全 文 ：植物营养与肥料学报 ２０１５，２１（４）：８３６－８４５ ｄｏｉ牶１０１１６７４／ｚｗｙｆ．２０１５０４０２
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｌａｎｔＮｕｔｒｉｔｉｏｎａｎｄＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｈｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｌａｎｔｎｕｔｒｉｆｅｒｔ．ｏｒｇ
收稿日期：２０１４－０４－１１　　　接受日期：２０１４－０９－１２　　　网络出版日期：２０１５－０４－０７
基金项目：国家科技支撑计划（２０１２ＢＡＤ０４Ｂ０２）；中国－国际植物营养研究所（ＩＰＮＩ）合作项目（ＢＦＤＰ－Ｊｉｌｉｎ２０１３）资助。
作者简介：侯云鹏（１９８２—），男，吉林公主岭人，助理研究员，主要从事植物营养研究。Ｅｍａｉｌ：ｅｘｃｅｅｄｆｈｖｆｈａ＠１６３ｃｏｍ
 通信作者 Ｔｅｌ：０４３１－８７０６３１６７，Ｅｍａｉｌ：ｘｉｅｊｉａｇｕｉ＠１６３ｃｏｍ
不同施氮水平下水稻的养分吸收、转运
及土壤氮素平衡
侯云鹏１，韩立国２，孔丽丽１，尹彩侠１，秦裕波１，李 前１，谢佳贵１
（１农业部东北植物营养与农业环境重点实验室，吉林省农业科学院农业资源与环境研究所，长春 １３００３３；
２吉林省前郭县红光国营农场，吉林松原 １３８１００）
摘要：【目的】为解决东北地区水稻合理施用氮肥问题，系统研究了不同施氮水平条件下，东北水稻产量及构成因
素、养分吸收、转运、氮肥利用效率及土壤氮素平衡的变化，并探讨各养分间及其与产量间的关系，为东北地区水稻
合理施氮提供理论基础。【方法】于２０１２ ２０１３年在吉林省松原市前郭县红光农场，选用当地主栽水稻品种富优
１３５和吉粳５１１为材料，设置施Ｎ０、６０、１２０、１８０和２４０ｋｇ／ｈｍ２５个水平。于水稻返青期、分蘖期、抽穗期、灌浆期及
成熟期采集植株样本，分为茎鞘、叶片和籽粒三部分，测定氮、磷、钾含量，计算水稻主要生育期植株养分吸收、转
运、氮素利用特性的相关参数及各养分吸收、转运与产量间的关系。水稻移栽前和收获后采集０—１００ｃｍ土壤样
品，每２０ｃｍ为一层（共５层），测定铵态氮、硝态氮含量，并根据各层土壤容重计算０—１００ｃｍ土体无机氮积累量，
分析土壤氮素平衡状况。【结果】施氮量６０ １８０ｋｇ／ｈｍ２范围内，水稻产量随着施氮水平的提高而增加，氮肥用
量超过１８０ｋｇ／ｈｍ２水稻产量下降。结合当年水稻和肥料价格，根据水稻产量（ｙ）和施氮量（ｘ）拟合方程，得出最高
产量氮肥用量分别为２１２８ｋｇ／ｈｍ２和２２０６ｋｇ／ｈｍ２，施氮范围在２０２２ ２３１６ｋｇ／ｈｍ２之间，最佳经济产量氮肥
用量分别为２０３０和２０９１ｋｇ／ｈｍ２，施氮范围在１９２９ ２１９６ｋｇ／ｈｍ２之间。施用氮肥可显著提高水稻主要生育
期氮、磷、钾吸收量，且能提高水稻抽穗期氮、磷、钾养分向籽粒的转运，施氮量１８０ｋｇ／ｈｍ２处理抽穗期各养分累积
量与籽粒转运量呈正比，当氮肥用量超过１８０ｋｇ／ｈｍ２后，氮、磷、钾养分向籽粒转运出现负效应。氮素农学利用率
和偏生产力随着施氮水平的提高而显著下降，氮肥当季回收率以施氮量１８０ｋｇ／ｈｍ２处理最高。相关分析表明，水
稻主要生育期氮、磷、钾的吸收、转运与产量间均存在显著或极显著的正相关性，其中灌浆期氮、磷、钾的吸收状况
与产量间的相关系数最大。施用氮肥可显著提高收获后０—１００ｃｍ土壤中残留无机氮（Ｎｍｉｎ），氮素表观损失量随
施氮水平的提高而增加。【结论】适宜的氮肥用量可显著提高水稻产量，各生育时期养分吸收总量，提高水稻生育
后期秸秆中氮、磷、钾向籽粒的转运量，并能降低土壤氮素表观损失量。综合考虑提高水稻产量、效益、氮肥当季回
收率及维持土壤氮素平衡等因素，在本试验条件下，施氮范围在１９２９ ２１９６ｋｇ／ｈｍ２。
关键词：氮水平；产量；养分吸收；养分转运；氮素平衡
中图分类号：Ｓ５１１２＋２０６２　　　文献标识码：Ａ　　　文章编号：１００８－５０５Ｘ（２０１５）０４－０８３６－１０
Ｎｕｔｒｉｅｎｔａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ，ｔｒａｎｓｌｏｃａｔｉｏｎｉｎｒｉｃｅａｎｄｓｏｉｌｎｉｔｒｏｇｅｎ
ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｎｉｔｒｏｇｅｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｄｏｓｅｓ
ＨＯＵＹｕｎｐｅｎｇ１，ＨＡＮＬｉｇｕｏ２，ＫＯＮＧＬｉｌｉ１，ＹＩＮＣａｉｘｉａ１，ＱＩＮＹｕｂｏ１，ＬＩＱｉａｎ１，ＸＩＥＪｉａｇｕｉ１
（１ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｌａｎｔＮｕｔｒｉｔｉｏｎａｎｄＡｇｒｏＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎＮｏｒｔｈｅａｓｔＲｅｇｉｏｎ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，
／ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＪｉｌｉｎＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，
Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００３３，Ｃｈｉｎａ；２ＨｏｎｇｇｕａｎｇＳｔａｔｅＦａｒｍ，ＱｉａｎｇｕｏＣｏｕｎｔｙ，Ｓｏｎｇｙｕａｎ，Ｊｉｌｉｎ１３８１００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：【Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ】Ａ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅｒｉｃｅｙｉｅｌｄ，ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｆａｃｔｏｒｓ，ｎｕｔｒｉｅｎｔａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ，
ｔｒａｎｓｌｏｃａｔｉｏｎ，ｎｉｔｒｏｇｅｎｕｓｅｅｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎｂａｌａｎｃｅｉｎｓｏｉｌｕｎｄｅｒｄｉｆｅｒｅｎｔｎｉｔｒｏｇｅｎｌｅｖｅｌｓｗａｓｐｅｒｆｏｒｍｅｄｔｏ
ｐｒｏｖｉｄｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｂａｓｉｓｆｏｒｒａｔｉｏｎａｌａｍｏｕｎｔｏｆａｐｐｌｉｅｄｎｉｔｒｏｇｅｎｉｎｒｉｃｅｆｉｅｌｄｉｎｎｏｒｔｈｅａｓｔＣｈｉｎａ，ａｎｄｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ
４期　　　 侯云鹏，等：不同施氮水平下水稻的养分吸收、转运及土壤氮素平衡
ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｎｉｔｒｏｇｅｎ，ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓａｎｄｐｏｔａｓｓｉｕｍｉｎｓｏｉｌａｓｗｅｌａｓｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｂｅｔｗｅｅｎｎｕｔｒｉｅｎｔａｎｄｙｉｅｌｄ
ｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．【Ｍｅｔｈｏｄｓ】Ｔｈｅｆｉｅｌｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓｃａｒｉｅｄｏｕｔｂｙｕｓｉｎｇｌｏｃａｌｍａｊｏｒｒｉｃｅｖａｒｉｅｔｉｅｓ（Ｆｕｙｏｕ１３５
ａｎｄＪｉｊｉｎｇ５１１）ａｔＨｏｎｇｇｕａｎｇＳｔａｔｅＦａｒｍｏｆＱｉａｎｇｕｏＣｏｕｎｔｙｉｎＳｏｎｇｙｕａｎＣｉｔｙｏｆＪｉｌｉｎｐｒｏｖｉｎｃｅｆｒｏｍ２０１２ｔｏ２０１３，
ａｎｄｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｉｎｃｌｕｄｅｓｆｉｖｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｗｉｔｈｄｉｆｅｒｅｎｔｎｉｔｒｏｇｅｎｌｅｖｅｌｓ（０，６０，１２０，１８０ａｎｄ２４０ｋｇ／ｈｍ２）．Ａｓ
ｐｌａｎｔｓａｍｐｌｅｓ，ｓｔｅｍｓｈｅａｔｈ，ｌｅａｆａｎｄｇｒａｉｎｐａｒｔｓａｔｒｅｔｕｒｎｉｎｇｇｒｅｅｎｓｔａｇｅ，ｍｉｄｔｉｌｅｒｉｎｇｓｔａｇｅ，ｈｅａｄｉｎｇｓｔａｇｅ，ｆｉｌｉｎｇ
ｓｔａｇｅａｎｄｍａｔｕｒｉｔｙｓｔａｇｅｗｅｒｅｃｏｌｅｃｔｅｄｔｏｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎ，ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓａｎｄｐｏｔａｓｓｉｕｍ，
ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｅｄａｔａ，ｔｈｅｎｕｔｒｉｅｎｔａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ，ｔｒａｎｓｌｏｃａｔｉｏｎ，ｎｉｔｒｏｇｅｎｕｓｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，
ａｎｄｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｂｅｔｗｅｅｎｎｕｔｒｉｅｎｔａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ，ｔｒａｎｓｌｏｃａｔｉｏｎａｎｄｙｉｅｌｄｓｏｆｔｈｅｐｌａｎｔａｔｔｈｅｍａｉｎｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅｓｏｆ
ｒｉｃｅｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｏｒｅｖａｌｕａｔｅｄ．Ｔｈｅｓｏｉｌｓａｍｐｌｅｓｆｒｏｍ０－１００ｃｍｓｏｉｌｄｅｐｔｈ（ｅａｃｈｌａｙｅｒ２０ｃｍ）ｗｅｒｅｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ
ｃｏｌｅｃｔｅｄｂｅｆｏｒｅｔｒａｎｓｐｌａｎｔｉｎｇａｎｄａｆｔｅｒｈａｒｖｅｓｔｏｆｒｉｃｅｔｏｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆａｍｍｏｎｉｕｍａｎｄｎｉｔｒａｔｅｎｉｔｒｏｇｅｎ．
Ｄｅｐｅｎｄｉｎｇｏｎｔｈｅｓｏｉｌｂｕｌｋｄｅｎｓｉｔｙｏｆｅａｃｈｌａｙｅｒ，ｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｉｎｏｒｇａｎｉｃｎｉｔｒｏｇｅｎａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｉｎ０－１００ｃｍｓｏｉｌ
ｌａｙｅｒｗａｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄｔｏｐｒｏｆｉｌｅｓｏｉｌｎｉｔｒｏｇｅｎｂａｌａｎｃｅ．【Ｒｅｓｕｌｔｓ】ＤａｔａｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｗｈｅｎｔｈｅａｍｏｕｎｔｓｏｆａｐｐｌｉｅｄＮ
ｗｅｒｅｒａｎｇｅｄｆｒｏｍ６０ｋｇ／ｈｍ２ｔｏ１８０ｋｇ／ｈｍ２，ｔｈｅｒｉｃｅｙｉｅｌｄｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇａｍｏｕｎｔｓｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ，
ａｎｄｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｈｅｎｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆａｐｐｌｉｅｄＮｗａｓｏｖｅｒＮ１８０ｋｇ／ｈｍ２Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｒｉｃｅｓｆａｃｔｏｒｓｏｆｒｉｃｅａｎｄ
ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓｉｎｔｈｅｐａｓｔｙｅａｒｓ，Ｎｒａｔｅｓｆｏｒｏｂｔａｉｎｉｎｇｍａｘｉｍｕｍ ｙｉｅｌｄｗｅｒｅ２１２８ｋｇ／ｈｍ２ ａｎｄ２２０６ｋｇ／ｈｍ２
ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｎｄｔｈｅｒａｎｇｅｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｗａｓｒａｎｇｅｄｆｒｏｍ２０２２ｋｇ／ｈｍ２ｔｏ２３１６ｋｇ／ｈｍ２Ｎｒａｔｅｓｆｏｒ
ｇｅｔｉｎｇｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｙｉｅｌｄｗｅｒｅ２０３０ｋｇ／ｈｍ２ａｎｄ２０９１ｋｇ／ｈｍ２，ａｎｄｔｈｅｒａｎｇｅｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｗａｓ
ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｏｂｅｂｅｔｗｅｅｎ１９２９ｋｇ／ｈｍ２ａｎｄ２１９６ｋｇ／ｈｍ２ｂｙｓｉｍｕｌａｔｉｎｇｂｅｔｗｅｅｎｒｉｃｅｙｉｅｌｄ（ｙ）ａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎ
ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ（ｘ），ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｎｉｔｒｏｇｅｎｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｃｏｕｌｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ
ｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎ，ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓａｎｄｐｏｔａｓｓｉｕｍ ａｔｍａｉｎｇｒｏｗｉｎｇｓｔａｇｅｓ，ａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｄｔｈｅｔｒａｎｓｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎ，
ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓａｎｄｐｏｔａｓｓｉｕｍｔｏｇｒａｉｎｓａｔｈｅａｄｉｎｇｓｔａｇｅ．Ｔｈｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎａｍｏｕｎｔｏｆｎｕｔｒｉｅｎｔｓａｔｈｅａｄｉｎｇｓｔａｇｅｉｓ
ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｔｏｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｔｒａｎｓｌｏｃａｔｉｏｎｔｏｇｒａｉｎｕｎｄｅｒＮ１８０ｋｇ／ｈｍ２Ｎｉｔｒｏｇｅｎｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｒａｔｅｓｏｖｅｒ１８０ｋｇ／ｈｍ２
ｈａｄｎｅｇａｔｉｖｅｅｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅｔｒａｎｓｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎ，ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓａｎｄｐｏｔａｓｓｉｕｍｔｏｇｒａｉｎ．Ｎｉｔｒｏｇｅｎａｇｒｏｎｏｍｉｃ
ｅｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｐａｒｔｉａｌｆａｃｔｏｒｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｅｃｒｅａｓｅｄｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｎｉｔｒｏｇｅｎｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．ＴｈｅｈｉｇｈｅｓｔｎｉｔｒｏｇｅｎｒｅｃｏｖｅｒｙｅｆｉｃｉｅｎｃｙｉｎｃｕｒｅｎｔｓｅａｓｏｎｗａｓｉｎｔｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆＮ１８０ｋｇ／ｈｍ２
Ｃｏｒｅｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｙｉｅｌｄｈａｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｏｒｅｘｔｒｅｍｅｌｙｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｐｏｓｉｔｉｖｅｃｏｒｅｌａｔｉｏｎｓｗｉｔｈ
ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄｔｒａｎｓｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎ，ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓａｎｄｐｏｔａｓｓｉｕｍａｔｔｈｅｍａｉｎｇｒｏｗｔｈｐｅｒｉｏｄｓｏｆｒｉｃｅ，ａｎｄｔｈｅ
ｈｉｇｈｅｓｔｃｏｒｅｌａｔｉｏｎｃｏｅｆｉｃｉｅｎｔｗａｓｅｘｈｉｂｉｔｅｄａｔｔｈｅｆｉｌｉｎｇｓｔａｇｅ．Ｎｉｔｒｏｇｅｎｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｃｏｕｌｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ
ｉｍｐｒｏｖｅｒｅｓｉｄｕａｌＮｍｉｎａｔ０－１００ｃｍｓｏｉｌａｆｔｅｒｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ，ａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｎｉｔｒｏｇｅｎｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｐｐａｒｅｎｔｌｙ
ｅｎｈａｎｃｅｄｔｈｅｌｏｓｓｅｓｏｆＮ．【Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ】Ｏｐｔｉｍｕｍｎｉｔｒｏｇｅｎｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｃｏｕｌｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｒｉｃｅ
ｙｉｅｌｄ，ｔｈｅｔｏｔａｌｎｕｔｒｉｅｎｔａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎａｔｄｉｆｅｒｅｎｔｇｒｏｗｉｎｇｓｔａｇｅｓ，ｔｈｅｔｒａｎｓｌｏｃａｔｉｏｎａｍｏｕｎｔｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎ，ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ
ａｎｄｐｏｔａｓｓｉｕｍｆｒｏｍｓｔｒａｗｔｏｇｒａｉｎｄｕｒｉｎｇｔｈｅｌａｔｅｇｒｏｗｔｈｐｅｒｉｏｄｏｆｒｉｃｅ，ａｎｄａｐｐａｒｅｎｔｌｙｒｅｄｕｃｅｌｏｓｓｅｓｏｆｓｏｉｌＮ．
Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ，ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｏｎｔｈｅｒｉｃｅｙｉｅｌｄ，ｂｅｎｅｆｉｔ，ｎｉｔｒｏｇｅｎｒｅｃｏｖｅｒｙｅｆｉｃｉｅｎｃｙｉｎｓｅａｓｏｎａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎ
ｂａｌａｎｃｅｉｎｓｏｉｌ，ｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｎｉｔｒｏｇｅｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒａｔｅｗａｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｔｏｂｅｒａｎｇｅｄｆｒｏｍ１９２９ｋｇ／ｈｍ２ｔｏ２１９６
