輕簡氮肥管理對華南雙季稻產(chǎn)量和氮肥利用率的影響

彭碧琳，李妹娟，胡香玉，鐘旭華?，唐湘如，劉彥卓，梁開明，潘俊峰，黃農(nóng)榮，傅友強，胡銳

1廣東省農(nóng)業(yè)科學院水稻研究所/廣東省水稻育種新技術重點實驗室，廣州 510640；2華南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，廣州 510642

0 引言

【研究意義】水稻（OryzasativaL.）是世界上最主要的糧食作物之一。聯(lián)合國糧農(nóng)組織的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，我國是世界上第二大水稻種植國，約占世界水稻收獲面積的19%，也是世界上最大的稻米生產(chǎn)國和消費國，年均稻谷產(chǎn)量和消費量均占世界的 30%[1]。水稻作為廣東最主要的糧食作物，每年稻谷總產(chǎn)量占糧食作物總產(chǎn)量的 76%以上[2]。近年來，隨著農(nóng)村勞動力向城市轉(zhuǎn)移，導致種稻用工成本提高。如何降低勞動力投入，實行輕簡栽培，降低用工成本，對提高糧食產(chǎn)量、保障糧食安全具有重要意義[3]。【前人研究進展】在廣東水稻生產(chǎn)中，習慣上采取“一炮轟”施肥方法，氮肥大多作為基肥和分蘗肥施用，穗粒肥少施或不施，導致氮肥利用率低，環(huán)境污染嚴重，無效分蘗多，成穗率低，病蟲害和倒伏嚴重，產(chǎn)量較低且不穩(wěn)定。針對這些問題，2007年研發(fā)出水稻“三控”施肥技術，該技術是以控肥、控苗、控病蟲為主要內(nèi)容的高效施肥及配套技術體系，與傳統(tǒng)施肥方法相比，一般減少氮肥 20%，增產(chǎn) 10%左右，氮肥利用率提高10%以上，無效分蘗大幅減少，病蟲害和倒伏大幅減輕，先后入選廣東省和農(nóng)業(yè)部主推技術[4]。此外，目前關于“一基一追”輕簡施肥的相關研究主要是運用緩控釋肥作為基肥進行的[5]，而用速效氮肥的研究鮮有報道。關于氮肥優(yōu)化管理，主要是通過調(diào)控基蘗肥和穗肥的比例來實現(xiàn)水稻高產(chǎn)高效。前人研究認為，水稻一生中吸收積累的氮素，基肥的貢獻約占6.9%，蘗肥占7.5%，穗肥約占26.02%，其余來自土壤氮素[6]。PENG等[7]研究發(fā)現(xiàn)，在分蘗中期施用肥料后短期內(nèi)最大氮素吸收速率能達5—8 kg·hm-2·d-1，在水稻穗分化始期施肥后的4 d左右吸收速率達到了9—12 kg·hm-2·d-1。關于穗肥的施用時間，丁艷鋒等[8]研究發(fā)現(xiàn)葉齡余數(shù) 2.5施穗肥對產(chǎn)量和穗肥利用率的作用大于葉齡余數(shù)0.5、葉齡余數(shù)1.5和葉齡余數(shù)3.5。這些研究表明穗肥的合理施用是提高水稻產(chǎn)量和氮肥效率的關鍵。也有研究發(fā)現(xiàn)氮素穗肥的施用提高了植株各器官的氮水平，穗肥施用量越高，稻米的加工品質(zhì)越好[9]；氮肥后移可以提高秈稻籽粒的碾磨品質(zhì)和外觀品質(zhì)[10]。【本研究切入點】當前水稻生產(chǎn)面臨著勞動力緊缺的問題，而現(xiàn)有的氮肥優(yōu)化管理技術大部分施肥次數(shù)多，亟需研發(fā)更為簡化的施肥技術。氮肥的輕簡施用是減少勞動強度，提高種稻效益的有效途徑。目前關于氮肥輕簡化的研究主要集中在緩控釋肥方面，緩控釋肥可以有效減少施肥次數(shù)，但其使用效果受環(huán)境影響較大，且價格昂貴，同時還面臨環(huán)境污染的風險。因此采用普通速效氮肥，減少施肥次數(shù)和施氮量，來實現(xiàn)氮肥輕簡施用，對減少勞動力成本，增加種稻效益具有重要意義。【擬解決的關鍵問題】本研究旨在探討通過減少氮肥施用次數(shù)和施氮量，確定最適宜的追肥時間，在保持水稻高產(chǎn)和氮高效的前提下，減少施肥人工成本，提高種稻效益，為建立水稻輕簡化栽培技術體系提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2018年晚季和2019年早季在廣東省農(nóng)業(yè)科學院水稻研究所大豐試驗基地（113°23′E，23°17′N）進行。試驗田土壤肥力中等偏上，主要理化性質(zhì)為pH 5.9，有機質(zhì)含量 13.0 g·kg-1，全氮含量 1.42 g·kg-1，速效磷含量 29 mg·kg-1和速效鉀含量 174 mg·kg-1。

