摘要： 【目的】水旱輪作模式不僅影響土壤氮素殘留率，而且旱作季秸稈還田后帶入土壤的氮量也不同，導(dǎo)致對(duì)后茬水稻的氮素供應(yīng)也不同。研究考慮秸稈氮素條件下的精準(zhǔn)減氮量，以充分發(fā)揮秸稈氮素和輪作模式優(yōu)勢(shì)?！痉椒ā恳运拇ǖ貐^(qū)主推品種‘F 優(yōu)498’為材料，在四川農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)科研園區(qū)進(jìn)行大田裂區(qū)試驗(yàn)，以3 種水旱輪作模式下的秸稈還田為主區(qū)：油菜–水稻輪作（RR）、小麥–水稻輪作（WR）、青菜–水稻輪作（CR）；以3 個(gè)施氮量為裂區(qū)：不施氮（N0）、傳統(tǒng)施氮量（N1）、精量減氮（N2）。根據(jù)計(jì)算，RR、CR 和WR 輪作模式下N2 處理的施氮量分別為120、145 和140 kg/hm2，分別較N1 處理（150 kg/hm2） 減少氮肥用量20.00%、3.33% 和6.67%。于水稻拔節(jié)期、齊穗期、成熟期取植株樣分析干物質(zhì)積累和氮素吸收量，成熟期測(cè)定水稻產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素。旱季作物和水稻收獲后取0—20 cm 土壤樣品，測(cè)定全氮及堿解氮含量?！窘Y(jié)果】與CR 和WR 處理相比，RR 平均水稻產(chǎn)量2018 年分別增加3.85% 和13.06%，2019 年分別增加14.01% 和2.57%，主要原因是其能保證較高的有效穗數(shù)和千粒重，促進(jìn)籽粒灌漿結(jié)實(shí)；2018 年干物質(zhì)積累總量平均分別增加1.84% 和23.50%，2019 年分別增加12.87% 和4.19%；2018 年氮素積累總量平均分別增加17.29% 和14.59%，2019 年分別增加10.50% 和5.00%；2018 年氮肥偏生產(chǎn)力分別增加11.43% 和17.08%，2019 年分別增加25.57% 和11.42%。2018、2019 年RR 處理稻田土壤全氮含量分別較CR 和WR 處理增加16.67% 和9.25%、14.69% 和2.01%，堿解氮含量分別增加了13.90% 和9.80%、17.76% 和8.48%。同一輪作模式秸稈還田下，N2 處理的水稻產(chǎn)量、干物質(zhì)積累、氮素吸收及土壤氮素含量與N1 處理多無顯著差異，但氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥生理利用率多表現(xiàn)為N2gt;N1，其中2018 年N2 處理在RR 模式下的氮肥偏生產(chǎn)力較N1 處理顯著增加23.50%，2019 年顯著增加20.89%。RR、WR 和CR 模式綜合評(píng)價(jià)表明，水稻生產(chǎn)力綜合排序?yàn)镽Rgt;CRgt;WR，得分最高的處理是RR+N1，其次是RR+N2?！窘Y(jié)論】油菜–水稻輪作模式秸稈還田優(yōu)化了水稻各生育時(shí)期的干物質(zhì)和氮素積累，促進(jìn)了氮素利用和土壤培肥，從而增加水稻產(chǎn)量，配合精量減氮處理不影響水稻正常生長(zhǎng)，但能減少20% 氮肥使用，有助于秸稈高效利用和水稻節(jié)肥穩(wěn)產(chǎn)。

