周春火，潘晓华 ，吴建富，石庆华

(1.江西农业大学 国土资源与环境学院，江西 南昌 330045;2.江西省作物生理生态与遗传育种重点实验室，江西南昌330045)

稻田多熟种植是我国双季稻区的一个显著特点，它可以充分利用土壤和光、热资源，提高耕地生产力。江西是我国重要的双季稻区，稻田种植的冬作物类型很多，但以种植紫云英和油菜为主，即以肥－稻－稻和油－稻－稻复种轮作为主［1］。江西的稻田绿肥最高时年种植面积达150万hm2;“双季稻－油菜”的种植面积，曾一度高达66万hm2左右。但随着化肥的大量使用和农村劳动力的转移，双季稻田种植绿肥和油菜的面积快速下滑，取而代之的是大量的稻田冬季闲置。近年来，由于政府的重视，稻田绿肥和油菜面积止跌复苏，恢复到60万hm2和20万hm2左右。众多研究表明，不同复种方式对稻田肥力及水稻生长发育和产量具有明显的影响［2－4］。

合理施用氮肥是水稻高产中十分重要的措施，也是水稻高产栽培中研究最多的内容之一。尽管任何一种轮作方式都要有相应的施肥制度［5］，但是已有研究基本上都是以某一种复种方式下的双季早稻作为研究对象，对不同复种方式下的双季早稻氮素吸收规律的差异性缺乏研究。为了阐明不同复种方式下早稻的氮素吸收利用差异，本试验从2009年冬季开始进行了肥－稻－稻、油－稻－稻和闲－稻－稻三种复种方式的田间定位试验，研究了稻田不同复种方式对早稻产量和氮素吸收利用的影响，以期为不同复种方式下的双季水稻合理施肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计与材料种植

于2009年冬季开始在江西省南昌市恒湖农场(东经28°50'，北纬29°03')进行田间定位试验。供试土壤为冲积型水稻土，试前土壤的基本理化性状为:有机质13.62 g/kg，全氮1.38 g/kg，全磷1.036 g/kg，全钾 16.49 g/kg，碱解氮 95.50 mg/kg，速效磷 32.45 mg/kg，速效钾 108.37 mg/kg，pH 5.12。

试验采用裂区设计，主区为不同复种方式，设紫云英－早稻－晚稻(ZDD)、油菜－早稻－晚稻(YDD)和冬闲－早稻－晚稻(XDD)，副区为施用化学氮肥和不施化学氮肥。主区面积800 m2，裂区面积为400 m2，无重复。处理间筑埂，开沟隔开，田埂高度30 cm，薄膜包裹，单独进排水，以防串水串肥。水稻采用机械收割，稻草机械粉碎后全量还田。供试早稻品种为超级稻淦鑫203，紫云英品种为“余江大叶”，油菜品种为“湘油5号”。采用湿润育秧，2010年于3月27日播种，4月27日移栽;2011年于3月28日播种，其中ZDD和XDD处理于4月28日移栽，YDD处理于5月3日移栽，移栽密度为13.3 cm×23.3 cm，每蔸3粒谷。

试验采用等养分施用，即施纯氮180 kg/hm2，P2O572 kg/hm2，K2O 180 kg/hm2，所用肥料分别为尿素、钙镁磷肥和氯化钾。紫云英翻耕前、油菜收获时测定生物量(2010年和2011年紫云英的生物量分别为 1.125 ×104kg/hm2和 4.35 ×104kg/hm2，油菜的生物量分别为 4.76 ×104kg/hm2和 5.38 ×104kg/hm2)，并进行含氮量测定。XDD的化学氮肥施用量为180 kg/hm2。

施用的氮肥按m(基肥)∶m(分蘖肥)∶m(穗肥)=5∶2∶3施用，磷、钾肥做基肥一次性施用。基肥在移栽前1 d施用，分蘖肥在栽后7 d施用，穗肥在到2叶露尖时施用。不同处理的其他管理措施一致。

1.2 测定项目与方法

土壤基础养分分析采用常规法，其中全氮用半微量开氏法，全磷用NaOH熔融－钼锑抗比色法，全钾用NaOH熔融－火焰光度计法，速效氮用碱解扩散法，有效磷用Olsen法，有效钾用NH4OAc浸提－火焰光度计法测定［6－7］。

在分蘖盛期(移栽后15 d)、幼穗分化期(一次枝梗原基分化期)、齐穂期和成熟期按茎蘖平均数法，每处理取代表性植株9蔸，按茎、叶、穂(抽穗后)分开，105℃下杀青15 min后，于75℃烘干至恒质量。测定干物质的样品粉碎后，用半微量蒸馏法测定植株的含氮量。水稻成熟时，每处理调查90蔸有效穗，按平均数法取5蔸进行考种;每处理割3个100蔸进行实际产量测定。

1.3 计算方法

1.4 各处理化学氮肥施用量

不同处理早稻化肥施用量见表1，晚稻各处理施肥量相同，N、P2O5、K2O均为180，72，180 kg/hm2。无氮区不施化学氮肥，其他与施肥区相同。

表1 不同处理早稻化学肥料施用量Tab.1 Chemical fertilizer application amount on different treatments on early rice

