灌溉方式耦合氮肥运筹对寒地粳稻产量形成影响

赵宏伟，孙斌，王卓茜，沙汉景，张博，谷海涛

灌溉方式耦合氮肥运筹对寒地粳稻产量形成影响

赵宏伟，孙斌，王卓茜，沙汉景，张博，谷海涛

（东北农业大学水稻研究所，哈尔滨150030）

为探究灌溉方式耦合氮肥运筹条件下寒地粳稻干物质积累及产量形成规律，以东农425和松粳6号为试材，设置3种灌溉方式（W1正常灌溉；W2轻干湿交替灌溉；W3重干湿交替灌溉）和3种氮肥运筹（基肥 蘖肥 穗肥 粒肥分别为6 3 1 0(N1)、5 3 1 1(N2)、4 3 2 1(N3))，研究灌溉方式耦合氮肥运筹对寒地粳稻干物质积累与转运、花粉粒育性、籽粒灌浆特性、产量及产量构成因素影响，为寒地粳稻丰产、高效栽培提供指导。结果表明，灌溉方式耦合氮肥运筹对上述指标存在显著互作效应。与W1相比，W2和W3处理下两粳稻品种干物质转运率和贡献率提高，籽粒灌浆速率增大，灌浆时间缩短，提前达到最大灌浆速率时间，有效穗数、穗粒数和花粉粒育性降低。W2处理下两粳稻品种千粒重提高，东农425干物质积累量和输出量无显著差异，结实率和收获指数提高，而松粳6号干物质积累量、输出量、结实率和收获指数显著下降；W3处理下两粳稻品种千粒重、干物质积累量、输出量、结实率和收获指数下降。两粳稻品种根冠比均随干旱胁迫程度加剧而增大。在相同灌溉条件下，与N1相比，东农425和松粳6号均表现为N2有效提高干物质积累及转运能力、有效穗数、穗粒数、结实率、千粒重、收获指数、花粉育性和最终产量，为最佳氮肥运筹方式；N3处理下有效穗数、穗粒数、千粒重、产量有所提高，结实率、收获指数、茎鞘物质转运率和贡献率均降低。综上，东农425以W2N2为最佳耦合方式，松粳6号以W1N2为最佳耦合方式。

粳稻；灌溉方式；氮肥运筹；干物质；产量

水稻在我国粮食生产中占据重要地位，需水较多，而我国水资源相对匮乏[1]。传统灌溉方式浪费水资源，易造成土壤渗漏、地表径流、氮素挥发等问题。改变传统灌溉方式，发展节水农业是提高水资源利用效率有效措施，也是水稻生产可持续发展必然选择。水分和肥料是制约水稻生长发育主要因子，两者存在明显耦合作用。是保障水稻高产重要措施之一。目前水稻生产存在氮肥用量过高、利用率偏低、氮肥施用与水稻需氮规律不匹配等问题。因此研究节水灌溉条件下氮肥运筹可节本增效，是高效农业发展方向。

为提高水分利用效率，传统淹灌有干湿交替灌溉、地膜覆盖旱种和畦沟灌溉等方式[2-3]。其中，干湿交替灌溉是高产高效节水技术，促进干物质输出和转运，在高水分利用效率基础上优化水稻产量构成，促使籽粒灌浆充实，维持水稻产量稳定[4-6]。氮肥运筹管理多集中于氮肥运筹对水稻养分吸收特性[7-9]、群体质量[10]及稻米品质[11]方面研究。水氮耦合主要为灌溉方式与施氮量耦合。Wang等研究表明，施氮量相同条件下，轻干湿交替灌溉比常规灌溉和重干湿灌溉产量高，正常施氮和高施氮产量差异不显著，但均显著高于低施氮[12]。Tizon-Salazar等认为在缺水情况下，施氮可增强籽粒灌浆过程提高产量[13]。有关灌溉方式与氮肥运筹耦合对水稻产量形成研究鲜有报道。因此，本试验以东农425和松粳6号为试验材料，研究不同灌溉方式耦合氮肥运筹对寒地粳稻干物质积累及转运、花粉粒育性、籽粒灌浆特性、产量及产量构成因素影响，旨在揭示灌溉方式和氮肥运筹对寒地粳稻产量形成调控效应，以期明确最佳灌溉方式和氮肥运筹，为寒地粳稻节水高效栽培提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1试验地点与条件

