全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2011, 37(4): 677−685 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家“十一五”科技支撑计划重大项目(2006BAD02A03)和江苏省扬州市科技项目(YZ2008024)资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 朱庆森, E-mail: zhuqs@yzu.edu.cn, Tel: 0514-87979317
第一作者联系方式: E-mail: zzj@yzu.edu.cn, Tel: 0514-87972133
Received(收稿日期): 2010-08-30; Accepted(接受日期): 2011-01-06.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2011.00677
苏中地区直播水稻的群体生产力及氮肥运筹的效应
张祖建 1 谢成林 2 谢仁康 3 郎有忠 1 杨 岚 1 张菊芳 2 朱庆森 1,*
1 扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室 / 扬州大学农业部长江流域稻作技术创新中心, 江苏扬州 225009; 2 扬州市农业技术推广
站, 江苏扬州 225000; 3 仪征市作物栽培指导站, 江苏仪征 211400
摘 要: 近年来直播水稻在江苏等地区扩展迅速, 但其栽培和育种的专项研究很少。本研究对江苏省苏中地区直播
稻生产力水平进行了调查, 在此基础上进一步实施水稻直播栽培模式下氮肥施用量和运筹比例试验, 探讨直播水稻
群体生长和产量形成对氮肥施用的反应特征。调查结果显示, 苏中地区普通农户直播水稻的产量平均为 7 716 kg
hm−2, 显著低于机插和人工移栽稻, 直播稻氮肥施用量一般在 270 kg N hm−2以上, 氮肥不合理施用的现象普遍存在。
小区试验表明, 施氮量和氮肥运筹比例均对直播稻产量有显著影响, 氮肥施用量主要通过有效穗数和每穗粒数对产
量发挥作用, 而氮肥运筹比例主要对每穗粒数产生影响。在本试验条件下, 氮肥施用量 270 kg N hm−2, 基肥∶分蘖
肥∶穗肥=4∶3∶3 的产量最高。在上述施肥条件下, 直播水稻群体结构较为合理, 个体和群体的物质生产量均处于
较高水平, 结实期物质生产能力较强, 经济系数表现合理的较高水平(0.53 左右), 同时有相对较好的抗倒性能。对直
播水稻的增产途径和高产群体特征进行了较深入的讨论。
关键词: 直播稻; 产量; 施氮量; 氮肥运筹; 物质生产; 群体结构
Population Production Capacity of Direct-Seeding Rice in Central Jiangsu Re-
gion and Effects of Nitrogen Application
ZHANG Zu-Jian1, XIE Cheng-Lin2, XIE Ren-Kang3, LANG You-Zhong1, YANG Lan1, ZHANG Ju-Fang2,
and ZHU Qing-Sen1,*
1 Key Laboratory of Crop Genetic and Physiology of Jiangsu Province / Innovation Center of Rice Cultivation Technology in Yangtze Valley, Minis-
try of Agriculture, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China; 2 Yangzhou Agricultural Technology Extension Center, Yangzhou 225000, China;
3 Yizheng Crop Cultivation Guidance Station, Yizheng 211400, China
Abstract: In recent years, cultivation area of direct-seeding rice in Jiangsu and nearby regions has been expanding rapidly, but the
specific research on cultivation and breeding is very little. In this study, based on investigation of the productivity levels of di-
rect-seeding rice in central Jiangsu province, we carried out a test of nitrogen application amount and nitrogen application ratios
for direct-seeding rice, to explore the response of dry matter growth and yield to nitrogen fertilizer application. The result showed
that, the average yield of direct-seeding rice in central Jiangsu province was 7 716 kg ha−1, which was significantly lower than that
of mechanical and manual transplanted rice; the nitrogen fertilizer rate was generally more than 270 kg N ha−1, and the unreason-
able application of nitrogen was widespread. Plot experiments showed that the application rate of nitrogen affected yield through
panicles per unit area and spikelets per panicle, while the application ratio of nitrogen mainly had influence on spikelets per pani-
cle. In the experimental condition, the highest yield was gained when the nitrogen rate was 270 kg N ha−1 and the ratio of basal:
tillering : panicle was 4 : 3 : 3. When the fertilization is in the optimum conditions, the direct-seeding rice will have more reason-
able population structure, higher dry matter production capacity both for individuals and population, more suitable harvest index
(0.53 or so) and higher resistance to lodging. The pathway to increase yield and the characteristics for high-yielding direct seeding
rice population were also discussed.
Keywords: Direct-seeding rice; Grain yield; N-fertilizer level; Nitrogen application ratio; Matter production; Population structure
678 作 物 学 报 第 37卷

