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Effects of irrigation and nitrogen management on nitrogen use efficiency and yield of hybrid rice cultivated in ditches under no-tillage

灌溉方式和氮肥运筹对免耕厢沟栽培杂交稻氮素利用及产量的影响



全 文 :植物营养与肥料学报 2016,22(3):609-617 doi牶1011674/zwyf.15067
JournalofPlantNutritionandFertilizer htp://www.plantnutrifert.org
收稿日期:2015-02-02   接受日期:2015-06-30   网络出版日期:2016-01-26
基金项目:国家“十二五”科技支撑计划项目(2011BAD16B05,2012BAD04B13,2013BAD07B13);农业部作物生理生态与耕作重点实验室开放
课题(201303);四川省科技支撑计划项目(2013NZ0046,2014NZ0041,2014NZ0047);四川省育种攻关专项(2011NZ0098-15)资助。
作者简介:赵建红(1990—),女,重庆忠县人,硕士研究生,主要从事水稻栽培与生理研究。Email:zjhong2013@126com
通信作者 Email:majunp2002@163com
灌溉方式和氮肥运筹对免耕厢沟栽培杂交稻
氮素利用及产量的影响
赵建红,李 癑,孙永健,李应洪,孙加威,代 邹,谢华英,徐 徽,马 均
(四川农业大学水稻研究所,农业部西南作物生理生态与耕作重点实验室,四川温江 611130)
摘要:【目的】免耕厢沟是四川重点推广的水稻栽培模式。研究该模式下不同灌溉方式和氮肥运筹对水稻干物质
累积、转运和氮素利用效率等的影响,可为免耕厢沟水稻栽培水肥管理提供依据。【方法】以杂交中稻F优498为
试验材料,采用两因素裂区设计,主区为传统水层灌溉(W1)和干湿交替灌溉(W2)两种灌溉方式,副区为氮肥运筹
模式,在总施氮量为150kg/hm2条件下,设置基肥∶蘖肥∶穗肥分别为6∶2∶2(N1)、4∶2∶4(N2)、2∶2∶6(N3)等3
种氮肥运筹模式,以不施氮(N0)为对照,研究免耕厢沟模式下,杂交稻在齐穗期、成熟期各处理下干物质氮素积累、
茎鞘的干物质转运、产量及其构成因子以及氮素利用效率。【结果】灌溉方式和氮肥运筹对水稻主要生育期干物
质量和氮吸收、转运及产量具显著影响及互作效应。干湿交替灌溉能扩“库”增“源”,保证足够的穗数,提高干物
质积累量;淹水灌溉无效分蘖较多,群体质量变差,对干物质积累、氮素吸收、产量造成不利影响。适宜的前氮后移
能为水稻整个生育期提供比较平衡的氮素供应,促进氮素的吸收、提高氮素积累、协调氮素分配;N2模式下氮素表
观利用率达69%以上,氮肥的农学利用效率、表观利用率比N1(6∶2∶2)和 N3(2∶2∶6)分别高450% 3685%、
809% 2854%,增产747% 1576%。合理的水氮管理显著提高各生育期的氮素积累量,促进齐穗后叶和茎
鞘氮素向穗的运转量。【结论】干湿交替灌溉(W2)和氮肥运筹4∶2∶4(N2)为本试验条件下的最优水氮运筹模式,
其充分发挥了水氮耦合优势,促进齐穗后“源”(茎鞘、叶)氮素向“库”(穗)的运转,有利于高产群体构建,有效提高
氮素利用率,提高水稻每穗实粒数和结实率,增产效果显著。
关键词:水稻;免耕厢沟栽培;氮肥运筹;灌溉方式
中图分类号:S2753;S506   文献标识码:A   文章编号:1008-505X(2016)03-0609-09
Effectsofirrigationandnitrogenmanagementonnitrogenuseeficiency
andyieldofhybridricecultivatedinditchesundernotilage
ZHAOJianhong,LIYue,SUNYongjian,LIYinghong,SUNJiawei,DAIZou,XIEHuaying,XUHui,MAJun
(RiceResearchInstituteofSichuanAgriculturalUniversity/KeyLaboratoryofCropEcophysiology
andFarmingSysteminSouthwestChina,MinistryofAgricultureofChina,Wenjiang611130,China)
Abstract:【Objectives】RiceplantinginditchesundernotilagearewidelyextendedinSichuanProvince.
