中国农业科学 2009,42(8):2736-2746
Scientia Agricultura Sinica doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2009.08.012
秸秆还田与实地氮肥管理对直播水稻产量、品质
及氮肥利用的影响
徐国伟1,2，谈桂露1，王志琴1，刘立军1，杨建昌1
（1扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室，江苏扬州 225009；2河南科技大学农学院，河南洛阳 471003）
摘要：【目的】探讨麦秸秆还田与施氮技术对直播水稻产量、品质的影响及氮肥利用效率的表现。【方法】以直播粳稻扬粳9538为材料进行大田对比试验，设置麦秸还田与不还田、实地氮肥管理（SSNM）和农民习惯施肥
法（FFP）等处理，测定水稻产量、品质及氮肥利用效率。【结果】无论是SSNM还是FFP，与秸秆未还田相比，
秸秆还田降低了单位面积穗数，提高了每穗粒数、结实率与千粒重，增加了产量，改善了稻米的外观品质与蒸煮
品质。与FFP相比，SSNM显著提高水稻产量，降低了稻米蛋白质含量，改善了稻米的食味性。秸秆还田结合SSNM
增大了籽粒最大灌浆速率与平均灌浆速率，缩短了活跃灌浆期，增加了粒重，并提高了氮收获指数、氮肥吸收利
用率、氮肥农学利用率、氮肥生理利用率和氮肥偏生产力。【结论】秸秆还田结合SSNM可增加产量，改善稻米品
质，提高氮肥利用效率。
关键词：水稻；直播；秸秆还田；实地氮肥管理；产量；品质；氮肥利用效率
Effects of Wheat-Residue Application and Site-Specific Nitrogen Management on Grain Yield and Quality and Nitrogen Use Efficiency
in Direct-Seeding Rice
XU Guo-wei1,2, TAN Gui-lu1, WANG Zhi-qin1, LIU Li-jun1, YANG Jian-chang1
(1Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology of Jiangsu Province, Yangzhou University, Yangzhou 225009, Jiangsu;
2Agricultural College, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471003, Henan)
Abstract: 【Objective】The purpose of this study was to investigate the effects of wheat-residue application and nitrogen (N) management on grain yield and quality and nitrogen use efficiency in direct-seeding rice. 【Method】A mid-season japonica rice
cultivar of Yangjing 9538 was directly sown in the field. Three treatments of N-fertilizer application, farmers’ N-fertilizer practice
(FFP), site-specific N management (SSNM) based on chlorophyll measurement (SPAD) readings, and no N application, and with or
without wheat residue application were conducted. Grain yield and quality and N use efficiency were determined. 【Result】In
comparison with the wheat-residue removal treatment, the wheat-residue application (the residue was incorporated into soil)
treatment reduced panicles, but increased spikelets per panicle, filled-grain percentages and 1 000-grain weight, therefore increased
grain yield. This treatment also improved rice appearance and cooking qualities, under either SSNM or FFP. In comparison with FFP,
SSNM increased grain yield, reduced the grain protein content, and improved rice cooking quality. In comparison with the
wheat-residue removal plus FFP treatments, the wheat-residue application plus SSNM treatments enhanced the maximum grain
filling rate and mean grain filling rate and shortened the active grain filling period, leading to an increase in grain weight. Such
treatments increased N harvest index, N recovery efficiency, N agronomic use efficiency, N physiological efficiency, and N partial
factor productivity. 【Conclusion】The results suggest that wheat-residue application combined with SSNM could not only increase
grain yield and quality, but also improve N use efficiency in direct-seeding rice.
