濕潤灌溉下晚稻肥料運籌方式研究

王學華，陳胤舟，楊　泉，戴　力，羅小仁，張玉樂，馬冉劍

(湖南農業大學農學院，長沙 410128)

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濕潤灌溉下晚稻肥料運籌方式研究

王學華，陳胤舟，楊泉，戴力，羅小仁，張玉樂，馬冉劍

(湖南農業大學農學院，長沙 410128)

為探索晚稻節水節肥栽培技術，以‘盛泰優018’為材料，在濕潤灌溉和施純氮150 kg/hm2條件下，設置6種肥料運籌方式，研究施肥對水稻根、葉群體質量和產量形成的影響及相互關系，以篩選出相對最優的施肥技術。結果表明：在本研究條件下，按NPK=1∶0.5∶1、基蘗穗肥= 5∶3∶2或NPK=1∶0.6∶1.2、基蘗穗肥= 6∶3∶1的施肥技術方案能夠較好地調控水稻，構建出較合理的根、葉群體結構，獲得較高的經濟產量，為本試驗中相對較優的晚稻肥料運籌方式。

晚稻；濕潤灌溉；肥料運籌；產量

水稻作為我國的第二大糧食作物和第一大口糧作物在國民經濟發展和社會穩定中具有非常重要的作用。并且隨著未來人口的不斷增加，其重要性將更加突出。然而，由于長期以來自身的粗放式發展以及近些年來自然與社會環境的不斷變化，水稻生產過程所面臨的問題也日益突出。如過量投入且低效利用的水肥資源不僅導致了重要資源的相對短缺和自然環境的破壞污染，而且還使得農業生產成本不斷增加，比較效益不斷降低，從而大大挫傷了農民的種糧積極性。這些都在一定程度上阻礙了我國經濟的快速健康穩定發展，威脅著我國的生態和糧食安全，因此，如何提高水肥利用效率是當前我國農業發展的一項重要任務。

盡管近幾年來，人們對這一問題的重視程度不斷增加，也進行了較多的節水節肥試驗研究，然而其中大部分仍僅是停留在單一因素的節水或節肥研究[1～5]，或者只是不同灌溉方式下的不同施氮量研究[6～10]，并且其中還有較多一部分是在室內模擬或盆栽條件下[6，7]進行的，而較少看到有在大田生產條件下針對某一特定節水灌溉方式進行的具體施肥技術(包括施氮量和肥料運籌方式——即NPK比例和基蘗穗肥比)的研究。前人所做的節水灌溉研究[11～13]表明，濕潤灌溉不僅水分利用率高，節水效果好，而且對水稻的產量和品質都有一定的改善提高。本試驗在大田環境下對雙季晚稻在濕潤灌溉條件下的具體施肥技術進行研究探討，通過對不同施氮量和肥料運籌方式處理下水稻的產量、根系和葉片性狀以及節肥效果的綜合評估，篩選出一種節肥效果好、稻谷產量高的施肥技術，為濕潤節水灌溉下的節肥栽培提供理論依據，以切實推進節水節肥技術的發展。

1　材料與方法

1.1試驗材料

供試水稻品種為‘盛泰優018’，系三系雜交中熟雙季晚稻品種，由湖南洞庭高科種業有限公司提供。供試肥料分別為：尿素，重慶建峰化工生產，有效總氮≥46.4%；過磷酸鈣，湖北中化生產(富冠牌)，有效P2O5≥12%；氯化鉀，中化化肥生產(中化牌)，有效K2O≥60%。

1.2試驗方法

試驗于2015年7～10月在湖南省衡陽縣西渡鎮梅花村富農優質稻合作社的稻田中進行。試驗地位于26°59′37.42″N，112°22′52.92″E，海拔70.63 m，屬亞熱帶季風氣候，四季分明，降水充足。年平均氣溫18℃左右，年均降水量約1352 mm。土壤基本理化性質：pH值5.66，堿解氮138.5 mg/kg，有效磷8.0 mg/kg，速效鉀140.9 mg/kg，全氮2.2 g/kg，全磷0.5 g/kg，全鉀20.5 g/kg，有機質37.9 g/kg。

