減施氮肥和增氧灌溉對水稻氮代謝關鍵酶活性及氮素利用的影響

張 露，陳書融，吳龍龍，黃 晶，田 倉,2，張均華， 曹小闖，朱春權，孔亞麗，金千瑜，朱練峰※

（1.中國水稻研究所水稻生物學國家重點實驗室，杭州 310062； 2.長江大學農學院濕地生態與農業利用教育部工程中心，荊州 434025）

0 引 言

水稻是重要的糧食作物，氮素營養對水稻的生長發育有著重要作用。氮肥施入土壤，其當季利用率只有35%左右，但在農田中氮肥總損失量可達52%左右，隨著灌溉水或降雨等淋入土壤深層經淋溶損失、地表徑流流失和硝化-反硝化作用損失等，氮肥利用率低，氮肥損失率高，導致中國部分地區出現了一系列嚴重的環境問題，可以通過少施氮量滿足產量的同時使農業生態環境可持續發展。

增加施氮量可以提高水稻各生育期葉片氮代謝酶活性。曝氣灌溉提高產量和氮素利用效率，同時可以降低施氮量。采用適當的缺氮處理與曝氣灌溉相結合，可獲得較高產量。提高稻田氧濃度可以有效提高水稻氮素的吸收和積累，“以氧促氮”對于改善水稻根際環境和氮素利用具有重要的作用，增氧灌溉能夠增強水稻生育后期根系功能、延緩葉片衰老，進一步促進植株氮素積累。在長期淹水下稻田土壤根際氧濃度降低，這導致水稻生理代謝活性下降，養分吸收受阻，植物體內氮代謝途徑發生改變，影響著水稻干物質積累和產量的形成。水稻需水和需氧的特異性容易引發根際缺氧，缺氧環境下嚴重制約水稻生長和產量。

作物根系吸收的氮素必須經過硝酸還原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合酶等氮代謝相關酶同化為有機物質才能被植物所利用。提高根際氧濃度可以提高植物硝酸還原酶、谷氨酰胺合成酶等氮代謝酶生理活性，促進水稻對氮素的吸收和同化，并且水與氮對水稻各生育期氮代謝酶活性及氮素吸收利用有顯著互作作用，控制灌溉和增加氮肥用量可以通過提高氮代謝活性和氮肥利用效率達到增產。微納米氣泡增氧灌溉可增加灌溉水的溶解氧含量，改善稻田土壤通氣性，優化作物根域的氧氣狀況，增加水稻根系對養分和水分的吸收、水稻有效分蘗和干物質積累量，從而促進作物生長發育實現增產。

綜上，已有研究主要集中在氮肥用量或增氧灌溉對水稻產量和氮肥利用等方面的影響，而增氧處理在減少施氮量下對水稻氮代謝過程影響研究較少。因此本研究探討不同氮肥用量下增氧灌溉對水稻氮代謝關鍵酶活性和氮素吸收積累的影響，以期為水稻氮肥減施、田間水肥協同管理和提高水稻氮肥利用提供理論和技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2020年在浙江省杭州市富陽區中國水稻研究所試驗基地網室內進行（30°04′N、119°56′E），網室頂部用透明塑料膜遮雨。試驗以IR45765-3B（深水稻品種）、中浙優8號（雜交水稻品種）和中旱221（旱稻品種）為材料。試驗小區土壤基礎肥力如下：pH值6.52，有機質22.45 g/kg，全氮1.33 g/kg，有效磷14.51 mg/kg，速效鉀104.12 mg/kg，堿解氮 137 mg/kg。常規淹水灌溉（Conventional Flood Irrigation, WL）、微納米氣泡水增氧灌溉（Micro-nano Bubble Water Oxygenation Irrigation, MBWI）

