水肥協(xié)同對(duì)雙季雜交稻農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響

石愛龍，王禮煌，李文秀，王學(xué)華

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，南方糧油作物協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 長(zhǎng)沙 410128)

水稻是我國(guó)主要的糧食作物之一，年播種面積達(dá)3 100 hm2，也是灌溉水用量和化肥消耗量雙高的作物[1]。近年來，隨著傳統(tǒng)水稻種植方式伴隨著水資源短缺，肥料成本過高等矛盾日益突出，水稻干濕交替種植方式越來越受到重視。水分和肥料是影響水稻生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的關(guān)鍵因素，農(nóng)戶為追求產(chǎn)量，往往投入過多水肥而造成浪費(fèi)，故在保障水稻高產(chǎn)的同時(shí)，節(jié)水節(jié)肥成了國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)[2-4]。我國(guó)當(dāng)前水稻的平均施氮量達(dá)到180 kg/hm2，超過全球水平75%，氮肥對(duì)在水稻生產(chǎn)與高產(chǎn)形成上的作用最為突出，增加氮肥投入是增產(chǎn)最有效的農(nóng)藝措施之一[5-7]。故在資源環(huán)境有限的情況下，追求水稻高產(chǎn)和對(duì)氮肥的高效利用，成為各界研究的重點(diǎn)，而研究?jī)?yōu)化減氮處理來減輕肥料施用過多影響農(nóng)田環(huán)境，對(duì)我國(guó)未來的糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[8-9]。我國(guó)絕大部分水稻是水層灌溉條件下種植的，與水層灌溉相比，干濕交替是一種廣泛推廣的節(jié)水灌溉方式，干濕交替除了能節(jié)水外，還能提高水分的利用率，作干濕交替灌溉處理的水稻能節(jié)水高達(dá)44%[10-13]。故水稻作干濕交替灌溉方式具有節(jié)約農(nóng)田用水等特點(diǎn)，而適當(dāng)?shù)臏p氮處理也能達(dá)到緩解土壤長(zhǎng)期偏重化肥施入造成土壤嚴(yán)重的負(fù)效應(yīng)，如土壤理化性質(zhì)變惡劣、土壤板結(jié)酸化等問題[14-15]。

丁能飛等[16]研究表明，各水肥處理間差異不顯著，但水層灌溉易造成水稻成熟期間貪青晚熟，而作干濕交替既能避免貪青晚熟現(xiàn)象也能顯著提高水稻產(chǎn)量，較水層灌溉增產(chǎn)5.9%～6.5%。水和氮肥對(duì)水稻葉面積指數(shù)具有主要的促進(jìn)作用，鉀肥和磷肥其次，干濕交替顯著改善了水稻葉面積配置，葉面積指數(shù)、高效葉面積較水層灌溉分別平均提高20.65%，22.81%，同樣作干濕交替的干物質(zhì)較水層灌溉在抽穗期以后能顯著增加[17]。鄭恩楠等[18]研究表明，水肥處理影響了干物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)，碳含量和土壤呼吸速率以及氮素形態(tài)的積累，控制灌溉下高氮處理下水稻抽穗后期莖葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)相比其他水肥處理具有顯著優(yōu)勢(shì)。褚光等[19]研究表明，灌溉模式和施氮量對(duì)水稻生長(zhǎng)性狀和產(chǎn)量存在明顯的互作效應(yīng)，通過適宜的水和氮運(yùn)籌可充分發(fā)揮其互作效應(yīng)，更利于提高水稻有效穗數(shù)和穗粒數(shù)。故通過節(jié)水節(jié)肥方式來保障高質(zhì)量是水稻一直以來的研究熱點(diǎn)[20]。因此，本研究基于田間試驗(yàn)，通過探索施氮水平和灌溉方式對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的影響，遴選最佳水肥處理組合，旨在為實(shí)現(xiàn)水稻生產(chǎn)節(jié)水節(jié)肥和豐產(chǎn)高效提供理論依據(jù)與技術(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2019年4—10月在湖南省衡陽(yáng)縣梅花村進(jìn)行早晚稻種植，該地位于26°59′N，112°22′E。試驗(yàn)田土壤基本理化性質(zhì)：pH值5.25，有機(jī)質(zhì)37.93 g/kg，全氮2.2 g/kg，全磷20.45 g/kg，全鉀0.48 g/kg，堿解氮138.46 mg/kg，速效磷8.03 mg/kg，速效鉀140.94 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料

尿素(含N 46%)、過磷酸鈣(含P2O512%)、氯化鉀(含K2O 60%)，試驗(yàn)中150 kg/hm2肥料配比為N∶P2O5∶K2O=10∶5∶10，120 kg/hm2肥料配比為N∶P2O5∶K2O=8∶5∶10，0 kg/hm2肥料配比中N為0，P2O5∶K2O為5∶10。

