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Effect of different nitrogen nutrition and soil water potential on physiological parameters and yield of hybrid rice

不同土壤水势与氮素营养对杂交水稻生理特性和产量的影响



全 文 :收稿日期:!""#$"!$"% 接受日期:!""#$"%$!!
基金项目:国家重大科技专项资助项目(!""&’(%!"("!)资助。
作者简介:程建平()*+,—),男,湖北天门市人,博士,副研究员,主要从事水稻节水栽培生理生态方面的研究。-./012:3456748009: 3;/
! 通讯作者 <=2:"!#$,#!,!#>>,-./012:33?@17/012 : 4A0@: =B@: 3C
不同土壤水势与氮素营养对杂交水稻
生理特性和产量的影响
程建平),!,曹凑贵)!,蔡明历),原保忠),翟 晶)
()华中农业大学作物栽培与生理生态研究中心,湖北武汉 &>""#";!湖北省农业科学院粮食作物研究所,湖北武汉 &>""+&)
摘要:以超级杂交水稻“两优培九”为试验材料,研究了不同土壤水势和氮素营养对其生理特性和产量及氮肥利用
率的影响。结果表明,))同一土壤水势下,植株地上部分干重与总干重随氮肥水平的提高而提高,而根冠比则降
低。!)在同一氮肥水平下,叶片净光合速率、叶绿素 0和叶绿素 8及其总含量、DE(F值及叶片水势随着土壤水势的
降低而降低,而叶绿素 0 G 8、丙二醛的含量和过氧化物酶的活性随之而增加;同一土壤水势下,叶绿素 0和叶绿素 8
及其总含量、DE(F值均随氮肥水平的提高而提高,而叶片水势、叶绿素 0 G 8和丙二醛的含量随之降低。>)在同一氮
肥水平下,水稻产量随土壤水势的降低而降低;土壤轻度干旱时,水稻产量高低顺序为高氮 H中氮 H低氮;而当土
壤水分充足或土壤重度干旱时,则表现为中氮 H高氮 H低氮。随着土壤水势的降低,中、高氮处理的氮肥农学利用
率降低。试验结果还表明,!!% I? G 4/!施氮水平在 " IE0土壤水势下有明显的增产效果,过度增施氮肥并不利于水
稻增产与氮肥利用率的提高。
关键词:杂交水稻;土壤水势;氮素营养;生理特性;产量
中图分类号:D%));D)%!J# 文献标识码:( 文章编号:)"",$%"%K(!"",)"!$")**$",
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植物营养与肥料学报 !"",,)&(!):)** $ !"+
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中国水稻种植面积占粮食总面积的 !"#,而其
耗水量占全国总用水量的 $%#左右,占农业总用水
量的 &$#以上[’]。’(($!’(() 年我国水稻氮肥用
量占全球水稻氮肥总用量的 *)#,稻田单季水稻氮
肥用量平均为 ’"+ ,- . /0!,比世界稻田氮肥单位面
积平均用量大约高 )$#左右[!]。传统的大水淹灌
和大量增施氮肥,不仅加剧了灌溉用水的日趋紧张,
而且造成资源浪费、水稻生产成本增加,同时因径
流、渗漏和排水导致地下水污染、江河湖泊的富营养
化、温室气体氧化亚氮(1!2)的增加等一系列不良
的环境反应[’3$]。因此,研究不同土壤水分状况与
氮素营养对水稻生理特性和产量及氮肥利用率的影
响,对于提高水稻水分利用效率和氮肥利用率、减少
水稻的生产成本、保持稻田生态系统良性循环、保证
我国的粮食安全及农业的可持续发展具有重大意
义。
有关水稻水肥管理,以往大量的研究多集中在
水、肥单因子效应试验[%3)];而水肥互作效应试验结
果及其生理机制的分析结论不太一致。如杨建昌
等["]认为,水、氮肥对水稻产量有显著的互作效应,
而 45065等[(]认为水、氮对水稻产量、生物量、养分
