徐一兰，付爱斌，刘唐兴

（湖南生物机电职业技术学院，长沙 410127）

我国是世界上水稻（Oryza sativa L.）生产与需求大国，水稻的种植面积和稻谷总产均居世界前列；全国有70%以上人口以水稻为主要食物来源［1]。氮是水稻产量形成的关键影响因素，氮肥施用量的多少影响水稻的生长发育，从而最终影响水稻产量的高低［2]。在常规的水稻生产过程中，人们为了追求更高的产量，施肥过程中偏向于施用氮肥，磷、钾肥施用较少。不科学的肥料施用技术，降低了肥料的利用率，增加了水稻生产成本，影响了稻田生态环境，如造成水体污染、富营养化和促进稻田温室气体排放等［3～5]。随着我国耕地面积的不断减少和人口的不断增长，自然资源与粮食安全和稻田生态环境间的矛盾日趋严重，这与施肥量、施肥比例等方面的关系密切［6]。因此，在保持水稻高产、稳产条件下，如何科学合理施用氮肥、提高氮肥利用率、保护稻田生态环境，是目前我国水稻生产中亟待解决的现实问题，对于稻田可持续发展具有十分重要的意义［7，8]。

前人开展了周年氮肥运筹对土壤理化特性、稻田生态环境、水稻植株干物质和养分积累及产量变化等方面的研究。林忠成等［9]研究表明，通过减少基肥氮比例、增加蘖肥氮和穗粒肥氮比例等氮素后移的优化措施，可以减少由氨挥发造成的损失，显著提高最大库容量（总实粒数）和产量，有效减少施氮量。姬广梅等［10]研究认为，增加施氮量有利于提高水稻植株的干物质重。王允青等［11]研究表明，水稻产量、干物质积累量随氮肥追施量的合理提高而增加，但后期施氮比例过高则不利于产量、干物质积累。贾东等［12]研究认为，氮肥后移能抑制水稻分蘖，减少有效穗数，降低植株的叶面积指数和干物质积累量。吴文革等［13]研究表明，210 kg／hm2的施氮量，基蘖肥∶穗肥为6∶4的运筹方式有利于水稻成穗，提高中、后期的叶面积指数和干物质积累量，优化群体质量。贾东等［14]研究认为，氮素后移措施有利于建立科学的水稻群体，协调产量各个构成因素。田智慧等［15]研究表明，相同施氮水平（240 kg／hm2）下，水稻产量随中、后期施氮比例的增加而增加。潘圣刚等［16]研究发现，施氮量为240 kg／hm2及基肥、蘖肥、穗粒肥为3∶2∶5的施氮处理是兼顾产量和环境的最佳氮肥运筹方式。前人关于氮肥运筹方式对水稻生长、生物学特性及产量等方面影响的研究因试验周期、研究对象、栽培方式和所在区域气候条件等不同，结果并不完全相同。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验田位于湖南省醴陵市均楚镇（113°14′47″E，27°34′15″N），为典型的双季稻主产区。当地属于亚热带季风性湿润气候，年均气温17.0℃，年均降水量1400 mm，≥10℃活动积温5400℃，无霜期280 d。试验土壤为第四纪红壤母质发育的红黄泥，试验前耕层土壤（0～20 cm）基础理化性状为：有机质39.1 g／kg，全氮3.48 g／kg，全磷0.86 g／kg，全钾18.5 g／kg，碱解氮272.5 mg／kg，有效磷48.7 mg／kg，速效钾86.5 mg／kg，pH值5.2。

1.2 试验设计及田间管理

根据早稻和晚稻氮肥施用量，试验设5个施肥处理：（1）N120＋210.早稻施N120 kg／hm2，晚稻施N210 kg／hm2；（2）N150＋180.早稻施N150 kg／hm2，晚稻施N180 kg／hm2；（3）N180＋150.早稻施N180 kg／hm2，晚稻施N150 kg／hm2；（4）N210＋120.早稻施N210 kg／hm2，晚稻施N120 kg／hm2；（5）CK.无肥对照，早稻和晚稻均不施氮肥。

除对照外，各处理周年双季水稻的施N总量均为330 kg／hm2。早稻各处理施P2O575 kg／hm2和K2O 90 kg／hm2，晚稻各处理施P2O560 kg／hm2和K2O 120 kg／hm2。3次重复，小区面积36 m2，随机区组排列，处理间起垄用塑料薄膜隔开，独立排灌。早季和晚季，各施肥处理N和K2O作基肥和追肥分2次施入，基肥在整田时施入，追肥在水稻移栽后7 d施用，基追肥比例7∶3；P2O5均在整地时作基肥一次性施入。其他管理措施同常规大田生产。

