水稻是中国重要的粮食作物,而氮素是水稻生长的必需营养元素，是限制水稻生长发育及产量形成的重要养分因子之一，科学合理的氮肥施用是水稻高产的重要措施。在一定的范围内，提高施氮水平有利于水稻产量的提高，但过量施用氮肥时，增施氮肥不仅不能使产量继续增加，反而导致肥料养分流失，氮肥利用率降低，而造成环境污染^[1-5]。因此，如何科学合理地施用氮肥，以达到在保证产量的同时提高水稻的氮肥利用率、减少环境污染的综合效果一直是稻作研究的重点之一^[6-8]。关于水稻氮素营养已有较多的研究报道,但目前对超高产水平下研究不同施氮水平对水稻的干物质生产特性影响的报道较少。因此,本试验以超高产品种广两优676为供试材料，通过设置不同氮肥施用量的田间试验，研究在超高产水平下不同施氮量对干物质积累与分配的影响，以期为杂交水稻的合理施肥提供理论依据。

1 材料与方法 1.1 供试材料

供试材料为两系杂交稻品种广两优676 [国审稻2013014]。

1.2 试验设计

试验于2015年在尤溪县西城镇麻洋村进行。属中亚热带气候，试验地为灰泥田，含有机质31.8 g·kg^-1，全氮1.3 g·kg^-1、水解氮122.5 mg·kg^-1、有效磷l6.8mg·kg^-1、速效钾78.0 mg·kg^-1。

试验设5个氮肥处理：分别施氮0、10、20、30、40 g·m^-2,氮肥分4次按50%(基肥)、20%(分蘖期)、20%(幼穗分化Ⅱ期)、10%(幼穗分化Ⅶ期)比例分施。试验地统一施P₂O₅ 7.5 g·m^-2、K₂O 20 g·m^-2。磷肥作基肥一次性施入,钾肥分2次按50%(分蘖期)、50%(幼穗分化Ⅱ期)比例分施。

试验设3次重复，随机区组排列，小区面积12 m²，各小区间筑小田埂并包盖塑料薄膜，单独排灌，以防肥水串灌，四周设保护行，株行距20 cm×20 cm。其他田间管理按当地的高产栽培措施进行。供试材料于3月13日播种，4月19日移栽，7月13日齐穗，8月14日成熟。

1.2 测定内容与方法 1.2.1 叶绿素含量(SPAD值)的测定

在移栽后30 d、拔节期、齐穗期和成熟期，每小区用日本产叶绿素测定仪(型号：SPAD-502)测量上层3叶(完全展开叶)各10片叶片的叶绿素含量(SPAD值)，每片叶测定基部、中部及叶尖部三处，取平均值。

1.2.2 干物质的测定

分别在移栽后30 d、拔节期、齐穗期和成熟期，每个小区调查50丛的茎蘖数，并按平均茎蘖数选取有代表性的3丛稻株，然后分解为绿叶、枯叶、茎鞘和穗等器官，并采用比重法测定绿叶面积，经杀青、烘干后，称取各器官干物重。

1.2.3 产量的测定

在成熟期对各小区进行实割测产。

2 结果与分析 2.1 不同施氮处理各叶位叶绿素含量(SPAD值)的动态变化

叶片SPAD值的大小可在一定程度上反映植株的叶绿素含量，反映叶片的浓淡程度，可为氮素营养诊断提供依据^[7]。从表 1可看出,水稻上层3片功能叶在整个生育过程中，各施氮处理区的SPAD值均极显著地高于无氮区，而且总趋势是SPAD值随着施氮水平的增加而提高，即叶片表现为更加浓绿。施氮量较高的处理，在成熟期的SPAD值仍较高。可见，增施氮肥能提高灌浆充实期功能叶的SPAD值，并使其在成熟期仍维持较高水平。同时可以看出，不同施氮水平，不同生育期和各叶位具有一定的色级和叶位间色度差。

2.2 不同施氮处理对水稻叶面积指数的影响

从表 2看出，各生育时期的叶面积指数(LAI)的变化趋势是，施氮处理的LAI均显著高于无氮处理，各施氮处理也均随着施氮量的增加而LAI随着提高，LAI与施氮量呈线性正相关；而就同一施氮量而言，不同生育时期的LAI呈现动态变化，移栽后30 d最低，此后随着生育进程，各品种的LAI均呈直线型提高，至齐穗期的LAI均达到最高值，至成熟期LAI又减少。但相对而言，高肥处理(N4处理)在成熟期仍保持较高的LAI值，仍达4.24。

2.3 不同施氮处理对水稻各生育时期干物质积累的影响

水稻干物质的积累是建造营养器官和形成籽粒产量的基础。分析各生育时期干物质积累动态结果表明(表 3)，在生育前期(栽后30d、拔节期)，茎叶干物质积累量随施氮量的增加而提高，而在生育中、后期(齐穗期、成熟期)，茎叶干物质积累量则与施氮量呈抛物线型关系，以N2处理(施氮量为20 g·m^-2)为最高。在相同施氮处理,茎叶干物质积累量均为前期低，至齐穗期达最高值，齐穗后，茎叶的部分贮藏性物质输出至穗部，因而茎叶积累的干物质量减少。齐穗期、成熟期穗干物质积累量与施氮量也呈抛物线型关系。

