且與產(chǎn)量相關(guān)更密切，因此增產(chǎn)潛力更大。

2.4 水肥協(xié)同對水稻產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

如表4所示，從施氮水平來看產(chǎn)量，早稻理論和實際產(chǎn)量均呈N2>N1>N3的趨勢，晚稻理論和實際產(chǎn)量呈N1>N2、N3的趨勢，并且各施氮水平之間存在極顯著差異，早稻理論和實際產(chǎn)量呈N1和N2之間無顯著差異，但兩者顯著高于N3，增幅分別為50.92%～61.93%和53.21%～59.64%，晚稻理論產(chǎn)量呈N1顯著高于N2和N3，但N2和N3之間無顯著差異，而N1相較兩者增幅達17.27%～19.54%，晚稻實際產(chǎn)量呈N1和N2之間無顯著差異，但兩者顯著高于N3，增幅達21.65%～32.68%，以上說明晚稻產(chǎn)量增長幅度低于早稻，晚稻應(yīng)該適當?shù)脑龅赃m應(yīng)晚稻品種達到增產(chǎn)。早稻理論、實際產(chǎn)量和晚稻實際產(chǎn)量呈N1和N2相近。綜上說明，減氮不會顯著降低水稻產(chǎn)量，但相較晚稻也不會起到高產(chǎn)的效果。從灌溉方式來看，灌溉方式對早晚稻理論和實際產(chǎn)量均呈現(xiàn)W3略高，但各處理間沒有顯著差異，說明灌溉方式未對實際和理論產(chǎn)量產(chǎn)生明顯影響。從施氮水平與灌溉方式的互作效應(yīng)來看，理論產(chǎn)量，早稻以N2W3處理最高，N2W2處理其次，并且兩者之間差異不顯著，晚稻以N1W3處理最高，N1W2處理其次，并且兩者之間差異不顯著；實際產(chǎn)量，早稻以N2W3處理最高，N1W3處理其次，并且兩者之間差異不顯著，晚稻以N1W3處理最高，N1W2處理其次，并且兩者間差異不顯著。N1W3處理對晚稻理論產(chǎn)量的增產(chǎn)相比其他處理增幅達5.99%～44.49%，對實際產(chǎn)量增產(chǎn)達9.31%～55.22%，N2W3處理對早稻理論產(chǎn)量的增產(chǎn)相比其他處理增幅達6.76%～95.59%，對實際產(chǎn)量增產(chǎn)達6.63%～97.31%，以增產(chǎn)幅度來看，以N2W3處理的增產(chǎn)效果較大。

如表4可知，從施氮水平來看產(chǎn)量構(gòu)成因素，施氮水平對產(chǎn)量構(gòu)成因素均達到極顯著或顯著水平。早晚稻的有效穗值均呈N1>N2>N3的趨勢，早稻呈N1、N2顯著高于N3，但N1和N2之間無顯著差異，晚稻以N1顯著高于N2，N2顯著高于N3。早稻

表4 各處理水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素Tab.4 Rice yield and yield components in each treatment

穗粒數(shù)值呈N2>N1>N3的趨勢，晚稻穗粒數(shù)值呈N3>N2>N1的趨勢，早稻呈N1、N2顯著高于N3，但N1和N2之間無顯著差異，晚稻呈N3顯著高于N1，但N2同N3和N1之間差異不顯著。早晚稻結(jié)實率均呈N3>N2>N1的趨勢，早稻以N3顯著高于N2，N2顯著高于N1，晚稻以N3顯著高于N2、N1，但N1和N2之間無顯著差異。千粒質(zhì)量，早稻以N3高，晚稻以N1、N2高，早稻呈N3顯著高于N1、N2，晚稻呈N1、N2顯著高于N3，并且早晚稻N1和N2之間無顯著差異。早稻產(chǎn)量構(gòu)成因素呈N2高于或相近于N1，晚稻產(chǎn)量構(gòu)成因素呈N1高于或相近于N2，說明早稻中氮不僅起到節(jié)肥作用，而且產(chǎn)量構(gòu)成因素表現(xiàn)也較好，晚稻呈高氮的產(chǎn)量構(gòu)成因素表現(xiàn)較好。