2015、2016年在东北农业大学实习实验基地进行试验（东经126°22'～126°50'，北纬45°34'～45° 46'）。供试土壤为黑土，试验田耕层土壤理化性状见表1。生长周期内降水量和平均温度等气象数据由哈尔滨市农科院提供，2015、2016年水稻生长期内总降水量（见图1）分别为427.5和446.4 mm，活动积温分别为3 075.6和3 105.6℃，差异较小。

表1 试验田耕层土壤理化性状(0～20 cm)Table 1 Physicochemical characteristics of soil in the experiment(0-20 cm)

图1 水稻生育期间平均气温和降雨量Fig.1 Mean temperature and rainfall during rice growth stage

1.2材料与设计

试验选用生育期相近，耐旱性存在差异的寒地粳稻品种东农425和松粳6号为供试材料。

试验采用三因素裂-裂区设计。以灌溉方式为主区，设置3种灌溉方式：W1为正常灌溉方式，自移栽到收获前一周保持水层3～5 cm，生育期内不晒田；W2为轻干湿交替灌溉方式，移栽后保持1～3 cm水层至水稻返青，返青后安装真空表式土壤负压计（中国科学院南京土壤研究所监制）监测土壤水势，薄水层自然落干至土壤水势-10 Kpa后灌1～3 cm水层，再落干如此循环；W3为重干湿交替灌溉方式，水稻移栽后保持1～3 cm水层至返青，安装真空表式土壤负压计监测土壤水势，薄水层自然落干至土壤水势-30 Kpa后灌1～3 cm水层，再落干如此循环；W2和W3在水稻需水临界期保持3～5 cm水层直至齐穗期，再次控水。以氮肥运筹为裂区，在总纯氮为150 kg·hm-2条件下，设3个氮肥运筹方式：①基肥∶蘖肥∶穗肥∶粒肥为6∶3∶1∶0，记为N1；②基肥∶蘖肥∶穗肥∶粒肥为5∶3∶1∶1，记为N2；③基肥∶蘖肥∶穗肥∶粒肥为4∶3∶2∶1，记为N3。以品种为裂-裂区，设2个水稻品种：东农425和松粳6号。共18个小区，小区面积27 m2，小区间筑坝并用塑料薄膜包裹以防串水串肥影响试验。试验采用大棚旱育秧。2016年4月17日播种（2015年4月18日），5月28日移栽（5月30日），行长5 m，行距30 cm，穴距10 cm，每穴3株。处理前7～10 d开始控水，具体施肥方法见表2，病、虫、草防治同一般大田生产。两年试验重复相关指标变化相同，本文仅分析2016年数据。

表2 施肥方法Table 2 Fertilizing method kg hm-2

1.3取样与测定方法

1.3.1 干物质积累与分配

于分蘖期、拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期取样，根据植株各器官分类，105℃下杀青30 min，80℃恒温条件下烘至恒重并称重。计算公式如下：