關(guān)鍵詞： 水旱輪作； 旱作秸稈還田； 精量減氮； 水稻產(chǎn)量； 氮素吸收利用； 土壤氮素含量

水旱輪作是中國(guó)南方重要的耕作制度，具有提高復(fù)種指數(shù)，改善土壤理化性質(zhì)，促進(jìn)農(nóng)民收入增加等優(yōu)點(diǎn)，其中應(yīng)用范圍較大的有油菜–水稻、小麥–水稻、青菜–水稻等稻田冬種的水旱輪作模式[1?3]。前茬農(nóng)作物收獲后，副產(chǎn)物秸稈多被焚燒或隨意拋棄，從而增加溫室氣體排放或造成水體富營(yíng)養(yǎng)化[4?5]。秸稈就地還田是處理農(nóng)作物秸稈的主要方法，農(nóng)作物秸稈含有豐富的營(yíng)養(yǎng)元素，具有較大的肥料替代潛力，能替代部分氮肥，降低施氮量[ 6 ? 7 ]。另一方面，氮肥是水稻增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵因素，但過多的氮肥投入不僅導(dǎo)致氮素利用率降低，還造成水稻生產(chǎn)成本增加，加重環(huán)境污染[8]。因此，輪作作物合理配置、秸稈肥料化利用及氮肥精量減施是保證水旱輪作模式生產(chǎn)力穩(wěn)步提升和可持續(xù)發(fā)展的重要條件。相關(guān)研究表明，小麥–水稻輪作模式秸稈全量還田較秸稈不還田可顯著促進(jìn)水稻后期生長(zhǎng)和氮素積累，提高氮肥表觀利用率和氮肥農(nóng)學(xué)效率，水稻增產(chǎn)幅度達(dá)11.9%[9]。油菜–水稻輪作模式秸稈還田可增加土壤全氮和堿解氮含量，提高水稻有效穗數(shù)、結(jié)實(shí)率和產(chǎn)量[10]，油菜秸稈還田下土壤堿解氮含量和水稻產(chǎn)量均高于小麥秸稈還田[11]。袁曉娟等[12]研究也發(fā)現(xiàn)，相比小麥–水稻和青菜–水稻模式，油菜–水稻輪作模式秸稈還田更有利于提高水稻有效穗數(shù)，促進(jìn)干物質(zhì)積累和產(chǎn)量增加。但林鄲等[13]認(rèn)為，青菜–水稻輪作模式秸稈還田下水稻產(chǎn)量高于小麥–水稻、油菜–水稻輪作模式，這可能是由于青菜種植中施肥量較大， 導(dǎo)致土壤肥力相對(duì)較高所致。此外，戴相林等[14]研究表明，秸稈還田配合常規(guī)施氮量減量20%可提高氮肥利用率和氮肥農(nóng)學(xué)利用率，顯著降低CH4 和N2O 排放，水稻產(chǎn)量略有下降但差異不顯著。也有研究發(fā)現(xiàn)，稻麥輪作模式秸稈還田配合化肥減施20% 可提高水稻氮肥農(nóng)學(xué)利用率，增加地上部氮素積累，但對(duì)產(chǎn)量影響不顯著[15]。上述研究主要針對(duì)單一輪作模式秸稈還田、秸稈還田配施氮肥或是多種輪作模式下秸稈還田，而不同水旱輪作模式間作物養(yǎng)分吸收、土壤環(huán)境和田間管理均差異較大，因而殘留在秸稈和土壤中的氮素含量變化巨大，但少有研究量化秸稈及土壤中氮含量，尤其缺乏在不同水旱輪作模式下，根據(jù)前茬殘留氮含量制定后茬稻季的精量減氮量。為此，本試驗(yàn)研究了我國(guó)南方油菜–水稻、小麥–水稻、青菜–水稻3 種常見水旱輪作模式下，旱作秸稈還田條件下稻季精量減氮對(duì)水稻產(chǎn)量、干物質(zhì)積累、氮素吸收利用及土壤氮素含量的影響，并利用主成分分析和隸屬函數(shù)綜合評(píng)價(jià)了不同處理對(duì)水稻生產(chǎn)力的影響，以期為水旱輪作模式秸稈高效利用和優(yōu)化氮肥管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料、地點(diǎn)及土壤狀況

供試水稻品種為四川主推品種‘F 優(yōu)498’ （雜交秈稻）。于2018—2019 年在四川省崇州市四川農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)科研園區(qū)（30°42′N，103°28′E） 進(jìn)行。耕層土壤（0—20 cm） 質(zhì)地為砂壤土，土壤基礎(chǔ)理化性狀見表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用兩因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)設(shè)置3 種水旱輪作模式秸稈全量還田：油菜–水稻（RR），油菜秸稈還田（2018 年7500 kg/hm2，2019 年6500 kg/hm2）；小麥–水稻（WR），小麥秸稈還田（2018 年6000 kg/hm2，2019 年5000 kg/hm2）；青菜–水稻（CR），青菜殘留物還田（2018 年1200 kg/hm2，2019 年1000 kg/hm2）。裂區(qū)設(shè)置3 個(gè)氮肥水平：不施氮對(duì)照（N0）、傳統(tǒng)施氮量150 kg/hm2 （N1）、精量減氮（N2），每個(gè)輪作模式N2 處理的施氮量先根據(jù)土壤供氮量計(jì)算目標(biāo)產(chǎn)量施氮量[16] [ 即，目標(biāo)產(chǎn)量施氮量（kg/hm2）=（目標(biāo)產(chǎn)量需氮量?土壤供氮量）/氮肥當(dāng)季利用率]，然后再減去各模式秸稈還田提供的氮量，即為RR、WR、CR 模式下水稻的N2 水平施氮量，具體計(jì)算結(jié)果分別為120、140 和145 kg/hm2 （表2），分別較N1 處理減氮20.00%、3.33% 和6.67%。

