水分管理與氮肥運籌對水稻磷素吸收利用的影響

林洪鑫，肖運萍，劉方平，才 碩，劉仁根，許亞群，袁展汽，汪瑞清，時 紅

（1.江西省農業(yè)科學院/農業(yè)部長江中下游作物生理生態(tài)與耕作重點實驗室/國家紅壤改良工程技術研究中心，江西 南昌 330200；2.江西省灌溉試驗中心站，江西 南昌 330201）

鄱陽湖匯納江西省境內贛江、撫河、信江、饒河、修河等5大河流及環(huán)湖小流域來水，是我國最大的淡水湖泊，也是重要的濕地生態(tài)功能保護區(qū)。磷素是作物生長發(fā)育必需的大量元素之一，也是水體富營養(yǎng)化的主要限制因子之一。余進祥等[1]研究表明，鄱陽湖流域水旱輪作，旱地，臍橙園，水田，菜地，橘園和茶園等農業(yè)利用方式的總磷年輸出特征各異。也有研究表明，水稻的磷素吸收利用與施磷量[2-3]、施磷時期[4]、水稻品種[5]、氮肥運籌[6]及水分管理[7]等因素均有密切關系。前人有關施磷量及施磷時期對磷素吸收利用的研究較多，而有關水分管理和氮肥運籌互作對等量施磷條件下的磷素吸收利用的研究較少。為此，本研究以水稻兩優(yōu)287為材料，研究了水分管理與氮肥運籌對水稻磷素吸收利用的影響，以期為鄱陽湖流域水稻生產的節(jié)水減污提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

2011年試驗以兩優(yōu)287為材料，在江西省灌溉試驗中心站進行，共14個處理，小區(qū)面積75 m2，3次重復。設常規(guī)淹灌、間歇式灌溉兩種灌溉方式，分別記為W0、W1。間歇式灌溉按返青期（水層范圍0-20-30 mm，自然落干，干4 d后灌水，下同）、分蘗前期（0-20-50 mm，干 4 d）、分蘗后期（0-20-50 mm，后期曬田）、孕穗期（0-20-50 mm，干 4 d）、抽穗開花期（0-20-50 mm，干 4 d）、乳熟期（0-20-50 mm，干 4 d）和黃熟期（0-20-30 mm，后期落干）進行水分管理。常規(guī)淹灌按返青期（20-40 mm，水層深度不低于20 mm。下同。）、分蘗前期（20-50 mm）、分蘗后期（20-50 mm，后期曬田）、孕穗期（20-50 mm）、抽穗開花期（20-50 mm）、乳熟期（20-50 mm）和黃熟期（0-30 mm，后期落干）進行水分管理。氮肥設 0、135、180、225 kg/hm24 個水平（分別記為 N0、N1、N2、N3），兩種施用方式（基肥∶分蘗肥=5∶5，記為 F1，基肥∶分蘗肥∶穗肥=5∶3∶2，記為 F2）?；什捎?5%的復合肥，肥料不足部分的氮肥用尿素，磷肥用鈣鎂磷肥，鉀肥用氯化鉀補充。磷、鉀肥施用標準相同，其中磷肥（P2O5）標準為 67.5 kg/hm2，全部作基肥；鉀肥（K2O）標準為 150 kg/hm2，按基肥∶穗肥=9∶11 施用。

1.2 測試指標及方法

于秧苗期（移栽當日）、幼穗分化期、抽穗開花期、黃熟期，按平均莖蘗數取樣5蔸，剪除根，分莖鞘、葉片、穗三部分包裝，于105℃烘箱殺青15 min后，保持80℃烘干至恒重。測定干物質重的樣品經粉碎后，用于測定莖鞘、葉、穗部的磷含量。磷素積累量=某生育期單位面積植株磷的積累量；轉運量=抽穗時某器官元素磷積累量-成熟時該器官該元素的滯留量；轉運率=100%×單位面積植株抽穗后葉、莖鞘元素磷的輸出量/抽穗期葉、莖鞘該元素總積累量；轉運貢獻率=磷轉運量/抽穗至成熟期穗部磷素積累總量×100%。