水稻直播是近年来在江苏省以及沪浙一带迅速
扩大的水稻轻简栽培技术[1-5]。该技术省去育秧、拔
秧和栽秧等作业, 在整地后的大田里直接播种, 具
有极其显著的省工、省力、高效, 并有利于机械操
作等突出优点[6-9]。但因为杂草防除困难、容易倒伏、
产量水平不高以及稳产性差等一系列问题, 直播水
稻在我国虽有很长的历史, 但栽培面积有限[10-11]。
随着高效除草剂技术的成熟、早熟高产新品种的育
成以及栽培技术的进步, 特别是随着我国经济的快
速发展, 农村劳动力大量向城市转移, 直播稻省工
节本的优势充分显现, 直播稻面积迅速上升。据不
完全统计, 江苏省 2008年直播稻应用面积已经达到
水稻种植面积的 1/3 以上, 在部分地区已成为第一
大稻作方式[2,12-13]。在此形势下, 直播水稻的相关配
套研究明显滞后, 产量水平徘徊不前。特别是在实
际应用中, 因氮肥施用不当, 导致其群体结构恶化,
穗粒结构失调, 减产现象屡有发生[12-14]。
氮肥是对水稻产量影响最大的肥料, 合理使用
可以明显增加单位面积穗数、穗粒数和千粒重, 从
而提高产量[15-17]。然而在江苏省当前的水稻生产中,
氮肥用量普遍过大, 稻田施氮量居高不下, 平均施
氮量已经达到全国平均水平的 1.5 倍[18-20]。直播水
稻没有移栽返青阶段 , 且落籽浅 , 前期群体小 , 个
体生长环境条件相对较好, 故一般分蘖早, 分蘖多,
中期生长旺盛 [1-2,4,21], 在氮肥使用不合理的情况下
更易倒伏以致严重减产, 根据直播稻的生育特性制
定适当的施氮量及相应的运筹措施是获得高产的关
键。这方面的试验较少, 直播稻生产很大程度上还
在模仿移栽稻的栽培经验。本试验在调查一般农户
生产现状的基础上, 通过设置直播水稻栽培模式下
不同的施氮量和氮肥运筹比例的田间试验, 探讨氮
肥运筹对直播水稻产量形成和群体物质生产等方面
的作用, 为直播水稻稳产高产的科学肥料运筹提供
必要的依据和理论积累。
1 材料与方法
1.1 试验设计
2008年在江苏省扬州市 5个县市调查了水稻不
同种植方式的生产水平。随机抽样农户大田, 实地
测产, 同时调查氮肥施用量。最后得到较完整数据
的共有 34块田, 其中, 直播稻 16块、机插移栽稻 6
块、人工移栽稻 12块。每块田的面积为 0.2~0.4 hm2
不等。
2009年在江苏省扬州仪征市新城镇(东经 119°14′36″,
北纬 32°17′45″)设置小区试验。土质为马肝土, 含有
机质 2.2%、碱解氮 102.5 mg kg−1、速效磷 11.5 mg
kg−1、速效钾 75 mg kg−1, pH 7.6。
供试水稻品种淮稻 13, 在直播条件下生育期约
为 145 d, 主茎总叶数 15 片左右。设置施氮水平和
氮素运筹两个单因素试验。6 月 6 日用药剂浸种, 6
月 9日播种, 播种量计干种 75 kg hm−2, 田间薄水层
耕耙整平, 排水后人工撒播, 播种后用铁锹踏谷盖
种。出苗至三叶期保持湿润, 三叶期后建立浅水层,
促进分蘖, 总茎蘖数达预期穗数 90%时开始多次轻
搁田, 孕穗抽穗期建立水层, 结实期间歇灌溉。小区
面积为 8 m × 6 m, 小区四周筑埂并用塑料薄膜包裹
以防止水肥渗漏。小区间设置水沟, 保证小区单排
单灌。
1.1.1 施氮水平试验 根据上一年度预备试验结
果和苏中地区常见的氮肥施用量范围, 设置 4 个施
氮水平, 氮肥施用总量分别为 225、270、315和 360
kg N hm−2 (处理编号分别为 A、B、C、D), 另设置 0
氮区(CK)。随机区组排列, 3次重复。氮肥运筹均为
基肥∶蘖肥∶穗肥=3 4∶ ︰3。其中, 蘖肥分 3 次施
用, 第 1次于一叶一心期, 用量为总氮量的 10%; 第
2次在第 1次施肥后的 10 d, 施用总氮量的 20%; 第
3次在第 2次施肥后的 10 d, 施用总氮量的 10%。穗
肥分两次 , 促花肥于倒四叶期施用 , 占总氮量的
20%; 保花肥于倒二叶期施用, 占总氮量的 10%。配
施磷肥(P2O5) 90 kg hm−2, 钾肥(K2O) 135 kg hm−2,
磷肥全部基施, 钾肥基施 50%, 拔节前后施 50%。
1.1.2 氮肥运筹试验 在 270 kg N hm−2施肥量
前提下设置 3个处理, DA为基肥∶蘖肥∶穗肥=2 4∶
︰4; DB 为基肥∶蘖肥∶穗肥=4 3 3∶ ∶ ; DC 为基
肥∶蘖肥∶穗肥=3 5 2∶ ∶ ; DCK 为 0 氮区。随机区
组排列, 3次重复。蘖肥分两次施用, 第 1次于一叶
一心期时, 占蘖肥总量的 35%; 第 2次在第 1次施用
后 10 d, 占蘖肥总量的 65%。穗肥分两次, 促花肥于
倒四叶期施用, 占穗肥的 60%; 保花肥于倒二叶期施
用, 占穗肥的 40%。磷、钾肥施用同施氮水平试验。
1.2 测定项目
1.2.1 茎蘖动态 选择接近全小区出苗平均密度
的区域定点标记 0.5 m2, 每星期调查一次茎蘖数。
1.2.2 干物质生产测定 在抽穗期, 抽穗后 20 d,
成熟期选取长势一致的稻株取样(合计 30 个单茎以
上), 计数茎数, 区分为茎鞘、叶和穗 3部分, 于 105
第 4期 张祖建等: 苏中地区直播水稻的群体生产力及氮肥运筹的效应 679


