2050年世界人口将达90亿[1]，全球需增加70%～100%的粮食才能满足人口增长的需求[2]。人口增加与耕地减少是我国的基本国情，预计到2030年我国人口达到峰值14.73亿[3]，农作物单产需在现有基础上提高50%以上才能满足粮食的安全供给[4]。因此，提高粮食作物的单位面积产量成为我国解决人多地少矛盾的主要技术途径。水稻作为我国三大主粮作物之一，单产连续10余年超过6 t/hm2，高出世界平均水平65%左右，因此，水稻的高产稳产对保证我国乃至世界的粮食安全发挥着非常重要的作用[5]。合理的氮肥施用时期对水稻产量的形成具有重要影响，是水稻高产栽培技术的重要组成部分[6]。

氮素是植株体内氨基酸、蛋白质、核酸、辅酶以及光合色素分子等的重要组成成分，因此，叶片氮素的营养状况与光合速率密切相关。Evans[7]研究表明，一定供氮范围内，增加施氮量可增加叶片含氮量和提升叶片净光合速率，但叶片氮素含量过高时，叶片净光合速率反而降低。王先俱等[8]研究认为，在水稻灌浆后期保持一定水平净光合速率，能有效地保证活秆成熟、不早衰。张军等[9]研究表明，生育后期适当氮肥施用能显著提高剑叶净光合速率，延缓剑叶衰老，延长光合时间。很多研究提出，在适当氮肥用量的基础上，增加追肥比例有利于提高水稻中后期群体光合速率[10-11]。蔡永萍等[12]研究认为，齐穗后剑叶光合速率、可溶性糖含量较高，有较充足的“源”是水稻高产的原因。

湖南省南部是主要双季稻种植区，光温水资源丰富，但由于雨水分配不均，容易造成季节性干旱，导致减产。因此，在湘南双季稻区采用“早蓄晚灌”节水栽培模式有利于晚稻稳产丰产，减少晚季雨量不足造成的减产风险。目前，“早蓄晚灌”节水栽培条件下轻简化栽培措施对晚稻产量及光合特性方面的研究还少见报道。

本试验以早稻生育后期(抽穗期始)蓄水位，晚稻生育前期(移栽返青期)蓄水为前提，采用早稻翻耕和晚稻免耕机插机收结合氮肥运筹技术，研究“早蓄晚灌”节水轻简栽培模式对水稻产量及其构成因素和光合特性的影响，比较在“早蓄晚灌”节水轻简栽培条件下不同氮肥配比对晚稻的影响，以探索最优的施肥方案，为“早蓄晚灌”节水轻简栽培模式提供理论依据与技术指导。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试的晚稻品种为杂交稻丰源优299和常规稻玉针香。

1.2 试验概况

试验于2015-2016年在浏阳市沿溪镇湖南农业大学教学实习基地(113°83′46″E，28°30′93″N)进行，土壤类型为壤土，理化性状为：有机质含量35.05 g/kg、碱解氮含量140.38 mg/kg、有效磷含量53.86 mg/kg、速效钾含量98.04 mg/kg、全氮含量2.22 g/kg、全磷含量536.00 mg/kg、全钾含量6.02 g/kg。6月22日播种，8月3日移栽，10月31日收获。

1.3 试验设计

在晚稻施纯N 150 kg/hm2的条件下，共设7个肥料运筹方式处理：A.一次性施复合肥作为基肥施入(由湖南省农业科学研究院生物资源利用研究所提供，总养分≥40%，N-P2O5-K2O∶20-8-12)；B.一次性施缓控释肥作为基肥施入(由湖南省农业科学研究院生物资源处利用研究所提供，N≥42.0%；NPK按1.0∶0.5∶1.0，PK作蘖肥施入)；C.分蘖期∶孕穗期∶抽穗期=6∶3∶1(NPK按1.0∶0.5∶1.0，PK作蘖肥施入)；D.分蘖期∶孕穗期∶抽穗期=5∶3∶2(NPK按1.0∶0.5∶1.0，PK作蘖肥施入)；E.分蘖期∶孕穗期∶抽穗期=4∶3∶3(NPK按1.0∶0.5∶1.0，PK作蘖肥施入)；F.不施N肥，P、K肥与上述处理相同；CK：常规施肥(基肥∶分蘖肥∶孕穗肥=5∶2∶3)与常规管理(NPK按1.0∶0.5∶1.0，PK作蘖肥施入)。