吸收和氮肥利用率没有显著的交互作用;7/8908 和
:8/;9;等[’+3’’]认为,在土壤干旱状况下施用氮肥可
以促进作物对深层土壤水分的利用而增加作物产
量,适宜的水分供应可以促进肥料转化及吸收,提高
肥料利用率;而 <6-- 和 =/8> 等[’!3’*]则指出,在土
壤水分有限条件下增施氮肥可能会对产量造成不利
的影响。对于不同土壤水势与氮素营养对水稻产量
和氮肥利用率的影响及其生理基础研究也鲜见报
道。为此,于 !++& 年采用盆栽土培法,研究了不同
土壤水势与氮素营养对水稻生理特性和产量及氮肥
利用率的影响,以期为水稻最优水分管理与合理施
肥提供理论依据。
! 材料与方法
!"! 材料与设计
盆栽试验于 !++& 年在华中农业大学盆栽试验
场的活动式遮雨棚内进行。供试的超级杂交水稻品
种为“两优培九”(全生育期 ’*( ?左右)。供试土壤
采自华中农业大学油菜试验地 !+ @0耕层,土壤质
地为黄棕壤土,含有机质 !!A+ - . ,-、碱解氮 ’!’A’
0- . ,-、全氮 +A’&#、全磷 +A’*#、速效钾 ’$) 0- . ,-。
自移栽返青后直至收获,试验设土壤水势为 3 *+
,B8(C!)和 3 &+ ,B8(C*)!种干旱处理,以土壤水势
+ ,B8(C’,保持水层或湿润)为对照。盆钵内安装
真空表式土壤负压计(中国科学院南京土壤研究所)
监测土壤水势。在上述 *种土壤水势下分别设 *种
施氮量处理:低氮(:1,不施氮);中氮(11,每盆施
1 ’A$ -,相当于大田施 1 !!$ ,- . /0!);高氮(D1,每
盆施 1 * -,相当于大田施 1 %$+ ,- . /0!)。氮肥分基
肥和穗肥各 $+#,其中基肥用复合肥,于移栽前施
入;穗肥用尿素,于抽穗前 !+ ?施入。以 D1处理
每盆所施复合肥中 B、=用量为标准,分别用过磷酸
钙和氯化钾补齐 :1和 11处理。每处理设 ’!个重
复。试验用盆钵底部直径 !%A$ @0,上部直径 *+ @0,
高 *! @0,。每钵装土 !+ ,-,用等量水将土壤完全沉
实。每盆栽 * 穴。% 月 !+ 日播种,$ 月 !’ 日移栽。
病虫害的防治及除草等栽培管理同当地大田水稻生
产。
!"# 测定项目与方法
水稻抽穗前 % ?每处理取代表性 ! 盆植株,将
植株地上部分按茎、鞘、叶、穗分开,于 ’+$E烘箱中
杀青 *+ 0;>,在 "+E下烘干至恒重,冷却至室温后用
’ . ’++电子天平称取干重。将取完地上部后的盆钵
内土壤放入 +A!$00的尼龙网袋中,用高压水将根
冲洗干净,再用纱布轻轻吸去吸附水,烘干后称重。
并分别计算根冠比。
于晴天中午 ’’:*+ 用美国 C6F@59公司生产的
BFGH95露点水势测量系统测定各处理顶部倒数第一
张完全展开叶或剑叶的水势,每处理设 &个重复,平
衡时间为 $ 0;>。用 7BIJ3$+!型叶绿素仪活体测定
顶部倒数第一张完全展开叶片或剑叶上部、中部和
下部叶片 7BIJ值,每处理重复 ’+次。叶片叶绿素
8、叶绿素 K和叶绿素总含量按乙醇提取法测定;丙
二醛含量和过氧化物活性的测定分别按硫代巴比妥
酸比色法和愈创木酚比色法[’%]。
用美国 :L3M24公司生产的 :L3&%++型便携式
光合作用测定仪测定叶片光合指标,测定时设定系
统内气流速度为 $++!05N . F,采用专用内置红光源,
光照强度设定为 ’ *++!05N .(0
!·F)光量子。在晴天
(:++—’’:*+ 活体测定倒数第一片全展叶或剑叶
中部的净光合速率和蒸腾速率,重复测定 $片。叶
片水分利用效率(C8O69 PF6 6QQ;@;6>@G,CRS)为蒸腾
消耗每 ’ 005N D!2 所光合同化的 M2!量(!05N),即
CRS T B> . U9 (’)
谷粒成熟时,取 &盆测定水稻经济性状,包括单
株有效穗数、每穗颖花数、结实率和千粒重,计算单
株的理论产量,同时称量单株实际产量。氮肥农学