供試品種為早稻陵兩優(yōu)942(全生育期113.7 d)、晚稻領(lǐng)優(yōu)華占(全生育期124.8 d)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)施氮量和灌溉方式2個(gè)因素。設(shè)置N1～N3共3個(gè)施氮水平(早晚稻均分別為150，120，0 kg/hm2)和W1～W3共3個(gè)灌溉方式(早晚稻均分別為水層灌溉、濕潤(rùn)灌溉、干濕交替灌溉)，其中水層灌溉：全生育期保持2～3 cm水層，收獲前7 d斷水；濕潤(rùn)灌溉：全期濕潤(rùn)無(wú)水層；干濕交替灌溉：淺水層(3 cm)→落干后3 d→淺水層。共9個(gè)處理。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，灌溉方式為主區(qū)，施氮量為副區(qū)。重復(fù)3次，小區(qū)面積20 m2。早晚稻各處理統(tǒng)一施P2O575 kg/hm2，K2O 150 kg/hm2，磷肥全部作基肥，鉀肥為基肥和分蘗肥各50%。氮肥施肥方案為，基肥∶蘗肥∶穗肥=4∶3∶3。早晚稻均為人工手插，早稻密度為16.7 cm×20 cm，晚稻密度為16.7 cm×26.7 cm。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 葉片SPAD值(葉綠素) 使用便攜式葉綠素儀SPAD-502 PLUS 在各生育時(shí)期進(jìn)行測(cè)定。每小區(qū)選生長(zhǎng)一致的植株10株，測(cè)量頂1葉SPAD值，其平均值作為該樣品的SPAD值。

1.4.2 葉面積指數(shù)(LAI) 于分蘗盛期、孕穗期、齊穗期、乳熟期每小區(qū)取樣2穴，人工測(cè)定采用面積(系數(shù))法，單株葉面積(cm2)=Li×Di×k。式中，Li為綠色葉片的長(zhǎng)度，Di為葉片最大寬度，k為校正系數(shù)取0.75。葉面積指數(shù)(LAI)=(單株葉面積×m)/108。式中，m為各密度1 hm2的穴數(shù)。

1.4.3 干物質(zhì)積累 將測(cè)定葉面積的樣品按莖鞘、葉、穗分開，于105 ℃烘箱中殺青30 min，在80 ℃下烘干至恒質(zhì)量，冷卻至室溫后用電子天平稱取干質(zhì)量。

1.4.4 水稻成熟期產(chǎn)量的測(cè)定 成熟期調(diào)查有效穗數(shù)(80穴/小區(qū))，并根據(jù)平均穗數(shù)每小區(qū)取樣5穴考察穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、結(jié)實(shí)率，計(jì)算理論產(chǎn)量；小區(qū)分收分曬，計(jì)算實(shí)際產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 23.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與統(tǒng)計(jì)分析，采用Duncan′s新復(fù)極差分析法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 水稻不同生育期SPAD的變化

如表1所示，在施氮量與灌溉方式處理下，隨著生育期的推進(jìn)，早晚稻SPAD值基本上呈先增后減的趨勢(shì)，主要在齊穗期達(dá)到峰值。

表1 水稻不同生育時(shí)期葉片的SPADTab.1 SPAD of rice leaves at different growth stages

從施氮水平來看，早晚稻在全生育期的SPAD值主要呈N1、N2>N3的趨勢(shì)。從施氮水平的F值可知，早晚稻在各個(gè)生育期對(duì)水稻SPAD的影響分別達(dá)到極顯著和顯著水平。在分蘗盛期，早稻SPAD值呈N1、N2顯著高于N3，并且N1和N2之間差異不顯著，晚稻呈N1顯著高于N2、N3，并且N2和N3之間無(wú)顯著差異。在孕穗期，早稻呈N2顯著高于N3，但N1同N2和N3之間差異不顯著，晚稻呈N1顯著高于N3，但N2同N1和N3之間差異不顯著。在齊穗期，早晚稻均呈N1、N2顯著高于N3，并且N1和N2之間無(wú)顯著差異。在乳熟期，早稻呈N1、N2顯著高于N3，并且N1和N2之間無(wú)顯著差異，晚稻呈N1顯著高于N2，N2顯著高于N3。在早稻(各個(gè)生育期)和晚稻(孕穗期和齊穗期)N1和N2之間的葉片SPAD值相近，但在晚稻(分蘗盛期和乳熟期)N1高于N2。

從灌溉方式來看，各處理間對(duì)早晚稻SPAD值均呈W1>W3>W2的趨勢(shì)。從灌溉方式的F值可知，僅在早稻(孕穗期)和晚稻(生育前期)對(duì)水稻SPAD值的影響達(dá)到顯著或極顯著水平，而在早稻(分蘗盛期和生育后期)和晚稻(生育后期)均未達(dá)到顯著水平。在早稻(分蘗盛期和生育后期)和晚稻(生育后期)的SPAD值均呈W1、W2和W3之間無(wú)顯著差異。在早晚稻孕穗期，SPAD值均呈W1顯著高于W2、W3，并且W2和W3之間無(wú)顯著差異。在晚稻分蘗盛期，SPAD值呈W1顯著高于W2，W3同W1和W2之間差異不顯著。綜上說明，灌溉方式對(duì)水稻SPAD值的顯著影響主要集中在水稻生育前期，而在生育后期影響較小，而對(duì)早晚稻全生育期來說，以W1提高水稻葉片SPAD值作用效果最佳，W3其次。

