不同輪作制度減量施肥對水稻群體質(zhì)量及產(chǎn)量的影響

周昱磊，陳軒敬，楊 敏，張躍強(qiáng)，3＊，石孝均，3

（1．重慶市第十八中學(xué)，重慶400020；2．西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，重慶400716；3．國家紫色土肥力與肥料效益監(jiān)測基地，重慶400716）

不同輪作制度減量施肥對水稻群體質(zhì)量及產(chǎn)量的影響

周昱磊1，陳軒敬2，楊 敏2，張躍強(qiáng)2，3＊，石孝均2，3

（1．重慶市第十八中學(xué)，重慶400020；2．西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，重慶400716；3．國家紫色土肥力與肥料效益監(jiān)測基地，重慶400716）

為四川盆地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)型提供理論依據(jù)，采用雙因素試驗(yàn)研究水稻－榨菜（RV）、水稻－冬閑（RF）和水稻－小麥（RW）3種輪作體系（以下簡稱3種體系）4種減量施肥養(yǎng)分管理方式（缺氮、缺磷、優(yōu)化施肥及農(nóng)民常規(guī)施肥）對水稻分蘗、干物質(zhì)積累和產(chǎn)量形成的影響。結(jié)果表明：3種體系適當(dāng)減量施肥均可減少無效分蘗，改善水稻群體質(zhì)量，控制水稻齊穗前期干物質(zhì)的積累，增加齊穗后干物質(zhì)和養(yǎng)分積累，在顯著降低水稻氮肥施用量的前提下增加水稻的產(chǎn)量。其中，優(yōu)化施肥處理3種體系的分蘗數(shù)分別較缺氮處理提高32．7%、37．2%和54．8%；在水稻－冬閑和水稻－小麥兩種輪作體系中，優(yōu)化施肥較農(nóng)民常規(guī)施肥無效分蘗分別減少29．7%和22．13%；成熟期的干物質(zhì)積累量較農(nóng)民常規(guī)施肥處理分別提高8．4%、114．6%和41．4%；3種輪作體系優(yōu)化施肥處理產(chǎn)量均最高，分別為9 292kg／hm2、7 389kg／hm2和6 741kg／hm2，較農(nóng)民習(xí)慣處理分別提高15．9%、10．8%和11．6%。

水稻；輪作；施肥；分蘗；干物質(zhì)積累；產(chǎn)量

水稻是我國主要的糧食作物之一，我國有60%以上的人以大米為主食。研究［1－2］表明，隨著我國人口的持續(xù)增長，到2030年水稻生產(chǎn)量需較2010年增加13．8%以上才能保證我國糧食安全。養(yǎng)分管理是提高水稻產(chǎn)量的重要措施之一，但是目前我國小農(nóng)戶為生產(chǎn)主體較多，在水稻生產(chǎn)中普遍存在肥水管理不科學(xué)的問題，直接或間接地造成水稻倒伏，產(chǎn)量、品質(zhì)和氮肥利用率降低，水體富營養(yǎng)化、溫室氣體排放、生物多樣性減少和土壤質(zhì)量退化等一系列環(huán)境問題［3－4］。張福鎖等［5］研究發(fā)現(xiàn)，中國水稻氮磷鉀肥的農(nóng)學(xué)效率平均為10．4kg／kg、9．0kg／kg 和6．3kg／kg，利用率為28．3%、13．1%和32．4%，遠(yuǎn)低于國際水平；且過量施肥和忽視土壤養(yǎng)分供是導(dǎo)致中國肥料利用偏低的重要原因。確定合適養(yǎng)分管理措施，使施肥與作物需肥規(guī)律相一致一直是國內(nèi)外研究熱點(diǎn)。在糧食安全和生態(tài)安全問題日益突出的今天，如何實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效和持續(xù)發(fā)展是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要課題。