兩年均采用旱育秧，2018–03–18 育秧，2018–05–19 移栽，2019–03–24 育秧，2019–05–24 移栽，移栽后每個(gè)小區(qū)按各自的作物秸稈還田。小區(qū)面積12 m2 （4 m × 3 m），每個(gè)處理3 次重復(fù)，共27 個(gè)小區(qū)，移栽密度為33.3 cm×16.7 cm，單本移栽。氮肥為尿素 （N≥46%），分移栽前1 天基施，移栽后7 天追施，倒4 葉和倒2 葉抽出時(shí)追施，比例為3∶3∶2∶2。磷肥為過磷酸鈣（P2O5≥12%，90 kg/hm2），一次性基施。鉀肥為氯化鉀 （K2O≥60%，150 kg/hm2），分移栽前1 天基施和穗肥追施，比例為7∶3。小區(qū)之間做田埂并用塑料薄膜包裹，以免水肥側(cè)滲，其他采用當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)田間管理方式。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目和方法

1.3.1 土壤理化性狀測(cè)定

在前茬作物收獲后，采用五點(diǎn)取樣法，采集0—20 cm 土層土樣，風(fēng)干，粉碎，過篩。有機(jī)碳含量用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定，并換算成有機(jī)質(zhì)含量；全氮含量采用凱氏定氮法測(cè)定；堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定；速效磷含量采用碳酸氫鈉法測(cè)定；速效鉀含量采用醋酸銨浸提—火焰原子吸收分光光度法測(cè)定。在水稻收獲后采用五點(diǎn)取樣法取土樣，然后測(cè)定土壤全氮、堿解氮含量。

1.3.2 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

于成熟期各小區(qū)選取代表性植株30 穴，統(tǒng)計(jì)有效穗數(shù)，并按平均有效穗數(shù)從每小區(qū)選取5 穴進(jìn)行室內(nèi)考種，測(cè)定實(shí)粒數(shù)、空粒數(shù)、千粒重，計(jì)算結(jié)實(shí)率等指標(biāo)，曬干后按13.5%標(biāo)準(zhǔn)水分含量折算產(chǎn)量。

1.3.3 干物質(zhì)與氮素積累

于拔節(jié)期、齊穗期、成熟期各小區(qū)按平均莖蘗數(shù)取代表性植株3 穴，分莖、葉和穗（齊穗期和成熟期），105℃ 下殺青30 min后，在80℃ 下烘干至恒重，稱取各器官干物質(zhì)量。將各器官樣品分別粉碎過篩，采用濃H2SO4?H2O 消煮，F(xiàn)OSS-8400 凱氏定氮法測(cè)定全氮含量，計(jì)算氮素積累量。

1.3.4 植株氮素利用率計(jì)算

氮肥偏生產(chǎn)力=施氮區(qū)作物產(chǎn)量/氮肥施用量；氮肥生理利用率=（施氮區(qū)作物產(chǎn)量?不施氮區(qū)作物產(chǎn)量）/（施氮區(qū)植株總吸氮量?不施氮區(qū)植株總吸氮量）。

1.4 數(shù)據(jù)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Excel 2016 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，用SPSS25.0 （SPSS Institute Inc， Chicago， USA） 軟件進(jìn)行方差分析和多重比較、主成分分析及隸數(shù)函數(shù)分析。相關(guān)指標(biāo)計(jì)算如下[17]：

1） 主成分分析 根據(jù)特征值大于1，選取主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率大于85% 的主成分;

2） 隸屬函數(shù)值 μ（Xi）=（Xi?Xmin）/（Xmax?Xmin）；i=1， 2，3， ···， n; 其中Xi 表示第i 個(gè)綜合指標(biāo)，Xm in 表示第i 個(gè)綜合指標(biāo)的最小值；Xmax 表示第i 個(gè)綜合指標(biāo)的最大值;

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水旱輪作模式下秸稈還田與精量減氮對(duì)水稻產(chǎn)量形成的影響

由表3 可知，年份（千粒重除外）、不同輪作模式秸稈還田（結(jié)實(shí)率除外）、施氮量（每穗穎花數(shù)除外）、年份和不同輪作模式秸稈還田交互作用（千粒重除外） 對(duì)水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響達(dá)顯著或極顯著水平，年份和施氮量交互作用，以及年份×不同輪作模式秸稈還田×施氮量三者交互作用對(duì)有效穗數(shù)和產(chǎn)量的影響達(dá)顯著或極顯著水平。