℃下杀青 30 min, 75℃下烘干至恒重, 称取干物重。
1.2.3 产量构成因素 接近成熟期时, 每小区取
3个 0.5 m2的调查区, 计数有效穗数。在计产区域之
外, 随机取连续数株(合计 30 个单茎以上)作计产样
本, 考查每穗粒数, 并脱粒, 风选, 计测饱粒数、千
粒重, 计算结实率。
1.2.4 小区产量 去除边行区, 选取 1 m2区域实
割计产, 作为 1 个计产样本。每小区割取 2 个计产
样本, 脱粒、风选, 风(晒)干后称重, 换算产量。
1.2.5 抗倒力 利用日产推拉力计 (佐藤商事 ,
FORCE GAUGE FG-5005), 在抽穗后 40 d, 选择生
长中等的植株, 以株为测定单位, 在距地面 20 cm
处, 保持推杆垂直茎秆状态, 推至茎秆倾斜 45°, 显
示的数值(最大作用力)为茎秆抗倒力, 计算单茎抗
倒力(矩)。
2 结果与分析
2.1 一般农户直播稻生产水平及其氮肥施用水
平
图 1显示了对江苏省中部地区扬州市下属 5
个县市的一般农户直播稻和移栽稻的实际测产调
查结果, 直播稻产量表现在 6 192~8 301 kg hm−2之
间, 平均产量为 7 716 kg hm−2。与机插秧移栽水稻
和人工移栽水稻相比, 直播稻产量水平显著降低。
大多数农户的产量分布在 7 500~8 100 kg hm−2的水
平。

图 1 一般农户直播稻与移栽稻的产量比较(左)和直播稻产量的分布(右)(2008年)
Fig. 1 Comparison in grain yield of direct-seeding rice and transplanting rice of normal farmers (left) and the distribution of yield
in direct-seeding rice (right) in 2008

在测产调查的同时, 进行了农户管理措施特别
是氮肥施用量的调查, 一般农户的氮肥施用量多数
在 300 kg N hm−2左右。高者达到 345 kg N hm−2。产
量和氮肥施用量呈二次曲线关系(图 2), 表现出氮肥
施用的一般性规律。然而, 具体观察各点的分布趋