Key words: rice; direct-seeding; wheat residue incorporation; farmers’ fertilizer-N practice; site-specific nitrogen management;
grain yield; quality; nitrogen fertilizer use efficiency
收稿日期：2008-10-08；接受日期：2008-12-03
基金项目：国家自然科学基金项目（30671225，30771274）、国家科技攻关项目（2006BAD02A13-3-2）、农业部行业计划项目（200803030）
作者简介：徐国伟（1978－），男，江苏建湖人，讲师，博士，研究方向为作物栽培与生理。E-mail：gwxu2007@https://www.doczj.com/doc/9317907989.html,。通信作者杨建昌（1956－），男，江苏无锡人，教授，博士，研究方向为作物栽培与生理。E-mail：jcyang@https://www.doczj.com/doc/9317907989.html,
8期 徐国伟等：秸秆还田与实地氮肥管理对直播水稻产量、品质及氮肥利用的影响 2737
0 引言
【研究意义】农作物秸秆是一种含碳丰富的能源物质，对保持和提高土壤肥力以及农业的可持续发展均有重要作用[1]。近年来随着农村劳动力的转移，农民为了抢农时，节约人力，经常的做法是将大量的农作物秸秆焚烧，不仅浪费了资源、污染了环境，而且对土壤的生态系统造成不利的影响[2]。直播稻由于具有省工节本的特点，近年来播种面积发展迅速，如江苏省年的直播稻面积接近100万公顷，约占水稻总面积的1/3。因此，重视秸秆还田和直播稻栽培技术的研究，对发展水稻生产、合理利用资源和保护环境均有十分重要的意义。【前人研究进展】国内外农业科学工作者对秸秆还田的方式、时间、数量、翻压程度和病虫害防治等方面进行了大量研究，基本明确了秸秆还田对作物生长发育和产量形成的影响以及对改良土壤的重要作用[3-8]。随着化肥的广泛运用，堆沤秸秆制有机肥迅速减少，中国是氮肥使用大国，中国稻田单季氮肥用量平均为180 kg·hm -2，比世界平均用量高75%左右[9]。农民为了获得高产往往增加氮肥施用量。太湖稻区的部分高产田的施氮量为270～300 kg·hm -2，高的已达350 kg·hm -2。过高的氮肥投入直接和间接地导致了一系列环境问题[10-12]。
于21世纪初中国引进国际水稻研究所的实地氮肥管理技术（SSNM ）
[13]
，在浙江、江苏、湖南、广东、湖北和黑龙江等省示范推广，取得了明显的节氮增产的效果[13-14]。【本研究切入点】但有关秸秆还田与SSNM 对直播稻产量、品质及氮肥利用效率的影响尚未见报道。【拟解决的关键问题】本试验以农民习惯施肥（FFP ）法与实地氮肥管理（SSNM ）法2种不同氮肥管理为背景，研究了麦秸秆还田对直播水稻产量、品质及氮肥利用的影响，以进一步阐明秸秆还田和SSNM 对直播稻产量、
品质和氮肥利用的效应，为水稻清洁和轻简化栽培提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试验地点
试验于2005－2006年在扬州大学农学院实验农场进行。供试材料为中熟粳稻扬粳9538，其主茎总叶数均为17叶，伸长节间数为5个，全生育期150～155 d 。试验地前茬为小麦，氮肥施肥用量为180 kg·hm -2，土壤质地为砂壤土，耕作层含有机质2.02%、有效氮103.2 mg·kg -1、速效磷24.5 mg·kg -1、速效钾85.6 mg·kg -1。 1.2 试验设计
进行秸秆还田（A ）×氮肥管理（B ）两因素试验。A 1为秸秆不还田；A 2为麦秸秆全量还田（2005年为7.21 t·hm -2，2006年为7.38 t·hm -2），联合收割机收获小麦时将秸秆切碎，灌水后用手扶拖拉机将秸秆旋入土中。B 1为不施氮肥；B 2为当地习惯施肥法（FFP ）；B 3为实地氮肥管理技术（简称SSNM ）。FFP （B 2）和SSNM （B 3）施肥时期和施肥量见表1。裂区设计，秸秆还田为主区，氮肥管理为裂区（小区）。小区面积为30 m 2，随机排列，4次重复。小区间作埂并包塑料薄膜。6月6日播种，水直播，播种量90 kg·hm -2。播前各小区施P 2O 5 75 kg·hm -2（由施过磷酸钙折算），K 2O 90 kg·hm -2（由施KCl 折算），除生育中期（14～15叶龄期）进行排水搁田外，其余时期保持浅水层。严格控制病、虫、草害。 1.3 取样与测定
1.3.1 叶片叶绿素含量 自播后30 d （7月6日）起，每10 d 用叶绿素仪（SPAD ）测定叶片（抽穗前测定心叶以下1叶，抽穗后测定剑叶）的叶绿素含量，以SPAD 读数（精确至小数点后1位）直接表示叶绿素
表1 氮肥施用量及施用时期
Table 1 Amount and timing of nitrogen application (kg·hm -2)
处理 Treatment
播前
Pre-seeding 播后7天
7 days after seeding
