稻油轮作下油菜秸秆还田与水氮管理对杂交稻群体质量和产量的影响

殷尧翥 郭长春 孙永健 武云霞 余华清 孙知白 张桥 王海月 杨志远 马均



稻油轮作下油菜秸秆还田与水氮管理对杂交稻群体质量和产量的影响

殷尧翥 郭长春 孙永健*武云霞 余华清 孙知白 张桥 王海月 杨志远 马均

(四川农业大学 水稻研究所/作物生理生态及栽培四川省重点实验室，四川 温江 611130；*通讯联系人，E-mail：yongjians1980@163.com)

【目的】研究秸秆还田与水氮配施的理论与技术，探讨对水稻群体质量和产量形成的影响。【方法】选用宜香优2115为试验材料，三因素裂裂区设计，主区为油菜秸秆堆腐还田和直接还田两种秸秆还田方式，裂区为淹水灌溉和控制性交替灌溉两种水分管理方式，裂裂区为4种施氮量，分析对水稻群体质量及产量的影响，并探讨秸秆还田与水氮管理模式下群体质量和产量形成的关系。【结果】秸秆还田与水氮管理对主要生育时期水稻干物质积累量、叶面积指数(LAI)及产量均存在显著或极显著的调控效应，互作效应显著；且群体质量指标与产量呈显著或极显著正相关。秸秆堆腐还田对水稻群体质量指标的调控显著高于秸秆直接还田，齐穗期高效叶面积指数提高了4.71%~6.50%，群体干物质显著增加了9.22%~13.30%；并对水稻产量及其构成因素影响显著，有效穗数及每穗粒数分别提高了5.9%~9.8%和1.5%~5.2%，从而使产量提高了9.5%~13.4%。控制性交替灌溉相对于淹灌能保证足够的穗数，提高干物质积累量，减缓拔节至齐穗期叶面积衰减，加快结实期群体生长率，利于穗粒数及产量的提高；且随着氮肥用量的增加，分蘖数、干物质积累量、有效叶面积率和高效叶面积率均呈先增后降的趋势。【结论】从三因素间的互作效应来看，秸秆堆腐还田处理下，控制性交替灌溉与施氮量150 kg/hm2，可有效提高齐穂期高效叶面积指数(4.80~5.32)，具有较高的结实期干物质积累量(6.94~7.36 t/hm2)，显著提高了有效穗(181.6万~220.9万/hm2)及每穗粒数(180~200粒)，从而显著提高产量达到10328.1~12464.1 kg/hm2，为本研究节水减氮增效最佳的处理。

杂交水稻; 秸秆还田; 灌水方式; 施氮量; 群体质量; 产量

农作物秸秆含有丰富的碳、氮元素，是重要的绿色环保有机源之一，可以提高微生物数量及酶活性，对改善土壤理化性状具有积极作用。近年来，油菜种植面积不断扩大，2011－2015年全国油料油菜的年种植面积达1385.5万hm2，其中油菜种植面积占油料作物的53.56%，产量占41.37%[1]。稻油轮作是四川稻区的主要种植模式之一，经过多年研究、示范与推广，油菜秸秆机械翻埋还田技术在油稻两熟区得到了有效的推广。有研究表明油菜秸秆还田可以提高土壤肥力[2-3]，但油菜秸秆还田后，秸秆的快速腐解期与水稻分蘖期重合，发生“争氮”现象，推迟水稻返青期与分蘖期，影响水稻前期正常生长[4-5]。同时，水资源日益短缺及氮肥的过量施用，对农业环境造成了一系列环境问题。然而水稻生产对水、氮依赖程度较高；合理的水氮管理，可提高水、氮的利用效率[6-9]。已有研究表明，干湿交替灌溉可增加有效穗数和结实率[6,10]，且能提高分蘖成穗率及剑叶光合速率，增加花后干物质积累量[7,11]。另外，氮肥对干物质积累、叶面积指数、群体茎蘖数和产量构成均有显著影响[12-13]。张军等[14]认为，高地力田施氮量240~270 kg/hm2，中地力田285~315 kg/hm2，低地力田330~360 kg/hm2较为合适；魏海燕等[15]认为，超级粳稻产量随着施氮量增加呈先增后减的趋势，以300 kg/hm2最高。稻-油轮作是四川主要的耕作制度，如何合理有效地利用油菜秸秆，以及不同油菜秸秆还田处理下水、氮耦合对水稻产量及群体生长发育的影响鲜见报道。为此，本研究采用大田试验，探究两种秸秆还田方式下水、氮配施对水稻产量形成和群体生长的影响，以实现在水稻生产中节水节肥、高产优质环保的可持续性发展目标，为集成水稻栽培技术提供理论和实践依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

