晏軍 吳啟俠 朱建強(qiáng),* 張露萍

適雨灌溉下氮肥運(yùn)籌對(duì)水稻光合特性、氮素吸收及產(chǎn)量形成的影響

晏軍1,2吳啟俠1朱建強(qiáng)1,*張露萍3

(1長(zhǎng)江大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，湖北 荊州 434025；2鹽城市新洋農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站，江蘇 鹽城 224049；3湖北省荊州農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站，湖北 荊州 434025;*通訊聯(lián)系人，E-mail: zyjb@sina.com)

【】為合理利用水稻生長(zhǎng)期間的降雨，改善江漢平原地區(qū)稻田氮肥管理。采用田間小區(qū)試驗(yàn)，研究了常規(guī)淹灌(FI)和適雨灌溉(RAI)條件下，農(nóng)民習(xí)慣施肥(FFP)、30%尿素+70%控釋摻混肥(30%N+70%CRF)和優(yōu)化減氮施肥(OPT-N)對(duì)降雨利用率、水稻產(chǎn)量、光合特性、干物質(zhì)積累及氮吸收利用的影響。1)RAI能在節(jié)省水資源同時(shí)提升稻田對(duì)雨水的儲(chǔ)蓄和利用能力，與FI相比可減少田間灌溉水量41.7%，各生育階段水稻葉片凈光合速率(n)、氣孔導(dǎo)度(s)、胞間CO2濃度(i)和蒸騰速率(r)、干物質(zhì)積累、氮素吸收以及產(chǎn)量均有不同程度的增加；2)兩種水管理方式下，與FFP處理相比，OPT-N處理水稻在分蘗期的n、s、i、r、干物質(zhì)積累和氮素吸收顯著降低，但在孕穗期-灌漿期有所增加，對(duì)最終產(chǎn)量形成影響不大；RAI結(jié)合30%N+70%CRF處理有利于水稻生育前期n、s、i、r的增加，提升生育中后期干物質(zhì)積累量，氮素吸收量在分蘗期顯著高于OPT-N和FFP，在齊穗期和成熟期顯著高于FFP，有效穗數(shù)、穗長(zhǎng)、千粒質(zhì)量和結(jié)實(shí)率在各處理間表現(xiàn)最高，實(shí)際產(chǎn)量相較常規(guī)水肥管理可增產(chǎn)10.4%。適雨灌溉條件下，OPT-N不會(huì)顯著影響水稻的生長(zhǎng)及產(chǎn)量，30%N+70%CRF有助于水稻光合作用、氮素吸收及產(chǎn)量的增加。

適雨灌溉；氮肥運(yùn)籌；產(chǎn)量；光合特性；氮素吸收

水稻是我國(guó)的主要糧食作物，年種植面積達(dá)3100萬(wàn)hm2，也是灌溉用水量最大、化肥消費(fèi)量最多的農(nóng)作物[1]。水稻需水時(shí)期貫穿整個(gè)生長(zhǎng)階段，養(yǎng)分管理中氮肥是水稻生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成的重要因素[2,3]。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者就稻田節(jié)水灌溉和施肥技術(shù)進(jìn)行了大量的研究。俞雙恩等[4]、高世凱等[5,6]和Djaman等[7]研究表明控制灌排通過(guò)對(duì)稻田水位的調(diào)控，灌水量與排水量顯著減少，同時(shí)能有效地削減稻田地表排水中氮磷負(fù)荷，提高水稻水氮利用效率。有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施，緩/控釋肥或添加氮抑制劑等新型肥料的研發(fā)與施用，氮肥實(shí)時(shí)實(shí)地管理等施肥技術(shù)一直是研究的熱點(diǎn)[8-11]。然而，由于水稻類型、區(qū)域氣候特征、耕作和施肥的不同，不同地點(diǎn)的產(chǎn)量響應(yīng)差異很大。江漢平原地區(qū)是我國(guó)水稻種植的主要區(qū)域，近年來(lái)，該區(qū)域瞬時(shí)暴雨與間歇性干旱多發(fā)，水稻產(chǎn)量受到營(yíng)養(yǎng)和水分供應(yīng)不協(xié)調(diào)的限制。上述研究關(guān)于在降雨時(shí)空分布不均的平原湖區(qū)如何合理進(jìn)行稻田水肥管理研究較少，從水稻光合特性、產(chǎn)量形成及養(yǎng)分利用等方面綜合考量適雨灌溉下氮肥運(yùn)籌效應(yīng)鮮見(jiàn)報(bào)道。

為此，根據(jù)江漢平原地區(qū)降雨特點(diǎn)和水稻各生育期的灌排水特點(diǎn)，有針對(duì)性地提出一套節(jié)水節(jié)肥不減產(chǎn)、減少灌溉次數(shù)與水量、降低農(nóng)田排水污染、提高氮肥利用效率并為農(nóng)民所接受的肥水管理技術(shù)勢(shì)在必行。本研究基于田間試驗(yàn)，研究了常規(guī)淹灌和適雨灌溉條件下，氮肥運(yùn)籌對(duì)水稻產(chǎn)量、各生育期光合特征、干物質(zhì)積累及氮素吸收利用的影響，以期為江漢平原地區(qū)合理利用水稻生長(zhǎng)期間的降雨，改善稻田氮肥管理措施提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)點(diǎn)位于江漢平原腹地的長(zhǎng)江大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗(yàn)基地(30°21′ N，112°09′ E)，屬北亞熱帶農(nóng)業(yè)氣候帶，年平均氣溫16.5 ℃，≥10 ℃積溫5 094.9～5 204.3 ℃·d，年平均降水量1 095 mm，年平均日照時(shí)數(shù)1 718 h。耕作層(0~20 cm)土壤基本性狀如下：pH 7.4，全氮2.0 g/kg，全磷0.5 g/kg，堿解氮79.5 mg/kg，速效磷38.5 mg/kg和速效鉀108.7 mg/kg。用于試驗(yàn)的水稻田南北方向長(zhǎng)52 m，東西方向長(zhǎng)18 m，長(zhǎng)年種植水稻，屬于典型的水稻田。供試品種為匯豐8號(hào)，屬中熟中秈兩系雜交稻，在湖北省作一季中稻栽培，全生育期135 d左右，株高126 cm左右，一般4月下旬到5月上旬播種，5月下旬到6月上旬移栽，8月上旬孕穗，9月中旬成熟。