ｋｇ／ｈｍ２ｉｎｔｈｉｓｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ牶ｎｉｔｒｏｇｅｎｌｅｖｅｌ牷ｙｉｅｌｄ牷ｎｕｔｒｉｅｎｔａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ牷ｎｕｔｒｉｅｎｔｔｒａｎｓｌｏｃａｔｉｏｎ牷ｎｉｔｒｏｇｅｎｂａｌａｎｃｅ
　　水稻是我国第二大粮食作物，种植面积３０１３７
万公顷，总产量达２０４２２万吨，占我国粮食总产量的
１／３以上［１］。可见，确保水稻高产稳产对我国粮食
安全起着十分重要的作用。在各种营养元素中，氮
素是影响水稻生长发育和产量最敏感的因素，并与
磷、钾素的吸收存在着密切关系。然而，在水稻生产
中，氮肥的使用存在着很大程度的盲目性和不合理
性，不仅不会提高水稻产量，还会导致水稻产量、品
质及氮肥利用效率下降，并且造成土壤质量退化、地
表水和地下水体硝酸盐含量超标等一系列环境问
题，严重影响到农田的可持续利用［２－４］。施用氮肥
影响着水稻的农学效应、品质及环境。在一定的施
氮范围内，提高施氮水平可以显著增加水稻产量和
水稻氮素吸收总量，但超过这一范围，增施氮肥不能
７３８
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
使产量继续增加，施入的氮素以硝态氮的形式残留
在土壤中，随灌溉水或降雨进入地下水，造成环境污
染［５－９］。适当增加氮肥用量、提高氮肥在穗肥中追
施比例，可以提高籽粒蛋白质含量，降低稻米垩白粒
率和直链淀粉含量［１０－１３］。为此，本文通过连续两年
田间试验，研究了不同施氮水平条件下东北水稻主
要生育期对氮、磷、钾养分吸收利用，氮肥利用效率
及土壤氮素平衡的变化，并探讨各养分吸收、转运与
产量间的关系，从而探明水稻氮肥调控机理。
１　材料与方法
１１　试验区概况
试验于２０１２年和２０１３年在吉林省松原市前郭
县红光农场（１２３°０８′３２Ｅ″、４４°３８′１６″Ｎ）进行，该地
区位于吉林省中西部，属中温带大陆性季风气候区，
四季分明，据当地气象局资料，２０１２年前郭县水稻
生长季内≥１０℃积温为 ３０１８℃，降雨量为 ４２２５
ｍｍ，２０１３年前郭县水稻生长季内≥１０℃积温为
２９８１℃，降雨量为 ４３８ｍｍ。０—２０ｃｍ层土壤基本
养分状况见表１。
表１　供试土壤基本养分状况
Ｔａｂｌｅ１　Ｔｈｅｂａｓｉｃｎｕｔｒｉｅｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｔｅｓｔｅｄｓｏｉｌｓ
年份
Ｙｅａｒ
有机质 （ｇ／ｋｇ）
ＯＭ
全氮 （ｇ／ｋｇ）
ＴｏｔａｌＮ
碱解氮 （ｍｇ／ｋｇ）
ＡｖａｉｌａｂｌｅＮ
有效磷 （ｍｇ／ｋｇ）
ＡｖａｉｌａｂｌｅＰ
速效钾 （ｍｇ／ｋｇ）
ＡｖａｉｌａｂｌｅＫ
ｐＨ
２０１２ ３６５ １２１ １３３２８ ５３６８ ７３２９ ６２６
２０１３ ３２４ １１６ １２５４５ ６３２３ ８３５４ ６４１
１２　试验设计
试验共设 ５个处理，氮肥用量分别设为 Ｎ０、
６０、１２０、１８０和 ２４０ｋｇ／ｈｍ２，依次以 Ｎ０、Ｎ６０、Ｎ１２０、
Ｎ１８０、Ｎ２４０表示。按基肥∶分蘖肥∶孕穗肥 ＝３０％∶
４０％∶３０％施用，基肥于移栽前３ｄ施入，分蘖肥于
移栽后２０ｄ施入；孕穗肥于移栽后７０ｄ施入。各处
理均基施Ｐ２Ｏ５１００ｋｇ／ｈｍ
２和 Ｋ２Ｏ１２０ｋｇ／ｈｍ
２。试
验用氮肥为尿素（Ｎ４６％），磷肥为重过磷酸钙
（Ｐ２Ｏ５４６％），钾肥为氯化钾 （Ｋ２Ｏ６０％）。２０１２年
供试水稻品种为富优１３５，２０１３年供试水稻品种为
吉粳５１１。５月 ２１日移栽，大田栽插密度为 ２０万
穴／ｈｍ２，９月３０日收获。小区面积为３０ｍ２，随机区
组排列，３次重复，两边设有保护行。每小区间筑
埂（宽３０ｃｍ）并用塑料薄膜包裹，以减少各小区间
的相互影响，其他田间管理按生产田进行。
１３　样品采集与测定
分别于水稻移栽前和收获后采取０—１００ｃｍ土
壤样品，每２０ｃｍ为一层（共５层），用环刀法测定该
层土壤容重。每小区随机取５点，土壤样品混匀后，
立即置于 －２０℃冷冻保存。土壤样品解冻后，将样
品混匀过２ｍｍ筛，称取５ｇ土壤样品，加入１００ｍＬ
００１ｍｏｌ／ＬＣａＣｌ２溶液浸提，震荡５０ｍｉｎ后过滤，浸
提液用丹麦Ｆｏｓｓ（ＦＩＡＳＴＡＲ５０００）流动注射分析仪
测定铵态氮、硝态氮含量，并根据各层土壤容重将铵
态氮和硝态氮含量换算成０—１００ｃｍ土体无机氮积
累量。同时采用烘干法测定土壤含水量。
分别于水稻返青期、分蘖期、抽穗期、灌浆期和
成熟期（移栽后８、２０、７０、９０和１２６ｄ）采集植株样
本，每小区采取有代表性水稻 ５穴（返青期取 ３０
穴），剪去根部，分为叶片、茎鞘和穗部三部分，于
１０５℃杀青３０ｍｉｎ后，７５℃烘干至恒重，称重并计算
地上部干物重。样品粉碎过０５ｍｍ筛，分别测定
氮、磷、钾养分含量。分析均采取 Ｈ２ＳＯ４－Ｈ２Ｏ２法
消煮，采用凯氏定氮法测定氮素含量，钒钼黄比色法
测定磷素含量，火焰光度法测定钾素含量；成熟期各
小区单收，按实收株数计产。
１４　计算公式及统计方法［８－１４］
养分吸收量为某生育期单位面积植株（茎鞘、
叶片、穗部）氮（磷、钾）的吸收量；
氮收获指数（Ｎｈａｒｖｅｓｔｉｎｄｅｘ，％）＝成熟期籽
粒氮吸收量／植株氮总吸收量×１００；
氮肥当季回收率（Ｎｒｅｃｏｖｅｒｙｅｆｉｃｉｅｎｃｙ，％）＝
（收获期施氮区地上部总吸氮量 －收获期不施氮区
地上部总吸氮量）／氮肥施用量×１００；
氮肥农学效率（Ｎａｇｒｏｎｏｍｙｅｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｋｇ／ｋｇ）
＝（施氮区水稻产量－不施氮区水稻产量）／氮肥施
用量；
氮肥偏生产力（Ｎｐａｒｔｉａｌｆａｃｔｏｒｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，
ｋｇ／ｋｇ）＝施氮区产量／氮肥施用量；
转运量（Ｔｒａｎｓｌｏｃａｔｉｏｎ，ｋｇ／ｈｍ２） ＝抽穗期茎
８３８
４期　　　 侯云鹏，等：不同施氮水平下水稻的养分吸收、转运及土壤氮素平衡
鞘、叶片氮（磷、钾）吸收量 －成熟时茎鞘、叶片氮
（磷、钾）滞留量；
转运率（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｅｆｉｃｉｅｎｃｙ，％）＝单位面
积植株成熟期叶、茎鞘元素氮（磷、钾）的表观输出
量／抽穗期叶、茎鞘该元素总吸收量×１００；
转运贡献率（Ｔｒａｎｓｌｏｃａｔｉｏｎｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｒａｔｅｏｆ
ｖｅｇｅｔａｔｉｖｅｏｒｇａｎ，％）＝氮（磷、钾）转运量／抽穗至成
熟期穗部氮（磷、钾）素吸收总量×１００；
土壤氮素表观净矿化量（ｋｇ／ｈｍ２）＝不施氮区
作物地上部氮积累量＋不施氮肥区土壤残留无机氮
量－不施氮肥区土壤起始无机氮量；
氮素表观损失量（ｋｇ／ｈｍ２）＝施氮量 ＋土壤起
始无机氮量＋土壤氮素净矿化量－作物收获氮移走
量－土壤残留无机氮量；
最佳 施 氮 范 围 （ＴｈｅｒａｎｇｅｏｆｏｐｔｉｍａｌＮ
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）为理论产量的 ９５％及以上时的施氮
范围。
