周兴兵，蒋鹏，2，徐富贤，2*，张林，朱永川，郭晓艺，刘茂，陈琳，熊洪

(1 四川省农业科学院水稻高粱研究所/农业部西南水稻生物学与遗传育种重点实验室，德阳 618000；2 四川省作物生理生态及栽培重点实验室，德阳 618000)

四川、重庆冬水田常年维持在120 万hm2左右[1]。冬水田常年囤水，形成了泥脚深度超过20 cm、田面积水层长期深浅不一的田块状态。缘于冬水田土壤硬底层相对较深，甚至无硬底层，表层土壤流动性大，运动阻力大，导致农机(拖拉机、插秧机等)下田时容易下陷，加之冬水田区田块小、不规则、稻田机耕道路建设十分落后，机械化难度大[2]。同时，近年来随着农村青壮年劳动力不断向城市转移以及种粮大户、农业合作社、家庭农场等新型农业经营主体的快速发展，亟需省工、省力的轻简化水稻栽培技术来取代传统的育苗手工移栽。水稻免耕直播栽培技术因具有省工、省力、节本等优点而受到广泛关注。据不完全统计，目前我国直播稻面积超过400 万hm2[3]，并且表现出显著的增产增效作用[4]。氮肥是影响水稻生长发育的重要营养元素，其施用量和运筹模式对水稻群体构建、物质生产及转运、产量和品质形成均具有重要作用。施氮也是稻田土壤获取氮素的主要途径之一。基于直播稻产量形成的特点，科学的肥料运筹是实现直播稻高产和肥料利用率协同提高的关键所在。有研究认为，直播稻无返青期，分蘖早，植株生长快，氮素吸收量大，容易引起缺氮[5-7]，因而前期需多施氮肥；中期群体相对较大，需控制施氮；后期早衰明显，需适当补施氮肥[8]。朱建康等[9]研究发现，直播稻后期氮肥比例过高会造成抗倒伏性能降低，结实率和千粒质量下降，进而导致直播稻减产。也有研究认为，直播稻前期群体小，土壤中的氮素就可满足其需求，且土壤氮占水稻植株成熟期氮素总积累量的65%以上，前期重施氮肥易造成植株奢侈吸氮[10]，而减少基肥用量或不施基肥均不会造成直播稻产量下降[11，12]。施氮量对直播稻的有效穗数和穗粒数影响显著，从而直接导致其群体产量的显著变化。氮肥供应不足时，直播稻植株弱小，干物质生产量不足，产量下降；氮肥供应过量时，植株株高、基本节间长度增加，抗倒伏性能下降[13]。前人就翻耕直播稻施氮量和氮肥运筹模式开展的研究较多，而关于冬水田区减量施氮对免耕直播稻产量及氮肥利用率影响的研究尚未见报道。为此，本研究以不同熟期(中熟和迟熟)2 个杂交稻品种为材料，研究冬水田区减量施氮对免耕直播杂交稻产量和氮肥利用率的影响，旨在为冬水田区免耕直播杂交稻高产和氮高效利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试杂交稻品种分别为川康优6276(中熟中籼)和内6 优107(迟熟中籼)，由四川省农业科学院水稻高粱研究所提供。

1.2 试验设计

试验设置N0、N1、N23 个施氮处理，分别为施纯氮0、180、153 kg/hm2，按基肥、分蘖肥、穗肥分别占50%、30%、20%的比例施用。采用裂区设计，氮肥处理为主区，品种为副区，副区面积为50 m2，3 次重复。磷肥(P2O5)和钾肥(K2O)施用量分别为67.5 kg/hm2和150 kg/hm2，均作基肥施用。其他按当地大田高产管理进行。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 干物质和叶面积指数

于齐穗期和成熟期每试验小区分别取0.48 m2植株(边行除外)，从中随机选取20 株，用直尺测量每片稻叶由叶枕至叶尖的长度以及叶片中心位置的叶宽，计算叶面积指数。用自来水将植株根部泥沙冲洗干净，剪去根系，将植株分成茎、叶、穗3 部分，人工计数穗数，手工脱粒后，分成稻草、实粒、秕粒3部分，置于70 ℃烘箱烘至恒重后，用百分之一天平进行称量并分别计算齐穗期、成熟期干物质量和收获指数。

1.3.2 产量构成

于成熟期各小区调查0.48 m2植株，计数有效穗数。结合成熟期干物质样品测定穗粒结构，将籽粒中的秕粒和实粒分别计数，从实粒中随机数取3个1 000 粒，测定千粒质量、每穗粒数、结实率。

