全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2011, 37(12): 2221−2232 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家粮食丰产科技工程项目(2011BAD16B05), 中国气象局西南区域气象中心2010年区域重大项目(2010-7), 四川省教育厅
资助科研项目(10ZA047)和四川省育种攻关专项(2006yzgg-28)资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 马均, E-mail: majunp2002@163.com
第一作者联系方式: E-mail: ljt_79513@sohu.com
Received(收稿日期): 2011-04-12; Accepted(接受日期): 2011-07-25; Published online(网络出版日期): 2011-09-29.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20110929.1550.002.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2011.02221
水分管理和氮肥运筹对水稻养分吸收、转运及分配的影响
孙永健 1 孙园园 1,2 刘树金 1 杨志远 1 程洪彪 1 贾现文 1 马 均 1,*
1 四川农业大学水稻研究所, 四川温江 611130; 2 四川省农业气象中心, 四川成都 610071
摘 要: 在高产施氮量 180 kg hm−2条件下, 以杂交稻冈优 527为材料, 通过“淹水灌溉”(W1)、“湿润灌溉(前期)+浅水
灌溉(孕穗期)+干湿交替灌溉(抽穗至成熟期)”(W2)和“旱种”(W3) 3种灌水及不同的氮肥运筹处理, 研究水分管理和氮
肥运筹对水稻养分吸收、转运、分配及产量的影响, 并探讨各养分间及其与产量的相互关系。结果表明, 水分管理和
氮肥运筹对水稻主要生育期氮、磷、钾的累积、转运、分配及产量的影响均存在显著的互作效应, 水氮互作条件下
各生育期氮、磷、钾间的吸收存在显著的协同效应; 抽穗期氮、磷、钾的累积与各养分在结实期转运总量间, 以及结
实期各养分转运间均呈极显著正相关, 且氮、钾在抽穗前期的累积对促进结实期各养分向籽粒的转运和提高产量影
响显著, 但氮肥后移比例过重(N4处理)及 W3处理均会导致结实期叶片和茎鞘各养分转运总量的显著降低, 氮、磷、
钾降幅分别达 2.73%~18.00%、8.03%~19.70%、6.52%~17.02%。据产量及其与养分吸收、转运间关系的表现, W1模
式下氮肥后移量以占总施氮量的 40%~60%为宜, W2模式与氮肥运筹方式为基肥∶蘖肥∶孕穗肥(倒四、二叶龄期分 2
次等量施入)=3∶3∶4组合是本试验最佳的水氮耦合运筹模式, W3模式下, 应减少氮肥的后移量, 氮肥后移量占总施
氮量的 20%~40%为宜。
关键词: 水稻; 水分管理; 氮肥运筹; 养分吸收; 转运及分配
Effects of Water Management and Nitrogen Application Strategies on Nutrient
Absorption, Transfer, and Distribution in Rice
SUN Yong-Jian1, SUN Yuan-Yuan1,2, LIU Shu-Jin1, YANG Zhi-Yuan1, CHENG Hong-Biao1, JIA Xian-Wen1,
and MA Jun1,*
1 Rice Research Institute of Sichuan Agricultural University, Wenjiang 611130, China; 2 Agrometeorological Center of Sichuan Meteorological
Bureau, Chengdu 610071, China
Abstract: Hybrid rice Gangyou 527 was used to investigate the effects of three irrigation regimes (submerged irrigation, W1; dry
cultivation, W3; and the treatment W2 that was damp irrigation before booting stage, shallow irrigation at booting stage, wet-
ting-drying alternation irrigation from heading stage to mature stage) and different nitrogen (N) application ratios on absorption,
transport action and distribution of N, phosphorus (P), potassium (K), and yield in rice under the high yield condition of 180 kg N
ha−1. The results showed that there was an obvious interaction between water management and N application strategies on grain
yield and N, P and K absorption and transfer at the mainly growth stages. Under water-nitrogen interaction condition, there ex-
isted significantly positive correlations between the amounts of N, P and K absorption at various growth stages, and there existed
highly significantly positive correlations between the accumulations of N, P, and K at heading stage and their transfer amounts
during filling stage, but excess the ratio of postponed N application to the total N rate or W3 treatment resulted in the transport
amounts of N, P, and K significantly decreased during grain filling e.g. 2.73–18.00%, 8.03–19.70%, 6.52–17.02%, respectively.
Furthermore, there were positive correlations between yield and the accumulations of N, P, and K with the max correlation coeffi-
cients at heading stage, mature stage, and heading stage. The accumulations of N, K before heading stage could promote nutrient
transfer and yield. According to yield performance and its relationship with N, P, and K absorption characteristics, the optimum
2222 作 物 学 报 第 37卷

