周興兵，蔣鵬，2，徐富賢，2*，張林，朱永川，郭曉藝，劉茂，陳琳，熊洪

(1 四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻高粱研究所/農(nóng)業(yè)部西南水稻生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，德陽(yáng) 618000；2 四川省作物生理生態(tài)及栽培重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，德陽(yáng) 618000)

四川、重慶冬水田常年維持在120 萬(wàn)hm2左右[1]。冬水田常年囤水，形成了泥腳深度超過(guò)20 cm、田面積水層長(zhǎng)期深淺不一的田塊狀態(tài)。緣于冬水田土壤硬底層相對(duì)較深，甚至無(wú)硬底層，表層土壤流動(dòng)性大，運(yùn)動(dòng)阻力大，導(dǎo)致農(nóng)機(jī)(拖拉機(jī)、插秧機(jī)等)下田時(shí)容易下陷，加之冬水田區(qū)田塊小、不規(guī)則、稻田機(jī)耕道路建設(shè)十分落后，機(jī)械化難度大[2]。同時(shí)，近年來(lái)隨著農(nóng)村青壯年勞動(dòng)力不斷向城市轉(zhuǎn)移以及種糧大戶、農(nóng)業(yè)合作社、家庭農(nóng)場(chǎng)等新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體的快速發(fā)展，亟需省工、省力的輕簡(jiǎn)化水稻栽培技術(shù)來(lái)取代傳統(tǒng)的育苗手工移栽。水稻免耕直播栽培技術(shù)因具有省工、省力、節(jié)本等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)直播稻面積超過(guò)400 萬(wàn)hm2[3]，并且表現(xiàn)出顯著的增產(chǎn)增效作用[4]。氮肥是影響水稻生長(zhǎng)發(fā)育的重要營(yíng)養(yǎng)元素，其施用量和運(yùn)籌模式對(duì)水稻群體構(gòu)建、物質(zhì)生產(chǎn)及轉(zhuǎn)運(yùn)、產(chǎn)量和品質(zhì)形成均具有重要作用。施氮也是稻田土壤獲取氮素的主要途徑之一?；谥辈サ井a(chǎn)量形成的特點(diǎn)，科學(xué)的肥料運(yùn)籌是實(shí)現(xiàn)直播稻高產(chǎn)和肥料利用率協(xié)同提高的關(guān)鍵所在。有研究認(rèn)為，直播稻無(wú)返青期，分蘗早，植株生長(zhǎng)快，氮素吸收量大，容易引起缺氮[5-7]，因而前期需多施氮肥；中期群體相對(duì)較大，需控制施氮；后期早衰明顯，需適當(dāng)補(bǔ)施氮肥[8]。朱建康等[9]研究發(fā)現(xiàn)，直播稻后期氮肥比例過(guò)高會(huì)造成抗倒伏性能降低，結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量下降，進(jìn)而導(dǎo)致直播稻減產(chǎn)。也有研究認(rèn)為，直播稻前期群體小，土壤中的氮素就可滿足其需求，且土壤氮占水稻植株成熟期氮素總積累量的65%以上，前期重施氮肥易造成植株奢侈吸氮[10]，而減少基肥用量或不施基肥均不會(huì)造成直播稻產(chǎn)量下降[11，12]。施氮量對(duì)直播稻的有效穗數(shù)和穗粒數(shù)影響顯著，從而直接導(dǎo)致其群體產(chǎn)量的顯著變化。氮肥供應(yīng)不足時(shí)，直播稻植株弱小，干物質(zhì)生產(chǎn)量不足，產(chǎn)量下降；氮肥供應(yīng)過(guò)量時(shí)，植株株高、基本節(jié)間長(zhǎng)度增加，抗倒伏性能下降[13]。前人就翻耕直播稻施氮量和氮肥運(yùn)籌模式開(kāi)展的研究較多，而關(guān)于冬水田區(qū)減量施氮對(duì)免耕直播稻產(chǎn)量及氮肥利用率影響的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。為此，本研究以不同熟期(中熟和遲熟)2 個(gè)雜交稻品種為材料，研究冬水田區(qū)減量施氮對(duì)免耕直播雜交稻產(chǎn)量和氮肥利用率的影響，旨在為冬水田區(qū)免耕直播雜交稻高產(chǎn)和氮高效利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試雜交稻品種分別為川康優(yōu)6276(中熟中秈)和內(nèi)6 優(yōu)107(遲熟中秈)，由四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻高粱研究所提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置N0、N1、N23 個(gè)施氮處理，分別為施純氮0、180、153 kg/hm2，按基肥、分蘗肥、穗肥分別占50%、30%、20%的比例施用。采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，氮肥處理為主區(qū)，品種為副區(qū)，副區(qū)面積為50 m2，3 次重復(fù)。磷肥(P2O5)和鉀肥(K2O)施用量分別為67.5 kg/hm2和150 kg/hm2，均作基肥施用。其他按當(dāng)?shù)卮筇锔弋a(chǎn)管理進(jìn)行。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 干物質(zhì)和葉面積指數(shù)