從施氮水平和灌溉方式的互作效應(yīng)來看，各生育時(shí)期在早晚稻葉片SPAD值上均存在極顯著的交互效應(yīng)。在分蘗盛期，早稻以N1W1處理最高，N2W1處理其次，兩者顯著高于其他處理，最低為N3W2處理，增幅達(dá)33.6%～36.49%，晚稻以N1W1處理最高，N1W3處理其次，兩者顯著高于最低N2W2處理，增幅達(dá)12.38%～17.08%。在孕穗期，早稻以N2W1處理最高，N1W1和N3W1處理其次，并且三者顯著高于最低N3W3處理，增幅達(dá)15.49%～17.39%，晚稻以N2W1處理最高，N1W1處理其次，兩者顯著高于最低N3W2處理，增幅達(dá)12.67%～13.50%。在齊穗期，早稻以N1W1最高，N2W1處理其次，兩者顯著高于最低N3W2處理，增幅達(dá)13.40%～14.04%，晚稻以N1W1最高，N1W3處理其次，兩者顯著高于最低N3W2處理，增幅達(dá)32.85%～34.30%。在乳穗期，早稻以N1W1最高，N2W1處理其次，兩者顯著高于最低N3W2處理，增幅達(dá)26.98%～27.88%，晚稻以N1W1最高，N1W3處理其次，兩者顯著高于最低處理N3W2，增幅達(dá)29.22%～36.45%。綜上早晚稻(生育前期)SPAD值均以N1W1和N2W1處理較高，早晚稻(生育后期)以N1W1、N1W3和N2W1處理較高。

通過施氮水平與灌溉方式互作的F值比較可知，不同處理間對(duì)水稻SPAD值的影響程度順序：早稻為乳熟期>分蘗盛期>齊穗期>孕穗期，晚稻為乳熟期>孕穗期>齊穗期>分蘗盛期。說明不同處理早晚稻SPAD值影響均以乳熟期最大，整體表現(xiàn)為早晚稻生育后期影響較大。相關(guān)性分析表明，早晚稻SPAD值均與產(chǎn)量呈正相關(guān)，而在早稻(分蘗盛期)、早晚稻(生育后期)均呈極顯著正相關(guān)，晚稻(分蘗盛期)呈顯著正相關(guān)，早晚稻均在生育后期的相關(guān)系數(shù)較大，說明生育后期的SPAD值對(duì)產(chǎn)量影響更大。

以上分析表明，施氮水平和生育前期的灌溉方式以及施氮水平與灌溉方式互作均對(duì)葉片SPAD值產(chǎn)生顯著影響，在早稻生育后期的N1W1、N1W2、N2W1和N2W3處理和晚稻生育后期的N1W1、N1W3處理，它們不僅SPAD值較高，且其SPAD值與產(chǎn)量的相關(guān)更密切，因此增產(chǎn)潛力更大。

2.2 水稻不同生育期葉面積指數(shù)的變化

如表2所示，在施氮量與灌溉方式處理下，隨著生育期的推進(jìn)，早晚稻葉面積指數(shù)(LAI)值基本上呈先增后減的趨勢(shì)，早稻在孕穗期達(dá)到峰值，晚稻在齊穗期達(dá)到峰值。

表2 水稻不同生育時(shí)期的葉面積指數(shù)(LAI)Tab.2 Leaf area index of rice at different growth stages(LAI)

從施氮水平來看，早稻(全生育期)和晚稻(生育前期)的LAI值均呈N2>N1>N3的趨勢(shì)，而晚稻(生育后期)在生育后期的LAI值呈N1>N2>N3的趨勢(shì)。從施氮水平的F值可知，早晚稻(全生育期)對(duì)LAI值的影響均達(dá)到極顯著水平。在早稻(全生育期)和晚稻(生育前期)均呈N1、N2顯著高于N3，并且N1和N2之間無(wú)顯著差異。在晚稻(生育后期)均呈N1顯著高于N2，N2顯著高于N3。在早稻(全生育期)和晚稻(生育前期)N1和N2之間的LAI值相近，但在晚稻(生育后期)N1高于N2。

從灌溉方式來看，早稻LAI值呈W2、W3>W1，晚稻呈W3>W2、W1的趨勢(shì)。從灌溉方式的F值可知，各處理間早晚稻LAI值均不存在顯著性差異，說明灌溉方式未對(duì)LAI值產(chǎn)生明顯影響。綜合早晚稻各生育期來說，以W3既能達(dá)到節(jié)水的效果也能提高水稻的LAI效果最佳，W2其次。

