全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2009, 35(4): 685−694 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家自然科学基金项目(30671225和 30771274), 国家科技攻关计划项目(2006BAD02A13-3-2), 2008年中央级科研院所基本科研业务
费专项基金(农业)(200803030)资助。
*
通讯作者(Corresponding author): 杨建昌, E-mail: jcyang@yzu.edu.cn
Received(收稿日期): 2008-10-07; Accepted(接受日期): 2009-01-05.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2009.00685
麦秸还田与实地氮肥管理对直播水稻生长的影响
徐国伟 1,2 谈桂露 1 王志琴 1 刘立军 1 杨建昌 1,*
1扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室, 江苏扬州 225009; 2河南科技大学农学院, 河南洛阳 471003
摘 要: 大田直播粳稻品种扬粳 9538, 设置麦秸还田与不还田、不施氮肥、习惯施肥法(FFP)和基于叶绿素仪(SPAD)
测定值的实地氮肥管理(SSNM)处理。结果表明, SSNM的氮肥施用量较 FFP减少 30.0%~31.3%, 产量较 FFP平均增
加 7.61%, 施氮区秸秆还田的产量较秸秆未还田的平均增加 2.65%。与秸秆未还田或 FFP相比, 秸秆还田和 SSNM降
低生育前期的分蘖数、叶面积指数和干物质积累, 但抽穗及以后各处理间差异较小。秸秆还田增加了叶片中有机酸
含量, 增大了田间昼夜温湿度差; 秸秆还田和 SSNM 处理提高了茎蘖成穗率与 ATP 酶活性, 增加了结实期叶片的光
合速率以及根系活力, 有利于直播水稻生育后期群体的光合生产和提高物质生产效率。对秸秆还田和 SSNM 的产量
和生育特性进行了讨论。
关键词: 直播水稻; 麦秸还田; 习惯施肥法(FFP); 实地氮肥管理(SSNM); 产量; 生育特性
Effects of Wheat-Residue Application and Site-Specific Nitrogen Management
on Growth and Development in Direct-Seeding Rice
XU Guo-Wei1,2, TAN Gui-Lu1, WANG Zhi-Qin1, LIU Li-Jun1, and YANG Jian-Chang1,*
1 Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology of Jiangsu Province, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China; 2 Agricultural College, He-
nan University of Science and Technology, Luoyang 471003, China
Abstract: The annual total amount of crop residue straw exceeds billion tons in China. However, about 45–60% of them are burnt
or discarded, which not only wastes organic fertilizer source, but also pollutes the environment. Meanwhile, heavy use of nitrogen
fertilizer has become a serious problem in rice production. The objective of this study was to investigate the effects of wheat straw
incorporation to soil and site-specific nitrogen management (SSNM) on the growth and development in direct-seeding rice. A
mid-season japonica rice cultivar Yangjing 9538 was directly sown in field with three nitrogen (N) fertilizer treatments, no N
application, farmers’ fertilizer-N practice (FFP), and SSNM based on chlorophyll meter (SPAD) readings. The results showed that,
compared with FFP, SSNM reduced N application by 30.0–31.3% and increased grain yield by 7.61%, on average. The grain yield
in the wheat residue-incorporated treatment was 2.65%, on average, higher than that in the residue-removed treatment. In com-
parison with those under the residue removal and FFP, the number of stems and tillers, leaf area index, and biomass accumulation
were less or lower under the residue incorporation and SSNM during the early growth period, but showed no significant difference
at heading and thereafter. The residue incorporation increased the content of organic acid in leaves and the difference in tempera-
ture and relative humidity between day and night. Both the residue incorporation and SSNM increased the percentage of produc-
tive tillers, photosynthetic rate of the flag leaves, root activity, and ATPase activity during grain filling. The results suggest that
both the residue incorporation and SSNM benefit the photosynthetic production of direct-seeding rice during the later growth pe-
riod and an increase in the production efficiency. Reasons for the characteristics of the grain yield, growth and development under
the residue incorporation and SSNM were discussed.
Keywords: Rice; Direct-seeding; Wheat residue incorporation; Farmers’ fertilizer-N practice; Site-specific nitrogen management;
Grain yield; Growth and development characteristics
中国秸秆资源丰富, 目前秸秆年产量高达数亿
吨, 由于作物产量的提高和机械化收割的发展, 昔
日作为农民薪材的作物秸秆, 如今却成了废物, 每
年夏收和秋收季节, 大量的农作物秸秆被农民付之
一炬, 不仅浪费了资源、污染了环境, 而且对土壤的
生态系统造成一定的影响[1]。农作物秸秆是一种含
686 作 物 学 报 第 35卷

