水稻是我国主要粮食作物，其种植面积较大，氮肥用量多，近年来，因为稻田氮肥施用过量而导致的水体以及大气污染等环境问题引起重视，针对提高水稻产量和氮肥利用率的研究也成为近年的热点。尿素分次施用、缓控释肥的施用、有机无机配合施用、脲酶抑制剂以及硝化抑制剂等措施均能有效降低氮肥的损失，提高氮肥利用率。氮肥在土壤中的移动具有一定的空间局限性，改变氮肥施用方式，将氮肥集中施入水稻根系下方合适的位置（根区施肥），可以有效提高水稻产量和氮肥利用率。一方面减少氮素的损失风险，另一方面肥料养分释放与水稻吸收和利用相匹配。张朝等研究表明，即使是3倍于常规施氮水平，肥料氮素表面撒施后的迁移转化也仅仅发生在5 cm土层内。笔者试验也证明，将尿素一次性点施于水稻根下，相对尿素表面撒施处理，能显着提高水稻产量和氮肥利用效率。氮肥用量能显着影响水稻根系的生长，进而影响水稻的产量，氮肥集中施入根系周围，存在养分高浓度毒害的风险。研究水稻不同生长时期对氮肥浓度的耐受能力，明确供氮浓度与水稻产量及养分吸收之间相互关系至关重要，本研究以水稻氮肥的根区施肥模式为出发点，主要研究水稻根系在不同生长时期对不同供氮浓度的反应，揭示水稻产量以及氮肥利用率与供氮浓度和供氮时期的关系，以期为提高肥料利用率的根区施肥模式提供理论支持。


结果与分析


供氮浓度与时期对水稻干物质积累及分配的影响


从图1可以看出，不同时期施氮对水稻籽粒和秸秆产量均产生明显的影响。

无论氮肥全部用作基肥、分蘖肥还是用作拔节肥，水稻籽粒产量均随供氮浓度的增加而增加。氮肥全作基肥时，供氮浓度为210 mg/kg时产量最高，为91.5 g/穴，相对不施氮肥处理高78.7%。氮肥全作分蘖肥时水稻产量以供氮浓度210 mg/kg处理最高，为83.6 g/穴，明显高于同期供氮的其他处理。拔节期供氮产量最高的为180 mg/kg处理，为79.2 g/穴，虽然拔节期施肥处理的水稻产量仍随供氮浓度的增加而增加，但是产量增加幅度较小，氮肥全部作基肥施用时产量随供氮浓度增加的增幅最大。从相同供氮浓度在不同生长时期施用的效果看，供氮浓度小于120 mg/kg时，相同供氮浓度在不同时期施用，水稻产量差异不大；但当供氮浓度超过120 mg/kg时，则表现为氮肥用作基肥时水稻产量的增幅最多，供氮浓度为210 mg/kg时，氮肥用作基肥比用作拔节肥水稻增产22.7%。水稻秸秆生物量变化趋势与籽粒相同。氮肥全作基肥、分蘖肥、拔节肥的最大秸秆干物质量均为210 mg/kg处理，分别为113.3、100.3、76.7 g/穴，比不施氮肥处理分别增加76.2%、54.9%、18.4%。从不同时期供氮对秸秆生物量的影响看，低浓度供氮时以氮肥用作分蘖肥效果最好，高浓度供氮时仍以氮肥用作基肥秸秆生物量最大。

从图2可以看出，不同时期供氮及供氮浓度对水稻干物质分配有明显影响。

氮肥作基肥施用时，籽粒干物质分配比例随供氮浓度的增加呈现先降低后平稳的变化，供氮浓度大于120 mg/kg时籽粒干物质分配基本保持不变。基肥30 mg/kg处理籽粒分配比例最大，达51.0%，明显高于其他处理。氮肥用作分蘖肥时，籽粒干物质分配比例也有随供氮浓度的增加而降低的趋势，但是各处理间差异不明显。氮肥用作拔节肥时，不同供氮浓度处理间并无明显的变化规律，但是籽粒干物质分配比例均高于50%，明显高于用作基肥和分蘖肥。从同一浓度不同时期施用的效果看，供氮浓度在30～60 mg/kg时，氮肥用作基肥、拔节肥时籽粒干物质分配比例相对较大。供氮浓度较高时，用作拔节肥时籽粒的干物质分配比例最大。


供氮浓度与时期对水稻氮含量及积累量的影响


从图3可以看出，不同供氮浓度对水稻籽粒和秸秆氮含量有明显影响。从同一时期不同供氮浓度结果看，氮肥全部作基肥施用时，水稻籽粒氮含量随着施氮浓度的增加而增加，在150 mg/kg时达到最大值，为12.3 mg/g，之后随氮浓度增加略有下降，但处理间差异不明显。氮肥作分蘖肥时籽粒氮含量的变化趋势与用作基肥类似，即在施肥浓度为150 mg/kg时最高。然而氮肥全作拔节肥处理时，籽粒氮浓度随着施氮浓度的增加显着增加，在供氮210 mg/kg时最大，为17.1 mg/g，比不施氮肥的处理高98.8%。而从相同供氮浓度不同供氮时期数据看，总体表现为氮肥用作拔节肥时籽粒氮含量明显高于用作基肥、分蘖肥时的籽粒氮含量。供氮30 mg/kg时，拔节肥处理的籽粒氮含量为12.7 mg/g，比最低的基肥处理高38.0%；供氮210 mg/kg时，拔节肥处理的籽粒氮含量比最低的分蘖肥处理高36.8%，差异明显。

秸秆氮含量的变化趋势与籽粒氮含量一致，但变化幅度比籽粒小。氮肥作基肥时，秸秆氮含量随供氮浓度增加而增加，在180 mg/kg时达最大值，为8.3 mg/g，比不施氮处理高90.9%，与210 mg/kg处理间差异不明显。氮肥用作分蘖肥、拔节肥时，秸秆氮含量均在供氮210 mg/kg时达到最大值，分别为7.3、11.2 mg/g，比不施氮处理分别高65.9%、154.5%。从相同供氮浓度不同供氮时期看，供氮浓度在0～60 mg/kg时，不同时期供氮水稻秸秆氮含量差异不明显；供氮浓度大于90 mg/kg时，氮肥用作拔节肥的秸秆氮含量显着高于用作基肥和分蘖肥。


本试验在大田条件下进行，供氮浓度210 mg/kg相当于472.5 kg/hm2的纯氮用量，明显高于常规氮肥用量，笔者在基肥施用20 d后，取样测定了水稻的生长参数，数据显示基肥供氮浓度大于90 mg/kg时会抑制水稻的生长，水稻干物质量明显降低。但从整个生育期来看，这种毒害并未影响水稻产量，分蘖肥、拔节肥供氮浓度达到210 mg/kg时也不会有毒害的症状。可能为水稻前期根系相对弱小，对于高氮浓度相对敏感，随着根系的逐渐强壮，其对高浓度氮素耐受力增强。所以，根区施肥技术要着重考虑和解决氮肥初期对水稻的影响。