1.2 試驗設計

試驗設2個灌溉模式：常規淹水灌溉（Conventional Flood Irrigation, WL）、微納米氣泡水增氧灌溉（Micro-nano Bubble Water Oxygenation Irrigation, MBWI）和2個氮肥水平即純氮用量195.0 kg/hm（N，常規氮肥處理）和純氮用量157.5 kg/hm（N，減施氮肥處理）共4個處理。試驗采用隨機區組設計，3次重復，小區面積2.6 m（2 m×1.3 m）。增氧灌溉處理在全生育期使用經過微納米氣泡發生器（型號 MBO75-ZS，上海亙輝水處理技術有限公司代理）進行增氧處理的自來水灌溉，淹水灌溉處理在水稻全生育期內保持淹水狀態，灌溉水為未處理的自來水。除分蘗盛期曬田和成熟期排水外，兩處理均保持淹水管理，各處理淹水時水層深度為5～8 cm水層。

三個水稻品種均于2020年5月20日播種，20 d秧齡移栽，每穴單本種植，行株距25 cm×18 cm，中旱221于2020年9月24日成熟期取樣，中浙優8號和IR45765-3B于2020年9月30日成熟期取樣。氮肥為尿素（含N 46%，質量分數，下同），按基肥、分蘗肥、穗肥質量比5∶4∶1施用，基肥在移栽前2天施用，分蘗肥在移栽后7天施用，穗肥于孕穗始期施用。磷肥為過磷酸鈣（含PO13.5%），全部作基肥施用，施用量為90 kg/hm。鉀肥為氯化鉀（含KO 60%），按基肥、穗肥質量比1∶1施用，施用量為150 kg/hm。其余田間農事管理同當地一般高產栽培管理措施。

1.3 測定內容與方法

在實驗室條件下測定了超微氣泡發生系統的增氧效果，即每隔12 h使用便攜式溶氧儀（YSI 550A, YSI Environmental, USA）測定超微氣泡發生系統處理的灌溉水和未進行處理的灌溉水中的溶氧量。

土壤氧化還原電位（Oxidation-Reduction Potential, Eh）采用In Lab Redox白金氧化還原電極（上海梅特勒-托利多公司）進行測定。分別在移栽期、移栽后15天、分蘗盛期、齊穗期、灌漿期和成熟期10:00，將電極探頭插入水稻根際土壤中測定氧化還原電位。

分別于移栽后第15天、分蘗盛期、齊穗期、灌漿期取田間代表性3株水稻植株最上部完全展開葉，去除水稻葉片葉脈，用液氮冷凍后研磨成粉末，-80 ℃保存，用于測定氮代謝酶活性。

測定硝酸還原酶（Nitrate Reductase, NR）活性：稱取0.1 g鮮樣，加入1 mL提取緩沖液，離心后上清液即為粗酶液提取液，用磺胺比色法測定吸光度，計算反應液中所產生的亞硝態氮總量（g）來計算NR活性。

測定谷氨酰胺合成酶（Glutamine Synthetase, GS）活性和谷氨酸合酶（Glutamate Synthase, GOGAT）活性：稱取0.1 g鮮樣，加入1 mL提取緩沖液，4 ℃、13 000 r/min離心25 min，上清液即為粗酶液提取液。GS活性以單位時間產生的-谷氨酰基異羥肟酸與鐵的化合物計算酶活性；通過測定偶聯Gln和NADH氧化反應的吸光值計算GOGAT酶活性。

測定谷丙轉氨酶（Glutamic Pyruvic Transaminase, GPT）活性：稱取0.1 g鮮樣，加入1 mL提取緩沖液，4 ℃、13 000 r/min離心20 min，上清液即為粗酶液提取液，測定丙酮酸含量來計算GPT活度。

分別于移栽期后15天、分蘗盛期、齊穗期、灌漿期、成熟期取代表性植株樣品3穴，將所取水稻植株分為莖、葉、穗三個部分，于烘箱經105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干至恒質量后稱量不同部位的干物質量。成熟期調查有效穗數，每小區按其平均數取代表性植株12穴，風干后測其單株產量，結合小區種植密度計算水稻產量。稱量后的樣品混勻磨碎，采用HSO-HO消化，以半微量凱氏定氮法測定植株全氮含量。

