全 文 ：收稿日期：!""#$"%$&’ 接受日期：!""#$"($!)
基金项目：国家粮食丰产科技工程项目（!""*+,(!","!）资助。
作者简介：潘圣刚（&-’)—），男，河南驻马店人，博士研究生，主要从事水稻栽培生理研究。
./0："!’$#’!#%’’(，123450：64789/7::47:!""#;&!)< =>3。 ! 通讯作者 123450：==:?5;3450 @ 9A4?@ /B?@ =7
不同灌溉模式下氮肥水平对水稻氮素利用效率、
产量及其品质的影响
潘圣刚，曹凑贵!，蔡明历，汪金平，王若涵，原保忠，翟 晶
（华中农业大学作物栽培与生理生态研究中心，湖北武汉 *%""’"）
摘要：以水稻品种两优培九为材料，研究了大田条件不同灌溉模式下氮肥水平对水稻氮素利用效率及稻米产量和
品质的影响。结果表明，干湿交替灌溉（C!）和厢沟灌溉（C%）条件下水稻氮素积累总量、氮素吸收利用率分别比常
规灌溉（C&）增加了 &#<(D、-*<)D和 !!<&D、)!<*D；产量分别增加了 !<(D和 -<&D。中等氮肥（E &#" F: G 93!，
H!）处理的水稻氮素农学利用率和吸收利用率分别比低肥（E -" F: G 93!，H&）处理增加了 ’%<-D和 %)不施肥处理（H"）增加了 *#<-D。水氮互作效应对稻米垩白粒率和蛋白质含量产生显著影响。
关键词：水稻；灌溉模式；氮肥水平；氮素利用率；产量；品质
中图分类号：I(&&<")；I!’( 文献标识码：, 文章编号：&""#$("(J（!""-）"!$"!#%$"’
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水稻是我国种植面积和产量最大的粮食作物，
也是耗水量最多的作物，目前其耗水量占总用水量
的 (*D左右，占农业总用水量的 )(D以上［&］。水分
和肥料是影响其生长发育的主要限制因子［!$%］。氮
肥对水稻生产的影响仅次于水，目前中国已成为世
界氮肥的第一大消费国［*］。在传统稻作生产中，采
用“大水大肥”的水肥管理模式，不仅造成了水资源
的严重浪费，而且由于土壤渗漏、地表径流、氮素挥
发等因素引起了一系列的环境问题［($)］。为了节约
淡水资源、降低氮肥用量、减轻对环境的压力，湿润
灌溉、干湿交替灌溉以及厢沟灌溉等节水灌溉技术
和优化氮肥运筹越来越引起人们的重视［’$&)］。但以
植物营养与肥料学报 !""-，&(（!）：!#%$!#-
""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
K047X E?XY5X5>7 47B H/YX505A/Y I=5/7=/
往的研究多集中在水或肥单因子效应方面，针对水
氮双因子对水稻氮素吸收利用、产量及其品质影响
的研究，结论尚不一致。有些学者认为，与常规淹水
灌溉相比，采用干湿交替水分灌溉模式，水稻产量和
氮素吸收利用率低于常规淹水灌溉处理，水氮互作
效应对水稻产量和氮素吸收利用率的影响不显
著［!"#!$］；氮素水平对稻米碾磨品质无显著影响，随
着氮素水平提高，稻米蛋白质含量增加，直链淀粉含
量降低［!%#&&］。而另一些学者却对此持不同的观
点［&’#&(］。为了研究南方稻区不同灌溉模式下氮肥
水平对水稻氮素利用效率、产量及其品质的影响，设
计了水氮双因子的大田试验，以期为南方稻区的大
田生产提供理论依据。
! 材料与方法
!"! 试验设计
试验于 &))" 年在华中农业大学试验田进行。
供试土壤为水稻土，基本理化性状为 *+ (,$)、有机
质为 !%,)) - . /-、全 0 !,!) - . /-、0+12 30 ),(&
4- . /-、速效 5 !6,!) 4- . /-、速效 7 !!$,$) 4- . /-。
试验采用裂区设计，设灌溉模式和氮肥水平两
个因素，以灌溉模式为主区，施氮量为副区，’ 次重
