减施氮肥和增氧灌溉对水稻氮代谢关键酶活性及氮素利用的影响

张 露，陈书融，吴龙龙，黄 晶，田 仓,2，张均华， 曹小闯，朱春权，孔亚丽，金千瑜，朱练峰※

（1.中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室，杭州 310062； 2.长江大学农学院湿地生态与农业利用教育部工程中心，荆州 434025）

0 引 言

水稻是重要的粮食作物，氮素营养对水稻的生长发育有着重要作用。氮肥施入土壤，其当季利用率只有35%左右，但在农田中氮肥总损失量可达52%左右，随着灌溉水或降雨等淋入土壤深层经淋溶损失、地表径流流失和硝化-反硝化作用损失等，氮肥利用率低，氮肥损失率高，导致中国部分地区出现了一系列严重的环境问题，可以通过少施氮量满足产量的同时使农业生态环境可持续发展。

增加施氮量可以提高水稻各生育期叶片氮代谢酶活性。曝气灌溉提高产量和氮素利用效率，同时可以降低施氮量。采用适当的缺氮处理与曝气灌溉相结合，可获得较高产量。提高稻田氧浓度可以有效提高水稻氮素的吸收和积累，“以氧促氮”对于改善水稻根际环境和氮素利用具有重要的作用，增氧灌溉能够增强水稻生育后期根系功能、延缓叶片衰老，进一步促进植株氮素积累。在长期淹水下稻田土壤根际氧浓度降低，这导致水稻生理代谢活性下降，养分吸收受阻，植物体内氮代谢途径发生改变，影响着水稻干物质积累和产量的形成。水稻需水和需氧的特异性容易引发根际缺氧，缺氧环境下严重制约水稻生长和产量。

作物根系吸收的氮素必须经过硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合酶等氮代谢相关酶同化为有机物质才能被植物所利用。提高根际氧浓度可以提高植物硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶等氮代谢酶生理活性，促进水稻对氮素的吸收和同化，并且水与氮对水稻各生育期氮代谢酶活性及氮素吸收利用有显著互作作用，控制灌溉和增加氮肥用量可以通过提高氮代谢活性和氮肥利用效率达到增产。微纳米气泡增氧灌溉可增加灌溉水的溶解氧含量，改善稻田土壤通气性，优化作物根域的氧气状况，增加水稻根系对养分和水分的吸收、水稻有效分蘖和干物质积累量，从而促进作物生长发育实现增产。

综上，已有研究主要集中在氮肥用量或增氧灌溉对水稻产量和氮肥利用等方面的影响，而增氧处理在减少施氮量下对水稻氮代谢过程影响研究较少。因此本研究探讨不同氮肥用量下增氧灌溉对水稻氮代谢关键酶活性和氮素吸收积累的影响，以期为水稻氮肥减施、田间水肥协同管理和提高水稻氮肥利用提供理论和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2020年在浙江省杭州市富阳区中国水稻研究所试验基地网室内进行（30°04′N、119°56′E），网室顶部用透明塑料膜遮雨。试验以IR45765-3B（深水稻品种）、中浙优8号（杂交水稻品种）和中旱221（旱稻品种）为材料。试验小区土壤基础肥力如下：pH值6.52，有机质22.45 g/kg，全氮1.33 g/kg，有效磷14.51 mg/kg，速效钾104.12 mg/kg，碱解氮 137 mg/kg。常规淹水灌溉（Conventional Flood Irrigation, WL）、微纳米气泡水增氧灌溉（Micro-nano Bubble Water Oxygenation Irrigation, MBWI）