作物氮素積累量=地上部生物量×含氮量；

當季氮肥利用率=（收獲期施氮區地上部總吸氮量-收獲期不施氮區地上部總吸氮量）/氮肥施用量×100%。

1.4 數據處理與統計分析

數據采用Microsoft Excel 進行整理，用IBM SPSS Statistics 23數據分析軟件進行統計分析，并用Origin 2018和Excel繪圖工具進行繪圖。各處理的比較采用最小顯著差數法（Least Significant Difference，LSD）。

2 結果與分析

2.1 水稻葉片氮代謝關鍵酶活性和產量的處理效應

由表1減施氮肥和增氧灌溉下水稻葉片氮代謝關鍵酶活性和產量的交互效應來看，除減施氮肥和增氧灌溉對中浙優8號產量及中旱221的硝酸還原酶活性和IR45765-3B的谷氨酸合酶活性無顯著交互效應（＞0.05）外，對其他品種產量和氮代謝酶活性均存在顯著或極顯著的交互效應（＜0.05或＜0.01）。

表1 減施氮肥和增氧灌溉下水稻葉片氮代謝關鍵酶活性和產量的方差分析F值 Table 1 The F values of variance analysis of key enzyme activities of nitrogen metabolism and yield in rice leaves under reduced nitrogen fertilizer and oxygen-enhancing irrigation

2.2 微納米氣泡水的增氧效果

微納米氣泡水增氧灌溉處理可以顯著提高灌溉水中溶解氧濃度。如圖1所示，25℃飽和水體溶解氧濃度為8.25 mg/L，未處理灌溉水初始溶解氧濃度平均為3.03 mg/L，相同體積（2 000 L）經微納米氣泡水增氧灌溉處理的灌溉水（用超微氣泡發生裝置處理30 min，使水中溶解氧達到飽和）初始濃度平均為7.81 mg/L。隨著靜置時間增加未處理灌溉水含氧量逐漸增加，微納米氣泡水處理的灌溉水體溶解氧濃度下降，在96 h左右未處理灌溉水的溶解氧濃度平均為6.61 mg/L，微納米氣泡水增氧處理的灌溉水溶解氧濃度平均為6.71 mg/L。說明微納米氣泡水增氧處理可以有效增加灌溉水中溶解氧濃度，并且灌溉水溶解氧濃度下降速度緩慢，在處理后的96 h內微納米氣泡水增氧處理灌溉水的溶解氧濃度顯著高于未處理灌溉水溶解氧濃度。

圖1 微納米氣泡水增氧處理對灌溉水溶解氧濃度的影響 Fig.1 Effect of oxygen-enhancing treatment of micro-nano bubble water on dissolved oxygen concentration in irrigation water

2.3 稻田土壤氧化還原電位

氧化還原電位（Eh）可以反映稻田土壤的通氣狀況，由表2可以看出，隨生育期的推進，稻田土壤Eh總體呈現出先降低后上升的趨勢，且均為負值，說明稻田處于還原狀態。從移栽期（TP）到齊穗期（FHS），中旱221、中浙優8號和IR45765-3B各處理間稻田土壤Eh大幅度下降，Eh分別平均降低了79.63、68.06、62.75 mV。移栽期（TP），中旱221、中浙優8號和IR45765-3B所有處理差異不顯著，其他5個生育時期，微納米氣泡水增氧灌溉稻田土壤Eh均高于淹水灌溉，說明增氧灌溉有助于改善稻田土壤通氣狀況，提高稻田土壤Eh。

表2 增氧處理對稻田土壤氧化還原電位的影響 Table 2 Effects of oxygen-enhancing treatments on oxidation-reduction potentials in paddy soil