图 2 一般农户直播稻产量与氮肥施用量的关系(2008年)
Fig. 2 Relationship between grain yield and nitrogen applica-
tion amount for normal farmers in 2008
势, 除去施肥较少的两个点外, 其他田块均在 270
kg N hm−2的施氮量水平之上, 而且存在产量水平随
施氮量的增加而下降的显著趋势(图 2 直线 , r =
0.7329**)。由此可见, 本地区一般农户在直播稻的生
产管理中氮肥施用过多的现象较为普遍。
2.2 施氮量和氮肥运筹比例对直播水稻产量形
成的影响
2.2.1 施氮量对产量及其构成因素的影响 由表
1可见, 不同施氮量对直播稻产量影响明显。B处理
(270 kg N hm−2)产量最高, 达 9 289.5 kg hm−2, 显著
高于其他处理。C处理(315 kg N hm−2)次之, D、A
处理产量接近, 表现较低。B处理(270 kg N hm−2)较
A 处理(225 kg N hm−2)产量提高显著, 但进一步增
加施氮量, 则会导致产量的明显下降, 特别是最高
施氮量处理 D (360 kg N hm−2), 其产量水平已经接
近于最低施氮量处理 A, 可见过高的施氮量对产量
形成的负效应非常明显。分析直播稻各产量构成因
素和产量的关系可见(图略), 有效穗数、每穗粒数和
680 作 物 学 报 第 37卷

产量存在极显著的正相关, 表明在氮肥用量对直播
稻产量的影响中, 有效穗数和每穗粒数起着重要作
用。从其相关趋势可见, 有效穗数与产量的关系更
为密切。另外, 在直播水稻栽培管理中, 氮肥施用量
的适宜范围相对较窄, 超过最佳施氮量的少施或多
施均会导致产量的明显下降。
2.2.2 氮肥运筹比例对产量及其构成因素的影响
表 2 表明, 在 3 种不同的基、蘖、穗肥的运筹
比例下, 处理 DB, 即基肥∶分蘖肥∶穗肥=4 3 3∶ ∶
的运筹比例下获得了最高产量。这一产量显著高于
DA 处理和 DC处理, 可见在直播稻栽培中, 氮肥施
用过于偏重前期或者后期, 均不利于高产群体的建
成, 终使产量显著下降。分析各处理产量构成因素
的差异, 未见有效穗数、结实率和千粒重明显不同,
但 DB处理的每穗粒数显著高于其他处理。可见, DB
处理获得最高产量的主要原因是获得了较高的每穗
粒数。值得一提的是, DC处理 80%的氮肥用于基蘖
肥, 但却未能提高其有效穗数。这并非前期肥料不
能增加其分蘖性, 而因为其群体过大, 结构不合理,
成穗率低。这在后文数据中还会得到进一步验证。

表 1 不同施氮量对直播水稻产量及其构成因素的影响(2009年)
Table 1 Effects of nitrogen fertilizer rate on yield and yield components in direct-seeding rice in 2009
处理
Treatment
穗数
Panicles
(×104 hm−2)
每穗粒数
Spikelets per
panicle
结实率
Seed setting
rate (%)
千粒重
1000-grain weight
(g)
产量
Yield
(kg hm−2)
氮肥农学利用率
Agronomic efficiency of N
(kg kg−1 N)
A 292.1 bc 117.1 b 86.4 a 28.3 b 8108.1 c 7.82 b
B 316.8 a 126.6 a 86.5 a 28.4 b 9289.5 a 10.89 a
C 309.4 b 120.8 b 84.1 b 28.5 b 8789.6 b 7.75 b
D 318.5 a 120.6 b 82.0 b 27.5 c 8403.5 c 5.71 c
CK 278.9 c 91.8 c 87.0 a 29.4 a 6349.2 d —
同栏数据后字母不同表示其差异在 5%水平显著。
Values within a column followed by different letters are significantly different at the 5% probability level.
A: 225 kg N hm−2; B: 270 kg N hm−2; C: 315 kg N hm−2; D: 360 kg N hm−2; CK: 0N.

表 2 不同氮肥运筹方式对产量及其构成的影响
Table 2 Effects of nitrogen application ratios on yield and yield components in direct-seeding rice
处理
Treatment
穗数
Panicles
(×104 hm−2)
每穗粒数
Spikelets per
panicle
结实率
Seed setting
rate (%)
千粒重
1000-grain weight
(g)
产量
Yield
(kg hm−2)
氮肥农学利用率
Agronomic efficiency of N
(kg kg−1 N)
DA(2:4:4) 292.8 a 125.7 b 85.3 b 28.8 b 9146.0 b 10.46 b
DB(4:3:3) 300.2 a 135.1 a 85.9 b 28.8 b 9459.9 a 11.62 a
DC(3:5:2) 305.7 a 121.0 b 85.9 b 28.7 b 8864.8 b 9.42 c
DCK (0N) 247.0 b 99.9 c 87.0 a 30.4 a 6322.1 c —
同栏数据后字母不同表示其差异在 5%水平显著。
DA: the ratio of basal : tillering : panicle is 2∶4∶4; DB: 4∶3∶3; DC: 3∶5∶2; DCK: 0N. Values within a column followed by dif-
ferent letters are significantly different at the 5% probability level.