ratio of postponed N application to the total N rate was 40–60% under W1. The N application of base (30%), tillering (30%), and
panicle (40%) fertilizers equally applied at stages of 4th and 2nd leaves emerged from the top under W2, was the best model in this
paper referred to as the water-nitrogen application coupling management model. However, W3 treatment was suitable for using
20–40% of the ratio of postponed N application to the total N application rate.
Keywords: Rice; Water management; Nitrogen application; Nutrient absorption; Transfer and distribution
水稻对氮、磷、钾养分的高效吸收与利用一直
是许多研究的重点, 随着研究的深入, 水分管理[1]、
肥料形式及施氮水平 [2-3]、耕作方式 [4]、超高产栽
培[5]等措施影响水稻氮、磷、钾养分吸收的研究增
多, 关于水稻养分吸收积累的基因型差异也有不少
研究[6-7]。关于氮肥运筹管理, 许多学者[8-10]研究了
实地氮肥管理(SSNM)技术下的水稻养分吸收特性,
关于不同氮肥后移比例对水稻主要生育期养分吸收
的研究, 多集中在氮的累积及利用方面 [11-13], 而对
磷、钾的吸收利用的影响目前只在其他作物上有报
道[14], 而在水稻方面的研究报道较少, 尤其是缺乏
水分管理和氮肥运筹互作条件下对水稻主要生育期
氮、磷、钾的吸收利用、转运及分配特征并与产量
间关系的研究。我们在前人研究[15-16]的基础上, 通
过试验[17]进一步研究表明, 不同水分管理和施氮量
互作下氮、磷、钾吸收、转运间及其与产量间均有
显著或极显著的正相关关系。但确立合理的施氮量
后, 如何结合不同的水分管理进行适宜的氮肥运筹
管理, 调控水稻主要生育期氮、磷、钾的吸收利用、
转运间及其与产量间的相关关系, 尚不明确。为此,
本试验在前期试验的基础上, 进一步研究水氮互作
下水稻对氮、磷、钾吸收利用的特点, 并探讨各养
分吸收、转运间及其与产量间的关系, 以期深化、
完善水稻水肥调控机理, 达到既节水节肥又高产高
效的目的, 为高效养分管理和发展节水丰产型水稻
生产提供理论基础和实践依据。
1 材料与方法
1.1 试验设计
2009年在四川成都温江四川农业大学水稻研究
所试验农场(30°70′N, 103°83′E)种植品种为冈优 527
(中籼迟熟型杂交稻, 生育期 145~152 d), 4月12日播
种, 地膜育秧, 5月 12日移栽(叶龄五叶一心), 行株
距为 33.3 cm×16.7 cm, 单株插秧。耕层土壤质地为
沙质壤土, 土壤理化性状见表 1。采用水分管理×氮
肥运筹比例两因素试验, 设 3 种灌水处理 , 用水表
准确记载每次灌水量, 确保相同灌溉方式的小区每
次灌水量一致。

表 1 试验田耕层土壤(0~20 cm)理化性状
Table 1 Physicochemical characteristics of soil (0–20 cm) in the experiment
速效养分 Available nutrient (mg kg−1) 年份
Year
全氮
Total N
(g kg−1)
有机质
Organic matter
(g kg−1) N P K
pH
容重
Bulk density
(g cm−1)
2008 1.87 20.1 116.6 30.7. 91.2 6.45 1.29
2009 1.83 19.9 109.8 31.4 100.5 6.46 1.24

1.1.1 淹灌(W1) 水稻移栽后田面一直保持 1~3
cm水层, 收获前 1周自然落干。
1.1.2 “湿、晒、浅、间”灌溉(W2) 浅水(1 cm
左右)栽秧, 移栽后 5~7 d田间保持 2 cm水层确保秧
苗返青成活, 之后至孕穗前田面不保持水层, 土壤
含水量为饱和含水量的 70%~80% (处理前期用烘干
法多次测定各处理小区土壤含水量来校准美国生产
的 TDR300 土壤水分速测仪, 以便用其及时测定土
壤含水量), 无效分蘖期“够苗”晒田, 晒至田中开裂
口(2~3 mm); 孕穗期土表保持 1~3 cm水层; 抽穗至
成熟期采用灌透水、自然落干至土壤水势为−25 kPa
时灌水的干湿交替灌溉。用中国科学院南京土壤研
究所生产的真空表式土壤负压计测定土壤水势。
1.1.3 旱种 (W3) 移栽前浇透底墒水 , 移栽后
5~7 d 浇水确保秧苗返青成活, 以后全生育期旱管
理, 仅在分蘖盛期、孕穗期、开花期和灌浆盛期各
灌一次透水。灌水量分别为 340.0、327.0、351.0和
342.0 m3 hm−2, 以田间不积水为准。
在高产施氮量 180 kg hm−2基础[17]上, 设 4种氮
肥 (尿素 )运筹比例。基肥∶分蘖肥∶孕穗肥
=7∶3∶0, 记为N1; 基肥∶分蘖肥∶孕穗肥(倒四叶
龄期)=5∶3∶2, 记为 N2 (重复处理验证); 基肥∶分
蘖肥∶孕穗肥 (倒四、二叶龄期分 2 次等量施
入)=3∶3∶4, 记为 N3; 基肥∶分蘖肥∶孕穗肥(倒
四、二叶龄期分 2 次等量施入)=2∶2∶6, 记为 N4;
另设不施氮处理, 记为 N0 (重复处理验证); 分蘖肥
第 12期 孙永健等: 水分管理和氮肥运筹对水稻养分吸收、转运及分配的影响 2223


在移栽后 7 d施用。P2O5 90 kg hm
−2和 K2O 180 kg
hm−2作基肥施用。采用裂区设计, 水分管理为主区,
氮肥运筹为副区, 3次重复, 小区面积 15.0 m2, 小区
间筑埂(宽 40 cm)并用塑料薄膜包裹, 以防串水串肥,
其他田间管理同大面积生产田。水稻生长期(4~9 月
上旬)降水量、降雨分布、平均温度等气象数据由四
川省温江区气象站提供(图 1), 2008—2009年总降水
量(图 1-A)分别为 514.9 mm和 504.7 mm; 两年气候
(图 1-B)、土壤(表 1)因素差异较小 , 且 2009 年与
2008年所报道的试验结果[17]中, 重复的水氮处理下,
不同年份间各指标差异均不显著(表2), 本文就 2009
年试验结果进行分析。

图 1 水稻生育期间降水量、平均气温及总日照时数
Fig. 1 Rainfall, mean temperature, and total sunshine during rice growth stage

表 2 2008–2009年不同年份间相同试验处理下产量及各养分累积指标的方差分析(F值)
Table 2 Analysis of variance for grain yield and different nutrient absorption of rice between years and irrigation method and N
application modes in 2008–2009 (F-value)
方差分析
Analysis of variance
产量
Yield
氮素积累总量
TNA
磷素积累总量
TPA
钾素积累总量
TKA
年份 Year (Y) 3.64 ns 4.08 ns 1.96 ns 0.53 ns
年份×灌水方式 Y × Irrigation method 2.48 ns 0.36 ns 0.47 ns 1.31 ns
年份×氮肥运筹方式 Y × N application 0.15 ns 0.03 ns 0.14 ns 1.87 ns
TNA: 氮素积累总量; TPA: 磷素积累总量; TKA: 钾素积累总量。ns 表示在 0.05水平上差异不显著。
TNA: total N accumulation; TPA: total P accumulation; TKA: total K accumulation; ns: non-significance (P > 0.05).