2018年晚季，試驗期間的平均氣溫為25.6℃，總降雨量485.4 mm，太陽總輻射量為502 MJ·m-2；2019年早季，試驗期間的平均氣溫 27.0℃，總降雨量是1 496 mm，太陽總輻射量為444 MJ·m-2。各生育階段的氣象數(shù)據(jù)見表1。

表1 2018年和2019年田間氣象數(shù)據(jù)Table 1 Field weather conditions in cropping seasons of 2018 and 2019

1.2 試驗方法與設計

采用隨機區(qū)組設計，2018年晚季設置6個氮肥處理，即不施氮（N0）、三控施肥（TC）、三控減氮（RTC）、輕簡施氮（SNM1、SNM2、SNM3），重復4次，共24個小區(qū)，小區(qū)面積11.6 m2；2019年早季設置6個氮肥處理，即不施氮（N0）、農(nóng)民習慣（FP）、三控施肥（TC）、輕簡施氮（SNM2、SNM4、SNM5），重復4次，共24個小區(qū)，小區(qū)面積15.4 m2。供試氮肥為尿素（46%N），各處理氮肥施用情況見表2。

表2 試驗處理設計Table 2 Experimental design

1.3 田間管理

供試材料選用廣東省農(nóng)業(yè)科學院水稻研究所選育的感溫型常規(guī)秈稻品種五山絲苗。小區(qū)間筑埂、包膜，每小區(qū)獨立排灌。早、晚季磷肥（過磷酸鈣）施用量分別是 375 kg·hm-2和 225 kg·hm-2，鉀肥（氯化鉀）施用量均為225 kg·hm-2。磷、鉀肥全部作為基肥一次性施入。

2018年晚季于7月25日播種，8月13日移栽，11月25日收獲；2019年早季于3月5日播種，4月8日移栽，7月28日收獲。栽插密度為20 cm×20 cm，每穴3苗。水稻插秧后，前期保持淺水，夠苗后曬田，倒二葉露尖時再上水，抽穗后保持干濕交替，收割前一星期斷水。嚴格控制病蟲草鼠害。其他田間管理均統(tǒng)一按水稻三控施肥技術進行。

1.4 測定指標與方法

1.4.1 產(chǎn)量及其構(gòu)成 成熟期每小區(qū)調(diào)查30穴，記錄每穴有效穗數(shù)，并以此計算單位面積有效穗數(shù)。取代表性植株12穴，手工脫粒，自然風干，再采用風選法將實粒和空癟粒分開。考種時，測定每穗穎花數(shù)、結(jié)實率和千粒重，計算單位面積穎花數(shù)。測定小區(qū)產(chǎn)量時，在各小區(qū)收割5 m2（排除邊行），脫粒曬干后進行風選，清除雜質(zhì)和空癟粒，稱量稻谷總重量。取3個100 g于105℃烘干至恒重后稱重，計算含水量，然后折算成含水量14.0%的產(chǎn)量。

