水肥调控是水稻生产中影响其产量和品质的重要因素，合理的氮肥运筹和灌溉方式对提高水稻产量和改善稻米品质发挥着重要作用。水稻是我国重要的粮食作物，随着社会经济的发展和人们生活质量的提高，对水稻产量和品质的追求也日益提升。随着科学技术的进步，栽培措施也不断得以完善，水稻高产优质栽培技术成为我们生存的重要保障^[1]。习敏等^[2]研究认为，食味品质除受品种自身特性影响外，还与栽培方法、移栽密度、施肥量和水分等因素有关。氮是水稻生长所必需的养分，水稻产量和品质受氮肥施用的影响很大^[3]。在追求水稻产量及品质不断提高的前提下，氮肥施用模式也在逐渐改变。有研究^[4⇓-6]表明，干物质与氮肥施用关系密切。施肥是影响水稻食味品质的最主要原因，而氮素是水稻栽培中最大的养分^[7]，水和氮是影响水稻生长的重要因素^[8]。氮肥过量施用不仅会导致水稻生产成本变高，效益降低，也会加剧病虫害发生，降低稻米品质，合理的灌溉和施肥有利于提高水肥利用效率和减轻农田面源污染。目前，黑龙江水稻生产水肥利用效率还有待进一步提升，因此，本研究设置常规灌溉和节水灌溉2种方式，在水稻各生育时期通过水表进行精确控灌，同时调控粳稻不同生育期氮肥施用量及施用比例，进而更好地提高土壤质量，改善稻米品质，为寒地粳稻高产优质栽培提供理论和技术支撑。

以寒地粳稻主栽品种绥粳18为试验材料。试验于2021和2022年在黑龙江省农业科学院牡丹江分院试验小区进行，供试土壤基本理化性状为pH 7.2、有机质1.85%、全氮0.26%、碱解氮87.6 mg/kg、全磷0.15%、速效磷13.2 mg/kg、速效钾96.8 mg/kg、有效镁86.2 mg/kg。

试验设置2种灌溉方式，分别为常规灌溉（总量7.5×10³ m³/hm²，W1）和节水灌溉（总量6.0×10³ m³/hm²，W2）。田间水分控制：每个小区用单独水表精确计量灌水量，单排单灌，记录水稻各生育时期试验地点的天然降水量，在水稻每个生育时期进行小区灌溉时从设计灌水量中扣除天然降水量，水稻各生育时期设计灌水量详见表1。分蘖末期撤水晒田7~10 d，晒田程度为田面发白、地面龟裂、裂缝内见白根。设置3个氮肥施用量（N1：120 kg/hm²，N2：140 kg/hm²，N3：160 kg/hm²），3种基、蘖、穗、粒肥施用比例（R1为4:4:2:0，R2为4:5:1:0，R3为4:3:2:1），不施氮肥作空白对照（N0），除纯氮差异外，磷、钾肥保持相同施用量，其中，磷酸二铵100 kg/hm²，全部作基肥施用；硫酸钾100 kg/hm²，60%作基肥施用、40%作穗肥施用。试验于2021年4月20日播种，5月22日插秧；2022年4月18日播种，5月21日插秧，插秧规格为30 cm×14 cm，16行区、9 m行长，小区面积43.2 m²，3次重复，试验除灌水与氮肥处理不同外，其他措施与粳稻高产栽培技术一致。

观察并记录试验品种分蘖动态。抽穗期、乳熟期、蜡熟期和成熟期测定干物重，每小区取3株，去根后装入信封，置于烘箱105 ℃杀青30 min，80 ℃烘干至恒重后称重。抽穗期、乳熟期、蜡熟期和成熟期利用SPAD-502Plus叶绿素仪连续测定5穴水稻倒一叶上部的相对叶绿素含量（SPAD值），取平均值作为SPAD测定值。成熟后每小区连续取样5穴，室内考察穗粒数、结实率和千粒重等指标，计算理论产量，同时每小区实收21.6 m²进行测产。利用SHIZUOKA SEIKI公司生产的PS-500食味分析计对稻米的蛋白质、直链淀粉含量及食味评分进行测定，以W1下的N0处理作为标准米样，设定其食味评分为88分，测定其他处理的相对数值。

使用Microsoft Excel 2003进行数据处理，采用DPS 7.05软件进行统计分析。2021和2022年2年试验结果总体趋势一致，本文以2022年的数据进行统计分析。