2.2.3 氮肥施用处理对氮肥利用率的影响 不同施
氮量条件下氮肥施用的农学利用率(表 1), 以 B 处理
(270 kg N km−2)最高, A处理和 C处理其次, D处理最
低。在同样施用 270 kg N km-2的情况下, 氮肥运筹比
例对氮肥的农学利用率的影响(表 2), 则以 DB 处理,
即基肥∶分蘖肥∶穗肥=4 3 3∶ ∶ 的施肥方式, 获得相
对较高的肥料利用率(11.62 kg kg−1 N)。相比之下, 偏
重前期施肥的 DC 模式肥料利用率最差, 表明过多的
前期施肥不利于氮素肥料的高效利用。
2.3 施氮量和氮肥运筹方式对直播水稻群体发
育和物质生产的影响
2.3.1 氮肥施用对直播稻群体茎蘖动态的影响
不同施氮量条件下群体分蘖增长和消亡的趋势
相似(图 3-a), 随着施氮量的增加, 前期茎蘖数的增
长明显加快, 但后期无效分蘖的消亡速度也快, 最
终茎蘖数差异幅度并不很大, 处理 B、D 成穗数较
高。氮肥运筹比例对直播稻群体发育有较为明显的
影响(图 3-b), 施氮量均为 270 kg N hm−2, 但 DC处
理较 DA、DB 两个处理中期分蘖发生明显加快, 达
到的高峰苗也相应高于 DA、DB 处理, 但其达到高
峰苗后的分蘖死亡速度也快于 DA、DB 处理, 最后
的有效穗数, 3个处理未见显著差异。可见 DC处理
虽然分蘖发生较快较多, 但群体结构并不合理, 导
致无效生长增加 , 高峰苗数量虽然较大 , 但包含
第 4期 张祖建等: 苏中地区直播水稻的群体生产力及氮肥运筹的效应 681



图 3 不同氮肥施用量(a)和氮肥运筹比例(b)对直播水稻群体茎蘖动态的影响
Fig. 3 The tiller dynamic of population of direct-seeding rice under different nitrogen fertilizer rates (a) and nitrogen application
ratios (b)
A: 225 kg N hm−2; B: 270 kg N hm−2; C: 315 kg N hm−2; D: 360 kg N hm−2; CK: 0N. DA: 2 4 4∶ ∶ ; DB: 4 3 3∶ ∶ ; DC: 3 5 2∶ ∶ ; DCK: 0N.

较多的无效分蘖。说明在直播稻的肥料运筹中, 分
蘖期施肥过重, 较易引起群体的不合理扩大, 而对
最终的有效穗数并无明显的增加作用。
2.3.2 不同施氮量和氮肥运筹比例下的群体结构和
物质生产 表 3 表明, 在施氮量试验中, 施氮处
理的最终有效穗数均显著高于不施氮区(CK), 氮肥
施用量增加, 其最高茎蘖数也随之增高, 然而成穗
率显著下降, C、D处理下降幅度较大, A、B处理间
差异不明显, 在施氮量各处理中表现较高。可见, B
处理获得高产的主要原因是其在较高的高峰苗前提
下取得较高的成穗率, 最后有效穗数较高。氮肥运
筹试验中, DA、DB两处理的高峰苗数和有效穗数较
为接近, 茎蘖成穗率基本类似。DC处理茎蘖成穗率
明显低于DA、DB处理, 因而高峰苗数虽然较高, 但
有效穗数并无显著提高。两个试验的不施肥对照
(CK、DCK)高峰苗数少, 最终的有效穗数也低, 但
因无效分蘖数少, 故取得最高的茎蘖成穗率, 呈现
低生产水平下的高效生长态势。