2.4 減施氮肥和增氧灌溉對水稻葉片氮代謝酶活性的影響。

硝酸還原酶是水稻氮代謝過程中重要的酶，是硝酸鹽還原途徑中的限速因子，是植物氮代謝的調控中心。從圖2可以看出水稻葉片NR活性在整個生育過程均呈單峰曲線變化，隨著生育期進程呈現先增加后下降的趨勢，NR活性峰值在齊穗期，在灌漿期迅速下降。在齊穗期（FHS），同一灌溉方式下，不同施氮量對不同品種葉片NR活性影響不同，增加施氮量可以提高IR45765-3B的NR活性（＜0.05），MBWI-N比MBWI-N處理NR活性提高了10.4%（＜0.05）。中旱221和中浙優8號的WL-N比WL-N處理NR活性分別提高了7.7%、10.3%（＜0.05）。在同一施氮水平上看，與淹水灌溉相比，增氧灌溉顯著提高了NR活性（＜0.05），在齊穗期（FHS），中旱221、中浙優8號、IR45765-3B的MBWI-N比WL-N處理NR活性分別提高了19.0%、23.1%、29.6%，并且在齊穗期（FHS），中浙優8號和IR45765-3B品種的MBWI-N比WL-N處理NR活性分別降低了83、88 nmol/(g·min)（＜0.05）。

圖2 減施氮肥和增氧灌溉處理對不同水稻品種葉片硝酸還原酶活性的影響 Fig.2 Effects of reduced nitrogen fertilizer and oxygen-enhancing irrigation on nitrate reductase activity in leaves of different rice varieties

GS是氮代謝過程中的多功能酶，參與多種氮代謝過程。由圖3可以看出，三個水稻品種水稻葉片在不同生育期GS活性不同，在整個生育進程中呈單峰曲線變化，峰值出現在齊穗期。增施氮肥用量和增氧灌溉均可以增加GS活性，在齊穗期（FHS），中旱221的WL-N比MBWI-N處理GS活性提高13.3%；中浙優8號和IR45765-3B品種各處理間GS活性差異顯著（＜0.05），MBWI-N處理酶活性最高，WL-N處理酶活性最低，并且中浙優8號和IR45765-3B的WL-N比MBWI-N處理GS活性分別提高了4.9%、9.5%。在灌漿期（FS），中旱221、中浙優8號、IR45765-3B三個水稻品種WL-N比WL-N處理谷氨酰胺合成酶活性分別提高了14.8%、9.0%、23.6%，中旱221、中浙優8號的WL-N比MBWI-N處理谷氨酰胺合成酶活性分別高了14.7%、11.7%（＜0.05），IR45765-3B的WL-N與MBWI-N處理谷氨酰胺合成酶活性差異不顯著（＞0.05）。

圖3 減施氮肥和增氧灌溉對不同水稻品種葉片谷氨酰胺合成酶活性的影響 Fig.3 Effects of reduced nitrogen fertilizer and oxygen-enhancing irrigation on leaf glutamine synthetase activity of different rice varieties

高等植物有兩種形式的GOGAT，GS與GOGAT協同反應催化無機氮轉化為穩定的有機氮，實現氮素的初吸收和再吸收。圖4可以看出，隨著水稻生長發育，GOGAT活性不斷增加。不同水稻品種GOGAT活性在MBWI-N處理下酶活性最高，在WL-N處理下GOGAT酶活性最低，增加氮肥用量和增氧灌溉均可以增加GOGAT活性。在齊穗期，三個水稻品種WL-N和MBWI-N處理間GOGAT活性無顯著差異（＞0.05）；在灌漿期（FS），中旱221的WL-N和MBWI-N顯著差異（＜0.05），中旱221和中浙優8號的WL-N比MBWI-N處理GOGAT酶活性分別提高了5.4%、2.1%（＜0.05），而IR45765-3B的WL-N和MBWI-N處理間GOGAT活性差異不顯著（＞0.05）。

圖4 減施氮肥和增氧灌溉對不同水稻品種葉片谷氨酸合成酶活性的影響 Fig.4 Effects of nitrogen fertilizer reduction and increased oxygen-enhancing irrigation on glutamic acid synthase activity in leaves of different rice varieties