四川盆地處于長江上游，是全國的主要水稻主產(chǎn)區(qū)之一，常年種植面積在220萬hm2左右，分布區(qū)域廣，稻田輪作體系主要有水稻－冬閑、水稻－小麥、水稻－蔬菜、水稻－油菜等輪作體系，稻作環(huán)境差異較大［6］。近年來，隨著四川盆地土地流轉(zhuǎn)的加快，勞動力緊缺，種植小麥經(jīng)濟(jì)效益不高，且小麥－水稻輪作麥季氮素淋洗損失高于水稻季［7］，單季水稻種植，冬季農(nóng)田閑置現(xiàn)象越來越普遍。由于高養(yǎng)分投入，管理粗放，施肥隨意性大等特點(diǎn)，在水稻和小麥的生產(chǎn)中一直存在產(chǎn)量低，養(yǎng)分易流失，污染周圍水體安全等問題［3，8－10］。三峽庫區(qū)榨菜－水稻輪作體系種植面積達(dá)5．67萬hm2，種植區(qū)域集中在長江沿岸，是三峽庫區(qū)農(nóng)民增收的支柱產(chǎn)業(yè)之一，且稻菜輪作經(jīng)濟(jì)效益逐年改善，輪作面積有逐年擴(kuò)大的趨勢［11］。氮肥施用量大，施用方法不合理已成為水稻生產(chǎn)的最主要問題，不僅造成資源浪費(fèi)，而且會導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染［12－13］。陳新平等［14］研究表明，提高綜合的土壤－作物管理技術(shù)可在獲得作物高產(chǎn)的同時降低環(huán)境代價。分析不同輪作條件下作物養(yǎng)分的合理運(yùn)籌，不僅有利于作物對養(yǎng)分的有效利用，還是實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)、資源高效和環(huán)境保護(hù)的必要條件［8］。減量施肥旨在采取綜合養(yǎng)分管理措施保證糧食生產(chǎn)的同時，協(xié)調(diào)養(yǎng)分有效利用與環(huán)境友好之間的關(guān)系［15－17］。目前，關(guān)于不同輪作體系中優(yōu)化施肥對水稻生長及其產(chǎn)量影響的研究鮮見報(bào)道。為此，筆者于2015年采用雙因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)研究不同輪作以及減量施肥條件對水稻群體質(zhì)量及產(chǎn)量的影響，以期為四川盆地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)型提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1．1供試土壤

試驗(yàn)于2015年3—9月在重慶市江津區(qū)永興鎮(zhèn)黃莊現(xiàn)代糧油科技園（N 29°3′51″，E 106°11′22″）進(jìn)行，海拔270m，年均降水量1 016．6mm，年平均氣溫18．4℃。試驗(yàn)田為典型紫色土丘陵區(qū)，土壤為沙溪廟組紫色母巖經(jīng)水耕熟化發(fā)育而成的水稻田，其土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分狀況：pH 4．8、有機(jī)質(zhì)27．64g／kg、堿解氮119．7mg／kg、速效磷8．43mg／kg、速效鉀120．2mg／kg、全氮2．03g／kg、全磷0．30g／kg和全鉀16．60g／kg。

1．2試驗(yàn)方法

1．2．1試驗(yàn)設(shè)計(jì) 采用雙因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)，其中：1）A為輪作體系。A1，冬水田（Rice－Fallow，RF），每年四月中旬種植水稻，只種植一季中稻，冬季閑置；A2，稻麥輪作（Rice－Wheat，RW），每年5月上旬種植水稻，9月上旬收獲，11月上旬種植小麥，次年5月上旬收獲，小麥?zhǔn)斋@后，立即種植水稻，依次循環(huán)；A3，稻菜輪作（Rice－Vegetable，RV），10月下旬種植榨菜，次年2月下旬收獲，次年4月中旬種植水稻，9月上旬收獲，依次循環(huán)。2）B為減量施肥。B1，不施氮肥對照（N）；B2，不施磷肥對照（P）；B3，優(yōu)化施肥（O）；B4，農(nóng)民常規(guī)施肥（H）。各處理施肥量見表1。

冬水田與稻麥輪作缺氮，缺磷處理小區(qū)面積為20m2，優(yōu)化習(xí)慣處理小區(qū)面積為40m2，稻菜輪作體系中缺氮，缺磷處理小區(qū)面積為13．5m2，優(yōu)化習(xí)慣處理小區(qū)面積為27m2。各處理4次重復(fù)。為防止處理間水肥串灌，小區(qū)之間用水泥埂隔開，各重復(fù)之間設(shè)有排水溝，四周設(shè)有保護(hù)行。試驗(yàn)所用肥料為尿素（N 46%），普通過磷酸鈣（P2O512%），氯化鉀（K2O 60%）。水稻常規(guī)施肥處理氮肥基追肥各50%（基肥＋分蘗肥），磷肥和鉀肥全部基施；優(yōu)化施肥處理氮肥基肥50%，分蘗肥30%和穗肥20%，磷肥和鉀肥全部基施；缺氮與缺磷處理的施肥方式同優(yōu)化處理。小麥常規(guī)施肥處理氮肥基肥60%穴施、40%拔節(jié)前（2葉一心），磷鉀肥全部基施；優(yōu)化施肥處理氮肥基肥40%穴施、60%拔節(jié)前（2葉一心），磷鉀肥全部基施；缺氮缺磷處理同優(yōu)化處理。榨菜不同處理施肥方式均為基肥氮肥25%、磷肥50%及鉀肥50%，移栽后5～7d施用（緩苗后施用，施在離幼苗2～5cm的地方）；第1次追肥氮肥60%、磷肥50%及鉀肥50%，移栽30d后穴施；第2次追肥氮肥15%，移栽后60d施用。