1.2 测定项目及方法
分别于分蘖盛期(移栽后 21 d)、拔节期、抽穗
及成熟期, 按各小区平均茎蘖数各取代表性稻株 5
穴, 剪去根后, 分茎鞘、叶和穗 3 部分烘干并粉碎,
分别测定各器官的养分含量, 用 H2SO4-H2O2 消煮,
并用 BüCHI全自动凯氏定氮仪测氮含量; 钒钼黄比
色法测全磷含量; 火焰光度法测钾含量[18]; 成熟期
各小区单收, 按实收株数计产。
积累量=某生育期单位面积植株氮(磷、钾)的积
累量。
收获指数=成熟期单位面积植株籽粒元素氮
(磷、钾)积累量/植株该元素总积累量。
转运量=抽穗时某器官元素氮(磷、钾)积累量−
成熟时该器官该元素的滞留量。
转运率=单位面积植株抽穗后叶、茎鞘元素氮
(磷、钾)的输出量/抽穗期叶、茎鞘该元素总积累量
×100%。
转运贡献率=氮(磷、钾)转运量/抽穗至成熟期穗
部氮(磷、钾)素积累总量×100%。
1.3 数据分析
用Microsoft Excel和 SPSS10.0处理系统分析数
据, SigmaPlot2001软件作图。
2 结果与分析
2.1 水氮管理方式对氮素的吸收利用、转运及分
配的影响
2.1.1 氮素积累与籽粒产量 由表 3 可见, 不同水
分管理与氮肥运筹处理对各生育期水稻氮积累量、氮
收获指数及产量的影响均达极显著水平, 且存在显著
或极显著的互作效应。随生育进程, 稻株氮积累量呈
逐渐增加趋势; 各生育期氮累积量均为 W2>W1>W3,
但各生育期不同灌水处理对氮积累量的影响程度不太
一致, 以拔节期影响最大, 抽穗及成熟期次之; 各水
分管理下氮收获指数表现为 W3>W2>W1。此外, 前氮
2224 作 物 学 报 第 37卷

后移, 虽使稻株分蘖盛期前氮累积量减少, 但拔节至
抽穗期以及抽穗至成熟期的吸氮量均明显提高, 且总
吸氮量在 N1~N3处理范围内也随穗肥比例的增加而提
高, 但穗肥比例过高会导致各水分管理下氮累积量及
氮收获指数呈不同程度的下降趋势。从水氮处理对稻
谷产量的影响来看, 产量以W2N3最高, 为最佳的水氮
耦合运筹方式, 而W2处理下, 随氮肥后移比例的增大
至 N4处理, 会导致产量的显著下降; W1处理下, 氮肥
运筹以N3处理产量最高, 增加氮肥后移量虽会造成产
量的降低, 但减产程度不显著; 表明适当的氮肥后移
(达总施氮量的 40%), W1和W2处理均能促进产量的增
加, 再增加氮肥后移比例, 应增加灌水来提高水稻结
实期氮肥的利用, 可缓解产量的显著降低。W3处理下,
氮肥运筹以 N2处理产量最高, 超过 N3的氮肥运筹模
式会导致产量显著下降。穗肥施氮比例与产量呈极显
著开口向下二次曲线关系, 表明穗肥施用比例要合理,
且产量与氮肥后移比例间存在一个适宜值, W1、W2及
W3 处理下, 氮肥后移量占总施氮量分别为 43.95%、
39.36%、28.26%时产量最高。以上结果表明, 施氮量
在180 kg hm−2条件下, W1模式下氮肥后移量占总施氮
量的 40%~60%为宜, W2 模式下氮肥后移量占总施氮
量 40% (即 N3处理)的运筹方式与之配套; W3模式下,
应减少氮肥的后移量 , 氮肥后移量占总施氮量的
20%~40%为宜。

表 3 水分管理和氮肥运筹互作对各生育期氮积累量和产量的影响
Table 3 N accumulation, N harvest index, and yield under water-nitrogen application interaction at different growth stages (kg hm−2)
水分管理
Water
management
施氮运筹
Nitrogen application
分蘖盛期
Tillering
拔节期
Elongation
抽穗期
Heading
成熟期
Ripening
氮收获指数
N harvest index (%)
产量
Grain yield
N0 17.36 f 32.96 h 75.08 hi 91.94 h 69.05 de 6427.2 f
N1 34.27 a 59.07 de 126.92 ef 147.61 df 62.22 i 8023.3 d
N2 24.42 c 76.15 b 147.35 bc 174.01 c 66.23 fg 9010.4 c
N3 22.39 de 63.23 cd 146.50 bc 178.43 bc 67.39 ef 9501.6 ab
N4 18.33 f 55.77 ef 141.09 cd 176.87 bc 64.47 gh 9272.0 bc
W1
平均 Average 23.36 57.44 127.39 153.77 65.87 8446.9


N0 18.31 f 35.50 h 81.62 h 93.59 h 69.62 cd 6549.7 f
N1 33.73 a 74.94 b 133.43 de 151.83 d 63.74 hi 8454.1 d
N2 29.41 b 83.75 a 154.01 ab 178.85 b 69.41 d 9482.8 bc
N3 23.70 cd 72.54 b 162.38 a 188.85 a 72.50 ab 9991.3 a
N4 20.53 e 65.05 c 152.88 b 177.67 bc 64.75 gh 9039.9 bc
W2
平均 Average 25.14 66.36 136.86 158.16 68.20 8703.5