++! 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ’%卷
利用率(!"#$%&’( )&$%(%*+ ’,,"-"’(-+,!./)为相同土
壤水势下施氮肥与不施氮肥每盆水稻实际产量
(& 0 1%#)之差与施氮水平(& 0 1%#)之比[2],即:
!./ 3(45 ! 6 46 !)0 7! (2)
! 结果与分析
!"# 对水稻生理特性的影响
28989 对水稻植株干物重与根冠比的影响 水稻
抽穗前 : ;(< 月 2= 日)测定植株干物重与根冠比
(表 9)看出,当土壤水势在 >和 6 => ?@)时,水稻根
干重以 !! 处理最高,A! 处理下水稻根干重低于
B!处理;当土壤水势在 6 C> ?@)时,水稻根干重随
氮肥水平的提高而提高。同一氮肥水平下水稻植株
地上部分干重与总干重均表现为随土壤水势的降低
而降低。经方差分析表明,不同土壤水势间植株的
根干重、地上部分干重和总干重差异极显著。同一
土壤水势下水稻植株地上部分干重与总干重均表现
为随氮肥水平的提高而提高,而根冠比随氮肥水平
的提高而降低,氮素营养对地上部的促进作用要大
于对地下部的促进作用。不同氮肥水平间植株的地
上部分干重、总干重和根冠比差异极显著。
表 # 不同土壤水势与氮肥水平下的水稻根干重与根冠比
$%&’( # )*+ ,(-./0 12 *110 %34 *110 5 6/110 *%0-1 734(* 4-22(*(30 8 ’(9(’6 %34 61-’ ,%0(* :10(30-%’6
处理
D$’)#*’(#
根干重(&)
E$+ F’"&G# %, $%%#
地上部分重(&)
E$+ F’"&G# %, HG%%#
总干重(&)
D%#)I ;$+ F’"&G#
根冠比
J%%# 0 KG%%# $)#"%
L9 B! M8>> N >8<> ).O 2<8PQ N 989: -;’ORE CQ8P= N 98>9 S-OR >82P N >8>C ).
!! M892 N >8C< ). CP8CP N :8M= S-.OR :<8Q9 N :8M: S.O >829 N >8>C )S.O
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!! Q82: N >8:< -.OR C98:Q N =8P2 S-;’ORE C=8=P N =8P= S-OR >829 N >8>C )S.O
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!! :8M9 N >8C< -OR 2:89P N >8M> ;’ORE 2P8>9 N >8M> -OR >82> N >8>2 S-.OR
A! C8C< N >8CP -R CQ8C< N Q8MC S-;ORE CM8 S-OR >89> N >8>9 ;R
注(!%#’):表中的数值为平均值 N标准误差(( 3 =)DG’ T)IU’ "( #G’ #)SI’ *’)(H )T’$)&’ N H#)(;)$; ’$$%$(( 3 =)V不同大小写字母分别表示差异
达 9W 和 QW 显著水平 E",,’$’(# -)1"#)I )(; H*)II I’##’$H *’)( H"&(","-)(# )# 9W )(; QW I’T’IH,$’H1’-#"T’I+V下同 DG’ H)*’ H+*S%I F)H UH’; ,%$ %#G’$ #)X
SI’HV
2 8982 对叶片水势的影响 从水稻分蘖期(< 月 C
日)、抽穗扬花期(M 月 P 日)和灌浆结实期(M 月 9M
日)的叶片水势(图 9)可以看出,在同一氮肥水平下,
图 # 不同土壤水势与氮肥水平下水稻叶片水势
;-.<# =%0(* :10(30-%’ 12 ’(%2 734(* 4-22(*(30 8 ’(9(’6 %34
61-’ ,%0(* :10(30-%’6