早稻供试品种株两优211，于2017年4月上旬播种育苗，5月上旬移栽，株行距16.5 cm×19.8 cm，7月下旬收获。晚稻供试品种丰源优299，于6月下旬播种育苗，7月下旬移栽，株行距16.5 cm×19.8 cm，10月下旬收获。

1.3 样品采集与测定方法

（1）分蘖动态。早、晚稻移栽后，于每小区定位选择5穴水稻，每隔5～7 d观察记载单穴茎蘖数。

（2）叶面积指数。分别在早稻和晚稻的苗期、分蘖盛期、孕穗期、齐穗期和成熟期，每个小区随机选择5穴水稻植株，用CI-203便携式激光叶面积仪（美国CID公司）测定单株叶面积，然后计算叶面积指数（LAI）。

（3）干物质积累量。分别于早稻和晚稻的分蘖盛期、孕穗期、齐穗期和成熟期进行取样测定。取样时，每小区随机选择8穴植株，以植株为中心，取长20 cm、宽20 cm和深20 cm的土块，将植株完整取出。将根系先用清水冲洗干净，再用滤纸吸干附着水分，然后分根、茎、叶和穗不同器官，于105℃杀青30 min，80℃烘至恒重，测定各部位的干物质量。

甲状腺肿瘤一经确诊应及时采取手术治疗方式。其主要是因为若要在手术前确定甲状腺结节的性质,当前的检查手段还达不到完全准确的程度,存在一定程度的误诊率。病程较短的甲状腺癌,临床诊断相对简单,但是对于生长速度慢,且缺乏一般临床表现的病例,术前诊断存在着一定的难度[3]。虽然一些患者确诊为良性腺瘤或囊肿,但其还是存在着一定的恶变可能,部分患者可能合并甲亢、当前,手术技术不断发展,甲状腺瘤性病变的手术治疗安全性显著提高,且并发症发生率显著降低,疗效十分明显,也得到了医学界的肯定。

（4）产量与产量性状。早、晚稻收获时，分别于每小区中选择生长一致的1个点（面积1 m2），数计该区域内的有效穗数；从每小区中连续选取5穴植株进行考种，测定穗粒数、结实率和千粒重等产量构成因素，计算其平均值；同时，实收测定各个小区的实际产量。

1.4 数据统计与分析

数据均用Microsoft Excel 2003软件进行处理，运用DPS3.11软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 分蘖动态

从图1可见，从早稻的分蘖开始到最高分蘖期，各处理水稻植株分蘖数大小顺序均表现为N210＋120＞N180＋150＞N150＋180＞N120＋210＞CK。各处理早稻植株分蘖数于6月上旬达到最高值，然后呈下降趋势，各处理植株分蘖数大小顺序均表现为N180＋150＞N150＋180＞N210＋120＞N120＋210＞CK。其中，前期施氮量高的处理比前期施氮量低的处理推迟了分蘖高峰出现日 期；N210＋120处理下降幅度较大，N150＋180和N180＋150处理下降幅度较平缓。

图1 不同氮肥运筹模式的水稻分蘖动态Fig.1 Effects of different nitrogen application patterns on tillering numbers of rice

晚稻生育前期，各处理分蘖数大小顺序表现为N210＋120＞N180＋150＞N150＋180＞N120＋210＞CK；各处理晚稻植株分蘖数于8月下旬达到最高值，然后呈下降趋势，各处理植株分蘖数大小顺序均表现为N150＋180＞N120＋210＞N180＋150＞N210＋120＞CK。其中，前期施氮量高的处理比前期施氮量低的处理推迟了分蘖高峰出现日期（图1）。

早稻和晚稻，N150＋180处理均表现分蘖数下降幅度平缓，分蘖数多、成穗率较高。

2.2 叶面积指数

各处理早稻植株叶面积指数（LAI）变化规律如图2所示。水稻植株LAI均随着生育期的推进不断增加，在齐穗期达到最大值，此时N120＋210、N150＋180、N180＋150和N210＋120处理的水稻植株LAI分别比CK高1.69、2.06、2.30和1.85。早稻各主要生育时期，各处理植株LAI大小顺序均为N180＋150＞N150＋180＞N210＋120＞N120＋210＞CK。

图2 不同氮肥运筹模式的水稻植株叶面积指数动态Fig.2 Effects of different nitrogen application patterns on leaf area index of rice

各处理晚稻植株的LAI变化规律与早稻相似。N150＋180处理水稻植株LAI均为最高，且显著高于其他处理（p＜0.05）。LAI均在孕穗期达到高峰，分别比CK提高2.80、3.21、2.29和2.02。晚稻各主要生育期，各处理植株LAI大小顺序均为N150＋180＞N120＋210＞N180＋150＞N210＋120＞CK。