于齊穗期和成熟期每試驗(yàn)小區(qū)分別取0.48 m2植株(邊行除外)，從中隨機(jī)選取20 株，用直尺測(cè)量每片稻葉由葉枕至葉尖的長(zhǎng)度以及葉片中心位置的葉寬，計(jì)算葉面積指數(shù)。用自來(lái)水將植株根部泥沙沖洗干凈，剪去根系，將植株分成莖、葉、穗3 部分，人工計(jì)數(shù)穗數(shù)，手工脫粒后，分成稻草、實(shí)粒、秕粒3部分，置于70 ℃烘箱烘至恒重后，用百分之一天平進(jìn)行稱量并分別計(jì)算齊穗期、成熟期干物質(zhì)量和收獲指數(shù)。

1.3.2 產(chǎn)量構(gòu)成

于成熟期各小區(qū)調(diào)查0.48 m2植株，計(jì)數(shù)有效穗數(shù)。結(jié)合成熟期干物質(zhì)樣品測(cè)定穗粒結(jié)構(gòu)，將籽粒中的秕粒和實(shí)粒分別計(jì)數(shù)，從實(shí)粒中隨機(jī)數(shù)取3個(gè)1 000 粒，測(cè)定千粒質(zhì)量、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率。

1.3.3 產(chǎn)量

于成熟期各小區(qū)取中間5 m2進(jìn)行測(cè)產(chǎn)，每個(gè)小區(qū)單收單曬，按13.5%的含水量折算小區(qū)實(shí)際產(chǎn)量。

1.4 計(jì)算公式與數(shù)據(jù)處理

1.4.1 計(jì)算公式

花后干物質(zhì)積累量(g/m2)＝成熟期總干物質(zhì)積累量-齊穗期干物質(zhì)積累量

花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量(g/m2)＝產(chǎn)量-花后干物質(zhì)積累量

花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)效率(%)＝花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量/齊穗期干物質(zhì)積累量×100

花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率(%)＝花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量/產(chǎn)量×100

花后干物質(zhì)積累對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率(%)＝花后干物質(zhì)積累量/產(chǎn)量×100

氮肥農(nóng)學(xué)利用率(kg/kg)＝(施氮區(qū)產(chǎn)量-無(wú)氮區(qū)產(chǎn)量)/施氮量

氮肥偏生產(chǎn)力(kg/kg)＝施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量

1.4.2 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003 整理數(shù)據(jù)，采用Statistix 8.0 進(jìn)行方差分析，采用LSD0.05進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 冬水田減量施氮對(duì)免耕直播雜交稻產(chǎn)量和氮肥利用率的影響

由表1 可知，冬水田區(qū)減量施氮對(duì)免耕直播雜交稻產(chǎn)量有顯著影響。與N0相比，N1、N2處理產(chǎn)量分別增加了49.4%～51.4%、46.7%～47.7%，說(shuō)明施氮可顯著提高冬水田區(qū)免耕直播雜交稻產(chǎn)量。N2處理產(chǎn)量較N1減少了0.9%～3.1%，但差異不顯著，說(shuō)明冬水田區(qū)施氮量減少15%并不會(huì)造成免耕直播雜交稻產(chǎn)量顯著下降。與N1相比，N2處理氮肥農(nóng)學(xué)利用率提高了7.3%～14.1%，但差異不顯著，氮肥偏生產(chǎn)力提高了13.9%～16.5%，差異達(dá)顯著水平。與遲熟雜交稻內(nèi)6 優(yōu)107 相比，中熟雜交稻川康優(yōu)6276 的產(chǎn)量、氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥偏生產(chǎn)力分別提高了1.0%、1.8%、1.1%，但差異未達(dá)顯著水平。