1.4.2 稻米品質(zhì) 稻米樣品自然風干后，放置3個月，送農(nóng)業(yè)農(nóng)村部稻米及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心進行檢測，檢測指標包括碾磨品質(zhì)、蒸煮食味品質(zhì)和外觀品質(zhì)，測定方法參照NY/T 593-2013《食用稻品種品質(zhì)》，測定重復3次。碾磨品質(zhì)包括糙米率、精米率和整精米率；蒸煮食味品質(zhì)包括直鏈淀粉含量和膠稠度；外觀品質(zhì)包括堊白粒率、堊白度、粒長和長寬比。

1.4.3 葉片SPAD值和冠層透光率 在分蘗中期、穗分化始期和抽穗期，每小區(qū)選取具有代表性水稻植株6穴，用 SPAD-502（SPAD-502，Osaka，Japan）便攜式葉綠素儀測量葉片（最新完全展開的葉片）的SPAD值。在穗分化始期、抽穗期和成熟期，每小區(qū)選取具有代表性的 5個位點，利用植物冠層分析儀（AccuPAR LP-80，Decagon，USA）分別在冠層上部測定入射光照輻射，在冠層底部測定透射光照輻射，計算透光率。透光率（%）=（透射光照輻射/入射光照輻射）×100。

1.4.4 干物質(zhì)積累量和葉面積指數(shù) 在分蘗中期、穗分化始期、抽穗期和成熟期，每個小區(qū)取代表性水稻植株12穴，分為葉片和莖鞘（抽穗期分開穗）等器官，分別放入烘箱，105℃殺青20 min后75℃烘干至恒重后稱重，以此測定水稻不同器官的干物質(zhì)重。從 12穴樣品中選取代表性植株1穴（分蘗中期為2穴），用 LI-3100（LI-COR，Lincoln，Nebraska，USA）葉面積儀測量所有綠葉葉面積，烘干稱取干重，計算比葉重，用于計算12穴的葉面積。

1.4.5 氮素積累和氮肥利用率 分蘗中期、穗分化始期和抽穗期分別測定葉片和莖稈中氮素濃度，成熟期分別測定稻草（包括葉片、葉鞘和莖）、枝梗、實粒和空秕粒中氮素濃度。將粉碎后的樣品放入烘箱中調(diào)至75℃烘干至恒重，稱取0.25 g左右樣品，凱氏法消化后，采用全自動連續(xù)流動分析儀（AA3，Bran+Luebbe，Germany）測定植株各部分樣品的氮素含量。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Office 2013和Statistix 9.0進行數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)計分析，采用Pearson法進行相關性分析，采用最小顯著性差異法（LSD）進行多重比較。

2 結(jié)果

2.1 不同氮肥管理對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

2018年晚季，TC處理產(chǎn)量最高，其次是SNM2處理（7.92 t·hm-2），顯著高于RTC、SNM1和SNM3處理，產(chǎn)量提高了7.17%—9.24%；SNM2處理有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)均高于RTC、SNM1和SNM3處理，與TC處理沒有顯著差異（表3）。由此可見，葉齡余數(shù)2.5施用穗肥優(yōu)于葉齡余數(shù)1.5和葉齡余數(shù)3.5。2019年早季，3個輕簡施氮處理與FP處理相比產(chǎn)量提高了7.36%—7.51%，與TC處理相比無顯著差異，且其每穗粒數(shù)均顯著高于FP處理。

表3 不同氮肥管理對產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)成的影響Table 3 Grain yield and its components under the different nitrogen managements

回歸分析結(jié)果表明，2018年晚季產(chǎn)量與有效穗數(shù)和結(jié)實率均呈拋物線關系（有效穗數(shù)y=-0.0003x2+0.1831x-19.929，R2=0.80，P＜0.01，有效穗數(shù)為自變量，產(chǎn)量為因變量；結(jié)實率y= -0.028x2+ 4.6434x-185.11，R2=0.46，P＜0.01，結(jié)實率為自變量，產(chǎn)量為因變量），2019年早季產(chǎn)量也與有效穗數(shù)呈拋物線關系（y=-0.0002x2+ 0.1303x- 10.319，R2=0.85，P＜0.01）。由此可見，有效穗數(shù)和結(jié)實率對產(chǎn)量具有重要影響。