1.2 试验设计

试验设2个灌溉模式：常规淹水灌溉（Conventional Flood Irrigation, WL）、微纳米气泡水增氧灌溉（Micro-nano Bubble Water Oxygenation Irrigation, MBWI）和2个氮肥水平即纯氮用量195.0 kg/hm（N，常规氮肥处理）和纯氮用量157.5 kg/hm（N，减施氮肥处理）共4个处理。试验采用随机区组设计，3次重复，小区面积2.6 m（2 m×1.3 m）。增氧灌溉处理在全生育期使用经过微纳米气泡发生器（型号 MBO75-ZS，上海亘辉水处理技术有限公司代理）进行增氧处理的自来水灌溉，淹水灌溉处理在水稻全生育期内保持淹水状态，灌溉水为未处理的自来水。除分蘖盛期晒田和成熟期排水外，两处理均保持淹水管理，各处理淹水时水层深度为5～8 cm水层。

三个水稻品种均于2020年5月20日播种，20 d秧龄移栽，每穴单本种植，行株距25 cm×18 cm，中旱221于2020年9月24日成熟期取样，中浙优8号和IR45765-3B于2020年9月30日成熟期取样。氮肥为尿素（含N 46%，质量分数，下同），按基肥、分蘖肥、穗肥质量比5∶4∶1施用，基肥在移栽前2天施用，分蘖肥在移栽后7天施用，穗肥于孕穗始期施用。磷肥为过磷酸钙（含PO13.5%），全部作基肥施用，施用量为90 kg/hm。钾肥为氯化钾（含KO 60%），按基肥、穗肥质量比1∶1施用，施用量为150 kg/hm。其余田间农事管理同当地一般高产栽培管理措施。

1.3 测定内容与方法

在实验室条件下测定了超微气泡发生系统的增氧效果，即每隔12 h使用便携式溶氧仪（YSI 550A, YSI Environmental, USA）测定超微气泡发生系统处理的灌溉水和未进行处理的灌溉水中的溶氧量。

土壤氧化还原电位（Oxidation-Reduction Potential, Eh）采用In Lab Redox白金氧化还原电极（上海梅特勒-托利多公司）进行测定。分别在移栽期、移栽后15天、分蘖盛期、齐穗期、灌浆期和成熟期10:00，将电极探头插入水稻根际土壤中测定氧化还原电位。

分别于移栽后第15天、分蘖盛期、齐穗期、灌浆期取田间代表性3株水稻植株最上部完全展开叶，去除水稻叶片叶脉，用液氮冷冻后研磨成粉末，-80 ℃保存，用于测定氮代谢酶活性。

测定硝酸还原酶（Nitrate Reductase, NR）活性：称取0.1 g鲜样，加入1 mL提取缓冲液，离心后上清液即为粗酶液提取液，用磺胺比色法测定吸光度，计算反应液中所产生的亚硝态氮总量（g）来计算NR活性。

测定谷氨酰胺合成酶（Glutamine Synthetase, GS）活性和谷氨酸合酶（Glutamate Synthase, GOGAT）活性：称取0.1 g鲜样，加入1 mL提取缓冲液，4 ℃、13 000 r/min离心25 min，上清液即为粗酶液提取液。GS活性以单位时间产生的-谷氨酰基异羟肟酸与铁的化合物计算酶活性；通过测定偶联Gln和NADH氧化反应的吸光值计算GOGAT酶活性。

测定谷丙转氨酶（Glutamic Pyruvic Transaminase, GPT）活性：称取0.1 g鲜样，加入1 mL提取缓冲液，4 ℃、13 000 r/min离心20 min，上清液即为粗酶液提取液，测定丙酮酸含量来计算GPT活度。

分别于移栽期后15天、分蘖盛期、齐穗期、灌浆期、成熟期取代表性植株样品3穴，将所取水稻植株分为茎、叶、穗三个部分，于烘箱经105 ℃杀青30 min，80 ℃烘干至恒质量后称量不同部位的干物质量。成熟期调查有效穗数，每小区按其平均数取代表性植株12穴，风干后测其单株产量，结合小区种植密度计算水稻产量。称量后的样品混匀磨碎，采用HSO-HO消化，以半微量凯氏定氮法测定植株全氮含量。