N0 15.17 g 32.07 h 68.38 i 76.92 i 73.92 a 5198.8 g
N1 28.84 b 53.35 f 114.35 g 125.04 g 70.07 cd 6580.4 f
N2 25.33 c 60.77 cd 128.48 ef 147.34 df 71.42 bc 7145.1 e
N3 21.18 e 55.50 ef 127.47 ef 146.70 f 70.09 cd 7083.4 e
N4 16.76 fg 45.99 g 122.26 fg 134.45 g 67.50 ef 6424.7 f
W3
平均 Average 21.45 49.54 112.19 126.09 70.60 6486.5


W 35.14** 118.78** 87.78** 80.63** 20.09** 317.8**
N 239.54** 226.49** 292.10** 192.23** 13.99** 147.6**
F值
F-value
W×N 2.34* 6.28** 4.55** 2.47* 2.27* 6.79**
同栏数据后不同字母表示在 5%水平上差异显著。W: 水分管理; N: 施氮运筹; W×N: 水氮互作。*, **分别表示在 0.05和 0.01水
平上差异显著。
Values within a column followed by a different letter are significantly different at P< 0.05. W: water management; N: nitrogen applica-
tion; W×N: water-nitrogen interaction. *, ** Significantly different at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively.

2.1.2 氮素的转运及分配 由表 4 可见, 水稻抽
穗至成熟期叶片氮转运率明显高于茎鞘转运率; 施
氮处理下, 随氮肥后移比例的提高各营养器官氮素
转移量及转运率均呈先增后降的趋势, 但氮肥后移
比例过高时叶片和茎鞘中氮素转移总量及穗部氮素
均呈不同程度的降低(降幅 2.73%~18.00%)趋势, 尤
其在控制性灌溉 W2和 W3处理下达到显著水平; 施
氮处理下, 穗部来源于叶片及茎鞘氮素转运的贡献
第 12期 孙永健等: 水分管理和氮肥运筹对水稻养分吸收、转运及分配的影响 2225


率随氮肥后移比例的增加而不同程度地降低。从以
上结果可以看出, 不施穗肥及穗肥比例过大均不利
于水稻结实期氮素向籽粒的转运, 只有适当的氮肥
运筹措施才能提高叶及茎鞘氮素转运量及转运率 ,
促进穗部氮的增加, 这可能由于适当增加穗肥比例
能提高“库”容量 , 产生“库”对“源”的拉动作用 , 促
进“源”向“库”氮素的转运量, 提高氮转运率, 也利
于穗部氮累积量的提高, 同时也进一步验证了, 不
施穗肥及不适宜穗肥比例均会造成水稻群体“库”容
量的不足, 水稻成熟期叶片及茎鞘中氮滞留量的增
加, 和穗部氮累积量不足(图 2)的结果。各灌溉方式
对叶片及茎鞘氮转运的影响, 均以W2处理最高, 而
氮转运率则以 W3 处理最高, 且控制性灌溉 W2 和
W3处理能调动各器官贮藏氮转运到穗部, 使水稻成
熟期叶及茎鞘中的氮滞留量在氮积累总量中所占比
例下降(图 2), 提高了氮素转运贡献率。

表 4 水分管理和氮肥运筹互作下抽穗至成熟期叶片及茎鞘氮的转运
Table 4 N translocation in leaves and stem-sheathes from heading to maturity under water-nitrogen application interaction
叶片 Leaf 茎鞘 Stem-sheath 水分管理
Water
management
施氮运筹
Nitrogen
application
氮转运量
NT
(kg hm−2)
氮转运率
NTE
(%)
氮转运量
NT
(kg hm−2)
氮转运率
NTE
(%)
穗部氮增加量
N increase in
panicle
(kg hm−2)
抽穗至成熟期
氮转运贡献率
NTCRV
(%)
N0 22.94 hi 71.15 c 16.42 ij 46.26 d 52.74 i 74.63 bc
N1 31.23 g 64.83 hi 20.97 e 35.07 j 72.89 fg 71.61 d
N2 40.51 cd 67.74 efg 25.87 c 39.59 hi 93.04 d 71.35 de
N3 43.23 ab 68.28 efg 27.14 bc 41.60 gh 102.30 ab 68.79 f
N4 41.94 bc 64.64 hi 26.51 bc 39.92 hi 99.23 bc 68.98 ef
W1
平均 Average 35.97 67.33 23.38 40.49 84.04 71.07

N0 23.28 h 75.98 b 17.71 hi 50.80 b 54.04 i 75.85 b
N1 35.02 f 64.99 hi 22.72 d 38.57 i 76.14 ef 75.83 b
N2 41.07 bcd 68.60 def 27.58 b 43.44 fg 95.49 cd 71.89 d
N3 44.66 a 70.51 cd 29.35 a 46.88 c 105.48 a 70.16 def
N4 40.10 cd 63.70 i 25.69 c 40.34 hi 95.58 cd 68.83 f
W2
平均 Average 36.83 68.76 24.61 44.00 85.35 72.51

N0 20.11 i 76.15 a 14.97 j 53.98 a 42.62 j 82.31 a
N1 29.80 g 69.10 de 19.44 fg 44.65 df 59.93 h 82.16 a
N2 39.37 de 71.72 c 22.63 d 45.98 d 80.86 e 76.68 b
N3 37.29 ef 67.10 fg 20.85 ef 44.89 df 77.37 ef 75.15 b
N4 31.80 g 66.31 gh 19.04 gh 40.88 ghi 70.03 g 72.60 cd
W3
平均 Average 31.67 70.08 19.39 46.07 66.16 77.78

W 35.99** 6.65** 85.57** 69.30** 105.57** 38.08**
N 182.04** 28.28** 103.60** 96.82** 192.84** 19.00**
F值
F-value
W×N 4.11** 2.40* 5.63** 7.09** 4.12** 2.71*
NT: 氮转运量; NTE: 氮转运率; NTCRV: 氮转运贡献率。同栏数据后不同字母表示在 5%水平上差异显著。W: 水分管理; N: 施
氮运筹; W×N: 水氮互作。*, **分别表示在 0.05和 0.01水平上差异显著。
NT: N translocation; NTE: N transportation efficiency; NTCRV: N translocation conversion rate of vegetative organ. Values followed
by different letters within a column are significantly different at P< 0.05. W: water management; N: nitrogen application; W×N: water-
nitrogen interaction. *, ** Significantly different at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively.