复。
灌溉模式分为：常规灌溉（8!），大田自移栽返
青后直至成熟前一周，稻田长期保持水层，整个生育
期不晒田；干湿交替灌溉（8&），大田每次灌水深度
低于 2,) 94，待自然落干至水势达到 # &) /*:后，再
复水；厢沟灌溉（8’），指除返青期、孕穗抽穗期，厢
面保持浅水层（厢面水层 &,) 94），其它时期只保持
沟内有水，厢面无水状态。厢面宽 !2) 94，沟宽 &)
94，沟深 &) 94。’种灌溉处理均采用人工灌水，用
水表严格计算灌水量。
氮肥处理共设 2个氮肥水平，即施 0 )、%)、!$)
和 &") /- . ;4&，分别记做 <)、例为基肥 =分蘖肥 =促花肥 =保花肥 > ),2) = ),&( =
),&)= ),!(；钾肥（7&?）施用量为 &2) /- . ;4&，基肥
6)@，拔节肥 2)@；磷肥用量为 5&?( !&) /- . ;4&，作
基肥一次性施用。以尿素、过磷酸钙及氯化钾分别
作为氮肥、磷肥和钾肥。
小区面积为 &$,) 4&。每小区之间筑埂并用塑
料薄膜包埂，两边设有保护行。供试材料为两系杂
交稻两优培九（培矮 62A B籼稻新品系 %’!!）。(月
!日播种，湿润育秧，6月 ! 日移栽。大田栽插密度
为 &,&( B !)(穴 . ;4&，等行距栽插，株行距为 !6,( 94
B &",) 94，每穴插 &苗株。其他管理措施同一般高
产稻田。
!"# 测定项目及方法
谷粒成熟时，在每小区中央选取 ( 4& 收割计
产，换算出实际产量。同时根据各个小区平均有效
穗数选取 !(蔸带到室内考种，包括以下指标：一次
枝梗数、每穗总粒数、结实率及千粒重。
植株含氮量测定：分蘖期、幼穗分化期、抽穗扬
花期和成熟期，在田间调查的基础上，根据每小区平
均茎蘖数，选取代表性植株 $蔸，烘干至恒重后，按
叶片、茎鞘、稻谷（成熟期）单独粉碎，消化，用 #&&))型凯氏定氮仪测定植株各器官及稻谷的含氮
量。
品质测定：精米直链淀粉含量和蛋白质含量用
JK:LM9!&2!-K:NI :I:OPQMK）测定；糙米率、精米率、整精
米率、垩白粒率、垩白度、胶稠度等品质性状的测定
方法参照中华人民共和国国家标准《RS . C!"$% #
!%%%优质稻谷》。测定前各样本统一用 05 # 2’()型
风选机等风量风选。
!"$ 相关评价指标
氮肥的吸收和利用效率的计算参照刘立军和江
立庚等［&&，&(］的方法。
氮素积累总量（CTL:O 0 :99U4UO:LNTI，C0F）：成
熟期单位面积植株（茎叶和穗）氮积累量的总和；
氮素干物质生产效率（0 VKP 4:LLMK *KTVU9LNTI MJ3
JN9NMI9P，0WX5D）：单位面积植株干物质积累量与单
位面积植株氮积累量（C0F）的比值；
氮素稻谷生产效率（0 -K:NI *KTVU9LNTI MJJN9NMI9P，
0R5D）：单位面积子粒产量与单位面积植株氮积累
量之比；
氮素农学利用率（/- . /-）（0 :-KTIT4N9 MJJN9NMI9P，
0FD）>（施氮区产量 #无氮区产量）.施氮量；
氮素吸收利用率（0 KM9TYMKP MJJN9NMI9P，0GD）>
（施氮区植株氮素积累量 # 无氮区植株氮素积累
量）.施氮量 B !))@；
氮素偏生产力（/- . /-）（0 *:KLN:O J:9LTK *KTVU9LNYN3
LP，05<）>施氮区产量 .施氮量。
试验数据运用 AFA和 DZ9MO实用数据分析软件
进行分析。
# 结果与分析
#"! 不同灌溉模式下氮素利用效率的差异
表 !表明，8&、8’模式的氮素积累总量（C0F）
2$& 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 !(卷
和氮素吸收利用率（!"#）显著高于 $%；而 $%模式
的氮素干物质生产效率（!&’(#）和氮素稻谷生产