1．2．2項(xiàng)目測定

1）水稻分蘗數(shù)。分別在水稻分蘗期（MT）、幼穗分化期（PI）、齊穗期（FH）、灌漿期（FL）和成熟期（MA）調(diào)查水稻分蘗數(shù)，每個小區(qū)連續(xù)選取具有代表性的植株20穴，調(diào)查水稻分蘗數(shù)，取平均值為該小區(qū)的分蘗數(shù)。

表1 不同處理作物肥料的施用量Table 1 Fertilizer application in different treatment for different grain kg／hm2

2）干物質(zhì)累積量。分別在幼穗分化期（6月27日）、齊穗期（7月19日）、灌漿期（8月7日）和成熟期（8月26日）按每個小區(qū)有效平均分蘗數(shù)取5窩具有代表性植株，除去根系后，將植株按葉片、莖鞘和穗分開并裝袋，放入烘箱105℃殺青30min，然后70℃烘干至恒重。

3）考種與測產(chǎn)。在成熟期于各小區(qū)選取具代表性的植株連續(xù)10窩，測定其結(jié)實(shí)率和千粒重。每個小區(qū)全部收獲用于計(jì)算實(shí)際產(chǎn)量。

1．3數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2016軟件處理，其中統(tǒng)計(jì)部分用SPSS 19．0軟件統(tǒng)計(jì)分析，圖表分別用Excel 2016和Sigma Plot 12．0繪制。

2結(jié)果分析

2．1 3種輪作體系減量施肥處理水稻的分蘗數(shù)

水稻分蘗消長是水稻基本生長發(fā)育特性之一，是形成健康水稻群體的前提。水稻分蘗受到多種環(huán)境條件的影響，氮素營養(yǎng)狀況是影響水稻分蘗的重要因子。不同時期施用氮肥必定會影響水稻分蘗的發(fā)生。由圖1可知，3種輪作體系不同處理間水稻的分蘗數(shù)差異明顯。其中，缺氮處理（N）各生育期單株的平均分蘗數(shù)均最低，表明，氮肥是影響水稻分蘗的主要因素。水稻分蘗動態(tài)主要表現(xiàn)為從苗期開始增加，在幼穗分化期達(dá)最高，之后分蘗數(shù)開始下降，即無效分蘗開始衰亡，最后在齊穗期趨于穩(wěn)定。1）水稻榨菜輪作（RV）。缺氮處理（N）成熟期有效分蘗數(shù)為11個／穴，分別較冬水田（RF）和稻麥（RW）輪作提高22．2%和28．5%，常規(guī)施肥（H）處理平均有效分蘗數(shù)為18．8個／穴，分別較優(yōu)化（O）和缺磷（P）處理提高28．8%和39．3%。2）冬水田（RF）?？傮w表現(xiàn)為O＞H＞P＞N。H前期分蘗數(shù)在幼穗分化期達(dá)最高，平均分蘗數(shù)為16．5個／穴，后期無效分蘗衰亡，在成熟期有效分蘗數(shù)下降且低于優(yōu)化處理6．5%。3）稻麥輪作（RW）。水稻分蘗動態(tài)與冬水田的變化趨勢相似，在成熟期O與H處理平均有效分蘗數(shù)基本一致，均為13．3個／穴，分別較缺氮和缺磷處理提高55．3%和8．1%。表明，氮肥可以顯著提高水稻分蘗數(shù)量，但過量施氮（H）會導(dǎo)致有效分蘗數(shù)下降。究其原因在于前期水稻營養(yǎng)生長旺盛，產(chǎn)生了大量的無效分蘗，導(dǎo)致群體透光條件差，顯著降低分蘗成穗率。優(yōu)化施肥通過適當(dāng)減少基蘗肥的用量，可以適當(dāng)減少無效分蘗，同時增加穗肥的比例，從而使莖蘗成穗率顯著提高，進(jìn)而提升水稻群體的質(zhì)量。