2.2 不同氮肥管理對水稻莖蘗數(shù)的影響

2018年晚季，SNM1處理在生育中期和后期的莖蘗數(shù)均最大，且顯著高于TC處理，而RTC、SNM2和SNM3處理則均低于TC處理，SNM2處理在抽穗期（HD）與TC處理無顯著差異。2019年早季，各輕簡施氮處理在分蘗中期（MT）和 HD莖蘗數(shù)均高于TC和FP處理；在穗分化始期（PI）均低于FP處理，但與TC處理相比均無顯著差異；SNM2和SNM4處理在HD莖蘗數(shù)均顯著高于FP和TC處理（圖1）。

2.3 不同氮肥管理對水稻物質(zhì)生產(chǎn)的影響

2.3.1 水稻葉片SPAD值和群體透光率 2018年晚季PI，SNM1處理的葉片SPAD值顯著高于其他處理；但HD則是SNM2處理的葉片SPAD值顯著大于其他處理。2019年早季，TC處理和3個輕簡施氮處理葉片SPAD值在PI均低于FP處理；而在HD時則均顯著高于FP處理（表4）。兩季的數(shù)據(jù)結(jié)果表明在水稻生育的中晚期，三控施肥和輕簡施氮都可以維持高的群體光合能力，為其高產(chǎn)提供了良好的基礎；就輕簡施氮而言，在水稻葉齡余數(shù) 2.5施用穗肥更有利于抽穗期維持高的葉綠素含量。

表4 不同氮肥管理下水稻葉片SPAD值和群體透光率Table 4 Leaf SPAD value and canopy light transmittance under different nitrogen managements

2018年晚季，所有氮肥處理中SNM2處理在PI時透光率最高，顯著高于SNM1處理；HD時SNM1和SNM2處理的群體透光率與TC和RTC處理無明顯差異，但顯著低于SNM3處理。說明葉齡余數(shù)3.5施用穗肥的群體透光率均低于葉齡余數(shù) 2.5。2019年早季 PI，所有輕簡施氮處理群體透光率均顯著大于 FP處理，但在HD時，SNM2和SNM4處理群體透光率均低于TC和FP處理，但無顯著差異。由此可知，輕簡施氮處理施用穗肥，促進了穗分化始期至抽穗期階段的水稻分蘗生長，最終明顯降低了抽穗期的群體透光率。

2.3.2 水稻源庫特征 2018年晚季PI，SNM1處理的水稻葉面積指數(shù)（LAI）顯著高于其他處理；HD時，SNM1處理LAI與TC無明顯差異，均顯著高于SNM2和SNM3處理，而SNM2處理的LAI顯著高于SNM3處理。同時，SNM2處理的單位面積穎花數(shù)顯著高于其他輕簡處理，且該處理的粒葉比值最大，但均與TC處理無明顯差異（表 5）。說明葉齡余數(shù)3.5施用穗肥在生育中期和后期的 LAI大于葉齡余數(shù)2.5和葉齡余數(shù)1.5，而葉齡余數(shù)2.5施用穗肥的單位面積穎花數(shù)和粒葉比均大于葉齡余數(shù) 1.5和葉齡余數(shù)3.5。2019年早季，TC處理和輕簡施氮處理的LAI在PI均顯著低于FP處理，而在HD時與FP無明顯差異。同時，各輕簡處理的單位面積穎花數(shù)和粒葉比分別比FP處理提高9.21%—12.59%和1.08%—22.58%，與 TC處理相比無明顯差異。說明水稻生長后期追肥時間越早，生育中期和后期的葉面積越大；后期追肥量越多，抽穗期葉面積越大。回歸分析表明，產(chǎn)量與單位面積穎花數(shù)呈拋物線關系（y=-0.0049x2+ 0.5294x- 6.1843，R2=0.77，P＜0.01，自變量為單位面積穎花數(shù)，因變量為產(chǎn)量），最適單位面積穎花數(shù)是540.2×106hm-2。

表5 不同氮肥管理下水稻源庫特征Table 5 Source-sink characteristics of rice under different nitrogen managements