播后15天 7 days after seeding
播后30天 7 days after seeding
穗分化期 Panicle initiation
设计量 Designed amount
实际量 Actually applied
B 1 0 0 0 0 0 0 0 B 2(FFP) 105 0 75 45 75 300 300 B 3(SSNM) 0 90 0 50 60 (A 1) 55 (A 2)
190～215 200 (A 1)
195 (A 2)
SPAD based measurements: ＜38, apply 60kg N·hm -2
; between 38 and 40, apply 40 kg N·hm -2
; If SPAD ＞40: apply 20kg N·hm -2
;
A 1：秸秆未还田；A 2：秸秆还田。
B 1：不施氮肥；B 2（FFP ）：习惯施肥法；B 3（SSNM ）：实地氮肥管理。下同
A 1: Wheat residue removed; A 2: All wheat residue incorporated;
B 1: No nitrogen applied; B 2: Farmers’ fertilizer-N practice (FFP); B 3: Site-specific nitrogen management (SSNM). The same symbols or indicators are used for other tables below
2738 中国农业科学42卷
含量。各小区每次测定20片叶片，每片叶片测定上、中、下部3点，取平均值。
1.3.2 籽粒灌浆测定 于抽穗期选择穗型大小基本一致的穗子150～200个，挂上纸牌，部分穗标记各颖花开花日期。自开花至花后21 d每隔4 d、花后21 d 至收获每隔6 d，各材料取挂牌单穗8～10个，摘下穗中部的籽粒并剔除病粒、空粒，籽粒置70℃烘箱中烘干至恒重，人工剥去颖壳后称重，参照朱庆森等[15]方法用Richards方程进行拟合：
W=A/(1+Be-kt)1/N（1）式中，W为米粒重量（mg），A为最终米粒重，t为开花后的时间（d），B，k和N为方程参数。对方程（1）求导，得灌浆速率G（mg·grain-1·d-1）：G=AKBe-kt/N(1+Be-kt)(N+1)/N （2）算得达最大灌浆速率的时间T max（d）和最大灌浆速率G max（mg/粒/d）。从籽粒重量（A）的5%（t1）到95%（t2）定义为活跃灌浆期D（d），这段时间内米粒增加的重量除以灌浆时间为平均灌浆速率P （mg·grain-1·d-1）。
1.3.3 养分含量测定 分别于分蘖中期、穗分化期、抽穗及成熟期，取各小区有代表性稻株5穴（与所普查的有效茎蘖平均数相等），剪去根后，分茎鞘、叶和穗3部分烘干并粉碎，分别测定地上部分各器官的养分含量，用H2SO4-H2O2消煮，凯氏法测全氮[16]。
1.3.4 硝酸还原酶（NR）活性测定在抽穗期，各处理选择生长一致同日开花的叶片50个，标记开花日期挂上纸牌，于抽穗期及抽穗后20 d剪取挂牌叶片10张，置液氮中冷冻30 s，然后于－30℃的冰箱中保存，用于酶活性的测定。NR酶采用离体法测定[17]，用每小时每克鲜样反应产生的亚硝酸根离子[μg (NO2-)·g-1·h-1]表示酶的活性单位。
1.3.5 测产 成熟期各处理取两个5穴用于考种，测定每穗粒数、结实率和千粒重。各小区实收5 m2测产。
1.3.6 米质测定 测定前各处理统一用NP4350型风选机等风量风选。糙米率、精米率、整精米率、垩白粒率、垩白大小、垩白度、直链淀粉含量、胶稠度和（精米）粗蛋白含量参照中华人民共和国国家标准《GB/T 17891-1999优质稻谷》，用凯氏定氮法测定精米中的含氮量，乘以换算系数5.95。
1.3.7 稻米淀粉粘滞性测定采用澳大利亚Newport Scientific仪器公司的Super 3型RVA（rapid viscosity analyzer）快速测定淀粉谱粘滞特性，用TWC （thermal cycle for windows）配套软件分析。按照AACC（美国谷物化学家协会）规程（1995-61-02）和RACI标准方法，当米粉含水量为12%时，样品量为3.0000 g，蒸馏水为25.0000 g。在搅拌中，罐内温度于50℃下保持1 min后，以11.84℃/min的速度上升到95℃（3.8 min）并保持
2.5 min，再以11.84℃/min 的速度下降到50℃并保持1.4 min。搅拌器的转动速度在起始10 s内为960 r/min，之后保持在160 r/min。稻米RVA谱特性用最高粘度（peak viscosity）、热浆粘度（hot viscosity）、最终粘度（final viscosity）、崩解值（breakdown，最高粘度与热浆粘度之差）、消减值（最终粘度与最高粘度之差）等特征值表示，单位为cP（centipoise）。
1.4 数据分析
本试验数据用SAS软件进行统计分析，SigmaPlot 进行图表绘制。
2 结果与分析
2.1 产量及其构成因素