Studyingtheefectsofdiferentwaterandnitrogenmanagementsonthedrymateraccumulation,transportand
nitrogenuseeficiencycouldprovideabasisforeficientwaterandfertilizeruseinriceproduction.【Methods】A
twofactorsplitplotdesignfieldexperimentwasconductedwithhybridricecultivarFyou498asmaterial.The
mainplotwastwoirigationmodes:floodingirigarion(W1)andalternatingwetdryirigation(W2);Thesubplot
wasthreeNapplicationratiosintotalamountof150kg/hm2,theratioofbasal∶tilering∶paniclewere6∶2∶2,4∶
2∶4and2∶2∶6,noNapplication(N0)wassetascontrol.Biomassandnitrogenaccumulation,biomass
transportationinstemsandsheaths,andNutilizationonfulheadingstage,afterfulheadingstage20daysand
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 22卷
maturationstagewerestudied.【Results】Alternatingwetdryirigationbenefitstheformationofexpanded
“reservoir”and“source”,whichinturnensureadequatespikesandhighbiomassaccumulation.Flooding
irigationresultesinmoreinefectivetilersandpoorpopulationquality,thusadverselyafectsbiomass
accumulation,Nuptakeandyieldformation.PostponingnitrogenfertilizationprovidesmorebalancedNsupplyin
thewholegrowingperiod,whichpromotesthetotalabsorptionandaccumulationofnitrogen.Thehighestapparent
Nuseeficiencyrateis69% inN2treatment,inwhichthepartialactorproductivityofnitrogen,theNagronomic
eficiency,theNapparentuseeficiencyandtheyieldare450%-3685%,809%-2854% and747%-
1576% higherthanthoseofN1(6∶2∶2)andN3(2∶2∶6).Rationalmanagementofwaterandnitrogenincrease
thenitrogenaccumulatedateachgrowthstagesignificantly.【Conclusions】Alternatingwetdryirigationin
combinationwithNapplicationratioof4∶2∶4inbasal∶tilering∶panicleistheoptimalwaterandnitrogen
managementinthetestedcultivationcondition.Thewaterandnitrogenmanagementhassignificantcouplingefect
inpromotingtheformationoflargenutrientsourceandefectivetransfertothe“reservoir”afterfulheadingstage,
whichisinfavorofbuildupofhighyield,andNuseeficiency.
Keywords:rice;ditchedcultivationundernotilage;nitrogenmanagement;irigationmethods
在水资源日益短缺、氮肥过量施用造成一系列
农业生态环境问题的情况下,水稻生产上如何采用
合理有效水氮管理措施,提高水氮利用效率,减少不
必要的水氮浪费,协调水氮投入与产量之间的矛盾
已引起高度重视。已有研究表明,合理协调氮肥的
基、蘖、穗肥比例能够减少无效分蘖,保证水稻具有
适宜穗数,提高有效成穗率,优化群体结构,增加抽
穗前干物质的积累,促进灌浆期茎鞘干物质向籽粒
的转移,进而促进水稻高产[1-2]。干湿交替可增加
有效穗数和结实率[3],提高分蘖成穗率、剑叶光合