试验数据用ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ２０１３和ＳＡＳ９０统
计软件处理。
２　结果与分析
２１　不同施氮水平对水稻产量及其构成因子的
影响
施用氮肥对水稻的产量及其构成因子产生重要
影响。表２可知，两年的产量结果趋势一致，施氮处
理水稻产量均显著高于不施氮肥（Ｎ０）处理（Ｐ＜
００５），其中２０１２年增产幅度为２３７％ ５１０％，
２０１３年增产幅度为１８０％ ４４１％；在不同氮水平
处理中，水稻产量随施氮水平的提高呈先增后降的
趋势，在６０ １８０ｋｇ／ｈｍ２范围内水稻产量显著提
高（Ｐ＜００５），当施氮量超过１８０ｋｇ／ｈｍ２后，水稻
产量开始下降。从产量构成因子结果看出，与产量
结果趋势一致，有效穗数和穗粒数随着施氮水平的
提高而增加，当施氮量超过１８０ｋｇ／ｈｍ２后，有效穗
数和穗粒数减少，水稻千粒重随着施氮水平的提高
而下降。由此可见，适宜的氮肥用量可以提高水稻
有效穗数和穗粒数，从而提高水稻产量。
表２　不同处理对水稻产量及其构成因子的影响
Ｔａｂｌｅ２　Ｅｆｅｃｔｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｏｎｇｒａｉｎｙｉｅｌｄａｎｄｉｔｓｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｒｉｃｅ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
２０１２
有效穗数
Ｖａｌｉｄ
ｐａｎｉｃｌｅｓｐｅｒｍ２
穗粒数
Ｇｒａｉｎｓ
ｐｅｒｐａｎｉｃｌｅ
千粒重 （ｇ）
１０００ｇｒａｉｎ
ｗｅｉｇｈｔ
产量
Ｙｉｅｌｄ
（ｋｇ／ｈｍ２）
２０１３
有效穗数
Ｖａｌｉｄ
ｐａｎｉｃｌｅｓｐｅｒｍ２
穗粒数
Ｇｒａｉｎｓ
ｐｅｒｐａｎｉｃｌｅ
千粒重 （ｇ）
１０００ｇｒａｉｎ
ｗｅｉｇｈｔ
产量
Ｙｉｅｌｄ
（ｋｇ／ｈｍ２）
Ｎ０ １９２１±５７ｄ１０２３±５３ｄ ２８９±０９ａ ７１３９±２８５ｄ ２８４５±９１ｄ ９６８±３３ｃ ２６５±０５ａ ７６３４±３５７ｄ
Ｎ６０ ２５７２±３５ｃ１１８９±３２ｃ ２８４±１０ａ ８８３３±３８９ｃ ３２２６±７３ｃ１０４５±４１ｃ ２６１±０４ａｂ ９００８±３９５ｃ
Ｎ１２０ ３０５５±９５ｂ１２４０±５３ｂｃ２６２±０４ｂ ９７４６±３１３ｂ ３５４３±６４ｂ１２１１±６６ｂ ２５９±０６ａｂ ９８９３±１６９ｂ
Ｎ１８０ ３５２５±９２ａ１３６５±２９ａ ２５９±０７ｂ １０７７７±２５３ａ ３７１２±４９ａ１３６５±３０ａ ２５６±０５ｂ １０９９９±１４８ａ
Ｎ２４０ ３４８５±４１ａ１３１７±３３ａｂ２５７±０７ｂ １０４６７±２０４ａ ３５９３±７６ｂ１３４１±１８ａ ２５５±０４ｂ １０６０８±２９６ａ
　　注（Ｎｏｔｅ）：同列数值后不同字母表示处理间差异达５％显著水平 Ｖａｌｅｕｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓｉｎａｃｏｌｕｍｎａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｅｒｅｎｔ
ａｍｏｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌ；２０１２、２０１３年氮肥价格分别为５００和４７６ｙｕａｎ／ｋｇ，水稻价格为３３０和３１５ｙｕａｎ／ｋｇ，Ｎｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｐｒｉｃｅｗａｓ
５００ａｎｄ４７６ｙｕａｎ／ｋｇ，ｒｉｃｅｐｒｉｃｅｗａｓ３３０ａｎｄ３１５ｙｕａｎ／ｋｇｉｎ２０１２ａｎｄ２０１３
　　依据水稻产量（ｙ，ｋｇ／ｈｍ２）与施氮量（ｘ，
ｋｇ／ｈｍ２）的关系可建立一元二次回归方程（ｙ＝Ａｘ２
＋Ｂｘ＋Ｃ），２０１２年和２０１３年得到方程式分别为 ｙ
＝－００７７２ｘ２＋３２８５７ｘ＋７１１６７（Ｒ２＝０９８７１）
和 ｙ＝ －００６５７ｘ２ ＋２８９８８ｘ＋ ７５６８２（Ｒ２ ＝
０９７４４）。结合当年水稻和氮肥的价格，求得水
稻最高产量氮肥用量、最佳经济氮肥用量、范围及其
对应的最高产量和最佳经济产量（表３）。由表３可
知，２０１２年和 ２０１３年最高产量氮肥用量分别为
２１２８和２２０６ｋｇ／ｈｍ２，施氮范围在２０２２ ２３１６
ｋｇ／ｈｍ２之间，最佳经济产量氮肥用量分别为２０３０
和 ２０９１ｋｇ／ｈｍ２，施氮范围在 １９２９ ２１９６
ｋｇ／ｈｍ２之间，与最高产量氮肥用量及范围相比，采
用最佳经济氮肥用量及范围在保证产量基本不降低
的条件下（为最高产量的９９％ １００％），可节约氮
肥４６％ ５２％。
９３８
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
表３　水稻最高产量和最佳经济产量氮肥用量及其范围 （ｋｇ／ｈｍ２）
Ｔａｂｌｅ３　Ｎｉｔｒｏｇｅｎｒａｔｅｓａｎｄｒａｎｇｅｆｏｒｔｈｅｍａｘｉｍｕｍａｎｄｏｐｔｉｍｕｍｙｉｅｌｄｓｏｆｒｉｃｅ
年份
Ｙｅａｒ
最高产量Ｍａｘ．ｙｉｅｌｄ
产量 Ｙｉｅｌｄ 施氮量Ｎｒａｔｅ 施氮范围Ｎｒａｎｇ
经济产量Ｏｐｔｉｍｕｍｙｉｅｌｄ
产量 Ｙｉｅｌｄ 施氮量Ｎｒａｔｅ 施氮范围Ｎｒａｎｇ
２０１２ １０６１２８ ２１２８ ２０２２ ２２３４ １０６０５３ ２０３０ １９２９ ２１３２
２０１３ １０７６５７ ２２０６ ２０９６ ２３１６ １０７５７０ ２０９１ １９８６ ２１９６
２２　不同施氮水平对水稻养分吸收动态的影响
由不同施氮水平水稻养分吸收动态结果（表４）
可知，返青期至分蘖期，水稻生长缓慢，氮、磷、钾吸
收量也较少，分蘖期至灌浆期，水稻生长加快，氮、
磷、钾吸收量迅速增加，灌浆期至成熟期，作物体内
的养分主要是进行转运分配，养分的累积量趋于平
缓。表４还表明，施用氮肥可以明显提高水稻各生
育期氮、磷、钾的吸收量。与不施氮肥（Ｎ０）处理相
比，施氮各处理各生育期氮、磷、钾吸收量的提高幅
度均达到显著水平（Ｐ＜００５）。在不同施氮处理
中，氮、磷、钾吸收量均随着施氮水平提高而增加，但
整个生育期表现并不一致，返青期至抽穗期以 Ｎ２４０
处理氮、磷吸收量最高，灌浆期至成熟期氮、磷吸收
总量发生变化，以Ｎ１８０处理最高。钾素吸收量与氮、
磷吸收量不同，整个生育期均以Ｎ２４０处理最高，主要
是由于钾在营养体内所占比例较大，在籽粒中养分
所占的比例较小。由此可见，氮肥供应过量虽然可
以提高水稻植株中的养分积累总量，但不利于水稻
生育后期籽粒中养分的积累，从而使灌浆期至成熟
期养分积累总量降低。
表４　不同处理水稻各生育时期氮、磷、钾吸收总量 （ｋｇ／ｈｍ２）
Ｔａｂｌｅ４　Ｔｈｅｔｏｔａｌｎｉｔｒｏｇｅｎ，ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓａｎｄｐｏｔａｓｓｉｕｍａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｕｎｄｅｒｄｉｆｅｒｅｎｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｏｆｒｉｃｅ
处理
Ｔｒｅａｔ．
返青期
Ｒｅｔｕｒｎｉｎｇｇｒｅｅｎｓｔａｇｅ
Ｎ Ｐ Ｋ
分蘖期