作物氮素积累量=地上部生物量×含氮量；

当季氮肥利用率=（收获期施氮区地上部总吸氮量-收获期不施氮区地上部总吸氮量）/氮肥施用量×100%。

1.4 数据处理与统计分析

数据采用Microsoft Excel 进行整理，用IBM SPSS Statistics 23数据分析软件进行统计分析，并用Origin 2018和Excel绘图工具进行绘图。各处理的比较采用最小显著差数法（Least Significant Difference，LSD）。

2 结果与分析

2.1 水稻叶片氮代谢关键酶活性和产量的处理效应

由表1减施氮肥和增氧灌溉下水稻叶片氮代谢关键酶活性和产量的交互效应来看，除减施氮肥和增氧灌溉对中浙优8号产量及中旱221的硝酸还原酶活性和IR45765-3B的谷氨酸合酶活性无显著交互效应（＞0.05）外，对其他品种产量和氮代谢酶活性均存在显著或极显著的交互效应（＜0.05或＜0.01）。

表1 减施氮肥和增氧灌溉下水稻叶片氮代谢关键酶活性和产量的方差分析F值 Table 1 The F values of variance analysis of key enzyme activities of nitrogen metabolism and yield in rice leaves under reduced nitrogen fertilizer and oxygen-enhancing irrigation

2.2 微纳米气泡水的增氧效果

微纳米气泡水增氧灌溉处理可以显著提高灌溉水中溶解氧浓度。如图1所示，25℃饱和水体溶解氧浓度为8.25 mg/L，未处理灌溉水初始溶解氧浓度平均为3.03 mg/L，相同体积（2 000 L）经微纳米气泡水增氧灌溉处理的灌溉水（用超微气泡发生装置处理30 min，使水中溶解氧达到饱和）初始浓度平均为7.81 mg/L。随着静置时间增加未处理灌溉水含氧量逐渐增加，微纳米气泡水处理的灌溉水体溶解氧浓度下降，在96 h左右未处理灌溉水的溶解氧浓度平均为6.61 mg/L，微纳米气泡水增氧处理的灌溉水溶解氧浓度平均为6.71 mg/L。说明微纳米气泡水增氧处理可以有效增加灌溉水中溶解氧浓度，并且灌溉水溶解氧浓度下降速度缓慢，在处理后的96 h内微纳米气泡水增氧处理灌溉水的溶解氧浓度显著高于未处理灌溉水溶解氧浓度。

图1 微纳米气泡水增氧处理对灌溉水溶解氧浓度的影响 Fig.1 Effect of oxygen-enhancing treatment of micro-nano bubble water on dissolved oxygen concentration in irrigation water

2.3 稻田土壤氧化还原电位

氧化还原电位（Eh）可以反映稻田土壤的通气状况，由表2可以看出，随生育期的推进，稻田土壤Eh总体呈现出先降低后上升的趋势，且均为负值，说明稻田处于还原状态。从移栽期（TP）到齐穗期（FHS），中旱221、中浙优8号和IR45765-3B各处理间稻田土壤Eh大幅度下降，Eh分别平均降低了79.63、68.06、62.75 mV。移栽期（TP），中旱221、中浙优8号和IR45765-3B所有处理差异不显著，其他5个生育时期，微纳米气泡水增氧灌溉稻田土壤Eh均高于淹水灌溉，说明增氧灌溉有助于改善稻田土壤通气状况，提高稻田土壤Eh。

表2 增氧处理对稻田土壤氧化还原电位的影响 Table 2 Effects of oxygen-enhancing treatments on oxidation-reduction potentials in paddy soil