表1 各處理免耕直播雜交稻產(chǎn)量及氮肥利用率Table 1 Yield and nitrogen use efficiency of no-tillage and direct-seeding hybrid rice

2.2 冬水田減量施氮對(duì)免耕直播雜交稻產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表2 可知，品種、施氮量對(duì)免耕直播雜交稻有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、穎花量影響顯著。與N0相比，N1、N2處理有效穗數(shù)分別增加了55.3%～59.2%、38.3%～ 46.5%，每穗粒數(shù)分別增加了2.9%～6.7%、6.2%～16.5%，穎花量分別增加了63.5%～66.2%、54.6%～61.5%。與N1相比，N2處理有效穗數(shù)減少了8.0%～11.0%，每穗粒數(shù)增加了3.2%～9.1%，穎花量減少了2.8%～5.4%。施氮量對(duì)免耕直播雜交稻結(jié)實(shí)率影響顯著，與N0相比，N1、N2處理的結(jié)實(shí)率平均下降了3.3%和1.7%，整體呈N0>N2>N1的變化趨勢(shì)。施氮量對(duì)免耕直播雜交稻千粒質(zhì)量影響不顯著，與遲熟雜交稻內(nèi)6 優(yōu)107 相比，中熟雜交稻川康優(yōu)6276 有效穗數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒質(zhì)量分別降低了6.1%、1.4%、6.5%，每穗粒數(shù)、穎花量分別增加了19.8%、13.0%。

表2 各處理免耕直播雜交稻產(chǎn)量構(gòu)成比較Table 2 Comparison of yield components of no-tillage and direct seeding hybrid rice

2.3 冬水田減量施氮對(duì)免耕直播雜交稻干物質(zhì)生產(chǎn)的影響

由表3 可知，品種、施氮量對(duì)免耕直播雜交稻齊穗期葉面積指數(shù)、齊穗期、齊穗后、成熟期干物質(zhì)積累量、收獲指數(shù)影響顯著(除品種間齊穗后干物質(zhì)外)。2 個(gè)品種的齊穗期葉面積指數(shù)和齊穗期、齊穗后、成熟期干物質(zhì)積累量均以N0處理為最低。與N1相比，N2處理的齊穗期葉面積指數(shù)、齊穗期、齊穗后、成熟期干物質(zhì)量分別減少了4.6%～9.6%、3.6%～5.9%、0.5%～7.8%、4.2%～4.7%，收獲指數(shù)增加了2.7%～2.8%。與遲熟雜交稻內(nèi)6 優(yōu)107 相比，中熟雜交稻川康優(yōu)6276 齊穗期葉面積指數(shù)、齊穗期、成熟期干物質(zhì)量分別減少了14.5%、13.6%、6.8%，齊穗后干物質(zhì)量、成熟期收獲指數(shù)分別增加了11.8%、10.5%。

表3 各處理免耕直播雜交稻干物質(zhì)生產(chǎn)及收獲指數(shù)Table 3 Dry matter production and harvest index of no-tillage direct-seeding hybrid rice

2.4 冬水田減量施氮對(duì)免耕直播雜交稻花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

由表4 可知，施氮量對(duì)花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)效率影響顯著，品種、施氮量及其互作對(duì)免耕直播雜交稻花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量、花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)效率、花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率、花后干物質(zhì)積累對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率影響均不顯著。免耕直播雜交稻花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量、花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)效率、花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率、花后干物質(zhì)積累對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率對(duì)施氮量的響應(yīng)隨品種熟期變化而變化。川康優(yōu)6276 N2處理的花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量、花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)效率、花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率略低于N1，但其花后干物質(zhì)積累對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率略高于N1。與N1處理相比，內(nèi)6 優(yōu)107 N2處理的花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量、花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)效率、花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率分別增加了10.4%、14.8%、11.8%，花后干物質(zhì)積累對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率降低了7.0%。與遲熟雜交稻內(nèi)6 優(yōu)107 相比，中熟雜交稻川康優(yōu)6276 的花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量、花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率分別降低了14.6%、14.3%，花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)效率、花后干物質(zhì)積累對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率分別增加了0.9%、10.1%。

表4 各處理免耕直播雜交稻干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)情況Table 4 Transfer of dry matter in no-tillage direct-seeding hybrid rice