在前期水氮互作[6]、灌溉方式与秸秆覆盖优化施氮模式[7]等研究的基础上，于2017年和2018年分别在四川省成都市温江区四川农业大学水稻所试验农场、眉山市东坡区四川农业大学核心试验基地开展进一步试验。品种均选用优质高产适用性广的超级杂交籼稻宜香优2115。试验田前茬均油菜，耕层土壤质地为砂壤土，理化性状见表1。

表1 试验田耕层土壤(0−20 cm)理化性状及秸秆还田量

两年试验均于4月23日播种，旱育秧，5月30日移栽，单株栽植，行、株距为33.3 cm×16.7 cm。本研究在前期研究确定灌溉方式及施肥方式[4-5]的基础上，采用秸秆处理还田方式×灌水方式×氮肥运筹3因素裂裂区试验，主区设2种秸秆还田方式：1) 秸秆堆腐还田(A1)。将粉碎成10 cm的油菜秆铺堆20 cm厚，均匀泼洒秸秆腐熟剂(爱益康生物菌肥发酵剂)水液，用量为每1000 kg秸秆泼洒2 kg腐熟剂水液；然后堆第2层，以此类推，共堆铺10层后，覆膜密封，控制温度不高于60℃，相对湿度保持在60%~70%，在腐熟过程中每24 h对堆体不同部位的温度和湿度进行测定，当温度超过60℃时采用通风降温，湿度小于60%采用喷水增湿、降温，堆腐8 d秸秆呈深褐色腐烂状态还田。2) 秸秆粉碎直接还田(A2)。油菜机械化收割同时秸秆切碎还田，留茬高度及切碎秸秆均不超过10 cm，田间及时上水泡24 h软化秸秆，然后用旋耕灭茬机械旋埋秸秆，5 d后再次旋耕平田。

裂区设两种灌水方式：1) 淹灌(W1)。水稻移栽后田面一直保持1~3 cm水层，收获前1周自然落干。2) 控制性交替灌溉(W2)。浅水(1~1.5 cm)栽秧，移栽后5~7 d田间保持2 cm水层确保秧苗返青，无效分蘖期晒田；其他各生育阶段均采用灌浅水(2~2.5 cm)，自然落干至土壤水势为−25 kPa时(用中国科学院南京土壤研究所生产的真空表式土壤负压计测定)再灌水的交替灌溉。

准确记载每次灌水量，确保相同灌溉方式的小区每次灌水量一致，除去泡田用水，W1和W2各处理全生育期灌溉用水量分别为8510.0 m3/hm2和4490.0 m3/hm2。

裂裂区为4种施氮(尿素，含N 46%)水平：1) N0, 不施氮；2)N1, 75 kg/hm2；3)N2, 150 kg/hm2；4)N3, 225 kg/hm2。按基肥∶蘖肥(移栽后7d施用)∶穗肥(倒4叶、2叶分2次等量施入)=4∶3∶3施用。

各处理均施磷肥(过磷酸钙)，施用量(折合P2O5) 90 kg/hm2，钾肥(氯化钾)施用量(折合K2O)150 kg/hm2，全部作基肥施用，3次重复，小区面积为15.60 m2，小区间筑埂(宽40 cm)，并用塑料薄膜包裹，以防串水串肥。其他田间管理按大面积生产田进行。

1.2 测定项目与方法

1.2.1 分蘖动态

各小区定点20穴，从移栽后至齐穗期每隔7 d调查分蘖动态。

1.2.2 干物质积累

于分蘖盛期、拔节期、齐穗及成熟期各小区按平均茎蘖数取代表性稻株5穴，分叶、茎鞘、穗(结实期)，置于烘箱105℃下杀青30 min，80℃烘至恒重后，测定地上部干物质量，并计算群体生长率。