圖1 3種輪作體系減量施肥水稻的分蘗數(shù)Fig．1 Rice tillering in three different rotation systems with reduced chemical fertilizer application

2．2 3種輪作體系減量施肥水稻的干物質(zhì)積累

水稻干物質(zhì)累積是形成產(chǎn)量的基礎(chǔ)和先決條件。從光合作用和物質(zhì)生產(chǎn)的角度看，產(chǎn)量的形成是干物質(zhì)積累與分配的過程［18］。不同養(yǎng)分管理?xiàng)l件下水稻群體干物質(zhì)生產(chǎn)能力和分配方式不同，直接影響最終經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的形成。監(jiān)測水稻不同養(yǎng)分管理的干物質(zhì)積累特征，合理調(diào)控其養(yǎng)分對實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效具有重要意義。

從表2可見：1）稻菜輪作體系（RV）。水稻干物質(zhì)積累量量在到達(dá)齊穗期之前，H與N、N與O處理之間差異均達(dá)到顯著水平，幼穗分化期時H處理干物質(zhì)量較其他處理分別提高29．4%、6．1% 和8．5%；齊穗期分別提高25．0%、17．9%和8．5%。O處理從幼穗分化期至成熟期水稻干物質(zhì)量增長109．5%，所以至成熟期其干物質(zhì)量僅較H處理降低5．7%，且差異不顯著。N處理水稻成熟期的干物質(zhì)積累量較P、O和H處理分別降低16．3%、19．5%和24．2%，且差異顯著，表明氮肥是影響干物質(zhì)形成與運(yùn)轉(zhuǎn)的重要因素。2）冬水田體系（RF）。在齊穗期之前，H處理干物質(zhì)積累量均與其他3個處理差異顯著。其中，幼穗分化期，H處理分別比N、P和O處理提高27．5%、43．01%和14．5%；齊穗期，H處理分別比N、P和O處理提高21．5%、18．1%和10．4%。但從灌漿期至成熟期，O處理的干物質(zhì)量較H處理分別提高8．9%和5．0%，且差異顯著。表明H處理后期干物質(zhì)的增長率明顯低于O處理。3）稻麥輪作體系（RW）。幼穗分化期，H處理干物質(zhì)積累量為4 369kg／hm2，N、P 和O處理分別較H處理降低61．6%、40．51%和14．63%；齊穗期，N、P和O處理分別比H處理降低39．4%、5．01%和1．1%。與RF輪作體系相似，灌漿期至成熟期，O處理的干物質(zhì)量比H處理分別提高8．8%和7．5%，且在成熟期差異顯著。生育期內(nèi)，N處理干物質(zhì)積累量均低于其他處理，且差異顯著?？傮w上，水稻在抽穗之后，RV、RF和RW 3種輪作體系O處理干物質(zhì)的積累量分別較H處理提高8．4%、114．6%和41．4%。表明，優(yōu)化施肥方式較常規(guī)施肥可以顯著提高水稻群體后期干物質(zhì)的增加速率。優(yōu)化施肥處理能夠保證水稻前期具有適宜的干物質(zhì)積累量，重點(diǎn)增加穗分化和抽穗后的干物質(zhì)積累，可以有效控制無效分蘗發(fā)生，實(shí)現(xiàn)對水稻群體合理的調(diào)控，有利于形成健康水稻群體，提高水稻群體質(zhì)量。而常規(guī)施肥處理高N高P施肥水平，植株前期干物質(zhì)積累快，中后期枝葉繁茂，互相遮光嚴(yán)重，導(dǎo)致后期群體質(zhì)量惡化，成穗率下降，干物質(zhì)積累減少，從而造成減產(chǎn)。

表2 3種輪作體系減量施肥水稻不同生育期的干物質(zhì)積累Table 2 Dry matter weight at different growth stage in three different rotation systems with reduced chemical fertilizer applicationkg／hm2

