灌溉方式和氮肥运筹对免耕厢沟栽培杂交稻氮素利用及产量的影响

赵建红， 李 玥， 孙永健， 李应洪， 孙加威， 代 邹， 谢华英， 徐 徽， 马 均

(四川农业大学水稻研究所，农业部西南作物生理生态与耕作重点实验室，四川温江 611130)



灌溉方式和氮肥运筹对免耕厢沟栽培杂交稻氮素利用及产量的影响

赵建红， 李 玥， 孙永健， 李应洪， 孙加威， 代 邹， 谢华英， 徐 徽， 马 均*

(四川农业大学水稻研究所，农业部西南作物生理生态与耕作重点实验室，四川温江 611130)

【目的】免耕厢沟是四川重点推广的水稻栽培模式。研究该模式下不同灌溉方式和氮肥运筹对水稻干物质累积、转运和氮素利用效率等的影响，可为免耕厢沟水稻栽培水肥管理提供依据。【方法】 以杂交中稻F优498为试验材料，采用两因素裂区设计，主区为传统水层灌溉(W1)和干湿交替灌溉(W2)两种灌溉方式，副区为氮肥运筹模式，在总施氮量为150 kg/hm2条件下，设置基肥 ∶蘖肥 ∶穗肥分别为6 ∶2 ∶2(N1)、 4 ∶2 ∶4(N2)、 2 ∶2 ∶6(N3)等3种氮肥运筹模式，以不施氮(N0)为对照，研究免耕厢沟模式下，杂交稻在齐穗期、成熟期各处理下干物质氮素积累、茎鞘的干物质转运、产量及其构成因子以及氮素利用效率。【结果】 灌溉方式和氮肥运筹对水稻主要生育期干物质量和氮吸收、转运及产量具显著影响及互作效应。干湿交替灌溉能扩“库”增“源”，保证足够的穗数，提高干物质积累量；淹水灌溉无效分蘖较多，群体质量变差，对干物质积累、氮素吸收、产量造成不利影响。适宜的前氮后移能为水稻整个生育期提供比较平衡的氮素供应，促进氮素的吸收、 提高氮素积累、协调氮素分配；N2模式下氮素表观利用率达69%以上，氮肥的农学利用效率、表观利用率比N1(6 ∶2 ∶2)和N3(2 ∶2 ∶6)分别高4.50%36.85%、 8.09%28.54%，增产7.47% 15.76%。合理的水氮管理显著提高各生育期的氮素积累量，促进齐穗后叶和茎鞘氮素向穗的运转量。【结论】 干湿交替灌溉(W2)和氮肥运筹4 ∶2 ∶4(N2)为本试验条件下的最优水氮运筹模式，其充分发挥了水氮耦合优势，促进齐穗后“源”(茎鞘、叶)氮素向“库”(穗)的运转，有利于高产群体构建，有效提高氮素利用率，提高水稻每穗实粒数和结实率，增产效果显著。

水稻； 免耕厢沟栽培； 氮肥运筹； 灌溉方式

在水资源日益短缺、氮肥过量施用造成一系列农业生态环境问题的情况下，水稻生产上如何采用合理有效水氮管理措施，提高水氮利用效率，减少不必要的水氮浪费，协调水氮投入与产量之间的矛盾已引起高度重视。已有研究表明，合理协调氮肥的基、蘖、穗肥比例能够减少无效分蘖，保证水稻具有适宜穗数，提高有效成穗率，优化群体结构，增加抽穗前干物质的积累，促进灌浆期茎鞘干物质向籽粒的转移，进而促进水稻高产[1-2]。干湿交替可增加有效穗数和结实率[3]，提高分蘖成穗率、剑叶光合速率，增加花后干物质积累量占总重的比例[4]。灌溉方式[4-5]和氮肥运筹[6-7]均影响氮素的积累、运转、分配[8-9]及产量[10]，二者存在显著的互作效应，合理水氮管理有利于提高水分、氮素利用效率，促进水稻干物质积累和产量形成，使水稻生产达到高产、节水、高效目标。

稻田固定厢沟免耕栽培是一项稻田保护性耕作技术，免除了犁田耙田对土壤结构的破坏，保持了土壤结构的稳定，实现水稻浅栽，培肥地力，促进水稻的壮苗早发和高产丰收[11-12]，减轻劳动强度，提高生产效率[13]，在成都平原及我国其他稻区已有较为广泛应用。为此，本研究采用田间试验，探索免耕厢沟模式下氮肥运筹与灌溉方式对水稻氮素利用和产量形成的影响，以实现水稻生产的节水节肥、高产优质环保的可持续性发展目标，为集成水稻免耕栽培技术提供理论指导和实践依据。