2.3.3 水稻干物質(zhì)生產(chǎn)與積累 2018年晚季 PI—HD階段，SNM1和SNM2處理的干物質(zhì)積累量與TC處理相比均無顯著差異；SNM2處理在HD—MA階段及總干物質(zhì)積累量均顯著高于SNM1和SNM3處理，與TC處理無顯著差異。相同施氮量下，葉齡余數(shù)2.5施用穗肥的后期及總干物質(zhì)積累量高于葉齡余數(shù) 1.5和葉齡余數(shù)3.5。2019年早季PI—HD階段，各輕簡處理與FP和TC處理相比均無明顯差異；各輕簡處理在HD—MA階段及總干物質(zhì)積累量均明顯高于FP處理（圖 2）。說明輕簡高效施肥有助于水稻后期和總干物質(zhì)的積累，且在葉齡余數(shù)2.5施用穗肥效果更佳。回歸分析結(jié)果表明，產(chǎn)量與3個階段干物質(zhì)積累量呈顯著拋物線關系（P＜0.01）（圖3），其中前期和中期的R2值較大，故產(chǎn)量與這2個階段的干物質(zhì)積累量關系較密切。

2.4 不同氮肥管理對水稻氮素吸收利用的影響

2.4.1 氮素吸收積累量 圖 4可知，就總吸氮量而言，2018年晚季SNM2處理最高，且顯著高于RTC、SNM1和SNM2處理，與TC處理無顯著差異；2019年早季，各輕簡施氮處理總吸氮量均高于 FP處理。2018年晚季TR—PI階段SNM1處理的吸氮量顯著高于TC處理，在PI—HD階段SNM2和SNM3處理的吸氮量均高于TC處理，SNM2處理在HD—MA階段的吸氮量最大；相同施氮量下，葉齡余數(shù) 2.5施用穗肥處理的后期吸氮量及總吸氮量高于葉齡余數(shù)1.5和

葉齡余數(shù)3.5。說明適宜的追肥時間可以使水稻中期保持較高的總吸氮量。2019年早季，各輕簡處理在TR—PI階段吸氮量與TC處理沒有顯著差異；在PI—HD階段顯著高于FP處理，表現(xiàn)趨勢為SNM2＞SNM4＞SNM5，中期吸氮量越多的處理其總施氮量越多；總施氮量相同時，穗粒肥施用量越多，中期吸氮量越多。回歸分析表明，產(chǎn)量與TR—PI和PI—HD階段的吸氮量以及總吸氮量均呈顯著拋物線關系（P＜0.01）（圖3），說明生育前期和中期的吸氮量與產(chǎn)量的關系較密切。

2.4.2 氮肥利用效率 2018年晚季的氮肥吸收利用率（RE）、氮肥農(nóng)學利用率（AE）和氮肥偏生產(chǎn)力（PFPN）均以SNM2處理最高，且均顯著高于SNM1和SNM3處理。2019年早季，除了SNM5處理的RE指標外，各輕簡施氮處理的RE、AE和PFPN均顯著高于 FP處理，其增加幅度分別為 31.13%—63.19%、46.61%—49.71%和28.85%—38.45%，與TC處理相比均無顯著差異（表6）。

表6 不同氮肥管理下水稻的氮素利用效率Table 6 Nitrogen use efficiency of rice under different nitrogen managements

RE與PI—HD和HD—MA階段吸氮量及總吸氮量有顯著相關，AE和PFPN與PI-HD階段氮素吸收積累有顯著相關（表 7）。說明提高水稻中期和后期的吸氮量，促進總氮素吸收積累，有助于提高氮肥利用率。

表7 不同階段植株吸氮量與氮肥利用效率指標的相關性分析Table 7 Correlation analysis between nitrogen use efficiency and nitrogen uptake at different growth stages

2.5 不同氮肥管理下水稻稻米品質(zhì)

各輕簡施氮處理的稻米品質(zhì)整體表現(xiàn)良好（表8）。2018年晚季，與TC處理相比，各輕簡施氮處理堊白粒率和堊白度均顯著降低，糙米率降低，整精米率提高，碾磨品質(zhì)有所改善。2019年早季，與FP處理相比，各輕簡施氮處理糙米率、堊白粒率和堊白度均降低；SNM2和SNM5處理的糙米率和堊白粒率均比TC處理低，但均未達到顯著水平（P＞0.05）。