碳丰富的能源物质, 既含有相当数量的作物必需的
碳、氮、磷、钾等营养元素, 又具有改善土壤的物
理、化学和生物学性状, 增加作物产量等作用, 所以
它是重要的绿色环保有机源之一 [2], 是保持和提高
土壤肥力的重要物质基础, 还田是秸秆利用的一种
重要方式[3]。前人对秸秆还田的研究局限于秸秆的
培肥效果、对土壤理化性质的影响以及作物产量的
反映上, 而对水稻生长发育, 尤其是在直播条件下
的生长发育特性方面的研究较少[4-8]。
氮肥是影响水稻产量最敏感的因素。农民为了
获得高产往往增加氮肥施用量。目前, 中国稻田单
季氮肥用量平均为 180 kg hm−2, 比世界平均用量高
75%左右 [9]。太湖稻区的部分高产田的施氮量为
270~300 kg hm−2, 高的已达 350 kg hm−2。过高的氮
肥投入直接和间接地导致一系列环境问题[10-11]。21
世纪初中国引进国际水稻研究所的实地氮肥管理技
术(SSNM)[12], 在浙江、江苏、湖南、广东、湖北和
黑龙江等省示范推广, 取得了明显的节氮增产的效
果[6,12]。但有关 SSNM 在秸秆还田对直播水稻生长
发育特性的影响, 尚未见研究报道。
中国传统的水稻栽培以移栽为主, 但随着农村
劳动力的大量转移以及栽培轻简化的发展, 近年来
直播稻的面积发展迅速, 在江苏等省直播稻面积已
占水稻总面积的 1/3。因势利导地顺应形势发展, 加
强直播稻栽培技术研究, 是当前水稻生产的一个重
要任务。为此, 本试验探讨秸秆还田与实地氮肥管
理对直播水稻生长发育特性的影响, 为清洁、轻简
化水稻栽培提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试验地点
2005—2006年在扬州大学农学院实验农场种植
中熟粳稻扬粳 9538, 其主茎总叶数为 17, 伸长节间
数为 5, 全生育期 150~155 d。试验地前茬为小麦, 土
壤质地为沙壤土, 耕作层含有机质(C) 2.02%、有效
氮(碱解 N) 103.2 mg kg−1、速效磷(Olsen-P) 24.5 mg
kg−1、速效钾(K) 85.6 mg kg−1。
1.2 试验设计
进行秸秆还田(A)× 氮肥管理(B)两因素试验。
A1 为秸秆不还田; A2 为麦秸秆全量还田(2005 年为
7.21 t hm−2, 2006年为 7.38 t hm−2), 联合收割机收获
小麦时将秸秆切碎, 灌水后用手扶拖拉机将秸秆旋
入土中。B1为不施氮肥; B2为当地习惯施肥法(简称
FFP); B3为实地氮肥管理(简称 SSNM)。施肥时期和
施肥量见表 1。裂区设计, 秸秆还田为主区, 氮肥管
理为裂区(小区)。小区面积为 30 m2, 随机排列, 4次
重复。小区间作埂并包塑料薄膜。6月 6日播种, 播
种量 90 kg hm−2。播前各小区施 P2O5 75 kg hm−2(由
过磷酸钙折算), K2O 90 kg hm−2(由 KCl折算), 除生
育中期(14~15叶龄期)进行排水搁田外, 其余时期保
持浅水层。严格控制病、虫、草害。
1.3 取样与测定
1.3.1 叶片叶绿素含量 自播后 30 d起, 每 10 d
用叶绿素仪(SPAD)测定叶片(抽穗前测定心叶以下 1
叶, 抽穗后测定剑叶)的叶绿素含量, 以 SPAD 读数
(精确至小数点后 1位)直接表示叶绿素含量。各小区
每次测定 20 片叶片, 每片叶片测定上、中、下部 3
点, 取平均值。
1.3.2 群体生长动态 各处理定点 1 m2, 自播种
至抽穗每隔 10 d观察分蘖消长动态。分别于分蘖中
期、穗分化期、抽穗期(50%植株抽穗)和成熟期(收
获前 1 d), 各处理取两个 5穴(每穴的茎蘖数为当时
各处理每穴的平均茎蘖数)测定绿叶面积和干物质
重[13]。
1.3.3 田间温湿度的动态 在抽穗期将 HOBO
H8Pro 温湿度自动记录仪(HOBO Pro Temp/RH IS
logger, 简称 HOBO, 美国 HOBO 公司)装置放入小
区中, 在距冠层以下 20 cm 处记录群体内温湿度变