從灌溉方式來看產(chǎn)量構(gòu)成因素，早晚稻的有效穗數(shù)均呈W3略高于W1、W2；早稻穗粒數(shù)以W2略高，晚稻穗粒數(shù)以W3略高；早晚稻的結(jié)實率均以W2略高于W1、W3；早稻千粒質(zhì)量以W2略高，晚稻以W1略高。從灌溉方式的F值可知，除晚稻穗粒數(shù)存在顯著水平外，早晚稻其余產(chǎn)量構(gòu)成因素均未達顯著水平，整體上說明灌溉方式未對水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素產(chǎn)生明顯影響。

從施氮水平和灌溉方式的互作效應(yīng)來看產(chǎn)量構(gòu)成因素，在產(chǎn)量構(gòu)成因素上均存在極顯著的交互效應(yīng)。有效穗數(shù)和穗粒數(shù)的差異是造成水稻產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素差異最重要的因素，故優(yōu)先著重于有效穗數(shù)和穗粒數(shù)。有效穗數(shù)，早稻以N1W1處理最高，N1W1、N1W2處理其次，并且三者之間差異不顯著，三者顯著高于其他處理，增幅達6.15%～78.74%以上，晚稻以N1W3處理最高，N1W1、N1W2處理其次，并且三者之間差異不顯著，三者顯著高于其他處理，增幅達17.72%～67.24%。穗粒數(shù)，早稻以N2W1處理最高，N2W3處理其次，兩者相較最低N3W1處理，增幅達39.22%～42.09%，晚稻以N3W3最高，N3W2其次，兩者相較最低N3W1處理，增幅達18.97%～31.43%，相較對照組N3水平下各處理以N2W2處理最高。相關(guān)分析表明，早晚稻有效穗數(shù)和早稻穗粒數(shù)與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，晚稻穗粒數(shù)與產(chǎn)量呈負相關(guān)，但影響程度較弱。早稻結(jié)實率、千粒質(zhì)量和晚稻結(jié)實率均與產(chǎn)量呈極顯著負相關(guān)，晚稻千粒質(zhì)量與產(chǎn)量呈正相關(guān)，但影響程度較弱。說明早晚稻有效穗和早穗粒數(shù)的差異是造成水稻增產(chǎn)最重要的因素。

以上分析表明，施氮水平以及施氮水平和灌溉方式互作均對產(chǎn)量構(gòu)成因素產(chǎn)生明顯影響。有效穗，早晚稻均以N1W1、N1W2、N1W3和N2W3處理較高。穗粒數(shù)，早稻以N2W1和N2W3處理較高，晚稻從N1、N2施氮水平下以N2W2處理較高。綜上，早晚稻以N2W2、N2W3處理的有效穗數(shù)和穗粒數(shù)增加效果俱佳。

3 討論與結(jié)論

3.1 水肥協(xié)同對水稻生長發(fā)育的影響

葉綠素是植物進行光合作用吸收光能的色素之一，而SPAD值能反映植株葉綠素含量[21]。石愛龍等[22]研究表明，不施氮的處理在全生育期水稻SPAD值顯著低于施氮處理，并且呈施氮處理間SPAD值差異不顯著，說明適當?shù)販p氮并不會顯著降低水稻的葉綠素含量，均與本研究結(jié)果一致。翟晶等[23]研究表明，灌溉方式對水稻全生育期的SPAD值呈先升后降的趨勢，并且以水層灌溉處理的SPAD值略高于濕潤灌溉和干濕交替灌溉處理，但水層灌溉易造成水稻成熟期貪青晚熟，而濕潤灌溉和干濕交替灌溉處理能適當改善貪青晚熟的狀況，與本研究結(jié)果類似。本研究中表明，增加施氮量能顯著提高水稻SPAD值，但在早晚稻上整體呈N1和N2的SPAD相近，說明適當減氮不會顯著降低水稻葉片的葉綠素含量，而灌溉方式以W1更利于提高水稻SPAD值，但易造成水稻貪青晚熟的狀況，從而導(dǎo)致減產(chǎn)，而W3既能保持較高的SPAD值，也能起到節(jié)水和改善貪青晚熟的作用。在早稻生育后期的N1W1、N1W2、N2W1、N2W3處理和晚稻生育后期的N1W1、N1W3處理，它們不僅SPAD值較高，且其SPAD值與產(chǎn)量的相關(guān)更密切。以上說明對早稻N2W2、N2W3處理既能起到節(jié)水節(jié)肥的效果，也能維持適宜的SPAD，而晚稻的N1W3處理既能節(jié)水，也能維持適宜的SPAD。