1.3.3 产量

于成熟期各小区取中间5 m2进行测产，每个小区单收单晒，按13.5%的含水量折算小区实际产量。

1.4 计算公式与数据处理

1.4.1 计算公式

花后干物质积累量(g/m2)＝成熟期总干物质积累量-齐穗期干物质积累量

花前干物质转运量(g/m2)＝产量-花后干物质积累量

花前干物质转运效率(%)＝花前干物质转运量/齐穗期干物质积累量×100

花前干物质转运对产量的贡献率(%)＝花前干物质转运量/产量×100

花后干物质积累对产量的贡献率(%)＝花后干物质积累量/产量×100

氮肥农学利用率(kg/kg)＝(施氮区产量-无氮区产量)/施氮量

氮肥偏生产力(kg/kg)＝施氮区产量/施氮量

1.4.2 数据处理

采用Excel 2003 整理数据，采用Statistix 8.0 进行方差分析，采用LSD0.05进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 冬水田减量施氮对免耕直播杂交稻产量和氮肥利用率的影响

由表1 可知，冬水田区减量施氮对免耕直播杂交稻产量有显著影响。与N0相比，N1、N2处理产量分别增加了49.4%～51.4%、46.7%～47.7%，说明施氮可显著提高冬水田区免耕直播杂交稻产量。N2处理产量较N1减少了0.9%～3.1%，但差异不显著，说明冬水田区施氮量减少15%并不会造成免耕直播杂交稻产量显著下降。与N1相比，N2处理氮肥农学利用率提高了7.3%～14.1%，但差异不显著，氮肥偏生产力提高了13.9%～16.5%，差异达显著水平。与迟熟杂交稻内6 优107 相比，中熟杂交稻川康优6276 的产量、氮肥农学利用率、氮肥偏生产力分别提高了1.0%、1.8%、1.1%，但差异未达显著水平。

表1 各处理免耕直播杂交稻产量及氮肥利用率Table 1 Yield and nitrogen use efficiency of no-tillage and direct-seeding hybrid rice

2.2 冬水田减量施氮对免耕直播杂交稻产量构成的影响

由表2 可知，品种、施氮量对免耕直播杂交稻有效穗数、每穗粒数、颖花量影响显著。与N0相比，N1、N2处理有效穗数分别增加了55.3%～59.2%、38.3%～ 46.5%，每穗粒数分别增加了2.9%～6.7%、6.2%～16.5%，颖花量分别增加了63.5%～66.2%、54.6%～61.5%。与N1相比，N2处理有效穗数减少了8.0%～11.0%，每穗粒数增加了3.2%～9.1%，颖花量减少了2.8%～5.4%。施氮量对免耕直播杂交稻结实率影响显著，与N0相比，N1、N2处理的结实率平均下降了3.3%和1.7%，整体呈N0>N2>N1的变化趋势。施氮量对免耕直播杂交稻千粒质量影响不显著，与迟熟杂交稻内6 优107 相比，中熟杂交稻川康优6276 有效穗数、结实率、千粒质量分别降低了6.1%、1.4%、6.5%，每穗粒数、颖花量分别增加了19.8%、13.0%。

表2 各处理免耕直播杂交稻产量构成比较Table 2 Comparison of yield components of no-tillage and direct seeding hybrid rice

2.3 冬水田减量施氮对免耕直播杂交稻干物质生产的影响

由表3 可知，品种、施氮量对免耕直播杂交稻齐穗期叶面积指数、齐穗期、齐穗后、成熟期干物质积累量、收获指数影响显著(除品种间齐穗后干物质外)。2 个品种的齐穗期叶面积指数和齐穗期、齐穗后、成熟期干物质积累量均以N0处理为最低。与N1相比，N2处理的齐穗期叶面积指数、齐穗期、齐穗后、成熟期干物质量分别减少了4.6%～9.6%、3.6%～5.9%、0.5%～7.8%、4.2%～4.7%，收获指数增加了2.7%～2.8%。与迟熟杂交稻内6 优107 相比，中熟杂交稻川康优6276 齐穗期叶面积指数、齐穗期、成熟期干物质量分别减少了14.5%、13.6%、6.8%，齐穗后干物质量、成熟期收获指数分别增加了11.8%、10.5%。

表3 各处理免耕直播杂交稻干物质生产及收获指数Table 3 Dry matter production and harvest index of no-tillage direct-seeding hybrid rice