3 討論

前人研究表明，合理施肥對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育、群體質(zhì)量、籽粒灌漿具有重要的作用[14-16]。也有調(diào)查發(fā)現(xiàn)，農(nóng)戶在直播水稻實(shí)際生產(chǎn)管理中氮肥施用量過(guò)高是造成直播稻產(chǎn)量普遍偏低的主要原因[17]。更有報(bào)道指出，在常規(guī)施氮量的基礎(chǔ)上長(zhǎng)期減氮30%或減磷50%，水稻產(chǎn)量無(wú)明顯降低[18]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，N2施氮量較N1減少了15%，但N2免耕直播雜交稻產(chǎn)量與N1無(wú)顯著差異；且N2免耕直播雜交稻氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥偏生生產(chǎn)力較N1分別提高了7.3%～14.1%、13.9%～16.5%。說(shuō)明冬水田區(qū)施氮量減少15%并不會(huì)造成免耕直播雜交稻產(chǎn)量顯著下降，并且有利于氮肥利用率的大幅度提高。這與前人的研究結(jié)果略有差異，而導(dǎo)致這一差異性的原因則可能是土壤本身基礎(chǔ)肥力、耕作方式或種植方式的不同以及所選供試材料基因型存在差異所致。

王道中等[19]研究認(rèn)為，中高肥力、中低肥力土壤在常規(guī)施氮量的基礎(chǔ)上分別減少30%和10%，雖然導(dǎo)致單位面積有效穗數(shù)下降，但可顯著增加結(jié)實(shí)率、每穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量，因而不會(huì)造成水稻產(chǎn)量顯著下降。本研究中，從產(chǎn)量構(gòu)成來(lái)看，N2免耕直播雜交稻有效穗數(shù)、穎花量較N1分別減少了8.0%～11.0%、2.8%～5.4%，但其每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率較N1分別增加了3.2%～9.1%、1.2%～2.7%?？梢?jiàn)，N2處理免耕直播雜交稻的高產(chǎn)優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率上，這與前人的研究結(jié)果一致。從干物質(zhì)生產(chǎn)和分配特性來(lái)看，N2免耕直播雜交稻齊穗期葉面積指數(shù)、齊穗期干物質(zhì)、齊穗后干物質(zhì)、成熟期總干物質(zhì)較N1分別減少了4.6%～ 9.6%、3.6%～5.9%、0.5%～7.8%、4.2%～4.7%，但其收獲指數(shù)較N1增加了2.7%～2.8%，說(shuō)明N2處理免耕直播雜交稻的高產(chǎn)優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在收獲指數(shù)上。

單就冬水田耕作方式而言，有研究表明在免耕移栽條件下，選用分蘗力強(qiáng)的穗數(shù)型品種是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的有效途徑，免耕移栽處理的結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量也會(huì)明顯提高[20，21]。本研究發(fā)現(xiàn)，在免耕直播條件下中熟雜交稻川康優(yōu)6276 產(chǎn)量較遲熟雜交稻內(nèi)6優(yōu)107 增加了1.0%，但差異不顯著。從產(chǎn)量構(gòu)成來(lái)看，中熟雜交稻川康優(yōu)6276 的增產(chǎn)優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在每穗粒數(shù)、穎花量上。從干物質(zhì)生產(chǎn)特性來(lái)看，中熟雜交稻川康優(yōu)6276 的增產(chǎn)優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在齊穗后干物質(zhì)積累、成熟期收獲指數(shù)上。可見(jiàn)，冬水田區(qū)無(wú)論是選擇免耕移栽還是免耕直播的耕作方式，選擇與之相配套的品種是關(guān)鍵。

4 結(jié)論

冬水田區(qū)在常規(guī)施氮量的基礎(chǔ)上減量15%并不會(huì)造成免耕直播雜交稻的產(chǎn)量顯著下降，但免耕直播雜交稻氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮肥偏生產(chǎn)力大幅度提高，說(shuō)明冬水田減施15%氮肥可實(shí)現(xiàn)免耕直播稻產(chǎn)量和氮肥利用率的協(xié)同提高。此外，免耕直播下中熟雜交稻川康優(yōu)6276 產(chǎn)量較遲熟雜交稻內(nèi)6 優(yōu)107 高，其增產(chǎn)優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在每穗粒數(shù)、穎花量、齊穗后干物質(zhì)積累和收獲指數(shù)上?？梢?jiàn)，選用大穗、后期干物質(zhì)生產(chǎn)能力強(qiáng)的中熟雜交稻品種是實(shí)現(xiàn)冬水田區(qū)免耕直播雜交稻高產(chǎn)的重要途徑。