1　材料与方法

1.1试验设计

2014年在四川农业大学水稻研究所试验农场进行，品种F优498(中籼迟熟型杂交稻，主茎17叶片，5个茎节，全生育期145152 d)为供试材料。试验田耕层土壤质地为砂壤土，0—20 cm土层含有机质24.64 g/kg、 速效氮120.65 mg/kg、 速效磷73.26 mg/kg、 速效钾123.28 mg/kg。

采用两因素裂区试验设计，主区设2个灌溉方式: 1)传统水层灌溉-淹灌(W1)全生育期保持高出厢沟1 cm左右浅水层，收获前7 d断水； 2)干湿交替灌溉(W2)保持浅水层至水稻返青期，以后让厢内水分自由落干，再灌入满厢水，如此循环，收获前7 d断水。副区为氮肥运筹模式，施氮量为150 kg/hm2，设置基肥 ∶蘖肥 ∶穗肥比例分别为6 ∶2 ∶2、 4 ∶2 ∶4、2 ∶2 ∶6 3个处理，即N1、N2、N3，以不施氮(N0)处理为对照。P2O590 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2全部作基肥施用。供试氮肥为尿素，磷肥为过磷酸钙，钾肥为氯化钾。 试验基肥均在移栽前3 d施入，蘖肥于移栽后7 d施用，穗肥按促花肥 ∶保花肥=5 ∶5分两次于倒4叶和倒2叶抽出时施用。共计8个处理，每处理3个重复，共计24个小区。

采用旱育秧，4月11日播种，5月21移栽。运用免耕厢沟模式(利用机械开厢，每个小区厢长12 m，厢宽1.8 m，沟宽0.3 m，沟深0.2 m，小区之间由一个空厢隔开，以防串水串肥)，栽插行窝距为30 cm×16.7 cm，每穴单株。每小区6行，每行72穴，小区面积21.6 m2。

1.2测定项目与方法

1.2.1 干物质和氮素积累齐穗期、成熟期分别按每小区中间行30株的平均茎蘖数和平均有效穗数选取代表性植株2穴，分茎鞘、叶、穗部，在105℃下杀青30 min，80℃下烘干至恒重后称重记录，之后粉碎(0.15 mm)进行各营养器官氮含量的测定，采用浓H2SO4-H2O消煮，凯氏定氮法测氮。

计算公式：

齐穗期(成熟期)各器官干物质积累量(t/hm2)=各器官(单茎)干物质积累量(g)×10-6×茎蘖数(有效穗数)×每小区株数/(小区面积×10-4)；

齐穗后干物质积累量(t/hm2)=成熟期地上部干物质积累量-齐穗期地上部干物质积累量；

茎鞘物质转运率(%) =[(齐穗期茎鞘干物质积累量-成熟期茎鞘干物质积累量)/齐穗期茎鞘干物质积累量]×100；

茎鞘物质输出对穗部贡献率(%) =[(齐穗期茎鞘干物质积累量-成熟期茎鞘干物质积累量)/成熟期穗部干物质积累量]×100；

各时期不同器官氮素积累量(kg/hm2)=各时期各器官干物质积累量×氮素含量；

各时期氮素积累总量(kg/hm2)=∑各时期各器官氮素积累量；

茎鞘(叶)氮素转运量(kg/hm2)=齐穗期茎鞘(叶)氮素积累量-成熟期茎鞘(叶)氮素积累量；

茎鞘(叶)氮素转运率(%) = [茎鞘(叶)氮素转运量/齐穗期茎鞘(叶)氮素积累量]×100；

茎鞘(叶)的贡献率(%) = [茎鞘(叶)氮素转运量/成熟期穗部氮素积累量]×100；

穗氮增加量(kg/hm2)=成熟期穗部氮素积累量-齐穗期穗部氮素积累量；

氮收获指数(%) = [成熟期稻谷氮积累量/成熟期植株氮积累总量]×100；

氮稻谷生产效率(kg/kg) = 稻谷产量/氮素积累总量；

氮农学利用率(kg/kg) = (施氮区产量-无氮区产量)/施氮量；

氮表观利用率(%) = [(施氮区植株吸氮量-无氮区植株吸氮量)/施氮量]×100。

1.2.2 考种与计产成熟期各小区按其平均穗数选取代表性稻株5株，考查实粒数、空粒数、结实率和千粒重。各小区按实际株数计产，把厢沟的边行单独记产，计算其在总产量中所占的百分比。

