輕簡(jiǎn)氮肥管理對(duì)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(qiáng)，胡銳

1廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所/廣東省水稻育種新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510640；2華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)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(guó)糧農(nóng)組織的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，我國(guó)是世界上第二大水稻種植國(guó)，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(guó)和消費(fèi)國(guó)，年均稻谷產(chǎn)量和消費(fèi)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(dòng)力向城市轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致種稻用工成本提高。如何降低勞動(dòng)力投入，實(shí)行輕簡(jiǎn)栽培，降低用工成本，對(duì)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(jìn)展】在廣東水稻生產(chǎn)中，習(xí)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(dǎo)致氮肥利用率低，環(huán)境污染嚴(yán)重，無效分蘗多，成穗率低，病蟲害和倒伏嚴(yán)重，產(chǎn)量較低且不穩(wěn)定。針對(duì)這些問題，2007年研發(fā)出水稻“三控”施肥技術(shù)，該技術(shù)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(shù)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(shù)[4]。此外，目前關(guān)于“一基一追”輕簡(jiǎn)施肥的相關(guān)研究主要是運(yùn)用緩控釋肥作為基肥進(jìn)行的[5]，而用速效氮肥的研究鮮有報(bào)道。關(guān)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(shí)現(xiàn)水稻高產(chǎn)高效。前人研究認(rèn)為，水稻一生中吸收積累的氮素，基肥的貢獻(xiàn)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(dá)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(dá)到了9—12 kg·hm-2·d-1。關(guān)于穗肥的施用時(shí)間，丁艷鋒等[8]研究發(fā)現(xiàn)葉齡余數(shù) 2.5施穗肥對(duì)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(guān)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]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】當(dāng)前水稻生產(chǎn)面臨著勞動(dòng)力緊缺的問題，而現(xiàn)有的氮肥優(yōu)化管理技術(shù)大部分施肥次數(shù)多，亟需研發(fā)更為簡(jiǎn)化的施肥技術(shù)。氮肥的輕簡(jiǎn)施用是減少勞動(dòng)強(qiáng)度，提高種稻效益的有效途徑。目前關(guān)于氮肥輕簡(jiǎn)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(jià)格昂貴，同時(shí)還面臨環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。因此采用普通速效氮肥，減少施肥次數(shù)和施氮量，來實(shí)現(xiàn)氮肥輕簡(jiǎn)施用，對(duì)減少勞動(dòng)力成本，增加種稻效益具有重要意義?！緮M解決的關(guān)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(shí)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(jiǎn)化栽培技術(shù)體系提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2018年晚季和2019年早季在廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所大豐試驗(yàn)基地（113°23′E，23°17′N）進(jìn)行。試驗(yàn)田土壤肥力中等偏上，主要理化性質(zhì)為pH 5.9，有機(jī)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(yàn)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(yàn)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(yàn)方法與設(shè)計(jì)

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，2018年晚季設(shè)置6個(gè)氮肥處理，即不施氮（N0）、三控施肥（TC）、三控減氮（RTC）、輕簡(jiǎn)施氮（SNM1、SNM2、SNM3），重復(fù)4次，共24個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積11.6 m2；2019年早季設(shè)置6個(gè)氮肥處理，即不施氮（N0）、農(nóng)民習(xí)慣（FP）、三控施肥（TC）、輕簡(jiǎn)施氮（SNM2、SNM4、SNM5），重復(fù)4次，共24個(gè)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(yàn)處理設(shè)計(jì)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(xué)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(dú)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(shí)再上水，抽穗后保持干濕交替，收割前一星期斷水。嚴(yán)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(shù)進(jìn)行。