1.2 試驗(yàn)方法

按灌溉模式和氮肥管理二因素進(jìn)行試驗(yàn)，采用隨機(jī)區(qū)組排列。兩種灌排模式為常規(guī)淹灌(FI)和適雨灌溉(RAI)。水稻移栽后的10～14 d，所有的試驗(yàn)小區(qū)均維持10～40 mm淺水層。水稻返青過(guò)后，F(xiàn)I和RAI處理分別進(jìn)行田間水分管理。FI常規(guī)淹灌：水稻秧苗返青后田面保持 10～80 mm 水層，整個(gè)生育期不曬田，遇到降雨按照當(dāng)?shù)亓?xí)慣正常排水，收獲前10 d自然落干；RAI適雨灌溉: 水稻適雨灌溉技術(shù)要點(diǎn)是干旱無(wú)雨期間，盡量降低田間水分下限(適度干旱脅迫)，推后灌水時(shí)間，減少灌水量(灌水后田面不留水層)；遇到降雨盡量利用降雨(雨量較大時(shí)適度受澇脅迫)，在不降低水稻產(chǎn)量的前提下，最大程度利用降雨資源，消減降雨及排峰值，減少灌溉水量[12]。具體措施為秧苗返青后將稻田一次性灌溉至田面水深40～60 mm，待其自然落干至表土以下100 mm左右(根據(jù)埋設(shè)的地下水位觀測(cè)管，視稻田土壤濕潤(rùn)狀況和水稻生長(zhǎng)而定)，再次灌溉至40～60 mm，往復(fù)進(jìn)行，水稻揚(yáng)花期，維持田面水深30～50 mm一周，收獲前10 d自然落干；依據(jù)前人研究[13]調(diào)節(jié)稻田蓄水深度如下：水稻返青期間如遇降雨稻田可蓄水至50 mm，分蘗期-拔節(jié)期間如遇降雨稻田可蓄水至100 mm，拔節(jié)期-成熟期間如遇降雨稻田可蓄水至150 mm，超過(guò)蓄水深度則進(jìn)行排水。依據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣施肥量設(shè)置3種氮肥管理：農(nóng)民習(xí)慣施肥(FFP)、30%尿素(30%N)+70%金正大控釋摻混肥(70%CRF，70%為氮素比例，釋放周期為70 d)和優(yōu)化減氮施肥(OPT-N)。農(nóng)民習(xí)慣施肥中70%氮肥為普通復(fù)合肥，基肥施入，30%氮肥為尿素，分蘗期施入；控釋摻混肥中70%氮肥為控釋摻混肥，30%氮肥為尿素(N含量為46%)，基肥施入；優(yōu)化減氮施肥中50%氮肥為普通復(fù)合肥，基肥施入，50%氮肥為尿素，分別在分蘗期施入35%，幼穗分化期施入15%。習(xí)慣施肥、控釋摻混肥和減氮優(yōu)化施肥中磷肥和鉀肥不足部分用過(guò)磷酸鈣(P2O5含量為12%)和氯化鉀(K2O含量為60%)補(bǔ)充，全部基施，施肥時(shí)間結(jié)合水稻生育期與灌溉或降雨時(shí)機(jī)進(jìn)行。普通復(fù)合肥由湖北中化東方肥料有限公司提供，其養(yǎng)分含量為N，18%；P2O5，8%；K2O，15%；控釋摻混肥由金正大生態(tài)工程集團(tuán)股份有限公司提供，其養(yǎng)分含量為N，28%(包膜)；P2O5，5%；K2O，9%。具體施肥方案如表1所示。試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)處理，3次重復(fù)。依照試驗(yàn)田大小將稻田沿東西向劃分為18個(gè)15 m×2.2 m的規(guī)整小區(qū)，四周設(shè)置寬1 m的保護(hù)行，小區(qū)四周用高60 cm PVC隔水板隔開(kāi)，隔水板埋設(shè)深度為田表土層往下各30 cm，防止試驗(yàn)過(guò)程中小區(qū)間串水。常規(guī)淹灌和適雨灌溉區(qū)組在南北兩邊各9個(gè)小區(qū)，降雨時(shí)常規(guī)淹灌正常排水，適雨灌溉在不同時(shí)期超過(guò)蓄水深度進(jìn)行排水，3種氮肥處理在區(qū)組內(nèi)隨機(jī)排布。稻田東邊田埂設(shè)有灌水管道，西邊外側(cè)設(shè)有排水渠。每個(gè)小區(qū)單獨(dú)灌排，進(jìn)水管接裝小型計(jì)量水表。于2016年5月5日播種，6月5日移栽，每穴1株秧苗，種植間距為25 cm×30 cm，9月18日收獲。

表1 試驗(yàn)施肥方案

FFP, Farmers’ fertilization practice; 30%N+70%CRF, 30%urea+70% controlled release compound fertilizer; OPT-N, Optimized and reduced nitrogen fertilizer application; CF, Common compound fertilizer; S, Calcium superphosphate; MP, Muriate of potash; TS, Early tillering stage; PDS, Panicle initiation stage.

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與分析方法

1.3.1 降雨量及灌溉量

降雨量由荊州農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站提供；農(nóng)田灌水量通過(guò)水表測(cè)量，降雨過(guò)后，按照水稻不同生育期及上述的水分管理方法進(jìn)行排水。

1.3.2 光合指標(biāo)測(cè)定

分別于水稻的分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期、齊穗期、灌漿期和乳熟期在晴天上午9:00－11:00利用便攜式光合作用測(cè)定儀(LI-6400，USA)測(cè)定水稻葉片凈光合速率(n)、氣孔導(dǎo)度(s)、細(xì)胞間CO2濃度(i)和蒸騰速率(r)，分蘗期、拔節(jié)期和孕穗期測(cè)定最上部葉片，齊穗期、灌漿期和乳熟期測(cè)定水稻劍葉。開(kāi)放式氣路，CO2濃度約為385 μmol/L，選擇紅藍(lán)光源葉室，設(shè)定光合有效輻射為1500 μmol/(m2·s)，測(cè)定部位為葉片葉尖下1/3處，每處理測(cè)定5片具有代表性的葉片，3次重復(fù)。

1.3.3 干物質(zhì)積累量測(cè)定

分別于水稻的分蘗期、齊穗期和成熟期田間取樣，每小區(qū)隨機(jī)選取3株具有代表性的水稻植株，地上部分全部帶回實(shí)驗(yàn)室，按莖、葉、穗分裝，105℃下殺青，80℃下烘干、稱量。各生育期干物質(zhì)積累量為莖、葉、穗干物質(zhì)量之和。

1.3.4 水稻植株樣采集及測(cè)定

分別測(cè)定水稻的分蘗期、齊穗期和成熟期水稻植株全氮含量，測(cè)定樣品為1.3.3中水稻植株，直接粉碎。采用濃H2SO4-H2O2消煮凱氏定氮法測(cè)定全氮量[14]。

1.3.5 測(cè)產(chǎn)

成熟期每小區(qū)隨機(jī)選取5株具有代表性的水稻植株用于考種，測(cè)定有效穗數(shù)、穗長(zhǎng)、每穗總粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重。各小區(qū)實(shí)收3 m2測(cè)產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