1.3数据分析

运用Microsoft Excel 2003处理数据，用DPS 7.05系统软件进行方差分析，用LSD(least significant difference test)进行样本平均数的差异显著性比较。

2　结果与分析

2.1不同水氮管理对干物质积累的影响

由表1的F值可以看出，灌溉方式对齐穗期和成熟期干物质积累、茎鞘物质输出率、茎鞘物质转运率影响显著或极显著；氮肥运筹对水稻干物质积累和茎鞘输出率、茎鞘物质转运率、成穗率影响极显著；灌溉方式和氮肥运筹对齐穗期到成熟期干物质积累量、茎鞘物质输出率、茎鞘物质转运率的影响存在显著或极显著的互作影响。

相同氮肥分配比例下，干物质积累量、茎鞘物质输出率和茎鞘物质转运率表现为W2>W1处理。在不同氮肥运筹比例下，在齐穗期、成熟期干物质积累量和抽穗后干物质积累量都随着氮肥后移比例的增加呈先增后减的趋势，表现为N2>N3>N1>N0处理；茎鞘物质输出率随着氮肥后移比例增加呈下降趋势，表现为N1>N2>N3>N0处理；茎鞘物质转运率N0处理为最大，其他处理随着后移比例增加呈先增后减趋势，即N0>N2>N1>N3处理，表明干湿交替灌溉和适宜前氮后移能够积累较多的光合物质，促进茎鞘物质向穗部的转运，满足籽粒充实之需。

2.2不同水氮管理方式对氮素吸收、运转的影响

2.2.1 各生育期的各器官氮素积累特征从表2中F值可以看出，灌溉方式和氮肥运筹对水稻群体各生育器官氮素积累都存在显著或极显著的影响，且两者存在显著或极显著的互作关系。齐穗期到成熟期，茎鞘、叶积累的氮素随着生育进程向穗部转运，表现出不同程度的减少；穗和植株的氮积累量有不同程度的增加。不同灌溉方式下，齐穗期至成熟期，水稻茎鞘、叶、穗和植株氮素表现基本一致，W2处理表现出一定的优势，氮积累量明显高于W1处理；齐穗期、成熟期植株氮W2比W1处理分别高9.49%、8.21%。不同氮肥运筹模式下，不同生育期茎鞘、叶、穗和植株氮积累量均为N2>N3>N1>N0，N2与N0、N1、N3处理差异显著。总体来看在W1、W2灌溉方式下均以N2处理表现为最佳，但W2N2处理优于W1N2处理。

表1　不同水氮管理水稻不同时期干物质积累、茎鞘运转及成穗率

注(Note)：N0—不施氮No N; N1,N2and N3—基肥 ∶蘖肥 ∶穗肥分别为6 ∶2 ∶2，4 ∶2 ∶4 和2 ∶2 ∶6 Base ∶tillering ∶spiking was 6 ∶2 ∶2, 4 ∶2 ∶4 and 2 ∶2 ∶6, respectively; FHS—齐穗期Full heading stage; MS—成熟期Maturation stage; BFM—齐穗后至成熟前After full heading and before maturation; ER—茎鞘物质输出对穗部贡献率 Contribution rate of export from stem and sheath to panicle; TR—茎鞘物质转运率Transfer rate from stem and sheath; SR—成穗率Percentage of ear filling; 同列数据后不同小写字母表示处理间有显著差异Values followed by different letters are significantly different among treatments (P<0.05); *和**分别表示F值达显著(P<0.05)和极显著(P<0.01)水平RepresentF-value significant atP< 0.05 andP< 0.01, respectively.

表2　齐穗期和成熟期不同水氮管理水稻各器官氮积累量 (kg/hm2)

注(Note)：同列数据后不同小写字母表示处理间有显著差异Values followed by different letters in a column are significantly different among treatments (P<0.05); *和**分别表示F值达显著(P<0.05)和极显著(P<0.01)水平RepresentF-value significant atP< 0.05 andP< 0.01, respectively.