表 3 氮肥量和氮肥运筹对直播稻群体结构和物质生产的影响
Table 3 Effect of nitrogen fertilizer rate and nitrogen application ratios on population structure and dry matter production in
direct-seeding rice
物质生产量 Dry matter production
试验
Experiment
处理
Treatment
高峰苗数
Maximum tillers
(×104 hm−2 )
成穗率
Productive tiller
rates (%)
单茎
Single stem
(g)
群体
Population
(kg hm−2)
结实期
Grain-filling period
(kg hm−2)
经济系数
Economic
coefficient
A 412.5 c 70.8 5.41 b 16420.7 c 7984.5 b 0.543 a
B 444.0 b 71.4 5.79 a 18294.5 a 8772.1 a 0.529 b
C 457.5 b 67.6 5.65 ab 17467.5 b 8010.0 b 0.525 b
D 477.0 a 66.8 5.48 b 17640.7 b 7712.7 b 0.510 c
氮肥施用量
Nitrogen appli-
cation amount
CK 309.0 d 90.2 5.35 b 14269.5 d 5709.0 c 0.511 c


DA 427.5 b 59.6 5.87 b 17807.3 ab 7618.8 a 0.520 a
DB 417.0 b 62.6 6.16 a 18162.8 a 7587.1 a 0.524 a
DC 472.5 a 56.3 5.53 c 16839.1 b 7412.1 a 0.510 b
氮肥运筹比例
Nitrogen appli-
cation ratios
DCK 282.0 c 76.2 5.60 c 13243.5 c 5674.0 b 0.491 c
两试验分别单独进行 LSD多重比较。LSD multiple comparison analysis is made respectively in two experiments.
A: 225 kg N hm−2; B: 270 kg N hm−2; C: 315 kg N hm−2; D: 360 kg N hm−2; CK: 0N. DA: 2 4 4∶ ∶ ; DB: 4 3 3∶ ∶ ; DC: 3 5 2∶ ∶ ; DCK:
0N.

不同施氮量和氮肥运筹比例对直播水稻干物质
的积累影响显著(表 3)。在施氮量试验中, 不论是单
茎重量还是群体干物重, 均以 B处理(270 kg N hm−2)
最高, 显示 B 处理群体生长协调, 个体生长较优。
高施肥量的 D 处理虽然群体干物重较高, 但单茎生
长较弱, 显示出其群体结构不佳的表现特征。在氮
682 作 物 学 报 第 37卷

肥运筹比例试验中, 以DB处理, 即基肥∶分蘖肥∶
穗肥=4 3 3∶ ∶ 的运筹模式, 不论是个体还是群体的
干物质生产均表现最高, 特别是单茎干物重, 显示
出明显优势。DA成熟期群体干物重与 DB相近, 但
单茎重有较大下降。DC处理在 3个处理中表现最差,
表明前期氮肥施用比例过大, 不利于直播稻健壮个
体和高质量群体的形成。
结实期物质生产量, B 处理显著高于其他处理,
A、C、D处理间未见显著差异。可见 B处理(270 kg
N hm−2)的施肥水平对结实期物质生产的提高也较
为有利。而后期较高的物质生产能力, 成为 B 处理
获得较高产量的直接物质基础。在 270 kg N hm−2的
施氮量条件下, 不同氮肥运筹比例对抽穗后物质生
产造成了一定的影响, 虽差异未达显著, 但还是可
以看到过分偏重于前期施肥 (DC处理)导致结实期
物质生产下降的趋势。结实期物质生产量与产量存
在极显著的正相关(图 4), 显示在直播稻栽培中, 结
实期物质生产能力对产量形成具有重要作用。

图 4 结实期物质生产量与产量的关系
Fig. 4 The relationship of grain yield with dry matter produc-
tion in grain-filling period

2.3.3 直播水稻经济系数和产量的关系 经济系
数是水稻群体能否有效转化其物质生产能力为经济
产量的指标。随着施氮量的增加, 经济系数呈不断
下降的趋势(表 3), 至 D处理的施氮水平, 已接近不
施氮肥的对照区。B、C 两处理间差异不大, 接近
0.53。A处理虽其经济系数达到最大, 但由于其干物
质积累量较低, 即总源量相对较小, 能够分配到穗
部的同化物质也相对有限, 故未能获得高的产量。
在不同氮肥运筹比例中 , DB 处理 , 即基肥∶分蘖
肥∶穗肥=4 3 3∶ ∶ 的运筹模式表现最高, 相比之下,
DC处理前期施氮比例过高, 群体结构恶化, 经济系
数表现最差。
综合本试验施氮量和氮肥运筹比例的试验结果,
分析经济系数和产量的关系如图 5。由图可见, 经济
系数与产量呈现二次曲线关系, 从趋势分析, 经济
系数小于 0.52 时, 直播水稻的产量随经济系数的增
加而增加; 当经济系数在 0.52~0.54时, 产量稳定于
较高水平; 当经济系数大于 0.54 时, 产量则有明显
的下降趋势。可见直播稻的经济系数在 0.53左右时
较为合适, 能够获得较高的产量。表现类似经济系
数的群体(如本试验的 B处理和DB处理), 施氮量相
对适宜, 氮肥运筹较为合理, 群体条件也不会因为
生物产量的提高而恶化。这一相对稳定的经济系数
可能是直播稻高产群体的一个特征参数。