速率,增加花后干物质积累量占总重的比例[4]。灌
溉方式[4-5]和氮肥运筹[6-7]均影响氮素的积累、运
转、分配[8-9]及产量[10],二者存在显著的互作效应,
合理水氮管理有利于提高水分、氮素利用效率,促进
水稻干物质积累和产量形成,使水稻生产达到高产、
节水、高效目标。
稻田固定厢沟免耕栽培是一项稻田保护性耕作
技术,免除了犁田耙田对土壤结构的破坏,保持了土
壤结构的稳定,实现水稻浅栽,培肥地力,促进水稻
的壮苗早发和高产丰收[11-12],减轻劳动强度,提高
生产效率[13],在成都平原及我国其他稻区已有较为
广泛应用。为此,本研究采用田间试验,探索免耕厢
沟模式下氮肥运筹与灌溉方式对水稻氮素利用和产
量形成的影响,以实现水稻生产的节水节肥、高产优
质环保的可持续性发展目标,为集成水稻免耕栽培
技术提供理论指导和实践依据。
1 材料与方法
11 试验设计
2014年在四川农业大学水稻研究所试验农场
进行,品种F优498(中籼迟熟型杂交稻,主茎17叶
片,5个茎节,全生育期145 152d)为供试材料。
试验田耕层土壤质地为砂壤土,0—20cm土层含有
机质 2464g/kg、速效氮 12065mg/kg、速效磷
7326mg/kg、速效钾12328mg/kg。
采用两因素裂区试验设计,主区设2个灌溉方
式:1)传统水层灌溉-淹灌(W1) 全生育期保持高
出厢沟1cm左右浅水层,收获前7d断水;2)干湿
交替灌溉(W2) 保持浅水层至水稻返青期,以后让
厢内水分自由落干,再灌入满厢水,如此循环,收获
前7d断水。副区为氮肥运筹模式,施氮量为150
kg/hm2,设置基肥∶蘖肥∶穗肥比例分别为6∶2∶2、
4∶2∶4、2∶2∶63个处理,即 N1、N2、N3,以不施氮
(N0)处理为对照。P2O5 90kg/hm
2、K2O 150
kg/hm2全部作基肥施用。供试氮肥为尿素,磷肥为
过磷酸钙,钾肥为氯化钾。试验基肥均在移栽前3d
施入,蘖肥于移栽后7d施用,穗肥按促花肥∶保花
肥=5∶5分两次于倒4叶和倒2叶抽出时施用。共
计8个处理,每处理3个重复,共计24个小区。
采用旱育秧,4月11日播种,5月21移栽。运
用免耕厢沟模式(利用机械开厢,每个小区厢长12
m,厢宽18m,沟宽03m,沟深02m,小区之间由
一个空厢隔开,以防串水串肥),栽插行窝距为 30
cm×167cm,每穴单株。每小区6行,每行72穴,
016
3期    赵建红,等:灌溉方式和氮肥运筹对免耕厢沟栽培杂交稻氮素利用及产量的影响
小区面积216m2。
12 测定项目与方法
121干物质和氮素积累 齐穗期、成熟期分别按
每小区中间行30株的平均茎蘖数和平均有效穗数
选取代表性植株2穴,分茎鞘、叶、穗部,在105℃下
杀青30min,80℃下烘干至恒重后称重记录,之后粉
碎(015mm)进行各营养器官氮含量的测定,采用
浓H2SO4-H2O消煮,凯氏定氮法测氮。
计算公式:
齐穗期(成熟期)各器官干物质积累量(t/hm2)
=各器官(单茎)干物质积累量(g)×10-6×茎蘖数
(有效穗数)×每小区株数/(小区面积×10-4);
齐穗后干物质积累量(t/hm2)=成熟期地上部
干物质积累量-齐穗期地上部干物质积累量;
茎鞘物质转运率(%)=[(齐穗期茎鞘干物质
积累量-成熟期茎鞘干物质积累量)/齐穗期茎鞘
干物质积累量]×100;
茎鞘物质输出对穗部贡献率(%)=[(齐穗期
茎鞘干物质积累量 -成熟期茎鞘干物质积累量)/
成熟期穗部干物质积累量]×100;
各时期不同器官氮素积累量(kg/hm2)=各时
期各器官干物质积累量×氮素含量;
各时期氮素积累总量(kg/hm2)=∑各时期各
器官氮素积累量;
茎鞘(叶)氮素转运量(kg/hm2)=齐穗期茎鞘
(叶)氮素积累量-成熟期茎鞘(叶)氮素积累量;
茎鞘(叶)氮素转运率(%)=[茎鞘(叶)氮素
转运量/齐穗期茎鞘(叶)氮素积累量]×100;
茎鞘(叶)的贡献率(%)=[茎鞘(叶)氮素转
运量/成熟期穗部氮素积累量]×100;
穗氮增加量(kg/hm2)=成熟期穗部氮素积累
量-齐穗期穗部氮素积累量;
氮收获指数(%)=[成熟期稻谷氮积累量/成
熟期植株氮积累总量]×100;
氮稻谷生产效率(kg/kg)=稻谷产量/氮素积
累总量;
氮农学利用率(kg/kg)=(施氮区产量 -无氮
区产量)/施氮量;
氮表观利用率(%)=[(施氮区植株吸氮量-
无氮区植株吸氮量)/施氮量]×100。
122考种与计产 成熟期各小区按其平均穗数选
取代表性稻株5株,考查实粒数、空粒数、结实率和
千粒重。各小区按实际株数计产,把厢沟的边行单
独记产,计算其在总产量中所占的百分比。
13 数据分析
运用 MicrosoftExcel2003处理数据,用 DPS
705系统软件进行方差分 析,用 LSD(least
significantdiferencetest)进行样本平均数的差异显
著性比较。
2 结果与分析
21 不同水氮管理对干物质积累的影响
由表1的F值可以看出,灌溉方式对齐穗期和
成熟期干物质积累、茎鞘物质输出率、茎鞘物质转运
率影响显著或极显著;氮肥运筹对水稻干物质积累
和茎鞘输出率、茎鞘物质转运率、成穗率影响极显