2.2.2 齐穗期至成熟期各器官氮素运转由表3可见，灌溉方式对茎的氮转运量、氮转运率、氮贡献率和穗氮增加量影响显著或极显著，对叶的氮转运量影响极显著；不同氮肥运筹模式对茎鞘、叶的氮转运量、氮转运率、氮贡献率和穗氮增加量影响极显著。灌溉方式和氮肥运筹在茎叶的氮转运量、茎鞘的氮转运率、茎叶的氮贡献率和穗氮增加量上均存在极显著的交互作用。从齐穗期开始到成熟期叶的氮素运转量与运转率、氮贡献率明显高于茎鞘(表3)。不同灌溉方式下，干湿交替灌溉(W2)处理茎鞘、叶的氮运转量、氮贡献率和穗氮增加量高于W1处理，茎鞘、叶的氮运转量分别高18.72%、10.62%，穗氮增加量高8.49%。不同灌溉方式下，茎鞘的氮运转量为N2>N1>N3，叶的氮转运量为N2>N3>N1；随氮肥后移比例增加，茎鞘的氮运转率、氮贡献率减少；叶的氮运转率增加，W1处理下氮贡献率表现为N3>N1>N2，W2处理表现为N3>N2>N1。穗氮增加量表现为N2>N3>N1，其中N2分别比N1、N3高1.05%10.84%、7.70%17.04%。

表3　齐穗期至成熟期不同水氮管理水稻的氮素运转

注(Note)： 同列数据后不同小写字母表示处理间有显著差异Values followed by different letters are significantly different among treatments (P<0.05); *和**分别表示F值达显著(P<0.05)和极显著(P<0.01)水平RepresentF-value significant atP< 0.05 andP< 0.01, respectively.

2.2.3 不同水氮管理方式对水稻氮素生产和利用效率的影响从表4可以看出，不同水氮处理对氮收获指数、氮稻谷生产效率、氮农学利用效率影响显著，并且氮收获指数、氮稻谷生产效率、氮农学利用效率、氮表观利用率存在极显著互作效应。相同氮运筹，氮收获指数、氮农学利用效率、氮表观利用率均以干湿交替灌溉大于淹灌，氮稻谷生产效率则以淹灌大于干湿交替灌溉。氮收获指数在W1处理表现为N3>N2>N1，W2处理则N2>N1>N3；氮稻谷生产效率W1处理表现为N1>N3>N2，W2处理为N1>N2>N3；氮农学利用效率、氮表观利用率均表现为N2>N3>N1。在适宜的水氮模式(W2N2)下，植株能够有效地将施入氮转化为植株氮，农学利用效率、表观利用率比常规运筹(6 ∶2 ∶2)和氮肥过多后移(2 ∶2 ∶6)高4.50%36.85%、8.09%28.54%。由于适宜的氮肥后移，促进了植株氮素吸收，氮素积累总量较大，但氮稻谷生产效率相对较低。

表4　不同水氮管理水稻的氮效率

注(Note): NHI—N harvest index; NBPE—N use efficiency for biomass production; NGPE—N use efficiency for grain production; NPP—partial factor productivity of applied nitrogen; NAE—N agronomic efficiency; NAUE—N apparent use efficiency. 同列数据后不同小写字母表示处理间有显著差异Values followed by different letters are significantly different among treatments (P<0.05); *和**分别表示F值达显著(P<0.05)和极显著(P<0.01)水平RepresentF-value significant atP<0.05 andP<0.01, respectively.

2.3不同水氮管理对水稻产量及其构成因素的影响

不同灌溉方式对水稻穗粒数、结实率影响极显著或显著，对实际产量、有效穗、千粒重影响不显著(表5)；不同氮肥运筹比例对水稻产量、有效穗、穗粒数、结实率、千粒重影响都极显著。在免耕厢沟模式下，灌溉方式与氮肥运筹在穗粒数、结实率有极显著的互作效应，且对实际产量存在显著互作。

干湿交替灌溉(W2)穗粒数较淹灌(W1)高4.93%。在W1处理下，随着氮肥后移比例增加，产量、千粒重、穗粒数、结实率均呈先增后减的趋势，其中产量、穗粒数表现为N2>N3>N1>N0；千粒重、结实率表现为N0>N2>N3>N1；有效穗随着穗肥比例增加呈逐渐降低的趋势。在W2处理下，结实率、千粒重分别表现为N2>N3>N1>N0、N0>N2>N1>N3，籽粒产量、穗粒数、有效穗与W1处理下表现一致，均随着穗肥比例增加呈逐渐降低的趋势。干湿交替灌溉下氮肥运筹比例N2(4 ∶2 ∶4)较N1、N3增产7.47% 15.76%。