叶片水势随土壤水势的降低而降低;而同一土壤水
势下,叶片水势随氮肥水平的提高而降低。
2898C 对水稻叶片光合特性的影响 水稻抽穗后
99 ;(M 月 99 日)叶片净光合速率(@()、蒸腾速率
(D$)和水分利用效率(LY/)的结果(图 2)表明,在
同一氮肥水平下,叶片净光合速率随土壤水势的降
低而降低;而在同一土壤水势下,叶片净光合速率
随氮肥水平的变化表现一定的差异:当土壤水势在
>和 6 C> ?@)时,!!和 A!处理下的叶片净光合速
率显著高于 B!处理;而当土壤水势在 6 => ?@)时,
!!处理下的叶片净光合速率显著高于其他处理。
在同一氮肥水平下,叶片蒸腾速率随土壤水势的降
低而降低;当土壤水势在 > ?@)时,各处理叶片的蒸
腾速率差异不显著;而当土壤水势在 6 C> ?@) 和
6 => ?@)时,A!处理下的叶片蒸腾速率显著高于其
他处理。
9>22期 程建平,等:不同土壤水势与氮素营养对杂交水稻生理特性和产量的影响
图 ! 不同土壤水势与氮肥水平下水稻叶片光合特性
"#$%! &’() *’+ ,-.+./0*+-’+#1 1-(2(1+’2/ 3*4’2 4#))’2’*+ 5
6’7’6/ (*4 /.#6 8(+’2 ,.+’*+#(6/
叶片水分利用效率反映作物的瞬时水分利用效
率。在同一氮肥水平下,叶片水分利用效率均以轻
度胁迫处理最高。当土壤水势在 ! "#$ 时,%%、&%
处理下的叶片水分利用效率高于 ’%处理;而当土
壤水势在 ( )! "#$和 ( *! "#$时,%%处理下的叶片
水分利用效率显著高于其他处理。可见,在同一氮
肥水平下,随着土壤水分胁迫的加重,叶片的净光合
速率和蒸腾速率逐渐降低。在土壤水分轻度胁迫下
增施氮肥可提高叶片净光合速率和水分利用效率;
但叶片的净光合速率和水分利用效率并不随施氮量
的增加而呈线性增加,在土壤水分重度胁迫下高氮
处理降低叶片净光合速率和水分利用效率。
+,-,. 对叶片叶绿素含量的影响 图 )、图 .分别
为水稻抽穗扬花期(/月 0日)的叶片叶绿素含量和
水稻抽穗前后(1 月 +1 日,/ 月 0 日)的叶片 2#34
值。由图所示,在同一氮肥水平下,叶片叶绿素 $、
叶绿素 5和叶绿素总含量及 2#34值随土壤水势的
降低而降低;而在同一土壤水势下,叶片叶绿素 $、
叶绿素 5和叶绿素总含量及 2#34值随氮肥水平的
提高而提高。但在同一氮肥水平下,叶片叶绿素 $ 6
叶绿素 5的值随土壤水势的降低而提高;而在同一
土壤水势下,叶片叶绿素 $ 6叶绿素 5的值随氮肥水
平的提高而降低。
图 9 不同土壤水势与氮肥水平下水稻叶片叶绿素含量
"#$%9 :-6.2.,-066 1.*+’*+ 3*4’2 4#))’2’*+ 5 6’7’6/ (*4 /.#6 8(+’2 ,.+’*+#(6/
图 ; 不同土壤水势与氮肥水平下水稻叶片 <=>?值
"#$%; @(63’ .) 6’() <=>? 3*4’2 4#))’2’*+ 5 6’7’6/
(*4 /.#6 8(+’2 ,.+’*+#(6/
+,-,0 对叶片丙二醛含量的影响 叶片丙二醛
(743)含量反映了细胞膜脂过氧化水平,是衰老的
重要指标之一。图 0可见,在同一氮肥水平下,水稻
抽穗扬花期(/月 +日)丙二醛含量随土壤水势的降
低而提高,表明干旱破坏了叶片内活性氧清除与产
生的平衡,造成叶片内活性氧自由基的大量积累,膜
脂过氧化作用加剧,从而促进了叶片的衰老。而在
同一土壤水势下,叶片丙二醛含量随氮肥水平的提
高而降低,表明增施氮肥可以减轻活性氧对叶片的
伤害,从而减缓叶片的衰老。
+,-,* 对叶片过氧化物酶活性的影响 过氧化物
酶(#84)是活性氧防御系统的关键酶之一。水分胁
+!+ 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 -.卷
图 ! 不同土壤水势与氮肥水平下水稻叶片"#$的含量