2.4 不同处理对水稻群体生长率的影响

由表 4看出，不同施氮处理各生育时期群体生长率(CGR)，在移栽至栽后30 d，群体生长率CGR与施氮量呈线性正相关；而此后则与施氮量呈抛物线型相关，且均以施氮量为20 g·m^-2(N2处理)的处理为最高。由表 3还可以看出，相同处理间，移栽至栽后30 d的CGR较低，此后迅速升高，到生育后期CGR又略有下降；中、后期达到最高CGR的为20 g·m^-2的处理。可见,适当的施氮量，可提高中、后期的群体生长率。

2.5 不同处理对水稻干物质分配与运转的影响

籽粒干物质由两部分构成，一部分来自茎叶营养器官在抽穗前生产积累、而在抽穗后转运到穗部的非结构性碳水化合物，另一部分则由抽穗后叶片的光合作用生产[JP2]的干物质。由表 5看出，不同施氮处理各时期的干物质净积累量占全期干物质积累总量的比率分别为：移栽至栽后30 d为7.6%～12.1%，栽后30 d至拔节期为12.8%～17.3%，拔节期至齐穗期为43.7%～49.5%，齐穗期至成熟期为24.4%～33.0%。可见，干物质积累量以中期(拔节期至齐穗期)积累最多，后期(齐穗期至成熟期)次之，而前期(移栽、拔节期)相对较少。在移栽至栽后30 d、栽后30 d至拔节期，总干物质净积累量与施氮量呈线性正相关(相关系数分别为0.982 1^{* *}、0.802 2)，即随着施氮量的增加，干物质净积累量也提高；而拔节期至齐穗期、齐穗期至成熟期，总干物质净积累量与施氮量则呈抛物线型关系，以施氮量为20 g·m^-2的处理为最高。表明,适中的施氮水平，水稻具有较高的干物质生产力，在齐穗前不仅积累了较多的贮藏性物质，在抽穗后也生产较多的净光合产物，从而总干物质积累量较高。

齐穗后茎叶干物质净输出量与施氮量呈抛物线型关系，其中以施氮量为20 g·m^-2的处理为最多，达285.8 g·m^-2,施氮量偏低或过高，茎叶干物质净输出量和输出率都较低。这是因为施氮量偏低，则叶片的光合功能衰老快，齐穗后净光合生产率降低，生产的光合产物少；而施氮量偏高，则中期氮素过剩，用于蛋白质合成而消耗较多的光合产物，从而减少贮藏性物质的积累^[9]。施氮量为20 g·m^-2的处理与不施氮处理相比,茎叶贮藏性物质的输出量增加了146.7 g·m^-2,抽穗后干物质净积累量增加236.9 g·m^-2。

从表 5还可看出,各处理的茎叶干物质输出率为19.9%～30.7%，其中以施氮量为20 g·m^-2的处理为最高。稻穗干物质中，有21.9%～31.3%是由营养器官于中期贮积而于后期转运而来。

2.6 不同施氮处理稻谷产量与干物质积累量的关系

根据表 3数据，对不同施氮处理各生育时期总干物质积累量与稻谷产量进行相关分析，结果见表 6。从表 6可看出，在栽后30 d、拔节期(生育前期)，产量与干物质积累量的相关关系未达显著(相关系数分别为0.529 5、0.599 8)，而与齐穗期、成熟期(生育中、后期)的干物质积累量呈显著、极显著的正相关(相关系数分别为0.945 8^*、0.984 9^{* *})。可见,其干物质积累优势在中、后期。

3 讨论与结论

水稻干物质的积累是建造营养器官和形成籽粒产量的基础,水稻产量与光合产物生产显著相关^[10-13]，而水稻的物质生产能力在很大程度上受氮素营养水平所左右^{[11, 14]}。本研究结果表明,水稻叶面积指数(LAI)随着施氮量的增加而提高，LAI与施氮量呈线性正相关，且施氮处理显著高于无氮区；茎叶干物质积累，在生育前期随施氮量的增加而提高，而在生育中、后期，则与施氮量呈先增后减的抛物线型关系；齐穗期、成熟期穗干物质积累量与施氮量也呈抛物线型关系，从而使总干物质也随着施氮水平的增加而呈抛物线型变化，表明氮素不足或氮素浓度过高均会抑制水稻的生长，影响干物质积累，适中的施氮水平，中、后期有较高的干物质生产力，不仅抽穗前积累了较多的贮藏性物质，抽穗后也生产较多的净光合产物，这与前人的研究结果一致^[15-18]。群体生长率(CGR)在生长前期与施氮量呈线性正相关；而生育中、后期则与施氮量呈抛物线型相关，适当的施氮量，可提高中、后期的群体生长率。

从移栽至拔节期的干物质积累量占总干物质重的比重较小,约占20%～30%，而拔节至抽穗期占总干物质积累量比重最大，约占50%,抽穗至成熟的干物质积累量占总干物质重的比重又略有下降。相关分析结果表明，稻谷产量与生育前期的总干物质量的关系不密切，而与生育中、后期的干物质积累量呈显著、极显著的正相关。茎叶干物质输出率约为20%～30%，稻穗总干物质中，有21.9%～31.3%是由营养器官于前、中期贮积而于后期转运而来。茎叶干物质净输出量与施氮量呈抛物线型关系，其中以施氮量为20 g·m^-2的处理为最多，表明适中的施氮量，前中期积累的干物质多，齐穗后从营养器官转运而来的光合产物也较多，从而总干物质量积累多，为取得高产提供了坚实的物质基础。