从边行比率来看，基本上达到40%左右，表明在免耕固定厢沟模式下，边行能够产生较好的边行效益，增加产量。

3　讨论

3.1免耕厢沟模式下不同水氮管理方式对干物质积累的影响

凌启鸿等[14]研究认为，抽穗至成熟期的干物质累积量与产量呈极显著的线性相关，是衡量水稻质量的核心指标，增加抽穗后的干物质累积量是提高产量的有效方法。张自常[4,15]等研究指出，不同水分条件下干物质的积累存在明显差异，干湿交替灌溉有助于增加花后干物质积累量占总重的比例。本研究表明，在免耕厢沟模式下，干湿交替灌溉比传统淹水灌溉明显提高水稻干物质积累量。其原因可能是免耕厢沟模式下，厢沟式灌溉和晒田相结合的干湿交替灌溉有利于控制无效分蘖发生，促进根系生长，保证高产群体的形成，在一定程度上起到了扩“库”增“源”的作用，而淹水灌溉无效分蘖较多，根系生长不良，失去了厢沟灌溉的优势，故而群体质量较差，不利于干物质积累。N1处理由于前期氮素过多，造成无效分蘖数量多，成穗率较低(表1)，而后期氮素不足，使抽穗后干物质的积累量降低，籽粒灌浆物质的不足，增加了叶片和茎鞘干物质转移量，进一步加剧植株的早衰，影响了全生育期的干物质积累。N3处理在氮素需求较旺盛时期施用足够穗肥，促进根系吸收氮素和干物质积累，弥补了前期基蘖肥较少导致干物质积累少的不足。

表5　不同水氮管理对产量及其构成因素的影响

注(Note)：同列数据后不同小写字母表示处理间有显著差异Values followed by different letters are significantly different among treatments (P<0.05); *和**分别表示F值达显著(P<0.05)和极显著(P<0.01)水平 RepresentF-value significant atP<0.05 andP<0.01, respectively.

不同灌溉方式和氮肥运筹对水稻各时期干物质积累有显著和极显著互作影响，其中W2N2处理表现出较高的干物质积累优势。表明适宜的灌水方式和前氮后移能够增加厢沟免耕模式下水稻植株体内氮素的含量，保证了抽穗前积累干物质的再转运，进一步满足籽粒充实需要。

3.2免耕厢沟模式下不同水氮管理方式对氮素吸收、运转的影响

干湿交替灌溉结合适宜的氮肥运筹可促进水稻对氮素的高效吸收，从而提高水稻的氮素利用效率[16]。合理的水氮管理通过“控氮保氮”提高水稻对氮素的吸收利用效率。孙永健[9]等研究发现适当的水氮管理可以促进水稻各生育期各器官对氮的有效积累，促进结实期氮素的运转比例。霍中洋等[17]研究认为，在保持茎鞘氮素积累量的基础上，提高叶片氮素积累，进一步提高穗部的氮素积累量，有利于获得高产。本研究发现在免耕厢沟模式下，不同水氮管理在氮素积累、氮素运转、氮效率上多表现为显著或极显著互作关系，表明水分和氮素能够协同促进氮素积累、运转。干湿交替灌溉条件下，各器官的氮素积累，茎鞘、叶的氮运转量、运转率和氮贡献率、氮收获指数、氮农学利用率均高于传统的淹水灌溉。由成熟期各部分器官干重和氮素转运的分析表明，在免耕厢沟模式下，适宜的水分管理W2，配合合理的氮肥运筹模式N2(4 ∶2 ∶4)，有利于提高叶和茎鞘的氮素积累和向穗部的运转量，促进穗部氮的增加，提高氮素收获指数，确保“源”向“库”的运输。但如何进一步优化穗部性状，获得更高籽粒产量，提高氮稻谷生产效率，尚需进一步研究。