1.4 測(cè)定指標(biāo)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(jì)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(fēng)干，再采用風(fēng)選法將實(shí)粒和空癟粒分開?？挤N時(shí)，測(cè)定每穗穎花數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重，計(jì)算單位面積穎花數(shù)。測(cè)定小區(qū)產(chǎn)量時(shí)，在各小區(qū)收割5 m2（排除邊行），脫粒曬干后進(jìn)行風(fēng)選，清除雜質(zhì)和空癟粒，稱量稻谷總重量。取3個(gè)100 g于105℃烘干至恒重后稱重，計(jì)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(fēng)干后，放置3個(gè)月，送農(nóng)業(yè)農(nóng)村部稻米及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)指標(biāo)包括碾磨品質(zhì)、蒸煮食味品質(zhì)和外觀品質(zhì)，測(cè)定方法參照NY/T 593-2013《食用稻品種品質(zhì)》，測(cè)定重復(fù)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(zhǎng)和長(zhǎng)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(cè)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(gè)位點(diǎn)，利用植物冠層分析儀（AccuPAR LP-80，Decagon，USA）分別在冠層上部測(cè)定入射光照輻射，在冠層底部測(cè)定透射光照輻射，計(jì)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(gè)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(cè)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(cè)量所有綠葉葉面積，烘干稱取干重，計(jì)算比葉重，用于計(jì)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(cè)定葉片和莖稈中氮素濃度，成熟期分別測(cè)定稻草（包括葉片、葉鞘和莖）、枝梗、實(shí)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(dòng)連續(xù)流動(dòng)分析儀（AA3，Bran+Luebbe，Germany）測(cè)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(jìn)行數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)計(jì)分析，采用Pearson法進(jìn)行相關(guān)性分析，采用最小顯著性差異法（LSD）進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果

2.1 不同氮肥管理對(duì)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(gè)輕簡(jiǎn)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(duì)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(shí)率均呈拋物線關(guān)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(shí)率y= -0.028x2+ 4.6434x-185.11，R2=0.46，P＜0.01，結(jié)實(shí)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(guān)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(shí)率對(duì)產(chǎn)量具有重要影響。

2.2 不同氮肥管理對(duì)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(jiǎn)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(duì)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(gè)輕簡(jiǎn)施氮處理葉片SPAD值在PI均低于FP處理；而在HD時(shí)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(jiǎn)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(chǔ)；就輕簡(jiǎn)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(shí)透光率最高，顯著高于SNM1處理；HD時(shí)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(jiǎn)施氮處理群體透光率均顯著大于 FP處理，但在HD時(shí)，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(jiǎn)施氮處理施用穗肥，促進(jìn)了穗分化始期至抽穗期階段的水稻分蘗生長(zhǎng)，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(shí)，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(shí)，SNM2處理的單位面積穎花數(shù)顯著高于其他輕簡(jiǎn)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(jiǎn)施氮處理的LAI在PI均顯著低于FP處理，而在HD時(shí)與FP無明顯差異。同時(shí)，各輕簡(jiǎn)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(zhǎng)后期追肥時(shí)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(guān)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(jiǎn)處理與FP和TC處理相比均無明顯差異；各輕簡(jiǎn)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(jiǎn)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?；貧w分析結(jié)果表明，產(chǎn)量與3個(gè)階段干物質(zhì)積累量呈顯著拋物線關(guān)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(gè)階段的干物質(zhì)積累量關(guān)系較密切。

2.4 不同氮肥管理對(duì)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(jiǎn)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(shí)間可以使水稻中期保持較高的總吸氮量。2019年早季，各輕簡(jiǎn)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(shì)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(shí)，穗粒肥施用量越多，中期吸氮量越多?；貧w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(guān)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(guān)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(xué)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(biāo)外，各輕簡(jiǎn)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(guān)，AE和PFPN與PI-HD階段氮素吸收積累有顯著相關(guān)（表 7）。說明提高水稻中期和后期的吸氮量，促進(jìn)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(biāo)的相關(guān)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(dá)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(jiǎn)氮肥管理對(duì)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(duì)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(guān)[12]，也有研究表明產(chǎn)量與穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重呈正相關(guān)[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(guān)，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(jiǎn)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(jiǎn)氮肥管理主要是通過調(diào)節(jié)穗數(shù)和穗粒數(shù)來擴(kuò)大庫容量，從而保持高產(chǎn)。

前人研究發(fā)現(xiàn)適當(dāng)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(shí)率[14-15]。本研究中，葉齡余數(shù)2.5施用穗肥的輕簡(jiǎn)施肥法，不施分蘗肥仍可維持較高穗數(shù)，主要是因?yàn)楹笃谥厥┧敕势鸨ＬY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(guān)分析結(jié)果也說明水稻產(chǎn)量與主要生育時(shí)期的莖蘗數(shù)均呈拋物線關(guān)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(jiǎn)施氮管理通過優(yōu)化追肥的穗肥施用量和施肥時(shí)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(jìn)水稻高產(chǎn)。