表2是产量结果的方差分析。由表可知，秸秆还田（A）和氮肥管理（B）的处理效应以及A×B的互作效应达显著或极显著，而年度间的产量差异以及年度与A或B处理的互作均不显著。表明年度间各处理的产量结果有较好的重演性。因年度间表现趋势一致，本文主要分析秸秆还田与氮肥管理这2个因子对产量的影响。
无论是FFP（B2）还是SSNM（B3），秸秆还田（A2）的产量均较秸秆未还田（A1）的增加，平均增产率为2.65%（表3）。虽然SSNM的施氮量较FFP 的施氮量减少了30%～31.7%（表1），但无论是秸秆还田还是未还田，SSNM的产量均高于FFP的产量，平均增产率为7.61%。从表2还可以看出，在不施用氮肥小区（B1），秸秆还田（A2）的产量较秸秆未还田（A1）的显著下降，单位面积穗数的减少是减产的主要原因。与秸秆未还田或FFP相比，秸秆还田或SSNM后，结实率显著增加、单位面积穗数减少，每穗粒数和千粒重在秸秆还田与未还田之间差异较小。说明秸秆还田结合SSNM有利于产量的提高。
2.2 稻米品质
2.2.1 加工品质及营养品质 不同处理下的稻米加工品质及营养品质列于表4。由表可知，秸秆还田与氮肥处理对稻米的加工品质没有明显影响。与秸秆未还田和SSNM相比，秸秆还田和FFP处理使稻米的蛋白质含量增加，两年的结果趋势一致（表4）。
8期徐国伟等：秸秆还田与实地氮肥管理对直播水稻产量、品质及氮肥利用的影响 2739
表2 秸秆还田与氮肥管理条件下产量的方差分析
Table 2 Analysis of variance of rice yield under the condition of wheat residue and N-fertilizer management
变异来源Source of variation
自由度
Degree of freedom
平方和
Sum of squares
均方
Mean square
F值
Computed F
F0.05F0.01
区组 Replication 3 0.02 0.01 0.25 2.89 4.44
处理间 Treatment 11 49.39 4.49 144.65** 2.09 2.84
年度间 Year (Y) 1 0.11 0.21 3.52 4.14 7.47
A 1 0.07 1.23 4.02 4.21 7.47
B 2
48.39
24.19
779.49**
3.29
5.32 Y×A 1
0.05
0.05
1.49
4.14
7.47
Y×B 2
0.01
0.01
0.13
3.29
5.32
A×B 2
0.76
0.38
12.27**
3.29
5.32
Y×A×B 2
0.07
0.04
1.17
3.29
5.32
误差 Error 33 1.02 0.03
总变异 Total 47 50.43
A：秸秆处理；B：氮肥管理。**表示在0.01水平上显著A: Wheat residue treatment; B: Nitrogen management. ** represent significance at 0.01 levels
表3 秸秆还田与氮肥管理对直播水稻产量及产量构成因素的影响
Table 3 Effect of straw residue and N-fertilizer management on the grain yield and its components of direct seeding rice
年份Year 处理
Treatment
产量
Grain yield (t·hm-2)
穗数
Panicles (×104·hm-2)
每穗粒数
No. of spikelets per panicle
结实率
Seed setting percentage (%)
千粒重
103-grain wt. (g)
A1B1 5.87e 257c 133
b 74.0b 23.2b A1B2 7.40cd 319a 142
a 69.6d 23.5a
b A1B3 8.01ab 318a 148
a 71.9c 23.7a 平均 Average 7.09 298 141 71.8 23.5
A2B1 5.54f 225d 138
b 76.5a 23.3b A2B2 7.51
c 302ab 145
a 72.3c 23.7a A2B3 8.16a 310a 150
a 73.5bc
23.9a
2005
平均 Average 7.07 279 144 74.1 23.6
A1B1 5.98e 292c 112b 75.4a 24.2b A1B2 7.44d 352a 131a 67.8
c 24.5ab
A1B3 8.02ab 348a 136a 68.8
c 24.9a
平均 Average 7.23 331 126 70.6 24.5
A2B1 5.59f 262d 116b 75.9a 24.3b A2B2 7.79bc 338ab 132a 70.4b 24.7a A2B3 8.24a 320b 138a 74.5b 25.0a 2006
平均 Average 7.20 307 129 73.6 24.7
不同字母表示在0.05水平上差异显著，同年、同列内比较。下同