图 5 直播水稻经济系数和产量的关系
Fig. 5 Relationship between economic coefficient and yield in
direct-seeding rice

2.4 氮肥施用量和氮肥运筹比例对植株抗倒能
力的影响
如图 6所示 , 相对于不施肥对照区 , 不论是氮
肥施用量试验区还是氮肥运筹比例试验区, 均可见
氮肥施用大幅降低了直播稻植株的抗倒力。不同氮
肥施用量对植株抗倒力的影响有较大差异, A、B两
处理的抗倒力保持在相对较高的水平, 但氮肥施用
量增加至 C 处理水平, 植株抗倒力出现显著下降。
在不同氮肥运筹比例处理间, DB 处理, 即基肥∶蘖
肥∶穗肥=4 3 3∶ ∶ 的施肥比例的抗倒力表现较优。
3 讨论
3.1 提高直播稻产量的有效途径
从本研究的调查结果可知, 直播水稻在实际生
产中产量水平普遍偏低, 且氮肥施用不合理的农户
相对较多。为提高直播水稻的产量水平, 首先应该
对直播水稻的氮肥施用习惯予以纠正。由试验结果
可知, 在直播水稻栽培中, 适宜的氮肥施用量对取
第 4期 张祖建等: 苏中地区直播水稻的群体生产力及氮肥运筹的效应 683



图 6 不同施氮量和氮肥运筹比例对直播水稻植株抗倒性的影响
Fig. 6 Effects of nitrogen fertilizer rate and nitrogen application ratios on plant lodging resistance in direct-seeding rice
A: 225 kg N hm−2; B: 270 kg N hm−2; C: 315 kg N hm−2; D: 360 kg N hm−2; CK: 0N. DA: 2:4:4; DB: 4:3:3; DC: 3:5:2; DCK: 0N.