2．3 3種輪作體系減量施肥水稻的產(chǎn)量

從圖2可見，3種輪作體系均以優(yōu)化處理的產(chǎn)量最高，分別為9 292kg／hm2、7 389kg／hm2和6 741kg／hm2。不施氮肥不僅影響水稻的分蘗和干物質(zhì)的積累，且導(dǎo)致其產(chǎn)量均較優(yōu)化處理低，分別降低4．73%、19．80%和23．35%。過量施肥且主要集中在水稻生育前期施用可導(dǎo)致前期無效分蘗過多，后期群體質(zhì)量惡化，成熟期產(chǎn)量下降，且均低于優(yōu)化處理，分別較優(yōu)化處理降低15．9%、10．8%和11．6%，差異顯著。在RV輪作體系中，N處理產(chǎn)量高達(dá)8 852kg／hm2，比H處理提高13．3%，且分別比RF和RW輪作體系中優(yōu)化處理提高16．5%和23．8%。RV輪作體系的水稻產(chǎn)量明顯高于RF和RW，RW輪作體系水稻產(chǎn)量最低。主要原因是RV輪作體系從2014年才開始第1季輪作試驗(yàn)，基礎(chǔ)地力較高，缺素癥狀還未明顯表現(xiàn)，且在蔬菜季磷肥和鉀肥施入量較高，所以即使缺氮處理其養(yǎng)分仍比較充足，可得到較高的產(chǎn)量；常規(guī)施肥處理表明，過量施入氮肥可導(dǎo)致產(chǎn)量下降。在RV、RF和RW輪作體系中，P處理產(chǎn)量分別較優(yōu)化處理降低12．4%、2．5%和2．8%，但差異不顯著。

圖2 3種輪作體系減量施肥水稻的產(chǎn)量Fig．2 Rice yield in three different rotation systems with reduced chemical fertilizer application

3結(jié)論與討論

在傳統(tǒng)水稻種植管理中，強(qiáng)調(diào)水稻基蘗肥的施用，以促進(jìn)分蘗早生快發(fā)［19］。稻麥輪作和冬水田中，與農(nóng)民常規(guī)施肥相比，優(yōu)化施肥處理水稻分蘗數(shù)并不高，并且在齊穗期要低于常規(guī)施肥處理，但是在收獲期2處理分蘗數(shù)基本持平。說明，過量施基蘗肥不但未明顯促進(jìn)水稻分蘗早生快發(fā)，相反造成分蘗成穗率低。分蘗成穗率是衡量水稻群體質(zhì)量的重要指標(biāo)［20］。金傳旭等［21］研究表明，提高分蘗成穗率，可以較好地協(xié)調(diào)水稻群體結(jié)構(gòu)，從而減小分蘗間的營養(yǎng)競爭，使水稻群體質(zhì)量表現(xiàn)較為合理，改善了中后期群體受光條件，延長后期水稻功能葉的生命，提高抽穗后群體光合效率與后期干物質(zhì)的積累與轉(zhuǎn)化，提高水稻產(chǎn)量。農(nóng)民常規(guī)管理?xiàng)l件下前期營養(yǎng)生長旺盛，產(chǎn)生大量的無效分蘗，使群體通風(fēng)透光條件差，后期缺少穗肥，產(chǎn)生脫肥現(xiàn)象，導(dǎo)致減產(chǎn)和養(yǎng)分利用效率低［22］。這與本研究結(jié)果相一致。在水稻生長中后期，干物質(zhì)量累積重點(diǎn)在穗部，對提高產(chǎn)量至關(guān)重要［23］。優(yōu)化處理通過減少前期氮肥用量，增加施用穗肥比例，可顯著提高水稻產(chǎn)量及籽粒氮素的分配率；適宜的基蘗肥與穗粒肥比，也可提高氮素回收率、氮素收獲指數(shù)與總氮素的生理利用率［24］。這可能是由于增加水稻生長后期的施氮比例，使得水稻葉片的氮素含量提高，增強(qiáng)了葉片的光合速率，保持水稻生長期旺盛生長，從而增加了水稻對養(yǎng)分的吸收利用［25］。