2.2 水氮管理方式对磷素的吸收利用、转运及分
配的影响
2.2.1 磷素的积累 由表 5 可知, 同一水分管理
下, 稻株磷积累量在分蘖盛期及抽穗期受氮肥运筹
处理的影响较大, 其中以拔节至抽穗期稻株吸磷量
最大。随穗肥追氮比例及氮肥投入总累积量的提高,
稻株对磷的吸收量明显增加, 但随生育进程各穗肥
追氮处理间差异相对减小; 磷收获指数随氮肥后移
比例的提高而不同程度地降低。同一氮肥运筹下 ,
拔节前期不同灌溉方式对磷吸收的影响程度显著低
于抽穗及成熟期, 且各生育期水稻磷积累量均以W2
处理最高, W3 处理最低; 磷收获指数却为 W3>W2>
2226 作 物 学 报 第 37卷

W1, 说明在适当控制性节水灌溉的前提下, 不但会
促进稻株对磷的吸收累积, 而且也能适当促进结实
期各器官中磷素向籽粒的转运。水分管理与氮肥运
筹除对分蘖盛期及拔节期磷积累量无显著交互效应
外, 对其他各生育期稻株磷积累量及磷收获指数均
存在显著或极显著的交互效应。


图 2 水稻成熟期植株各器官氮素分配
Fig. 2 Proportion of nitrogen accumulation in leaves, stems, and grains at maturity stage

表 5 水分管理和氮肥运筹互作对各生育期磷积累量的影响
Table 5 P accumulation and P harvest index under water-nitrogen application interaction at different growth stages (kg hm−2)
水分管理
Water
management
施氮运筹
Nitrogen
application
分蘖盛期
Tillering
拔节期
Elongation
抽穗期
Heading
成熟期
Ripening
磷收获指数
P harvest index
(%)
N0 3.84 hi 10.41 j 22.23 h 29.50 e 71.69 de
N1 7.56 ab 13.77 ef 31.29 ef 39.95 cd 70.07 ef
N2 7.00 bc 16.10 ab 38.18 cd 48.37 b 69.33 fg
N3 6.17 de 14.82 cd 42.35 ab 51.99 ab 68.73 fg
N4 4.98 fg 12.41 gh 41.25 bc 49.85 b 65.15 h
W1
平均 Average 5.91 13.50 35.06 43.93 68.99


N0 4.67 fg 11.75 hi 23.58 h 30.99 e 74.63 bc
N1 8.05 a 14.26 de 31.57 ef 40.48 cd 73.66 cd
N2 7.59 ab 16.88 a 40.81 bc 51.68 ab 72.17 d
N3 6.60 cd 15.56 bc 45.49 a 55.11 a 69.31 fg
N4 5.31 ef 13.15 fg 40.20 bc 50.69 b 64.92 h
W2
平均 Average 6.44 14.32 36.33 45.79 70.94


N0 3.43 i 9.35 k 17.31 i 22.54 f 79.20 a
N1 7.02 bc 12.52 g 24.88 gh 31.71 e 75.83 b
N2 6.33 cd 14.65 d 34.47 de 41.98 c 72.07 d
N3 5.85 de 14.50 de 32.85 e 40.98 c 69.62 fg
N4 4.49 gh 11.17 ij 28.70 fg 36.94 d 67.91 g
W3
平均 Average 5.42 12.44 27.64 34.83 72.93


W 42.19** 28.98** 114.30** 77.94** 22.76**
N 208.54** 89.35** 191.88** 84.26** 34.99**
F值
F-value
W×N 1.58 1.61 4.24** 2.81* 2.49*
同栏数据后不同字母表示在 5%水平上差异显著。W: 水分管理; N: 施氮运筹; W×N: 水氮互作。*, **分别表示在 0.05和 0.01水
平上差异显著。
Values followed by different letters within a column are significantly different at P< 0.05. W: water management; N: nitrogen applica-
tion; W×N: water-nitrogen interaction. *, ** Significantly different at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively.

第 12期 孙永健等: 水分管理和氮肥运筹对水稻养分吸收、转运及分配的影响 2227


2.2.2 磷素的转运及分配 由表 6可知, 随氮肥
后移比例的提高各营养器官磷素转移量及穗部磷
增加量均呈先增后降的趋势 , 转运率随氮肥后移
比例的提高而降低 , 但氮肥后移比例过重叶片和
茎鞘中磷素转移总量及穗部磷素增加量均降低 ,
降幅达 8.03%~19.70%, 而不同水分管理下各营养
器官磷转运量及籽粒磷累积量的降低程度不太一
致。W1处理下氮肥后移比例在 N3~N4范围内磷转
运的贡献率较高且差异不显著 , W2 处理下氮肥运
筹为 N3时最优, W3处理下氮肥运筹在 N1~N3范围
内磷转运的贡献率差异均不显著 , 在此基础上再
增加氮肥后移量会导致磷转运贡献率的显著降低。
各灌溉方式对叶片及茎鞘磷转运的影响 , 与氮素
的转运趋势一致, 均值均以 W2 处理磷转运量及穗
部磷增加量最高。由图 3可见, 成熟期磷素分配表
现为穗>茎鞘>叶。水分管理与氮肥运筹管理对稻株
磷素在各营养器官分配的影响与对氮分配的影响
趋势一致。