1.2.3 叶面积及叶面积指数(LAI)

拔节及齐穗期用CID-203叶面积仪(美国)测定绿叶面积，并计算LAI及叶面积衰减率，其中高效叶面积为有效茎蘖上3叶总叶面积。

1.2.4 考种与计产

收获时各小区调查具代表性稻株60穴，计数有效穗数并计算平均值，并随机取10株(每株茎蘖数为各小区的平均茎蘖数)为一个样本，室内考种，测定每穗粒数、实粒数、千粒重，计算结实率等性状。各小区按实收株数计产。

表2 秸秆还田与水氮管理下稻谷产量及其构成因子影响的方差分析 (F值)

*, ** 分别表示在0.05和0.01水平上差异显著。下同。

*, ** Significantly different at 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. The same as below.

1.3 数据分析

用Microsoft Excel、Origin 9.0及DPS 6.5处理系统分析数据及绘图。两年试验土壤肥力存在一定差异，但不同年份各处理下水稻产量及各测定指标变化趋势及重演性一致，且2017年测定指标较为系统，因此本研究主要以2017年数据结果进行分析。

1) 叶面积衰减率(LAI/d)=(2−1)/(2−1)式中；1和2分别为前后两个生育时期测定的LAI，1和2分别为前后两个生育时期测定的时间。

2) 群体生长率[g/(m2·d)]=(2−1)/(2−1)。式中，1和2分别为前后两个生育时期测定的干物质量，1和2分别为前后两个生育时期测定的时间。

2 结果与分析

2.1 秸秆还田方式与水氮管理下产量及主要群体指标的方差分析

由表2可见，除千粒重外，秸秆还田处理、灌水方式及施氮量对产量及其构成因素均存在显著或极显著的影响；从三因素间的交互效应来看，秸秆还田处理、灌水方式和施氮量对稻谷产量、每穗粒数以及千粒重均存在显著或极显著的影响，间接表明，秸秆还田方式与水氮管理通过影响每穗粒数及千粒重指标，进而影响产量。由表3可见，除灌水方式对拔节期和齐穗期总叶面积影响不显著外，秸秆还田处理、灌水方式及施氮量对其他群体质量指标均存显著或极显著的影响；从三因素间的交互效应来看，秸秆还田处理、灌水方式和施氮量对结实期群体生长率和拔节至齐穗叶面积衰减率存在显著或极显著的调控作用。

表3 秸秆还田与水氮管理下群体质量指标影响的方差分析 (F值)

表4 秸秆直接还田下水氮管理处理对产量及其构成因素的影响(2017年)

A1−秸秆堆腐还田；A2−秸秆直接还田；W1−淹水灌溉；W2−干湿交替灌溉；N0, N1, N2, N3分别表示施氮量为0 kg/hm2, 75 kg/hm2, 150kg/hm2, 225 kg/hm2。同列数据后不同小写字母表示同一秸秆还田下各水氮处理数据在5%水平上差异显著。下同。

A1, Straw composting; A2, Direct straw returning; W1, Submerged irrigation; W2, Alternate irrigation; N0, N1, N2, N3, N application levels of0,75, 150, 225 kg/hm2, respectively. The valueswithin a column followed by different lowercase letters are significantly different at<0.05. The same as below.

表5 秸秆直接还田下水氮管理处理对杂交稻产量及其构成因素的影响(2018年)

A1−秸秆堆腐还田；A2−秸秆直接还田；W1−淹水灌溉；W2−干湿交替灌溉。

Fig. 1. Effects of water and N management on dynamic changes of stem and tiller in hybrid rice under different straw returning modes(2017).