茎鞘（叶片）干物质输出量=抽穗期茎鞘（叶片）干重-成熟期茎鞘（叶片）干重

茎鞘（叶片）干物质转运率（%）=[抽穗期茎鞘（叶片）干重-成熟期茎鞘（叶片）干重]/抽穗期茎鞘（叶片）干重×100%

茎叶干物质贡献率（%）=(抽穗期茎叶干重-成熟期茎叶干重)/成熟期籽粒干重×100%

收获指数（HI）=籽粒干物质积累量/地上部总干物质积累量

根冠比=地下部干物重/地上部干物重

1.3.2 花粉粒育性测定

采用悬滴法，选取开花当天花药生长到颖壳一半及以下颖花，取下后快速置于FAA固定液内，经1%I2-KI染色后在体视显微镜下统计观察，测定花粉粒育性。

1.3.3 籽粒灌浆速率测定

选取各处理长势相近，且同日进入抽穗期稻穗挂牌标记。于抽穗5 d后开始以5 d为1周期取样，取样时间9:00～10:00，各处理选取3穴，每穴选取9整穗，3次重复。分强势粒（穗顶部3个一次枝梗上颖果除顶部第2粒）、弱势粒（穗基部2～3个一次枝梗上的二次枝梗除顶部第1粒外颖果）和其余粒于105℃下杀青30 min后，80℃恒温条件下烘至恒重并称重。按朱庆森等方法Richards方程W= A/(1+Be-Kt)1/N拟合灌浆曲线并计算其相应灌浆参数值[14]。其中A为籽粒理论重量，t为开花后天数，B、K、N为参数。灌浆相关参数计算公式如下：

平均生长速率GRmean=AK/[2(N+2)]

最大灌浆速率GRmax=AK/(1+N）(N+1)/N

到达最大籽粒速率时间Gmax=(lnB-lnN)/K

完成总生长量90%活跃灌浆期D=A/GRmean= [2(N+2)]/K

1.3.4 产量构成因素及产量测定

于成熟期，每处理选取5穴具有代表性植株，室内考种，测定有效穗数、每穗粒数、千粒重及结实率。

每处理测定2 m2实际产量。

1.3.5 数据统计分析

采用Microsoft Excel 2007和SPSS 19.0统计软件对上述结果作图及统计分析。

2 结果与分析

2.1干物质积累分析

2.1.1 灌溉方式耦合氮肥运筹对寒地粳稻地上部干物质积累动态影响

由图2、3可知，叶片和茎鞘干物质积累量均呈单峰曲线变化，且在抽穗期达到峰值，其峰值呈W1＞W2＞W3。与W1相比，W2处理下东农425叶片和茎鞘干物质积累最大值降低幅度显著＜松粳6号，东农425降幅为5.1%～8.4%和2.2%～8.0%，松粳6号降幅为16.3%～21.2%和17.6%～21.3%；W3处理下东农425和松粳6号叶片和茎鞘干物质积累最大值均显著降低，其中东农425叶片和茎鞘降幅为23.7%～31.2%和17.7%～23.3%，松粳6号降幅为29.7%～40.4%和34.7%～42.0%。相同灌溉条件下，两粳稻品种叶片干物质积累在分蘖期-拔节期N1高于N2和N3，拔节期—抽穗期N2和N3干物质积累速率＞N1，抽穗以后N3干物质积累量一直保持较高水平。茎鞘干物质积累在分蘖期各氮肥运筹处理间差异不明显，抽穗期N2和N3茎鞘干物质＞N1，抽穗期至成熟N3茎鞘干物质积累量下降速率明显＜N1和N2，这是由于N3后期处于营养过剩状态，茎鞘和叶片储存营养物质未充分转移。

由图4可知，不同灌溉方式下东农425和松粳6号地上部总干物质量差异显著，与W1相比，东农425在W2处理下地上部总干物质积累量与W1差异不显著，但W3处理下地上部干物质总积累量显著下降；松粳6号随干旱程度加剧，地上部总干物质量显著下降。相同灌溉条件下，两个品种受氮肥运筹影响一致，拔节期以前表现为N1＞N2＞N3，拔节期以后表现为N2＞N3＞N1，表明适当氮肥后移可提高地上部干物质积累量。

图2 灌溉方式耦合氮肥运筹对寒地粳稻叶片干物质积累影响Fig.2 Effect of irrigation mode coupling nitrogen fertilizer application model on accumulation of dry matter in rice leaves