著;灌溉方式和氮肥运筹对齐穗期到成熟期干物质
积累量、茎鞘物质输出率、茎鞘物质转运率的影响存
在显著或极显著的互作影响。
相同氮肥分配比例下,干物质积累量、茎鞘物质
输出率和茎鞘物质转运率表现为W2>W1处理。在
不同氮肥运筹比例下,在齐穗期、成熟期干物质积累
量和抽穗后干物质积累量都随着氮肥后移比例的增
加呈先增后减的趋势,表现为 N2>N3>N1>N0处
理;茎鞘物质输出率随着氮肥后移比例增加呈下降
趋势,表现为N1>N2>N3>N0处理;茎鞘物质转运
率N0处理为最大,其他处理随着后移比例增加呈先
增后减趋势,即N0>N2>N1>N3处理,表明干湿交
替灌溉和适宜前氮后移能够积累较多的光合物质,
促进茎鞘物质向穗部的转运,满足籽粒充实之需。
22 不同水氮管理方式对氮素吸收、运转的影响
221各生育期的各器官氮素积累特征 从表2中
F值可以看出,灌溉方式和氮肥运筹对水稻群体各
生育器官氮素积累都存在显著或极显著的影响,且
两者存在显著或极显著的互作关系。齐穗期到成熟
期,茎鞘、叶积累的氮素随着生育进程向穗部转运,
表现出不同程度的减少;穗和植株的氮积累量有不
同程度的增加。不同灌溉方式下,齐穗期至成熟期,
水稻茎鞘、叶、穗和植株氮素表现基本一致,W2处
理表现出一定的优势,氮积累量明显高于 W1处理;
齐穗期、成熟期植株氮 W2 比 W1 处理分别高
949%、821%。不同氮肥运筹模式下,不同生育期
茎鞘、叶、穗和植株氮积累量均为N2>N3>N1>N0,
N2与N0、N1、N3处理差异显著。总体来看在 W1、
W2灌溉方式下均以 N2处理表现为最佳,但 W2N2
处理优于W1N2处理。
116
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 22卷
表1 不同水氮管理水稻不同时期干物质积累、茎鞘运转及成穗率
Table1 Biomassaccumulationindiferentperiodsofrice,transfertoearandpercentage
ofearbearingtilerunderdiferenttreatment
灌溉方式
Irigation
氮肥运筹
Nitrogenmanagement
干物质积累Drymateraccumulation(t/hm2)
FHS MS BFM
ER
(%)
TR
(%)
成穗率SR
(%)
淹灌(W1)
Flooding
N0 6.85e 11.39g 4.45d 15.58e 22.14a 72.82bc
N1 8.57c 17.61d 9.04b 17.52cd 17.02cd 68.75d
N2 9.51b 20.13b 10.37a 17.46cd 17.77c 70.93bcd
N3 8.62c 18.61c 9.08b 16.04e 16.41d 71.93bc
        平均 Average 8.39 16.93 8.23 16.65 18.34 71.11
干湿交替(W2)
Drywet
alternative
N0 7.65d 12.66f 5.08c 17.21d 21.63a 75.18a
N1 8.41c 17.07e 9.08b 23.58a 19.51b 70.32cd
N2 10.22a 20.86a 10.38a 21.71b 19.90b 72.63bc
N3 9.65b 18.57c 9.17b 18.90c 19.13b 75.12a
        平均 Average 8.98 17.29 8.43 20.35 20.04 73.31
F值
FValue
W 34.99 29.21 20.26 503.54 19.87 3.94
N 139.57 86.83 201.83 28.95 72.07 16.23
W×N 7.81 12.16 4.39 8.59 13.13 0.55
  注(Note):N0—不施氮NoN;N1,N2andN3—基肥∶蘖肥∶穗肥分别为6∶2∶2,4∶2∶4和2∶2∶6Base∶tilering∶spikingwas6∶2∶2,4∶2∶4and
2∶2∶6,respectively;FHS—齐穗期 Fulheadingstage;MS—成熟期 Maturationstage;BFM—齐穗后至成熟前 Afterfulheadingandbefore
maturation;ER—茎鞘物质输出对穗部贡献率 Contributionrateofexportfromstemandsheathtopanicle;TR—茎鞘物质转运率 Transferratefrom
stemandsheath;SR—成穗率 Percentageofearfiling;同列数据后不同小写字母表示处理间有显著差异 Valuesfolowedbydiferentletersare
significantlydiferentamongtreatments(P<005);和分别表示 F值达显著(P<005)和极显著(P<001)水平 RepresentFvalue
significantatP<005andP<001,respectively.