在施純氮150 kg/hm2的條件下，設6種肥料運籌方式處理。A：NPK按1∶0.5∶1，P肥作基肥施入，N、K肥分為基肥40%，分蘗肥30%，孕穗肥30%；B：NPK按1∶0.5∶1，P肥作基肥施入，N、K肥分為基肥50%，分蘗肥30%，孕穗肥20%；C：NPK按1∶0.5∶1，P肥作基肥施入，N、K肥分為基肥60%，分蘗肥30%，孕穗肥10%；D：NPK按1∶0.6∶1.2，P肥作基肥施入，N、K肥分為基肥40%，分蘗肥30%，孕穗肥30%；E：NPK按1∶0.6∶1.2，P肥作基肥施入，N、K肥分為基肥50%，分蘗肥30%，孕穗肥20%；F：NPK按1∶0.6∶1.2，P肥作基肥施入，N、K肥分為基肥60%，分蘗肥30%，孕穗肥10%。

所有處理均設3次重復，并按隨機區組排列，小區面積20 m2，栽插規格為16.7 cm×26.7 cm。水分管理依照節水灌溉方式——濕潤灌溉進行，水稻生長階段僅在施肥時建立淺水層(2～3 cm)，然后讓其自然落干，即全生育期只進行3次灌溉。

1.3測定指標及方法

(1)生育期和莖蘗動態。記載播種期、移栽期、始穗期、齊穗期、成熟期和收獲期。移栽返青后，定點10蔸每5 d記載1次分蘗情況，直至抽穗。

(2)根系生長動態。每7 d每小區取稻株2穴(每穴以稻株基部為中心，挖取行距向16.5 cm、株距向10.0 cm、深度30 cm的土塊)，裝細篩網袋中，用水沖洗干凈。數計總根數、白根數、最長根長、根系鮮重、干重、根冠比。其中白根數以肉眼識別法根據白、黃、灰和黑四級標準區分確定。

(3)根系活力測定。利用傷流液法測定根系活力。

(4)根系總吸收面積和活躍吸收面積測定。利用甲烯藍吸附法進行。

(5)葉面積指數。在分蘗期、孕穗期、齊穗期和乳熟期利用便攜式葉面積儀測定。

(6)成熟期有效莖平均綠葉數(綠葉面積占全葉片2/3以上)及劍葉長(從葉環處至葉尖長)、寬(量最寬處)和面積。

(7)產量及產量構成因素。成熟期測定有效穗數，然后每小區取5穴進行室內考種。各小區單收單曬，計算實際產量。

1.4數據統計分析

分別使用DPS7.05和EXCEL2003軟件進行數據處理。

2　結果與分析

2.1不同肥料運籌方式對產量性狀的影響

如表1所示，在施氮量相同的各肥料運籌方式下，各處理的有效穗數差異不明顯，而實際產量、理論產量及其他各項產量構成因素間表現出顯著差異。實際產量以B處理最高，F處理次之，A處理最低，B、F間差異不顯著；理論產量則以F處理最高，C、B處理次之，D處理最低，且F、C、B處理間的差異也不顯著。B處理的實際產量最高可能與其顯著高于其他各處理的結實率和千粒重，同時又有較高的總粒數有關，而F處理則表現為擁有顯著高于其他處理的總粒數，和相對處于中等偏上水平的結實率和千粒重。B、F處理之間的產量構成差異可能與二者的前后施肥(可能主要是N肥)的不同有關；F處理較高的前期施肥量使之能夠獲得高穎花數和成花數，從而具有高的總粒數，而B處理前期施肥量相對要少于F處理，因此其總粒數也要較F處理少，但B處理后期的施肥量相對F處理要稍高，因此B處理的結實率和千粒重要高于F處理，并且它們對總粒數表現出較強的補償作用。而A和D處理的相對低產也可能與其前期施肥過少而后期施肥過多有關。前期施肥過少導致成花數或總粒數過低，而后期施肥過多則導致植株“貪青晚熟”，不利于籽粒中光合產物積累，從而導致結實率和千粒重偏低，最終導致產量偏低。因此，單就產量和產量構成水平而言，以B、F處理的效果最佳。

