水肥一体化条件下减施氮肥对水稻生长和产量的影响

张 娜 季美娣 许 峰 徐 正

（1.常州市农业综合技术推广中心 江苏常州 213001；2.常州市武进区农业技术推广中心 江苏常州 213100）

水肥一体化技术是灌溉与施肥统一起来的灌溉水肥制度，是当今世界公认的一项可通过提高肥料利用率，从而达到节肥目的的绿色高效农业新技术。水肥一体化减肥栽培技术在西方发达国家起步较早，以色列在此领域处于领先水平，最早研发出水肥一体化灌溉系统并投入农业生产，美国的水肥一体化应用技术也比较成熟，主要在系统软件开发方面具有突出成就，在全世界处于领先地位。在亚洲科技比较发达的国家，如日本和韩国，通过采用实时监控作物生长环境信息，自动和手动对作物进行施肥灌溉，达到精准的水肥一体化灌溉。相对于西方发达国家，我国对水肥一体化技术的研究起步较晚。

当前，我国水肥一体化技术发展的特点是大面积推广应用，辐射范围从西北到华北，从东北寒温带到华南亚热带，应用作物涉及大田经济作物、蔬菜、苗木、花卉、大田粮食作物等。在大田粮食作物中，小麦的水肥一体化技术在农业实际生产中应用较多[1-3]。目前在黑龙江、江苏和广东等省，有个别地区开展了水稻水肥一体化技术的初步研究工作[4-6]。江苏省在水肥一体化减肥栽培技术方面，扬州大学通过盆栽试验和溶解施肥模拟水肥一体化灌溉施肥过程的方式，对不同追肥期、氮肥种类、氮肥用量、追肥次数及不同秸秆还田量对水稻形态指标、生理性状及产量的影响等方面做了系统的研究[7-9]。但是对农业实际生产应用中的水肥一体化减肥栽培技术研究尚缺乏。

本研究选取水稻种植水平整体较高的地区开展试验，在此基础上于大田应用水肥一体化管理，并设置不同的减氮处理，旨在明确水肥一体化条件下减施氮肥对水稻生长和产量的影响，为水肥一体化条件下水稻氮肥运筹提供指导意见。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2020年5～11月在常州市金种子农业服务专业合作社基地进行。试验田面积66 667 m2，格田为 3 333～4 000 m2，土壤有机质、氮磷钾含量高。基础地力如下：有机质34.34 g/kg，全氮1.25 g/kg，有效磷26.64 mg/kg，速效钾 220.80 mg/kg，pH 6.8。

供试水稻品种为优质食味水稻品种南粳46。各试验小区同步播种、同步移栽，5月17日播种，6月8日移栽，水稻全生育期水分管理时期在活棵期，灌水深度 2～3 cm。栽后 7～10 d 内，脱水露田 2～3 次，每次露田1～2 d。分蘖期灌水深度3～5 cm，自然落干后再灌新水，如此反复。田间总茎蘖数达到19万～20万/亩时，脱水轻搁田3～4次，搁至田中不陷脚、田边有裂缝、叶色褪淡。拔节至孕穗期灌水深度2～3 cm，自然落干后再灌新水。孕穗至抽穗扬花期建立3～5 cm的水层。病虫草害按照当地植保部门出具的防治意见进行防治。

1.2 试验设计

试验以氮肥施用量为试验因素，设3个氮素（纯氮） 用量， 分别为 270 kg/hm2（N18.0）、189 kg/hm2（N12.6，减量 30%）、纯氮 135 kg/hm2（N9.0、减量 50%），基肥、蘖肥施用比例为 7∶3。 基肥选用配方肥（15∶15∶15）和尿素，采用插秧施肥一体机侧深施肥方式施入，分蘖肥为尿素，栽后8～12 d秧苗活棵扎根后采用水肥一体机随水灌溉一次性施用，磷钾肥施用量与N18处理田块保持一致，用过磷酸钙、氯化钾补足。具体氮肥施用情况见表1。