2.2 秸秆还田方式与水氮管理对产量及其构成的影响

秸秆堆腐还田处理下，稻谷实际产量及其构成因素均较秸秆直接还田处理显著提高(表2，表4和表5)。由表4和表5还可以看出，两年试验中在秸秆还田方式与水氮管理对产量及其构成因素的影响趋势一致，相同秸秆还田处理下，除千粒重外，水稻有效穗、每穗粒数、结实率和实际产量均表现为W2>W1；就施氮量来看，各处理下有效穗数、每穗粒数及实际产量均随施氮量的增加呈先增后减的趋势，以N2处理下最高，且过高的施氮量(N3处理)会导致结实率显著降低，进而减产。表明秸秆堆腐还田可以显著提高稻谷产量，且适宜的水氮配施能进一步促产。

表6 秸秆还田和水氮管理对杂交稻叶片、茎鞘和单茎干物质量的影响(2017年)

2.3 秸秆还田方式和水氮管理对分蘖动态的影响

由图1可见，与秸秆直接还田相比，秸秆堆腐还田下茎蘖数优势明显。随水稻生育进程，不同处理间水稻群体茎蘖变化趋势基本一致，干湿交替灌溉均高于淹灌处理，施氮量是影响水稻分蘖多寡的主要因素，均表现为N3＞N2＞N1＞N0，且N3、N2、N1与N0差异显著。各处理均在移栽后25 d到达分蘖盛期，且均在移栽后47 d左右达到最大。拔节期后茎蘖数减小趋势趋于平缓，且表现为N2＞N3＞N1＞N0；与N3相比，虽然N2下最高茎蘖数较N3低，但成穗率提高。

2.4 秸秆还田方式和水氮管理对单茎叶片、茎鞘和单茎干物质积累的影响

秸秆堆腐还田处理下，单茎干物质累积均较秸秆直接还田处理显著提高(表3，表6)。由表6还可以看出，在相同秸秆还田处理下，除W2下分蘖盛期单茎茎鞘干质量外，各生育时期单茎叶片、茎鞘干质量和单茎干质量均表现为W2>W1；施氮处理各生育时期单茎叶片、单茎茎鞘干质量和单茎干质量均显著高于N0处理；就施氮量来看，各生育时期单茎叶片、单茎茎鞘干质量和单茎干质量均随施氮量的增加呈先增后减的趋势，以N2处理下单茎生长优势最高。间接表明，虽然高施氮量(N3处理)齐穗前保持较高的分蘖数(图1)，但单茎干物质累积无显著优势，甚至较N2处理显著降低(表6)。

表7 秸秆直接还田下水氮管理对水稻群体干物质积累特性的影响(2017年)

表8 秸秆直接还田下水氮管理对水稻群体干物质积累特性(2018年)

2.5 秸秆还田方式和水氮管理对群体干物质积累特性的影响

秸秆堆腐还田下，群体干物质积累特性较秸秆直接还田显著提高，且两年结果趋势一致(表3，表7和表8)。由表7和表8还可以看出，同一秸秆还田下，各生育时期群体干物质量、阶段干物质累积量和群体生长率均表现为W2>W1；施氮处理各生育时期群体干物质量、阶段干物质累积量和群体生长率均显著高于N0处理；就不同施氮量来看，分蘖盛期群体干物质量随着施氮量的增加而增加，其他各生育时期群体干物质量、阶段干物质累积量和群体生长率均随施氮量的增加呈先增后减的趋势，且均在N2处理下最高。间接表明虽然高施氮量(N3处理)在分蘖盛期具有较高的群体干物质量，但拔节至成熟期干物质积累量及群体生长率均无显著优势，甚至较N2处理显著降低。

表9 秸秆直接还田下水氮管理对杂交稻LAI的影响

H-LAI, 齐穗期高效叶面积指数; R-LAI, 拔节至齐穗叶面积衰减率。

H-LAI, High valid leaf area index at the full heading stage; R-LAI, Leaf area decreasing rate from jointing to full heading stage.

2.6 秸秆还田方式和水氮管理对叶面积指数(LAI)的影响

对比两种秸秆还田方式下，堆腐还田处理下各时期LAI及衰减率均显著高于秸秆直接还田(表3，表9)。由表9还可以看出，在相同秸秆还田处理下，灌溉方式仅对高效叶面积及叶面积衰减率的影响达极显著水平，且表现为W2>W1；就施氮量来看，LAI在分蘖盛期均随施氮量的增加而增加，至拔节期，W2处理下LAI衰减率先呈现出先增后减的趋势，以N2处理下LAI最高，叶面积衰减率也呈现先增后减的趋势，且施氮较N0处理差异显著。间接表明，最高施氮量在前期可以提升LAI，但对高效LAI无显著优势，甚至较N2处理显著降低，且干湿交替与N2组合可以较早的提高LAI。