表2 齐穗期和成熟期不同水氮管理水稻各器官氮积累量 (kg/hm2)
Table2 Naccumulationindiferentpartsofriceinfulheadingandmaturationstageunderdiferenttreatments
灌溉方式
Irigation
method
氮肥运筹
Nitrogen
management
茎鞘 Stemsheath
齐穗期
Fulheading
成熟期
Mature
叶 Leaf
齐穗期
Fulheading
成熟期
Mature
穗 Panicle
齐穗期
Fulheading
成熟期
Mature
植株 Plant
齐穗期
Fulheading
成熟期
Mature
淹灌(W1)
Flooding
N0 16.25g 11.69g 39.24e 11.01f 15.24f 71.36g 70.73g 94.05g
N1 32.66e 21.41f 78.59d 25.84de 23.15d 117.69e 134.40e 164.94e
N2 37.44b 26.09b 88.90c 27.88bc 25.63b 139.6b 151.97c 193.56b
N3 32.88de 24.30d 85.61c 24.57e 23.45d 136.22cd141.94d 185.09c
        平均 Average29.81 20.87 73.09 22.33 21.87 116.22 124.76 159.41
干湿交替(W2)
Drywet
alternative
N0 20.44f 11.81g 41.98e 11.13f 17.46e 83.89f 79.88f 106.83f
N1 33.83d 22.35e 78.83d 26.45cd 24.04c 133.65d 136.71e 182.44d
N2 41.41a 28.57a 108.14a 33.72a 27.07a 150.00a 176.61a 212.29a
N3 36.25c 25.18c 97.72b 28.23b 24.21c 137.67bc158.17b 193.08b
        平均 Average32.98 21.98 81.67 24.88 23.20 126.30 137.84 173.66
F值
Fvalue
W 337.83 34.11 198.13 51.57 78.08 26.47 952.80 63.31
N 60.48 89.67 60.00 756.27 42.84 83.962279.70 74.47
W×N 8.40 8.93 24.62 18.43 6.15 19.89 34.14 16.61
  注(Note):同列数据后不同小写字母表示处理间有显著差异 Valuesfolowedbydiferentletersinacolumnaresignificantlydiferentamong
treatments(P<005);和分别表示F值达显著(P<005)和极显著(P<001)水平RepresentFvaluesignificantatP<005andP<
001,respectively.
216
3期    赵建红,等:灌溉方式和氮肥运筹对免耕厢沟栽培杂交稻氮素利用及产量的影响
222齐穗期至成熟期各器官氮素运转 由表3可
见,灌溉方式对茎的氮转运量、氮转运率、氮贡献率
和穗氮增加量影响显著或极显著,对叶的氮转运量
影响极显著;不同氮肥运筹模式对茎鞘、叶的氮转运
量、氮转运率、氮贡献率和穗氮增加量影响极显著。
灌溉方式和氮肥运筹在茎叶的氮转运量、茎鞘的氮
转运率、茎叶的氮贡献率和穗氮增加量上均存在极
显著的交互作用。从齐穗期开始到成熟期叶的氮素
运转量与运转率、氮贡献率明显高于茎鞘(表 3)。
不同灌溉方式下,干湿交替灌溉(W2)处理茎鞘、叶
的氮运转量、氮贡献率和穗氮增加量高于 W1处理,
茎鞘、叶的氮运转量分别高1872%、1062%,穗氮
增加量高849%。不同灌溉方式下,茎鞘的氮运转
量为N2>N1>N3,叶的氮转运量为 N2>N3>N1;随
氮肥后移比例增加,茎鞘的氮运转率、氮贡献率减
少;叶的氮运转率增加,W1处理下氮贡献率表现为
N3>N1>N2,W2处理表现为 N3>N2>N1。穗氮增
加量表现为N2>N3>N1,其中 N2分别比 N1、N3高
105% 1084%、770% 1704%。
表3 齐穗期至成熟期不同水氮管理水稻的氮素运转
Table3 Ntranslocationfromfulheadingtomaturestageunderdiferentwaterandnitrogenmanagements
灌溉方式
Irigation
method
氮肥运筹
Nitrogen
management
运转量 (kg/hm2)
Transferamount
茎鞘
Stemsheath

Leaf
运转率 (%)
Transferrate
茎鞘
Stemsheath

Leaf
贡献率 (%)
Contribution
茎鞘
Stemsheath

Leaf
穗氮增加量
PanicleN
increment
(kg/hm2)
淹灌(W1)
Flooding
N0 4.57d 28.23e 28.08de 71.89a 6.39d 39.55e 56.11f
N1 11.25b 52.75d 34.45b 67.12bc 9.56ab 44.82c 94.54d