該研究結(jié)果表明，稻菜、冬水和稻麥輪作體系中缺氮處理產(chǎn)量分別較優(yōu)化處理降低4．73%，19．80%和23．35%，且差異顯著。稻菜輪作體系水稻氮肥的增產(chǎn)效應(yīng)較低的主要原因是試驗(yàn)布置開始的第1年，稻田基礎(chǔ)地力較高，未表現(xiàn)明顯的缺素癥狀。冬水田與稻麥輪作試驗(yàn)已進(jìn)行4年，可以明顯表現(xiàn)氮素的增產(chǎn)效應(yīng)。說明，在目前生產(chǎn)條件下，氮肥仍在水稻生產(chǎn)中發(fā)揮極為重要的作用。徐志平等［26］研究發(fā)現(xiàn)，在福建省早、中和晚稻適量施氮后的平均增產(chǎn)率分別為16．9%、16．5%和19．0%。王偉妮等［27］研究發(fā)現(xiàn)，湖北省早、中和晚稻，在施磷、鉀肥的基礎(chǔ)上，適量施氮其產(chǎn)量均有不同程度的增加，分別增產(chǎn)37．6%、27．5%和35．0%。這與本文研究結(jié)果相一致。該研究稻菜、冬水和稻麥輪作體系缺磷處理產(chǎn)量分別較優(yōu)化處理降低12．4%、2．5%和2．8%，差異不顯著；且干物質(zhì)積累量與有效分蘗數(shù)均與優(yōu)化處理差異不顯著，表明磷肥增產(chǎn)效應(yīng)明顯低于氮肥。顏曉等［28］研究發(fā)現(xiàn)，在稻麥輪作體系下，連續(xù)不施磷肥，土壤Olsen－P在2年內(nèi)就由7．56mg／kg降至5．83mg／kg，之后下降明顯減緩。表明土壤Olsen－P含量在衰竭到一定程度以后基本不受土壤磷表觀平衡的影響。水稻產(chǎn)量對磷肥的依賴性遠(yuǎn)小于氮肥。魯如坤［29］的研究表明，土壤Olsen－P含量只要達(dá)5～7mg／kg即可滿足水稻高產(chǎn)要求。長期定位試驗(yàn)表明，稻麥輪作系統(tǒng)土壤Olsen－P含量為11．1mg／kg即可滿足作物生產(chǎn)的磷素養(yǎng)分需求［30］。

在長期淹水稻田中，由于頻繁地水耕使土壤結(jié)構(gòu)破壞、耕層粘閉、土壤氧化還原電位低、次生潛育化普遍，影響了水稻根系活力和生長，容易形成“冷、酸、爛、毒”的低產(chǎn)田［31］。還原性物質(zhì)多、通氣性差、土溫低、供肥緩慢是冷潛型水稻土低產(chǎn)的主要原因［32］。曾希柏等［33］研究發(fā)現(xiàn)，種植牧草或?qū)嵭兴递喿鲗μ岣哐退咎锝?jīng)濟(jì)效益、提升土壤肥力有較好效果；黃國勤等［34］研究認(rèn)為，稻田輪作生態(tài)效應(yīng)顯著，可起到改善土壤理化性狀，土壤通透性大大增強(qiáng)，有效阻止土壤次生潛育化和土壤酸化，提高土壤pH。李清華等［35］研究表明，與冬閑田相比，實(shí)行水旱輪作可以顯著增加產(chǎn)量23．64%～55．49%，同時可以提高土壤全磷、有效磷及微生物生物量14．29%～40．00%，31．42%～105．61%和63．76%～83．22%。在本研究中，與冬閑優(yōu)化施肥處理相比，稻菜輪作顯著提高水稻干物質(zhì)量和產(chǎn)量，增產(chǎn)25．8%，稻麥輪作優(yōu)化處理水稻產(chǎn)量較冬閑優(yōu)化施肥處理降低9．6%。稻麥輪作體系中水稻產(chǎn)量較低的主要原因是移栽日期晚于冬水田和稻菜輪作，所受積溫與光照均小于冬水田與稻菜輪作。

稻－菜、稻－冬水田及稻－麥輪作體系中適當(dāng)減量施肥均可減少無效分蘗的發(fā)生，提高分蘗成穗率，改善水稻群體質(zhì)量；同時能控制水稻抽穗前期干物質(zhì)的積累，增加抽穗后期干物質(zhì)和養(yǎng)分積累，在顯著降低水稻氮肥施用量的前提條件下，增加水稻產(chǎn)量。冬水田改制水旱輪作，可以顯著改善水稻群體質(zhì)量，提升其產(chǎn)量。推遲水稻移栽日期可使水稻干物質(zhì)累積量減少，產(chǎn)量降低。

［1］SHEN J B，CUI Z L，MIAO Y，et al．Transforming agriculture in China：From solely high yield to both high yield and high resource use efficiency［J］．Global Food Security，2013，2：1－8．

［2］CHE S G，ZHAO B Q，LI Y T，et al．Review grain yield and nitrogen use efficiency in rice production regions in China［J］．Journal of Integrative Agriculture，2015，14（12）：2456－2466．

［3］彭少兵，黃見良，鐘旭華，等．提高中國稻田氮肥利用率的研究策略［J］．中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002，35（9）：1095－1103．