Values followed by a different letter are significantly different at the 0.05 probability level within the same year and same column. The same as below
2.2.2 稻米的外观品质及蒸煮品质 由表5可知，在水稻直播条件下，与秸秆未还田相比，秸秆还田后，稻米的垩白米率、垩白度明显下降，长宽比增加；与FFP相比较，SSNM处理下稻米的垩白米率显著降低，籽粒的长宽比有所增加；而垩白度年度间表现不一。由分析可知，秸秆还田有利于稻米外观品质的改善。
2740 中 国 农 业 科 学 42卷
表4 秸秆还田与实地氮肥管理条件下稻米的加工品质和蛋白质含量
Table 4 Milling quality and protein content of rice under the condition of wheat residue application and site-specific nitrogen management
加工品质 Milling quality 营养品质 Nutritional quality 年代 Year
处理 Treatment
出糙率 Brown rice (%)
精米率 Milled rice (%)
整精米率 Head milled rice (%)
蛋白质含量 Protein content (%)
2005 A 1B 1 82.2a 65.8b 56.2b 8.0d A 1B 2 81.8a 69.7a 58.5a 10.2b A 1B 3 81.5a 68.0a 57.9a 9.7c 平均 Average
81.8
67.8
57.5
9.3
A 2
B 1 80.9a 66.5b 55.7b 8.0d A 2B 2 81.9a 68.6a 58.6a 10.7a A 2B 3 81.3a 68.1a 58.4a 10.3b
平均 Average
81.4
67.7
57.6
9.7
2006 A 1B 1 82.0a 66.1b 56.0b 8.1d A 1B 2 81.2a 69.6a 58.3a 10.1b A 1B 3 81.3a 68.2a 57.7a 9.5c 平均 Average
81.5
68.0
57.3
9.4
A 2
B 1 81.1a
66.3b 55.4b 8.1d A 2B 2 81.3a 69.0a 58.7a 10.5a A 2B 3 81.2a 68.5a 58.2a 10.0b
平均 Average
81.2
67.9
57.4
9.5
表5 秸秆还田与实地氮肥管理条件下稻米的外观品质和蒸煮品质
Table 5 Appearances and cooking qualities of rice under the condition of wheat residue returned and site-specific nitrogen management
外观品质 Appearance quality
蒸煮品质 Cooking quality 年代 Year
处理 Treatment
垩白米率 Percentage of chalkykernel (%)
垩白度
Chalkiness degree (%)
粒长/粒宽 Kernel length/ kernel width
直链淀粉含量 Amylase content
(%)
胶稠度 gel consistency
(mm)
2005 A 1B 1 52.9b 7.5d 1.71d 19.3a 68.5b
A 1
B 2 57.2a 14.6a 1.74c 15.8b 72.2a
A 1
B 3 53.2b 11.0b 1.75bc 16.2b 70.5ab 平均 Average
54.4
11.0
1.73
17.1
70.4
A 2
B 1 48.3c
5.6e 1.74c 19.0a 69.4b A 2B 2 5
6.8a
11.4b 1.77ab 16.0b 71.8a A 2B 3 47.3c 10.4c 1.79a 16.5b 71.0a
平均 Average
50.8
9.1
1.77
17.2
70.7
2006 A 1B 1 52.3b 7.5c 1.71d 19.2a 66.8b A 1B 2 56.5a 12.7a 1.74c 16.7b 69.6a
A 1
B 3 52.5b 13.0a 1.76bc 16.7b 68.3ab 平均 Average
53.8
11.1
1.74
17.5
68.2
A 2
B 1 47.5c 5.3d 1.72cd 19.1a 67.7b
A 2
B 2 56.4a 10.6b 1.77ab 16.7b 69.4a
A 2
B 3 46.5c 12.4a 1.79a 16.9b 68.0ab
平均 Average
50.1
9.4
1.76
17.5
68.4
8期徐国伟等：秸秆还田与实地氮肥管理对直播水稻产量、品质及氮肥利用的影响 2741
与秸秆未还田及FFP相比，秸秆还田与SSNM对直播稻直链淀粉含量及胶稠度没有明显影响，不同年份间表现一致。说明秸秆还田与实地氮肥管理对直播稻米的蒸煮品质没有明显影响（表5）。