N2 11.36b 61.04c 30.3cd 68.64b 8.13c 43.75d 113.97b
N3 8.57c 61.02c 26.04e 71.30a 6.29d 44.83c 112.77bc
        平均 Average 8.94 50.76 29.72 69.74 7.59 43.24 94.35
干湿交替(W2)
Drywet
alternative
N0 8.63c 30.85e 42.21a 73.45a 10.29a 36.78f 66.43e
N1 11.48b 52.38d 33.94bc 66.32c 8.59bc 39.18e 109.6c
N2 12.83a 74.42a 31bcd 68.82b 8.56bc 49.61b 122.93a
N3 11.07b 69.49b 30.53bcd 71.35a 8.04c 50.47a 113.46b
        平均 Average 11.00 56.79 34.42 69.99 8.87 44.01 103.11
F值
Fvalue
W 146.17 42.11 111.98 0.15 226.81 34.63 40.94
N 62.34 469.53 14.19 33.06 11.08 529.88 165.41
W×N 6.88 14.44 15.46 1.12 18.92 236.06 15.55
  注(Note):同列数据后不同小写字母表示处理间有显著差异Valuesfolowedbydiferentletersaresignificantlydiferentamongtreatments(P
<005);和分别表示 F值达显著(P<005)和极显著(P<001)水平 RepresentFvaluesignificantatP <005andP <001,
respectively.
223不同水氮管理方式对水稻氮素生产和利用效
率的影响 从表4可以看出,不同水氮处理对氮收
获指数、氮稻谷生产效率、氮农学利用效率影响显
著,并且氮收获指数、氮稻谷生产效率、氮农学利用
效率、氮表观利用率存在极显著互作效应。相同氮
运筹,氮收获指数、氮农学利用效率、氮表观利用率
均以干湿交替灌溉大于淹灌,氮稻谷生产效率则以
淹灌大于干湿交替灌溉。氮收获指数在 W1处理表
现为N3>N2>N1,W2处理则 N2>N1>N3;氮稻谷
生产效率W1处理表现为 N1>N3>N2,W2处理为
N1>N2>N3;氮农学利用效率、氮表观利用率均表
现为N2>N3>N1。在适宜的水氮模式(W2N2)下,
植株能够有效地将施入氮转化为植株氮,农学利用
效率、表观利用率比常规运筹(6∶2∶2)和氮肥过多
后移(2∶2∶6)高 450% 3685%、809%
2854%。由于适宜的氮肥后移,促进了植株氮素吸
收,氮素积累总量较大,但氮稻谷生产效率相对
较低。
316
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 22卷
表4 不同水氮管理水稻的氮效率
Table4 Nuseeficiencyofriceunderdiferentwaterandnitrogenmanagement
灌溉方式
Irigation
method
氮肥运筹
Nitrogen
management
氮收获指数
NHI
(%)
氮稻谷生产效率
NGPE
(kg/kg)
氮农学利用率
NAE
(kg/kg)
氮表观利用率
NAUE
(%)
淹灌(W1)
Flooding
N0 7408c 8371a
N1 6954e 6126c 1540d 4726d
N2 7013e 5724de 2220b 6634a
N3 719d 5930cd 2120bc 6069b
         平均 Average 7141 6538 1960 5810
干湿交替(W2)
Drywet
alternative
N0 7664a 7054b
N1 7139d 5651de 1907c 5040d
N2 7527b 5630de 3020a 7053a
N3 7004e 5585e 2171b 5661c
         平均 Average 7141 6538 1960 5810
F值
Fvalue
W 2434 9610 8277 245
N 11104 19611 7161 57903
W×N 4781 1457 1258 3056
   注(Note):NHI—Nharvestindex;NBPE—Nuseeficiencyforbiomassproduction;NGPE—Nuseeficiencyforgrainproduction;NPP—partial
factorproductivityofappliednitrogen;NAE—Nagronomiceficiency;NAUE—Napparentuseeficiency.同列数据后不同小写字母表示处理间有显
著差异Valuesfolowedbydiferentletersaresignificantlydiferentamongtreatments(P<005);和分别表示F值达显著(P<005)和极显
著(P<001)水平RepresentFvaluesignificantatP<005andP<001,respectively.