2.4 冬水田减量施氮对免耕直播杂交稻花前干物质转运的影响

由表4 可知，施氮量对花前干物质转运效率影响显著，品种、施氮量及其互作对免耕直播杂交稻花前干物质转运量、花前干物质转运效率、花前干物质转运对产量的贡献率、花后干物质积累对产量的贡献率影响均不显著。免耕直播杂交稻花前干物质转运量、花前干物质转运效率、花前干物质转运对产量的贡献率、花后干物质积累对产量的贡献率对施氮量的响应随品种熟期变化而变化。川康优6276 N2处理的花前干物质转运量、花前干物质转运效率、花前干物质转运对产量的贡献率略低于N1，但其花后干物质积累对产量的贡献率略高于N1。与N1处理相比，内6 优107 N2处理的花前干物质转运量、花前干物质转运效率、花前干物质转运对产量的贡献率分别增加了10.4%、14.8%、11.8%，花后干物质积累对产量的贡献率降低了7.0%。与迟熟杂交稻内6 优107 相比，中熟杂交稻川康优6276 的花前干物质转运量、花前干物质转运对产量的贡献率分别降低了14.6%、14.3%，花前干物质转运效率、花后干物质积累对产量的贡献率分别增加了0.9%、10.1%。

表4 各处理免耕直播杂交稻干物质转运情况Table 4 Transfer of dry matter in no-tillage direct-seeding hybrid rice

3 讨论

前人研究表明，合理施肥对水稻生长发育、群体质量、籽粒灌浆具有重要的作用[14-16]。也有调查发现，农户在直播水稻实际生产管理中氮肥施用量过高是造成直播稻产量普遍偏低的主要原因[17]。更有报道指出，在常规施氮量的基础上长期减氮30%或减磷50%，水稻产量无明显降低[18]。本试验结果表明，N2施氮量较N1减少了15%，但N2免耕直播杂交稻产量与N1无显著差异；且N2免耕直播杂交稻氮肥农学利用率、氮肥偏生生产力较N1分别提高了7.3%～14.1%、13.9%～16.5%。说明冬水田区施氮量减少15%并不会造成免耕直播杂交稻产量显著下降，并且有利于氮肥利用率的大幅度提高。这与前人的研究结果略有差异，而导致这一差异性的原因则可能是土壤本身基础肥力、耕作方式或种植方式的不同以及所选供试材料基因型存在差异所致。

王道中等[19]研究认为，中高肥力、中低肥力土壤在常规施氮量的基础上分别减少30%和10%，虽然导致单位面积有效穗数下降，但可显著增加结实率、每穗粒数、千粒质量，因而不会造成水稻产量显著下降。本研究中，从产量构成来看，N2免耕直播杂交稻有效穗数、颖花量较N1分别减少了8.0%～11.0%、2.8%～5.4%，但其每穗粒数、结实率较N1分别增加了3.2%～9.1%、1.2%～2.7%。可见，N2处理免耕直播杂交稻的高产优势主要表现在每穗粒数、结实率上，这与前人的研究结果一致。从干物质生产和分配特性来看，N2免耕直播杂交稻齐穗期叶面积指数、齐穗期干物质、齐穗后干物质、成熟期总干物质较N1分别减少了4.6%～ 9.6%、3.6%～5.9%、0.5%～7.8%、4.2%～4.7%，但其收获指数较N1增加了2.7%～2.8%，说明N2处理免耕直播杂交稻的高产优势主要表现在收获指数上。

单就冬水田耕作方式而言，有研究表明在免耕移栽条件下，选用分蘖力强的穗数型品种是实现高产的有效途径，免耕移栽处理的结实率和千粒质量也会明显提高[20，21]。本研究发现，在免耕直播条件下中熟杂交稻川康优6276 产量较迟熟杂交稻内6优107 增加了1.0%，但差异不显著。从产量构成来看，中熟杂交稻川康优6276 的增产优势主要表现在每穗粒数、颖花量上。从干物质生产特性来看，中熟杂交稻川康优6276 的增产优势主要表现在齐穗后干物质积累、成熟期收获指数上。可见，冬水田区无论是选择免耕移栽还是免耕直播的耕作方式，选择与之相配套的品种是关键。

4 结论

冬水田区在常规施氮量的基础上减量15%并不会造成免耕直播杂交稻的产量显著下降，但免耕直播杂交稻氮肥农学利用率和氮肥偏生产力大幅度提高，说明冬水田减施15%氮肥可实现免耕直播稻产量和氮肥利用率的协同提高。此外，免耕直播下中熟杂交稻川康优6276 产量较迟熟杂交稻内6 优107 高，其增产优势主要表现在每穗粒数、颖花量、齐穗后干物质积累和收获指数上。可见，选用大穗、后期干物质生产能力强的中熟杂交稻品种是实现冬水田区免耕直播杂交稻高产的重要途径。