表8 不同氮肥管理下水稻稻米品質(zhì)Table 8 Rice grain quality under different nitrogen managements

3 討論

3.1 輕簡氮肥管理對水稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)的影響

水稻產(chǎn)量是各產(chǎn)量構(gòu)成因子共同作用的結(jié)果。不同構(gòu)成因子對水稻產(chǎn)量影響的作用和影響力不同[12-13]，有研究發(fā)現(xiàn)產(chǎn)量與有效穗數(shù)呈顯著正相關[12]，也有研究表明產(chǎn)量與穗粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重呈正相關[13]。本研究結(jié)果表明，水稻產(chǎn)量與有效穗數(shù)顯著正相關，說明有效穗數(shù)的提高是產(chǎn)量增加的重要前提。葉齡余數(shù)2.5施用穗肥的輕簡氮肥管理，與FP處理相比，有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)均較高，與TC處理相比，其有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)均有所增加，說明“一基一追”輕簡氮肥管理主要是通過調(diào)節(jié)穗數(shù)和穗粒數(shù)來擴大庫容量，從而保持高產(chǎn)。

前人研究發(fā)現(xiàn)適當提高水稻穗肥施用量，可有效提高水稻的成穗率，保證一定數(shù)量的有效穗數(shù)，利于形成大穗，提高結(jié)實率[14-15]。本研究中，葉齡余數(shù)2.5施用穗肥的輕簡施肥法，不施分蘗肥仍可維持較高穗數(shù)，主要是因為后期重施穗肥起保蘗作用，使水稻仍能保持較高的有效穗數(shù)，從而維持水稻高產(chǎn)，這與前人的研究結(jié)果相類似[14-15]。相關分析結(jié)果也說明水稻產(chǎn)量與主要生育時期的莖蘗數(shù)均呈拋物線關系（分蘗中期y= -7E - 0.5x2+ 0.0345x+ 3.3333，R2=0.29，P＜0.01；穗分化始期y= -8E - 0.5x2+ 0.0627x- 4.0612，R2=0.46，P＜0.01；抽穗期y= -0.0001x2+ 0.0732x-5.6857，R2=0.82，P＜0.01，莖蘗數(shù)為自變量，產(chǎn)量為因變量），說明輕簡施氮管理通過優(yōu)化追肥的穗肥施用量和施肥時間，在保證足夠穗數(shù)的前提下，減少無效分蘗，提高有效穗數(shù)和成穗率，最終促進水稻高產(chǎn)。

強源活庫栽培有利于促進水稻高產(chǎn)[16]，水稻高產(chǎn)和超高產(chǎn)栽培的重要措施是提高單位面積穎花數(shù)[17-18]。因此，調(diào)節(jié)好水稻生長過程中的源和庫，更有利于促進高產(chǎn)。本研究表明產(chǎn)量與單位面積穎花數(shù)呈拋物線關系，說明庫容量不是越大越好。葉齡余數(shù)2.5施用穗肥的庫容比葉齡余數(shù)1.5和葉齡余數(shù)3.5更接近適宜值，說明適宜的庫容量是保障水稻高產(chǎn)的條件之一。水稻LAI和葉片SPAD值是反映水稻源的重要指標，水稻抽穗期形成適宜的LAI更利于水稻高產(chǎn)[19]。在水稻抽穗后保持較大的葉面積，有利于促進水稻光合作用，積累較高的光合產(chǎn)物，實現(xiàn)高產(chǎn)[20]。同時，較高的葉片SPAD值，植株氮素含量越高，植株的光合能力也越強[21-22]，說明水稻抽穗后如果葉片仍有較高的SPAD值，則可促進作物的光合作用，從而實現(xiàn)水稻高產(chǎn)。本研究結(jié)果表明，在抽穗期時，葉齡余數(shù) 2.5施用穗肥的葉片SPAD值大于葉齡余數(shù)1.5和葉齡余數(shù)3.5，且其葉面積指數(shù)大于葉齡余數(shù)1.5，回歸分析結(jié)果表明產(chǎn)量與穗分化始期和抽穗期的 SPAD值和LAI呈顯著的二次曲線關系。因此，葉齡余數(shù)2.5追施氮肥促進了水稻抽穗期葉片的生長，提高了葉片葉綠素含量和葉面積指數(shù)，有利于提高植株光合作用，降低群體透光率，最終提高水稻群體光能利用率。此外，施用促花肥等穗肥后，群體穎花量增加，加劇庫源矛盾而導致千粒重和結(jié)實率降低，但施用保花肥或粒肥后，可以促進抽穗后葉片光合能力，促使結(jié)實率和粒重增加，這也解釋了本研究中葉齡余數(shù)2.5施用穗肥可以維持高產(chǎn)的原因。