图3 灌溉方式耦合氮肥运筹对寒地粳稻茎鞘干物质积累影响Fig.3 Effect of irrigation mode coupling nitrogen fertilizer application model on accumulation of dry matter in rice stem and sheet

图4 灌溉方式耦合氮肥运筹对寒地粳稻地上部干物质积累影响Fig.4 Effect of irrigation mode coupling nitrogen fertilizer application model on accumulation of aboveground dry matter in rice

2.1.2 灌溉方式耦合氮肥运筹对寒地粳稻茎鞘干物质输出与转运影响

由表3可知，不同灌溉方式和氮肥运筹及其互作对茎鞘和叶片干物质输出量均达到极显著水平。相同氮肥运筹下，不同灌溉方式对两种寒地粳稻茎鞘干物质输出量存在差异。

表3 灌溉方式耦合氮肥运筹对寒地粳稻干物质输出量、转运率及贡献率影响Table 3 Effect of irrigation mode coupling nitrogen fertilizer application model on dry matter output,transport rate and contribution rate in rice

与W1相比，W2处理下东农425茎鞘干物质输出量无显著变化，松粳6号茎鞘干物质输出量显著下降；W3处理下两粳稻品种茎鞘干物质输出量显著降低。说明合理的节水灌溉对耐旱品种茎鞘干物质输出量影响较小。两粳稻叶片干物质输出量均随干旱胁迫程度加剧显著下降。相同灌溉方式下，东农425和松粳6号茎鞘干物质输出量均随氮肥后移量增加呈先升后降趋势，其中东农425在W1和W2处理下，N2显著高于N1和N3，起水肥互调作用，W3处理下氮肥运筹不显著，可能是水分严重亏缺，氮肥运筹不起作用。松粳6号在W1和W2处理下各氮肥运筹间差异不显著，W3处理下，N3显著低于N1和N2，可能是水分严重亏缺，造成水氮双重胁迫。两粳稻叶片干物质输出量随氮肥后移量增加呈先升后降趋势，且东农425叶片干物质输出量显著低于松粳6号。

不同灌溉方式和氮肥运筹处理下两粳稻品种茎鞘、叶片干物质转运率呈极显著差异，且互作效应达极显著水平。相同氮肥运筹下，不同灌溉方式间茎鞘和叶片干物质转运率存在极显著差异，两粳稻品种茎鞘干物质转运率均表现为W3＞W2＞W1，叶片干物质转运率总体呈W1＞W2＞W3，且松粳6号茎鞘和叶片干物质转运率高于东农425，叶片作为光合器官，转运率过高，后期植株光合能力下降。相同灌溉方式下，两粳稻品种茎鞘和叶片干物质转运率随氮肥运筹均呈现N2＞N1＞N3，其中东农425茎鞘干物质转运率仅在W1下各氮肥运筹之间存在显著性差异，松粳6号在W1和W2下存在差异。两粳稻品种叶片干物质转运率均为N2处理下显著高于N1和N3。

不同灌溉方式和氮肥运筹及其互作对茎叶干物质贡献率影响达极显著水平。相同氮肥运筹下，茎叶干物质贡献率随干旱胁迫程度加剧显著提高，总体呈W3＞W2＞W1。与W1相比，东农425在W2和W3下，茎叶干物质贡献率增幅分别为6.9%和14.6%，松粳6号在W2和W3下，茎叶干物质贡献率增幅分别为8.9%和27.4%。相同灌溉方式下，东农425茎叶干物质贡献率随氮肥后移量增加先增后减，与N2相比，N1和N3分别降低2.1%和8.0%；松粳6号在W1和W2茎叶干物质贡献率下随氮肥后移量增加先增后减，W3下随氮肥后移量增加而降低。