%&’(! $)*+,&-,./0,.("#$)1*23.23 *4 5&1. ).-6.7
82,.5 ,&44.5.23 9 ).6.)7 -2, 7*&) :-3.5 ;*3.23&-)7
迫的情况下,水稻体内启动抗氧化酶系统,通过超氧
化物歧化酶(!"#)清除由碳同化受阻在强光下形成
的超氧阴离子 "$·% ,产生的 &%"% 可以由过氧化物酶
和过氧化氢酶(’())进一步解毒形成 &%",以减轻
活性氧自由基对植株的伤害。图 *显示,在同一氮
肥水平下,+"#活性随土壤水势的降低而提高,说明
水分亏缺加速了活性氧自由基的累积,从而引起水
稻体内启动抗氧化酶系统,以减轻活性氧自由基对
植株的伤害,从而导致 +"#活性的提高;当土壤水
势在 , -+.时,+"#活性随氮素营养水平的提高而
提高,当土壤水势在 $ /, -+.和 $ *, -+.时,+"#活
性以 00处理最高,&0处理最低,表明增施氮肥可
以一定程度地减轻活性氧自由基对植株的伤害。
图 < 不同土壤水势与氮肥水平下水稻叶片 =>#的活性
%&’(< $13&6&3&.7 *4 ).-4 ;.5*?&,-7.(=>#)82,.5 ,&44.5.23
9 ).6.)7 -2, 7*&) :-3.5 ;*3.23&-)7
@A@ 对水稻产量及其构成性状和氮肥利用率的影

土壤水势和氮肥用量不同,“两优培九”的理论
产量与实际产量均有显著差异。试验结果(表 %、表
/)表明,在同一氮肥水平下,水稻单株理论产量与实
际产量均随土壤水势的降低而显著降低。其中土壤
水势为 $ *, -+.下,10、00和 &0处理的水稻实际
产量较 , -+. 下分别下降了 //23/4、5627,4和
5526,4。而在同一土壤水势下,水稻单株实际产量
随氮肥水平的变化表现一定的差异:当土壤水势在
,和 $ *, -+.时,00处理产量最高,&0次之,10显
著降低。其中土壤水势在 , -+. 下 00和 &0处理
的水稻实际产量较 10处理分别提高了 8/627,4和
632594;土壤水势在 $ *, -+.下 00和 &0处理的
水稻实际产量较 10 处理分别提高了 352884和
%926,4。而当土壤水势在 $ /, -+.时,&0 处理下
水稻产量较 00处理有所提高,但差异不显著;&0、
00处理显著高于 10处理,分别提高了 9,2*84和
6/2*%4。不同土壤水势与氮肥水平对“两优培九”
的产量有显著的互作效应,氮肥的增产效应随土壤
水势和施氮量的不同而异。增施氮肥在一定的程度
上可以缓解因土壤水分胁迫所引起的产量下降,但
在土壤水分严重亏缺时,高氮的增产作用有限,过度
增施氮肥并不利于产量的提高。充足的土壤水分状
况和中等施氮水平对水稻的增产效果最好,施氮水
平为0 %%5 -: ; <=%时,在 , -+.土壤水势下比其他处
理更有突出的增产效果。
表 %、表 / 还看出,从产量的构成因素分析,增
施氮肥显著增加了单株有效穗数,在同一氮肥水平
下,单株有效穗数随土壤水势的降低而降低。方差
分析表明,10和 &0处理下不同的土壤水势处理间
单株有效穗数差异不显著,而 00下处理间差异显
著。在同一氮肥水平下,除 10处理外每穗颖花数
和每穗实粒数随土壤水势的降低而显著降低。在土
壤水势为 ,和 $ /, -+.时,00处理下每穗颖花数和
每穗实粒数较 10和 &0处理显著增加;在土壤水
势为 $ *, -+.时,每穗颖花数以 10处理最高,每穗
实粒数则以 00处理最高,每穗颖花数和每穗实粒
数均以 &0处理最低。在同一氮肥水平下,结实率
和千粒重随土壤水势的降低而降低,其中在土壤水
势 $ *, -+.下结实率和千粒重显著或极显著下降。
同一土壤水势下,结实率均以 00处理最高,10 处
理最低;在土壤水势为 ,和 $ *, -+.时各处理千粒
重以 00 最高,而在 $ /, -+. 时则以 &0 最高。可
见,同一土壤水势下,中氮处理提高了水稻的单株有
效穗数、每穗颖花数和每穗实粒数及结实率,高氮处