表 1 氮肥施用量及施用时期
Table 1 Amount and timing of nitrogen application (kg hm−2)
处理
Treatment
播前
Pre-seeding
播后 7 d
7 days after
seeding
播后 15 d
15 days after
seeding
播后 30 d
30 days after
seeding
穗分化期
Panicle initiation
设计量
Designed
amount
实际量
Actually applied
B1 0 0 0 0 0 0 0
B2(FFP) 105 0 75 45 75 300 300
B3(SSNM) 0 90 0 50 60 (A1); 55 (A2) 190–205 200 (A1); 195 (A2)
B1: 不施氮肥; B2(FFP): 农民习惯施肥法; B3(SSNM): 实地施肥法。A1: 秸秆未还田; A2: 秸秆还田。
B1: no nitrogen applied; B2(FFP): farmers’ fertilizer-N practice; B3(SSNM): site-specific nitrogen management. A1: wheat residue re-
moved; A2: wheat residue incorporated.
第 4期 徐国伟等: 麦秸还田与实地氮肥管理对直播水稻生长的影响 687


化特征。
1.3.4 有机酸含量的提取与测定 分别于分蘖中
期与穗分化期称取剪碎混匀的水稻叶片 2.50 g置研
钵中, 加 3 mL 蒸馏水和少许石英沙, 研磨成匀浆,
移入 10 mL 离心管, 再用 1 mL 蒸馏水洗涤研钵 2
次并入离心管, 总体积为 5 mL, 于 75℃水浴中提取
15 min以 20 000 × g离心 20 min, 上清液过 0.22 μm
滤膜。用离子色谱分析仪 (DIONEX DX-500, Ion
Chromatography System, USA)测定溶液中有机酸浓
度。标准有机酸(苹果酸、酒石酸、琥珀酸、柠檬酸
和乳酸)购自 Sigma公司[14]。
1.3.5 光合速率和根系伤流液 分别于抽穗后
14 d和 28 d, 用 Li Cor 6400光合测定仪(美国 Li Cor
公司制造)测定剑叶光合速率 , 各处理重复测定 6
叶。同时每小区取 5穴(每穴的茎蘖数为当时各处理
每穴的平均茎蘖数), 于下午 6:00在离地面约 12 cm
处(取样前排干田间水)剪去地上部分植株, 将预先
称重的带有脱脂棉的玻璃试管倒套于留在田间稻茎
的剪口处, 盖上塑料薄膜, 于第 2 天早 8:00 取回试
管称重, 两次称重的差值即为根系伤流量。
1.3.6 ATP 酶活性测定 在抽穗期, 各处理选择
生长一致同日开花植株的叶片 50个, 标记开花日期
挂上纸牌, 于抽穗期及抽穗后 20 d剪取挂牌叶片 10
张, 置液氮中冷冻 30 s, 然后于−30℃冰箱保存, 用
于酶活性的测定。按杨建昌等[16]方法测定 ATP酶活
性 , 用每小时每毫克蛋白反应产生的无机磷(μmol
Pi mg−1 Pro h−1)表示酶的活性单位。
1.3.7 考种与计产 成熟期各小区取 5 穴用于考
种, 测定每穗粒数、结实率和千粒重。各小区实收 5
m2计产。
1.4 数据分析
用 SAS软件统计分析数据, SigmaPlot进行图表
绘制。
2 结果与分析
2.1 产量及其构成因素
在施用氮肥情况下(B2和 B3处理), 秸秆还田(A2)
的产量较秸秆未还田 (A1)的增加 ; 平均增产率为