谷丙轉氨酶活性可以通過轉氨基作用形成其他的氨基酸和蛋白質，可以反映氮轉化的強度和對環境營養的適應性。圖5表明，三個水稻品種GPT酶活性在分蘗盛期（ATS）達到峰值。中旱221、中浙優8號、IR45765-3B的MBWI-N處理GPT活性最高，WL-N處理GPT酶活性最低。在相同的施氮水平下，微納米氣泡水增氧灌溉葉片GPT活性顯著增加（＜0.05），在分蘗盛期（ATS），中旱221、中浙優8號和IR45765-3B的WL-N處理比WL-N處理GPT活性處理分別高了6.4%、9.6%、4.1%，MBWI-N比WL-N處理GPT活性分別高了15.6%、7.5%、4.8%（＜0.05）；且中旱221的WL-N處理比MBWI-N處理GPT活性高了8.6% （＜0.05），中浙優8號和IR45765-3B的MBWI-N與WL-N處理GPT活性差異不顯著（＞0.05）。

圖5 減施氮肥和增氧灌溉處理對不同水稻品種葉片谷丙轉氨酶活性的影響 Fig.5 Effects of nitrogen fertilizer reduction and oxygen-enhancing irrigation on alanine transaminase activity in leaves of different rice varieties

2.5 不同水稻品種各生育期的含氮量及氮素積累量

從表3可以看出，水稻各生育期不同器官對氮素的吸收存在明顯差異，三個品種水稻莖、葉含氮量隨生育期進程的推進逐漸降低，穗部含氮量逐漸增加。施氮量對不同時期的莖、葉含氮量影響顯著（＜0.05），增氧灌溉對地上部各器官含氮量影響各不相同。在齊穗期（FHS），中旱221比中浙優8號和IR45765-3B葉含氮量低。在成熟期（MS），中旱221和中浙優8號穗部MBWI-N處理含氮量最高，中旱221和中浙優8號的MBWI-N比WL-N處理含氮量分別高2.6%、1.4%（＜0.05），IR45765-3B的MBWI-N與WL-N處理差異不顯著（＞0.05）。中旱221、中浙優8號和IR45765-3B MBWI-N比MBWI-N處理含氮量分別高3.5%、3.7%、5.8%（＜0.05）。分析表明，減少氮肥用量可以降低水稻的含氮量，而微納米氣泡水灌溉處理提高了水稻體內含氮量。

表3 減施氮肥和增氧灌溉處理對不同水稻品種各生育期含氮量的影響 Table 3 Effects of nitrogen fertilizer reduction and oxygen-enhancing irrigation on nitrogen content in different rice varieties at different growth stages

表4可以看出，隨著生育期進程，植株氮素積累量逐漸提高。在常規施肥和微納米氣泡水增氧灌溉下，不同水稻品種氮素積累量顯著增加。在齊穗期（FHS），MBWI-N處理氮素積累量最高，WL-N處理氮素積累量最低；在成熟期（MS），中旱221、中浙優8號的MBWI-N是WL-N處理氮素積累量的1.04倍、1.07倍（＜0.05），IR45765-3B的MBWI-N比WL-N處理氮素積累量差異不顯著（＞0.05）。與常規淹水灌溉（WL）相比，微納氣泡水增氧灌溉（MBWI）可以增加水稻產量，中旱221、中浙優8號的MBWI-N比WL-N處理產量增加了8.4%，8.6%（＜0.05），IR45765-3B的MBWI-N比WL-N處理產量差異不顯著（＞0.05）。在相同的灌溉處理下，中旱221、中浙優8號和IR45765-3B的MBWI-N比MBWI-N處理產量分別增加了5.5%、11.7%、6.7%（＜0.05），并且中旱221的MBWI-N比WL-N處理產量增加了3.5%（＜0.05），而中浙優8號和IR45765-3B的WL-N和MBWI-N處理間沒有顯著差異（＞0.05）。不同品種間當季氮肥利用率存在差異，中浙優8號和IR45765-3B品種當季氮肥利用率高于中旱221，且三個水稻品種均是MBWI-N處理當季氮素利用率最高，中旱221當季氮肥利用率最高為37.52%，中浙優8號當季氮肥利用率最高為55.97%，IR45765-3B當季氮素利用率為 52.59%。中旱 221的 MBWI-N與MBWI-N處理當季氮肥利用率沒有顯著差異（＞0.05），中浙優8號和IR45765-3B的MBWI-N分別是MBWI-N當季氮肥利用率的1.2倍和1.1倍（＜0.05）。中浙優8號不同處理間當季氮肥利用率差異顯著（＜0.05），中旱221、中浙優8號和IR45765-3B的MBWI-N比WL-N處理當季氮肥利用率分別高15.6%、36.2%、21.5%（＜0.05）。