2018 年3 種水旱輪作模式秸稈還田的水稻產(chǎn)量表現(xiàn)為RRgt;CRgt;WR，RR 的產(chǎn)量分別較CR 和WR增產(chǎn)3.85% 和13.06%；2019 年產(chǎn)量表現(xiàn)為RRgt;WRgt;CR，RR 的產(chǎn)量分別較CR 和WR 增產(chǎn)14.01% 和2.57%。同一輪作模式秸稈還田下，水稻產(chǎn)量均表現(xiàn)為N1gt;N2，但二者無顯著差異。與N0 處理相比，N2處理在RR、WR 和CR 模式下分別平均增產(chǎn)33.91%、44.83% 和40.95%，且N2 與N0 處理差異顯著。

從產(chǎn)量構(gòu)成因素分析，2018 年3 種水旱輪作模式秸稈還田的水稻有效穗數(shù)表現(xiàn)為CRgt;RRgt;WR，每穗穎花數(shù)表現(xiàn)為WRgt;RRgt;CR，千粒重表現(xiàn)為RRgt;WRgt;CR，結(jié)實(shí)率表現(xiàn)為RRgt;CRgt;WR；2019 年有效穗數(shù)和千粒重均在RR 模式下達(dá)到最大，而每穗穎花數(shù)和結(jié)實(shí)率均表現(xiàn)為WRgt;RRgt;CR。同一輪作模式秸稈還田下，有效穗數(shù)均表現(xiàn)為N1gt;N2gt;N0，與N0 處理相比，N2 處理在RR、WR 和CR 模式下兩年分別平均增加28.25%、35.09% 和25.96%，且N2 與N0 處理間差異顯著；每穗穎花數(shù)和結(jié)實(shí)率在各處理下差異多不顯著，而千粒重多在N2 處理最大，其中2019年N2 處理在RR、WR 和CR 模式下的千粒重分別較N0 處理顯著增加5.55%、4.19% 和6.39%。

2.2 不同水旱輪作模式下秸稈還田與精量減氮對(duì)水稻干物質(zhì)積累的影響

由表4 可知，年份、不同輪作模式秸稈還田、施氮量、年份和不同輪作模式秸稈還田交互作用、年份和施氮量交互作用、不同輪作模式秸稈還田和施氮量交互作用，以及年份×不同輪作模式秸稈還田×施氮量三者交互作用對(duì)各指標(biāo)影響達(dá)顯著或極顯著水平。

2018 年3 種水旱輪作模式秸稈還田水稻各營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量均表現(xiàn)為RRgt;CRgt;WR，各生育時(shí)期RR 的干物質(zhì)積累總量分別比CR 和WR 增加4.52% 和44.61% （拔節(jié)期），0.98% 和23.75% （齊穗期），1.84% 和23.50% （成熟期）；2019 年干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為RRgt;WRgt;CR，各生育時(shí)期RR 的干物質(zhì)積累總量分別比CR 和WR 增加9.43% 和5.31% （拔節(jié)期），19.74% 和7.11% （齊穗期），12.87% 和4.19%（成熟期）。同一輪作模式秸稈還田下，2018 年水稻各營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量均表現(xiàn)為N1gt;N2gt;N0，N1 處理在RR 和WR 模式下的干物質(zhì)積累總量與N2 處理差異顯著（成熟期）；2019 年齊穗期和成熟期的莖鞘、葉干物質(zhì)積累量均表現(xiàn)為N2gt;N1gt;N0，其余時(shí)期各營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量在N1 處理達(dá)到最大，但N1、N2 處理間無顯著差異。與N0 處理相比，各生育時(shí)期N2 處理在RR、WR 和CR 模式下的干物質(zhì)積累總量分別平均增加34.42%、96.16% 和35.00% （拔節(jié)期），58.66%、65.03% 和48.50% （齊穗期），38.76%、41.92% 和37.40% （成熟期），且N2 與N0 處理差異顯著。

2.3 不同水旱輪作模式下秸稈還田與精量減氮對(duì)水稻氮素積累的影響

由表5 可知，年份、不同輪作模式秸稈還田、施氮量、年份和不同輪作模式秸稈還田交互作用（齊穗期穗除外）、不同輪作模式秸稈還田和施氮量交互作用（拔節(jié)期莖鞘除外） 對(duì)各指標(biāo)影響達(dá)顯著或極顯著水平，年份和施氮量交互作用對(duì)拔節(jié)期莖鞘、葉及齊穗期各營(yíng)養(yǎng)器官氮素積累量影響達(dá)顯著或極顯著水平，年份×不同輪作模式秸稈還田×施氮量三者交互作用對(duì)拔節(jié)期葉、齊穗期穗以及成熟期各營(yíng)養(yǎng)器官氮素積累量影響達(dá)顯著或極顯著水平。