效率（!)(#）显著高于 $*和 $+处理。$*模式处
理氮素农学利用率（!,#）最大，显著高于 $%、$+，
这与崔远来等人［*-］研究结果相一致。
氮肥水平对氮素积累总量和氮素利用率影响较
大。不同肥料处理 .!,、!&’(#和 !(/差异达到极
显著水平，/+处理 .!,显著高于 /0、/%处理；而 /%
处理 !&’(#和氮素偏生产力（!(/）极显著高于 /+
处理；/*处理 !,#显著高于其它肥料处理。氮肥
施用量过多和过少，都不能取得较高的 !,# 和
!"#，主要是在氮肥水平较低的情况下，有效穗不足
和穗粒数少，而高肥处理植株后期病虫害比较严重。
表 ! 不同处理氮肥利用效率差异
"#$%& ! ’())&*&+,&- .) / 0-& &))(,(&+,1 0+2&* 2())&*&+3 3*"&+3-
处理
.12345264
氮素积累总量
.!,
（78 9 :5*）
氮素干物质生产效率
!&’(#
（78 9 :5*）
氮素稻谷生产效率
&)(#
（78 9 78）
氮素农学利用率
!,#
（78 9 78）
氮素吸收利用率
!"#
（;）
氮素偏生产力
!(/
（78 9 78）
$% <=>** ? %@A>+B 3 B@>=% 3 %0>*- ? %->=@ ? @%>AA 3
$* %%->+@ 3 %A*>-= ? -B>A= ? %@>@@ 3 +*>B< 3 @+>=- 3
$+ %%<>=< 3 %A<>+% ? -<>AB 3? %0>0* ? *B>+- 3 @->00 3
/0 B->+- C %=0>%B , B<>*B 3 — — —
/% <->A* D %@=>-A , B+>A= 3? <>-* ? **>*= ? B=>+- ,
/* %+%>00 , %A0>=@ D -=><+ ?E %->B+ 3 +0>+@ 3 @0><@ D
/+ %A*>%B , %%@>A< D -*>00 E <>%= ? *A>+B ? +%><< C
/值 / F3GH2
$ %0>AB! A>@-! A><-! +>%%! A>0=! *>0B
/ @A>0%!! %*>0%!! ->*+! @>**! +>**! <>BB!!
$I / %>@@ 0>+% %>%+ 0>=< 0>A@ 0>=%
注（!J42）：数值后不同大、小写字母和!!、!分别表示差异达 %;和 @;显著水平，下同 K L3GGH2M NJGGO2P ?Q PRNN21264 E3SR43G 36P M53GG G24421M
36P !!，! 5236 MR86RNRE364 34 %; 36P @; G2F2GM，12MS2E4RF2GQK .!,—.J43G ! 3EEH5HG34RJ6；!&’(#—! P1Q 534421 S1JPHE4RJ6 2NNRER26EQ；!)(#—! 813R6
S1JPHE4RJ6 2NNRER26EQ；!,#—! 381J6J5RE 2NNRER26EQ；!"#—! 12EJF21Q 2NNRER26EQ；!(/—! S314R3G N3E4J1 S1JPHE4RFR4QK .:2 M352 ?2GJOK
565 不同处理产量及其构成因素的差异
灌溉模式对实际产量及每平方米有效穗数产生
显著或极显著影响。表 * 看出，$+ 产量显著高于
$*、$%，而 $*、$%处理差异不显著。$+处理单位
面积有效穗数最多，$%最少。灌溉模式对穗长、一
次枝梗数、每穗总粒数、实粒数、结实率、千粒重没有
显著影响。
氮肥对实际产量、有效穗、穗长、一次枝梗数、每
穗总粒数、每穗实粒数、结实率的影响都达到显著或
极显著水平，而对千粒重的影响不显著。不同处理
实际产量存在极显著差异，/*最高，/0最低；施肥
处理每平方米有效穗数存在极显著差异，随施肥水
平的提高而增大，/+有效穗数最多，/0有效穗数最
少。施肥处理与不施肥处理穗长差异也达到极显著