應(yīng)用DPS 15.10高級(jí)版進(jìn)行方差分析，LSD法進(jìn)行處理間多重比較，利用MS Excel 2016作圖。相關(guān)指標(biāo)計(jì)算方法[15]如下：

氮素積累量(nitrogen accumulation，NTA，kg/hm2) = 成熟期單位面積全株地上部秸稈和籽粒氮素吸收量之和，即秸稈干物質(zhì)量(W) × 秸稈含氮量+籽粒干質(zhì)量×籽粒含氮量。

氮素收獲指數(shù)( N harvest index，NHI，%) = 成熟期植株穗部氮積累量/植株氮素積累總量×100%。

氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率(nitrogen dry matter production efficiency，NDMPE，kg/kg) = 單位面積水稻植株干物質(zhì)量(W) /單位面積植株氮素積累總量。

氮素籽粒生產(chǎn)效率(nitrogen grain production efficiency，NGPE，kg/kg N) = 單位面積水稻籽粒產(chǎn)量/單位面積植株N 積累量。

氮肥偏生產(chǎn)力(partial factor productivity of nitrogen，NPFP，kg/kg) = 單位面積稻谷產(chǎn)量/單位面積施氮量。

圖1 不同灌溉模式的灌溉量與降雨量

Fig. 1. Irrigation amount under different irrigation patterns and rainfalls.

2 結(jié)果與分析

2.1 田間降雨量與灌溉量

水稻移栽后不同灌溉模式的降雨量與灌溉量如圖1所示。水稻移栽后110 d累積降雨量為550.3 mm，日降雨量最大為70.3 mm(7月2日，移栽后46 d)，常規(guī)淹灌處理田間灌溉7次，灌溉量為440.5 mm，總用水量為990.8 mm，而適雨灌溉處理田間灌溉4次，灌溉量為257 mm，總用水量為807.3 mm。適雨灌溉處理田間灌溉水量和總用水量較常規(guī)淹灌處理分別降低41.7%和18.5%，減少灌溉次數(shù)3次，主要時(shí)期是在水稻返青分蘗期-拔節(jié)孕穗期，主要原因是這個(gè)生育階段降雨比較集中且雨量較大，是提升雨水的儲(chǔ)蓄和利用的關(guān)鍵時(shí)期。由于適雨灌溉處理削減了灌溉次數(shù)和灌溉量，使得田間水分負(fù)荷明顯下降。

2.2 不同生育期水稻葉片的光合特征

不同水肥運(yùn)籌下水稻不同生育期葉片的光合特征由表2可見(jiàn)。與常規(guī)淹灌灌溉方式相比，適雨灌溉處理下30%N+70%CRF和OPT-N水稻凈光合速率(n)、氣孔導(dǎo)度(s)、胞間CO2濃度(i)和蒸騰速率(r)在不同生育期均顯著高于其他處理。在分蘗期分別增加5.5%、9.7%、5.4%和9.9%；在拔節(jié)期分別增加3.0%、13.0%、5.8%和14.0%；在孕穗期分別增加3.6%、12.1%、4.0%和11.6%；在齊穗期分別增加1.4%、3.6%、1.0%和2.9%；在灌漿期分別增加2.1%、2.6%、1.5%和5.5%；表明適雨灌溉方式有助于水稻在分蘗期-灌漿期光合特性的增強(qiáng)。在乳熟期分別降低5.5%、1.4%、1.5%和3.1%，表明相比適雨灌溉，淹灌使水稻乳熟期葉片光合效率仍偏高，從而可能影響水稻的成熟時(shí)期。

從施肥方式上來(lái)看，兩種水管理方式下，在分蘗期30%N+70%CRF處理的n、s、i和r均顯著高于農(nóng)民習(xí)慣施肥處理，而優(yōu)化減氮施肥處理在分蘗期和拔節(jié)期的n均低于農(nóng)民習(xí)慣施肥處理和30%N+70%CRF處理，表明在施用控釋氮肥時(shí)，前期加入一定比例的常規(guī)氮肥，對(duì)水稻在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期光合產(chǎn)物的積累，減氮優(yōu)化施肥時(shí)對(duì)水稻生育前期光合速率有影響。水稻孕穗期、齊穗期和灌漿期30%N+70%CRF處理和優(yōu)化減氮施肥處理的n、s、i和r與農(nóng)民習(xí)慣施肥處理相比均有所增加，表明氮肥后移有助于生育后期光合特性的增強(qiáng)。在乳熟期，兩種水管理方式下優(yōu)化減氮施肥處理的n、s和r均高于30%N+70%CRF和農(nóng)民習(xí)慣施肥處理，且常規(guī)淹灌條件下優(yōu)化減氮施肥處理的n、s和r與農(nóng)民習(xí)慣施肥處理相比達(dá)到顯著水平，說(shuō)明在減氮優(yōu)化施肥時(shí)，應(yīng)注意后期的施肥量與田間的水分調(diào)控，否者可能會(huì)造成水稻貪青晚熟。

2.3 不同生育期水稻地上部干物質(zhì)的積累量

不同水肥管理?xiàng)l件對(duì)水稻不同生育時(shí)期地上部干物質(zhì)的積累量影響不同(表3)。常規(guī)淹灌處理下，30%N+70%CRF處理在分蘗期和齊穗期的地上部干物質(zhì)積累量均顯著高于其他兩個(gè)處理。適雨灌溉處理下，30%N+70%CRF處理在分蘗期和成熟期的地上部干物質(zhì)積累量均顯著高于農(nóng)民習(xí)慣施肥處理。兩種水管理方式相比，適雨灌溉處理的水稻在分蘗期、齊穗期和成熟期的地上部干物質(zhì)積累量均高于常規(guī)淹灌處理，分別增加17.5%、35.0%和4.0%。從施肥方式上看，30%N+70%CRF處理在分蘗期干物質(zhì)積累量顯著高于優(yōu)化減氮施肥，移栽期至分蘗期階段干物質(zhì)積累量占總積累量表現(xiàn)為30%N+70%CRF＞農(nóng)民習(xí)慣施肥＞優(yōu)化減氮施肥；在齊穗期，常規(guī)淹灌水管理方式下30%N+70%CRF處理顯著高于其他兩種施肥處理，而適雨灌溉水管理方式下三種施肥處理間無(wú)顯著差異，常規(guī)淹灌和適雨灌溉處理的分蘗期-齊穗期階段干物質(zhì)積累量占總積累量比例分別表現(xiàn)為30%N+70%CRF＞優(yōu)化減氮施肥＞農(nóng)民習(xí)慣施肥和農(nóng)民習(xí)慣施肥＞優(yōu)化減氮施肥＞30%N+70%CRF；在成熟期，常規(guī)淹灌水管理方式下三種施肥處理間無(wú)顯著差異，適雨灌溉水管理方式下30%N+70%CRF處理顯著高于農(nóng)民習(xí)慣施肥施肥處理，常規(guī)淹灌和適雨灌溉處理的齊穗期-成熟期階段干物質(zhì)積累量占總積累量比例分別表現(xiàn)為30%N+70%CRF＞優(yōu)化減氮施肥＞農(nóng)民習(xí)慣施肥和農(nóng)民習(xí)慣施肥＞優(yōu)化減氮施肥＞30%N+70%CRF，表明適當(dāng)?shù)牡屎笠朴欣谥泻笃谏A段干物質(zhì)積累量的增加，而適雨灌溉結(jié)合30%N+70%CRF處理的干物質(zhì)積累在分蘗期-成熟期各階段所占比例相對(duì)比較協(xié)調(diào)，表明該階段水稻的光合產(chǎn)物形成、干物質(zhì)積累和轉(zhuǎn)運(yùn)順暢，而中后期是水稻產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時(shí)期，有利于達(dá)到水稻高產(chǎn)的目標(biāo)。