完全随机区组试验设计，3次重复，小区面积50 m2，每个小区栽植2个品种，各25 m2。机插密度25 cm×14 cm。各小区间做田埂覆膜分开并单独排灌，以防肥水串灌。早稻机收时齐泥收割使禾蔸浸于水面下，插秧前施用除草剂，减少再生稻对晚稻的影响。晚稻插秧前稍加平整稻田，需施用基肥的处理移栽前2 d施用，适宜水层进行免耕机插移栽晚稻。

基肥插秧前2 d施入，蘖肥插秧后5 d施入，孕穗肥插秧后25 d施入，抽穗肥插秧后40 d施入。移栽35 d后晒田5 d，灌水后施入抽穗肥，水稻黄熟期自然落干，其余时期采用薄水层(10～20 mm)与无水层相间的灌水方式。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 水稻产量以及构成因素 水稻成熟期各小区均取2 m2用于实际产量测定(以每平方米株数确定取样株数，边3行不取)，以含水量13.5%折算为实际产量。成熟期各小区调查60株计算有效穗，按平均取样法各小区取5株用于考察穗长、总粒数、实粒数和千粒质量。

1.4.2 光合测定 在水稻分蘖盛期、孕穗期、抽穗期和乳熟期的晴天9：00-11：30，在每个小区选取有代表性的2个植株最顶层全展叶(抽穗期和乳熟期测剑叶)，采用LI-6400XT光合仪测定水稻植株叶片中部的净光合速率和蒸腾速率。

1.5 数据整理与分析

采用Excel 2003、SPSS软件进行数据整理统计和分析，方差分析采用Duncan法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 氮肥运筹对水稻产量及其构成因素的影响

由表1可知，玉针香除了处理C，以处理E(氮肥配比为分蘖期∶孕穗期∶抽穗期=4∶3∶3)产量显著高于其他处理，产量达到7 930 kg/hm2，较施氮处理高3.12%～15.94%，较不施氮处理高44.44%；丰源优299除了处理B，以处理D(氮肥配比为分蘖期∶孕穗期∶抽穗期=5∶3∶2)产量显著高于其他处理，产量达到7 980 kg/hm2，较施氮处理高2.57%～9.47%，较不施氮处理高40.74%；不施氮处理产量玉针香较其他施氮处理低19.74%～30.77%，丰源优299较其他施氮处理低22.22%～28.95%。说明施氮处理比不施氮处理更能促进水稻增产，并且在一定范围内氮肥后移有利于水稻产量的增加，但当后移过量却使水稻产量下降。

由表1可知，处理A、E和CK条件下玉针香和丰源优299穗长均表现较高，其他处理间2个品种表现不一，均以不施氮处理显著低于其他处理，玉针香低2.09%～6.95%，丰源优299低1.96%～6.82%。2个品种有效穗处理C、D和E均显著高于对照处理CK，说明氮肥后移对有效穗的形成有一定的促进作用，但有效穗处理C>D>E，说明随施氮量后移比例的增加有效穗呈现降低的趋势，不施氮处理的有效穗均显著低于施氮处理，玉针香降低了18.33%～29.15%，丰源优299降低了18.96%～30.13%。单株粒数均以不施氮处理最低，玉针香降低22.30%～34.93%，丰源优299降低18.64%～29.33%；玉针香以处理A最高，处理E次之，丰源优299以处理D最高，处理C次之，2个品种单株粒数呈现不同差异性。结实率玉针香以不施氮处理F最高，处理E次之，丰源优299以对照CK处理最高，不施氮处理F次之，其余2个品种各处理差异性表现不同。2个品种粒重均以一次性施隆福牌复合肥处理A最高，较其他处理玉针香高0.90%～7.18%，丰源优299高0.88%～4.31%，2个品种处理C、D与E间呈现相反的趋势，常规稻玉针香呈现出氮肥施用后移越多粒重越少的趋势，而杂交稻丰源优299则反之。因此，2个品种在相同施氮配比条件下产量及其构成因素表现存在差异。

注：同一品种同列数据后不同字母表示处理间差异显著(P<0.05)。表2-3同。

Note：Values followed by different letters in same column mean significant at the 5% levels.The same as Tab.2-3.