2.3 干物质积累特性

2.3.1 早稻植株干物质积累特性

不同施肥处理对早稻植株各器官干物质积累具有明显的影响（表1）。分蘖期到成熟期，早稻植株根系干重均以N210＋120处理为最高，与N150＋180、N120＋210和CK间的差异均达显著水平（p＜0.05）；各处理水稻植株的根系干重大小顺序表现为N210＋120＞N180＋150＞N150＋180＞N120＋210＞CK。各处理水稻植株的茎干重均表现为N210＋120＞N180＋150＞N150＋180＞N120＋210＞CK。分蘖期至齐穗期，各处理水稻植株的叶干重表现为N210＋120＞N180＋150＞N150＋180＞N120＋210＞CK；成熟期，则表现为N210＋120＞N120＋210＞N150＋180＞N180＋150＞CK。齐穗期和成熟期，N180＋150处理水稻植株的穗干重最高，且显著高于CK（p＜0.05），其大小顺序均表现为N180＋150＞N210＋120＞N150＋180＞N120＋210＞CK。

表1 不同氮肥运筹模式下的早稻单株干物质积累量 gTable 1 Dynamic change of biomass accumulation of early rice under different nitrogen application patterns

续表1

2.3.2 晚稻植株干物质积累特性

晚稻各生育时期N120＋210和N150＋180处理水稻植株根系干重均显著高于N210＋120和CK（p＜0.05），其大小顺序为N120＋210＞N150＋180＞N180＋150＞N210＋120＞CK。各生育时期N150＋180和N180＋150处理水稻植株茎干重均最高，且显著高于CK（p＜0.05），其大小顺序为N150＋180＞N180＋150＞N120＋210＞N210＋120＞CK。各生育时期，N120＋210和N150＋180处理水稻植株叶干重均较高，且显著高于CK（p＜0.05），其大小顺序为N120＋210＞N150＋180＞N180＋150＞N210＋120＞CK。齐穗期和成熟期，N150＋180和N180＋150处理水稻植株的穗干重均显著高于CK（p＜0.05），其大小顺序为N150＋180＞N180＋150＞N120＋210＞N210＋120＞CK（表2）。

表2 不同氮肥运筹模式下的晚稻单株干物质积累量 gTable 2 Dynamic change of biomass accumulation of late rice under different nitrogen application patterns

2.4 产量及其构成因素

早稻产量构成因素和产量的变化特征如表3所示。各施肥处理的有效穗数均显著高于CK（p＜0.05），分别比CK每公顷增加49.5万、58.5万、84.0万和79.5万；各处理对早稻的每穗总粒数、结实率和千粒重均无明显的影响；各施肥处理的产量均显著高于CK（p＜0.05），分别比CK增加1479.0、1849.5、1824.0和1741.5 kg／hm2，其大小顺序为N150＋180＞N180＋150＞N210＋120＞N120＋210＞CK。

表3 不同氮肥运筹模式下早稻产量及构成因素比较Table 3 Effects of different nitrogen application patterns on yield and yield components of early rice

不同氮肥运筹模式对晚稻产量及产量构成因素的影响如表4所示。各施肥处理的有效穗数均显著高于CK，分别比CK每公顷增加64.5万、72.0万、58.5万和34.5万；各施肥处理的每穗总粒数无显著性差异，但均显著高于CK（p＜0.05），分别比CK增加16.8、25.3、17.9和16.1粒／穗；CK的结实率最高，显著高于除N210＋120以外的其它处理（p＜0.05）；各处理的千粒重均无显著性差异；各施肥处理的晚稻产量均显著高于CK（p＜0.05），分别比CK增加1665.0、1879.5、1711.5和1282.5 kg／hm2，其大小顺序表现为N150＋180＞N180＋150＞N120＋210＞N210＋120＞CK。

表4 不同氮肥运筹模式下晚稻产量及构成因素比较Table 4 Effects of different nitrogen application patterns on yield and yield components of late rice

各施肥处理的周年产量均显著高于CK，其中以N150＋180处理周年水稻产量最高，达14 355.0 kg／hm2，比CK增加3729.0 kg／hm2；其次是N180＋150、N120＋210和N210＋120处理，周年水稻产量分别为14 161.5、13 770.0和13 650.0 kg／hm2，分比CK增加3535.5、3144.0和3024.0 kg／hm2。