水平，但中、高肥处理差异不显著，/+ 穗长最长，/0
穗长最短；中高肥处理与低肥及无肥处理一次枝梗
数差异显著，/+处理最多，/0最少。施肥处理每穗
总粒数、实粒数均显著高于不施肥处理；结实率存
在极显著差异，随着氮肥水平的提高而降低，/+ 最
低，/0最高。水肥互作效应对有效穗数产生极显著
影响。
567 不同处理对稻米品质的影响
*>+>% 对加工品质的影响 表 +显示，不同灌溉模
式对糙米率的影响达到显著水平，但对精米率和整
精米率无显著影响。$+ 处理糙米率最高，而 $*、
$%处理差异不显著。氮肥处理对糙米率、精米率
和整精米率的影响都达到极显著水平，施肥处理与
不施肥处理糙米率、精米率和整精米率差异极显著，
而中高肥（/*、/+）处理差异不显著。糙米率、精米率
和整精米率均随着氮肥水平的提高而增大。
*>+>* 对外观品质的影响 不同灌溉模式对稻米
垩白粒率、垩白度影响不显著，而氮肥处理对其影响
达到极显著水平（表 +）。施肥处理与不施肥处理稻
米垩白粒率、垩白度差异极显著。不同灌溉模式和
氮肥水平互作效应对垩白粒率的影响达显著水平。
*>+>+ 对营养品质和蒸煮品质的影响 不同灌溉
@=**期 潘圣刚，等：不同灌溉模式下氮肥水平对水稻氮素利用效率、产量及其品质的影响
模式对稻米蛋白质含量、直链淀粉含量影响不显著，
对胶稠度的影响达到显著水平（表 !）。氮肥水平对
稻米的蛋白质含量、直链淀粉含量和胶稠度的影响
均达到显著或极显著水平。随着施氮量的增加，稻
米蛋白质含量呈现增加趋势，"!最大，"#最小；直
链淀粉和胶稠度值呈现下降趋势，"# 最大，"! 最
小。水肥的互作效应对蛋白质和胶稠度的影响达到
显著或极显著水平，说明蛋白质和胶稠度同时受到
水分管理模式和氮肥水平的影响。
表 ! 不同处理产量及其构成因素的差异
"#$%& ! ’())&*&+,&- .) /(&%0 #+0 (1- ,.23.+&+1- 4+0&* 0())&*&+1 1*&+1-
处理
$%&’( )
有效穗
*’+,- .’/,0+&
（12) 3 45）
穗长
6’/,0+& +&/7(8
（04）
一次枝梗
",%9( :%’/08
（12) 3 .’/,0+&）
每穗粒数
$2(’+ 7%’,/
（12) 3 .’/,0+&）
实粒数
;2+,- 7%’,/
（12) 3 .’/,0+&）
结实率
;&((,/7<9&&- %’(&
（=）
千粒重
>###<7%’,/ ?&,78(
（7）
实际产量
@’%A&9(&- B,&+-
（C7 3 845）
D> >E!FE# G 5HF5> ’ >5FIE ’ 55JFJJ ’ >K>F#E ’ KJFEE ’ 5HFEL ’ KLHJFE :
D5 >IJFK# M 5HFJH ’ >5FEK ’ 55#FL5 ’ >HKFE! ’ KHF>J ’ 5HFE# ’ KHJ!F# :
D! 5#KF55 N 5HF!# ’ >!F#K ’ 55LF#E ’ >K>F>! ’ KHF!I ’ 5HFIL ’ E>LJFH ’
"# >JIF!> O 5JF#KG >5FJ> : 5>LFLH O >HIFK5 M KIF>> N 5HFIH ’ H>JIF5 O
"> >EIFKJ G 5HF!>M >5FHH : 55HFLK M >KLFE5 N KKF>I M 5HFE! ’ K#J5F> G
"5 5#EF!J M 5HFE!N >!F!# ’ 5!>FLE N >K!FH5 NM KJF## G 5HFIJ ’ I>K#F> N
"! 55JF55 N 5KF5#N >!FL> ’ 55#FII G >H>FEI G K!F5K O 5HFK# ’ EH!KFI M
"值 " A’+P&
D 5IFEI!! 5F!I #FKL !FHH 5F#L #FLI# #FE5 >#FHH!