23 不同水氮管理对水稻产量及其构成因素的
影响
不同灌溉方式对水稻穗粒数、结实率影响极显
著或显著,对实际产量、有效穗、千粒重影响不显著
(表5);不同氮肥运筹比例对水稻产量、有效穗、穗
粒数、结实率、千粒重影响都极显著。在免耕厢沟模
式下,灌溉方式与氮肥运筹在穗粒数、结实率有极显
著的互作效应,且对实际产量存在显著互作。
干湿交替灌溉(W2)穗粒数较淹灌(W1)高
493%。在W1处理下,随着氮肥后移比例增加,产
量、千粒重、穗粒数、结实率均呈先增后减的趋势,其
中产量、穗粒数表现为N2>N3>N1>N0;千粒重、结
实率表现为N0>N2>N3>N1;有效穗随着穗肥比例
增加呈逐渐降低的趋势。在W2处理下,结实率、千
粒重分别表现为 N2>N3>N1>N0、N0>N2>N1>
N3,籽粒产量、穗粒数、有效穗与 W1处理下表现一
致,均随着穗肥比例增加呈逐渐降低的趋势。干湿
交替灌溉下氮肥运筹比例 N2(4∶2∶4)较 N1、N3增
产747% 1576%。
从边行比率来看,基本上达到40%左右,表明
在免耕固定厢沟模式下,边行能够产生较好的边行
效益,增加产量。
3 讨论
31 免耕厢沟模式下不同水氮管理方式对干物质
积累的影响
凌启鸿等[14]研究认为,抽穗至成熟期的干物质
累积量与产量呈极显著的线性相关,是衡量水稻质
量的核心指标,增加抽穗后的干物质累积量是提高
产量的有效方法。张自常[4,15]等研究指出,不同水
分条件下干物质的积累存在明显差异,干湿交替灌
溉有助于增加花后干物质积累量占总重的比例。本
研究表明,在免耕厢沟模式下,干湿交替灌溉比传统
淹水灌溉明显提高水稻干物质积累量。其原因可能
是免耕厢沟模式下,厢沟式灌溉和晒田相结合的干
湿交替灌溉有利于控制无效分蘖发生,促进根系生
长,保证高产群体的形成,在一定程度上起到了扩
“库”增“源”的作用,而淹水灌溉无效分蘖较多,根
系生长不良,失去了厢沟灌溉的优势,故而群体质量
较差,不利于干物质积累。N1处理由于前期氮素过
多,造成无效分蘖数量多,成穗率较低(表1),而后
期氮素不足,使抽穗后干物质的积累量降低,籽粒灌
416
3期    赵建红,等:灌溉方式和氮肥运筹对免耕厢沟栽培杂交稻氮素利用及产量的影响
表5 不同水氮管理对产量及其构成因素的影响
Table5 Yieldanditscomponentsunderdiferentwatermanagementsandnitrogenfertilizertypes
灌溉方式
Irigation
method
氮肥运筹
Nitrogen
management
有效穗
Efectivepanicles
(×104/hm2)
穗粒数
Perspike
grain
结实率(%)
Seedseting
rate
千粒重(g)
1000grain
Weight
籽粒产量
Grainyield
(t/hm2)
边行产量比率(%)
(中间行∶边行=4∶2)
Sidelineyieldratio
淹灌(W1)
Flooding
N0 14815c 20397g 8547a 3141a 806d 4678ab
N1 20098a 23746f 8249b 3016c 1037c 4105cd
N2 19926ab 25040d 8489a 3048bc 1139b 4312c
N3 19506ab 24062e 8309b 3031bc 1124bc 4284c
        平均 Average18426 23311 8400 3059 1024 4345
干湿交替(W2)
Drywet
alternative
N0 15235c 18565h 8559a 3152a 772d 4810a
N1 19630ab 25934c 8479a 3033bc 1058bc 3909d
N2 19333ab 27197a 8558a 3061b 1231a 4183cd
N3 19185ab 26382b 8488a 2976c 1098bc 4406bc
        平均 Average18537 24519 8520 3057 1041 4330
F值
Fvalue
W 087 6808 3921 105 231 004
N 16385 52921 2382 1705 7744 1817
W×N 159 39860 699 13 492 358
  注(Note):同列数据后不同小写字母表示处理间有显著差异Valuesfolowedbydiferentletersaresignificantlydiferentamongtreatments(P<
005);和分别表示F值达显著(P<005)和极显著(P<001)水平 RepresentFvaluesignificantatP<005andP<001,respectively.