從施氮水平和灌溉方式的互作效應(yīng)來看，各生育時(shí)期在早晚稻LAI值上均存在極顯著的交互效應(yīng)。在分蘗盛期，早稻以N1W2處理最高，N2W2處理其次，兩者相較最低N3W1處理，增幅達(dá)197.37%～232.89%，晚稻以N2W3處理最高，N1W3處理其次，兩者相較最低N3W3處理，增幅達(dá)93.88%～134.69%。在孕穗期，早稻以N2W1處理最高，N2W2處理其次，兩者相較最低N3W1處理，增幅達(dá)186.97%～197.26%，晚稻以N2W2處理最高，N2W3處理其次，兩者相較最低N3W2處理，增幅達(dá)68.61%～81.88%。在齊穗期，早稻以N2W2處理最高，N1W3其次，兩者相較最低N3W1、N3W2處理，增幅達(dá)129.81%～136.02%，晚稻以N1W3處理最高，N1W1處理其次，兩者相較最低N3W2處理，增幅達(dá)110.37%～134.15%。在乳熟期，早稻均以N1W3處理最高，N2W1處理其次，兩者相較最低N3W1處理，增幅達(dá)165.49%～170.42%，晚稻以N1W3處理最高，N1W1處理其次，兩者相較最低N3W1處理，增幅達(dá)107.54%～116.07%。綜上說明，早稻在生育前期的LAI值增長(zhǎng)速度較快，晚稻在生育后期LAI值增長(zhǎng)速度較快。在生育后期時(shí)，早晚稻LAI值均呈N1W1、N1W2、N1W3處理和N2W1、N2W2、N2W3處理之間差異不顯著，而早晚稻生育后期的N2W2、N2W3相較其他處理既能起到節(jié)肥節(jié)水的作用，也有較高的LAI。通過增長(zhǎng)幅度可知，早稻增長(zhǎng)幅度整體上高于晚稻，說明晚稻應(yīng)適當(dāng)提高施氮量來促進(jìn)晚稻葉面積指數(shù)的增長(zhǎng)。

通過施氮水平與灌溉方式互作的F值比較可知，不同處理間對(duì)水稻LAI值的影響程度順序：早稻為乳熟期>分蘗盛期>孕穗期>齊穗期，晚稻為分蘗盛期>乳熟期>齊穗期>孕穗期。說明不同處理早晚稻LAI值影響均以乳熟期最大。相關(guān)性表明，早晚稻LAI值均與水稻產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，并且總體上都以早晚稻乳熟期的相關(guān)系數(shù)較大。說明生育后期的LAI值對(duì)產(chǎn)量影響更大。

以上分析表明，施氮水平以及施氮水平與灌溉方式互作均對(duì)葉片LAI值產(chǎn)生顯著影響，在生育后期的N1W1、N1W2、N1W3和N2W2、N2W3處理不僅LAI值較高，且其LAI值與產(chǎn)量的相關(guān)更密切，因此增產(chǎn)潛力更大。

2.3 水稻不同生育期單株干物質(zhì)量的變化

如表3所示，隨著生育期的推進(jìn)，早晚稻單株干物質(zhì)量基本上呈不斷遞增的趨勢(shì)，均在成熟期達(dá)到峰值。

表3 水稻不同生育期單株干物質(zhì)量Tab.3 Dry matter mass per plant in different growth stages of rice g

從施氮水平來看，早稻(全生育期)和晚稻(生育前期)單株干物質(zhì)量均呈N2>N1>N3的趨勢(shì)，而在晚稻(生育后期)單株干物質(zhì)量呈N1>N2>N3的趨勢(shì)。從施氮水平的F值可知，早晚稻(全生育期)對(duì)單株干物質(zhì)量的影響均達(dá)到顯著或極顯著水平。在早稻(生育前期、齊穗期和成熟期)和晚稻(孕穗期、乳熟期和成熟期)均呈N1、N2顯著高于N3，并且N1和N2之間無(wú)顯著差異。在早稻(乳熟期)呈N2顯著高于N1，N1顯著高于N3。在晚稻(分蘗盛期)呈N2顯著高于N3，N1同N2和N3之間差異不顯著，而在晚稻(齊穗期)呈N1顯著高于N2，N2顯著高于N3。除早稻(乳熟期)單株干物質(zhì)量呈N2高于N1和晚稻(齊穗期)單株干物質(zhì)量呈N1高于N2外，其余早晚稻時(shí)期單株干物質(zhì)量均呈N1和N2相近，整體上說明減氮并不會(huì)顯著降低水稻單株干物質(zhì)量。

從灌溉方式來看，各處理間對(duì)早晚稻單株干物質(zhì)量均表現(xiàn)為W3>W2>W1的趨勢(shì)。從灌溉方式的F值可知，早稻(全生育期)和晚稻(成熟期)對(duì)單株干物質(zhì)量均未達(dá)到顯著水平，而晚稻(生育前期、齊穗期和乳熟期)對(duì)單株干物質(zhì)量達(dá)到顯著水平，說明灌溉方式對(duì)早稻影響較小，對(duì)晚稻影響較大。在晚稻(分蘗盛期)呈W3顯著高于W1，W2，且W1與W2之間差異不顯著，晚稻(孕穗期和齊穗期)均呈W3顯著高于W1，W2同W3和W1之間差異不顯著，晚稻(乳熟期)呈W3顯著高于W2，W2顯著高于W1。綜上以W3對(duì)單株干物質(zhì)量增長(zhǎng)效果較好，W2其次。