由图1分析可知，同一氮肥水平下，不同施肥比例水稻各生育时期叶片SPAD值变化规律有所差异，在抽穗期和乳熟期叶片SPAD值表现为R2>R1>R3，而在蜡熟期和成熟期叶片SPAD值表现为R3>R1>R2。不同氮肥水平下，水稻叶片SPAD值随着氮肥施用总量的增加而提高。W1和W2灌溉方式下，在抽穗期和乳熟期N3R2处理的叶片SPAD值最高，分别为40.2、42.5（抽穗期）和34.4、36.1（乳熟期），而在蜡熟期和成熟期N3R3处理的叶片SPAD值最高，分别为30.0、30.9（蜡熟期）和12.4、13.4（成熟期），且在4个不同生育时期均表现为氮肥施用量高的处理其SPAD值也更高。因此，说明SPAD值受氮肥施用总量和各生育时期施用比例2个因素共同影响，进而使其叶片SPAD值在不同水肥处理间表现出差异。

由图2可知，W1和W2灌溉方式下，水稻不同生育时期干物质重整体变化趋势一致，且在水稻各生育时期相同施肥处理下，W2方式下干物质重均高于W1方式。同一氮肥水平下，不同施肥比例水稻各生育时期干物质重变化规律表现一致，干物质重表现为R3>R1>R2。不同氮肥水平下，水稻各生育时期干物质重变化规律则有所差异，在抽穗期，干物质重随氮肥施用总量的增加而增加，具体表现为N3>N2>N1；而在乳熟期、蜡熟期和成熟期，干物质重随氮肥施用总量的增加表现为先升高后降低的趋势，具体表现为N2>N3>N1。综合分析，在抽穗期，N3R3处理下的水稻干物质重表现为最高，W1和W2方式下分别为59.3和63.4 g/穴，而在水稻乳熟期、蜡熟期和成熟期则均表现为N2R3处理下的水稻干物质重最高，其中，成熟期W1和W2灌溉方式下分别为84.3和87.4 g/穴。水稻干物质重与最终产量形成密切相关，本研究结果表明，N2R3水肥调控处理更有利于水稻生育后期的干物质积累，有利于水稻获得更高产量。

由表2可知，W1和W2灌溉方式下，水稻产量及其构成因素整体变化趋势一致。不同氮素水平下，水稻产量随氮肥施用量的增加呈先增高后降低的趋势。同一氮素水平下，不同施肥比例水稻产量表现为R3>R1>R2，与同一氮素水平下水稻植株干物质重规律表现一致。N2水平水稻产量最高，W1和W2方式下分别为9166.7~ 9675.9 kg/hm²和9213.0~9722.2 kg/hm²，其次是N3水平，且在同一氮肥水平下，R3施用比例下产量表现为最高，R1施用比例次之。N2氮肥水平下有效穗数最高，N1水平下最低，而N3水平下表现为居中，说明提高氮肥施用量可以增加有效穗数，但氮肥施用量过高则导致无效分蘖过多反而会使有效穗数降低。随着氮肥施用总量的提高，总粒数也随之增加，但其结实率则会显著降低，因此，氮肥总量应适量，过高或过低均不利于最终获得高产。本研究中，N2R3处理下水稻的产量最高，W1和W2处理下分别为9675.9和9722.2 kg/hm²，W2灌溉方式下的水稻产量高于W1。

由表3可知，W1和W2灌溉方式，不同氮素水平下，随着氮肥施用总量的提高，稻米蛋白质含量有提高趋势，直链淀粉含量和食味评分则表现为降低趋势。W1方式下，N1水平食味评分在83~85，N2水平食味评分在82~83，N3水平食味评分降低较为明显，食味评分在78~81，说明氮肥施用量过高会较大程度降低稻米的食味评分。W2方式下，相同氮肥处理下食味评分均高于对应的W1方式下的食味评分，食味评分高出W1灌溉1~4。W1方式下，与N1和N2相比，N3水平稻米蛋白质含量显著提高至8.0%~8.3%，直链淀粉含量显著降低至17.03%~17.27%，这也是N3水平下稻米食味评分大幅降低的原因。综合产量和食味评分结果，W2方式下，N2R3处理食味评分达到了85，且N2R3处理产量水平高于其他处理，表明N2R3处理在W2方式下做到了兼顾水稻产量和稻米品质。