2018 年3 種水旱輪作模式秸稈還田水稻各營(yíng)養(yǎng)器官氮素積累量均表現(xiàn)為RRgt;CRgt;WR （拔節(jié)期和齊穗期），拔節(jié)期RR 的氮素積累總量分別比CR 和WR 增加7.74% 和19.97%，齊穗期增幅分別達(dá)6.60%和10.05%。成熟期莖鞘氮素積累量表現(xiàn)為CRgt;RRgt;WR，葉和穗氮素積累量均在RR 表現(xiàn)最大，氮素積累量葉表現(xiàn)為RRgt;CRgt;WR，穗表現(xiàn)為RRgt;WRgt;CR，RR 的氮素積累總量分別比CR 和WR 增加17.29%和14.59%；2019 年氮素積累總量表現(xiàn)為RRgt;WRgt;CR，各生育時(shí)期RR 的氮素積累總量分別比CR和WR 增加30.51% 和12.05% （拔節(jié)期），21.18% 和8.83% （齊穗期），10.50% 和5.00% （成熟期）。同一輪作模式秸稈還田下，2018 年各生育時(shí)期莖鞘、葉氮素積累量和成熟期穗氮素積累量多表現(xiàn)為N1gt;N2，齊穗期穗氮素積累量均表現(xiàn)N2gt;N1；2019 年齊穗期和成熟期的莖鞘、葉氮素積累量均表現(xiàn)為N2gt;N1，其余時(shí)期各營(yíng)養(yǎng)器官氮素積累量在N1 處理達(dá)到最大，但二者多無顯著差異。與N0 處理相比，各生育時(shí)期N2 處理在RR、WR 和CR 模式下的氮素積累總量分別平均增加78.72%、47.01% 和68.22% （拔節(jié)期），144.11%、144.35% 和157.10% （齊穗期），63.91%、81.17% 和79.09% （成熟期），且N2 與N0 處理差異顯著。

2.4 不同水旱輪作模式下秸稈還田與精量減氮對(duì)水稻氮素利用和土壤氮素含量的影響

由表6 可知，年份、不同輪作模式秸稈還田、施氮量（氮肥生理利用率除外）、年份和不同輪作模式秸稈還田交互作用（氮肥生理利用率除外） 對(duì)各指標(biāo)影響達(dá)顯著或極顯著水平，年份和施氮量交互作用對(duì)土壤堿解氮含量影響達(dá)顯著水平，不同輪作模式秸稈還田和施氮量交互作用對(duì)氮肥偏生產(chǎn)力和土壤全氮含量影響達(dá)極顯著水平。

不同水旱輪作模式秸稈還田的水稻氮肥偏生產(chǎn)力均在RR 模式達(dá)到最大，與CR 和WR 處理相比，RR 在2018 年氮肥偏生產(chǎn)力分別增加了11.43% 和17.08%，2019 年分別增加25.57% 和11.42%，氮肥生理利用率均表現(xiàn)為WRgt;CRgt;RR，但各模式處理間無顯著差異。同一輪作模式秸稈還田下，水稻氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥生理利用率多表現(xiàn)為N2gt;N1，其中2018 年N2 處理在RR 模式下的氮肥偏生產(chǎn)力較N1處理顯著增加23.50%，2019 年顯著增加20.89%，其余處理間多無顯著差異。

3 種水旱輪作模式下秸稈還田水稻收獲前后土壤全氮、堿解氮含量均表現(xiàn)為RRgt;WRgt;CR，RR 的全氮含量分別較CR 和WR 增加16.67% 和9.25%（2018 年）、14.69% 和2.01% （2019 年），堿解氮含量分別增加13.90% 和9.80% （2018 年）、17.76% 和8.48% （2019 年）。同一輪作模式秸稈還田下，土壤全氮、堿解氮含量多表現(xiàn)為N1gt;N2，但二者無顯著差異。與N0 處理相比，N2 處理在RR、WR、CR 模式下的全氮和堿解氮含量分別平均增加12.64%、15.47%，34.32% 和7.44%，10.53%、10.82%。且N2 與N0 處理多差異顯著。