" LKFLE!! !LF>J!! JFK!! 55FLE!! >JF55!! EIFL>!! #FKE L5F>>!!
DQ " EFHH!! >FHJ #F5J >FLJ #FKJ #FKK# #F!L >FJI
表 5 不同处理稻米品质差异
"#$%& 5 ’())&*&+,&- .) *(,& 64#%(1(&- 4+0&* 0())&*&+1 1*&+1-
处理
$%&’(4&/(
糙米率
MRR
（=）
精米率
SRR
（=）
整精米率
@SR
（=）
垩白粒率
G6
（=）
垩白度
G1
（=）
蛋白质
6G
（=）
直链淀粉
NG
（=）
胶稠度
TG
（44）
D> KLFI> : K>FK> ’ JJFH> ’ >EF>L ’ HFIL ’ IFLH ’ >KFH! ’ JIF#H :
D5 KLF E5 : K>FE> ’ JLFE5 ’ >EFEL ’ KF#I ’ IFLI ’ >KFH5 ’ HLF>H ’
D! KHF5J ’ K>FHL ’ JLFJK ’ 5#F!K ’ KF>I ’ IFLI ’ >KFJ! ’ JEFI# :
"# K5F#E G K#F55 G LJF!! G 5!FI> N >#F!E N EFH# O >EF5> N H!FLJ N
"> KJFEE NM K>F55 M JLF>5 M >IF>> M JFEI M IF!E G >KFHL M JIF!L M
"5 KJF!I M K5F5! N JHFLE NM >JFIL M LFE! M IFE> M >KFL# MG H5F#I N
"! KKF5L N K5FJ! N JIFI5 N >KFJ# M LFJ> M >#F>5 N >KF>> G JKFIJ M
"值 " A’+P&
D KFLL! !FE# >F!5 !FK5 >FI> #FHH #FLI EFJ5!
" >!FEH!! >JFJJ!! >HFI>!! >#F#5!! >HFL5!! LLF#!! >5F!J!! >#FJL!!
DQ " >FKK #FK# >FIL 5FHH! >FHH 5FEH! >FL! HFE5!!
注（12(&）：MRR—M%2?/ %,0& %’(&；SRR—S,++&- %,0& %’(&；@SR—@&’- 4,++&- %,0& %’(&；G6—G8’+CB .&%0&/(’7&；G1—G8’+CB/&99；6G—6%2(&,/ 02/<
(&/(；NG—N4B+29& 02/(&/(；TG—T&+ 02/9,9(&/0B；下同 $8& 9’4& :&+2?)
!78 不同处理氮肥利用效率与产量及其构成因素
的相关关系
不同灌溉模式氮肥利用效率与产量及其构成因
素之间存在显著或极显著相关关系。表 L表明，成
熟期氮素积累总量（$1N）与每穗总粒数、每穴有效
穗数、实际产量成显著或极显著正相关关系；而与
结实率和千粒重成负相关关系，而且与结实率的负
相关性达到显著水平。氮素干物质生产效率
（1OS6U）、氮素稻谷效率（1T6U）与每穴有效穗数、
实际产量均成显著或极显著负相关关系；而与结实
HE5 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 >J卷
表 ! 氮肥利用效率与产量及其构成因素的相关关系（"）
#$%&’ ! ()""’&$*+),- %’*.’’, / 0-’ ’11+2+’,23 $,4 3+’&4 $,4 +*- 2)56),’,*-
项目 !"#$ 成熟期氮素积累总量 %&’ 氮素干物质生产效率 &()*+ 氮素稻谷效率 &,*+
每穴有效穗 -./01 2.304/# &56 789:;<<;!! = 78>7;:!!