1.5 数据统计

用Excel和SPSS软件对数据进行统计和方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同复种方式下早稻产量及其产量构成

表2表明，在施氮条件下，2010年ZDD处理的早稻产量显著高于XDD，而与YDD处理差异较小;在不施氮条件下，YDD处理的早稻产量最高，XDD最低，差异显著。2011年，施氮条件下ZDD和XDD处理的早稻产量显著高于YDD;不施氮条件下，不同处理的早稻产量为ZDD＞YDD＞XDD，处理间差异显著。从产量结构来看，施氮条件下有效穗两年均为ZDD＞YDD＞XDD，处理间差异显著;不施氮条件下，2010年处理间差异不显著，但2011年ZDD处理显著高于YDD和XDD处理。每穗粒数、结实率和千粒质量，在相同施氮时，处理间差异不显著。

表2 不同处理早稻产量及其构成因素的差异Tab.2 Differences of Early rice yield and its components under different treatments

2.2 不同复种方式下早稻各生育阶段的氮素积累量

由表3可知，移栽－幼穗分化期，2010年的早稻氮素吸收量ZDD最高，XDD最低，处理间差异显著;幼穗分化期－齐穗期差异不大;齐穗期－成熟期，ZDD＞XDD＞YDD，XDD与YDD相差不大，但与ZDD处理有显著差异。2011穗分化前和穗分化－齐穗期氮素吸收量ZDD显著高于YDD、XDD，齐穗后为ZDD＞XDD＞YDD，差异显著。从各阶段的氮素吸收比例来看，移栽－幼穗分化期的吸氮比例，2010年低于2011年，而幼穗分化期－齐穗期的吸氮比例则为2010年高于2011年;灌浆成熟期的吸氮比例年度间相差较小。这可能与2010年生育前期低温阴雨有关。

表3 不同生育阶段的氮素积累量Tab.3 N accumulation in rice plant during different growth period

2.3 不同复种方式下氮素利用效率的差异

表3表明，两年早稻氮素积累总量ZDD处理均显著高于YDD、XDD处理，2010年施氮区ZDD处理氮素积累量比YDD、XDD分别增加13.5%、21.7%，无氮区分别增加44.9%、57.9%;2011年施氮区分别增加14.6%、12.2%，无氮区分别增加81.6%、94.7%。处理间氮素的利用效率在年度间表现一致。氮素干物质生产效率、氮素稻谷生产效率XDD＞YDD＞ZDD，处理间差异显著;氮素吸收利用率ZDD最高，YDD最低，处理间差异显著;氮收获指数ZDD＞YDD＞XDD，其中ZDD与XDD间差异显著;氮素偏生产力处理间差异不大。

相关分析表明(表4)，氮素积累总量与水稻产量和有效穗呈极显著正相关，与结实率、千粒质量相关不显著，与每穗粒数呈负相关;氮素干物质生产效率、氮素稻谷生产效率与有效穗和实际产量呈极显著负相关，与结实率呈负相关，而与每穗粒数和千粒质量相关不显著。

3 讨论

众多研究表明，不同复种方式对水稻产量有明显影响。在不减施化学氮肥的条件下，冬种绿肥作物紫云英和油菜处理的年平均水稻产量，较冬闲对照分别提高27.2%与20.5%［8］。李双来等［9］认为，紫云英稻田翻压能够减少化肥用量，水稻产量虽然没有显著性差异，但水稻株高和有效穗数略有提高，显著增加每穗粒数、结实率和千粒质量。紫云英与化学氮素配合施用，有效穗数和每穗实粒数比单施化肥明显提高［10－11］。在本研究表明，ZDD处理与XDD、YDD处理相比，虽然减少了化学氮肥的施用，但有效穗数和产量两年均显著增加。这与前人研究结果相近［12－13］。

表4 不同处理氮肥利用效率差异Tab.4 Differences of N use efficiency under different treatments

表5 氮肥利用效率与产量及其构成因素的相关关系Tab.5 Correlations between N use efficiency and yield and its components

紫云英属豆科作物，能够利用根瘤菌共生固氮［9，14］，还田后易于作物吸收利用，其腐解产生的有机酸等物质会促使土壤中难溶性养分转变为活化态［15］，从而提高后作水稻对养分的吸收;油菜属十字花科植物，种植油菜能使土壤中磷、钾等养分有效化［2］，也一定程度上促进水稻氮素的吸收。相关研究表明［11］紫云英和尿素配施协调了水稻分蘖期尿素供氮过猛与紫云英供氮过稳的矛盾。本试验中ZDD处理氮素吸收随着生育期推进逐渐加快，其氮素吸收高峰在分蘖期至齐穗期，两年氮素吸收总量比YDD、XDD分别提高13.5%、21.7%和14.6%、12.2%，为水稻高产形成提供参考。

氮肥吸收利用效率较低是水稻生产中存在的突出问题。本研究表明，ZDD处理的氮素利用效率显著高于YDD和XDD两处理。这表明，冬种紫云英不仅可以减少早稻生产的氮肥施用量(2010年和2011年分别减少57.1 kg/hm2，93.3 kg/hm2)，还可以提高化学氮肥的利用效率。这可能与种植紫云英后减少了早稻前期氮素施用量有关。

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