理主要提高了水稻的单株有效穗数;同一氮肥水平
下,水稻单株有效穗数、每穗实粒数、结实率和千粒
/,%%期 程建平,等:不同土壤水势与氮素营养对杂交水稻生理特性和产量的影响
表 ! 不同土壤水势与氮肥水平下水稻各经济性状和氮肥农学利用率
"#$%& ! ’()*)+,( -#.#+&/&.0 #*1 *,/.)2&* #2.)*)+3 &44,(,&*(3(56’))4 .,(& 7*1&. 1,44&.&*/ 5 %&8&%0 #*1 0),% 9#/&. -)/&*/,#%0
处理
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单株有效
穗数
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.$/,0+#1
.#" .+$/%
每穗
颖花数
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.$/,0+#
每穗
实粒数
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3"$,/ .#"
.$/,0+#
结实率
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1#%%,/3
"$%#
(5)
千粒重
677783"$,/
9#,3:%
(3)
单株理论产量
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3"$,/ ;,#+-
.#" .+$/%
(3)
单株实际产量
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3"$,/ ;,#+-
.#" .+$/%
(3)
氮肥农学
利用率
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(3 ? 3)
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@’AO NCK7 0E 6B6CFN I0-DE 67OCOK -PQ GFCBN #M JJCJJ )M 6KCKJ )M 6KC6J )P
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’’AJ HC6O ID 6BHCKF I0DE 6KFCHN IDE HOCNO $I’’AO NCH7 0DE 6GFC7H -#EL 6O6CNB 0EL H6CHO I0R’A6 67CJ7 $< 6HFCJN ID 6NOCJ6 ID HNCJJ $I< JGC67 $I< K6CNK ID K6CJB ID J7C7N
R’AJ 67C6O $< 6NKCJJ I0-EL 6JNCKJ 0LM BBCJF 0DE JGC7J $I< O6CBJ 0E O7CFN 0E 6KCFB
R’AO FCNB $< 6KOCGG #L HGCHB #Q N7CN7 #M JJC6G )M 6HCJ -#LM 6HCJ7 -#LMP KC7H
表 : 不同土壤水势与氮肥水平单因子对水稻各经济性状的影响
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’’ HCJK ID 6F7CFB $< 6NOCH7 $< BKCB7 ID JKCBG $< OKC66 $< OOCK7 $<
R’ 67C77 $< 6NGCNH ID 6JGC6B ID HKCF6 $< JKC7F ID O7CGK ID O7C6K ID
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AJ HCO6 IAO BCNJ 0D 6GHCJ7 0E 67NCFN 0E NBCK7 0E JJCHO 0E 6BCHB 0E 6BCN7 0E