表4 減施氮肥和增氧灌溉處理對不同水稻品種氮素積累量及當季氮肥利用率的影響 Table 4 Effects of nitrogen fertilizer reduction and oxygen-enhancing irrigation on nitrogen accumulation and nitrogen use efficiency in different rice varieties

2.6 氮代謝酶活性與含氮量及氮素積累量的相關性

表5相關分析表明，除齊穗期（FHS）中浙優葉片NR、GOGAT、GPT活性與含氮量及灌漿期（FS）中浙優葉片GOGAT和氮素積累量相關不顯著外，其余各氮代謝酶活性與同葉片氮含量及氮素積累量的相關性均達到顯著或極顯著水平。水稻葉片NR、GS、GOGAT、GPT活性與同葉氮含量和氮積累量正相關，中旱221和中浙優8號氮代謝酶與含氮量及氮素積累量相關最大在GS（FHS）和GOGAT（FS），IR45765-3B氮代謝酶與氮素積累量相關最大在GS（FS），可以將GS酶活性作為判斷水稻齊穗期和灌漿期氮素含量和氮素積累量的指標，分析說明水稻齊穗期和灌漿期氮代謝酶活性的大小與含氮量和氮素積累量關系密切。

表5 水稻葉片含氮量及稻株氮積累量與氮代謝酶活性的相關性 Table 5 Correlations of N content and N accumulation with N metabolism enzyme activities in leaves

3 討 論

3.1 減施氮肥和增氧灌溉下氮代謝關鍵酶響應的差異

氮代謝酶活性影響氮素同化過程，同時氮素水平顯著影響氮代謝關鍵酶活性。植物對氮素吸收和利用必須經過硝酸還原酶、谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合酶等酶參與，在NR和NiR作用下NO-N被還原為NH-N，然后在GOGAT和GS等酶的作用下NH-N被同化為酰胺態氮，進而被作物吸收和利用。在氧充足的環境下許多氨基酸代謝相關合成酶類也有所增加，有助于水稻對氮素的吸收和累積。徐春梅等研究指出，水培條件下對營養液進行增氧處理（使根際溶氧維持在1.0～5.0 mg/L）谷氨酰胺合成酶、谷草轉氨酶和谷丙轉氨酶活性均增加。孫永建等研究表明從施氮水平來看，隨施氮量的提高，功能葉各生育期NR、GS、GOGAT活性及氮含量均有增加趨勢。本研究發現表明，微納米氣泡水增氧灌溉和增加施氮水平均能提高水稻葉片NR、GS、GOGAT、GPT活性，在相同氮肥處理下，微納米氣泡水增氧灌溉提高NR活性，并且中浙優8號在增氧灌溉和減施氮肥用量處理比常規施肥和淹水處理酶NR活性高。植物只能吸收利用酰胺、尿素和氨基酸等水溶性有機氮化物，GS/GOGAT氨同化途徑主要將無機氮同化為有機氮直接被植物體吸收和利用。常規施氮處理和增氧灌溉下GS、GOGAT酶活性最高，能充分同化由NR催化所產生的NH并合成蛋白質，有助于齊穗期對氮素的吸收能力，并且隨著氮素用量的增加，GS和GOGAT活性提高，加速了水稻葉片無機氮的轉化，微納米氣泡水增氧灌溉也可以增加GS和GOGAT活性。GPT是氨基酸形成的關鍵酶，可反映植株體內氮素和氨基酸代謝的活躍程度用。三個水稻品種GPT活性在分蘗盛期最高，隨著生育時期的增加逐漸下降，并且常規施氮處理和增氧灌溉下GPT活性最大，增施施氮處理和增氧處理均可以增加酶活性，表明生育后期水稻對環境的適應性逐漸下降，氮肥水平增加和根際供氧可以改善稻田環境營養。增氧灌溉和減施氮肥處理可以增加氮代謝關鍵酶活性，但增氧灌溉處理如何充分發揮“以氧促氮”作用和水稻不同生育期各氮代謝酶活性對不同氧氮處理的響應是否存在一定的協同關系還有待進一步研究。