2.4 减施氮肥和增氧灌溉对水稻叶片氮代谢酶活性的影响。

硝酸还原酶是水稻氮代谢过程中重要的酶，是硝酸盐还原途径中的限速因子，是植物氮代谢的调控中心。从图2可以看出水稻叶片NR活性在整个生育过程均呈单峰曲线变化，随着生育期进程呈现先增加后下降的趋势，NR活性峰值在齐穗期，在灌浆期迅速下降。在齐穗期（FHS），同一灌溉方式下，不同施氮量对不同品种叶片NR活性影响不同，增加施氮量可以提高IR45765-3B的NR活性（＜0.05），MBWI-N比MBWI-N处理NR活性提高了10.4%（＜0.05）。中旱221和中浙优8号的WL-N比WL-N处理NR活性分别提高了7.7%、10.3%（＜0.05）。在同一施氮水平上看，与淹水灌溉相比，增氧灌溉显著提高了NR活性（＜0.05），在齐穗期（FHS），中旱221、中浙优8号、IR45765-3B的MBWI-N比WL-N处理NR活性分别提高了19.0%、23.1%、29.6%，并且在齐穗期（FHS），中浙优8号和IR45765-3B品种的MBWI-N比WL-N处理NR活性分别降低了83、88 nmol/(g·min)（＜0.05）。

图2 减施氮肥和增氧灌溉处理对不同水稻品种叶片硝酸还原酶活性的影响 Fig.2 Effects of reduced nitrogen fertilizer and oxygen-enhancing irrigation on nitrate reductase activity in leaves of different rice varieties

GS是氮代谢过程中的多功能酶，参与多种氮代谢过程。由图3可以看出，三个水稻品种水稻叶片在不同生育期GS活性不同，在整个生育进程中呈单峰曲线变化，峰值出现在齐穗期。增施氮肥用量和增氧灌溉均可以增加GS活性，在齐穗期（FHS），中旱221的WL-N比MBWI-N处理GS活性提高13.3%；中浙优8号和IR45765-3B品种各处理间GS活性差异显著（＜0.05），MBWI-N处理酶活性最高，WL-N处理酶活性最低，并且中浙优8号和IR45765-3B的WL-N比MBWI-N处理GS活性分别提高了4.9%、9.5%。在灌浆期（FS），中旱221、中浙优8号、IR45765-3B三个水稻品种WL-N比WL-N处理谷氨酰胺合成酶活性分别提高了14.8%、9.0%、23.6%，中旱221、中浙优8号的WL-N比MBWI-N处理谷氨酰胺合成酶活性分别高了14.7%、11.7%（＜0.05），IR45765-3B的WL-N与MBWI-N处理谷氨酰胺合成酶活性差异不显著（＞0.05）。

图3 减施氮肥和增氧灌溉对不同水稻品种叶片谷氨酰胺合成酶活性的影响 Fig.3 Effects of reduced nitrogen fertilizer and oxygen-enhancing irrigation on leaf glutamine synthetase activity of different rice varieties

高等植物有两种形式的GOGAT，GS与GOGAT协同反应催化无机氮转化为稳定的有机氮，实现氮素的初吸收和再吸收。图4可以看出，随着水稻生长发育，GOGAT活性不断增加。不同水稻品种GOGAT活性在MBWI-N处理下酶活性最高，在WL-N处理下GOGAT酶活性最低，增加氮肥用量和增氧灌溉均可以增加GOGAT活性。在齐穗期，三个水稻品种WL-N和MBWI-N处理间GOGAT活性无显著差异（＞0.05）；在灌浆期（FS），中旱221的WL-N和MBWI-N显著差异（＜0.05），中旱221和中浙优8号的WL-N比MBWI-N处理GOGAT酶活性分别提高了5.4%、2.1%（＜0.05），而IR45765-3B的WL-N和MBWI-N处理间GOGAT活性差异不显著（＞0.05）。

图4 减施氮肥和增氧灌溉对不同水稻品种叶片谷氨酸合成酶活性的影响 Fig.4 Effects of nitrogen fertilizer reduction and increased oxygen-enhancing irrigation on glutamic acid synthase activity in leaves of different rice varieties