重随土壤水势的降低而降低。
’’和 R’处理下,水稻的氮肥农学利用率随土
壤水势的降低而降低,其中 ’’处理在土壤水分充
足的状况下最高;同一土壤水势下,’’处理的氮肥
农学利用率较 R’处理显著提高。可见,过度增施
氮肥不利于氮肥利用率的提高。
: 讨论
水肥对水稻产量有显著的互作效应。郑克武等
人[NSB,6G]研究表明,在中等肥力土壤上,“两优培九”
施 ’ JJGC7 23 ? :>J,能较好地协调穗数、结实率和千
粒重的关系而获得高产,氮肥用量对每穗粒数影响
较小,对穗数、结实率和千粒重影响较大;施 ’
OOBCG 23 ? :>J时,增穗作用不显著,反而极显著降低
结实率和千粒重,导致减产。在土壤干旱条件下,增
施氮肥可以减轻土壤水分不足而造成对产量的不利
影响,但当土壤水分严重亏缺或严重干旱时,施氮效
益下降,过多施用氮肥则无增产效果[H,6NS6B]。本试
验的结果也表明,土壤轻度干旱下,产量高低顺序为
高氮 T中氮 T低氮,当土壤水分充足或土壤干旱较
重时,产量为中氮 T高氮 T低氮。充分土壤水分状
况和中等施氮水平对水稻的增产效果最好。施氮水
平为 ’ JJG 23 ? :>J时,在 7 2U$土壤水势下比其他处
理更有突出的增产效果,过度增施氮肥并不利于产
量的提高。
较多的研究报道了不同的土壤水分状况与氮素
营养对小麦产量影响的生理机制[6HSJO]。郭天财
等[6HS6F]研究结果表明,不同水氮运筹对冬小麦灌浆
期绿叶生长和产量构成性状具有明显的调节作用,
绿叶面积、比叶重、旗叶叶绿素含量及光合速率均随
着水分和氮肥供应的增加而增加。在水分胁迫时施
用氮肥,蒸腾速率减弱,叶绿素含量和净光合速率增
加,叶片水分利用效率显著提高,因水分胁迫导致净
光合速率和叶片水分利用效率的减少通过增施氮肥
K7J 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 6K卷
会得到部分补偿[!"]。张岁歧等[!!#!$]试验结果也表
明,中度胁迫和正常供水下,氮素水平对春小麦叶片
的水势和相对含水量并未产生明显影响,对光合作
用的促进也较明显;但在严重干旱下,施氮叶片水
势明显降低。与此同时,高氮处理春小麦也相应产
生了一些生理生态适应性变化,如渗透调节能力增
强,气孔导度和根 %冠比减小等,这对耐水分胁迫是
有利的。但是由于渗透调节只能在干旱诱导下产
生,且在一定范围内起作用,这些适应性状并未能完
全消除胁迫对植株生长发育带来的不利影响,最终
在产量上表现为干旱严重削弱了氮肥应有的增产作
用。不同的土壤水分状况与氮素营养对水稻产量影
响有类似的生理机制。
杨建昌等[&]认为,在土壤干旱程度较重的状况
下,高氮营养对水稻产量不利影响(与中氮营养相
比)的可能生理机制为:根冠比小!叶片水势降低
!气孔导度减少!光合速率下降!根系活力和产量
库活性(’()酶活性等)低!结实率和千粒重下降而
影响产量。本试验结果表明,同一土壤水势下植株
地上部分干重与总干重均表现为随氮肥水平的提高
而提高,而根冠比随氮肥水平的提高而降低。在同
一氮肥水平下,随着土壤水势的降低,叶片的净光合
速率、叶绿素 *和叶绿素 +及其总含量、,)’-值和
叶片水势均有不同程度的降低,叶绿素 * %叶绿素 +、
丙二醛的含量和过氧化物酶的活性增加;同一土壤
水势下叶绿素 *和叶绿素 +及其总含量、,)’-值均
随氮肥水平的提高而提高,但叶片水势、叶绿素 * %
叶绿素 +和丙二醛的含量均随之降低。这佐证了杨
建昌等人的研究结果,为水稻水氮合理运筹、实现增
“源”扩“库”畅“流”低“耗”、发掘水稻增产的潜力提
供了理论依据。本试验未考虑磷、钾肥的影响,对于
不同土壤水分状况下氮肥与磷、钾肥的相互作用以
及施肥方法对水稻产量、品质的影响等方面有待进
一步深入研究。
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