從施氮水平和灌溉方式的互作效應(yīng)來看，各生育時(shí)期在早晚稻單株干物質(zhì)量上均存在極顯著的交互效應(yīng)。在早晚稻(全生育期)均以N3W1處理最低。在分蘗盛期，早稻以N2W2處理最高，N2W3處理其次，兩者相較N3W1處理，增幅達(dá)138.53%～162.39%，晚稻以N2W3處理最高，N1W3處理其次，兩者相較N3W1處理，增幅達(dá)65.93%～75.79%。在孕穗期，早稻以N2W2處理最高，N1W3處理其次，兩者相較N3W1處理，增幅達(dá)150.45%～170.53%，晚稻孕穗期以N2W3處理最高，N1W3處理其次，兩者相較N3W1處理，增幅達(dá)52.41%～73.02%。在齊穗期，早稻以N2W3處理最高，N1W2處理其次，兩者相較N3W1處理，增幅達(dá)95.83%～106.33%，晚稻以N1W3處理最高，N1W2處理其次，兩者相較N3W1處理，增幅達(dá)56.36%～73.02%。在乳熟期，早稻以N2W3處理最高，N2W2處理其次，兩者相較N3W1處理，增幅達(dá)120.77%～125.92%，晚稻以N1W3處理最高，N2W3處理其次，兩者相較N3W1處理，增幅達(dá)60.76%～67.72%。在成熟期，早稻以N2W3處理最高，N1W3處理其次，兩者相較N3W1處理，增幅達(dá)147.50%～157.53%，晚稻以N1W3處理最高，N1W2處理其次，兩者相較N3W1處理，增幅達(dá)79.55%～110.80%。通過增長(zhǎng)幅度可知，早稻增長(zhǎng)幅度高于晚稻，說明早稻下各處理生長(zhǎng)發(fā)育更旺盛，晚稻一定程度上應(yīng)提高施氮量以促進(jìn)晚稻干物質(zhì)量的積累。

通過施氮水平與灌溉方式互作的F值比較可知，不同處理間對(duì)水稻LAI值的影響程度順序：早稻為孕穗期>成熟期>乳熟期>齊穗期>分蘗盛期，晚稻為成熟期>齊穗期>分蘗盛期>乳熟期>孕穗期。說明不同處理對(duì)早晚稻單株干物質(zhì)量的影響，早稻以孕穗期較大，晚稻以成熟期較大。相關(guān)性表明，早晚稻單株干物質(zhì)量均與水稻產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，早晚稻均偏向以生育后期的單株干物質(zhì)量與產(chǎn)量相關(guān)系數(shù)較大，說明生育后期的單株干物質(zhì)量對(duì)產(chǎn)量影響更大。

以上分析表明，施氮水平以及施氮水平與灌溉方式互作均對(duì)單株干物質(zhì)量產(chǎn)生顯著影響，而灌溉方式僅對(duì)晚稻單株干物質(zhì)量產(chǎn)生顯著影響。在生育后期，早晚稻的N2W2、N2W3、N1W2、N1W3處理不僅單株干物質(zhì)量較高，且與產(chǎn)量相關(guān)更密切，因此增產(chǎn)潛力更大。

2.4 水肥協(xié)同對(duì)水稻產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

如表4所示，從施氮水平來看產(chǎn)量，早稻理論和實(shí)際產(chǎn)量均呈N2>N1>N3的趨勢(shì)，晚稻理論和實(shí)際產(chǎn)量呈N1>N2、N3的趨勢(shì)，并且各施氮水平之間存在極顯著差異，早稻理論和實(shí)際產(chǎn)量呈N1和N2之間無(wú)顯著差異，但兩者顯著高于N3，增幅分別為50.92%～61.93%和53.21%～59.64%，晚稻理論產(chǎn)量呈N1顯著高于N2和N3，但N2和N3之間無(wú)顯著差異，而N1相較兩者增幅達(dá)17.27%～19.54%，晚稻實(shí)際產(chǎn)量呈N1和N2之間無(wú)顯著差異，但兩者顯著高于N3，增幅達(dá)21.65%～32.68%，以上說明晚稻產(chǎn)量增長(zhǎng)幅度低于早稻，晚稻應(yīng)該適當(dāng)?shù)脑龅赃m應(yīng)晚稻品種達(dá)到增產(chǎn)。早稻理論、實(shí)際產(chǎn)量和晚稻實(shí)際產(chǎn)量呈N1和N2相近。綜上說明，減氮不會(huì)顯著降低水稻產(chǎn)量，但相較晚稻也不會(huì)起到高產(chǎn)的效果。從灌溉方式來看，灌溉方式對(duì)早晚稻理論和實(shí)際產(chǎn)量均呈現(xiàn)W3略高，但各處理間沒有顯著差異，說明灌溉方式未對(duì)實(shí)際和理論產(chǎn)量產(chǎn)生明顯影響。從施氮水平與灌溉方式的互作效應(yīng)來看，理論產(chǎn)量，早稻以N2W3處理最高，N2W2處理其次，并且兩者之間差異不顯著，晚稻以N1W3處理最高，N1W2處理其次，并且兩者之間差異不顯著；實(shí)際產(chǎn)量，早稻以N2W3處理最高，N1W3處理其次，并且兩者之間差異不顯著，晚稻以N1W3處理最高，N1W2處理其次，并且兩者間差異不顯著。N1W3處理對(duì)晚稻理論產(chǎn)量的增產(chǎn)相比其他處理增幅達(dá)5.99%～44.49%，對(duì)實(shí)際產(chǎn)量增產(chǎn)達(dá)9.31%～55.22%，N2W3處理對(duì)早稻理論產(chǎn)量的增產(chǎn)相比其他處理增幅達(dá)6.76%～95.59%，對(duì)實(shí)際產(chǎn)量增產(chǎn)達(dá)6.63%～97.31%，以增產(chǎn)幅度來看，以N2W3處理的增產(chǎn)效果較大。