表 6 水分管理和氮肥运筹互作下抽穗至成熟期叶片及茎鞘磷的转运
Table 6 P translocation in leaves and stem-sheathes from heading to maturity under water-nitrogen application interaction
叶片 Leaf 茎鞘 Stem-sheath 水分管理
Water
management
施氮运筹
Nitrogen
application
磷转运量
PT (kg hm−2)
磷转运率
PTE (%)
磷转运量
PT (kg hm−2)
磷转运率
PTE (%)
穗部磷增加量
P increase in
panicle (kg hm−2)
抽穗至成熟期
磷转运贡献率
PTCRV (%)
N0 2.32 g 69.40 bc 11.54 g 61.15 de 21.13 i 65.60 f
N1 2.79 de 67.91 cde 14.83 ef 58.15 g 26.31 ef 66.96 def
N2 3.03 bc 65.13 fg 19.99 cd 60.21 f 33.20 cd 69.33 c
N3 3.08 b 64.39 gh 22.30 ab 60.51 ef 35.02 bc 72.48 a
N4 2.89 cd 61.75 i 20.46 bcd 55.99 h 32.44 d 71.96 ab
W1
平均 Average 2.82 65.72 17.82 59.20 29.62 69.26

N0 2.29 g 71.84 a 12.28 g 63.82 c 21.97 i 66.30 ef
N1 2.76 de 69.74 b 16.07 e 62.94 cd 27.73 e 67.89 cde
N2 3.15 ab 67.82 de 21.48 bc 62.62 cd 35.44 ab 69.50 c
N3 3.33 a 67.15 e 24.10 a 61.20 de 37.05 a 74.05 a
N4 3.00 bc 63.45 h 19.02 d 55.05 h 31.99 d 68.84 cd
W2
平均 Average 2.91 68.00 18.59 61.12 30.83 69.32

N0 1.91 h 72.53 a 9.28 h 70.04 a 16.43 j 68.13 cde
N1 2.43 fg 69.00 bcd 13.10 fg 66.60 b 22.36 hi 69.45 c
N2 2.72 de 67.81 de 14.87 ef 58.75 fg 25.11 fg 70.04 bc
N3 2.61 ef 66.58 ef 14.65 ef 56.81 gh 25.39 fg 67.99 cde
N4 2.39 g 64.74 gh 13.45 fg 56.04 h 24.09 gh 65.76 f
W3
平均 Average 2.41 68.13 13.07 61.65 22.68 68.28


W 55.88** 6.79** 92.38** 17.48** 72.77** 11.21**
N 53.61** 19.75** 75.13** 32.82** 59.19** 16.77**
F值
F-value
W×N 1.26 0.92 5.61** 4.53** 4.79** 3.11*
PT: 磷转运量; PTE: 磷转运率; PTCRV: 磷转运贡献率。同栏数据后不同字母表示在 5%水平上差异显著。W: 水分管理; N: 施
氮运筹; W×N: 水氮互作。*, **分别表示在 0.05和 0.01水平上差异显著。
PT: P translocation; PTE: P transportation efficiency; PTCRV: P translocation conversion rate of vegetative organ. Values within a
column followed by different letters are significantly different at P< 0.05. W: water management; N: nitrogen application; W×N: water-
nitrogen interaction. *, ** Significantly different at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively.

2.3 水氮管理方式对钾素的吸收利用、转运及分
配的影响
2.3.1 钾素的积累 从表 7可见, 相同灌溉方式
下, 稻株钾累积量在分蘖盛期随前期(基蘖肥)施氮
量的增加而增加 , 拔节至抽穗期的钾累积量随氮
追施比例的增加而增加 , 且在抽穗期氮肥运筹对
钾累积量的影响程度明显高于灌水处理 , 值得注
意的是抽穗及成熟期钾对氮肥后移比例过大的响
应并不明显, 随氮肥比例增加至 N4水平, 虽 W2及
W3 处理下钾累积量有所降低 , 但降幅均未达显著
水平, 与氮、磷受氮肥运筹的影响略有不同; 钾收
获指数随氮肥后移比例的提高而不同程度地降低。
2228 作 物 学 报 第 37卷

同一氮肥运筹措施下 , 不同水分管理对各时期稻
株钾累积量表现趋势相同, W2高于 W1处理, 但差
异不显著 , W3 处理显著低于其他处理, 而钾收获指
数却表现为 W3>W2>W1。水分管理与氮肥运筹对各
生育期钾积累量及钾收获指数均存在显著或极显著
的交互效应。


图 3 水稻成熟期植株各器官磷素分配
Fig. 3 Proportion of phosphorus accumulation in leaves, stems, and grains at maturity


表 7 水分管理和氮肥运筹互作对各生育期钾积累量、钾收获指数的影响
Table 7 K accumulation and K harvest index under water-nitrogen application interaction at different growth stages (kg hm−2)
水分管理
Water
management
施氮运筹
Nitrogen
application
分蘖盛期
Tillering
拔节期
Elongation
抽穗期
Heading
成熟期
Ripening
钾收获指数
K harvest index (%)
N0 26.31 fgh 89.52 fg 137.09 h 147.09 i 21.87 cd
N1 30.39 abc 110.78 c 180.78 e 192.56 f 21.05 de
N2 29.40 cd 112.44 bc 217.18 c 228.59 c 20.00 fg
N3 28.51 de 101.87 d 234.65 b 245.72 b 19.80 g
N4 27.55 ef 98.80 d 239.25 ab 251.26 ab 18.72 h
W1
平均 Average 28.43 102.68 201.79 213.04 20.33


N0 26.40 fgh 82.82 hi 149.31 g 159.48 h 23.20 b
N1 32.32 a 114.94 bc 190.83 de 202.51 ef 21.82 cd
N2 31.11 ab 122.61 a 231.91 b 245.73 b 21.24 de
N3 30.20 bc 116.66 b 246.82 a 257.61 a 20.90 def
N4 27.67 ef 102.41 d 245.82 a 256.20 a 18.40 h
W2
平均 Average 29.54 107.89 212.94 224.30 21.11