［4］MA L，F(xiàn)ENG S Y，REIDSMA P，et al．Identifying entry points to improve fertilizer use efficiency in Taihu basin，China［J］．Land Use Policy，2014，37：52－59．

［5］張福鎖，王激清，張衛(wèi)峰，等．中國主要糧食作物肥料利用率現(xiàn)狀與提高途徑［J］．土壤學(xué)報(bào)，2008，45（5）：915－924．

［6］梁 濤，陳軒敬，趙亞南，等．四川盆地水稻產(chǎn)量對基礎(chǔ)地力與施肥的響應(yīng)［J］．中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，48 （23）：4759－4768．

［7］朱兆良．中國土壤氮素研究［J］．土壤學(xué)報(bào)，2008，45（5）：778－783．

［8］范明生，樊紅柱，呂世華，等．西南地區(qū)水旱輪作系統(tǒng)養(yǎng)分管理存在問題分析與管理策略建議［J］．西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2008，21（6）：1564－1568．

［9］石孝均．水旱輪作體系中的養(yǎng)分循環(huán)特征［D］．北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，2003．

［10］張福鎖，崔振嶺，王激清，等．中國土壤和植物養(yǎng)分管理現(xiàn)狀與改進(jìn)策略［J］．植物學(xué)通報(bào)，2007（24）：687－694．

［11］張遠(yuǎn)蓉，王 帥．水稻－榨菜輪作體系中施肥研究［J］．西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008，33（2）：69－73．

［12］李恒鵬，楊桂山，黃文鈺，等．太湖上游地區(qū)面源污染氮素入湖量模擬研究［J］．土壤學(xué)報(bào)，2007，44（6）：1063－1069．

［13］曹志洪．施肥與水體環(huán)境質(zhì)量——論施肥對環(huán)境的影響（2）［J］．土壤，2003，35（5）：353－363．

［14］CHEN X P，CUI Z L，F(xiàn)AN M S，et al．Producing more grain with lower environmental costs［J］．Nature，2014，514（7523）：486－489．

［15］MAHAJAN A．Concept of INM System．Integrated Nutrient Management（INM）in a Sustainable Rice－Wheat Cropping System［M］．German：Springer Netherlands，2009．

［16］AKRAM M，QAZI M A，AHMAD，N．Integrated nutrient management for wheat by municipal solid waste manure in rice－wheat and cotton－wheat cropping systems［J］．Pol J Environ Stud，2007，16：495－503．

［17］WALIA M K，WALIA S S，DHALIWAL S S．Long－term effect of integrated nutrient management of properties of typical Ustochrept after 23cycles of an irrigated rice－wheat system［J］．J Sustain Agric，2010，34：724－743．

［18］林瑞余，梁義元，蔡碧瓊，等．不同水稻產(chǎn)量形成的干物質(zhì)積累與分配特征［J］．中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2006，22 （2）：185－190．

［19］彭顯龍，劉元英，羅盛國，等．實(shí)地氮肥管理對寒地水稻干物質(zhì)積累和產(chǎn)量的影響［J］．中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，39（11）：2286－2293．

［20］凌啟鴻，張洪程，蘇祖芳，等．稻作新理論－水稻葉齡模式［M］．北京：科學(xué)出版社，1994．

［21］金傳旭，鐘芹輔，黃大英，等．栽插密度與穴栽苗數(shù)對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響［J］．貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（4）：85－87．

［22］彭顯龍，劉智蕾，劉元英，等．肥水優(yōu)化管理對寒地水稻群體質(zhì)量的影響［J］．東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，43 （11）：11－15．

［23］于亞輝，劉 郁，夏 明，等．水稻分蘗角度對物質(zhì)積累及產(chǎn)量的影響［J］．貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（4）：58－61．

［24］賈 東，盧晶晶，孫雅君，等．不同氮肥運(yùn)籌模式對水稻生長發(fā)育及物質(zhì)生產(chǎn)的影響［J］．貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（19）：66－71．

［25］JIANG L G，DONG D F，GAN X Q，et al．Photosynthetic efficiency and nitrogen distribution under different nitrogen management and relationship with physiological N－use efficiency in three rice genotypes ［J］．Plant and soil，2005，271（1／2）：321－328．

［26］徐志平，姚寶全，章明清，等．福建主要糧油作物測土配方施肥指標(biāo)體系研究Ⅰ．土壤基礎(chǔ)肥力對作物產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率及其施肥效應(yīng)［J］．福建農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2008，23（4）：396－402．