表2 不同水肥管理對(duì)水稻不同生育期光合特征的影響

平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(n=3)；采用LSD最小顯著性差異法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，同列數(shù)據(jù)后不同字母表示差異達(dá)0.05顯著水平。FI－常規(guī)淹灌；RAI－適雨灌溉；FFP－農(nóng)民習(xí)慣施肥；30%N+70%CRF－30%尿素+70%控釋摻混肥；OPT-N－優(yōu)化減氮施肥。下同。

Mean±SD(n=3); values followed by different letters in the same column indicate significant differences among treatments at 0.05 level by theleast significant difference; FI, Flooding irrigation; RAI, Railfall-adapted irrigation; FFP, Farmers conventional fertilization practice; 30%N+70%CRF, 30% urea+70% controlled release compound-fertilizer; OPT-N, Opitimized and reduced nitrogen fertilizer application. The same as below.

表3 不同水肥管理對(duì)水稻不同生育期地上部干物質(zhì)積累量影響

2.4 不同生育期水稻地上部氮素吸收量和氮素利用效率

不同水肥管理對(duì)水稻不同生育時(shí)期氮吸收量和氮素利用效率的影響如表4所示。常規(guī)淹灌處理下，30%N+70%CRF處理在分蘗期和成熟期的地上部氮素吸收量均顯著高于優(yōu)化減氮施肥處理。適雨灌溉處理下，30%N+70%CRF處理在分蘗期、齊穗期和成熟期的地上部氮素吸收量均顯著高于農(nóng)民習(xí)慣施肥處理。隨生育進(jìn)程，稻株氮積累量呈逐漸增加趨勢(shì)，由于各生育期稻田水肥管理方式不一樣，水稻氮吸收量趨勢(shì)不太一致，兩種水管理方式相比，水稻移栽-分蘗期氮吸收量差別不大，主要可能是因?yàn)榍捌谒芾矶家粯樱泻笃谶m雨灌溉處理水稻的氮吸收量略高于常規(guī)淹灌處理，可能是因?yàn)橥寥赖耐鉅顩r得以改善，可向土壤(水稻根區(qū))提供足夠的氧，有利于改善水稻的根系活力，從而促進(jìn)水稻后期對(duì)養(yǎng)分的吸收利用。從水稻各生育階段氮吸收量所占比例來(lái)看，氮素積累的主要生育時(shí)期為齊穗期-熟期，常規(guī)淹灌和適雨灌溉管理下優(yōu)化減氮施肥處理在移栽-分蘗期的氮吸收量及所占比例顯著低于30%N+70%CRF和農(nóng)民習(xí)慣施肥，適雨灌溉水管理下30%N+70%CRF處理在移栽期顯著高于優(yōu)化減氮施肥和農(nóng)民習(xí)慣施肥，在齊穗期和成熟期的氮吸收量顯著高于農(nóng)民習(xí)慣施肥。

表4 不同水肥管理下水稻地上部的氮吸收量

表5 不同水肥管理對(duì)水稻氮素利用效率的影響

NHI, Nitrogen harvest index; NDMPE, Nitrogen dry matter production efficiency; NGPE, Nitrogen grain production efficiency; NPFP, Partial factor productivity of nitrogen.

適雨灌溉下氮肥運(yùn)籌對(duì)水稻氮素收獲指數(shù)和生產(chǎn)效率也有明顯影響，如表5所示。兩種水管理方式下，優(yōu)化減氮施肥處理氮素籽粒生產(chǎn)效率和氮肥偏生產(chǎn)力均顯著高于其他兩個(gè)處理。適雨灌溉管理方式下氮素收獲指數(shù)、氮素籽粒生產(chǎn)效率、氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率和氮肥偏生產(chǎn)力均高于常規(guī)淹灌；兩種水管理方式下，優(yōu)化減氮施肥處理的氮素收獲指數(shù)和氮肥偏生產(chǎn)力均顯著高于農(nóng)民習(xí)慣施肥，但適雨灌溉灌溉方式下30%N+70%CRF施肥處理更有助于水稻各生育階段對(duì)氮素的吸收累積。這一結(jié)果也說(shuō)明，適宜施氮量和基蘗肥與穗肥比例可提高水稻對(duì)養(yǎng)分的吸收利用，不管是控釋還是分次施用均能有效增加水稻氮素吸收量和收獲指數(shù)，提高氮肥偏生產(chǎn)力。

2.5 水稻的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

不同水肥運(yùn)籌下水稻的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素見(jiàn)表6。兩種水管理方式下，不同施肥處理對(duì)每穗總粒數(shù)和結(jié)實(shí)率均有顯著影響。適雨灌溉水管理下的有效穗數(shù)、穗長(zhǎng)、每穗總粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重和實(shí)際產(chǎn)量均高于常規(guī)淹灌處理，其中每穗總粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和實(shí)際產(chǎn)量的增幅達(dá)10.4%、5.3%和4.4%，而各施肥處理間產(chǎn)量最終表現(xiàn)為30%N+70%CRF＞優(yōu)化減氮施肥＞農(nóng)民習(xí)慣施肥。在常規(guī)淹灌水管理方式下，三種施肥處理間的每1m2有效穗數(shù)、穗長(zhǎng)、千粒質(zhì)量和實(shí)際產(chǎn)量以30%N+70%CRF處理最高，但各處理間均無(wú)顯著差異，而30%N+70%CRF處理的結(jié)實(shí)率卻顯著高于農(nóng)民習(xí)慣施肥處理和優(yōu)化減氮施肥處理。在適雨灌溉管理方式下，三種施肥處理間的穗長(zhǎng)、千粒質(zhì)量和結(jié)實(shí)率表現(xiàn)為30%N+70%CRF處理最高，但各處理間均無(wú)顯著差異，30%N+70%CRF處理的每1 m2有效穗數(shù)、每穗總粒數(shù)卻顯著高于優(yōu)化減氮施肥處理，實(shí)際產(chǎn)量相較常規(guī)水肥管理增產(chǎn)10.4%，表明與傳統(tǒng)的灌溉和施肥方式相比，適雨灌溉的管理方式下優(yōu)化減氮施肥氮肥管理不會(huì)造成產(chǎn)量減少，施用30%N+70%CRF更有助于產(chǎn)量的形成。