N0 23.22 j 78.34 i 117.17 i 127.11 j 24.71 a
N1 26.71 fg 101.40 d 162.62 f 176.19 g 23.02 b
N2 25.89 ghi 97.58 de 195.80 d 210.40 de 22.73 bc
N3 25.10 hi 93.62 ef 199.73 cd 214.02 d 21.36 d
N4 24.58 ij 87.36 gh 196.35 d 209.76 de 20.30 efg
W3
平均 Average 25.10 91.64 174.33 187.50 22.43


W 41.45** 40.08** 59.03** 47.46** 42.50**
N 24.71** 43.51** 143.46** 100.68** 51.24**
F值
F-value
W×N 2.62* 2.71* 4.61** 3.32** 2.89*
同栏数据后不同字母表示在 5%水平上差异显著。W: 水分管理; N: 施氮运筹; W×N: 水氮互作。*, **分别表示在 0.05和 0.01水
平上差异显著。
Values followed by a different letter within a column are significantly different at P< 0.05. W: water management; N: nitrogen applica-
tion; W×N: water-nitrogen interaction. *, ** Significantly different at 0.05 and 0.01 probability levels, respectively.
第 12期 孙永健等: 水分管理和氮肥运筹对水稻养分吸收、转运及分配的影响 2229


2.3.2 钾素的转运及分配 由表 8可知, 相同水
分管理下 , 抽穗至成熟期叶及茎鞘钾的转运量以
及穗部钾的增加量均以合理的氮肥运筹较高 , 而
不同水分管理下适宜的氮肥运筹措施不一致, W1、
W2处理下均以 N3氮肥运筹配合较好, 但 W2N3处
理在各器官中钾的转运量及转运率均较 W1N3处理
优势明显 , 且具有较高的钾收获指数 , W3 处理与
N2 氮肥运筹措施配合较好 , 但过高的氮肥后移比
例会降低各水分管理条件下不同营养器官中钾的
转运, 降幅达 6.52%~17.02%。各灌溉方式对叶片及
茎鞘钾转运的影响, 均以 W2 处理最高, 而叶片钾
转运率以W3处理最高, 茎鞘钾转运率仍以W2处理
最高 , 表明结实期适当的水分胁迫能促进各营养
器官钾素的转运量及转运率 , 并显著提高对籽粒
钾素的贡献率。由图 4可见, 不同水氮管理下成熟
期钾的分配不同于氮、磷, 表现为茎鞘>穗>叶。各
水分管理下 , 进行穗肥追氮处理的各器官钾累积
量均显著高于只施基蘖氮肥及不施氮肥的处理 ,
且叶片和茎鞘中钾的累积量随氮肥后移比例的提
高而增加 , 但籽粒中钾的分配比例随氮肥后移比
例的提高呈先增后降的趋势 , 且氮肥后移比例过
重还会导致籽粒中钾累积量的显著降低。各氮肥运
筹下, 与W1处理相比, W2和W3处理由于提高了结
实期叶片、茎鞘钾素的转运量、转运率, 进而降低
成熟期叶片及茎鞘中钾的含量 , 提升了籽粒中钾
素所占稻株钾累积总量的比例。


表 8 水分管理和氮肥运筹互作下抽穗至成熟期叶片及茎鞘钾的转运
Table 8 K translocation in leaves and stem-sheathes from heading to maturity under water-nitrogen application interaction
叶片 Leaf 茎鞘 Stem-sheath 水分管理
Water
management
施氮运筹
Nitrogen
application
钾转运量
KT (kg hm−2)
钾转运率
KTE (%)
钾转运量
KT (kg hm−2)
钾转运率
KTE (%)
穗部钾增加量
K increase in
panicle (kg hm−2)
抽穗至成熟期
钾转运贡献率
KTCRV (%)
N0 9.39 h 48.42 cd 12.78 h 10.86 cde 28.94 g 76.61 hi
N1 12.91 g 46.77 de 15.85 ef 10.35 def 36.09 e 79.70 fg
N2 16.68 cd 44.53 fg 17.62 d 9.80 fg 41.83 bc 82.00 ef
N3 17.31 bc 44.24 gh 20.27 b 10.37 def 43.02 b 87.37 b
N4 16.00 de 40.33 i 19.13 c 9.58 gh 42.34 bc 82.97 de
W1
平均 Average 14.26 44.86 17.13 10.19 38.44 81.73


N0 11.61 g 54.23 ab 15.22 fg 11.90 b 31.85 f 84.23 de
N1 15.28 ef 49.19 c 17.24 d 10.79 cde 38.43 d 84.60 cd
N2 18.33 b 46.41 ef 20.05 bc 10.42 de 46.76 a 82.06 e
N3 20.93 a 48.69 c 23.12 a 11.34 bc 48.26 a 91.27 a
N4 16.98 cd 42.48 h 19.58 bc 9.52 gh 42.14 bc 86.77 bc
W2
平均 Average 16.63 48.20 19.04 10.79 41.49 85.79


N0 8.45 h 55.58 a 13.02 h 12.77 a 27.74 g 77.44 gh
N1 11.56 g 52.38 b 15.42 fg 10.97 cd 36.12 e 74.70 i
N2 16.56 cde 49.34 c 16.67 de 10.27 ef 42.76 bc 77.71 gh
N3 16.11 cde 46.33 ef 15.33 fg 9.30 gh 40.83 c 77.01 hi
N4 14.43 f 43.72 gh 14.79 g 9.05 h 37.95 de 77.00 hi
W3
平均 Average 13.42 49.47 15.05 10.47 37.08 76.77