表1　不同肥料運籌方式的產量及產量構成

2.2不同肥料運籌方式對莖蘗成穗率的影響

不同肥料運籌方式對莖蘗成穗率的影響也比較大，各處理的大小分別為D>F>E>C>B>A，基本表現為在施氮總量相同的情況下，適當提高P、K肥的施用量可以在一定程度上提高水稻莖蘗成穗率，同時適度的N、K肥后移也可能有利于分蘗成穗(表1)。

2.3不同肥料運籌方式對根系性狀的影響

2.3.1總根數、白根數和白根比

如表2所示，在四個關鍵生育時期，處理F的各項根系數量指標與其他各處理相比均處于較優水平，特別是在孕穗期和乳熟期，這為水稻產量基礎的形成——即粒數和粒重的形成奠定了充實的營養基礎。此外，C處理的表現也總體良好。在生育后期，C、F處理的白根數極顯著高于其他幾個處理(A處理除外)，可能與后期較低的N肥供應水平有關，較低的N水平可能在一定程度上抑制了根系的旺盛生長，降低其新陳代謝水平，從而延緩了根系干物質的消耗和衰老，使得活力較強的白根的數目及比例都維持在較高水平。

表2　不同肥料運籌方式的水稻根系生長情況

(續表2)

測定指標處理分蘗盛期孕穗期齊穗期乳熟期F60bc118a61a311a白根比A0.33a0.13bc0.13bc0.70aB0.33a0.20ab0.17ab0.53aC0.30a0.20ab0.10c0.63aD0.33a0.23a0.10c0.63aE0.37a0.10c0.20a0.57aF0.30a0.20ab0.20a0.70a

2.3.2根系吸收面積與體積

不同肥料運籌方式的傷流速率沒有表現出一定的規律性。而就根系吸收面積和體積而言，各處理在分蘗盛期、孕穗期以及齊穗期內的差異也不顯著，只是在乳熟期階段表現出一定的差異性。如表3所示，在乳熟期，處理A和F的根系吸收面積(包括根系吸收總比面積)顯著大于其他處理，而其根系體積則顯著小于其他處理。

表3　乳熟期不同肥料運籌方式的根系吸收面積及根體積

2.4不同施肥技術對葉片性狀的影響

2.4.1葉面積指數

由表4可知，在分蘗盛期和孕穗期，6種肥料運籌方式的葉面積指數值以E處理最大，顯著大于其余各處理，而在齊穗期和乳熟期則以F處理的最大。B、F處理在孕穗期時的葉面積指數均在7.0左右，為一個比較適宜的水平，從而有利于其形成較多的總粒數。

表4　不同肥料運籌方式下的晚稻各生育時期葉面積指數

2.4.2收獲期綠葉數及劍葉面積

由表5可知，在6種肥料運籌方式中，D處理的收獲期每穗綠葉數顯著高于其他5個處理，單株劍葉面積也顯著高于除A之外的其他處理，此外其劍葉長也處于較高水平。處理A的各項指標水平則與D基本相似。然而A、D處理的產量卻并沒有表現出與其劍葉面積(長)的正相關性，這可能與其后期施氮量偏多而導致的貪青徒長有一定關系。