［27］王偉妮，魯劍巍，魯明星，等．湖北省早、中、晚稻施氮增產(chǎn)效應(yīng)及氮肥利用率研究［J］．植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2011，17（3）：545－553．

［28］顏 曉，王德建，張 剛，等．長期施磷稻田土壤磷素累積及其潛在環(huán)境風(fēng)險［J］．中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2013，21（4）：393－400．

［29］魯如坤．土壤磷素水平和水體環(huán)境保護(hù)［J］．磷肥與復(fù)肥，2003，18（1）：4－8．

［30］BAi Z H，LI H G，YANG X Y，et al．The critical soil P levels for crop yield，soil fertility and environmental safety in different soil types［J］．Plant and Soil，2013，372（1／2）：27－37．

［31］陳 琨，秦魚生，喻 華，等．不同肥料／改良劑對冷泥田水稻生長、養(yǎng)分吸收及土壤性質(zhì)的影響［J］．植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2015，21（3）：773－781．

［32］熊明彪，舒 芬，宋光煜，等．南方丘陵區(qū)土壤潛育化的發(fā)生與生態(tài)環(huán)境建設(shè)［J］．土壤與環(huán)境，2002，11 （2）：197－201．

［33］曾希柏，孫 楠，高菊生．雙季稻田改制對作物生長及土壤養(yǎng)分的影響［J］．中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，40（6）：1198－1205．

［34］黃國勤，熊云明，錢海燕，等．稻田輪作系統(tǒng)的生態(tài)學(xué)分析［J］．土壤學(xué)報(bào)，2006，43（1）：69－78．

［35］李清華，王 飛，林 誠．水旱輪作對冷浸田土壤碳、氮、磷養(yǎng)分活化的影響［J］．水土保持學(xué)報(bào)，2015，29 （6）：113－117．

（責(zé)任編輯：王 海）

Effects of Reducing Chemical Fertilizer Application on Rice Population Quality in Different Rotation System

ZHOU Yulei1，CHEN Xuanjing2，YANG Min2，ZHANG Yueqiang2，3＊，SHI Xiaojun2，3
（1．Chongqing18thSecondary School，Chongqing400020；2．College of Resources and Environment，Southwest University，Chongqing400716；3．National Monitoring Station of Soil Fertility and Fertilizer Efficiency on Purple Soils，Chongqing400716，China）

To provide the theoretical basis for agricultural production model transition in Sichuan Basin，the authors conducted experiments of four fertilization methods（nitrogen deficiency，phosphate deficiency，optimum fertilization and farmer’s fertilization practice）to study the effects of reducing chemical fertilizer application on tiller，dry matter accumulation and yield components of rice based on different rotation systems（Rice Vegetable，Rice Fallow and Rice Wheat）．Results：Appropriate reducing fertilization could reduce the occurrence of ineffective tillering and improve quality of rice population．At the same time，it could control the accumulation rate of dry matter in the early growth stage of rice and increase the dry matter and nutrient accumulation in the late heading stage to increase yield under the premise of reducing the amount of chemical fertilizer．Compared to nitrogen deficiency treatment，optimum fertilization increased tiller numbers by 32．7%，37．2%and 54．8%in RV，RF and RW during mature stage，respectively．In rice－fallow and rice－wheat rotation，compared to farmer’s fertilization practice，optimum fertilization reduced the occurrence of ineffective tiller of 29．7%and 22．13%．In addition，it also improved dry matter weight after heading by 8．4%，114．6%and 41．4%in different rotation，respectively．Yields of optimum fertilization treatment was the highest in three rotation systems which were 9 292kg／hm2，7 389kg／hm2and 6 741kg／hm2and was higher than farmer’s fertilization practice treatment by 15．9%，10．8%and 11．6%，respectively．

rice；rotation systems；fertilization；tillering；dry matter accumulation；yield

S511

A

1001－3601（2016）11－0468－0077－06

2016－06－25；2016－10－19修回

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“四川盆地不同輪作制度凈溫室效應(yīng)研究”（31471944）；中央高校學(xué)科團(tuán)隊(duì)基金項(xiàng)目“三峽庫區(qū)化肥減施增效技術(shù)創(chuàng)新與集成”（2362015xk06）

周昱磊（1998－），女，高三學(xué)生，從事植物調(diào)查工作。E－mail：906268422＠qq．com

＊通訊作者：張躍強(qiáng)（1981－），男，副研究員，碩士生導(dǎo)師，從事植物營養(yǎng)及養(yǎng)分資源管理研究。E－mail：levinsky＠126．com