2.2 氮肥运筹对光合速率的影响

2.2.1 氮肥运筹对净光合速率的影响 由表2可知，水稻净光合速率2个品种主要生育期内呈现出逐渐降低的趋势，且分蘖盛期-孕穗期降低趋势最大，玉针香降低幅度为29.92%～45.38%，丰源优299降低幅度为28.62%～36.51%；而孕穗期-乳熟期降低幅度玉针香为5.01%～17.47%，丰源优299为1.28%～13.28%。不同处理对玉针香净光合速率的影响呈现出先增加后降低的趋势，在孕穗期影响达到最大，分蘖盛期影响最低；对丰源优299的影响则以乳熟期最大，孕穗期次之，分蘖盛期影响最低。玉针香分蘖盛期与孕穗期氮肥后移处理均呈现随后移施氮比例的增加呈现增加的趋势，抽穗期-乳熟期则逐步转变为相反的趋势，且在乳熟期氮肥后移处理净光合速率均高于对照处理CK；净光合速率各主要生育期中分蘖盛期以不施氮处理F最高，一次性缓控释肥处理B次之，氮肥后移处理C最低，孕穗期以一次性缓控释肥处理B最高，氮肥后移处理E次之，不施氮处理F最低，抽穗期以对照处理CK最高，氮肥后移处理D次之，不施氮处理F最低，乳熟期以氮肥后移处理C最高，处理D次之，不施氮处理最低。丰源优299叶片净光合速率随氮肥后移比例的增加各主要生育时期均呈现增加的趋势，说明在一定范围内氮肥后移比例越高水稻叶片净光合速率呈现越高的趋势；分蘖盛期以一次性隆福牌复合肥施用处理A最高，氮肥后移处理E次之，不施氮处理F最低；其他各主要生育时期均以氮肥后移处理E水稻叶片净光合速率最高。由表2可知，玉针香和丰源优299都随氮肥后移比例的增加呈现增加的趋势，即合理的施肥比例有利于增加水稻净光合速率，但玉针香则呈现不同处理对水稻的净光合速率在各个生育期有各自的特征，丰源优299在生育前期以处理A最高，孕穗期-乳熟期以处理E最佳。

注：*和**分别表示在P<0.05和P<0.01水平下显著。表3同。

Note：*and ** mean significant difference at 5% and 1% levels，respectively.The same as Tab.3.

2.2.2 氮肥运筹对蒸腾速率的影响 由表3可知，水稻蒸腾速率在测定生育期内呈现逐渐降低的趋势，孕穗期较分蘖盛期玉针香降低32.32%～41.76%，丰源优299降低21.49%～41.63%；抽穗期较孕穗期玉针香降低8.86%～27.72%，丰源优299降低7.74%～38.42%；乳熟期较抽穗期玉针香降低29.70%～43.25%，丰源优299降低16.41%～39.82%；在测定生育期内分蘖盛期-孕穗期蒸腾速率降低幅度所占比例总体来说最高，玉针香降低幅度占47.75%～63.10%，丰源优299降低幅度占36.65%～64.92%，但丰源优299处理C表现出抽穗期-乳熟期降低幅度占40.45%>分蘖盛期-孕穗期的36.65%。方差分析表明，不同处理对水稻各生育期蒸腾速率的影响均表现为极显著，但影响程度不同，玉针香表现为先降低再升高的趋势，在孕穗期对蒸腾速率的影响程度最低，乳熟期最高，分蘖盛期次之；丰源优299则表现为先升高后降低的趋势，在抽穗期影响程度达到最大，孕穗期次之，分蘖盛期则最低；因此，不同处理对水稻不同生育期的蒸腾速率的影响均极显著，但影响程度的高低与品种自身特性也有一定的联系。水稻各主要生育期内2个品种氮肥后移处理间蒸腾速率均表现随氮肥后移比例的增加而降低的趋势，表现为处理C>D>E。在分蘖盛期以不施氮处理F蒸腾速率显著高于其他处理，其中玉针香高4.34%～16.68%，丰源优299高16.30%～24.92%；孕穗期、抽穗期和乳熟期2个品种均以处理C蒸腾速率最高，且在孕穗期与抽穗期均显著高于其他处理。由此可知，在水稻生长前期以不施氮处理最佳，孕穗期-乳熟期以处理C施肥比例最合适。