每穗总粒数 %5"./ ?@.03 &56 78A7>A! = 78B
千粒重 C777G?@.03 H#0?I" = 787
率和千粒重成正相关关系，与结实率的相关性均达
到极显著水平。
789 不同灌溉模式氮肥利用效率与品质的相关关
系
不同灌溉模式氮肥利用效率与稻米品质成显著
与极显著相关关系（表 D）。%&’与糙米率、精米率、
整精米率、蛋白质含量成显著或极显著正相关关系；
而与垩白粒率、垩白度、直链淀粉含量成显著或极显
著负相关关系。&()*+、&,*+ 与糙米率、精米率、
整精米率、蛋白质含量成显著负相关关系，而与直链
淀粉含量成极显著正相关关系，与垩白粒率、垩白度
的正相关关系不显著。
表 9 氮肥利用效率与品质的相关关系（"）
#$%&’ 9 ()""’&$*+),- %’*.’’, / 0-’ ’11+2+’,23 $,4 :"$+, ;0$&+*+’-
项目 !"#$ 成熟期氮素积累总量 %&’ 氮素干物质生产效率 &()*+ 氮素稻谷效率 &,*+
糙米率 KLL 78DD>;! = 78A>7;!! = 78AAB:!!
精米率 )LL 78:CDD!! = 78>:>:!! = 78DA>7!
整精米率 M)L 78DC:垩白粒率 N* = 78A;C;! 78B
垩白度 N& = 78>A>9! 78DA7;! 78ADBB!
蛋白质 *N 789B::!! = 78:B<9!! = 78>C
胶稠度 ,N = 78B:DC 78BD9; 78;;:9
< 讨论
传统的水稻淹水灌溉理论建立在充分灌溉的基
础上。在这种理论的支配下，水稻长期处于淹水状
态，土壤内逐渐形成厌气状态，导致氧化还原电位急
剧下降，导致大量低价铁、锰、MBE 及由各种有机物
分解的有机酸出现，对水稻根系产生毒害，进而影响
根系活力及对养分吸收。而干湿交替灌溉，土壤处
于淹水—落干的状态，虽然氧化还原电位变动大，但
不可能造成低氧强还原环境，这种通气良好的环境
有利于水稻根系生长并保持较高的根系活力，增强
了根系对养分的吸收能力［B;，B:］。本试验结果表明，
OB、O;处理氮素积累总量、氮素吸收利用率和氮素
偏生产力较高，主要是由于干湿交替状态提高了根
系活力，延长了绿叶面积光合持续期，促进了氮素更
多地向子粒转移。低氮处理（P7、PC），尽管植株氮素
积累总量偏低，但氮素利用率、氮素稻谷效率和营
养器官对穗部氮的贡献率均高。随着氮肥水平的提
高（PB、P;），植株的氮素积累总量提高，而氮素利用
率、氮素稻谷效率和偏生产力降低，这与前人的研究
结果基本一致［B;，B9］。而且，氮肥用量过多，易造成
稻草中氮的滞留，造成氮素的潜在浪费［B<=;7］。
本研究表明，与 OC 相比，OB、O; 处理提高了
水稻的产量，可能是间歇灌溉提高了根系活力，延长
了绿叶面积光合持续期，协调了“源”的积累与“库”
的形成，显著地提高了有效穗数；中等氮肥水平
（PB）处理水稻产量较高，主要是产量构成因素比较
合理，有效穗数多，子粒较重，这与前人研究结果一
致［;C］。
试验结果还表明，OB、O;处理在一定程度上提
高了稻米品质，可能是轻度的干=湿交替灌溉显著增
强了子粒中的蔗糖合成酶等酶的活性，提高了淀粉
积累速率和数量［;B］。氮肥水平对稻米品质产生重
要影响。随着氮肥水平的提高，稻米的糙米率、精米
率、整精米率和蛋白质含量显著增加，而垩白粒率、
垩白度和直链淀粉含量下降；而且，灌溉模式和氮
:9BB期 潘圣刚，等：不同灌溉模式下氮肥水平对水稻氮素利用效率、产量及其品质的影响
肥水平的互作效应对稻米垩白粒率和胶稠度产生显
著影响，与尤小涛等人的研究结果不完全一
致［!"，#$］，这可能与试验所采用的栽培条件和试验材
料及灌溉间隔的时间长短、干旱程度有关。
节水灌溉（%!、%#）条件下，适宜的氮肥水平
（&!）不仅可以提高氮素的农学利用率、吸收利用率
和氮素积累总量，而且还可以提高水稻产量、改善稻
米品质，较大幅度地提高水分利用效率。为了进一
步提高氮肥利用效率，节约灌溉用水，优质高效水稻
生产还需要深入研究不同灌溉方式下氮肥施用时期
和比例、施肥方法及其配套的氮素调控技术。
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