谷丙转氨酶活性可以通过转氨基作用形成其他的氨基酸和蛋白质，可以反映氮转化的强度和对环境营养的适应性。图5表明，三个水稻品种GPT酶活性在分蘖盛期（ATS）达到峰值。中旱221、中浙优8号、IR45765-3B的MBWI-N处理GPT活性最高，WL-N处理GPT酶活性最低。在相同的施氮水平下，微纳米气泡水增氧灌溉叶片GPT活性显著增加（＜0.05），在分蘖盛期（ATS），中旱221、中浙优8号和IR45765-3B的WL-N处理比WL-N处理GPT活性处理分别高了6.4%、9.6%、4.1%，MBWI-N比WL-N处理GPT活性分别高了15.6%、7.5%、4.8%（＜0.05）；且中旱221的WL-N处理比MBWI-N处理GPT活性高了8.6% （＜0.05），中浙优8号和IR45765-3B的MBWI-N与WL-N处理GPT活性差异不显著（＞0.05）。

图5 减施氮肥和增氧灌溉处理对不同水稻品种叶片谷丙转氨酶活性的影响 Fig.5 Effects of nitrogen fertilizer reduction and oxygen-enhancing irrigation on alanine transaminase activity in leaves of different rice varieties

2.5 不同水稻品种各生育期的含氮量及氮素积累量

从表3可以看出，水稻各生育期不同器官对氮素的吸收存在明显差异，三个品种水稻茎、叶含氮量随生育期进程的推进逐渐降低，穗部含氮量逐渐增加。施氮量对不同时期的茎、叶含氮量影响显著（＜0.05），增氧灌溉对地上部各器官含氮量影响各不相同。在齐穗期（FHS），中旱221比中浙优8号和IR45765-3B叶含氮量低。在成熟期（MS），中旱221和中浙优8号穗部MBWI-N处理含氮量最高，中旱221和中浙优8号的MBWI-N比WL-N处理含氮量分别高2.6%、1.4%（＜0.05），IR45765-3B的MBWI-N与WL-N处理差异不显著（＞0.05）。中旱221、中浙优8号和IR45765-3B MBWI-N比MBWI-N处理含氮量分别高3.5%、3.7%、5.8%（＜0.05）。分析表明，减少氮肥用量可以降低水稻的含氮量，而微纳米气泡水灌溉处理提高了水稻体内含氮量。

表3 减施氮肥和增氧灌溉处理对不同水稻品种各生育期含氮量的影响 Table 3 Effects of nitrogen fertilizer reduction and oxygen-enhancing irrigation on nitrogen content in different rice varieties at different growth stages

表4可以看出，随着生育期进程，植株氮素积累量逐渐提高。在常规施肥和微纳米气泡水增氧灌溉下，不同水稻品种氮素积累量显著增加。在齐穗期（FHS），MBWI-N处理氮素积累量最高，WL-N处理氮素积累量最低；在成熟期（MS），中旱221、中浙优8号的MBWI-N是WL-N处理氮素积累量的1.04倍、1.07倍（＜0.05），IR45765-3B的MBWI-N比WL-N处理氮素积累量差异不显著（＞0.05）。与常规淹水灌溉（WL）相比，微纳气泡水增氧灌溉（MBWI）可以增加水稻产量，中旱221、中浙优8号的MBWI-N比WL-N处理产量增加了8.4%，8.6%（＜0.05），IR45765-3B的MBWI-N比WL-N处理产量差异不显著（＞0.05）。在相同的灌溉处理下，中旱221、中浙优8号和IR45765-3B的MBWI-N比MBWI-N处理产量分别增加了5.5%、11.7%、6.7%（＜0.05），并且中旱221的MBWI-N比WL-N处理产量增加了3.5%（＜0.05），而中浙优8号和IR45765-3B的WL-N和MBWI-N处理间没有显著差异（＞0.05）。不同品种间当季氮肥利用率存在差异，中浙优8号和IR45765-3B品种当季氮肥利用率高于中旱221，且三个水稻品种均是MBWI-N处理当季氮素利用率最高，中旱221当季氮肥利用率最高为37.52%，中浙优8号当季氮肥利用率最高为55.97%，IR45765-3B当季氮素利用率为 52.59%。中旱 221的 MBWI-N与MBWI-N处理当季氮肥利用率没有显著差异（＞0.05），中浙优8号和IR45765-3B的MBWI-N分别是MBWI-N当季氮肥利用率的1.2倍和1.1倍（＜0.05）。中浙优8号不同处理间当季氮肥利用率差异显著（＜0.05），中旱221、中浙优8号和IR45765-3B的MBWI-N比WL-N处理当季氮肥利用率分别高15.6%、36.2%、21.5%（＜0.05）。