表6 不同水肥管理對(duì)水稻產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

3 討論

3.1 適雨灌溉和氮肥運(yùn)籌對(duì)水稻生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響

水分是制約作物生長(zhǎng)及產(chǎn)量的重要因素之一，水稻適雨灌溉將田間水分轉(zhuǎn)化利用作為一個(gè)系統(tǒng)來(lái)考慮，立足農(nóng)業(yè)灌溉與降雨相協(xié)調(diào)的灌溉理念，提高雨水資源利用率，減少灌溉水量和次數(shù)。姜萍等[16]研究表明與常規(guī)淹灌處理相比，濕潤(rùn)灌溉處理可減少8.9%的灌水量。相較濕潤(rùn)灌溉，本研究中適雨灌溉處理的田間灌溉量可在其基礎(chǔ)上再降低30%左右，這與肖萬(wàn)川等[12]研究結(jié)果一致。主要原因是江漢平原地區(qū)水稻返青分蘗期-拔節(jié)孕穗期與該區(qū)域梅雨期重合，降雨比較集中且雨量較大，適雨灌溉能在節(jié)省水資源同時(shí)提升雨水的蓄存和利用能力，減少稻田總灌水量。水稻作為需水量最多的農(nóng)作物，較重的干旱脅迫和淹水灌溉均會(huì)降低葉片光合能力[17]。趙黎明等[18]發(fā)現(xiàn)在輕度干濕交替的灌溉方式下，水稻生育后期光合物質(zhì)生產(chǎn)能力強(qiáng)，最終籽粒產(chǎn)量較高。本研究中水稻適雨灌溉條件下在分蘗期、齊穗期和成熟期水稻葉片光合作用、植株干物質(zhì)量均高于淹水對(duì)照，且到生育中后期階段干物質(zhì)積累量差異進(jìn)一步擴(kuò)大?？梢?jiàn)，在降雨較多的生育期，提高稻田蓄水量，減少灌溉次數(shù)，不會(huì)影響水稻光合產(chǎn)物在植株體內(nèi)積累、分配、運(yùn)輸與轉(zhuǎn)化。但是，由于年度間降水存在較大差異且降水量和降水時(shí)期不可控，本研究數(shù)據(jù)只有1年，后續(xù)還將進(jìn)行跟蹤研究，以確保研究結(jié)果的準(zhǔn)確性。

作物的光合作用受到諸多因素的影響，例如溫度、光照度和氣體等生境因子，但是在農(nóng)作措施上水肥管理起到?jīng)Q定性作用。裴鵬剛等[19]的研究結(jié)果表明，增施氮肥能顯著增加水稻生育后期的光合速率，提高水稻產(chǎn)量。本研究?jī)?yōu)化減氮施肥處理水稻在分蘗期各生育階段的n、s、i、r干物質(zhì)積累和氮素吸收相較農(nóng)民習(xí)慣施肥處理和30%N+ 70%CRF處理顯著降低，但在孕穗期-灌漿期有所增加，30%N+70%CRF處理的水稻前期光合作用和中后期生育階段干物質(zhì)積累量明顯增加，有研究報(bào)道抽穗期至成熟期光合生產(chǎn)能力則會(huì)影響水稻產(chǎn)量, 稻谷中60%~80%粒重來(lái)自抽穗期的光合產(chǎn)物[20]，表明適當(dāng)?shù)牡屎笠?控釋或者分次施氮)有助于后期養(yǎng)分供應(yīng)和光合產(chǎn)物向籽粒中轉(zhuǎn)移。李錄久等[15]研究結(jié)果表明，氮肥后移比例不宜過(guò)大，否則氮素會(huì)較多地向秸稈轉(zhuǎn)移并積累，導(dǎo)致秸稈含氮量過(guò)高，造成水稻貪青晚熟。本研究也表明減氮優(yōu)化施肥時(shí)，應(yīng)注意后期的施肥量與田間的水分調(diào)控，否者可能推遲水稻成熟期。然而，也有研究認(rèn)為，提高抽穗前干物質(zhì)積累量并使之有效地向穗部轉(zhuǎn)運(yùn)，是提高產(chǎn)量的有效途徑[21,22]，而本研究表明適雨灌溉結(jié)合30%N+70%CRF處理的干物質(zhì)積累在分蘗期-成熟期各階段所占比例比較協(xié)調(diào)，成熟期干物質(zhì)積累總量和產(chǎn)量最高，表明生育中后期各階段干物質(zhì)積累協(xié)調(diào)有利于高產(chǎn)形成。

水稻產(chǎn)量形成取決于單位面積穗數(shù)、每穗總粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量[18]，合理的水肥調(diào)控是保證水稻高產(chǎn)的關(guān)鍵因子。有關(guān)水稻水肥管理，以往大量的研究多集中在水、肥單因子效應(yīng)試驗(yàn)，而水肥互作效應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果及其生理機(jī)制的分析結(jié)論不太一致。本研究中是否存在互作效應(yīng)影響水稻產(chǎn)量形成需進(jìn)一步證實(shí)。本研究表明，在適雨灌溉水管理方式下水稻有效穗數(shù)、穗長(zhǎng)、每穗總粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重和實(shí)際產(chǎn)量均高于常規(guī)淹灌處理，適雨灌溉在水稻生育中后期更有利于同化物的輸出，使產(chǎn)量構(gòu)成更合理，每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量均提高。郭智等[23]研究表明氮肥減施15%～30%降低水稻產(chǎn)量達(dá)6.27%～12.91%。本研究中減氮優(yōu)化施肥處理水稻產(chǎn)量并未降低，這與李娟等[24]研究結(jié)果一致。研究發(fā)現(xiàn)與單獨(dú)施用常規(guī)尿素或緩釋尿素相同量相比，緩釋尿素聯(lián)合常規(guī)尿素30%~70%可使單株水稻產(chǎn)量增加6.0%～31.2%[25]。本研究中三種施肥處理間的有效穗數(shù)、穗長(zhǎng)、千粒質(zhì)量和結(jié)實(shí)率表現(xiàn)為30%N+70%CRF處理最高，實(shí)際產(chǎn)量相較常規(guī)水肥管理可增產(chǎn)10.4%，因此，施用控釋氮肥加入一定比例的常規(guī)氮肥有助于增產(chǎn)。