2.1.3 灌溉方式耦合氮肥运筹对寒地粳稻主要生育时期根冠比影响

由表4可知，两粳稻品种根冠比在拔节期和成熟期存在显著差异，拔节前东农425根冠比高于松粳6号，从拔节开始松粳6号根冠比高于东农425。灌溉方式对各生育时期根冠比影响达显著水平，表明植株受干旱胁迫后，为适应环境地下部优先生长。成熟期，与W1相比，W2处理下东农425根冠比下降1.18%，松粳6号上升9.68%；W3处理下东农425上升9.41%，松粳6号上升18.28%，东农425变化幅度小于松粳6号。氮肥运筹对分蘖期—拔节期根冠比影响达显著水平，抽穗期—成熟期各氮肥运筹间无显著差异，表明氮肥对营养生长期间根冠比影响显著。灌溉方式耦合氮肥运筹互作效应在分蘖期—拔节期达显著或极显著水平，抽穗期以后互作效应不显著。根冠比随生育进程推进而降低，随干旱胁迫加剧呈增大趋势。相同灌溉方式下，两粳稻品种在分蘖期和拔节期根冠比均表现为N3＞N2＞N1，原因可能是前期施用氮肥多，植株地上部生长速率高于地下部。在抽穗期和成熟期表现为N2情况下根冠比最小，但各氮肥运筹间无显著差异。

表4 灌溉方式耦合氮肥运筹对寒地粳稻根冠比影响Table 4 Effect of irrigation mode coupling nitrogen fertilizer application model on root-shoot ratio in rice

续表

2.2灌溉方式耦合氮肥运筹对寒地粳稻花粉育性影响

由图5可知，东农425和松粳6号花粉育性均随干旱胁迫加剧而降低。与W1相比，东农425在W2处理下花粉粒育性总体降低不显著，W3处理下花粉粒育性显著降低，降幅为15.3%～19.2%；松粳6号在W2和W3下花粉粒育性均显著降低，降幅分别为9.4%～12.0%和25.4%～29.2%。W1和W2处理下，氮肥运筹对两个品种花粉粒育性无显著差异，W3处理下氮肥运筹间存在差异，呈N2＞N1＞N3，且东农425花粉粒育性显著高于松粳6号。

2.3灌溉方式耦合氮肥运筹对寒地粳稻籽粒灌浆特性影响

结果见表5。

图5 灌溉方式耦合氮肥运筹对寒地粳稻花粉育性影响Fig.5 Effect of irrigation mode coupling nitrogen fertilizer application model on pollen fertility of rice

表5 灌溉方式耦合氮肥运筹对东农425和松粳6号籽粒灌浆特性影响Table 5 Effect of irrigation mode coupling nitrogen fertilizer application model on grain-filling parameters of Dongnong 425 and Songjing 6

由表5可知，Richards方程拟合籽粒灌浆特性决定系数R2均在0.982以上，说明寒地粳稻籽粒灌浆过程高度符合Richards模型。两粳稻品种最终生长量（A）存在差异，东农425的A值高于松粳6号。不同灌溉方式对东农425和松粳6号强、弱势粒A值影响一致，均表现为W2＞W1＞W3，且强势粒A值显著大于弱势粒。相同灌溉方式下，东农425和松粳6号强、弱势粒A值均随着氮后移量增加呈先升后降趋势，氮肥运筹对弱势粒最终生长量影响大于强势粒。说明适宜灌溉方式和氮肥运筹可有效提高籽粒生长量，对弱势粒调控更显著。

此外，东农425和松粳6号强势粒最大灌浆速率（GRmax）和平均灌浆速率（GRmean）均明显大于弱势粒，东农425强、弱势粒灌浆速率（GRmax和GRmean）高于松粳6号。相同氮肥运筹条件下，东农425和松粳6号强、弱势粒均以W2处理GRmax和GRmean最大，在相同灌溉方式下，均表现N2处理GRmax和GRmean最大，其次为N1，N3最低，存在最优氮肥运筹方式。由达到最大灌浆速率时间（Tmax）和灌浆持续天数（D）可知，东农425和松粳6号强、弱势粒均随干旱胁迫加剧提前。相同灌溉方式下，相比于N1，N2缩短灌浆时间，N3延长灌浆时间。