2.65%(表 2)。虽然实地氮肥管理(SSNM, B3)的施氮
量较当地习惯施肥法 (FFP, B2)的施氮量减少了
30.0%~31.7%(表 1), 但无论是秸秆还田还是未还田,
SSNM 的产量均高于 FFP 的产量, 平均增产率为
7.61%。在不施用氮肥小区(B1), 秸秆还田(A2)的产
量较秸秆未还田(A1)的显著下降, 单位面积穗数的
减少是减产的主要原因。在各个处理组合中, 秸秆
还田结合 SSNM处理的产量最高(表 2)。表明 SSNM
结合秸秆还田均有利于产量的提高。
2.2 茎蘖消长动态
不同处理间茎蘖的消长变化趋势基本一致, 氮
肥管理方式是影响分蘖数多寡的主要因素(图 1)。与
秸秆未还田和 FFP 相比, 秸秆还田和 SSNM 处理茎
蘖明显减少, 表现为群体高峰苗降低, 但分蘖成穗
率提高(图 2)。秸秆还田后分蘖成穗率分别较秸秆未
还田处理提高 3.4% (2005年)和 3.9% (2006年), 与
FFP处理相比较, SSNM处理成穗率平均增加 7.6%。
2.3 干物质与叶面积指数
由表 3可知, 秸秆还田处理的干物质积累在穗分
化前明显低于秸秆未还田处理, 至抽穗期两者差异
减小, 成熟时施氮处理干物质积累有所提高, 但差
异不显著, 而不施肥(B1)处理干物质积累显著降低。
秸秆还田增加了施肥处理抽穗至成熟干物质累积 ,
平均增加 4.75%。与 FFP相比, SSNM处理各期干物
质累积量均较低 ,在生育后期两者无显著差异。
SSNM的收获指数显著高于 FFP(表 3)。说明秸秆还
田后结实期干物质累积量高是其产量较秸秆未还田
处理高的重要原因; 而 SSNM产量高于 FFP 与前者
较高的收获指数有关。
表 4表明秸秆还田后的水稻叶面积指数(LAI)在
生育各期均低于秸秆不还田处理, 但成熟时秸秆还
田的 LAI 高于秸秆未还田处理。FFP 处理各期 LAI
均高于 SSNM处理, 但随生育进程两者间差异减小,
成熟期的 LAI在 SSNM和 FFP之间无显著差异。说
明秸秆还田+SSNM处理有利于延缓植株的衰老。
2.4 分蘖及穗分化期叶片中有机酸含量变化
从图 3 可以看出, 无论秸秆还田与否, 施氮两处
理(FFP, SSNM)叶片中有机酸含量明显高于 0N处理,
说明施氮增加了叶片有机酸含量。在相同施氮水平
下, 尤其是 FFP 和 SSNM 处理, 秸秆还田处理后叶
片有机酸含量显著较秸秆未还田处理增加(图 3), 说
明秸秆还田是施肥区叶片中有机酸含量增加的主要
原因, 且秸秆还田与施氮存在着互作效应。
2.5 田间温、湿度变化
水稻齐穗后 5 d田间温湿度变化绘于图 5。由图
可见, 秸秆还田后, 白天冠层温度高于秸秆未还田
处理, 而夜间则相反; 秸秆还田处理白天冠层内相
对湿度小于秸秆未还田处理, 在夜间则相反。说明
688 作 物 学 报 第 35卷

表 2 秸秆还田与氮肥管理对直播水稻产量及产量构成因素的影响
Table 2 Effect of straw residue and N-fertilizer management on the grain yield and its components in direct-seeding rice
年份
Year
处理
Treatment
产量
Grain yield
(t hm−2)
穗数
Panicles
(×104 hm−2)
每穗粒数
No. of spikelets
per panicle
结实率
Seed setting rate
(%)
千粒重
1000-grain weight
(g)