2.2.3 淀粉RVA谱特性 淀粉RVA谱特性是反映稻米食味性的重要指标。一般而言，食味品质较好的品种一般具有相对较大的崩解值和较低的冷胶恢复值或最终粘度。由表6可知，与秸秆未还田和FFP处理相比，秸秆还田与SSNM下淀粉的最高粘度与崩解值均有所增加，而消减值变小。说明秸秆还田与实地氮肥
表6 秸秆还田与实地氮肥管理条件下稻米的黏滞特性（cp）
Table 6 The RVA profile characters of rice under the condition of wheat residue returned and site-specific nitrogen management
年代Year 处理
Treatment
最高粘度
Peak viscosity
peak (cP)
热浆粘度
Hot viscosity
trough (cP)
崩解值
Breakdown
(cP)
最终粘度
Final viscosity
(cP)
消减值
Setback
(cP)
糊化温度
Pasting temp
(℃)
2005 A1B12785b 1724a 1071b 2655a -140c 72.8a A1B2 2502f
1466c
988d
2488c
-65a 73.2a A1B32606d 1620b 1035c 2584b -86b 72.9a 平均Average 2631 1603 1031 2576 -97 73 A2B12824a 1606b 1141a 2706a -155d 73.3a A2B22554e 1402d 1050c 2451c -110c 73.2a A2B32703c 1605b 1076b 2594b -116c 72.9a 平均Average 2694 1538 1089 2584 -127 73.1 2006 A1B12762b 1773a 961d 2732a -71b 72.8a A1B2 2466e
1474d
951d
2536b
-63a 73.6a A1B32520d 1426c 1020b 2393c -69b 72.8a 平均Average 2583 1558 978 2554 -68 73.1 A2B12801a 1654b 1026b 2713a -76c 72.6a A2B2 2528d
1440c
980c
2515b
-77c 73.2a A2B32579c 1450c 1043a 2410c -81d 73.3a 平均Average 2636 1515 1016 2546 -78 73
管理有利于直播稻食味品质的改善。
2.3 籽粒灌浆特性
在水稻直播条件下，与秸秆未还田相比，秸秆还田后籽粒的最大灌浆速率（G max）和平均灌浆速率（P）增大，到达最大灌浆速率时间（T max）有所提前，活跃灌浆期（D）略短。与FFP比较，SSNM处理的G max 与P明显增加，T max与D有所提前，并且G max与P 增加之得能够弥补D减小之失，最终粒重较重。以上分析可知，秸秆还田和SSNM处理水稻粒重有所增加得益于籽粒灌浆速率的增加（表7）。
2.4 氮肥的吸收与利用
2.4.1 氮收获指数 秸秆还田后，成熟期籽粒吸氮量和氮收获指数均有所增加，其中吸氮量差异明显，已达显著性水平（表8）。在相同秸秆量条件下（秸秆还田或未还田），与FFP比较，SSNM的施氮量虽然减少30%～35%，但成熟期氮收获指数增加，籽粒吸氮量仅少4.9%～6.3%。说明SSNM处理提高了氮素在籽粒中的比例，减少了水稻植株“奢侈”耗氮现象的发生。秸秆还田与SSNM促进了成熟期植株吸氮，提高了氮收获指数。
2.4.2 硝酸还原酶活性及其与氮吸收的相关性 秸秆还田增加了硝酸还原酶的活性（图）。与FFP相比，SSNM处理的硝酸还原酶（NR）活性有所降低，但差异不明显。说明秸秆还田有利于灌浆期稻株氮素的代谢。
2.4.3 氮肥利用率 氮素利用率的各项指标（氮肥农学利用率、吸收利用率、生理利用率、氮肥偏生产力）在秸秆还田后均有所提高（表9）；同一秸秆量条件
2742 中国农业科学42卷
表7 籽粒灌浆特征参数
Table 7 Parameters of grain-filling characteristics
年代Year 处理
Treatment
最大灌浆速率
G max (mg·grain-1·d-1)
到达最大灌浆速率的时间
T max (d)
活跃灌浆期
D (d)
平均灌浆速率
P (mg·grain-1·d-1)
2005 A1B1 1.56c
11.9d
20.5c
0.82b
A1B2 1.46e
15.2a
26.2a
0.66e
A1B3 1.62b
14.1b
25.7b
0.74c
平均 Average 1.55 13.7 25.0 0.74
A2B1 1.62b
11.4d
20.2c
0.86a
A2B2 1.52d
14.9a
20.0a
0.70d
A2B3 1.66a
13.3c
25.2b
0.76c
平均 Average 1.60 13.2 24.7 0.77
2006 A1B1 1.67bc
11.2d
21.9c
0.82bc
A1B2 1.63cd
13.9a
24.7a
0.75d
A1B3 1.69b
12.8c
