1、江蘇省是中國主要的稻麥輪作產(chǎn)區(qū)之一，但目前在生產(chǎn)中面臨著氮肥用量過高、產(chǎn)量徘徊不前以及氮肥利用率偏低的問題。因此，針對農(nóng)戶生產(chǎn)中存在的主要問題，控制該地區(qū)氮肥用量，合理調(diào)配其它養(yǎng)分的施用，同步提高作物產(chǎn)量和肥料利用率成為當(dāng)前農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要措施之一。本試驗從2009年到2010年，在江蘇省常熟市辛莊鎮(zhèn)、白茆鎮(zhèn)，2009年到2011年在如皋市袁橋鎮(zhèn)農(nóng)科所三地高、中、低三種肥力土壤上進(jìn)行了連續(xù)的稻麥輪作的田間試驗。試驗中在水稻和小麥季均

2、設(shè)計5個相同的處理:空白處理(Control，CK)不施用氮肥;農(nóng)民習(xí)慣處理(Farmerfertilizerpractice，F(xiàn)FP);三個優(yōu)化施肥處理(Optimizetreatment，OPT):分別為高效處理（Highefficiency，HE），高產(chǎn)高效處理（Highyieldandhighefficiency,HYHE）和超高產(chǎn)處理（Superhighyield，SHY）。本文通過研究江蘇省稻-麥輪作體系在養(yǎng)分優(yōu)化管理技術(shù)下

3、水稻和小麥的生長發(fā)育，養(yǎng)分吸收，土壤養(yǎng)分供應(yīng)規(guī)律以及水稻花后光合生理指標(biāo)變化，明確了江蘇省稻麥系統(tǒng)高產(chǎn)高效養(yǎng)分需求特征。結(jié)果表明:養(yǎng)分優(yōu)化管理顯著提高了稻麥輪作氮肥利用效率，改善了土壤氮素養(yǎng)分供應(yīng)，使之更加符合作物的氮素需求規(guī)律，植株群體在生長前期更加合理，作物抽穗后光合速率等生理指標(biāo)保持較高水平，進(jìn)而提高作物產(chǎn)量，為實現(xiàn)江蘇省水稻和小麥的高產(chǎn)高效生產(chǎn)提供相應(yīng)的理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:
　　1.在江蘇省水稻和小麥生產(chǎn)中，OPT

4、處理在比FFP大幅降低氮肥用量的情況下，仍保持了較高的產(chǎn)量水平。HE、HYHE和SHY處理水稻平均施氮量分別比FFP處理降低了42.9％、17.6％和0.4％，產(chǎn)量分別比FFP處理增加了1.8％、4.0％和8.1％。HE、HYHE處理小麥平均施氮量平均比比FFP處理21.4％、1.3％，SHY處理與FFP處理氮肥用量相同，但三個處理小麥產(chǎn)量分別比FFP處理提高4.0％、8.2％和12.2％。從整個稻麥輪作體系來看，F(xiàn)FP處理平均總氮肥用

5、量達(dá)到562.9kg/hm2，周年產(chǎn)量為14.2t/hm2;HE處理和HYHE處理分別為372.9kg/hm2和502.9kg/hm2，比FFP處理分別降低了33.8％和10.7％;SHY處理氮肥用量為561.7kghm-2，三者產(chǎn)量分別達(dá)到14.6t/hm2、15.0t/hm2和15.6thm-2，分別比FFP處理提高2.7％、5.7％和9.8％。
　　2.OPT處理氮肥的回收效率（Nitrogenrecoveryefficie

6、ncy，REN）、農(nóng)學(xué)效率（Nitrogenagronomyefficiency,AEN）和偏生產(chǎn)力(Nitrogenpartialfactorproductivity,PFPN)均比FFP處理有所的提高。FFP處理水稻季氮肥平均回收利用率為29.8％，而HE處理、HYHE處理和SHY處理水稻季氮肥回收利用率分別為47.1％、36.2％和33.5％;FFP處理小麥季氮肥回收利用率平均為48.0％，而HE處理、HYHE處理和SHY處理小麥

7、氮肥回收利用率平均分別61.8％、54.7％和57.9％。FFP處理水稻季氮肥農(nóng)學(xué)效率只有7.6kgkg-1，HE、HYHE和SHY處理水稻氮肥農(nóng)學(xué)效率分別為14.2kgkg-1、10.6kgkg-1和9.8kgkg-1。小麥農(nóng)學(xué)效率均高于水稻，其中也是FFP處理小麥氮肥農(nóng)學(xué)效率最低，平均為14.9kgkg-1;而HE、HYHE和SHY處理小麥季氮肥農(nóng)學(xué)效率平均分別為20.7kgkg-1、17.2kgkg-1和17.7kgkg-1。FF

8、P、HE、HYHE和SHY處理水稻季氮肥偏生產(chǎn)力平均分別為25.3kgkg-1、46.4kgkg-1、33.0kgkg-1和28.4kgkg-1;小麥氮肥偏生產(chǎn)力分別為24.3kgkg-1、32.7kgkg-1、26.7kgkg-1和27.1kgkg-1。FFP在所有處理中氮肥效率均最低，而HE處理氮肥效率最高。
　　3.不同肥力土壤對氮肥的響應(yīng)不同，其中低肥力土壤比高肥力土壤對氮肥響應(yīng)更為敏感。隨著土壤肥力的升高，水稻基礎(chǔ)產(chǎn)量逐