3.3免耕厢沟模式下不同水氮管理对水稻产量及其构成因素的影响

刘立军[18]等通过实施不同品种和不同氮肥基追比的水稻试验发现，基肥 ∶分蘖肥 ∶保花肥为4 ∶2 ∶4，可提高水稻的产量和氮肥利用率。孙永健等[19]通过对不同水肥结合条件下水稻产量及氮肥利用效率的研究认为，不同的氮肥运筹调控结合适当的灌溉措施可以明显提高水稻的产量。本研究发现，在厢沟免耕模式下，干湿交替灌溉(W2)有助于提高水稻穗粒数、有效穗、结实率；随着氮肥后移比例增加，产量、千粒重、穗粒数、结实率均呈先增后减的趋势，在N2处理下达到最高；有效穗随着穗肥比例增加呈逐渐降低的趋势。表明在免耕厢沟模式下，适当减少前期的氮肥施用量而增加穗粒肥，能在确保足够的穗数基础上，促进水稻后期的生长，提高结实率和促使大穗饱粒的形成，从而达到增产的目的。契合稻株生长需求的氮素供应[20]，在结合适宜的灌溉方式，可使群体质量提高，氮素吸收、运转顺畅，氮素分配合理，对氮效率、干物质量和产量有明显的促进作用。

4　结论

在免耕厢沟模式下，水稻氮素吸收、运转及其氮效率受灌溉方式和氮肥运筹及其互作的影响。干湿交替灌溉能扩“库”增“源”，保证足够的穗数，提高干物质积累量；适宜的前氮后移能为水稻整个生育期提供比较平衡的氮素供应，促进氮素的吸收，提高氮素积累、协调氮素分配。干湿交替灌溉下(W2)的氮肥运筹模式(4 ∶2 ∶4)，可充分发挥水氮耦合优势，促进齐穗后“源”(茎鞘、叶)氮素向“库”(穗)的运转，有利于高产群体构建，有效提高氮素利用率，增加穗粒数和结实率，增产效果显著，为本试验免耕厢沟栽培下最优的水氮运筹模式。

[1]任万军, 伍菊仙, 卢庭启, 等. 氮肥运筹对免耕高留茬抛秧稻干物质积累、运转和分配的影响[J]. 四川农业大学学报, 2009, 27: 162-166.

Ren W J, Wu J X, Lu T Q,etal. Effects of nitrogen strategies on dry matter accumulation, transformation and distribution of broadcasted rice among high standing-stubbles under no-tillage condition [J]. Journal of Sichuan Agricultural University, 2009, 27: 162-166.

[2]李忠, 陈军, 林世圣, 等. 氮肥运筹比例对水稻生长及产量的影响[J]. 福建农业学报, 2011, 26(4): 557-561.

Li Z, Chen J, Lin S S,etal. Effects of nitrogen application ratio on the growth and yield of rice(Oryzasativa. L.) [J]. Fujian Journal of Agricultural Science, 2011, 26(4): 557-561.

[3]秦华东, 江立庚, 肖巧珍, 等. 水分管理对免耕抛秧水稻根系生长及产量的影响[J]. 中国水稻科学, 2013, 27(2): 209-212. .

Qin H D, Jiang L G, Xiao Q Z,etal. Effect of moisture management on rice root growth and rice grain yield at different growth stages under no tillage [J]. China Journal of Rice Science, 2013, 27(2): 209-212.

[4]张自常, 徐云姬, 褚光, 等. 不同灌溉方式下的水稻群体质量[J]. 作物学报, 2011, 37(11): 2011-2019.

Zhang Z C, Xu Y J, Chu G,etal. Population quality of rice under different irrigation regimes [J]. Acta Agronomica Sinica, 2011, 37(11): 2011-2019.

[5]刘立军, 薛亚光, 孙小淋, 等. 水分管理方式对水稻产量和氮肥利用率的影响[J]. 中国水稻科学, 2009, 23: 282-288.

Liu L J, Xue Y G, Sun X L,etal. Effects of water management methods on grain yield and fertilizer-nitrogen use efficiency in rice [J]. China Journal of Rice Science, 2009, 23: 282-288.

[6]李旭毅, 孙永健, 程宏彪, 等. 氮肥运筹和栽培方式对杂交籼稻II优498结实期群体光合特性的影响[J]. 作物学报, 2011, 37: 1650-1659.

Li X Y, Sun Y J, Cheng H B,etal. Effects of nitrogen application strategy and cultivation model on the performances of canopy apparent photosynthesis ofIndicahybrid rice eryou498 during filling stage [J]. Acta Agronomica Sinica, 2011, 37: 1650-1659.