2.4灌溉方式耦合氮肥运筹对寒地粳稻产量构成因素及产量的影响

由表6可知，灌溉方式、氮肥运筹及其互作对水稻产量影响极显著。相同氮肥运筹下，随干旱胁迫加剧，两粳稻品种产量逐渐降低。相同灌溉方式下，两寒地粳稻产量均表现为N2＞N3＞N1，表明适当氮肥后移可有效提高产量，但后移比例过大则适得其反。东农425以W1N2产量最高，其次为W2N2，两者间无显著差异，因此W2N2为本试验最佳水肥耦合方式。松粳6号以W1N2产量最高，显著高于其他组，为松粳6最佳水肥耦合方式。

此外，灌溉方式和氮肥运筹对水稻产量构成因素影响极显著，其互作效应仅对穗粒数和千粒重影响显著。相同氮肥运筹下，东农425有效穗数和每穗粒数随着干旱加剧而降低，与W1相比，W2和W3处理下有效穗数分别降低7.08%和27.29%，每穗粒数分别降低6.73%和20.45%；结实率、千粒重和收获指数先升后降。而松粳6号各产量构成因素均随干旱加剧而显著下降。相同灌溉方式下，两粳稻品种有效穗数、结实率和千粒重随氮肥后移量增加先升后降；穗粒数在W1和W2处理下随氮肥后移量增加先升后降，W3处理下则持续增加。

表6 灌溉方式耦合氮肥运筹对水稻产量构成因素及产量影响Table 6 Effect of irrigation mode coupling nitrogen fertilizer application model on yield and its components

续表

3 讨论

水稻产量源于抽穗后光合产物及抽穗前营养器官贮藏干物质转运。研究表明，水稻产量构成中花前干物质转运占30%，花后光合产物为主要来源[15]。吴文革、梁建生等研究发现增强抽穗后期营养器官干物质转运，有利于水稻籽粒前期生长且提高结实率[16-17]。Yang等认为，加强抽穗期前干物质积累量并向穗部有效转运，可提高产量[18]。赵宏伟等通过盆栽试验发现孕穗期干旱胁迫寒地粳稻产量显著下降[19]。孙永健等认为合理控制性节水灌溉在一定程度上促进干物质积累，但节水过度则干物质累积和稻谷收获指数显著降低，氮肥运筹对干物质积累影响大于灌溉方式[10]。本研究表明，灌溉方式和氮肥运筹处理对茎鞘、叶片及地上部干物质积累量影响均达显著水平，灌溉方式影响大于氮肥运筹，与前人结果不同。不同灌溉方式下两粳稻品种间在干物质积累量存在差异，抗旱性强东农425在轻干湿交替灌溉下干物质积累量略微升高，但与正常灌溉差异不显著，重干湿交替灌溉下显著降低，与孙永健研究结果[10]一致；对水分敏感的松粳6号在轻干湿交替灌溉和重干湿交替灌溉下干物质积累量均显著降低。赵黎明等研究表明，水稻茎鞘物质输出量、转运率和转化率受灌溉方式影响一致[20]。孙永健研究则表明茎鞘物质输出量与产量呈极显著正相关，而茎鞘转运率和转化率与产量间无显著相关性[21]。本研究表明随水分匮乏加剧，水稻产量和茎鞘干物质输出量降低，茎鞘物质转运率和茎叶干物质贡献率升高，表明干湿交替下水稻产量降低主要由于营养器官干物质输出量及抽穗后光合产物积累下降。此外，干旱胁迫下，松粳6号茎鞘和叶片干物质转运率、茎叶干物质贡献率均高于东农425，茎叶干物质贡献率高说明松粳6号较东农425提前衰老。

