氮素利用主要分为吸收与转化两方面,只有二者协同提高,才能真正实现氮素的“高效利用”。针对目前水稻生产上氮肥投入过量、施氮比例及时期不合理,进而导致氮素利用率低等问题,本研究拟从环境和氮肥管理模式两方面入手,采用大田、盆栽和筒栽试验,结合辽河平原稻区北、中、南3个不同自然生态区温光条件,设置不同施氮水平、基蘖肥与穗肥比例及施氮时期等试验处理,探讨温光条件及施氮模式对水稻产量及氮素吸收与转化的影响,为实现水稻氮素吸收与转化协同提高,进一步实现氮肥高效利用奠定理论基础。具体试验设计包括(1)温光影响试验:以沈农265 (常规粳稻中熟品种,主茎15片叶)为试材,分别在开原、沈阳和盘锦3地开展盆栽试验,所用土壤为同一来源棕壤土,各地分别设置低(N-30%)、中(N)、高(N+30%) 3种施氮水平(中N为当地生产水平)及空白对照(N0),各施氮水平又分别设置3种基蘖肥与穗肥比例(7:3, 6: 4和5.5: 4.5); (2)穗肥优化试验:在沈阳开展田间试验,以沈农265和杂交粳稻辽优4387为试材,施氮水平为225kgNha-1,采用常规施氮模式(基肥、蘖肥、促花肥及保花肥4次施肥),设置空白处理(NO)和6种不同叶龄穗肥组合(即按叶龄施用的6种促花肥与保花肥组合);(3)不同叶龄期精确施氮试验:在沈阳开展筒栽试验,以沈农265为试材,施氮水平为225 kgNha-1),采用基肥、蘖肥及穗肥3次轻简施肥模式,在不同基蘖肥与穗肥比例(8: 2和6: 4)下,按叶龄设置蘖肥与穗肥施用时间,形成25个施氮叶龄组合。主要研究结果如下:1.水稻产量及其构成温光影响试验表明,开原、沈阳和盘锦各试验区的平均产量分别为34.03 gpot-1、39.17 g pot-1和40.69 gpot-1,即辽宁南部的温光条件易获得高产;在施氮水平相同的情况下,产量随着穗肥比例的增加而逐渐提高,高产的原因主要是增加了穗数,盘锦地区穗数较开原和沈阳分别高出19.57%和3.88%,差异显著,而每穗粒数、结实率及千粒重差异不显著。穗肥优化试验结果表明,在倒4叶和倒1叶期分别施入促花肥和保花肥时产量最高,该叶龄组合有效穗数最大,而其他产量构成因素差异不显著,常规品种与杂交稻品种结果均如此。不同叶龄期精确施氮试验结果表明,高产处理的蘖肥叶龄多数在8叶、9叶和10叶期,而高产的穗肥叶龄多数在11叶、12叶期(倒5叶和倒4叶),这些蘖穗肥组合,有效穗数、每穗粒数、结实率和千粒重均能维持较高水平,获得最大产量。3个试验结果总体表明,穗数增加仍是北方水稻产量增加的有效途径。在氮肥运筹上,适当后移即增加穗肥比例是大势所趋,穗肥的作用不只是促花增粒,更重要的是增加有效穗数,因为这一时期(倒4叶或倒5叶)既是穗分化始期,也恰是分蘖的两极分化期,施肥对中小蘖具有止衰助长,促蘖成穗作用。因此,穗肥在促花增粒的同时,兼具保蘖成穗的重要作用,这既解释了氮肥后移增产的原因,也提出和验证了“保蘖肥”存在的可行性和重要作用,为氮肥调控提供了新思路。2.水稻穗部形态建成温光影响试验结果表明,由北向南,一次枝梗数显著减少,而二次枝梗数显著增加,但不同温光条件对总颖花数的影响并不大。