水稻葉片是水稻進行光合作用的媒介，而水稻LAI值的高低直接影響干物質(zhì)的積累，而前期水稻干物質(zhì)的積累更是影響籽粒灌漿結(jié)實的關(guān)鍵，那么通過增加水稻LAI值有成為提高水稻產(chǎn)量的關(guān)鍵[24-25]。水稻群體LAI與產(chǎn)量呈二次曲線關(guān)系，在一定范圍內(nèi)提高水稻LAI，有利于提高產(chǎn)量，但過大的LAI，會造成葉片遮蔽，個體生存環(huán)境惡劣加劇，從而降低光合生存能力，所以適宜的葉面積指數(shù)是協(xié)調(diào)水稻庫源關(guān)系和谷粒產(chǎn)量的關(guān)鍵[26-27]，均與本研究類似。趙宏偉等[28]研究表明，相較于常規(guī)淹水灌溉方式，輕干濕交替方式下結(jié)合適當?shù)氖┓视昧坑欣谔岣咚綥AI值、干物質(zhì)累積量和產(chǎn)量，均與本研究類似。本研究中表明，增施氮肥能顯著提高水稻LAI值，除在晚稻生育后期的LAI值呈N1高于N2外，其余早晚稻時期LAI值均呈N1和N2相近，說明對早稻通過減氮并不會顯著降低水稻LAI值，灌溉方式以干濕交替灌溉處理LAI略高，但各灌溉方式之間差異不顯著，W2其次。在生育后期的N1W1、N1W2、N1W3處理和N2W2、N2W3處理不僅LAI值較高，且其LAI值與產(chǎn)量的相關(guān)更密切。綜上以N2W2、N2W3處理不僅能起到節(jié)水節(jié)肥的作用還能維持較高的LAI，即增產(chǎn)潛力較大。

水稻生物量的積累是營養(yǎng)器官和產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，增加水稻生物量是實現(xiàn)超高產(chǎn)的關(guān)鍵[29]。陳雷等[30]研究表明，中氮條件下具有適宜的LAI，較高的干物質(zhì)積累和抽穗期后的干物質(zhì)量積累有關(guān)，而抽穗期以后的干物質(zhì)積累是影響產(chǎn)量的關(guān)鍵，而本研究抽穗期以后的單株干物質(zhì)量呈中氮和高氮相近，說明減氮不一定顯著降低水稻產(chǎn)量。趙黎明等[31]研究表明，輕干濕交替可增加拔節(jié)期后干物質(zhì)積累量和抽穗后生物產(chǎn)量，其增加水稻籽粒質(zhì)量和收獲指數(shù)的效果均高于其他處理，與本研究中干濕交替處理呈早晚稻全生育期單株干物質(zhì)量積累效果最好類似。本研究中，增施氮肥能顯著提高水稻的單株干物質(zhì)量，早晚稻單株干物質(zhì)量值在整體上均呈N1和N2相近，說明減氮并不會顯著降低水稻單株干物質(zhì)量，灌溉方式以W3對單株干物質(zhì)量值增長效果較好，W2其次。在生育后期，早晚稻的N1W2、N1W3、N2W2、N2W3處理不僅單株干物質(zhì)量值較高，且與產(chǎn)量相關(guān)更密切。綜上，以N2W2、N2W3處理既能起到節(jié)水節(jié)肥的作用，也能與產(chǎn)量相關(guān)較密切，即增產(chǎn)效果較好。