3 结论与讨论

3.1 氮素对水稻产量及其构成因素的影响

相同施氮量条件下，调整基蘖穗肥比例，可协调水稻群体质量，进而促进水稻增产，达到水稻高产高效的目标[13-14]。在不同的生态条件及栽培条件下，氮肥基蘖穗肥的施入比例适宜值在不同水稻生产区域存在不同结论，主要受气候条件、土壤理化性状、水稻品种、栽植方式以及栽植基本苗等多因素影响[15-17]。有研究表明，氮肥适当的后移增加穗粒肥的施用有利于防早衰，巩固穗数，攻取大穗，进而提高水稻产量[18-19]。本研究结果表明，在不同氮肥配比条件下，玉针香以处理E(分蘖期∶孕穗期∶抽穗期=4∶3∶3)产量最高，丰源优299以处理D(分蘖期∶孕穗期∶抽穗期=5∶3∶2)产量最高，高于一次性复合肥与缓控释肥施用和对照处理常规施肥方式，但2个品种产量最高对应的氮肥基蘖穗适宜配比值不同。

一定范围内氮肥后移有利于水稻产量的增加，当后移过量水稻产量存在下降趋势，如丰源优299处理E(分蘖期∶孕穗期∶抽穗期=4∶3∶3)产量要低于处理D(分蘖期∶孕穗期∶抽穗期=5∶3∶2)。有效穗随着氮肥的后移呈现逐渐降低的趋势，但2个品种氮肥后移处理均比对照处理有效穗高，说明将基肥延后至插秧后施用更有利于有效穗的形成。粒重2个品种则呈现相反的结论，常规稻玉针香表现出随着氮肥后移量的增加呈现降低的趋势，而杂交稻丰源优299则表现出随氮肥后移量的增加呈现增加的趋势。因此，适宜的氮肥后移能够促进水稻的高产，但也需要考虑水稻品种、区域环境等因素对氮肥配比的影响，才能实现水稻高产高效栽培。

3.2 氮素对水稻光合特性的影响

水稻各主要生育期光合特性的动态变化可有效反映水稻在不同生育期光合特性的变化趋势，从而针对不同的变化趋势采取适宜的栽培管理措施，有效提高光合利用率，进而提高水稻产量，达到高产高效的生产目标。作物光合作用是其产量形成的基础，水稻产量的形成来自于光合产物的累积与分配，穗后光合作用是影响产量的关键因素[12，20-23]。水稻光合作用与产量之间的关系存在很多观点，有研究认为，作物叶片光合速率有时候与产量相关性不大[24]，也有研究认为，光合速率是影响水稻产量的主要因素[25]，也有人提出，作物产量与光合速率呈负相关是假象，呈正相关才是规律[22，26]。

本研究认为，水稻叶片净光合速率和蒸腾速率均随生育期的增长呈现降低的趋势，并且在分蘖盛期-孕穗期阶段降低程度最高。水稻净光合速率在生育前期2个品种均表现为随氮肥后移比例的增加而增加的趋势，但生育后期2个品种则呈现相反的结果，玉针香逐步转变为随氮肥后移比例的增加而呈现降低的趋势，而丰源优299则保持与生育前期一样的趋势。水稻各主要生育期内2个品种氮肥后移处理间蒸腾速率均表现随氮肥后移比例的增加而降低的趋势，表现为处理C>D>E，说明不同处理方式水稻的光合特性存在差异。

参考文献：

[1] Godfray H ，Beddington J R，Crute I R，et al. Food security：the challenge of feeding 9 billion people[J]. Science，2010，327：812-818.

[2] Baulcombe D，Crute I，Davies B，et al. Reaping the benefits：science and the sustainable intensification of global agriculture[M].London：The Royal Society，2009.

[3] 封志明. 中国未来人口发展的粮食安全与耕地保障[J]. 人口研究，2007，31(2)：15-29.

[4] 赵宏亮. 基于连锁不平衡的籼稻核心种质资源源，库相关性状的关联分析[D]. 沈阳：沈阳农业大学，2015.