植物根冠比在一定程度上反映植株对水肥吸收情况，合理根冠比是作物高产保证。研究认为，生产单位根的干物质消耗是地上部所需能量2倍，根冠比过大消耗大量光合同化产物，不利于高产[22]。植物地上部所需营养物质及水分大部分由根部供给，根冠比过小，植物生长抑制，不利于高产。本试验表明，营养生长期适当干旱胁迫提高根冠比，可满足前期生长所需水分及养分吸收，生殖生长期由于物质主要积累于穗，使根冠比降低。两粳稻品种根冠比存在差异，在拔节期前东农425根冠比略高于松粳6号，保证前期营养物质及水分供应。拔节期后松粳6号高于东农425，后期根冠比降低并非地下部减少，而是地上部积累量增加，推测东农425后期光合产物积累高于松粳6号。成熟期，由变化幅度可见，松粳6号根冠比受水分变化影响较大，不适合节水灌溉。

花粉粒育性影响稻穗受精和结实率。本试验表明，花粉粒育性随干旱加剧而降低，但品种间存在差异，在轻度水分胁迫下耐旱性强东农425花粉粒育性降低不显著，干旱敏感松粳6号降低显著；重度水分胁迫下，花粉粒育性均显著降低，但东农425显著高于松粳6号，东农425结实率较高。正常灌溉和轻度干旱胁迫下，花粉粒育性随氮肥后移比例加大而升高，但不显著；重度水分胁迫下，花粉粒育性变化幅度较大，结实率变化幅度较大。

水稻籽粒灌浆充实与否直接影响千粒重，对产量形成起决定性作用[20]。水稻籽粒灌浆特性受多种因素影响。李杰等研究表明，通过栽培调控措施可有效提高水稻籽粒灌浆速率[23]。李宗云等研究表明，合理养分调控可提高水稻籽粒灌浆速率，籽粒灌浆更充实[24]。贾琰等研究表明，温度对籽粒灌浆过程影响明显，水稻孕穗期受冷水胁迫灌浆时间显著延长，灌浆速率显著降低，籽粒重量下降[25]。张荣萍等研究表明水稻弱势粒灌浆速率和粒重受灌溉方式影响强于强势粒[26]。本研究结果显示，用Richards方程分析获得籽粒灌浆速率均呈单峰曲线变化，强势粒GRmax、GRmean均大于弱势粒，强势粒Tmax和D也提前于弱势粒。最终生长量均为W2＞W1＞W3，氮肥运筹对弱势粒A值影响较强势粒大，且东农425的A值高于松粳6号，东农425千粒重较高。

张自常等认为不同水肥管理条件对水稻产量互作效应显著[27]。Cabangon等则认为不同水氮管理方式对水稻干物质积累和产量互作效应不显著[28]。Sharma等研究认为土壤干旱胁迫下施用氮肥可促进肥料转化与吸收，提高肥料利用效率，促进作物对土壤深层水分利用而增加作物产量[29]。而Begg等则指出，在土壤水分不充足时增施氮肥可能造成水氮双重胁迫不利于产量形成[30]。曾勇军[31]、史鸿儒[32]等研究表明氮肥施用量增多及氮肥后移比例增大均不同程度降低水稻千粒重和结实率。但赵建红等认为，灌溉条件相同情况下，施氮量和氮肥后移量适当增加可充分发挥水氮耦合优势，促进齐穗后“源”物质向“库”运转，有利于提高水稻每穗实粒数和结实率，增产效果显著[33]。本研究结果表明，水氮处理均显著影响有效穗数、穗粒数和结实率，均以干旱处理为主导，随干旱程度加大而降低。两粳稻品种间存在差异，受干旱胁迫时，东农425有效穗数、穗粒数降幅低于松粳6号。东农425和松粳6号有效穗数、每穗粒数、结实率均随氮肥运筹比例后移呈先增后降趋势，后移比例过高结实率下降显著，原因是过分氮肥后移，植株贪青，营养物质向籽粒供应不及时，结实率降低。