A1B1 5.87 e 257 c 133 b 74.0 b 23.2 b
A1B2 7.40 cd 319 a 142 a 69.6 d 23.5 ab
A1B3 8.01 ab 318 a 148 a 71.9 c 23.7 a
平均 Average 7.09 298 141 71.8 23.5

A2B1 5.54 f 225 d 138 b 76.5 a 23.3 b
A2B2 7.51 c 302 ab 145 a 72.3 c 23.7 a
A2B3 8.16 a 310 a 150 a 73.5 bc 23.9 a
2005
平均 Average 7.07 279 144 74.1 23.6

A1B1 5.98 e 292 c 112 b 75.4 a 24.2 b
A1B2 7.44 d 352 a 131 a 67.8 c 24.5 ab
A1B3 8.02 ab 348 a 136 a 68.8 c 24.9 a
平均 Average 7.23 331 126 70.6 24.5

A2B1 5.59 f 262 d 116 b 75.9 a 24.3 b
A2B2 7.79 bc 338 ab 132 a 70.4 b 24.7 a
A2B3 8.24 a 320 b 138 a 74.5 b 25.0 a
2006
平均 Average 7.20 307 129 73.6 24.7
A1:秸秆不还田; A2: 秸秆全部还田; B1: 不施氮肥; B2: 农民习惯施肥法; B3: 实地施肥法。不同字母表示在 0.05水平上差异显著,
同年、同栏内比较。
A1: wheat residue removed; A2: all wheat residue incorporated; B1: no nitrogen applied; B2: farmers’ fertilizer-N practice; B3:
site-specific nitrogen management. Values followed by a different letter are significantly different at the 0.05 probability level within the
same year and same column.



图 1 水稻茎蘖消长动态
Fig. 1 Dynamics of increase and decrease in stems and tillers
A1：秸秆不还田; A2：秸秆全部还田; B1：不施氮肥; B2：常规施肥法; B3：实地施肥法。
A1: minimum tillage, no wheat residue returned; A2: minimum tillage, all wheat residue returned; B1: no N applied; B2: farmer fertilizer-N
practice; B3: site-specific nitrogen management.

秸秆还田有利于增大水稻冠层内昼夜温度差和湿度
差。
2.6 光合速率、根系伤流量
花后 14 d和 28 d剑叶的光合速率, 秸秆还田处
理高于秸秆未还田处理, SSNM高于 FFP, 分蘖中期
和穗分化两个测定时期的结果表现一致(图 5)。表明
秸秆还田与实地氮肥管理有利于提高叶片光合速率,
延迟叶片的衰老。
第 4期 徐国伟等: 麦秸还田与实地氮肥管理对直播水稻生长的影响 689




图 2 水稻茎蘖成穗率
Fig. 2 The rate of productive tillers
A1：秸秆不还田; A2：秸秆全部还田; 0N：不施氮肥; FFP：常规施肥法; SSNM：实地施肥法。
A1: minimum tillage, no wheat residue returned; A2: minimum tillage, all wheat residue returned; 0N: no N applied; FFP: farmer fertilizer-N
practice; SSNM: site-specific nitrogen management.

表 3 秸秆还田及实地氮肥管理对水稻不同生育期干物质积累和成熟期收获指数的影响
Table 3 Effect of wheat residue returned and site-specific nitrogen management on the dry matter accumulation at different growth
stages and harvest index at maturity in direct-seeding rice
干物质积累 Dry matter accumulation (t hm−2)
年份
Year
处理
Treatment 分蘖中期
Mid-tillering
穗分化期
Panicle initiation
抽穗期
Heading
成熟期
Maturity
收获指数
Harvest index
A1B1 1.6 e 2.4 d 7.1 c 11.5 c 0.510 a
A1B2 2.4 a 4.3 a 10.9 a 16.7 a 0.443 b
A1B3 1.9 c 3.7 b 10.3 b 15.8 b 0.507 a
平均 Average 2.0 3.5 9.4 14.7 0.482