如表4可知，從施氮水平來看產(chǎn)量構(gòu)成因素，施氮水平對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成因素均達(dá)到極顯著或顯著水平。早晚稻的有效穗值均呈N1>N2>N3的趨勢(shì)，早稻呈N1、N2顯著高于N3，但N1和N2之間無(wú)顯著差異，晚稻以N1顯著高于N2，N2顯著高于N3。早稻

表4 各處理水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素Tab.4 Rice yield and yield components in each treatment

穗粒數(shù)值呈N2>N1>N3的趨勢(shì)，晚稻穗粒數(shù)值呈N3>N2>N1的趨勢(shì)，早稻呈N1、N2顯著高于N3，但N1和N2之間無(wú)顯著差異，晚稻呈N3顯著高于N1，但N2同N3和N1之間差異不顯著。早晚稻結(jié)實(shí)率均呈N3>N2>N1的趨勢(shì)，早稻以N3顯著高于N2，N2顯著高于N1，晚稻以N3顯著高于N2、N1，但N1和N2之間無(wú)顯著差異。千粒質(zhì)量，早稻以N3高，晚稻以N1、N2高，早稻呈N3顯著高于N1、N2，晚稻呈N1、N2顯著高于N3，并且早晚稻N1和N2之間無(wú)顯著差異。早稻產(chǎn)量構(gòu)成因素呈N2高于或相近于N1，晚稻產(chǎn)量構(gòu)成因素呈N1高于或相近于N2，說明早稻中氮不僅起到節(jié)肥作用，而且產(chǎn)量構(gòu)成因素表現(xiàn)也較好，晚稻呈高氮的產(chǎn)量構(gòu)成因素表現(xiàn)較好。

從灌溉方式來看產(chǎn)量構(gòu)成因素，早晚稻的有效穗數(shù)均呈W3略高于W1、W2；早稻穗粒數(shù)以W2略高，晚稻穗粒數(shù)以W3略高；早晚稻的結(jié)實(shí)率均以W2略高于W1、W3；早稻千粒質(zhì)量以W2略高，晚稻以W1略高。從灌溉方式的F值可知，除晚稻穗粒數(shù)存在顯著水平外，早晚稻其余產(chǎn)量構(gòu)成因素均未達(dá)顯著水平，整體上說明灌溉方式未對(duì)水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素產(chǎn)生明顯影響。

從施氮水平和灌溉方式的互作效應(yīng)來看產(chǎn)量構(gòu)成因素，在產(chǎn)量構(gòu)成因素上均存在極顯著的交互效應(yīng)。有效穗數(shù)和穗粒數(shù)的差異是造成水稻產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素差異最重要的因素，故優(yōu)先著重于有效穗數(shù)和穗粒數(shù)。有效穗數(shù)，早稻以N1W1處理最高，N1W1、N1W2處理其次，并且三者之間差異不顯著，三者顯著高于其他處理，增幅達(dá)6.15%～78.74%以上，晚稻以N1W3處理最高，N1W1、N1W2處理其次，并且三者之間差異不顯著，三者顯著高于其他處理，增幅達(dá)17.72%～67.24%。穗粒數(shù)，早稻以N2W1處理最高，N2W3處理其次，兩者相較最低N3W1處理，增幅達(dá)39.22%～42.09%，晚稻以N3W3最高，N3W2其次，兩者相較最低N3W1處理，增幅達(dá)18.97%～31.43%，相較對(duì)照組N3水平下各處理以N2W2處理最高。相關(guān)分析表明，早晚稻有效穗數(shù)和早稻穗粒數(shù)與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，晚稻穗粒數(shù)與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)，但影響程度較弱。早稻結(jié)實(shí)率、千粒質(zhì)量和晚稻結(jié)實(shí)率均與產(chǎn)量呈極顯著負(fù)相關(guān)，晚稻千粒質(zhì)量與產(chǎn)量呈正相關(guān)，但影響程度較弱。說明早晚稻有效穗和早穗粒數(shù)的差異是造成水稻增產(chǎn)最重要的因素。