9、漸升高，如皋（低肥力）、白茆（中肥力）和辛莊（高肥力）空白處理水稻平均產(chǎn)量分別為5.1thm-2、6.2thm-2和7.0thm-2，而產(chǎn)量最高的超高產(chǎn)處理水稻平均產(chǎn)量分別為9.5thm-2、9.0thm-2和9.1thm-2。隨著土壤肥力的升高，氮肥對水稻產(chǎn)量的提高效率降低。在小麥生產(chǎn)中，隨著土壤肥力的升高小麥基礎(chǔ)產(chǎn)量逐漸降低，如皋（低肥力）、白茆（中肥力）和辛莊（高肥力）空白處理小麥平均產(chǎn)量分別為2.7thm-2、2.0thm-2和

10、1.8thm-2，而在施肥處理中也是如皋試驗點產(chǎn)量最高，平均高于6.6thm-2，而白茆和辛莊平均產(chǎn)量在6thm-2以下。同時無論水稻還是小麥，OPT處理在辛莊（高肥力）試驗點產(chǎn)量比FFP處理產(chǎn)量提高幅度最低。說明相對于高肥力土壤優(yōu)化處理在低肥力土壤上更容易提高作物產(chǎn)量。
　　4.養(yǎng)分優(yōu)化管理技術(shù)通過氮肥的后移減少了作物生育前期氮素的吸收比例，提高了生育后期氮素積累所占的比例。使作物前后期氮素吸收比例更加合理。氮素吸收規(guī)律的變化增

11、加了水稻和小麥后期干物質(zhì)的生產(chǎn)，并最終影響產(chǎn)量。移栽到穗分化期是水稻氮素積累最快的時期，其中FFP處理在這一時期氮素積累占全生育期的59.6％，OPT處理在穗分化期前氮素積累比為為46.0％～53.7％，穗分化之后氮素積累比例增加到46.3％～54％，F(xiàn)FP處理穗分化后氮素積累只占40.4％。水稻干物質(zhì)的生產(chǎn)主要在穗分化后，約占全生育期的64.6～68.4％，穗分化前生物量生產(chǎn)只占31.6％～35.4％。OPT處理主要是增加了水稻后期特

12、別是抽穗后干物質(zhì)的生產(chǎn)，其占總生物量的比例為30.7％～33.1％，F(xiàn)FP處理抽穗后干物質(zhì)生產(chǎn)只占總量的26.9％。FFP處理小麥在拔節(jié)前氮素積累占總量的42.5％，拔節(jié)后氮素積累的比例為57.5％;OPT處理拔節(jié)前小麥氮素積累占總量的33.7％～36.8％，拔節(jié)后氮素積累比例為63.2%～66.3％。小麥生物量在拔節(jié)前生產(chǎn)占總生物量的比例均低于20％，超過80％生物量是在拔節(jié)后生產(chǎn)的。其中FFP處理拔節(jié)后生物量積累比例為80.1％，而

13、OPT處理拔節(jié)后生物量積累比例為83.9％～84.4％。
　　5.在水稻分蘗期FFP銨態(tài)氮含量顯著高于OPT處理，F(xiàn)FP處理銨態(tài)氮含量最高可以達(dá)到46mgkg-1，OPT處理在15～21mgkg-1。在穗分化后FFP處理銨態(tài)氮含量顯著低于OPT處理。小麥季土壤硝態(tài)氮含量在越冬期最高，然后逐漸下降，OPT處理在孕穗期顯著高于FFP。氮肥顯著影響著葉片SPAD值的變化，與FFP處理相比，OPT處理前期葉片SPAD值較低，后期SPAD值

14、高于FFP處理。但隨著土壤肥力的升高，氮肥對葉片SPAD值的影響減弱。總體來說，優(yōu)化的氮肥施用措施，改善了習(xí)慣施肥下作物生長前期土壤中速效態(tài)氮素過高，而中后期土壤中氮素缺乏的現(xiàn)象，使土壤中氮素含量變化更符合作物對氮素吸收的規(guī)律。
　　6.OPT處理改善了水稻和小麥的群體生長指標(biāo)。相對FFP處理，OPT處理降低了水稻和小麥最高分蘗數(shù)，但分蘗成穗率顯著提高。隨著基蘗肥中氮素用量的增加，水稻和小麥最高分蘗數(shù)隨之提高，隨著最高分蘗數(shù)的增加

15、，分蘗成穗率逐漸降低。優(yōu)化施肥中的HE處理和HYHE處理主要是通過提高成穗率實現(xiàn)最終的穗數(shù)，水稻分蘗平均成穗率由FFP處理的60％提高到70％左右。FFP處理前期過大的群體以及后期土壤氮素含量的降低會造成后期植株加快衰老，導(dǎo)致抽穗后水稻葉片光合速率只有17.6μmolm-2s-1，與空白處理處于同一水平，顯著低于OPT處理。
　　綜上所述，采用養(yǎng)分優(yōu)化管理技術(shù)，通過優(yōu)化施肥可以改變土壤中養(yǎng)分含量的變化，使之更加符合植株對氮素的需求