3.2 適雨灌溉和氮肥運(yùn)籌對(duì)水稻氮素吸收利用的影響

因地制宜的水肥管理能改善水稻生長(zhǎng)發(fā)育，提高水稻對(duì)養(yǎng)分的吸收利用。譚亦杭等[26]研究表明間歇灌溉和長(zhǎng)期淹水灌溉兩種水分管理方式對(duì)水稻氮素吸收及氮肥利用率的影響差異不顯著。本研究表明適雨灌溉水管理方式下，水稻的氮吸收量略高于常規(guī)淹灌處理，氮素收獲指數(shù)、氮素籽粒生產(chǎn)效率、氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率和氮肥偏生產(chǎn)力均高于常規(guī)淹灌。肥料類型及運(yùn)籌模式對(duì)水稻氮素利用影響顯著，已有研究報(bào)道，前氮后移在低施氮量下能夠提高氮肥的利用效率，而在高施氮量下反而使氮肥的利用受到限制[27-29]。本研究中優(yōu)化減氮施肥施肥處理的氮素收獲指數(shù)和氮肥偏生產(chǎn)力均顯著高于農(nóng)民習(xí)慣施肥，表明適宜施氮量和基蘗肥與穗肥比例，能為水稻整個(gè)生育期提供比較平衡的氮素供應(yīng)，可促進(jìn)氮素吸收，提高氮肥利用效率，而緩控釋肥一次施用可以推遲施入土壤中肥料的初始養(yǎng)分釋放速率或者延長(zhǎng)肥料后期的養(yǎng)分釋放，滿足水稻各生育期的養(yǎng)分需求，促進(jìn)養(yǎng)分的吸收利用。相關(guān)研究表明，與普通尿素相比，尿素控釋能顯著提高水稻籽粒產(chǎn)量和氮肥利用率[30]，盡管緩釋氮肥比常規(guī)氮肥具有更長(zhǎng)的使用壽命，但單用緩釋氮肥可能無(wú)法滿足作物生長(zhǎng)初期對(duì)氮素的需求，適雨灌溉水管理下30%N+70%CRF處理氮吸收量在移栽期顯著高于優(yōu)化減氮施肥和農(nóng)民習(xí)慣施肥，在齊穗期和成熟期顯著高于農(nóng)民習(xí)慣施肥，表明施用控釋氮肥下加入30%速效常規(guī)氮肥是有助于水稻的氮素吸收。這與Ding等[31]研究結(jié)果一致。

4 結(jié)論

江漢平原地區(qū)適雨灌溉能在節(jié)省水資源同時(shí)提升稻田對(duì)雨水的儲(chǔ)蓄和利用能力，與常規(guī)淹灌相比可減少田間灌溉水量41.7%，各生育階段的凈光合速率(n)、氣孔導(dǎo)度(s)、胞間CO2濃度(i)和蒸騰速率(r)、干物質(zhì)積累、氮素吸收以及產(chǎn)量均有不同程度的增加。兩種水管理方式下，優(yōu)化減氮施肥處理水稻在分蘗期各生育階段的n、s、i、r干物質(zhì)積累和氮素吸收相較農(nóng)民習(xí)慣施肥處理和30%N+70%CRF處理顯著降低，但在孕穗期-灌漿期有所增加，最終產(chǎn)量影響不大，適雨灌溉結(jié)合30%N+70%CRF處理水稻生育前期n、s、i、r和中后期干物質(zhì)積累量顯著增加，氮素吸收量在分蘗期顯著高于優(yōu)化減氮施肥和農(nóng)民習(xí)慣施肥，在齊穗期和成熟期顯著高于農(nóng)民習(xí)慣施肥，有效穗數(shù)、穗長(zhǎng)、千粒質(zhì)量和結(jié)實(shí)率在各處理間表現(xiàn)最高，實(shí)際產(chǎn)量相較常規(guī)水肥管理可增加10.4%。綜上，適雨灌溉條件下，優(yōu)化減氮施肥不會(huì)顯著影響水稻的生長(zhǎng)及產(chǎn)量，30%N+70%CRF有助于水稻光合作用、氮素吸收及產(chǎn)量的增加。

[1] 朱成立, 張展羽. 灌溉模式對(duì)稻田氮磷損失及環(huán)境影響研究展望. 水資源保護(hù), 2003(6): 56-58.

Zhu C L, Zhang Z Y. Research prospect of irrigation mode on nitrogen and phosphorus losses and environmental impact in paddy fields., 2003(6): 56-58.(in Chinese with English abstract)

[2] Belder P, Bouman B A M, Cabangon R, Lu G A, Quilang E J P, Li Y H, Spiertz J H J, Tuong T P. Effect of water-saving irrigation on rice yield and water use in typical lowland conditions in Asia., 2004, 65: 193-210.

[3] Zou J, Huang Y, Jiang J, Zheng X, Sass R L. A 3-year field measurement of methane and nitrous oxide emissions from rice paddies in China: effects of water regime, crop residue, and fertilizer application., 2005, 19: 153-174.

[4] 俞雙恩, 李偲, 高世凱, 王梅, 孟佳佳, 湯樹(shù)海. 水稻控制灌排模式的節(jié)水高產(chǎn)減排控污效果. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2018, 34(7): 128-136.

Yu S E, Li S, Gao S K, Wang M, Meng J J, Tang S H. Effect of controlled irrigation and drainage on water saving, nitrogen and phosphorus loss reduction with high yield in paddy field., 2018, 34(7): 128-136.(in Chinese with English abstract)

[5] 高世凱, 俞雙恩, 王梅, 曹睿哲, 郭蓉. 旱澇交替下控制灌溉對(duì)稻田節(jié)水及氮磷減排的影響. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2017, 33(5): 122-128.

Gao S K, Yu S E, Wang M, Cao R Z, Guo R. Effect of controlled irrigation and drainage on saving water and reducing nitrogen and phosphorus loss in paddy field under alternate drought and flooding condition., 2017, 33(5): 122-128.(in Chinese with English abstract)

[6] Gao S K, Yu S E, Wang M, Meng, J J, Tang S H, Ding J H, Li S, Miao Z M. Improving water productivity and reducing nutrient losses by controlled irrigation and drainage in paddy fields., 2018, 27(3): 1049-1059.

[7] Djaman K, Mel V C, Diop L, Sow L, Ei-namaky R, Manneh B, Saito K, Futakuchi K, Irmak S. Effects of alternate wetting and drying irrigation regime and nitrogen fertilizer on yield and nitrogen use efficiency of irrigated rice in the Sahel., 2018, 10(6), 711; https://doi.org/10.3390/w10060711

[8] 魯艷紅, 廖育林, 聶軍, 周興, 謝堅(jiān), 楊曾平. 紫云英與尿素或控釋尿素配施對(duì)雙季稻產(chǎn)量及氮鉀利用率的影響. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2017, 23(2): 360-368.