以上分析表明，施氮水平以及施氮水平和灌溉方式互作均對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成因素產(chǎn)生明顯影響。有效穗，早晚稻均以N1W1、N1W2、N1W3和N2W3處理較高。穗粒數(shù)，早稻以N2W1和N2W3處理較高，晚稻從N1、N2施氮水平下以N2W2處理較高。綜上，早晚稻以N2W2、N2W3處理的有效穗數(shù)和穗粒數(shù)增加效果俱佳。

3 討論與結(jié)論

3.1 水肥協(xié)同對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育的影響

葉綠素是植物進(jìn)行光合作用吸收光能的色素之一，而SPAD值能反映植株葉綠素含量[21]。石愛龍等[22]研究表明，不施氮的處理在全生育期水稻SPAD值顯著低于施氮處理，并且呈施氮處理間SPAD值差異不顯著，說明適當(dāng)?shù)販p氮并不會(huì)顯著降低水稻的葉綠素含量，均與本研究結(jié)果一致。翟晶等[23]研究表明，灌溉方式對(duì)水稻全生育期的SPAD值呈先升后降的趨勢(shì)，并且以水層灌溉處理的SPAD值略高于濕潤(rùn)灌溉和干濕交替灌溉處理，但水層灌溉易造成水稻成熟期貪青晚熟，而濕潤(rùn)灌溉和干濕交替灌溉處理能適當(dāng)改善貪青晚熟的狀況，與本研究結(jié)果類似。本研究中表明，增加施氮量能顯著提高水稻SPAD值，但在早晚稻上整體呈N1和N2的SPAD相近，說明適當(dāng)減氮不會(huì)顯著降低水稻葉片的葉綠素含量，而灌溉方式以W1更利于提高水稻SPAD值，但易造成水稻貪青晚熟的狀況，從而導(dǎo)致減產(chǎn)，而W3既能保持較高的SPAD值，也能起到節(jié)水和改善貪青晚熟的作用。在早稻生育后期的N1W1、N1W2、N2W1、N2W3處理和晚稻生育后期的N1W1、N1W3處理，它們不僅SPAD值較高，且其SPAD值與產(chǎn)量的相關(guān)更密切。以上說明對(duì)早稻N2W2、N2W3處理既能起到節(jié)水節(jié)肥的效果，也能維持適宜的SPAD，而晚稻的N1W3處理既能節(jié)水，也能維持適宜的SPAD。

水稻葉片是水稻進(jìn)行光合作用的媒介，而水稻LAI值的高低直接影響干物質(zhì)的積累，而前期水稻干物質(zhì)的積累更是影響籽粒灌漿結(jié)實(shí)的關(guān)鍵，那么通過增加水稻LAI值有成為提高水稻產(chǎn)量的關(guān)鍵[24-25]。水稻群體LAI與產(chǎn)量呈二次曲線關(guān)系，在一定范圍內(nèi)提高水稻LAI，有利于提高產(chǎn)量，但過大的LAI，會(huì)造成葉片遮蔽，個(gè)體生存環(huán)境惡劣加劇，從而降低光合生存能力，所以適宜的葉面積指數(shù)是協(xié)調(diào)水稻庫(kù)源關(guān)系和谷粒產(chǎn)量的關(guān)鍵[26-27]，均與本研究類似。趙宏偉等[28]研究表明，相較于常規(guī)淹水灌溉方式，輕干濕交替方式下結(jié)合適當(dāng)?shù)氖┓视昧坑欣谔岣咚綥AI值、干物質(zhì)累積量和產(chǎn)量，均與本研究類似。本研究中表明，增施氮肥能顯著提高水稻LAI值，除在晚稻生育后期的LAI值呈N1高于N2外，其余早晚稻時(shí)期LAI值均呈N1和N2相近，說明對(duì)早稻通過減氮并不會(huì)顯著降低水稻LAI值，灌溉方式以干濕交替灌溉處理LAI略高，但各灌溉方式之間差異不顯著，W2其次。在生育后期的N1W1、N1W2、N1W3處理和N2W2、N2W3處理不僅LAI值較高，且其LAI值與產(chǎn)量的相關(guān)更密切。綜上以N2W2、N2W3處理不僅能起到節(jié)水節(jié)肥的作用還能維持較高的LAI，即增產(chǎn)潛力較大。