23.4b
0.86ab
平均 Average 1.66 12.6 23.3 0.81
A2B1 1.69b
10.8d
21.4c
0.84b
A2B2 1.65c
13.3b
24.4a
0.80c
A2B3 1.73a
12.6c
23.2b
0.90a
平均 Average 1.69 12.2 23.0 0.85
T max：到达最大灌浆速率的时间；G max：最大灌浆速率；D：活跃灌浆期；P：平均灌浆速率
T max: The time reaching a maximum grain-filling rate; G max: The maximum grain-filling rate; D: Active grain-filling period; P: Mean grain-filling rate
图 水稻叶片中硝酸还原酶酶活性
Fig. The activity of NR enzyme in leaves
8期徐国伟等：秸秆还田与实地氮肥管理对直播水稻产量、品质及氮肥利用的影响 2743
表8 秸秆还田与氮素管理对水稻吸氮量及氮收获指数的
影响
Table 8 Effect of straw residue and N-fertilizer management
on N uptake and N harvest index of rice
年代Year 处理
Treatment
总施氮量
Total N applied
(kg·hm-2)
成熟期吸氮量
Total N absorbed
(kg·hm-2)
氮收获指数
Nitrogen harvest
index
2005 A1B1 0 115.5d 0.71a A1B2 300 194.4b 0.63c
A1B3 200 184.7c 0.67b
平均
Average
167 164.9 0.67 A2B1 0 106.2e 0.72a
A2B2 300 203.9a 0.64c
A2B3 195 191.0b 0.68b
平均Average 165 167.0
0.68
2006 A1B1 0 108.3d 0.70a A1B2 300 221.1b 0.60c
A1B3 210 212.3c 0.64b
平均
Average
170 180.6 0.65 A2B1 0 111.5d 0.72a
A2B2 300 230.0a 0.61c
A2B3 205 218.7b 0.65b
平均
Average
168 186.7 0.66
氮收获指数=籽粒吸氮量/植株总吸氮量
N harvest index = N in grains/ total N absorption in plant
下（秸秆还田或未还田），与FFP相比，SSNM处理
明显提高了上述氮素利用率的指标值，如：农学利用
率提高58%～107%，生理利用率提高29%～53%，说
明秸秆还田与实地氮肥管理提高了氮肥利用效率。
3 讨论
3.1 关于秸秆还田与SSNM对直播稻产量的影响
前人对直播水稻的产量、生育特性等进行了大量
的研究，但对于在秸秆还田条件下直播稻产量形成特
点研究较少。本研究表明，无论是FFP还是SSNM，
秸秆还田处理单位面积穗数较秸秆未还田处理减少，
但每穗粒数、结实率和千粒重增加。分析其原因，秸
秆还田后，在水稻生育早期一方面为自身固氮提供能
源而促进固氮作用，另一方面，因为它能给微生物生
命活动所必须的能源（碳源），使微生物活动旺盛，
较多的吸收速效氮素，以合成细胞体，从而使氮素保
存下来[1,3]。因秸秆还田后水稻生育前期耗氮而影响分蘖，穗数减少。但在水稻生育中后期，秸秆腐解释放出养分有利于籽粒灌浆结实。在施氮情况下秸秆还田对水稻产量综合影响的结果，使每穗粒数、结实率和千粒重增加之得大于单位面积穗数减少之失；而在不施氮条件下，秸秆还田使每穗粒数和结实率增加之得小于单位面积穗数减少之失，使产量降低。在秸秆还田条件下水稻产量形成的这一特点，启发人们在氮肥运筹的策略上要有别于秸秆不还田的施氮技术。
3.2 在秸秆还田与SSNM条件下直播水稻品质的表现
有关秸秆还田对稻米品质的影响报道甚少。本研究表明，秸秆还田与实地氮素管理对稻米加工品质没有显著影响，但降低了垩白米粒和垩白度。秸秆还田后稻米外观品质的改善可能与粒型有关[18]。有研究表明，在籽粒灌浆期间，由于胚乳细胞充实所需要的养分是由背部维管束通过珠心表皮和糊粉层传送的，因此距离背部远的腹部的胚乳细胞易充实不良，从而形成腹白米，颖果中部的胚乳细胞也因其距离糊粉层远而充实不好，故易形成芯白米[19]。秸秆还田后，在颖花发育期因稻田养分供应的增加促进了颖壳的增长，使籽粒变长，稻米的长宽比增加，结实期稻米胚乳养分运输的距离变短，因此垩白度下降。有关秸秆还田与实地氮肥管理改善稻米外观品质的机理有待进一步研究。
本试验研究表明，与秸秆未还田和FFP相比较，秸秆还田与SSNM处理的稻米淀粉最高粘滞度和崩解值变大，消减值变低。以往研究表明，米饭质地与RVA 谱特征存在密切关系，米饭硬度与消减值极显著正相关，与崩解值极显著负相关，食味品质优良的品种具有最高粘度及崩解值大、消碱值小等特点[20-22]。说明秸秆还田与SSNM有利于提高稻米的食味品质。
3.3 关于麦秸还田后的氮肥生产效率