Lu Y H, Liao Y L, Nie J, Zhou XXie J, Yang Z P. Effect of incorporation of Chinese milk vetch coupled with urea or controlled release urea on yield and nitrogen and potassium nutrient use efficiency in double-cropping rice system., 2017, 23(2): 360-368.(in Chinese with English abstract)

[9] 張文學(xué), 孫剛, 何萍, 梁國(guó)慶, 余喜初, 劉光榮, 周衛(wèi). 雙季稻田添加脲酶抑制劑NBPT氮肥的最高減量潛力研究. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2014, 20(4): 821-830.

Zhang W X, Sun G, He P, Liang G Q, Yu X C, Liu G R, Zhou W. Highest potential of subtracting nitrogen fertilizer through addition of urease inhibitor NBPT in double-cropping paddy field., 2014, 20(4): 821-830.(in Chinese with English abstract)

[10] 朱兆良, 金繼運(yùn). 保障我國(guó)糧食安全的肥料問(wèn)題. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2013, 19(2): 259-273.

Zhu Z L, Jin J Y. Fertilizer use and food security in China., 2013, 19(2): 259-273.(in Chinese with English abstract)

[11] 劉立軍, 徐偉, 桑大志, 劉翠蓮, 周家麟, 楊建昌. 實(shí)地氮肥管理提高水稻氮肥利用效率. 作物學(xué)報(bào), 2006, 32(7): 987-994.

Liu L J, Xu W, Sang D Z, Liu C L, Zhou J L, Yang J C.site-specific nitrogen management increases fertilizer- nitrogen use efficiency in rice., 2006, 32(7): 987-994.(in Chinese with English abstract)

[12] 肖萬(wàn)川, 賈宏偉, 邱昕愷, 黃萬(wàn)勇. 水稻適雨灌溉對(duì)稻田CH4和N2O排放的影響. 灌溉排水學(xué)報(bào), 2017, 36(11): 36-40.

Xiao W C, Jia H W, Qiu X K, Huang W Y. Effects of irrigation adjusted by rainfall on emissions of CH4and N2O from paddy fields., 2017, 36(11): 36-40.(in Chinese with English abstract)

[13] 吳啟俠, 朱建強(qiáng), 晏軍, 黃成濤. 澇脅迫對(duì)雜交中稻形態(tài)和產(chǎn)量的影響. 中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象, 2016, 37(2): 188-198.

Wu Q X, Zhu J Q, Yan J, Huang C T. Morphology of middle-season hybrid rice in Hubei province and its yield under different waterlogging stresses., 2016, 37(2): 188-198.(in Chinese with English abstract)

[14] 魯如坤. 土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社, 1999.

Lu R K. Analytical methods for soil and agro-chemistry. Beijing: China Agricultural Science and Technology Press, 1999.

[15] 李錄久, 王家嘉, 吳萍萍, 黃厚寬, 蔣蔭錫. 秸稈還田下氮肥運(yùn)籌對(duì)白土田水稻產(chǎn)量和氮吸收利用的影響. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2016, 22(1): 254-262.

Li L J, Wang J J, Wu P P, Huang H K, Jiang Y X. Effect of different nitrogen application on rice yield and N uptake of white soil under wheat straw turnover., 2016, 22(1): 254-262.(in Chinese with English abstract)

[16] 姜萍, 袁永坤, 朱日恒, 戴耀文, 沈逸菲, 趙崢, 岳玉波, 趙琦, 曹林奎. 節(jié)水灌溉條件下稻田氮素徑流與滲漏流失特征研究. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2013, 32(8): 1592-1596.

Jiang P, Yuan Y K, Zhu R H, Dai Y W, Shen Y F, Zhao F, Yue Y B, Zhao Q, Cao L K.Study on the nitrogen loss from paddy fields on different water management., 2013, 32(8): 1592-1596.(in Chinese with English abstract)

[17] 王唯逍, 劉小軍, 田永超, 等．不同土壤水分處理對(duì)水稻光合特性及產(chǎn)量的影響. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2012, 32(22): 7053-7060.

Wang W X, Liu X J, Tian Y C,.Effects of different soil water treatments on photosynthetic characteristics and grain yield in rice., 2012, 32(22): 7053-7060.(in Chinese with English abstract)

[18] 趙黎明, 李明, 鄭殿峰, 姚霞, 曹衛(wèi)星, 朱艷. 灌溉方式與種植密度對(duì)寒地水稻產(chǎn)量及光合物質(zhì)生產(chǎn)特性的影響. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2015, 31(6): 159-169.

Zhao L M, Li M, Zheng D F, Yao X, Cao W X, Zhu YEffects of irrigation methods and rice planting densities on yield and photosynthetic characteristics of matter production in cold area.(Transactions of the CSAE), 2015, 31(6): 159-169.(in Chinese with English abstract)

[19] 裴鵬剛, 張均華, 朱練峰, 胡志華, 金千瑜. 秸稈還田耦合施氮水平對(duì)水稻光合特性、氮素吸收及產(chǎn)量形成的影響.中國(guó)水稻科學(xué), 2015, 29(3): 282-290.

Pei P G, Zhang J H, Zhu L F,Hu Z H, Jin Q YEffects of straw returning coupled with N application on rice photosynthetic characteristics, nitrogen uptake and grain yield formation., 2015, 29(3): 282-290.(in Chinese with English abstract)

[20] 曹樹(shù)青, 翟虎渠, 楊圖南, 張榮銑, 匡廷云. 水稻種質(zhì)資源光合速率及光合功能期的研究. 中國(guó)水稻科學(xué), 2001, 15(1): 29-34.

Cao S Q, Zhai H Q, Yang T N, Zhang R X, Kuang T YStudies on photosynthetic rate and function duration of rice germplasm resources., 2001, 15(1): 29-34.(in Chinese with English abstract)

[21] 陳溫福, 徐正進(jìn), 張龍步. 水稻超高產(chǎn)育種生理基礎(chǔ). 沈陽(yáng): 遼寧科技出版社, 1995.

Chen W F, Xu Z J, Zhang L B. Physiological basis of rice breeding for super high yield. Shenyang: Liaoning Science and Technology Publishing House, 1995.

[22] Yang Z, Inoue N, Fujita K, Kato M. Analysis of dry-matter translocation during grain filling stage of rice., 2004, 73(3): 416-423.

[23] 郭智, 劉紅江, 張?jiān)婪?周煒, 陳留根. 氮磷減施對(duì)水稻劍葉光合特性、產(chǎn)量及氮素利用率的影響.西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2017, 30(10): 2263-2269.