3.2 水肥協(xié)同對水稻產(chǎn)量的影響

合理施用氮肥顯著提高水稻產(chǎn)量，能增產(chǎn)達38.90%～52.00%，而在干濕交替處理下的適宜施氮量能形成良好的產(chǎn)量構(gòu)成因素，從而起到減氮不減產(chǎn)的效果[32-33]，均與本研究類似，但晚稻產(chǎn)量以高氮較高，這是因為晚稻移栽密度更稀疏和每穴莖蘗數(shù)較高導(dǎo)致減氮不利于增產(chǎn)，說明晚稻應(yīng)該增加常規(guī)施氮梯度來進一步檢驗早稻減氮不減產(chǎn)的情況。徐一蘭等[34]研究表明，早晚稻在間歇灌溉下的有效穗數(shù)較高，而灌溉方式對水稻穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量和結(jié)實率影響較小，這與本研究中有效穗呈干濕交替結(jié)果類似，即灌溉方式對水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響無顯著差異類似。唐啟源等[35]研究表明，減肥10%～20%并不會顯著影響水稻的產(chǎn)量，能保證水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，但過量或過少施氮量均導(dǎo)致產(chǎn)量的下降，適當?shù)販p氮并不會顯著較低水稻的有效穗數(shù)，與本研究在干濕交替處理下的中氮既能起到節(jié)水節(jié)肥也能起到不減產(chǎn)的效果類似。本研究表明，早稻理論、實際產(chǎn)量和晚稻實際產(chǎn)量呈N1和N2相近，減氮不會顯著減低水稻產(chǎn)量，但對于晚稻減氮起到的增產(chǎn)效果較弱，說明晚稻減氮不利于水稻增產(chǎn)。有效穗數(shù)和穗粒數(shù)是影響產(chǎn)量高低的關(guān)鍵因素，早稻有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和晚稻穗粒數(shù)呈N1和N2相近，但晚稻有效穗呈N1高于N2，說明早稻能減氮能起到不減增產(chǎn)潛力的效果，晚稻以N1的有效穗數(shù)較高。灌溉方式對水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素均不存在顯著性差異，說明灌溉方式對其影響較小，總的以W3的理論、實際產(chǎn)量和有效穗數(shù)較高。水肥協(xié)同下，早稻以N2W3處理的有效穗、穗粒數(shù)和產(chǎn)量表現(xiàn)增加效果俱佳，晚稻以N1W3處理有效穗和產(chǎn)量較高，但早稻N2W3處理的產(chǎn)量增長幅度高于晚稻N1W3處理。

綜上，在干濕交替處理下，早稻以施氮水平為120 kg/hm2，能使得雜交早稻組合陵兩優(yōu)942進行良好的生長發(fā)育，使其獲得較高的葉片SPAD和LAI，更利于促進水稻進行干物質(zhì)量的積累，從而達到節(jié)水節(jié)肥不減產(chǎn)的作用；晚稻以施氮水平為150 kg/hm2，使得雜交晚稻領(lǐng)優(yōu)華占獲得較高的產(chǎn)量和有效穗數(shù)，但晚稻的N2W2、N2W3處理不僅有較高的葉片SPAD和LAI，并且能促進水稻干物質(zhì)量的積累，N2W2、N2W3處理既能起到節(jié)水節(jié)肥的作用也能有良好的增產(chǎn)潛力，但產(chǎn)量表現(xiàn)不佳。以上表明，綜合早晚稻以N2W2、N2W3處理獲得較高的產(chǎn)量和較好的經(jīng)濟與生態(tài)效益，但晚稻從產(chǎn)量出發(fā)以N1W3處理增產(chǎn)較明顯。