3 结论与讨论

3.1 水稻干物质生产与分配

在稻田生态系统中，氮素是水稻产量提高的巨大动力，对水稻生产的影响很大，如何合理施用氮肥一直是水稻栽培体系中重要的研究内容［20]。因此，合理运筹氮肥，在保证一定产量的前提下提高氮肥利用率是当前学界的研究热点之一［21]。在我国的水稻生产过程中，常通过增加氮肥的施用量以获得更高的产量，导致氮肥利用率降低，稻田生态环境被污染。薛利红等［22]研究认为，施用一定比例的基肥，有利于缩短水稻的缓苗期，促进分蘖的早生快发。本研究结果也表明，与施肥处理相比，无肥处理的水稻植株分蘖数明显较少，表明在基肥中施用氮肥有利于缩短水稻缓苗期和促进分蘖。

不同氮肥运筹模式对水稻群体建成的效果不同。不同的氮肥施用量常通过影响水稻的缓苗期及开始发生分蘖的时间，从而影响分蘖的持续时间。本研究结果显示，水稻前期群体量均随着施氮量的增加而增加，其无效分蘖也会增加，从而降低了植株的成穗率。采用N150＋180和N180＋150施肥模式时，早稻和晚稻植株具有较高的分蘖速率，减少了无效分蘖的发生，拥有较高的成穗率，水稻植株个体、群体生长协调，群体质量改善，增加了生育后期的干物质积累量，且植株干物质在各器官间的分配合理，从而构建了优良的水稻群体。

水稻干物质的运转效率与其同化物质从“源”转向“库”的程度关系密切。有研究表明，前期水稻积累较多的干物质、后期较高的运转率是水稻获得高产的主要原因［23]。王永锐［24]研究认为，高产水稻在灌浆前中期茎、鞘物质输出较多。本研究结果表明，在物质生产方面，与N210＋120处理相比，N150＋180和N180＋150处理水稻植株个体与群体生长协调，植株干物质在各器官间的分配合理。早稻植株的根系和叶干重均以N210＋120处理为最高，茎干重以N210＋120处理为最高，穗干重以N180＋150处理为最高；晚稻植株的根系和叶干重均以N120＋210处理为最高，茎干重以N150＋180处理为最高，穗干重以N150＋180处理为最高。这是因为采用N150＋180和N180＋150施肥模式，孕穗期和齐穗期水稻植株具有较高的叶面积指数，有利于植株形成更多的光合产物，促进了植株各部位的干物质积累；成熟期，根和叶干物质积累量明显降低，而穗部干物质积累量则明显高于其他施肥模式（表1，2）。这表明N150＋180和N180＋150施肥模式均有利于干物质在水稻各器官间的合理分配，促进了根、叶中的干物质向穗部运转，为水稻的“库”提供充足的物质来源，有利于形成大穗，为水稻产量的提高奠定了物质基础。这与李忠等［20]的研究结果一致。

3.2 水稻产量及构成因素

不同的氮肥运筹模式对水稻产量影响的效果各异。适宜的基追肥比例（基蘖肥占总施氮量70%）有利于水稻获得高产，若基蘖肥比例过高，易导致水稻前期徒长，不利于水稻获得高产，降低了水稻生产的经济效益［9，17，25]。不同氮肥施用量通过影响植株的“库”容量，从而影响穗数、穗粒数、结实率和千粒重等产量构成因素，最终影响水稻的产量［26]。本研究结果也表明，不同氮肥运筹模式通过影响水稻的有效穗数及每穗总粒数等产量构成因素，从而影响水稻产量，这与薛亚光等［27]、杨建昌等［28，29]的研究结果相一致。在本研究中，周年氮肥运筹模式对双季水稻产量影响显著，早稻产量以N180＋150处理为最高，晚稻产量以N150＋180处理为最高；周年水稻产量以N150＋180处理为最高，N180＋150和N120＋210处理次之，N210＋120处理水稻产量较低。这是因为在各施肥模式中，采取N180＋150施肥模式有利于水稻的早生快发，促进分蘖，提高了水稻的有效穗数和每穗总粒数（表3、4）。说明在双季稻生产中，重视周年氮肥的合理运筹，通过保证早稻季和晚稻季适宜的氮肥施用量，有利于水稻分蘖的发生、提高分蘖成穗率，改善产量构成因素，从而获得较高的水稻产量。氮肥用量过低，水稻缓苗较慢，难以早发，不利于植株的生长发育和干物质积累；而氮肥用量过高，则影响水稻植株生长和分蘖发生，降低成穗率，不利于搭好高产苗架。本研究结果表明，双季稻区在周年采取合理一致的总施氮量基础上，N150＋180和N180＋150施肥模式的水稻植株个体与群体生长协调，有利于植株干物质的积累，促进了根、叶中的干物质向穗部运转，有利于改善水稻的产量构成，其增产效果为最佳。

综上所述，早稻施N150 kg／hm2和晚稻施N180 kg／hm2的施肥模式，有利于增加水稻植株干物质积累，改善产量构成因素，从而获得较高的双季稻产量。