水稻產(chǎn)量的形成是干物質(zhì)積累與分配的過程，水稻產(chǎn)量和干物質(zhì)積累量隨氮肥用量合理提高而增加[23]。多數(shù)研究表明，水稻干物質(zhì)積累量越多，其產(chǎn)量越高[17,20,24-26]。本研究結(jié)果表明，在葉齡余數(shù)2.5施用穗肥的輕簡氮肥處理的總干物質(zhì)量均高于FP處理，且顯著高于葉齡余數(shù) 1.5和葉齡余數(shù) 3.5施用穗肥處理；同時在PI—HD和HD—MA階段干物質(zhì)積累量亦保持較高水平（2018年晚季SNM2處理在PI—HD階段干物質(zhì)占比42.22%，HD—MA階段干物質(zhì)占比36.67%；2019年早季3個輕簡施氮處理在PI—HD階段干物質(zhì)占比41.97%—47.20%，HD—MA階段干物質(zhì)占比33.81%—38.45%），而在水稻前期即TR—PI階段的干物質(zhì)積累量較少；并且，水稻產(chǎn)量與植株總干物質(zhì)積累量存在極顯著正相關（P＜0.01）。說明水稻干物質(zhì)積累主要集中在生長中后期，這與前人的研究結(jié)果相類似[25]，同時也證實了葉齡余數(shù) 2.5施用穗肥是通過提高水稻中期和后期的干物質(zhì)量來保證總干物質(zhì)積累量，最終維持水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

氮肥主要通過氮素吸收利用，影響水稻植株體內(nèi)氮素積累，從而影響碳氮代謝過程，最終改變稻米中淀粉和蛋白質(zhì)的合成。前人研究發(fā)現(xiàn)，氮素穗肥不同施用量及氮肥后移比例會對水稻生長發(fā)育過程中的代謝生理、水稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)產(chǎn)生影響，主要是因為氮素作為穗施用提高了植株各器官氮水平，且對稻米淀粉粘滯性譜特征值影響明顯，最終提高了稻米品質(zhì)[9-10]。本研究中，輕簡施氮處理的稻米堊白粒率和堊白度均比FP處理低，且在2018年晚季中均顯著低于TC處理，說明輕簡施氮處理在追施穗肥后，有利于水稻葉片和植株的生長，加強了光合產(chǎn)物向“庫”流動，最終降低了籽粒堊白粒率和堊白度。

本研究的“一基一追”施肥是在“三控”施肥技術基礎上優(yōu)化的輕簡施肥方法，其施肥次數(shù)明顯減少。與“三控”施肥技術相比，葉齡余數(shù)2.5時追肥的SNM4處理施氮量相同、施肥次數(shù)減少2次，SNM2和SNM5處理施氮量減少10%、施肥次數(shù)減少2次的情況下，輕簡施肥管理的產(chǎn)量表現(xiàn)與TC處理相當。在勞動力緊缺問題突出等情況下，采用輕簡氮肥管理技術，既可以減少施肥次數(shù)、節(jié)約勞動力成本，水稻又高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，具有良好的應用前景。