表4 减施氮肥和增氧灌溉处理对不同水稻品种氮素积累量及当季氮肥利用率的影响 Table 4 Effects of nitrogen fertilizer reduction and oxygen-enhancing irrigation on nitrogen accumulation and nitrogen use efficiency in different rice varieties

2.6 氮代谢酶活性与含氮量及氮素积累量的相关性

表5相关分析表明，除齐穗期（FHS）中浙优叶片NR、GOGAT、GPT活性与含氮量及灌浆期（FS）中浙优叶片GOGAT和氮素积累量相关不显著外，其余各氮代谢酶活性与同叶片氮含量及氮素积累量的相关性均达到显著或极显著水平。水稻叶片NR、GS、GOGAT、GPT活性与同叶氮含量和氮积累量正相关，中旱221和中浙优8号氮代谢酶与含氮量及氮素积累量相关最大在GS（FHS）和GOGAT（FS），IR45765-3B氮代谢酶与氮素积累量相关最大在GS（FS），可以将GS酶活性作为判断水稻齐穗期和灌浆期氮素含量和氮素积累量的指标，分析说明水稻齐穗期和灌浆期氮代谢酶活性的大小与含氮量和氮素积累量关系密切。

表5 水稻叶片含氮量及稻株氮积累量与氮代谢酶活性的相关性 Table 5 Correlations of N content and N accumulation with N metabolism enzyme activities in leaves

3 讨 论

3.1 减施氮肥和增氧灌溉下氮代谢关键酶响应的差异

氮代谢酶活性影响氮素同化过程，同时氮素水平显著影响氮代谢关键酶活性。植物对氮素吸收和利用必须经过硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合酶等酶参与，在NR和NiR作用下NO-N被还原为NH-N，然后在GOGAT和GS等酶的作用下NH-N被同化为酰胺态氮，进而被作物吸收和利用。在氧充足的环境下许多氨基酸代谢相关合成酶类也有所增加，有助于水稻对氮素的吸收和累积。徐春梅等研究指出，水培条件下对营养液进行增氧处理（使根际溶氧维持在1.0～5.0 mg/L）谷氨酰胺合成酶、谷草转氨酶和谷丙转氨酶活性均增加。孙永建等研究表明从施氮水平来看，随施氮量的提高，功能叶各生育期NR、GS、GOGAT活性及氮含量均有增加趋势。本研究发现表明，微纳米气泡水增氧灌溉和增加施氮水平均能提高水稻叶片NR、GS、GOGAT、GPT活性，在相同氮肥处理下，微纳米气泡水增氧灌溉提高NR活性，并且中浙优8号在增氧灌溉和减施氮肥用量处理比常规施肥和淹水处理酶NR活性高。植物只能吸收利用酰胺、尿素和氨基酸等水溶性有机氮化物，GS/GOGAT氨同化途径主要将无机氮同化为有机氮直接被植物体吸收和利用。常规施氮处理和增氧灌溉下GS、GOGAT酶活性最高，能充分同化由NR催化所产生的NH并合成蛋白质，有助于齐穗期对氮素的吸收能力，并且随着氮素用量的增加，GS和GOGAT活性提高，加速了水稻叶片无机氮的转化，微纳米气泡水增氧灌溉也可以增加GS和GOGAT活性。GPT是氨基酸形成的关键酶，可反映植株体内氮素和氨基酸代谢的活跃程度用。三个水稻品种GPT活性在分蘖盛期最高，随着生育时期的增加逐渐下降，并且常规施氮处理和增氧灌溉下GPT活性最大，增施施氮处理和增氧处理均可以增加酶活性，表明生育后期水稻对环境的适应性逐渐下降，氮肥水平增加和根际供氧可以改善稻田环境营养。增氧灌溉和减施氮肥处理可以增加氮代谢关键酶活性，但增氧灌溉处理如何充分发挥“以氧促氮”作用和水稻不同生育期各氮代谢酶活性对不同氧氮处理的响应是否存在一定的协同关系还有待进一步研究。