表5　不同肥料運籌方式下水稻收獲期的葉片性狀

3　討論

3.1不同肥料運籌方式對根、葉及產量性狀的影響

本研究結果顯示，相同施氮量不同肥料運籌方式下的實際產量為B>F>D>C>E>A，其中B處理顯著大于C、E、A和D處理。而在產量構成因素方面，則表現為：總粒數F>A>B>C>E>D，F處理顯著大于其他各處理；結實率B>F>D、C>E>A，各處理間的差異較大，B處理顯著大于其他5個處理，F處理則顯著大于其余4個處理；千粒重B>E>A>F>C>D，各處理之間的差異較小，除B處理顯著大于其他各處理之外，其余5個處理間的差異并不顯著。據此可推測，在施氮量一定的情況下，不同肥料運籌方式對結實率的影響最大；對總粒數的影響也較大，表現為前期施氮量越大，總粒數便越大的趨勢；而千粒重受其影響最小。這也從另一個側面表明了千粒重主要受施氮總量的影響，結實率主要受肥料運籌方式即各階段施肥比例的影響，而總粒數則既受施氮總量的影響又受肥料運籌方式的影響，且前期施氮量是制約其大小的關鍵。

試驗還發現，水稻在不同的肥料運籌方式下還表現出根、葉群體結構特性的不同，從而可能進一步影響到產量及其構成因素的形成。比如就A、D處理而言，可能由于前期施氮量相對較低，導致其四個關鍵生育時期的根干重、地上部干重和總干重都處于一個相對較低的水平，總體葉面積指數也偏低，這可能在一定程度上影響到了其最終的產量。另外，C和F處理前期的氮投入量雖然大于B和E處理，然而在生育前期和中期階段其干物質積累量卻基本低于B、E處理。因此筆者推測，這可能是由于過高的氮投入引起了植株體的旺盛代謝，使得光合產物的代謝消耗增加，從而導致積累量的減少。而C、F處理在乳熟期干物質量的相對增加，可能又從反面證明了這一點，因為C、F處理的后期氮投入量較低，從而降低了代謝損耗。因此進一步推測認為，適宜的肥料運籌方式有利于水稻體內光合產物的積累，從而為產量形成奠定一定的基礎，例如肥料運籌方式B和E。

從理論上說，E的肥料運籌方式應該要優于B，因為E具有更高的P、K肥施用量，這些都有利于產量的提高，特別是結實率和千粒重。然而試驗結果卻顯示E處理的最終產量要極顯著低于B處理，具體表現在總粒數、結實率和千粒重上都顯著低于B處理。究其原因，筆者認為可能與本試驗條件下的田間水分狀態有關。本試驗只于3次施肥時在田間建立了2～3 cm的淺水層，即施基肥和插秧(7月25日)、施分蘗肥(8月1日)和施穗肥(9月1日)時。同時下半年的降雨量又較少，因此在分蘗盛期和灌漿成熟期田間基本處于濕潤或輕度干旱狀態。而這種水分狀態有可能在一定程度上影響到了肥效的發揮。曾有報道表明，N素的促進作用會隨水分脅迫的加劇而慢慢減弱，即濕潤或輕度干旱的田間水分狀態削弱了E處理增施的P、K肥對水稻生長及產量的影響。若能在施穗肥與收獲之間再增灌一次水，建立淺水層，可能會使E處理的效果充分顯現。這有待試驗驗證。

綜上所述可以發現，本試驗條件下B、F處理之所以能夠獲得較高的產量，主要是由于較充足的肥料供應和合理的運籌安排使得其各生育時期的根系吸收、葉片生長及其后期光合產物的轉運分配都能夠較高效而合理地運行。眾所周知，水稻要獲得較高的經濟產量，其根系數量和綠葉面積并不是越多越好，而是需要一個較合理的水平。而這既關系到根、葉自身的合成與消耗的矛盾，還牽涉到根與葉之間物質分配的均衡。例如對于根系而言，雖然較大的根系數量能夠增加根系的吸收與合成能力，但是也導致了根系生長的冗余，即過大的根量不僅不能提高水稻的產量，反而造成不必要的營養損失。因此如何根據產量形成的特點通過水肥等農藝措施的調控使水稻生長的各個階段都能夠擁有較合理的根系和葉片群體性狀，并協調地上與地下、營養與生殖器官之間的物質轉運與分配，對于獲得水稻高產來說是至關重要的。還是以根系為例，有研究者認為，相同的吸收能力下，細根比粗根所消耗的有機物要少，更有利于減少不必要的代謝損失。而輕度水分脅迫能夠降低根系的平均直徑[14]，并增加根毛數量，擴大根系表面積，增強吸收能力[15]。