Ｍｉｄｔｉｌｅｒｉｎｇｓｔａｇｅ
Ｎ Ｐ Ｋ
抽穗期
Ｈｅａｄｉｎｇｓｔａｇｅ
Ｎ Ｐ Ｋ
灌浆期
Ｆｉｌｉｎｇｓｔａｇｅ
Ｎ Ｐ Ｋ
成熟期
Ｍａｔｕｒｉｔｙｓｔａｇｅ
Ｎ Ｐ Ｋ
Ｎ０ １７ｃ０２ｂ２４ｂ２３０ｄ ２０ｃ ２７０ｃ９２６ｄ２２８ｄ １００１ｄ１０２４ｅ２６８ｄ９８７ｄ１００２ｅ３１３ｄ１１１９ｄ
Ｎ６０ １９ｂ０３ａ３１ａ２６７ｃｄ２５ｂ ３２１ｂ１０７４ｃ２５８ｃ １１４６ｃ１２５５ｄ３３２ｃ１１９３ｃ１２１５ｄ３７５ｃ１２７５ｃ
Ｎ１２０ １９ｂ０３ａ３３ａ２８７ｂｃ２９ａ ３７５ａ１２４７ｂ２９３ｂ １３１０ｂ１４４０ｃ３８６ｂ１３８０ｂ１４６３ｃ４０４ｂ１４４６ｂ
Ｎ１８０ ２１ａ０３ａ３３ａ３２８ｂ ３０ａ ４０５ａ１３４６ａ３３５ａ １４３１ａｂ１７４８ａ４３５ａ１５７１ａ１７７７ａ４５２ａ１６０９ａ
Ｎ２４０ ２１ａ０３ａ３３ａ３７６ａ ３２ａ ４１４ａ１３４８ａ３３８ａ １４８８ａ１６６９ｂ４３１ａ１５８４ａ１７００ｂ４５０ａ１６６８ａ
　　注（Ｎｏｔｅ）：数据为２０１２年和２０１３年平均值Ｔｈｅｄａｔａｗａｓｔｈｅａｖｅｒａｇｅｏｆ２０１２ａｎｄ２０１３；同列数值后不同字母表示处理间差异达５％显著水
平 Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓｉｎａｃｏｌｕｍｎａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｅｒｅｎｔａｍｏｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌ．
２３　不同施氮水平对氮、磷、钾养分转运及分配的
影响
２３１氮、磷、钾养分的转运　水稻籽粒中养分吸收
的一部分来源于根系吸收养分的直接供应，另一部
分是营养器官中养分的转移。养分的转运量可用抽
穗期和成熟期营养体中养分累积量之差来表示，养
分的转运量和转运效率，是营养体养分向籽粒转移
量的重要指标。抽穗期营养体氮、磷、钾对籽粒养分
的贡献分析结果（表５）表明，施氮可以提高各营养
器官的氮、磷、钾转运量和穗部养分增加量，与不施
氮肥处理相比，施氮处理各营养器官的氮、磷、钾转
运量和穗部养分增加量的提高幅度均达到显著水平
（Ｐ＜００５），其中叶片转运量提高幅度分别为９０％
２２３％、１０３％ １５１％和８１％ １９４％，茎鞘
转运量提高幅度分别为１６４％ ４２８％、１５７％
３８８％和１０７％ ３０８％，穗部养分增加量提高幅
度分别为 ２２４％ ９７６％、１６６％ ４０５％和
１１９％ ４５０％。在不同施氮处理中，各营养器官
氮、磷、钾转运量及穗部养分增加量随着施氮水平的
提高呈先增后降的趋势，当氮肥用量超过 １８０
ｋｇ／ｈｍ２后，氮、磷、钾转运量和穗部养分增加量开始
下降。表明适宜的氮肥用量可以促进水稻生育后期
氮、磷、钾养分向籽粒的转运，使籽粒养分显著提高，
达到源库平衡。氮肥过量施用会导致营养体氮、磷、
０４８
４期　　　 侯云鹏，等：不同施氮水平下水稻的养分吸收、转运及土壤氮素平衡
钾代谢过旺，不利于营养体中氮、磷、钾养分向籽粒
中转运，导致氮、磷、钾素过多地保留在营养体中。
而各营养器官氮、磷、钾转运率随着施氮量的提高而
降低。
表５还表明，在氮、磷、钾养分中，转运效率以磷
最高（１０７５％ １２４７％），其次为氮（９８３％
１１３０％），钾最低（５３８％ ６３９％）。表明作为主
要代谢库的籽粒对氮、磷的需求量大于对钾的需求，
是造成养分转运效率差异的主要原因。
表５　不同处理抽穗至成熟期叶片及茎鞘氮、磷、钾的转运
Ｔａｂｌｅ５　Ｎ，ＰａｎｄＫｅｘｐｏｒｔａｔｉｏｎｆｒｏｍｌｅａｖｅｓａｎｄｓｔｅｍｓｈｅａｔｈｓｔｏｅａｒｓａｔ
ｔｈｅｈｅａｄｉｎｇｔｏｍａｔｕｒｉｔｙｕｎｄｅｒｄｉｆｅｒｅｎｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
养分
Ｎｕｔｒｉｅｎｔ
叶片
Ｌｅａｆ
（ｋｇ／ｈｍ２） （％）
茎鞘
Ｓｔｅｍｓｈｅａｔｈ
（ｋｇ／ｈｍ２） （％）
穗部养分增加量
Ｅａｒｎｕｔｒｉｅｎｔｉｎｃｒｅａｓｅ
（ｋｇ／ｈｍ２）
转运贡献率 （％）
Ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｒａｔｅ
ｆｒｏｍｅｘｐｏｒｔａｔｉｏｎ
Ｎ０ Ｎ ４２３７ｃ ７５８５ａ １１０７ｄ ３７１２ａ ５６０１ｅ ９５４２ａ
Ｎ６０ ４６２０ｂ ７２３０ａ １２８９ｃ ３６３７ａ ６８５７ｄ ８６１７ｂ
Ｎ１２０ ４７８５ｂ ６８３２ａｂ １４３６ｂ ３５４５ａ ８３８２ｃ ７４２１ｃ
Ｎ１８０ ５１８０ａ ６９５９ａｂ １５８１ａ ３６２７ａ １１０６７ａ ６１０８ｄ
Ｎ２４０ ５０３７ａ ６６５６ｂ １４２７ｂ ３１６９ｂ ９９８５ｂ ６４７４ｄ
Ｎ０ Ｐ ４１６ｂ ６２２０ａ ９７８ｂ ６２４５ａ ２０３７ｄ ６８４２ａ
Ｎ６０ ４６５ａ ５７６８ａ １１３２ａｂ ６２０１ａ ２３７５ｃ ６７２４ａｂ
Ｎ１２０ ４７１ａ ５６８５ａｂ １２２０ａｂ ６１４５ａ ２５５８ｂ ６６１１ｂ
Ｎ１８０ ４７９ａ ５６３５ａｂ １３５７ａ ６１２６ａ ２８６３ａ ６４１５ｂ
Ｎ２４０ ４５９ａ ５１８６ｂ １２７１ａ ５５６３ｂ ２６９２ａｂ ６４２６ｂ
Ｎ０ Ｋ １２９４ｂ ３９７７ａ １６８８ｂ ２４０９ａ ３４７４ｄ ８５８２ａ
Ｎ６０ １３９９ｂ ３９４３ａ １８６８ｂ ２３１５ａ ３８８６ｃ ８４０９ａ
Ｎ１２０ １５４０ａ ３７８７ａ ２０４８ａ ２２８０ａ ４４４６ｂ ８０７１ｂ
Ｎ１８０ １５４５ａ ３６２９ａ ２２０８ａ ２２２６ａｂ ５０３９ａ ７４４９ｃ
Ｎ２４０ １４９１ａ ３４４４ａ ２０５１ａ １９４０ｂ ４７４１ｂ ７４７１ｃ
　　注（Ｎｏｔｅ）：数据为２０１２年和２０１３年平均值Ｔｈｅｄａｔａｗａｓｔｈｅａｖｅｒａｇｅｏｆ２０１２ａｎｄ２０１３；同列数值后不同字母表示处理间差异达５％显著水
平 Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓｉｎａｃｏｌｕｍｎａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｅｒｅｎｔａｍｏｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌ．
２３２水稻不同器官氮、磷、钾的分配　由图 １可
知，不同氮水平处理下成熟期各器官氮、磷素分配量
为穗＞茎鞘＞叶，而钾素的分配不同于氮、磷，表现
为茎鞘＞穗＞叶。施氮处理成熟期各器官的氮、磷、
钾素分配量均显著的高于不施氮肥（Ｎ０）处理（Ｐ＜
００５）。在不同施氮处理中，各器官氮、磷、钾分配
量均随施氮水平的提高而增加，其中籽粒中氮、磷、
钾积累量呈现先增后降的趋势，以Ｎ１８０处理最高，而
茎鞘和叶片与籽粒表现不同，以 Ｎ２４０处理最高。说
明氮肥用量对成熟期氮、磷、钾养分向营养器官和生
殖器官的分配量有调控效应，适宜的氮肥用量有利
于籽粒中养分的积累，使籽粒养分比例明显提高，进
而提高籽粒产量。而氮肥过量供应使水稻茎鞘和叶
片中的养分过多地滞留于营养器官中，不利于籽粒
中养分的积累。
２４　不同施氮水平对水稻氮肥利用效率的影响
用以表征农田肥料利用效率最常用的有肥料利
用率（ＲＥ）、肥料农学利用率（ＡＥ）及肥料偏生产力