3.2 減施氮肥和增氧灌溉下水稻不同部位含氮量和氮素積累量的差異

氮和氧是水稻生長必須的營養因子，水稻利用根系可以從土壤中獲取水分、養分和氧氣，因而土壤中的氧氣濃度制約著水稻根系建成，影響著水稻對氮素的吸收和代謝。氮肥利用率受施氮量和灌溉模式的影響顯著。在土壤通氣性良好的情況下增施氮肥用量維持了氮代謝關鍵酶活性，有利于氮素吸收與利用，同時也有效提高了水稻對氮素的吸收和積累，朱練峰等研究表明，增氧灌溉能夠增強水稻生育后期根系功能、延緩葉片衰老，進一步促進植株氮素積累，趙鋒等研究表明根際增氧和銨硝營養對水稻生物量積累、根系形態構建和氮積累具有明顯的正互作效應。褚光等研究表明增氧灌溉可能提高了灌漿期的水稻植株的生理活性，可促進氮素向籽粒中運轉。微納米氣泡水灌溉處理和增施氮素可以增加水稻體內氮素的含量、植株氮素積累量及水稻產量和當季氮肥利用率。不同品種水稻的氮素積累量和當季氮肥利用率規律存在一定差異，中旱221氮素的積累量明顯低于其他兩個品種，中旱221當季氮肥利用率低于中浙優8號和IR45765-3B，并且減施氮肥和增氧灌溉處理模式的當季氮肥效率高于淹水灌溉的常規施氮處理，此外，增氧灌溉和氮肥水平對水稻生育期葉片氮代謝酶活性和氮素利用特征存在顯著或極顯著的正相關。由此可以表明在減少施氮量的基礎上，進行增氧灌溉可以維持氮代謝酶活性，促進水稻的氮素吸收利用，提高氮肥利用效率，減少稻田氮素損失。在生產實踐中，可以通過適宜“以氧促氮”模式，協調植株生長發育，對于水稻氮素高效利用具有重要意義，但是有關減施氮肥和增氧灌溉對水稻氮素利用的差異機理有待深入研究。

4 結 論

1）增氧灌溉可以改變稻田土壤的氧氣含量，與常規施氮量相比，減施氮量降低氮代謝酶活性，而增氧灌溉可以顯著提高水稻葉硝酸還原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合酶、谷丙轉氨酶活性活性，促進氮素的轉化和運轉。

2）增氧灌溉和減施氮肥處理有助于水稻氮素積累，充分發揮“以氧促氮”的優勢，在減少氮肥用量的同時進行增氧灌溉，可以提高稻株的氮素積累量及產量和氮肥利用率，減少稻田氮素的損失。中旱221、中浙優8號的微納氣泡水增氧灌溉MBWI-N比常規淹水灌溉WL-N處理產量分別增加了8.4%和8.6%（＜0.05）而中旱221、中浙優8號和IR45765-3B的MBWI-N比WL-N處理當季氮肥利用率分別高15.6%、36.2%、21.5%（＜0.05）。

3）各氮代謝酶活性與氮素利用特征存在顯著或極顯著的正相關性，且谷氨酰胺合成酶活性與含氮量及氮素積累量有最大相關系數，據此谷氨酰胺合成酶活性可以用于預測水稻各時期氮素積累量。水稻氮肥減施條件下采用增氧灌溉有助于維持氮代謝酶活性，保證水稻較高氮肥吸收和利用效率。