表10 水稻LAI、群体生长率与干物质累积及产量的相关性

H-LAI−齐穗期高效叶面积指数; PGR−群体生长率; JS−拔节期; FHS−齐穗期; MS−成熟期。*,**分别表示在0.05和0.01水平上显著相关。

H-LAI, High valid leaf area index at the full heading stage; PGR, Population growth rate; JS, Jointing stage; FHS, Full heading stage; MS, Maturity stage.*,**Mean significant correlation at the 0.05 and 0.01 levels, respectively.

2.7 叶面积和群体生长率与干物质积累、产量的关系

由表9可见，各时期LAI、叶面积衰减率和群体生长率与单茎干物质量、总干物质量、有效穗、产量整体上呈极显著正相关。表明秸秆还田与水氮管理处理下有利于提高水稻叶面积，尤其齐穗期群体生长率，以及齐穗至成熟期群体生长率分别与产量正相关达0.95**和0.92**，进而提高产量。

3 讨论

3.1 不同秸秆还田方式和水氮管理对杂交籼稻产量及其构成的影响

群体库容(穗数和每穗粒数)和籽粒充实度(结实率和千粒重)是决定水稻产量的关键因素，而提高水稻群体库容是提高水稻产量的前提[16-17]。在秸秆还田方面，严奉君等[18]与陈培峰等[19]的研究表明，秸秆翻耕还田较不还田处理，水稻有效穗数显著增加，进而增产。而在秸秆腐熟还田方面，朱萍等[20]研究表明，秸秆腐熟后还田能明显改善土壤肥力，从而使稻谷产量提高；怀燕等[21]研究表明，使用腐熟剂的油菜秸秆还田与油菜秸秆直接还田相比，在油菜秸秆腐烂速度、改善土壤理化性状、稻田养分含量及稻谷产量上差异均不显著。但本研究表明，秸秆还田和灌溉方式与氮肥互作对水稻产量及其构成因素的影响均达显著水平。秸秆与水互作对每穗粒数影响显著；其中，两种秸秆还田处理下，秸秆堆腐还田处理有效穗数、每穗粒数、结实率和千粒重显著高于秸秆直接还田处理，利于增产；尤其氮肥的施入(N1处理)相对于不施氮处理，秸秆堆腐还田处理有效穗数和每穗粒数较秸秆直接还田处理增幅显著提高，分别为7.97%~11.55%和5.52%~ 7.46%(2017年和2018年)；存在显著的秸秆还田和氮肥管理互作效应(表2)，且随着施氮量的增加，增幅呈先增加后降低的趋势，间接表明在秸秆腐熟处理下，可以适当的减少前期的氮肥施用量，提高肥效；这可能的原因为油菜秸秆的提前腐熟处理，使秸秆“争氮”现象减缓，释放养分更充足，并与前期基蘖氮肥的施用耦合，促进了分蘖的发生，提高了有效穗数，并保证协调水稻各生育时期的养分供给，从而使水稻茎秆强壮，于结实期为穗部输送充足养分，提高了每穗粒数及产量。此外，本研究两年产量数据存在一定差异，2018年产量要明显高于2017年，可能是因为两年试验地点基础肥力差异所致，但不同年份各处理下稻谷产量及各测定指标变化趋势及重演性较好，进一步验证了在不同肥力水平下，两年不同优化处理结果的一致性。总之，秸秆腐熟过程中消耗大量的氮素，而秸秆经过腐熟后还田较秸秆直接还田，缓解了与稻株生育前期的争氮过程，促进了水稻群体茎蘖数的增加，有利于有效穗数的提高，进而增加群体干物质量；而水稻生育后期对土壤中氮素及秸秆腐熟释放养分的综合利用，促进了水稻的灌浆结实，进而使籽粒饱满，提高了稻谷结实率，形成了“穗足、粒多及饱满型”的稻谷，从而显著提高产量。