[7]王允青, 郭熙盛, 戴明伏, 等. 氮肥运筹方式对杂交水稻干物质积累和产量的影响[J]. 中国土壤与肥料, 2008, (2): 31-34.

Wang Y Q, Guo X S, Dai M F,etal. Effects of nitrogen application on dry matter accumulation and yield of hybrid rice [J].China Soils Fertilizer, 2008, (2): 31-34.

[8]朱齐超, 朱金龙, 危常州, 等. 不同施氮水平对膜下滴灌水稻干物质积累和养分吸收规律的影响[J]. 新疆农业科学, 2013, 50: 433-439.

Zhu Q C, Zhu J L, Wei C Z,etal. Effects of nitrogen rates on dry matter accumulation and nutrient absorption of rice under film mulch with drip irrigation[J]. Xinjiang Agricultural Science, 2013, 50: 433-439.

[9]孙永健, 孙园园, 刘树金, 等. 水分管理和氮肥运筹对水稻养分吸收、转运及分配的影响[J]. 作物学报, 2011, 37 (12): 2221-2232.

Sun Y J, Sun Y Y, Liu S J,etal. Effects of water management and nitrogen application strategies on nutrient absorption, transfer, and distribution in rice [J]. Acta Agronomica Sinica, 2011, 37 (12): 2221-2232.

[10]王绍华, 曹卫星, 丁艳锋, 等. 水氮互作对水稻氮吸收与利用的影响[J]. 中国农业科学, 2004, 37 (4): 497-501.

Wang S H, Cao W X, Ding Y F,etal. Interactions of water management and nitrogen fertilizer on nitrogen absorption and utilization in rice [J]. Scientia Agricultural Sinica, 2004, 37 (4): 497-501.

[11]吴科学, 王友萍, 吴天顺, 等. 稻田免耕固定厢沟栽培技术[J]. 四川农业科技, 2008, (2): 29.

Wu K X, Wang Y P, Wu T S, Zeng C X. No-tillage fixed ditch cultivation techniques in rice field [J]. Sichuan Agricultural Science and Technology, 2008, (2): 29.

[12]曹凑贵, 汪金平, 李成芳, 等. 油茬中稻固定厢沟免耕抛秧全程好气栽培方法[P]. 中国专利: 200910272552.7, 2009.

Cao C G, Wang J P, Li C F,etal. Aerobic cultivation methods of middle broadcasted rice among stubbles after rape harvest under no-tillage fixed ditch [P]. China: 200910272552.7, 2009.

[13]汪金平, 何圆球, 柯建国, 等. 厢沟免耕秸秆还田对作物及土壤的影响[J]. 华中农业大学学报, 2006, 25(2): 123-127.

Wang J P, He Y Q, Ke J G,etal. Effect of ditch no-tillage and straw recycling on rice yield, soil bulk density and organic matter [J]. Journal of Huazhong Agricultural University, 2006, 25(2): 123-127.

[14]凌启鸿. 作物群体质量[M]. 上海: 上海科学技术出版社, 2000. 154-197.

Lin Q H. Crop population quality [M]. Shanghai: Shanghai Scientific and Technical Press, 2000. 154-197.

[15]张自常, 李鸿伟, 曹转勤, 等. 施氮量和灌溉方式的交互作用对水稻产量和品质影响[J]. 作物学报, 2013, 39: 84-92.

Zhang Z C, Li H W, Cao Z Q,etal. Effect of interaction between nitrogen rate and irrigation regime on grain yield and quality of rice [J]. Acta Agronomica Sinica, 2013, 39: 84-92.

[16]潘圣刚, 曹凑贵, 蔡明历, 等. 不同灌溉模式下氮肥水平对水稻氮素利用效率、产量及其品质的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2009, 15(2): 283-289.

Fan S G, Cao C G, Cai M L,etal. Effects of nitrogen application on nitrogen use efficiency, grain yields and qualities of rice under different water regimes [J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2009, 15(2): 283-289.

[17]霍中洋, 杨雄, 张洪程, 等. 不同氮肥群体最高生产力水稻品种各器官的干物质和氮素的积累与转运[J]. 植物营养与肥料学报, 2012, 18(5): 1035-1045.

Huo Z Y, Yang X, Zhang H C,etal. Accumulation and translocation of dry matter and nitrogen nutrition in organs of rice cultivars with different productivity levels[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2012, 18(5): 1035-1045.