2.5 水稻產(chǎn)量、氮素利用及土壤氮素含量的相關(guān)性分析

由圖1 相關(guān)性分析可知，產(chǎn)量與有效穗數(shù)、千粒重、干物質(zhì)積累量、氮素積累量、氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥生理利用率、土壤全氮含量、堿解氮含量呈顯著或極顯著正相關(guān)；土壤全氮含量與有效穗數(shù)、千粒重、干物質(zhì)積累量、氮素積累量、氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥生理利用率、堿解氮呈顯著或極顯著正相關(guān)。由于各單項(xiàng)指標(biāo)存在信息重疊， 因此，需在此基礎(chǔ)上利用多元統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)。

2.6 不同水旱輪作模式下秸稈還田與精量減氮對(duì)水稻生產(chǎn)力的主成分分析及綜合評(píng)價(jià)

由表7 可知，前2 個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)88.49%，表明二者具有較大的信息代表性，可用前2 個(gè)主成分表征11 個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。主成分1 的貢獻(xiàn)率為75.56%，主要反映有效穗數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重、產(chǎn)量、干物質(zhì)積累量、氮素積累量、氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥生理利用率、全氮、堿解氮等指標(biāo)的信息。主成分2 的貢獻(xiàn)率為12.93%，主要反映每穗穎花數(shù)的信息。

由表8 可知，對(duì)于同一綜合指標(biāo)PC1，在秸稈還田與精量減氮處理下，隸屬函數(shù)值μ（X1） 最大的是RR+N1，為0.90，表明該處理在PC1 表現(xiàn)最優(yōu)。同時(shí)根據(jù)2 個(gè)綜合指標(biāo)貢獻(xiàn)率計(jì)算得出其權(quán)重分別為0.85 和0.15。根據(jù)指標(biāo)權(quán)重和隸屬函數(shù)值進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，計(jì)算出得分最高的處理是RR+N1，其次是RR+N2，3 種水旱輪作模式秸稈還田對(duì)水稻生產(chǎn)力的綜合評(píng)分表現(xiàn)為RRgt;CRgt;WR。

3 討論

3.1 不同水旱輪作模式下秸稈還田與精量減氮對(duì)水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

水旱輪作模式有利于涵養(yǎng)水分，提高土壤肥效，前茬秸稈還田后能為水稻提供氮素等養(yǎng)分，減少化肥施用量，在水稻生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)節(jié)本增收，還能減少稻田甲烷排放[18?19]。秸稈還田配施氮肥有利于提高秸稈氮素礦化率（增幅達(dá)3.70%），增大土壤氮庫(kù)，促進(jìn)水稻吸收氮素，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)[20]。劉禹池等[21]研究發(fā)現(xiàn)，稻油輪作長(zhǎng)期秸稈還田能顯著提高水稻產(chǎn)量，較常量施氮可節(jié)約氮肥36.36%，但年度間產(chǎn)量波動(dòng)幅度較大，這是由于氣候、品種等變化所導(dǎo)致。本研究發(fā)現(xiàn)，油菜–水稻輪作模式的水稻產(chǎn)量高于其余兩種模式，有效穗數(shù)和千粒重與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，說明該模式利于水稻分蘗形成，促進(jìn)籽粒灌漿結(jié)實(shí)，高產(chǎn)的原因可能在于以下幾點(diǎn)：第一，油菜秸稈還田量較大，油菜葉片在生長(zhǎng)過程中基本脫落還田。第二，油菜根系發(fā)達(dá)，有利于從土壤中吸收養(yǎng)分和水分，油菜在收獲后，其根系能分泌出有機(jī)酸等物質(zhì)[22]，加速溶解土壤中的難溶解磷素，提高土壤速效磷含量（表1）。而對(duì)于青菜–水稻輪作模式而言，其還田量和土壤基礎(chǔ)肥力雖低于小麥–水稻輪作模式，但青菜殘留物C/N 較低[23]，在試驗(yàn)初期更易于腐解且釋放的養(yǎng)分更快，從而促進(jìn)水稻養(yǎng)分吸收，加快分蘗發(fā)生提高產(chǎn)量，但不利于長(zhǎng)期效應(yīng)，土壤氮素含量有所下降。同一水旱輪作模式下，水稻的產(chǎn)量在N1 處理達(dá)到最大，與N2 處理無顯著差異，較N0 處理均顯著增加，但其增幅在油菜–水稻輪作模式下低于其余兩種模式，原因在于油菜秸稈還田氮素及土壤基礎(chǔ)肥力較高，這個(gè)結(jié)果與張維樂等[24]發(fā)現(xiàn)稻麥輪作模式秸稈還田水稻增產(chǎn)效果優(yōu)于稻油輪作相類似。另外，本試驗(yàn)為定位試驗(yàn)，兩年間氣候差異較小，所選用品種為雜交秈稻，其根系較常規(guī)稻更為發(fā)達(dá)，吸收養(yǎng)分能力更強(qiáng)。因此，有必要針對(duì)不同氣候條件，不同土壤供氮能力、不同水稻品種等，開展水旱輪作模式下秸稈還田配合精量減氮試驗(yàn)，驗(yàn)證本研究結(jié)果的普適性。