強(qiáng)源活庫栽培有利于促進(jìn)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(zhǎng)過程中的源和庫，更有利于促進(jìn)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(guān)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(biāo)，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(jìn)水稻光合作用，積累較高的光合產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)[20]。同時(shí)，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(qiáng)[21-22]，說明水稻抽穗后如果葉片仍有較高的SPAD值，則可促進(jìn)作物的光合作用，從而實(shí)現(xiàn)水稻高產(chǎn)。本研究結(jié)果表明，在抽穗期時(shí)，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(guān)系。因此，葉齡余數(shù)2.5追施氮肥促進(jìn)了水稻抽穗期葉片的生長(zhǎng)，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(dǎo)致千粒重和結(jié)實(shí)率降低，但施用?；ǚ驶蛄７屎?，可以促進(jìn)抽穗后葉片光合能力，促使結(jié)實(shí)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(jiǎn)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(shí)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(gè)輕簡(jiǎn)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(guān)（P＜0.01）。說明水稻干物質(zhì)積累主要集中在生長(zhǎng)中后期，這與前人的研究結(jié)果相類似[25]，同時(shí)也證實(shí)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(huì)對(duì)水稻生長(zhǎng)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?yàn)榈刈鳛樗胧┯锰岣吡酥仓旮髌鞴俚剑覍?duì)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(jiǎn)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(jiǎn)施氮處理在追施穗肥后，有利于水稻葉片和植株的生長(zhǎng)，加強(qiáng)了光合產(chǎn)物向“庫”流動(dòng)，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(shù)基礎(chǔ)上優(yōu)化的輕簡(jiǎn)施肥方法，其施肥次數(shù)明顯減少。與“三控”施肥技術(shù)相比，葉齡余數(shù)2.5時(shí)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(jiǎn)施肥管理的產(chǎn)量表現(xiàn)與TC處理相當(dāng)。在勞動(dòng)力緊缺問題突出等情況下，采用輕簡(jiǎn)氮肥管理技術(shù)，既可以減少施肥次數(shù)、節(jié)約勞動(dòng)力成本，水稻又高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。

3.2 輕簡(jiǎn)氮肥管理對(duì)氮吸收利用的影響

氮肥施用量、施用時(shí)期和方式對(duì)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(xué)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(shí)氮積累量會(huì)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(jiǎn)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(guān)。表明葉齡余數(shù)2.5施用穗肥的輕簡(jiǎn)氮肥管理是通過分蘗氮肥后移、增加穗肥氮用量，促進(jìn)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(shí)也說明在水稻生殖生長(zhǎng)階段中，幼穗分化始期至抽穗期階段的氮素吸收積累量對(duì)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(zhǎng)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(jiǎn)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(yīng)時(shí)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(huì)提高生物量積累，進(jìn)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?yàn)槿~齡余數(shù)3.5施用穗肥的追肥時(shí)間較早，水稻植株較小，生長(zhǎng)所需氮素較少，導(dǎo)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(shí)間較晚，導(dǎo)致中期氮素不足，水稻生長(zhǎng)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(dāng)總施氮量相同時(shí)，穗粒肥施用量越多，中期吸氮量越多，可能是因?yàn)樗救~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(shí)追施氮肥越多，其氮素吸收積累量越多。

此外，本研究對(duì)水稻產(chǎn)量與總吸氮量進(jìn)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(rèn)為總吸氮量與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)的觀點(diǎn)相一致。而且，與FP處理相比，輕簡(jiǎn)施氮處理的總吸氮量和產(chǎn)量均表現(xiàn)增加趨勢(shì)，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(duì)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(guān)重要。

4 結(jié)論

采用“一基一追”的輕簡(jiǎn)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(shí)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(zhǎng)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(biāo)沒有明顯變化。這一輕簡(jiǎn)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(jiǎn)化高產(chǎn)栽培技術(shù)提供新方法。