A2B1 1.1 f 2.1 e 6.9 c 10.9 d 0.508 a
A2B2 2.3 b 3.5 b 10.4 ab 16.8 a 0.447 b
A2B3 1.6 d 3.2 c 10.1 b 16.0 b 0.510 a
2005
平均 Average 1.7 2.9 9.1 14.6 0.484

A1B1 1.1 c 3.0 cd 7.8 c 10.5 c 0.570 a
A1B2 1.3 a 4.0 a 10.8 a 17.2 a 0.433 c
A1B3 1.1 c 3.4 bc 10.4 ab 16.2 b 0.495 b
平均 Average 1.2 3.5 10.0 14.6 0.495

A2B1 1.1 d 2.6 e 7.7 c 9.7 d 0.576 a
A2B2 1.2 b 3.5 b 10.4 ab 17.2 a 0.453 c
A2B3 1.2 b 3.1 c 10.1 b 16.4 b 0.502 b
2006
平均 Average 1.2 3.1 9.4 14.4 0.500
A1:秸秆不还田; A2: 秸秆全部还田; B1: 不施氮肥; B2: 农民习惯施肥法; B3: 实地施肥法。不同字母表示在 0.05水平上差异显著。
A1: wheat residue removed; A2: all wheat residue incorporated; B1: no nitrogen applied; B2: farmers’ fertilizer-N practice; B3: site-spe-
cific nitrogen management. Values followed by a different letter are significantly different from the control at the 0.05 probability level.

各处理根系伤流量随着花后天数的增加而逐渐
减少(图 6)。秸秆还田处理的根系伤流量高于秸秆未
还田处理。与 FFP 相比, SSNM 处理的根伤流量较
高。表明秸秆还田与实地氮肥管理可以提高抽穗后
的根系活力。
2.7 ATP酶活性
秸秆还田处理, 花后 14 d和 28 d籽粒中 ATP酶
活性较秸秆未还田处理明显增加, SSNM 处理下该
酶的活性也较 FFP有所提高(图 7)。说明秸秆还田与
SSNM有利于籽粒库活性的增强。
3 讨论
3.1 关于秸秆还田与实地氮素管理对直播水稻
产量的影响
水稻直播由于省工节本, 其种植面积近年来在
南方稻区迅速扩大。前人对直播水稻的产量、生育
690 作 物 学 报 第 35卷

表 4 秸秆还田及实地氮肥管理对水稻不同生育期叶面积指数的影响
Table 4 Effect of wheat residue returned and site-specific nitrogen management on LAI of direct seeding rice at
different growth stages
年份
Year
处理
Treatment
分蘖中期
Mid-tillering
穗分化期
Panicle initiation
抽穗期
Heading
成熟期
Maturity

A1B1 1.0 d 1.2 d 3.8 c 0.6 b
A1B2 2.5 a 5.3 a 6.3 a 1.6 a
A1B3 1.9 b 4.1 bc 5.4 ab 1.5 a
平均 Average 1.8 3.6 5.2 1.2

A2B1 0.7 e 1.0 d 3.6 c 0.5 b
A2B2 1.9 b 4.4 b 5.9 a 1.7 a
A2B3 1.6 c 3.8 c 5.2 b 1.6 a
2005
平均 Average 1.4 3.1 4.9 1.3

A1B1 0.9 d 2.2 d 2.9 b 0.9 b
A1B2 2.5 a 3.3 a 6.0 a 2.1 a
A1B3 1.9 b 3.0 ab 5.6 a 2.1 a
平均 Average 1.8 2.8 4.8 1.7

A2B1 0.5 e 1.9 de 3.0 b 0.9 b
A2B2 1.8 b 2.9 b 5.7 a 2.2 a
A2B3 1.5 c 2.8 cbc 5.5 a 2.2 a
2006
平均 Average 1.3 2.5 4.7 1.8
A1:秸秆不还田; A2: 秸秆全部还田; B1: 不施氮肥; B2: 农民习惯施肥法; B3: 实地施肥法。不同字母表示在 0.05水平上与对照差异显著。
A1: wheat residue removed; A2: all wheat residue incorporated; B1: no nitrogen applied; B2: farmers’ fertilizer-N practice; B3: site-specific ni-
trogen management. Values followed by a different letter are significantly different from the control at the 0.05 probability level.