水分管理与施氮量互作对杂交稻产量及其生理机制的研究较多，但结论不一致。Cabangon等[22]认为水分管理和施氮量对稻谷产量及生物量无显著的交互作用，而杨建昌等[23]和Sun等[24]认为，水分管理、施氮量对水稻产量有显著的互作效应。本研究表明，两种不同秸秆处理还田下，灌溉方式和施氮量互作对水稻产量、每穗粒数和千粒重的影响均达显著水平，干湿交替灌溉有助于提高水稻有效穗和结实率；而在适宜的施氮量范围内，随着施氮量的增加产量表现为正效应，增加至N2时产量最大，且效应表现为N2>N1>N0，当施氮量增加至N3水平时，产量反而下降，主要原因是过高的施氮量使水稻生育前期营养生长过于旺盛，分蘖过多，无效分蘖多(图1)，导致大量的氮素随无效分蘖损失，在抽穗后形成的有效穗占比反而较N2少，生育后期氮素不足，虽然形成了穗大及每穗实粒数多的有效穗，但结实率和千粒重显著降低，从而导致产量显著降低。从相关性来看，秸秆还田下水氮管理对水稻LAI、H-LAI及群体生长率与干物质积累量、有效穗数、每穗粒数及产量呈极显著正相关(表10)，说明秸秆直接还田下水氮管理，有效改善了水稻生育期田间的生长条件，个体生长潜力得到充分发挥，LAI、单茎茎叶干质量等个体性状指标表现出较大的优越性，杂交稻的群体生长显著增强，干物质积累增多，促使齐穗后籽粒灌浆充实，形成高质量的群体；促进了齐穗后 LAI 和群体生长率的提高，有利于后期叶片和茎鞘中养分向穗部的转运，使穗部充分灌浆，进而达到高产。

3.2 不同秸秆还田方式和水氮管理对杂交籼稻干物质积累的影响

秸秆还田对水稻生长的影响研究较多，但结果尚未达到一致。有研究表明，在水稻生育前期，秸秆还田对水稻生长发育有一定促进作用[25-26]。叶文培等[27]研究表明，秸秆还田对水稻前期生长无抑制作用，且可以提高水稻生育期的叶面积扩张速率，促进水稻分蘖发生，从而加强水稻生育前期的光合能力。也有研究表明，秸秆还田对水稻生长的影响表现为“先抑后扬”的影响规律，即在水稻生育前期抑制根的生长[28]，使水稻前期形成僵苗，减少水稻的分蘖，但可以促进水稻根系生长，进而提高地上部分的干物质积累，增加水稻有效穗数、提升水稻产量[29-30]。而本研究表明，秸秆堆腐还田较秸秆直接还田可以显著提高水稻单茎茎叶干物质量、群体干物质量及LAI，说明秸秆堆腐还田有效改善了田间土壤环境，提供更多的营养成分，使水稻群体生长显著增强，干物质和光合产物积累增多，向穗部转运充足的营养物质，使水稻籽粒灌浆饱满，从而有利于群体干物质的累积，这进一步补充和丰富了前人研究[23-28]。

水氮管理对水稻群体的影响也有较多的研究。张自常等[31]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质量的比例。孙永健等[32]研究表明，水、氮管理对杂交籼稻主要生育时期干物质累积、LAI、茎蘖成穗率、齐穂期粒叶比、净光合速率、群体透光率及产量均存在显著的互作效应，且各群体质量指标与产量呈显著正相关。本研究表明在秸秆还田下，干湿交替灌溉较淹灌明显提高水稻干物质积累量，原因可能为秸秆还田和晒田相结合的干湿交替灌溉可以控制无效分蘖发生，避免对养分的浪费，使水稻个体生长潜力得到充分发挥，叶面积、单茎茎叶干质量等个体性状表现出较大的优越性，可能利于后期干物质积累和茎鞘、叶片中养分向穗部的转运，稳定结实率和千粒重；有利于干物质在后期的积累，继而促进茎鞘和叶片向穗部转运充足的养分，有利于水稻生殖生长期的灌浆结实，保证了高产群体的形成，在一定程度上起到了扩“库”增“源”的作用。而淹水灌溉下无效分蘖较多，形成的有效穗明显减少，单茎茎叶干质量表现较差，群体干物质积累量小，可能因淹灌处理下根系生长较干湿交替处理下弱，不利于干物质积累。Ishii[33]研究表明，LAI是作物光合和提升籽粒产量的关键因素；而本研究表明，LAI受水与氮的调控，LAI是决定光合产物的关键因素；两种秸秆处理还田下，W2较W1在分蘖盛期和拔节期LAI较低，主要是因为生育前期茎蘖数差异所致，但在齐穂期高效LAI整体上表现为W2优于W1，确保了群体生长率，促进了产量的增加。本研究仅表明秸秆堆腐还田及水氮配施可显著改善群体质量，进而提高稻谷产量产；但稻油轮作制度中，秸秆还田与水氮管理下秸秆腐熟后水稻养分利用、水稻根系生长及氮素利用等如何进一步明确丰富增产机理，尚有待于进一步研究。