（ＰＦＰ）［１６］。表６可知，不同施氮处理的氮肥农学利
用率和氮肥偏生产力呈现出随施氮水平的提高而下
１４８
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
图１　水稻成熟期植株各器官氮、磷、钾养分分配
Ｆｉｇ．１　ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＮ，ＰａｎｄＫｉｎｄｉｆｅｒｅｎｔ
ｏｒｇａｎｓｏｆｒｉｃｅａｔｍａｔｕｒｉｔｙ
［注（Ｎｏｔｅ）：数据为 ２０１２年和 ２０１３年平均值 Ｔｈｅｄａｔａｗａｓｔｈｅ
ａｖｅｒａｇｅｏｆ２０１２ａｎｄ２０１３；方柱上不同字母表示处理间差异达５％
显著 水 平 Ｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓｍｅａｎｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｅｒｅｎｃｅｓａｍｏｎｇ
ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌ．］
降的趋势，氮肥用量从６０增加到２４０ｋｇ／ｈｍ２，水稻
氮肥农学利用率和氮肥偏生产力分别从 ２５６和
１４８７ｋｇ／ｋｇ下降到１３１和４３９ｋｇ／ｋｇ。氮肥当季
回收率与氮肥农学利用率和偏生产力趋势不同，在
６０ １８０ｋｇ／ｈｍ２范围内氮肥当季回收率随着氮肥
用量的增加而提高，当施氮量超过１８０ｋｇ／ｈｍ２后，
氮肥当季回收率显著下降。由表６还可知，水稻氮
收获指数随着施氮水平的提高也呈先增后降的趋
势，当施氮量超过１８０ｋｇ／ｈｍ２时，水稻氮收获指数开
表６　不同施氮水平对水稻氮肥利用率的影响
Ｔａｂｌｅ６　Ｅｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｎｉｔｒｏｇｅｎｌｅｖｅｌｓｏｎ
ｎｉｔｒｏｇｅｎｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｅｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｒｉｃｅ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
ＮＨＩ
（％）
ＮＡＥ
（ｋｇ／ｋｇ）
ＮＲＥ
（％）
ＮＰＦＰ
（ｋｇ／ｋｇ）
Ｎ０ ６７２ｂ
Ｎ６０ ６６９ｂ ２５６ａ ３８９ａｂ １４８７ａ
Ｎ１２０ ６７０ｂ ２０３ｂ ４０１ａ ８１８ｂ
Ｎ１８０ ７１６ａ １９５ｂ ４４２ａ ６０５ｃ
Ｎ２４０ ６７１ｂ １３１ｃ ２９９ｂ ４３９ｄ
　　注（Ｎｏｔｅ）：ＮＨＩ—氮收获指数Ｎｈａｒｖｅｓｔｉｎｄｅｘ；ＮＡＥ—氮肥农学
利用率 Ａｇｒｏｎｏｍｉｃｅｆｉｃｉｅｎｃｙ；ＮＲＥ—氮肥当季回收率 Ｒｅｃｏｖｅｒｙ
ｅｆｉｃｉｅｎｃｙ；ＮＰＦＰ—氮肥偏生产力 Ｐａｒｔｉａｌｆａｃｔｏｒｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ；数据为
２０１２年和２０１３年平均值Ｔｈｅｄａｔａｗａｓｔｈｅａｖｅｒａｇｅｏｆ２０１２ａｎｄ２０１３；
同列数值后不同字母表示处理间差异达 ５％显著水平 Ｖａｌｕｅｓ
ｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓｉｎａｃｏｌｕｍｎａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｅｒｅｎｔａｍｏｎｇ
ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌ．
始下降，说明过量施用氮肥提高了氮素在水稻秸秆
中的比例，使水稻植株中的氮素成为奢侈吸收。
２５　不同施氮水平对土壤氮素平衡的影响
氮素平衡状况是田间和区域尺度上评估氮素表
观损失的有效方法。本研究计算了０—１００ｃｍ土层
内的氮素平衡用以评估水稻对氮肥的利用状况。土
壤氮素平衡结果（表７），在氮素输入项中，施氮量起
着主要作用，占总输入项的２５３％ ５７５％。而在
氮素的输出项中，作物携出量并没有随着施氮水平
的提高而一直增加，当施氮量超过１８０ｋｇ／ｈｍ２后作
物携出量开始下降，导致 Ｎ２４０处理土壤表观损失量
显著增加，为５７２ｋｇ／ｈｍ２，Ｎ６０和 Ｎ１２０处理由于氮素
供应不足，使作物携出量大于氮素总输入项，导致氮
素表观损失量为负值。而Ｎ１８０处理的作物携出量与
氮素总输入量相近，因而氮素表观损失较低，仅为
１６２ｋｇ／ｈｍ２。
３　讨论与结论
本研究利用肥料效应函数法对当地水稻产量和
施氮水平进行拟合，确定最佳施氮量及施氮范围。
回归分析表明，２０１２年和２０１３年最高产量氮肥用
量分别为２１２８ｋｇ／ｈｍ２和２２０６ｋｇ／ｈｍ２，施氮范围
在２０２２ｋｇ／ｈｍ２ ２３１６ｋｇ／ｈｍ２之间，最佳经济产
量氮肥用量分别为２０３０ｋｇ／ｈｍ２和２０９１ｋｇ／ｈｍ２，
施氮范围在１９２９ ２１９６ｋｇ／ｈｍ２之间，采用最佳
经济氮肥用量在保证产量基本不降低的条件下，可
２４８
４期　　　 侯云鹏，等：不同施氮水平下水稻的养分吸收、转运及土壤氮素平衡
表７　不同施氮水平下土壤氮素平衡
Ｔａｂｌｅ７　Ｎｉｔｒｏｇｅｎｂａｌａｎｃｅｉｎｓｏｉｌｕｎｄｅｒｄｉｆｅｒｅｎｔｎｉｔｒｏｇｅｎｒａｔｅｓ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
输入 Ｉｎｐｕｔ（ｋｇ／ｈｍ２）
施氮量
Ｎｒａｔｅ
起始无机氮
ＩｎｉｔｉａｌＮｍｉｎ
净矿化
Ｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎ
输出 Ｏｕｔｐｕｔ（ｋｇ／ｈｍ２）
作物吸氮量
Ｎｕｐｔａｋｅ
残留无机氮
ＲｅｓｉｄｕａｌＮｍｉｎ
表观损失量
ＡｐｐａｒｅｎｔＮｌｏｓｓ
Ｎ０ ０ １６５３ １１８ １００２ｄ ７６９ｅ ０
Ｎ６０ ６０ １６５３ １１８ １２１５ｃ １３６７ｄ －２１１ｄ
Ｎ１２０ １２０ １６５３ １１８ １４６３ｂ １５１９ｃ －１１ｃ
Ｎ１８０ １８０ １６５３ １１８ １７７７ａ １６３２ｂ １６２ｂ
Ｎ２４０ ２４０ １６５３ １１８ １７００ａ １８９９ａ ５７２ａ
　　注（Ｎｏｔｅ）：Ｎｍｉｎ—ＭｉｎｅｒａｌＮ；数据为２０１２年和２０１３年平均值Ｔｈｅｄａｔａｗａｓｔｈｅａｖｅｒａｇｅｏｆ２０１２ａｎｄ２０１３；同列数值后不同字母表示处理
间差异达５％显著水平 Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓｉｎａｃｏｌｕｍｎａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｅｒｅｎｔａｍｏｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌ．
节约氮肥４６％ ５２％。当施氮量高于推荐量时，
水稻产量开始下降。主要是由于氮肥的过量供应会
造成水稻植株对氮素的奢侈吸收，使作物籽粒灌浆
不充分，从而影响产量。这与晏娟等［１７］和张耀鸿
等［３］的研究结果基本一致。
　　陈新红等［１８］研究表明，施用氮肥可显著增加水
稻成熟期氮、磷、钾吸收总量。潘圣刚等［１９］研究表