图 3 分蘖期和穗分化期水稻叶片中有机酸含量
Fig. 3 Organic acid content in leaves at mid-tillering and panicle initiation stages
A1：秸秆不还田; A2：秸秆全部还田; 0N：不施氮肥; FFP：常规施肥法; SSNM：实地施肥法。
A1: minimum tillage, no wheat residue returned; A2: minimum tillage, all wheat residue returned; 0N: no N applied; FFP: farmer fertilizer-N
practice; SSNM: site-specific nitrogen management.

第 4期 徐国伟等: 麦秸还田与实地氮肥管理对直播水稻生长的影响 691




图 4 灌浆期水稻田间温湿度变化动态(2006)
Fig. 4 Dynamics of temperature and relative humidity in rice paddy at grain filling stage (2006)
A1：秸秆不还田; A2：秸秆全部还田; 0：花后 5 d夜间 0时。
A1: minimum tillage, no wheat residue returned; A2: minimum tillage, all wheat residue returned; 0: midnight of 5 days after anthesis.



图 5 水稻灌浆期间叶片光合速率
Fig. 5 Photosynthetic rate of leaves during grain filling
A1：秸秆不还田; A2：秸秆全部还田; 0N：不施氮肥; FFP：常规施肥法; SSNM：实地施肥法。
A1: minimum tillage, no wheat residue returned; A2: minimum tillage, all wheat residue returned; 0N: no N applied; FFP: farmer fertilizer-N
practice; SSNM: site-specific nitrogen management.

特性等进行了研究, 但对于在秸秆还田和实地氮肥
管理条件下直播稻产量及生长发育特性缺乏研究。
本研究表明, 秸秆还田配施氮肥后, 直播稻每穗粒
数增加, 结实率、千粒重有所提高, 从而产量比秸秆
不还田增加。而单纯秸秆还田, 即在不施氮肥的情
况下, 虽每穗粒数、结实率略有增加, 但是单位面积
穗数减少之失大于每穗粒数和结实率增加之得, 产
量明显下降。分析其原因, 秸秆还田后一方面为稻
株吸收氮提供能源, 另一方面给微生物生命活动提
供必需的能源(碳源), 使微生物活动旺盛 , 较多地
吸收速效氮素, 以合成细胞体, 因而在水稻生育前
期需要吸收更多的氮素 [3,17], 从而影响水稻前期的
分蘖, 最终茎蘖成穗数减少。但在生育中后期, 秸秆
腐解释放出养分, 促进了穗分化和籽粒灌浆。在秸
秆还田条件下直播稻水稻产量形成的这一特点, 启
发人们在氮肥运筹的策略上要有别于秸秆不还田的
692 作 物 学 报 第 35卷



图 6 水稻灌浆期间根系伤流量
Fig. 6 Amount of root bleeding during grain filling
A1：秸秆不还田; A2：秸秆全部还田; 0N：不施氮肥; FFP：常规施肥法; SSNM：实地施肥法。
A1: minimum tillage, no wheat residue returned; A2: minimum tillage, all wheat residue returned; 0N: no N applied; FFP: farmer fertilizer-N
practice; SSNM: site-specific nitrogen management.



图 7 灌浆期水稻籽粒中 ATP酶活性
Fig. 7 The activity of ATPase in grains during grain filling
A1：秸秆不还田; A2：秸秆全部还田; 0N：不施氮肥; FFP：常规施肥法; SSNM：实地施肥法。
A1: minimum tillage, no wheat residue returned; A2: minimum tillage, all wheat residue returned; 0N: no N applied;
FFP: farmer fertilizer-N practice; SSNM: site-specific nitrogen management.