3.2 不同水旱輪作模式下秸稈還田與精量減氮對(duì)水稻干物質(zhì)和氮素積累的影響

水稻干物質(zhì)積累是產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)[25]。研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田初期C/N 較高且秸稈腐解消耗大量水分，與水稻爭(zhēng)水爭(zhēng)氮，水稻分蘗受到抑制，生育前期干物質(zhì)積累有所下降[26]。秸稈還田配合化學(xué)氮肥施用可有效避免爭(zhēng)氮效應(yīng)，形成緩速相濟(jì)的供氮速率，促進(jìn)秸稈養(yǎng)分釋放，從而整體提高水稻干物質(zhì)積累[27]。秸稈還田能有效促進(jìn)水稻根系生長(zhǎng)、加強(qiáng)養(yǎng)分吸收和干物質(zhì)積累，且小麥秸稈還田效果優(yōu)于油菜秸稈還田[28]，而本試驗(yàn)結(jié)果與其略有差異，這可能是由于試驗(yàn)區(qū)氣候條件不同，且該研究均為異地秸稈全部還田。本研究發(fā)現(xiàn)，油菜–水稻輪作模式的水稻干物質(zhì)積累量均高于其余兩種模式，有效穗數(shù)和產(chǎn)量與干物質(zhì)積累量呈極顯著正相關(guān)，這說明油菜秸稈還田更能協(xié)調(diào)土壤緩速養(yǎng)分供給，既能保證有效分蘗形成，又能防止水稻生育后期早衰，從而提高各生育時(shí)期干物質(zhì)積累。還有研究表明，水旱輪作模式下油菜茬口的土壤盈余養(yǎng)分高于小麥茬口[29]，有利于全面提升土壤氮磷鉀養(yǎng)分含量，同時(shí)殘留根茬和秸稈還田更能顯著促進(jìn)后茬水稻生長(zhǎng)[30]，本試驗(yàn)結(jié)果與其保持一致。同一水旱輪作模式下，2019 年齊穗期和成熟期的莖鞘、葉干物質(zhì)積累量在N2 處理達(dá)到最大，其余時(shí)期各營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量在N1 處理達(dá)到最大，但二者多無顯著差異，說明隨著秸稈還田年限加長(zhǎng)更有利于維系水稻干物質(zhì)合成。

氮素是參與水稻生長(zhǎng)發(fā)育的重要營(yíng)養(yǎng)元素，水稻體內(nèi)氮素主要由根系從土壤中吸收[31]。相關(guān)研究表明，秸稈還田對(duì)水稻根系生長(zhǎng)具有先抑后促的效應(yīng)，水稻生長(zhǎng)前期秸稈腐解產(chǎn)生有毒還原物質(zhì)，抑制根系生長(zhǎng)，后期隨著養(yǎng)分大量釋放，促進(jìn)根系總長(zhǎng)和總表面積增加[32]。秸稈還田配施氮肥有利于增加土壤含氮量，促進(jìn)土壤氮循環(huán)和礦化，從而增加水稻氮素吸收[33]。本研究發(fā)現(xiàn)，油菜–水稻輪作模式的水稻氮素積累量均高于其余兩種模式，究其原因，一是油菜秸稈還田提高了土壤養(yǎng)分含量，二是油菜秸稈還田有利于增加水稻根系總根長(zhǎng)、根直徑、根表面積和根體積，促進(jìn)根系吸收氮素[27]。同一水旱輪作模式下，除齊穗期穗氮素積累量外，其余生育時(shí)期營(yíng)養(yǎng)器官氮素積累量多在N1 處理達(dá)到最大，這與張斯梅等[34]發(fā)現(xiàn)麥稈還田配合減氮20%，水稻氮素積累量低于常規(guī)施氮處理結(jié)果類似，但在本試驗(yàn)中N1與N2 處理多無顯著差異。