4 结论

寒地粳稻干物质积累与转运、各主要生育期根冠比、籽粒灌浆特性、产量及产量构成因素受水肥耦合影响显著。其中东农425轻干湿交替灌溉（-10 Kpa）耦合基肥∶蘖肥∶穗肥∶粒肥为5∶3∶1∶1（N2）氮肥运筹模式时，有效穗数、穗粒数和花粉粒育性降低不显著，结实率和千粒重提高，可提高水分利用效率，寒地粳稻产量降低不显著，达到以肥调水效果。松粳6号对水分过于敏感，轻微干旱胁迫即显著减产。

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ZHAO Hongwei,SUN Bin, WANG Zhuoqian,SHA Hanjing,ZHANG Bo,GU Haitao
(Rice Research Institute,Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China)

In order to explore the effect of irrigation mode coupling nitrogen fertilizer application model on the dry matter accumulation and yield formation of Japonica rice in cold region,two Japonica Rice(Dongnong 425 and Songjing 6)were selected as test materials.The experiment set 3 irrigation methods(W1,normal irrigation;W2,mild wetting-drying alternate irrigation;W3,severe wetting-drying alternate irrigation)and 3 nitrogen application model (the ratio of basal fertilizer,tillering fertilizer,panicle fertilizer and grain fertilizer were 6∶3∶1∶0(N1),5∶3∶1∶1(N2),4∶3∶2∶1(N3))at the same nitrogen level.The effects of irrigation method coupling nitrogen fertilizer application model on dry matter accumulation andtranslocation,pollen fertility,grain filling,yield and yield components of Japonica rice in cold region were studied,providing guidance for high yield and high efficiency cultivation of Japonica rice in cold region.The results showed that there was significant interaction on these above mentioned indexes between irrigation method and nitrogen fertilizer.Compared with W1,W2 and W3 improved the dry matter transport rate,contribution rate,and grain filling rate,shortened filling time,advanced filling period,decreased the effective panicle number, grain number and pollen fertility of two varieties.In addtion,W2 increased 1000-grain weight of two varieties,the seed setting rate,harvest index,not significantly changed the dry matter accumulation and output of Dongnong 425,but decreased the dry matter accumulation, output,seed setting rate and harvest index of Songjing 6.However,1000-grain weight,dry matter accumulation and output,seed setting rate and harvest index of two varieties decreased under W3 treatment.The ratio of root to shoot in two Japonica rice varieties increased with the increasement of water stress.Compared with N1 under the same irrigation condition, Dongnong 425 and Songjing 6 with N2 application model effectively improved the dry matter accumulation and transport capacity,panicle number,grain number,seed setting rate,1000-grain weight,harvest index and pollen fertility;N3 model increased the effective panicle number,grain number,1000-grain weight and yield,but decreased seed setting rate,harvest index,matter transfer rate and contribution rate of stem and sheath.The results showed that W2N2 was the best coupling mode for Dongnong 425 and W1N2 for Songjing 6.

Japonica Rice;irrigation method;nitrogen application;dry matter;yield

S511

A

1005-9369（2017）07-0019-14

时间2017-7-12 11:19:37[URL]http://kns.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20170712.1119.008.html

赵宏伟,孙斌,王卓茜,等.灌溉方式耦合氮肥运筹对寒地粳稻产量形成影响[J].东北农业大学学报,2017,48(7):19-32.

Zhao Hongwei,Sun Bin,Wang Zhuoqian,et al.Effect of irrigation mode coupling nitrogen fertilizer application model on yield formation of Japonica Rice in cold region[J].Journal of Northeast Agricultural University,2017,48(7):19-32.(in Chinese with English abstract)

Effect of irrigation mode coupling nitrogen fertilizer application model on yield formation of Japonica Rice in cold region/

2017-05-01

国家重点研发计划项目（2016YFD0300104），黑龙江省重大科技招标项目（GA14B102-02）

赵宏伟（1967-），教授，博士，博士生导师，研究方向为作物高产理论与栽培技术。E-mail:hongweizhao@163.com