针对水肥因素对水稻产量和品质的影响进行了三因子的互作分析，由表4可知，在水肥因子对水稻产量的影响方面，区组间表现为差异显著，灌溉方式（W）、施氮量（N）和施肥比例（R）各因子内部均表现为差异显著，因子间互作表现为N×R差异显著，而其余因子间互作均表现为差异不显著，表明施氮量和施肥比例二者对水稻产量存在互作效应。在水肥因子对水稻品质的影响方面，区组间表现为差异显著，W、N和R各因子内部均表现为差异显著，因子间互作表现为W×N差异显著，而其余因子间互作均表现为差异不显著，表明灌溉方式和施氮量二者对水稻品质存在互作效应。

对因子N和R各水平间差异显著性进行检验，由表5分析可知，N因子在3个水平间产量和品质均值均表现为差异显著，产量均值最高值N2与最低值N1相差2.8611 kg/小区，品质均值最高值N1与最低值N3相差3.8889；R因子在3个水平间产量和品质均值均表现为差异显著，产量均值最高值R3与最低值R2相差0.9444 kg/小区，品质均值最高值R3与最低值R1相差1.5555。因此，本研究结果表明，在水稻稳产提质生产和高产优质栽培调控中，既要考虑水肥单一因素对水稻产量和品质的影响，同时要充分考虑施氮量和施肥比例二者对水稻产量以及灌溉方式和施氮量二者对水稻品质存在的互作效应。

水稻的生长发育受水肥等诸多因素影响，其中氮肥对水稻产量和稻米品质有着至关重要的决定作用。氮肥是水稻生长发育中最重要的肥料之一，氮肥的合理施用既可以提高产量也能改善稻米品质。大量研究^{[9⇓⇓⇓-13]}表明，水稻产量随着氮肥施用量的提高呈先增高后降低的趋势，氮肥施用量过多或者过少均不利于水稻获得高产。随着人口数量增多及人们生活品质提升，对水稻产量和品质的追求也日渐提高，但氮肥的过量施用及不合理运筹对生态环境及人类健康造成一定影响^[14]。前人^[15]研究表明，当分蘖越多，成穗率越高，产量则越高，所以提高成穗率、结实率和千粒重能保证产量不断提升。依据水稻品种的特征特性，适量降低氮肥的浓度，提高穗肥的含量，可使产量获得进一步提升^[16]。本研究结果表明，140 kg/hm²氮肥水平下水稻的有效穗数最高，120 kg/hm²氮肥水平下有效穗数最低，有效穗数和穗粒数越多、结实率和千粒重越高，则水稻能获得较高产量。同时，本研究中提高氮肥施用量可以增加有效穗数，但氮肥施用量过高则导致无效分蘖增多反而会使有效穗数降低。随着氮肥总量的提高，穗粒数也随之增加，但其结实率则会显著降低。

陈新^[17]研究认为，水稻获得高产的一个主要原因是来自植株干物质的积累，积累过程来自植物的光合作用，所以水稻产量高低与光合作用联系紧密。本研究结果表明，合适的氮肥总量更有利于水稻生育后期的干物质积累，有利于水稻获得更高产量，本研究中N2R3处理生育后期干物质重最大，同时其产量也最高，这与陈新^[17]的研究结果一致。稻米蛋白质含量和食味品质之间呈负相关，蛋白质含量的提高不利于直链淀粉含量和稻米食味品质的形成^[18-19]。陈温福等^[20]研究认为，食味品质与直链淀粉含量呈正相关，与蛋白质含量呈负相关。本研究结果表明，随着氮肥施用总量的提高，稻米蛋白质含量有提高趋势，直链淀粉含量和食味评分则表现为降低趋势，蛋白质、直链淀粉含量和食味评分三者关系与上述研究结果相一致。因此，针对同一水稻品种在不同栽培条件下，直链淀粉和蛋白质含量的变化是影响其稻米食味品质的2个重要因素。

本研究通过精确控灌，调控粳稻不同生育期氮肥施用量及施用比例，结果表明，W1和W2灌溉方式下，N2R3处理（氮肥施用量140 kg/hm²，基、蘖、穗、粒肥施用比例4:3:2:1）绥粳18获得最高产量，分别为9675.9和9722.2 kg/hm²，W2（节水灌溉）处理下的水稻产量高于W1（常规灌溉）处理，同时食味评分高出对应的W1灌溉处理1~4。因此，在节水控灌模式下，通过合理调控氮肥施用总量及氮肥施用比例，是保障水稻获得高产同时有效改善稻米品质的有效措施。