穗肥优化试验结果表明,在促花肥施氮时期不变时,将保花肥的施入时期延迟1个叶龄期,即倒1叶期,更有利于减少二次枝梗颖花的退化,同时还可兼顾后期籽粒灌浆。不同叶龄精确施氮试验结果表明,在12叶、13叶期(倒4叶和倒3叶)施入穗肥利于增加每穗分化颖花数和可见颖花数,可见,同为穗肥,促花肥与保花肥的效果明显不同,促花肥比保花肥更重要。基蘖肥与穗肥比例6: 4相对8: 2而言,分化颖花和可见颖花数量明显提高,说明前氮后移即较高的穗肥比例,有利于颖花的分化与形成。3.水稻生长关键时期生理特性温光影响试验结果表明,与空白对照组(NO)相比,氮肥的施入可以提高沈农265齐穗期剑叶净光合速率,南部盘锦齐穗期剑叶净光合速率较中部沈阳和北部开原分别高5.36%和15.05%,基蘖肥与穗肥比例对净光合速率影响不显著;盘锦齐穗期剑叶可溶性蛋白含量较沈阳和开原显著提高,增幅分别为24.25%和41.83%。穗肥优化试验结果表明,除空白对照外,不同穗肥叶龄组合的齐穗期剑叶净光合速率间差异不显著;穗肥叶龄组合为倒4叶和倒1叶时的齐穗期可溶性蛋白含量、硝酸还原酶及谷氨酰胺合成酶活性显著高于其他组合;对于同一穗肥组合,齐穗期剑叶可溶性蛋白含量、硝酸还原酶及谷氨酰胺合成酶活性均高于灌浆期。穗肥优化试验结果常规粳稻品种沈农265和杂交粳稻品种辽优4387表现相一致。4.水稻氮素吸收与转化效率温光影响试验结果表明,从北向南,水稻氮素的吸收与转化效率均有提高,即氮肥吸收利用率和生理利用率均逐渐提高,盘锦氮肥吸收利用率较沈阳、开原分别提高了14.23%和17.60%,而氮素生理利用率则分别提高了 23.58%和29.11%。南部盘锦稻区较高的氮素吸收与转化效率与源、库、流的协调统一密不可分,相对较高的温度增加了剑叶净光合速率、可溶性蛋白含量及有效穗数,在强源扩库的同时,加速了营养氮向籽粒库中的转移。与此同时,籽粒灌浆期因当地充足的积温而得到延长,即氮素转化的时间得以加长。从施氮比例来看,随着穗肥比例的增加,氮肥利用率呈上升趋势,基蘖肥与穗肥比例为5.5: 4.5处理的氮素吸收利用率和生理利用率均高于6: 4和7: 3处理,各试验区表现一致,即在生育前期降低施氮水平可以减少氮素的流失,而在生育后期增加氮肥施用比例可以确保颖花分化及籽粒灌浆期有充足的营养物质供应,加快氮素向籽粒库的转移速率。不同叶龄精确施氮试验结果表明,在基蘖肥与穗肥施氮比例相同的情况下,氮素吸收利用率及生理利用率较高的蘖肥叶龄多数为8叶、9叶和10叶,穗肥叶龄则是11叶、12叶和13叶,该组合与高产对应的蘖肥与穗肥叶龄组合基本一致,说明在氮肥水平一定的情况下,不同的蘖、穗肥组合会导致不同的氮肥利用效率,获得的产量也完全不同,高氮肥利用效率带来高额的产量。综上所述,温光条件、施氮比例及施氮时期之间的产量及氮肥利用率有显著差异。积温及平均温度较高的盘锦地区产量、氮素吸收利用率及生理利用率最高,沈阳次之,开原最低,证明辽宁南部的气候条件有利于实现水稻氮素的吸收与转化协同提高。在常规4次施氮模式下,无论对常规粳稻和杂交粳稻,适当延迟保花肥的施氮叶龄期有利于产量潜力的发挥。在轻简3次施氮模式下,应注重保蘖肥和促花肥的施用,以利于有效穗数和穗粒数的增加,提高氮素利用效率,进而获得较高产量。