表1 氮肥施用方案（单位：kg/亩）

1.3 测定内容与方法

株高：分别于水稻分蘖期、拔节期、抽穗期、成熟期，随机量取10株测量，取平均值。叶龄和分蘖：育秧期开始记录叶龄，每隔7 d记录一次，移栽后同步记录分蘖数，选取固定10株记录，取平均值。产量及产量构成因素：成熟期统计穗粒数、结实率、千粒重，测算理论产量，并实收测产。

2 结果与分析

2.1 减施氮肥对水稻茎蘖数的影响

不同的氮肥处理条件下，茎蘖数随着生育进程的改变，变化趋势一致，均为先增加后减少，表明在水肥一体化条件下，茎蘖数的变化取决于水稻生长特性，与生长进程相关。但是在不同的生育期、不同施氮量条件下，茎蘖数差异显著，茎蘖数随施氮量的降低而减少。其中同一生育期，N18.0略高于N12.6处理，但差异不明显（图1）。

图1 减施氮肥下水稻茎蘖数变化

2.1 减施氮肥对水稻叶龄的影响

在水肥一体化条件下，施氮量对水稻叶龄有较大影响（图2）。其中N9叶龄显著低于其他2个处理，N18.0、N12.6叶龄差异不显著，说明减氮50%对水稻生长造成了不利影响。

图2 减施氮肥下水稻叶龄变化情况

2.2 减施氮肥对水稻产量及构成因素的影响

由表2可知，N12.6处理理论产量和实际产量均最高，分别为728.90 kg/亩和728.00 kg/亩，N18.0和N12.6处理理论产量和实际产量相近，N9.0处理产量最低，理论产量和实际产量相比N12.6处理分别降低了20.40%、9.34%。

表2 减施氮肥对水稻产量及构成因素的影响

有效穗数、每穗总粒数、每穗实粒数均随着施氮量降低而降低，结实率和千粒重随着施氮量降低而呈上升趋势。其中N18.0和N12.6的有效穗数、每穗总粒数、每穗实粒数、结实率和千粒重接近，N18.0较N12.6各指标增减幅分别为 0.36%、1.38%、1.95%、-0.34%、2.50%。说明在水肥一体化条件下，当施氮量为 270 kg/hm2（N18.0）时，增穗、增穗粒数效果不明显，反而降低了结实率和千粒重，导致产量低于施氮量为 189 kg/hm2（N12.6）的田块。N9.0 的有效穗数、每穗总粒数、每穗实粒数显著低于N18.0和N12.6，结实率和千粒重略高于N18.0和N12.6。有效穗数、每穗总粒数、每穗实粒数、结实率和千粒重较N12.6增减幅分别为-14.88%、-8.60%、-7.74%、1.94%、0.37%。

3 结论

在水肥一体化条件下，茎蘖数的变化趋势一致，不受施氮量的影响，说明茎蘖数变化趋势仅取决于水稻生长特性。茎蘖数受施氮量的影响，随施氮量的降低而减少，但在同一生育期差异不明显，说明水稻在分蘖期前施肥，对茎蘖数影响不大。在水肥一体化条件下，施氮量对水稻叶龄有较大影响，在减氮50%的条件下，显著低于其他2个处理，明显造成不利影响。

本试验中，施氮量为189 kg/hm2时，理论产量和实际产量均最高，为最适宜施氮量。水肥一体化条件下，减施氮肥造成有效穗数、每穗总粒数、每穗实粒数降低，但可提高千粒重。虽然增施氮肥有利于获得较多的穗数，但是施氮水平过高，反而不利于产量的稳定与提高，当施氮量为270 kg/hm2（N18.0）时，增穗、增穗粒数效果不明显，反而降低了结实率和千粒重，导致产量低于施氮量为189 kg/hm2（N12.6）的田块。