明，成熟期氮吸收总量与磷吸收总量、钾吸收总量具
有显著的正相关性。本研究结果表明，不同氮水平
条件下，各生育时期氮、磷、钾的吸收均有极显著的
正相关性（０８２１ ０９９１），并随着生育进程
的推进氮、磷、钾吸收量间的相关性增加。其相关性
最大时期出现在灌浆期（０９８８ ０９９１），表
明氮肥可以提高水稻对磷、钾的协同吸收。这进一
步证实和补充了前人的研究结果。此外，不同生育
期水稻氮、磷、钾吸收总量与产量间均具有极显著的
正相关性（０８２０ ０９７０），但不同生育期的
相关性存在一定差异，氮、磷、钾吸收量与产量间的
相关性最大时期均发生在灌浆期，分别为０９５９、
０９７０和０９５８，本研究中，Ｎ１８０处理灌浆期养
分的吸收积累总量最高，同时所获水稻产量也最高，
由此可见，氮肥用量调控能否提高水稻灌浆期氮、
磷、钾养分吸收，对产量影响十分显著。
施氮对作物生长发育的调节及产量的影响很大
程度上取决于作物器官内氮、磷、钾吸收与转运关系
协调的结果［１５］。孙永健等［１３］研究表明，在一定范
围内，氮、磷、钾转运量随施氮量的增加而提高，但过
量施用氮肥会使养分转运量下降。赵营等［２０］认为，
施用氮肥有利于提高玉米养分向籽粒转运，并提高
玉米产量。本结究结果表明，在不同氮水平条件下，
水稻产量与成熟期各器官氮、磷、钾转运量具有显著
或极显著的相关性（０６２９ ０９１０），其中产量
与茎鞘转运量的相关性（０７３３ ０９１０）要高
于与叶片转运量的相关性（０６２９ ０８５８）。
本研究中，施氮量１８０ｋｇ／ｈｍ２处理抽穗期各养分累
积量与籽粒的转运呈正比，当氮肥用量超过 １８０
ｋｇ／ｈｍ２后，抽穗期各养分累积量过高，导致各养分
向籽粒转运量出现负效应。由此可见，适宜的氮肥
用量不仅可以促进水稻的养分吸收，并且还可以提
高营养体养分向籽粒的运输，提高籽粒氮、磷、钾养
分含量，最终影响产量。
一般来讲，随着氮肥用量的提高，作物产量和氮
吸收量增加，而氮肥利用效率降低［１３，２０－２１］。本研究
结果表明氮肥用量在６０ １８０ｋｇ／ｈｍ２范围内，氮
素吸收量和水稻产量显著提高，达到 Ｎ２４０ｋｇ／ｈｍ２
后，氮素吸收量和水稻产量呈下降趋势。虽然减量
施用氮肥处理（Ｎ６０、Ｎ１２０）的农学利用率和氮肥偏生
产力较高，但水稻产量和氮素吸收量却显著低于适
当的高施肥量。因此，协调产量和氮肥利用率之间
的矛盾，应需在保证作物产量的前提下，提高氮肥利
用效率，同时避免水稻营养体对氮素的奢侈
吸收［２１］。
水稻吸收利用土壤氮素的比例高于肥料［２２］，氮
肥施用是否合理，除了考虑到氮肥的增产效应和氮
肥利用率外，还应考虑土壤残留无机氮的高低［２３］。
农田长期大量施用氮肥会造成土壤氮素的大量盈
余［２４－２６］，这些氮素一部分残留于土壤中，为后季作
物吸收利用，另一部分氮素通过硝态氮淋溶、氨挥发
和反硝化作用而损失，降低氮肥利用率并污染环
境［２７］。因此在保证作物高产和土壤氮素平衡的同
３４８
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
时，降低硝态氮在土壤中残留及损失十分重要。本
研究结果表明，不同氮水平下水稻０—１００ｃｍ土体
残留的无机氮变化在 ７６９ １８９９ｋｇ／ｈｍ２之间。
在施氮处理中，以Ｎ１８０ｋｇ／ｈｍ２处理氮素表观损失
量最少，氮素输入与氮素输出基本保持平衡，氮素表
观损失最低。
综上所述，水稻各生育期氮、磷、钾吸收量与养
分转运量存在协同性，且与产量存在显著或极显著
的正相关性。适宜的施氮水平可以提高植株（茎
鞘、叶片、籽粒）养分吸收总量、抽穗期至成熟期植
株运转量及穗部养分增加量，最终提高产量，并且减
少了土壤中氮素的残留及损失，降低了对环境的威
胁。因此，综合产量与效益、养分吸收、氮肥利用率
及土壤氮素平衡等因素，氮肥最佳施氮范围在
１９２９ ２１９６ｋｇ／ｈｍ２。
参 考 文 献：
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４４８
４期　　　 侯云鹏，等：不同施氮水平下水稻的养分吸收、转运及土壤氮素平衡
ＮｕｔｒｉｔｉｏｎａｎｄＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒＳｃｉｅｎｃｅ，２０１１，１７（４）：７８２－７８８
［１５］　景立权，赵福成，王德成，等．不同施氮水平对超高产夏玉
米氮磷钾积累与分配的影响［Ｊ］．作物学报，２０１３，３９（８）：
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１４７８－１４９０
［１６］　郑伟，何萍，高强，等．施氮对不同土壤肥力玉米氮素吸收
和利用的影响［Ｊ］．植物营养与肥料学报，２０１１，１７（２）：３０１
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配的影响［Ｊ］．植物营养与肥料学报，２００８，１４（５）：８３５
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素利用与养分吸收的影响［Ｊ］．干旱地区农业研究，２００４，
２２（２）：３５－４０
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ｎｉｔｒｏｇｅｎｏｎｎｉｔｒｏｇｅｎｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｎｕｔｒｉｅｎｔｕｐｔａｋｅｏｆｒｉｃｅａｔｌａｔｅ
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（２）：３５－４０
［１９］　潘圣刚，翟晶，曹凑贵，等．氮肥运筹对水稻养分吸收特性
及稻米品质的影响［Ｊ］．植物营养与肥料学报，２０１０，１６
（３）：５２２－５２７
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ｐｒａｃｔｉｃｅｓｏｎｎｕｔｒｉｔｉｏｎｕｐｔａｋｅａｎｄｇｒａｉｎｑｕａｌｉｔｉｅｓｏｆｒｉｃｅ［Ｊ］．Ｐｌａｎｔ
ＮｕｔｒｉｔｉｏｎａｎｄＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒＳｃｉｅｎｃｅ，２０１０，１６（３）：５２２－５２７
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［２１］　李伟波，吴留松，廖海秋．太湖地区高产稻田氮肥施用与作
物吸收利用的研究［Ｊ］．土壤学报，１９９７，３４（１）：６７－７３
ＬｉＷＢ，ＷｕＬＳ，ＬｉａｏＨＱ．ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｃｒｏｐｒｅｃｏｖｅｒｙｏｆＮ
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［２２］　陈星，李亚娟，刘丽，等．灌溉模式和供氮水平对水稻氮素
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ＣｈｅｎＸ，ＬｉＹＪ，ＬｉｕＬｅｔａｌ．Ｅｆｅｃｔｓｏｆｗａｔｅｒｍａｎａｇｅｍｅｎｔ
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