施氮技术。
3.2 关于秸秆还田对直播稻生长发育特性的影响
关于秸秆还田效应的研究, 目前大多集中在移
栽稻上, 而对于水稻直播的生育特性研究甚少。本
研究表明, 秸秆还田后, 水稻分蘖发生数、LAI及干
物质积累量在穗分化期前均小于秸秆未还田处理。
第 4期 徐国伟等: 麦秸还田与实地氮肥管理对直播水稻生长的影响 693


有研究认为, 由于秸秆的 C/N 较高, 很难直接被作
物吸收利用, 需经腐解后才能释放养分, 而秸秆在
腐解过程中使氮素被固持一部分 , 因此土壤的氮
供应量有所减少 , 进而影响水稻前期的生长发
育[7-8,17-19]。在秸秆分解过程中分离出丁酸、阿魏酸、
吡喃糖、二羧酸甲基酯等化合物对水稻生长极为不
利 [19], 从而抑制水稻前期生长发育, 使得水稻的分
蘖数减少, 茎蘖高峰苗降低, 茎蘖成穗率得到提高。
本研究还观察到秸秆还田后叶片中有机酸含量增加,
其原因可能与土壤相关酶(如土壤中脲酶和碱性磷
酸化酶)活性提高有关[20]。有关麦秸还田对水稻生长
发育的作用机理还有待进一步研究。
籽粒灌浆物质的 90%左右来自抽穗以后的光合
同化物[21]。因此, 提高抽穗以后光合生产量对水稻
高产尤为重要。本试验结果表明, 秸秆还田后, 灌浆
结实后期叶色仍然较深, 叶片功能期有所延长, 剑
叶光合速率增强。秸秆还田后根系伤流量多、根系活
力强是叶片光合能力强、叶片衰老慢的重要原因[22]。
秸秆还田还可提高土壤供钾水平和作物的吸钾能力[17],
从而提高叶片净光合速率。说明秸秆还田后有“养
根保叶”的作用。
本研究观察到, 抽穗期秸秆还田处理田间温、
湿度变化较秸秆未还田的大。昼夜温差大, 有利于
稻株的干物质积累, 这也是秸秆还田处理结实期干
物质积累大于秸秆未还田处理的一个重要原因。造
成秸秆还田与秸秆未还田处理间冠层内温、湿度差
异的原因, 可能与冠层群体大小有关。在抽穗期, 秸
秆未还田处理的叶面积指数明显大于秸秆还田的处
理。群体冠层小, 在白天有利于阳光的射入, 因而群
体冠层内温度增加; 在夜间, 群体冠层小有利于冠
层温度向外散失, 温度降低; 而冠层内湿度则与温
度变化相反, 即冠层叶面积较小, 有利于白天冠层
湿度的散失, 湿度降低; 在晚上则由于露水等原因,
冠层内湿度增加。有关秸秆还田后田间昼夜温度差
和湿度差增大的具体原因, 有待深入研究。
Brenner 等[23]指出, ATP 酶水解生成的 ATP, 可
以增加细胞内的 H+向膜外“泵”出, 或减少 H+穿过
膜的移动力, 增加 H+/蔗糖的共运输, 进而促进同化
物向籽粒库的运输。本试验结果表明, SSNM和秸秆
还田处理灌浆期籽粒 ATP 酶活性提高, 说明籽粒库
接纳光合同化物的能力增强, 从而促进光合同化物
的积累与运转, 这也是秸秆还田和 SSNM 提高结实
率和收获指数的重要原因。
3.3 关于秸秆还田条件下高产施肥技术
关于实现水稻高产或超高产的栽培技术, 前人
有较多的研究[24-26]。但在秸秆还田条件下的栽培措
施 , 尤其是在水稻直播条件下的施肥技术研究较
少。本研究运用实地氮肥管理(SSNM)技术, 由过去
主要凭经验施肥, 改为较为精确的定量施肥。与 FFP
相比, SSNM优化了直播稻群体质量, 显著提了产量,
降低了氮肥使用量, 提高了氮肥利用效率。鉴此, 作
者建议将 SSNM 作为直播稻生产的一个重要施肥
技术。
4 结论
秸秆还田和实地氮肥管理对直播稻生育中后期
产量形成和物质生产与运转有促进作用。在秸秆还
田条件下冠层内昼夜温湿度差大, 结实期根系活力
强、叶片光合速率及籽粒 ATP酶活性高是其生育后
期物质生产能力较强和收获指数较高的重要生理原
因。秸秆还田配合实地氮肥管理更有利于产量的提
高。
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