前人从施肥时间、施肥量、肥料种类、作物品种、田间管理等方面对水稻氮肥生产效率进行了研究 [9,23-24]，但在秸秆还田下直播稻氮肥生产效率的研究少有报道。本研究表明，在秸秆还田与实地氮肥管理条件下，氮肥利用率的各项指标均较秸秆未还田和农民习惯施肥法提高。其原因可能是，一方面秸秆还田后，叶片硝酸还原酶活性增强，促进了植株的吸氮，增加了植株总的吸氮量，同时减少了氮素在营养器官的残留，增加了氮收获指数和氮肥利用效率。农民习惯施肥虽然也提高了硝酸还原酶活性，增加了成熟期吸氮量，但降低了收获指数。说明水稻对氮肥“奢侈”吸收，大部分吸收的氮素残留在营养器官中。表明秸秆还田后氮素生产效率的高低与氮肥施用技术有密切关系，
2744 中国农业科学42卷
表9 秸秆还田与氮素管理对水稻氮肥利用率的影响
Table 9 Effect of straws returned and N management on fertilizer-N use efficiency in rice
年代Year 处理
Treatment
氮肥农学利用率1)
Agronomic efficiency
(kg grain·kg-1)
氮肥吸收利用率2)
Recovery efficiency
(%)
氮肥生理利用率3)
Physiological efficiency
(kg grain·kg-1)
氮肥偏生产力4)
Partial factor productivity
(kg grain·kg-1)
2005 A1B1- - - - A1B2 7.0c
30.6d
17.9c
24.0c
A1B3 12.3a 44.5b 24.8a 38.3b 平均Average 9.7 37.6 21.4 31.2
A2B1- - - - A2B2 8.1b
32.5c
19.7b
24.7c
A2B312.8a 48.3a 25.4a 40.0a 平均Average 10.5 40.4 22.6 32.4
2006 A1B1- - - - A1B2 5.1d
26.3c
19.5b
24.7c
A1B3 10.5b 34.6b 29.5a 39.9b 平均Average
7.8 30.5 24.5 32.3
A2B1- - - - A2B2 6.4c 32.6b 19.8b 24.9c A2B312.8a 43.5a 30.3a 41.3a 平均Average
9.6 38.1 25.1 33.1 1)氮肥农学利用率=（施氮区产量－空白区产量）/施氮量；2)氮肥吸收利用率（%）=（施氮区地上部分吸氮量－空白区地上部吸氮量）/施氮量×100%；
3)氮肥生理利用率=（施氮区产量－空白区产量）/（施氮区地上部吸氮量－空白区地上部吸氮量）；4)氮肥偏生产力=施氮区产量/施氮量
1) Agronomic efficiency =[ grain yield in the plot received N fertilizer(G
N ) – grain yield in the zero - N fertilizer(G0) ]/ the amount of N fertilizer applied (F N); 2)
Recovery efficiency = [total aboveground plant N accumulation in the plot received N fertilizer (T N) - total aboveground plant N accumulation in the zero – N control (T0) ]/ F N; 3) Physiological efficiency = (G N - G0 )/ (T N - T0 ); 4) Partial factor productivity = G N / F N
秸秆还田结合实地氮肥管理（SSNM）技术，可以提高氮素的生产效率。
麦秸秆中约含有0.5%的氮素。秸秆还田后水稻会吸收由秸秆腐解后释放的氮。但本研究的氮肥利用效率仅计算肥料氮的利用效率，其原因主要有3个：一是目前生产上或文献中计算的氮肥利用效率，主要是指肥料氮的利用效率；二是秸秆在腐解过程中要消耗一部分氮，腐解后会释放氮，秸秆还田后氮的消耗和释放之间的量在本研究没有测定，也没有查到有关文献；三是还田的秸秆不会在水稻生长当季就全部腐烂，其腐解速率相差很大，如无氮处理，最终氮肥腐解率只有30%～40%，而农民习惯施氮的处理可达到50%[25]，因而难以比较正确地计算秸秆氮的释放量。麦秸秆还田后，如何计算在秸秆腐解过程中氮的耗氮量与释放的量，并将秸秆中氮的净释放量与肥料氮一起计算水稻的氮吸收利用效率，有待深入研究。4 结论
无论是FFP还是SSNM，秸秆还田均可提高直播稻的产量，改善稻米的外观品质与食味品质。秸秆还田后产量的增加主要在于每穗颖花数和结实率的提高。秸秆还田结合SSNM，更有利于增加产量，改善稻米品质，提高氮肥利用效率。
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（责任编辑郭银巧）
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