浆物质的不足,增加了叶片和茎鞘干物质转移量,进
一步加剧植株的早衰,影响了全生育期的干物质积
累。N3处理在氮素需求较旺盛时期施用足够穗肥,
促进根系吸收氮素和干物质积累,弥补了前期基蘖
肥较少导致干物质积累少的不足。
  不同灌溉方式和氮肥运筹对水稻各时期干物质
积累有显著和极显著互作影响,其中 W2N2处理表
现出较高的干物质积累优势。表明适宜的灌水方式
和前氮后移能够增加厢沟免耕模式下水稻植株体内
氮素的含量,保证了抽穗前积累干物质的再转运,进
一步满足籽粒充实需要。
32 免耕厢沟模式下不同水氮管理方式对氮素吸
收、运转的影响
干湿交替灌溉结合适宜的氮肥运筹可促进水稻
对氮素的高效吸收,从而提高水稻的氮素利用效
率[16]。合理的水氮管理通过“控氮保氮”提高水稻
对氮素的吸收利用效率。孙永健[9]等研究发现适
当的水氮管理可以促进水稻各生育期各器官对氮的
有效积累,促进结实期氮素的运转比例。霍中洋
等[17]研究认为,在保持茎鞘氮素积累量的基础上,
提高叶片氮素积累,进一步提高穗部的氮素积累量,
有利于获得高产。本研究发现在免耕厢沟模式下,
不同水氮管理在氮素积累、氮素运转、氮效率上多表
现为显著或极显著互作关系,表明水分和氮素能够
协同促进氮素积累、运转。干湿交替灌溉条件下,各
器官的氮素积累,茎鞘、叶的氮运转量、运转率和氮
贡献率、氮收获指数、氮农学利用率均高于传统的淹
水灌溉。由成熟期各部分器官干重和氮素转运的分
析表明,在免耕厢沟模式下,适宜的水分管理W2,配
合合理的氮肥运筹模式N2(4∶2∶4),有利于提高叶
和茎鞘的氮素积累和向穗部的运转量,促进穗部氮
的增加,提高氮素收获指数,确保“源”向“库”的运
输。但如何进一步优化穗部性状,获得更高籽粒产
量,提高氮稻谷生产效率,尚需进一步研究。
33 免耕厢沟模式下不同水氮管理对水稻产量及
其构成因素的影响
刘立军[18]等通过实施不同品种和不同氮肥基
追比的水稻试验发现,基肥∶分蘖肥∶保花肥为4∶2
∶4,可提高水稻的产量和氮肥利用率。孙永健等[19]
通过对不同水肥结合条件下水稻产量及氮肥利用效
率的研究认为,不同的氮肥运筹调控结合适当的灌
溉措施可以明显提高水稻的产量。本研究发现,在
厢沟免耕模式下,干湿交替灌溉(W2)有助于提高水
稻穗粒数、有效穗、结实率;随着氮肥后移比例增加,
产量、千粒重、穗粒数、结实率均呈先增后减的趋势,
在N2处理下达到最高;有效穗随着穗肥比例增加呈
516
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 22卷
逐渐降低的趋势。表明在免耕厢沟模式下,适当减
少前期的氮肥施用量而增加穗粒肥,能在确保足够
的穗数基础上,促进水稻后期的生长,提高结实率和
促使大穗饱粒的形成,从而达到增产的目的。契合
稻株生长需求的氮素供应[20],在结合适宜的灌溉方
式,可使群体质量提高,氮素吸收、运转顺畅,氮素分
配合理,对氮效率、干物质量和产量有明显的促进
作用。
4 结论
在免耕厢沟模式下,水稻氮素吸收、运转及其氮
效率受灌溉方式和氮肥运筹及其互作的影响。干湿
交替灌溉能扩“库”增“源”,保证足够的穗数,提高
干物质积累量;适宜的前氮后移能为水稻整个生育
期提供比较平衡的氮素供应,促进氮素的吸收,提高
氮素积累、协调氮素分配。干湿交替灌溉下(W2)的
氮肥运筹模式(4∶2∶4),可充分发挥水氮耦合优势,
促进齐穗后“源”(茎鞘、叶)氮素向“库”(穗)的运
转,有利于高产群体构建,有效提高氮素利用率,增
加穗粒数和结实率,增产效果显著,为本试验免耕厢
沟栽培下最优的水氮运筹模式。
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