[5] FAO. Statistical Databases，Food and Agriculture Organization(FAO)of the United Nations. 2007.http：//www.fao.org.

[6] 王海月，殷尧翥，孙永健，等. 不同株距和缓释氮肥配施量下机插杂交稻的产量及光合特性[J]. 植物营养与肥料学报，2017，23(4)：843-855.

[7] Evans J R. Nitrogen and photosynthesis in the flag leaf of wheat(Triticum aestivum L.)[J]. Plant Physiology，1983，72(2)：297-302.

[8] 王先俱，邵国军，商文奇，等. 水稻灌浆时期叶绿素与光合效率的研究[J]. 吉林农业科学，2008，33(3)：14-15，26.

[9] 张 军，谢兆伟，朱敏敏，等. 不同施氮时期对水稻剑叶光合特性及稻米品质的影响[J]. 江苏农业学报，2008，24(5)：656-661.

[10] 武志海，高 娃，金鸿明，等. 不同施氮水平下3种类型粳稻光合特性及干物质积累分析[J]. 西北农林科技大学学报：自然科学版，2016，44(8)：75-82.

[11] 金 磊，李 霞，魏晓东，等. 不同氮效率粳稻生育后期产量形成的生理基础[J]. 华北农学报，2013，28(5)：175-186.

[12] 蔡永萍，杨其光，黄义德. 水稻水作与旱作对抽穗后剑叶光合特性、衰老及根系活性的影响[J]. 中国水稻科学，2000，14(4)：219-224.

[13] 霍中洋，魏海燕，张洪程，等. 穗肥运筹对不同秧龄机插超级稻宁粳1号产量及群体质量的影响[J]. 作物学报，2012，38(8)：1460-1470.

[14] 王秀斌，徐新朋，孙静文，等. 氮肥运筹对机插双季稻产量，氮肥利用率及经济效益的影响[J]. 植物营养与肥料学报，2016，22(5)：1167-1176.

[15] 李 杰，张洪程，董洋阳，等. 不同生态区栽培方式对水稻产量、生育期及温光利用的影响[J]. 中国农业科学，2011，44(13)：2661-2672.

[16] 龙文飞，傅志强，李海林. 节水灌溉条件下氮肥密度互作对双季晚稻丰源优299肥料利用率的影响[J]. 作物杂志，2016(5)：124-130.

[17] 张耀鸿，张亚丽，黄启为，等. 不同氮肥水平下水稻产量以及氮素吸收、利用的基因型差异比较[J]. 植物营养与肥料学报，2006，12(5)：616-621.

[18] 张洪程，吴桂成，戴其根，等. 水稻氮肥精确后移及其机制[J]. 作物学报，2011，37(10)：1837-1851.

[19] 吴文革，张玉海，张健美，等. 氮肥运筹对机插杂交中籼水稻群体质量及产量形成的影响[J]. 安徽农业大学学报，2011，38(1)：1-5.

[20] 龙文飞，傅志强，钟 娟，等. 节水灌溉条件下氮密互作对双季晚稻光合特性的影响[J]. 华北农学报，2016，31(6)：206-212.

[21] 刘文祥，青先国，艾治勇，等. 氮密互作对陆两优996冠层特性和产量的影响[J]. 华北农学报，2013，28(1)：213-220.

[22] 刘利成，陈立云，唐文帮，等. 施氮量对双季稻产量及其群体光合特性的影响[J]. 华北农学报，2016，31(1)：203-211.

[23] 裴鹏刚，张均华，朱练峰，等. 秸秆还田耦合施氮水平对水稻光合特性、氮素吸收及产量形成的影响[J]. 中国水稻科学，2015，29(3)：282-290.

[24] 周 娟，陈平平，李志斌，等. 几个杂交早稻品种的产量及光合特性比较[J]. 作物研究，2015(5)：461-471，481.

[25] 徐国伟，陆大克，王贺正，等. 干湿交替灌溉与施氮量对水稻叶片光合性状的耦合效应[J]. 植物营养与肥料学报，2017，23(5)：1225-1237.

[26] 刘红江，陈虞雯，张岳芳，等. 不同播栽方式对水稻叶片光合特性及产量的影响[J]. 江苏农业学报，2016，32(6)：1206-1211.