3.3 不同水旱輪作模式下秸稈還田與精量減氮對(duì)水稻氮素利用和土壤氮素含量的影響

秸稈還田配合氮肥減施是提高水稻氮素利用率、保障高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、降低溫室氣體排放的有效策略[35]。研究表明，秸稈還田配合氮肥施用不僅有利于水稻生長(zhǎng)前期吸收氮素，而且能促進(jìn)有機(jī)氮的后續(xù)礦化，增加水稻氮素吸收[36]。秸稈還田通過對(duì)土壤pH、無機(jī)氮、有機(jī)碳的調(diào)節(jié)，能顯著降低活性氮2.70%～20.90% 的徑流損失[37]，長(zhǎng)期秸稈還田可顯著提高土壤固氮菌的豐度，使固氮率提高25%，進(jìn)而提高水稻氮素利用率[38]。麥/油?稻輪作下秸稈還田可有效提高作物氮素吸收和氮素利用率，且油?稻輪作下秸稈還田的效果更優(yōu)[39]，本試驗(yàn)結(jié)果與其一致。本研究發(fā)現(xiàn)，油菜–水稻輪作模式的氮肥偏生產(chǎn)力均高于其余兩種模式，氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥生理利用率多表現(xiàn)為N2gt;N1，其中氮肥偏生產(chǎn)力在二者間多差異顯著，這可能是因?yàn)橛筒私斩掃€田量大，有利于土壤中氮素的均衡供應(yīng)，促進(jìn)水稻根系生長(zhǎng)，增加干物質(zhì)和氮素積累，進(jìn)而提高氮素利用率。

秸稈還田具有提升土壤養(yǎng)分含量，降低土壤容重，減少養(yǎng)分流失的作用[40]。薛斌等[41]研究表明，稻油輪作模式下長(zhǎng)期秸稈還田可明顯增加耕層土壤的（0—20 cm） 全氮、有機(jī)質(zhì)和堿解氮等含量，具有改善土壤物理性狀，培肥土壤的效果。武際等[11]研究也發(fā)現(xiàn)，水旱輪作下連續(xù)秸稈還田能顯著降低表層土壤容重，提高土壤含水量，增加有機(jī)質(zhì)和堿解氮等養(yǎng)分含量。本研究發(fā)現(xiàn)，油菜–水稻輪作模式的土壤全氮和堿解氮含量均高于其余兩種模式，這可能是因?yàn)橛筒私斩掃€田帶入更多的有機(jī)氮，也有可能是因?yàn)楦逤/N 油菜秸稈持續(xù)腐解，土壤微生物活性增強(qiáng)，促進(jìn)土壤氮的礦化[42]。同一輪作模式秸稈還田下，土壤全氮和堿解氮含量N1 與N2 處理大多時(shí)候差異不顯著，說明精量減氮處理可以維系土壤肥力，保證下茬作物生長(zhǎng)不受影響。

通過主成分分析和隸屬函數(shù)綜合評(píng)價(jià)不同處理對(duì)水稻生產(chǎn)力的影響，結(jié)果也表明，水稻生產(chǎn)力綜合排序?yàn)橛筒栓C水稻輪作模式gt;青菜–水稻輪作模式gt;小麥–水稻輪作模式，綜合得分最高的處理是油菜–水稻輪作模式配合傳統(tǒng)施氮，其次是油菜–水稻輪作模式配合精量減氮，但在本試驗(yàn)中兩處理對(duì)上述各指標(biāo)影響多不顯著，綜合考慮分析，油菜–水稻輪作模式下秸稈還田配合精量減氮可以保持水稻產(chǎn)量、氮素吸收利用和土壤肥力穩(wěn)定，并減少氮肥投入，有利于提高農(nóng)民經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)論

3 種水旱輪作模式并將旱作秸稈還田條件下，油菜–水稻輪作模式的土壤速效氮磷鉀含量均高于青菜–水稻、小麥–水稻輪作模式，因此水稻季氮肥用量低于青菜–水稻、小麥–水稻輪作模式，但水稻有效穗數(shù)和千粒重多高于青菜–水稻、小麥–水稻輪作模式，水稻產(chǎn)量、氮肥偏生產(chǎn)力明顯提升，還維持了較高的土壤養(yǎng)分含量。

同一水旱輪作模式下，減少氮肥用量幾乎未對(duì)水稻產(chǎn)量、干物質(zhì)、氮素積累及土壤氮素含量產(chǎn)生顯著不利影響，但可有效提高氮肥利用，因此，結(jié)合輪作模式（土壤養(yǎng)分含量）、秸稈還田氮量以及目標(biāo)產(chǎn)量需氮量制定氮肥用量，是實(shí)現(xiàn)水稻穩(wěn)產(chǎn)高效的精準(zhǔn)氮肥管理方法。

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