4 结论

秸秆还田与水氮管理对主要生育时期水稻干物质积累量、叶面积指数、群体生长率及产量均存在显著或极显著的调控效应，且互作效应显著；秸秆堆腐还田可以显著提高稻谷产量，且适宜的水氮配施能进一步促产。本研究中，秸秆堆腐还田处理下，控制性交替灌溉与施氮量为150 kg/hm2时，可有效提高齐穂期高效叶面积指数、单茎茎鞘与叶片干物重，具有较高群体生长率，促进干物质积累，显著提高了有效穗数及每穗粒数，并保持了稳定的结实率，从而显著提高水稻产量。

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Effects of Rape Straw Retention and Water and Nitrogen Management on Population Quality and Yield of Hybrid Rice Under Rice-rape Rotation

YIN Yaozhu, GUO Changchun, SUN Yongjian*, WU Yunxia, YU Huaqing, SUN Zhibai, ZHANG Qiao, WANG Haiyue, YANG Zhiyuan, MA Jun

(,,;Corresponding author,:)

【Objective】It has great significance to investigate the interaction mode between straw returning and water-nitrogen (N) management on rice population quality and yield.【Method】Hybrid rice (Yixiangyou 2115) was used as experimental materials with two straw retention ways as main plot (crop straw composting and direct straw returning) and conventional irrigation and alternate irrigation as split plot and four N rates as split-split plot. The relationship between population quality and yield of hybrid rice were also analyzed.【Results】Straw returning and water-nitrogen (N) management exert significant or extremely significant effects on biomass accumulation of hybrid rice, LAI and grain yield. Correlation analysis indicated that there existed significantly or highly significantly positive correlations between population quality index and yield. The straw composting had a highly significant effect on population growth rate and grain yield compared with direct straw returning, the high valid leaf area index at the full heading stage increased by 4.71%−6.50%, Dry matter weight of population during maturity increased by 9.22%−13.30%, and the effective panicle number increased by 5.9%−9.8%, the spikelet number by 1.5%−5.2%, the yield by 9.5%−13.4%. Compared with conventional irrigation, controlled alternative irrigation could ensure sufficient panicle number, increase dry matter accumulation, slow down leaf area attenuation rate from jointing stage to full heading stage, accelerate population growth rate at seed-setting stage, and increase grain number per panicle and yield significantly. With the increase of nitrogen rate, the number of tillers, dry matter accumulation, effective leaf area ratio and effective leaf area rate all increased at first and then decreased. 【Conclusion】From the perspective of the effect of the three factors, straw composting, alternative irrigation, 150 kg/hm2nitrogen level were the optimum treatment of water saving and N reduction in this experiment. It can significantly improve efficient LAI of full heading (4.80−5.32), enhance the high dry matter accumulation rate during filling stage (6.94−7.36 t/hm2), notely increase effective panicle number (181.6×104−220.9×104/hm2) and grain number per panicle(180−200), achieving grain yield of hybrid rice of 10328.1−12464.1 kg/hm2.

hybrid rice; straw returning; irrigation regimes;N rate; population quality; yield

2018-09-13；

2019-02-26。

国家重点研发计划重点专项(2018YFD0301202，2017YFD0301701，2016YFD0300506)；四川省教育厅重点项目(16ZA0044)；四川省学术和技术带头人培养支持经费资助项目(2016-183)；四川省育种攻关专项(2016NYZ0051)。

S143.1; S511.048

A

1001-7216(2019)03-0257-12

10.16819/j.1001-7216.2019.8102