實收各小區(qū)產量，曬干，稱重為實際產量。

所有數據用Excel和Dps軟件進行處理。

2 結果與分析

2.1 對水稻產量的影響

由圖1可見，水稻產量隨施氮量的增加而增加，施氮處理顯著高于不施氮處理。常規(guī)淹灌方式下的產量，在N1和N2水平時以F2（氮肥后移）顯著高于F1，而在N3水平時F1與F2差異不顯著。間歇式灌溉下的產量，在N2水平時以F2顯著高于F1，而在N1水平時以F1顯著高于F2，在N3水平時F1高于F2，但差異未達顯著水平。

圖1 水分管理與氮肥運籌對水稻產量的影響

2.2 對水稻磷素積累的影響

由表1可知，間歇式灌溉的磷素積累總量比常規(guī)淹灌高9.76%，可見間歇式灌溉促進了水稻對磷素的吸收積累。不同水分管理和氮肥運籌方式組合的磷素積累總量，在N1時常規(guī)淹灌以F2＞F1，而間歇式灌溉以 F1＞F2；在 N2時兩灌溉方式均以 F2＞F1；在N3時兩灌溉方式均以F1＞F2。在本試驗條件下，不同水肥組合中以W1N2F2的磷素積累總量最高，比W1N0提高了85.69%，增施氮肥能夠提高水稻對磷素的吸收。常規(guī)淹灌提高了水稻生育前中期的磷素積累量及比例，而間歇式灌溉提高了生育后期的磷素積累量和比例。在常規(guī)淹灌條件下，不同生育時期的磷素積累量隨施氮量的增加有增加的趨勢，生育前后期所占比例隨之提高，而生育中期所占比例隨之下降；在間歇式灌溉條件下，不同生育時期的磷素積累量隨施氮量的增加而有增加的趨勢，生育后期所占比例隨之提高，而生育前中期所占比例隨之下降。前期磷素積累量在N1、N2和N3時兩灌溉方式均以F2＞F1。中期磷素積累量在N1時淹灌方式以 F2＞F1，間歇式灌溉 F1＞F2；在 N2時常規(guī)淹灌以F1＞F2，間歇式灌溉以 F2＞F1，而在 N3時兩灌溉方式以F1＞F2。后期磷素積累量在N1和N2時兩灌溉方式均以 F2＞F1，在 N3時間歇式灌溉以 F2＞F1，常規(guī)淹灌以F1＞F2。相關分析表明，產量與生育前、中、后期的磷素積累量和磷素總積累量呈顯著或極顯著正相關，相關系數分別為 0.808 9**、0.543 6*、0.721 5**和0.868 1**。

表1 水分管理和氮肥運籌對水稻不同生育階段磷素積累的影響

表2 水分管理和氮肥運籌對水稻磷素轉運的影響

2.3 對水稻磷素轉運的影響

在等量磷肥投入的情況下，常規(guī)淹灌提高了植株葉片磷轉運量、葉片磷轉運率和抽穗至成熟期磷轉運貢獻率，而間歇式灌溉提高了莖鞘磷轉運量及磷轉運率和穗部磷的增加量（見表2）。兩種灌溉方式的穗部磷的增加量隨施氮量的增加而增加，而抽穗至成熟期的磷轉運貢獻率隨之降低。穗部磷的增加量，在N1時常規(guī)淹灌以F2＞F1，而間歇式灌溉以F1＞F2；在N2和N3時常規(guī)淹灌和間歇式灌溉均以F2＞F1。在同一灌溉方式和施氮水平下，除W0N3組合抽穗至成熟期的磷轉運貢獻率以F2＞F1外，其余各組合均以F1＞F2。葉片和莖鞘磷的轉運量及轉運率隨施氮量的增加有增加的趨勢。不同施肥方式間的葉片磷轉運量，在N1時兩灌溉方式均以F1＞F2，在N2時常規(guī)淹灌以 F1＞F2，間歇式灌溉以 F2＞F1，在 N3時兩灌溉方式均以F2＞F1；葉片磷轉運率除組合W0N2以 F1＞F2外，其余各組合均以 F2＞F1。不同施肥方式間的莖鞘磷轉運量，除W0N3組合以F2＞F1外，其余各組合均以F1＞F2；莖鞘轉運率與其轉運量的規(guī)律基本一致。相關分析表明，產量與莖鞘磷轉運量、穗部磷的增加量呈極顯著正相關，與抽穗至成熟期磷貢獻率呈極顯著負相關，相關系數（r）分別為 0.687 2**、0.799 9**和-0.628 3**。