[18]刘立军, 王志琴, 桑大志, 等. 氮肥运筹对水稻产量及稻米品质的影响[J]. 扬州大学学报, 2002, 23(3): 46-50.

Liu L J, Wang Z Q, Sang D Z,etal. Effect of nitrogen management on rice yield and grain quality [J]. Journal of Yangzhou University, 2002, 23(3): 46-50.

[19]Sun Y J, Ma J, Sun Y Y,etal. The effects of different water and nitrogen managements on yield and nitrogen use efficiency in hybrid rice of China[J]. Field Crops Research, 2012, 127(27): 85-98.

[20]Patil M D, Bhabani S D, Barak E,etal. Performance of polymer-coated urea in transplanted rice: effect of mixing ratio and water input on nitrogen use efficiency[J]. Paddy Water Environment, 2010, 8: 189-198.

Effects of irrigation and nitrogen management on nitrogen use efficiency and yield of hybrid rice cultivated in ditches under no-tillage

ZHAO Jian-hong, LI Yue, SUN Yong-jian, LI Ying-hong, SUN Jia-wei, DAI Zou, XIE Hua-ying, XU Hui, MA Jun*

(RiceResearchInstituteofSichuanAgriculturalUniversity/KeyLaboratoryofCropEcophysiologyandFarmingSysteminSouthwestChina,MinistryofAgricultureofChina,Wenjiang611130,China)

【Objectives】Rice planting in ditches under no-tillage are widely extended in Sichuan Province. Studying the effects of different water and nitrogen managements on the dry matter accumulation, transport and nitrogen use efficiency could provide a basis for efficient water and fertilizer use in rice production. 【Methods】A two-factor split-plot design field experiment was conducted with hybrid rice cultivar F-you 498 as material. The main plot was two irrigation modes: flooding irrigarion (W1) and alternating wet-dry irrigation (W2); The subplot was three N application ratios in total amount of 150 kg/hm2, the ratio of basal ∶ tillering ∶ panicle were 6 ∶2 ∶2, 4 ∶2 ∶4 and 2 ∶2 ∶6, no N application (N0) was set as control. Biomass and nitrogen accumulation, biomass transportation in stems and sheaths, and N utilization on full heading stage, after full heading stage 20 days and maturation stage were studied. 【Results】 Alternating wet-dry irrigation benefits the formation of expanded “reservoir” and “source”, which in turn ensure adequate spikes and high biomass accumulation. Flooding irrigation resultes in more ineffective tillers and poor population quality, thus adversely affects biomass accumulation, N uptake and yield formation. Postponing nitrogen fertilization provides more balanced N supply in the whole growing period, which promotes the total absorption and accumulation of nitrogen. The highest apparent N use efficiency rate is 69% in N2treatment, in which the partial actor productivity of nitrogen, the N agronomic efficiency, the N apparent use efficiency and the yield are 4.50%-36.85%, 8.09%-28.54% and 7.47%-15.76% higher than those of N1(6 ∶2 ∶2) and N3(2 ∶2 ∶6). Rational management of water and nitrogen increase the nitrogen accumulated at each growth stage significantly. 【Conclusions】 Alternating wet-dry irrigation in combination with N application ratio of 4 ∶2 ∶4 in basal ∶tillering ∶panicle is the optimal water and nitrogen management in the tested cultivation condition. The water and nitrogen management has significant coupling effect in promoting the formation of large nutrient source and effective transfer to the “reservoir” after full heading stage, which is in favor of buildup of high yield, and N use efficiency.

rice; ditched cultivation under no-tillage; nitrogen management; irrigation methods

2015-02-02接受日期： 2015-06-30网络出版日期: 2016-01-26

国家“十二五”科技支撑计划项目(2011BAD16B05, 2012BAD04B13, 2013BAD07B13)；农业部作物生理生态与耕作重点实验室开放课题(201303)；四川省科技支撑计划项目(2013NZ0046, 2014NZ0041, 2014NZ0047)；四川省育种攻关专项(2011NZ0098-15)资助。

赵建红(1990—), 女, 重庆忠县人, 硕士研究生,主要从事水稻栽培与生理研究。 E-mail: zjhong2013@126.com

E-mail: majunp2002@163.com

S275.3; S506

A

1008-505X(2016)03-0609-09