3.2 輕簡氮肥管理對氮吸收利用的影響

氮肥施用量、施用時期和方式對氮素吸收利用效率和水稻產(chǎn)量有顯著影響[27-29]。合理施用氮肥，不僅能提高氮肥利用率[30-31]，還能提高水稻產(chǎn)量[32-33]。前人研究發(fā)現(xiàn)，在總施氮量相同的情況下，施用穗粒氮肥的田間氮肥吸收利用率和農(nóng)學利用率比施用基蘗氮肥高，氮肥后移提高了穗肥的回收利用率，提高了氮肥的總體利用率，降低了肥料氮素的損失，同時氮積累量會隨穗肥氮用量的增加而增加[6,34-35]。本研究中，葉齡余數(shù)2.5施用穗肥輕簡處理的氮肥利用率顯著高于FP處理，而與TC處理無明顯差異，且氮肥回收利用率與中后期吸氮量呈顯著正相關。表明葉齡余數(shù)2.5施用穗肥的輕簡氮肥管理是通過分蘗氮肥后移、增加穗肥氮用量，促進水稻中期和后期氮素的吸收和利用來維持較高的氮肥利用率，同時也說明在水稻生殖生長階段中，幼穗分化始期至抽穗期階段的氮素吸收積累量對氮肥利用率影響更大。

水稻穗分化始期至抽穗期是水稻生長發(fā)育及產(chǎn)量形成的重要階段，高產(chǎn)水稻的氮肥吸收主要集中在此階段[36]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，葉齡余數(shù)2.5施用穗肥的輕簡氮肥管理氮素吸收積累主要集中在 PI—HD階段，而 TC處理的氮素吸收積累主要集中在 MT—PI和PI—HD階段，相應時期的干物質(zhì)積累量也較高，說明較高的氮素吸收積累也會提高生物量積累，進而提高產(chǎn)量。并且，葉齡余數(shù) 2.5施用穗肥處理的肥料利用率高于葉齡余數(shù)1.5和葉齡余數(shù)3.5，這可能是因為葉齡余數(shù)3.5施用穗肥的追肥時間較早，水稻植株較小，生長所需氮素較少，導致水稻中期和后期氮素積累吸收較低；而在葉齡余數(shù)1.5施用穗肥的追肥時間較晚，導致中期氮素不足，水稻生長較差，其庫容較小，使得后期氮素吸收利用較少。此外，本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)當總施氮量相同時，穗粒肥施用量越多，中期吸氮量越多，可能是因為水稻葉片和莖稈在穗分化始期至抽穗期階段的氮素吸收速率較高，此時追施氮肥越多，其氮素吸收積累量越多。

此外，本研究對水稻產(chǎn)量與總吸氮量進行回歸分析，結(jié)果表明水稻產(chǎn)量隨著總氮積累量的增加而顯著增加。這與董明輝[37]和WU等[38]認為總吸氮量與產(chǎn)量呈顯著正相關的觀點相一致。而且，與FP處理相比，輕簡施氮處理的總吸氮量和產(chǎn)量均表現(xiàn)增加趨勢，尤其是SNM4處理的效果最明顯。因此，提高水稻各生育階段的吸氮量，對水稻植株積累較高的總吸氮量來維持高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)至關重要。

4 結(jié)論

采用“一基一追”的輕簡氮肥管理SNM2（施氮量比TC處理減少10%、穗肥在葉齡余數(shù)2.5時施用、基肥和穗肥分別占40%和60%），其水稻產(chǎn)量和氮肥吸收利用率與 TC（早季施氮 150 kg·hm-2，晚季施氮180 kg·hm-2，基肥∶分蘗肥∶穗肥∶粒肥=4∶2∶3∶1）無顯著差異，但顯著高于FP（早季施氮量180 kg·hm-2，晚季施氮210 kg·hm-2，基肥∶回青肥∶保蘗肥∶長粗肥=3∶2∶3∶2）。SNM2處理的總干物質(zhì)積累量、單位面積穎花數(shù)和總吸氮量均高于FP處理，與TC處理均無顯著差異；稻米的外觀品質(zhì)有所改善，其他指標沒有明顯變化。這一輕簡氮肥管理在減少氮肥用量和施肥次數(shù)的前提下，仍能保持水稻高產(chǎn)和氮肥高效，為水稻輕簡化高產(chǎn)栽培技術提供新方法。