2.4 對水稻磷素分配的影響

在等量磷投入的條件下，水分管理與氮肥運籌對水稻磷素分配有影響（見圖2）。常規(guī)淹灌水稻葉片和莖鞘的磷素分配比例高于間歇灌溉方式，平均值分別為10.13%、7.76%和8.64%、6.97%；而間歇式灌溉的穗部磷素分配比例高于常規(guī)淹灌，平均值分別為84.39%和82.11%，說明間歇式灌溉能夠促進磷素向穗部轉運。莖鞘的磷素分配比例，W0N1和W1N2組合以 F2＞F1，其余組合均以 F1＞F2；葉片的磷素分配比例均以F1＞F2；穗的磷素分配比例，除W0N1以 F1＞F2外，其余各組合均以 F2＞F1。

圖2 水分管理與氮肥運籌對磷素分配比例的影響

2.5 對水稻100 kg籽粒需磷量的影響

在等量磷肥投入的情況下，不同水分管理和氮肥運籌對100 kg籽粒需磷量有影響。間歇式灌溉的100 kg籽粒需磷量高于常規(guī)淹灌，平均值分別為0.36 kg、0.35 kg。100 kg籽粒需磷量，間歇式灌溉不同氮肥水平均以F2＞F1，而常規(guī)淹灌下N2和N3時以 F1＞F2，在 N1時的差異較小。

3 結論

農業(yè)面源污染有別于點源污染，無法集中綜合治理，水體富營養(yǎng)化中的農業(yè)面源污染通常采用“控源節(jié)流”方法進行治理。王毛蘭等[8]研究表明，豐水期農田水、城市廢水及地下水含有較高的氮磷含量，是鄱陽湖及其五大支流氮磷的主要來源，尤以農田水總氮和總磷的含量最高，分別為13.47、28.63 mg/L。因此，降低農田水全氮和全磷的含量，有利于減輕農業(yè)面源污染等引起的水體富營養(yǎng)化。在控制適宜施磷量的同時，提高磷肥表觀利用率也是降低磷素流失的重要方式。合理的水分管理和氮肥運籌方式可以提高水稻的磷素積累總量和磷肥表觀利用率[9]。本研究表明，采用間歇式灌溉，可抑制生育前中期的磷素積累量，促進生育后期的磷素積累量，提高莖鞘的磷轉運量及比例和穗部磷素的增加量。在常規(guī)淹灌和間歇式灌溉兩種方式下，在氮肥施用量為180 kg/hm2時，氮肥后移（基肥∶分蘗肥∶穗肥=5∶3∶2，F2處理） 均能提高水稻磷素積累總量和穗部磷的增加量。在本試驗條件下，不同水分管理和氮肥運籌組合的磷素積累總量和產量以W1N2F2（水分間歇式灌溉，氮肥用量180 kg/hm2，其基肥∶分蘗肥∶穗肥=5∶3∶2）組合的最高，有利于促進水稻對磷素的吸收利用。

圖3 水分管理和氮肥運籌對100 kg籽粒需磷量的影響

[1]余進祥，趙小敏，呂 琲，等.鄱陽湖流域不同農業(yè)利用方式下的氮磷輸出特征[J].江西農業(yè)大學學報，2010，32（2）：394-402.

[2]李永夫，羅安程，王為木，等.不同供磷水平下水稻磷素吸收利用和產量的基因型差異[J].土壤通報，2005，3（3）：365-370.

[3]王蘇影，潘曉華，吳建富，等.施磷量對雙季早、晚稻產量及稻米品質的影響[J].中國土壤與肥料，2011，（2）：39-43.

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