得高产十分关键(本试验中 270 kg N hm−2的施氮量
产量最高, 为 9 289.5 kg hm−2)。在不同品种不同栽
培环境下, 如何掌握适宜的施氮水平, 是直播稻栽
培中首先必须把握的重要问题。通过对产量构成因
素的分析表明 , 适宜施氮量导致较高产量的原因 ,
在于其有效穗数较多、每穗粒数较高, 特别是有效
穗数在决定直播稻产量中的重要作用。过多施用氮
肥(如 D处理)时, 高峰苗虽然多, 然而成穗率低, 最
终穗数并不能得到显著的提高。说明促进群体平稳
发育 , 在保证较高成穗率的前提下增加有效穗数 ,
同时提高每穗粒数是直播稻高产形成的有效途径。
有研究者 [1]提出直播稻施肥措施应采用“前促、中
控、后补”的方法, 和本文减少无效生长、增加有效
穗数的结论有一定的相似之处。DB处理, 即基肥∶
蘖肥∶穗肥=4 3 3∶ ∶ 运筹比例的产量最高, 其原因
在于获得了较多的每穗粒数, 究其根本, 也在于群
体茎蘖长消动态较为平稳, 群体结构合理, 成穗率
较高, 从而保证了较好的稻穗发育条件。过于偏重
前期施肥的 DC 处理, 群体茎蘖增加快, 达到的高
峰苗数较多, 但群体结构恶化, 导致成穗率下降、每
穗粒数不高, 反而产量降低。
施氮量的 B处理(270 kg N hm−2)以及氮肥运筹
比例处理中的 DB 处理(基肥∶蘖肥∶穗肥=4 3 3)∶ ∶
表现出较其他处理高的氮肥农学利用率, 在本地区
较易达到高产和高效协调的调控目的。
3.2 直播稻高产群体的物质生产特征
光合物质的积累是作物群体建成和产量形成的
物质基础, 也是通过栽培措施构建优质群体的重要
指标[23-24]。从直播水稻个体的物质生产来看, 在较
高的施肥水平下(D处理), 或在前期施氮比例过大
时(DC 处理), 群体物质生产的增加主要依赖于茎蘖
数的提高, 即通过数量的增加达到总数的上升, 单
茎干物重近似于不施肥对照, 个体生长质量未见明
显改善, 导致穗粒数明显降低, 因而即使在较高茎
蘖数的条件下也不能获得高产。适宜的氮肥施用(B
处理, 270 kg N hm−2; DB处理, 基肥∶分蘖肥∶穗
肥=4 3 3)∶ ∶ 能够较好地协调个体和群体的生长矛
盾, 获得较高的最终产量。对不同处理产量和经济
系数的关系分析表明, 经济系数在适宜水平下(0.53
左右), 产量才能达到最高水平。而维持这一合理的
经济系数, 关键在于构建合理的高产群体, 抑制群
体的无效生长, 在穗分化时期获得较好的个体营养
供应, 取得较多的每穗粒数。同时, 合理的高产群体
架构能够保证个体生长较优, 从而得到较好的结实
期物质生产能力, 使稻穗充实良好。通过栽培调控
措施, 促进直播稻的早发, 获得较高的单位面积穗
数, 尽可能减少发育中期的无效生长, 优化群体结
构, 增加孕穗期和抽穗后的物质生产能力, 应该是
直播水稻高产高效生产的关键所在。
3.3 直播水稻的成穗率与产量的关系
本文结果显示, 保证较高的群体有效穗数在直
播稻栽培中有着重要意义。在一定播种密度前提下,
群体穗数主要决定于品种的分蘖性和分蘖的成穗
率。直播稻因为没有移栽导致的植伤和缓苗, 分蘖
发生较早, 群体发育相对较快, 高峰苗数较高。然而,
直播稻群体的成穗率普遍偏低 [1], 在本试验也仅为
70%左右, 远小于常规手栽稻和机插稻[1, 23], 更低于
超高产群体建成中要求的成穗率[24]。为何直播稻群
体在最终穗数并不太高的情况下, 成穗率却如此低
下, 目前还少有相关的研究能够清楚说明, 亟待深
684 作 物 学 报 第 37卷

入研究。只有解决成穗率低的限制, 获得更为合理
的直播稻高产群体, 通过较高的有效穗数和每穗粒
数的综合作用, 才有可能实现目前栽培体系下直播
水稻的产量突破。
3.4 提高直播水稻抗倒伏能力的调控途径
直播稻植株根系分布较浅, 特别是在群体较大
的情况下容易发生倒伏, 抗倒性能是直播稻作中高
产稳产的主要限制因子之一[2,6-9,22]。本试验对不同
氮肥施用量和氮肥运筹比例各处理进行了成熟期植
株抗倒力(矩)的测定, 可见氮肥施用对直播稻的抗
倒能力有极为显著的负效应, 但适宜的氮肥施用(B
和 DB 处理)可以减轻这种副作用, 使直播稻获得相
对较优的抗倒伏能力。这也表明, 在直播稻栽培中,
为了取得较高的产量 , 同时获得较高的抗逆能力 ,
增加其稳产性能, 适宜的氮肥施用是必须重视的调
控措施。另外, 重视群体的稳健发展, 突破直播稻群
体抗逆性较差的弱点, 可能是创建直播稻高产群体
中最为重要的问题, 也是直播稻稳定高产的难点所
在, 目前还很难说取得了突破, 包括在直播稻的栽
培方式的改进和栽培调控措施的配套, 这方面还有
很多工作亟待展开。
4 结论
江苏省中部地区一般农户直播水稻的产量水平
普遍低于机插和人工移栽稻。直播稻氮肥施用量一
般偏高, 不合理施用的现象较为普遍。施氮量主要
通过有效穗数和每穗粒数对产量发生作用, 氮肥运
筹比例主要通过每穗粒数影响最终产量。在本试验
条件下, 氮肥施用量 270 kg N hm−2, 运筹比例为基
肥∶分蘖肥∶穗肥=4∶3∶3的处理产量最高。最高
产量的获得, 在于其群体结构较为合理, 个体和群
体的物质生产量均处于较高水平, 结实期物质生产
能力较强, 经济系数表现合理水平(0.53左右), 并具
有相对较好的抗倒性能。
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