水稻生物量的積累是營(yíng)養(yǎng)器官和產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，增加水稻生物量是實(shí)現(xiàn)超高產(chǎn)的關(guān)鍵[29]。陳雷等[30]研究表明，中氮條件下具有適宜的LAI，較高的干物質(zhì)積累和抽穗期后的干物質(zhì)量積累有關(guān)，而抽穗期以后的干物質(zhì)積累是影響產(chǎn)量的關(guān)鍵，而本研究抽穗期以后的單株干物質(zhì)量呈中氮和高氮相近，說明減氮不一定顯著降低水稻產(chǎn)量。趙黎明等[31]研究表明，輕干濕交替可增加拔節(jié)期后干物質(zhì)積累量和抽穗后生物產(chǎn)量，其增加水稻籽粒質(zhì)量和收獲指數(shù)的效果均高于其他處理，與本研究中干濕交替處理呈早晚稻全生育期單株干物質(zhì)量積累效果最好類似。本研究中，增施氮肥能顯著提高水稻的單株干物質(zhì)量，早晚稻單株干物質(zhì)量值在整體上均呈N1和N2相近，說明減氮并不會(huì)顯著降低水稻單株干物質(zhì)量，灌溉方式以W3對(duì)單株干物質(zhì)量值增長(zhǎng)效果較好，W2其次。在生育后期，早晚稻的N1W2、N1W3、N2W2、N2W3處理不僅單株干物質(zhì)量值較高，且與產(chǎn)量相關(guān)更密切。綜上，以N2W2、N2W3處理既能起到節(jié)水節(jié)肥的作用，也能與產(chǎn)量相關(guān)較密切，即增產(chǎn)效果較好。

3.2 水肥協(xié)同對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

合理施用氮肥顯著提高水稻產(chǎn)量，能增產(chǎn)達(dá)38.90%～52.00%，而在干濕交替處理下的適宜施氮量能形成良好的產(chǎn)量構(gòu)成因素，從而起到減氮不減產(chǎn)的效果[32-33]，均與本研究類似，但晚稻產(chǎn)量以高氮較高，這是因?yàn)橥淼疽圃悦芏雀∈韬兔垦ㄇo蘗數(shù)較高導(dǎo)致減氮不利于增產(chǎn)，說明晚稻應(yīng)該增加常規(guī)施氮梯度來進(jìn)一步檢驗(yàn)早稻減氮不減產(chǎn)的情況。徐一蘭等[34]研究表明，早晚稻在間歇灌溉下的有效穗數(shù)較高，而灌溉方式對(duì)水稻穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量和結(jié)實(shí)率影響較小，這與本研究中有效穗呈干濕交替結(jié)果類似，即灌溉方式對(duì)水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響無(wú)顯著差異類似。唐啟源等[35]研究表明，減肥10%～20%并不會(huì)顯著影響水稻的產(chǎn)量，能保證水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，但過量或過少施氮量均導(dǎo)致產(chǎn)量的下降，適當(dāng)?shù)販p氮并不會(huì)顯著較低水稻的有效穗數(shù)，與本研究在干濕交替處理下的中氮既能起到節(jié)水節(jié)肥也能起到不減產(chǎn)的效果類似。本研究表明，早稻理論、實(shí)際產(chǎn)量和晚稻實(shí)際產(chǎn)量呈N1和N2相近，減氮不會(huì)顯著減低水稻產(chǎn)量，但對(duì)于晚稻減氮起到的增產(chǎn)效果較弱，說明晚稻減氮不利于水稻增產(chǎn)。有效穗數(shù)和穗粒數(shù)是影響產(chǎn)量高低的關(guān)鍵因素，早稻有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和晚稻穗粒數(shù)呈N1和N2相近，但晚稻有效穗呈N1高于N2，說明早稻能減氮能起到不減增產(chǎn)潛力的效果，晚稻以N1的有效穗數(shù)較高。灌溉方式對(duì)水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素均不存在顯著性差異，說明灌溉方式對(duì)其影響較小，總的以W3的理論、實(shí)際產(chǎn)量和有效穗數(shù)較高。水肥協(xié)同下，早稻以N2W3處理的有效穗、穗粒數(shù)和產(chǎn)量表現(xiàn)增加效果俱佳，晚稻以N1W3處理有效穗和產(chǎn)量較高，但早稻N2W3處理的產(chǎn)量增長(zhǎng)幅度高于晚稻N1W3處理。

綜上，在干濕交替處理下，早稻以施氮水平為120 kg/hm2，能使得雜交早稻組合陵兩優(yōu)942進(jìn)行良好的生長(zhǎng)發(fā)育，使其獲得較高的葉片SPAD和LAI，更利于促進(jìn)水稻進(jìn)行干物質(zhì)量的積累，從而達(dá)到節(jié)水節(jié)肥不減產(chǎn)的作用；晚稻以施氮水平為150 kg/hm2，使得雜交晚稻領(lǐng)優(yōu)華占獲得較高的產(chǎn)量和有效穗數(shù)，但晚稻的N2W2、N2W3處理不僅有較高的葉片SPAD和LAI，并且能促進(jìn)水稻干物質(zhì)量的積累，N2W2、N2W3處理既能起到節(jié)水節(jié)肥的作用也能有良好的增產(chǎn)潛力，但產(chǎn)量表現(xiàn)不佳。以上表明，綜合早晚稻以N2W2、N2W3處理獲得較高的產(chǎn)量和較好的經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益，但晚稻從產(chǎn)量出發(fā)以N1W3處理增產(chǎn)較明顯。