W 69.41** 41.89** 80.08** 13.63** 19.65** 51.07**
N 175.06** 67.41** 61.00** 72.82** 84.55** 18.85**
F值
F-value
W×N 2.26* 2.85* 8.33** 13.46** 2.62* 3.12*
KT: 钾转运量; KTE: 钾转运率; KTCRV: 钾转运贡献率。同栏数据后不同字母表示在 5%水平上差异显著。W: 水分管理; N: 施
氮运筹; W×N: 水氮互作。*, **分别表示在 0.05和 0.01水平上差异显著。
KT: K translocation; KTE: K transportation efficiency; KTCRV: K translocation conversion rate of vegetative organ. Values followed
by different letters within a column are significantly different at P< 0.05. W: water management; N: nitrogen application; W×N: water-
nitrogen interaction. *, ** Significantly different at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively.
2230 作 物 学 报 第 37卷


图 4 水稻成熟期植株各器官钾素分配
Fig. 4 Proportion of potassium accumulation in leaves, stems, and grains at maturity

3 讨论
3.1 水分管理和氮肥运筹互作下水稻对养分吸
收及转运间的相互关系
陈新红等[15]研究认为氮肥能促进稻株对磷、钾
的吸收, 田秀英等[20]研究也证实磷、钾间, 氮、钾
间表现出正交互作用, 朱维琴等[21]研究结果则表明,
干旱胁迫条件下, 缺氮及高氮会限制水稻茎叶磷的
吸收及转运。本研究表明, 各水分管理下, 缺氮及氮
肥后移比例过大均会限制稻株氮、磷、钾的累积总
量(表 3、表 5和表 7)和结实期各营养器官转运量(表
4、表 6和表 8)的提高, 且不同的水氮管理方式下各
生育期氮、磷、钾累积及转运不论是增加还是降低,
其变化均存在明显的一致性(表 3~表 8)。不同水分
管理和氮肥运筹互作条件下, 各生育期氮、磷、钾
间的吸收与累积均有极显著的相关性 (r=0.772*~
0.989**, n=45), 较前期不同水分管理和施氮量互作
试验[17]条件下, 氮、磷、钾间的相关性增强, 且随
生育进程相关性明显加强, 进一步表明水分管理和
氮肥运筹互作也能促进水稻对养分的协同吸收, 也
进一步证实和完善了前人 [15,17,19-21]的研究结果。此
外, 相对前期研究改变水氮互作的条件下, 抽穗期
氮、磷、钾的累积与各养分在结实期转运总量间、
以及各养分转运间仍存在极显著相关性(r=0.915**~
0.986**, n=45), 但氮肥后移比例过高及W3处理均会
显著加重转运贡献率的负效应, 由此可看出, 只有
当氮素基蘖肥与穗肥比例协调时才能提高各养分在
抽穗期前的累积, 促进结实期氮、磷、钾各养分向
籽粒转运量, 才能尽可能地提高结实期各营养器官
氮、磷、钾的转运贡献率及收获指数。
3.2 水分管理和氮肥运筹互作下植株养分吸收
及转运与水稻产量的关系
有研究认为[14-15]不同类型间及同种类型不同水
稻品种间氮素积累总量不同, 进而影响产量, 我们
前文[17]报道也明确了不同水分管理与施氮量互作下,
稻株氮、磷、钾总累积量与产量间呈极显著正相关。
本研究相关分析结果表明, 各处理稻株氮、磷、钾
总累积量与产量间的相关性随水氮互作条件的改变
而所有改变, 除分蘖盛期(移栽后 21 d)氮累积量与
产量相关性不显著(r=0.380, n=45)外 , 其他各生育
时期稻株氮、磷、钾总累积量与产量间均呈显著或
极显著相关(r=0.547*~0.955**, n=45), 表明前氮后移
运筹措施的改变, 虽导致分蘖盛期氮、磷、钾累积
量与产量相关性减弱, 尤其以氮累积量与产量相关
性降幅较大以至相关性不显著, 可能与前期(基蘖肥)
施氮量差异较大有关, 但随生育进程及穗肥的追施,
氮、磷、钾累积量与产量相关性均达极显著水平; 但
不同生育期氮、磷、钾累积量与产量的相关性也是
不同的, 随水氮互作条件的改变, 氮、磷、钾累积量
与产量相关性最大时期分别在抽穗期 (r=0.931**,
n=45)、成熟期(r=0.955**, n=45)、抽穗期(r=0.902**,
n=45), 可见, 前氮后移的水氮互作条件下会使磷、
钾的累积与产量最大相关性的时期有所延后 , 而
氮的累积与产量最大相关性的时期基本不变 , 均
在抽穗期。产量与结实期各器官氮、磷、钾转运间
均呈极显著相关性(r=0.852**~0.971**, n=45), 且产
量与茎鞘转运量的相关性(r=0.930**~0.971**, n=45)
要高于与叶片转运量 (r=0.852**~0.969**, n=45)的
相关性, 相关性较前期结果[17]有所提高, 趋势基本
一致。
第 12期 孙永健等: 水分管理和氮肥运筹对水稻养分吸收、转运及分配的影响 2231


4 结论
不同的水分管理和氮肥运筹对水稻主要生育期
氮、磷、钾的累积、转运、分配及产量均存在显著
的互作效应。水稻各生育期对氮、磷、钾的吸收及
结实期各养分转运间均存在显著的协同效应, 且与
产量呈显著正相关, 适当的控制性灌溉、合理的氮
肥运筹措施利于促进各养分的吸收及转运, 而氮肥
后移比例过重及旱种处理均会导致结实期叶片和茎
鞘各养分转运总量呈不同程度的降低趋势, 氮、磷、
钾养分转运量的降幅分别达 2.73%~18.00%、8.03%~
19.70%、6.52%~17.02%。淹灌模式下氮肥后移量以
占总施氮量的 40%~60%为宜, “湿、晒、浅、间”灌
溉模式下氮肥后移量与占总施氮量的 40%的运筹方
式组合为最佳的水氮耦合运筹模式 , 旱种模式下 ,
应减少氮肥的后移量, 氮肥后移量以占总施氮量的
20%~40%为宜, 可为生产中水资源不足的情况下提
供参考。
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