3.2 减施氮肥和增氧灌溉下水稻不同部位含氮量和氮素积累量的差异

氮和氧是水稻生长必须的营养因子，水稻利用根系可以从土壤中获取水分、养分和氧气，因而土壤中的氧气浓度制约着水稻根系建成，影响着水稻对氮素的吸收和代谢。氮肥利用率受施氮量和灌溉模式的影响显著。在土壤通气性良好的情况下增施氮肥用量维持了氮代谢关键酶活性，有利于氮素吸收与利用，同时也有效提高了水稻对氮素的吸收和积累，朱练峰等研究表明，增氧灌溉能够增强水稻生育后期根系功能、延缓叶片衰老，进一步促进植株氮素积累，赵锋等研究表明根际增氧和铵硝营养对水稻生物量积累、根系形态构建和氮积累具有明显的正互作效应。褚光等研究表明增氧灌溉可能提高了灌浆期的水稻植株的生理活性，可促进氮素向籽粒中运转。微纳米气泡水灌溉处理和增施氮素可以增加水稻体内氮素的含量、植株氮素积累量及水稻产量和当季氮肥利用率。不同品种水稻的氮素积累量和当季氮肥利用率规律存在一定差异，中旱221氮素的积累量明显低于其他两个品种，中旱221当季氮肥利用率低于中浙优8号和IR45765-3B，并且减施氮肥和增氧灌溉处理模式的当季氮肥效率高于淹水灌溉的常规施氮处理，此外，增氧灌溉和氮肥水平对水稻生育期叶片氮代谢酶活性和氮素利用特征存在显著或极显著的正相关。由此可以表明在减少施氮量的基础上，进行增氧灌溉可以维持氮代谢酶活性，促进水稻的氮素吸收利用，提高氮肥利用效率，减少稻田氮素损失。在生产实践中，可以通过适宜“以氧促氮”模式，协调植株生长发育，对于水稻氮素高效利用具有重要意义，但是有关减施氮肥和增氧灌溉对水稻氮素利用的差异机理有待深入研究。

4 结 论

1）增氧灌溉可以改变稻田土壤的氧气含量，与常规施氮量相比，减施氮量降低氮代谢酶活性，而增氧灌溉可以显著提高水稻叶硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合酶、谷丙转氨酶活性活性，促进氮素的转化和运转。

2）增氧灌溉和减施氮肥处理有助于水稻氮素积累，充分发挥“以氧促氮”的优势，在减少氮肥用量的同时进行增氧灌溉，可以提高稻株的氮素积累量及产量和氮肥利用率，减少稻田氮素的损失。中旱221、中浙优8号的微纳气泡水增氧灌溉MBWI-N比常规淹水灌溉WL-N处理产量分别增加了8.4%和8.6%（＜0.05）而中旱221、中浙优8号和IR45765-3B的MBWI-N比WL-N处理当季氮肥利用率分别高15.6%、36.2%、21.5%（＜0.05）。

3）各氮代谢酶活性与氮素利用特征存在显著或极显著的正相关性，且谷氨酰胺合成酶活性与含氮量及氮素积累量有最大相关系数，据此谷氨酰胺合成酶活性可以用于预测水稻各时期氮素积累量。水稻氮肥减施条件下采用增氧灌溉有助于维持氮代谢酶活性，保证水稻较高氮肥吸收和利用效率。