Guo Z, Liu H J, Zhang Y F, Zhou W, Chen L G. Effects of reducing nitrogen and phosphorus application on photosynthetic characteristics of flag leaves, grain yield, and nitrogen use efficiency., 2017, 30(10): 2263-2269.(in Chinese with English abstract)

[24] 李娟. 不同施肥處理對(duì)稻田氮磷流失風(fēng)險(xiǎn)及水稻產(chǎn)量的影響. 杭州：浙江大學(xué), 2016.

Li J. Effects of different fertilization treatments on rice yield and the risk of nitrogen and phosphorus losses from paddy field. Hangzhou：Zhejiang University, 2016.

[25] 劉忠新, 孫磊, 吳英, 劉玉林. 包膜控釋尿素對(duì)寒地水稻產(chǎn)量與氮肥利用率的影響. 北方水稻, 2009, 39(5): 10-12, 15.

Liu, Z X, Sun L, Wu Y, Liu Y LEffect of coated controlled released urea in yield and nitrogen utilization efficiency of rice in cold region., 2009(5): 10-12, 15.(in Chinese with English abstract)

[26] 譚亦杭, 沈健林, 蔣炳伸, 李巧云, 李勇, 吳金水. 秸稈還田與水分管理對(duì)雙季水稻氮素吸收及氮肥利用率的影響. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究, 2018, 39(3): 511-519.

Tan Y H, Shen J L, Jiang B S,Li Q Y, Li Y, Wu J SThe effects of straw incorporation and water management on nitrogen uptake and nitrogen use efficiency in a double rice cropping system., 2018, 39(3): 511-519.(in Chinese with English abstract)

[27] 李珣, 苗立新, 孫杰, 劉忠卓, 姚紅軍. 氮肥運(yùn)籌對(duì)北方超級(jí)稻水稻氮素利用率的影響. 北方水稻, 2014, 44(5): 15-18.

Li X, Miao L X, Sun J, Liu Z Z, Yao H JEffect of N-management on the nitrogen using efficiency of north super rice., 2014, 44(5): 15-18.(in Chinese with English abstract)

[28] 盧鐵鋼, 崔月峰, 孫國(guó)才, 王俊茹, 王桂艷, 王健. 氮肥運(yùn)籌對(duì)水稻產(chǎn)量及氮素利用率的影響. 作物研究, 2012, 26(4): 320-323.

Lu T G, Cui Y F, Sun G C, Wang J R, Wang G Y, Wang JEffects of nitrogen application on yield formation and nitrogen use efficiency of rice., 2012, 26(4): 320-323.(in Chinese with English abstract)

[29] 吳文革, 張四海, 趙決建, 吳桂成, 李澤福, 夏加發(fā). 氮肥運(yùn)籌模式對(duì)雙季稻北緣水稻氮素吸收利用及產(chǎn)量的影響. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2007, 13(5): 757-764．

Wu W G, Zhang S H, Zhao J J, Wu G C, Li Z F, Xia J F. Nitrogen uptake, utilization and rice yield in the north rim land of double-cropping rice region as affected by different nitrogen management strategies., 2007, 13(5): 757-764.(in Chinese with English abstract)

[30] 李敏, 郭熙盛, 葉舒婭, 劉楓, 袁嫚嫚, 黃義德. 硫膜和樹(shù)脂膜控釋尿素對(duì)水稻產(chǎn)量、光合特性及氮肥利用率的影響. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2013, 19(4): 808-815.

Li M, Guo X S, Ye S Y, Liu F, Yuan M M, Huang Y D. Effects of sulfur and polymer-coated controlled release urea on yield, photosynthetic characteristics and nitrogen fertilizer efficiency of rice., 2013, 19(4): 808-815.(in Chinese with English abstract)

[31] Ding W C, Xu X P, He P, Sami U, Zhang J J, Cui Z L, Zhou W. Improving yield and nitrogen use efficiency through alternative fertilization options for rice in China: A meta-analysis., 2018, 227: 11-18.

Effects of Nitrogen Application on Rice Photosynthetic Characteristics, Nitrogen Uptake and Grain Yield Formation Under Rainfall-adapted Water Management

YAN Jun1,2, WU Qixia1, ZHU Jianqiang1,*, ZHANG Luping3

(,,,;Xinyang Experimental Station of Agriculture,,;Jingzhou Agricultural Meteorological Trial Station,,;Corresponding author,)

【】The research aims to make rational use of rainfall during rice growth, improve paddy nitrogen fertilizer management practice in the Jianghan Plain.【】The field plot experiment with two irrigation regimes (conventional flooding irrigation, FI; rainfall-adapted irrigation, RAI) and three nitrogen fertilizer managements (farmers’ fertilization practice, FFP; 30% urea+70% controlled release compound fertilizer, 30%N+70%CRF; optimized and reduced nitrogen fertilizer application, OPT-N) were carried out to study the effects of water and fertilizer managements on rainfall utilization rate, rice yield, photosynthetic characteristics, dry matter accumulation and nitrogen uptake and utilization.【】1) Compared with FI, RAI reduced the irrigation quantity by 41.7%, economized water resources while improved the ability of paddy to saving and utilizing rainfall, net photosynthetic rate (n), stomatal conductance (s), intercellular CO2concentration (i) and transpiration rate (r), dry matter accumulation, nitrogen absorption and grain yield in varying degrees during rice growth. 2) Compared with FFP treatment under two water management modes, OPT-N significantly decreasedn,s,i,r, dry matter accumulation and nitrogen uptake of rice at tillering stage, but increased the above-mentioned indexes from booting to filling stages, but had little effect on final yield formation. 3) RAI combined with 30% N + 70% CRF treatment helped increasen,s,iandrin the early growth stage, and promoted the accumulation of dry matter significantly in the middle and late growth stages. The nitrogen uptake was significantly higher than in OPT-N and FFP during the tillering stage, and was significantly higher than FFP at the full heading stage and mature stage.Effective panicle number, panicle length, 1000-grain quality and seed setting rate were the highest among treatments, and the actual yield was 10.4% higher than that in conventional water and fertilizer management.【】Under the rainfall-adapted irrigation, OPT-N had no significant effect on rice growth and yield, 30% N+70% CRF was helpful to increase photosynthesis, nitrogen uptake and yield of rice.

rainfall-adapted water management; nitrogen application; yield; photosynthetic characteristics; nitrogen uptake

S143.1；S511.01; S511.071

A

1001-7216(2019)04-0347-10

10.16819/j.1001-7216.2019.8140

2018-12-24；

2019-02-21。

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃資助項(xiàng)目（2016YFD0800500）；湖北省科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目（2014BCB038）。