3.2N素對葉面積指數的“前后補償效應”

同一施氮量不同肥料運籌方式對水稻葉面積指數的影響結果顯示，6種肥料運籌方式處理的葉面積指數均在孕穗期達到最高值，且此時也是各處理間差異最大的時期，之后各自又發生不同程度的降低，最終都降到一個趨于一致的水平。據推測這種一致性可能與總體供氮水平的一致性有關。各處理的葉面積指數在孕穗期的差異主要表現為C>B>A、F>E、D，因此可推測此時的差異可能主要與前期N素的供應水平有關，前期充足的N素供應促進了前期葉片的生長。而綜合各處理葉面積指數在前后階段的差異與一致性，可以發現，N素對葉面積指數的影響在水稻的整個生長發育過程中可能存在著一種前后的補償作用：即在全生育期整體供氮水平一定的情況下，前期氮投入所導致的葉面積指數差異可能會因后期余氮(待投入的氮)的投入而被抵消。

另外，由于本文的數據只是一次試驗的結果，因此本文所提出的結論及討論的正確性及可重復性還有待于進一步驗證。另外，本研究還只探討了不同施肥技術對水稻部分根、葉性狀及產量的影響，而其對水稻的光合性狀以及稻米品質和N肥利用率等的影響也還有待研究。此外，當前對水稻節水節肥技術的省工輕簡化研究還比較少，也值得人們去探索。

4　結論

綜合根系和葉片群體質量及產量情況，同時考慮到化肥減量、優化環境，在本試驗中等土壤肥力及濕潤灌溉條件下，以按N∶P∶K=1∶0.5∶1，基肥∶分蘗肥∶穗肥=5∶3∶2或N∶P∶K=1∶0.6∶1.2，基肥∶分蘗肥∶穗肥=6∶3∶1為宜。

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Research on the Fertilizer Management Approach of Late-rice under Moistening Irrigation

WANG Xuehua，CHENG Yinzhou，YANG Quan，DAI Li，LUO Xiaoren，ZHANG Yule，MA Ranjian

(College of Agronomy，Hunan Agricultural University，Changsha，Hunan 410128，China)

Hybrid rice ‘Shengtaiyou 018’ was used to investigate the water and fertilizer-saving cultivation technology.Under the condition of moistening irrigation and applied N 150 kg/hm2，through 6 fertilizer management pattern：NPK=1∶0.5∶1 or 1∶0.6∶1.2 combined with base fertilizer(B)∶tillering fertilizer(T)∶earing fertilizer(E)=4∶3∶3、5∶3∶2 or 6∶3∶1.The influence of different fertilization methods on rice root、leaf group quality and yield formation，and their relationship were researched，and the relatively optimal fertilization technology was screened out.Results showed that：under the condition of this research，the fertilization pattern of NPK=1∶0.5∶1 and B∶T∶E=5∶3∶2 or NPK=1∶0.6∶1.2 and B∶T∶E=6∶3∶1，may better regulate and control the rice to grow more reasonable roots and population leaf structure，and gain higher economic yield.It is the relative optimal fertilizing pattern in this experiment.

late-rice；moistening irrigation；fertilization technology；yield

2016-03-29

王學華(1963-)，男，教授，博士生導師，從事作物栽培與耕作學研究，Email：13873160151@163.com。

國家科技支撐計劃項目(2013BAD07B11)。

S511.062

A

1001-5280(2016)04-0376-05

10.16848/j.cnki.issn.1001-5280.2016.04.07