随着经济的快速发展和农村劳动力的转移，作物生产施肥方式向节本增效和节能降耗的轻简高效方向转变，侧深施肥成为一项提质增效的技术。与传统技术相比，水稻侧深施肥技术通过优化施肥位置，可促进水稻对氮素的吸收^[1-2]，提高氮素利用率^[3-4]，增产达6%~12%^[5-6]。水稻侧深施肥的主要方式为控释肥一次性侧深施、基肥侧深施和基蘖肥同步侧深施。目前，控释肥侧深施技术受肥料成本较高、环境限制及与水稻需肥特性匹配度欠佳等因素制约，生产应用较慢^[7-9]；基肥侧深施效果好，但仍需3次施肥，轻简化程度不够；基蘖同步侧深施成为水稻施肥技术研究和生产应用的热点。

基蘖同步侧深施减少了施肥次数的同时，能有效提高叶面积指数，增加叶片叶绿素含量，增加干物质积累量，提高产量与品质^[10]。但对于基蘖同步侧深施时的氮素运筹比例，不同学者的研究结果存在差异。基蘖同步侧深施的适宜施氮量以及氮肥运筹对水稻的生长和氮素利用的相关研究报道较少。本研究拟在江汉平原水稻生产的典型区域，采用典型籼型杂交水稻开展基蘖同步侧深施的氮肥减量试验，分析不同施氮比例对水稻生长、氮素利用率和产量的影响，探索基蘖同步侧深施下适宜的减氮策略，以期为本区域水稻高产、高效、优质、安全生产提供理论依据。

试验于2021-2022年在湖北省荆州市华中农高区长江大学农业科技产业园（30°22′ N，112°4′ E）进行。土壤类型为轻壤土，2021年水稻移栽前0~20 cm耕层土壤pH 7.8、碱解氮74.3 mg/kg、速效磷32.5 mg/kg、速效钾77.2 mg/kg、有机质17.94 g/kg。2021年水稻栽前0~20 cm耕层土壤pH 7.7、碱解氮88.4 mg/kg、速效磷33.5 mg/kg、速效钾95.5 mg/kg、有机质23.56 g/kg。

供试品种为杂交籼稻全两优鄂丰丝苗（湖北荃银高科种业有限公司生产）。试验氮肥为洋丰复合肥（N:P₂O₅:K₂O=15:15:15，新洋丰科技有限公司生产），尿素（46% N，湖北潜江金华润化肥有限公司生产）；磷肥为过磷酸钙（16% P₂O₅，湖北三峡生态肥业有限公司生产）；钾肥为氯化钾（60% K₂O，中化化肥有限公司生产）。

2021年5月11日播种，6月2日移栽；2022年5月10日播种，6月1日移栽。移栽时使用水稻侧深施肥机（2FC-6，洋马农机有限公司），通过专用装置在水稻机插秧的同时根据预设参数将肥料精准施入秧苗根际外侧3~5 cm、土层下3~5 cm的位置，避免传统撒施导致的养分流失。株行距为16 cm×30 cm。以传统撒施为对照（CK），设置不施氮肥（N0）、基蘖肥和穗肥全量侧深施（N1）、基蘖肥和穗肥的氮肥共减量10%（N2）、基蘖肥和穗肥的氮肥共减量20%（N3）、基蘖肥的氮肥减量10%（N4）、基蘖肥的氮肥减量20%（N5），共7个处理，每个处理3次重复，共21个小区。各处理下的氮肥施用方案如表1所示。

每个小区单独做田埂，塑料薄膜包田埂，单独灌排。CK处理的全生育期总施氮量为195.00 kg/hm²，按基肥:分蘖肥:穗肥=5:3:2的比例施用，氮、磷、钾施用比例为2:1:2，其中磷肥全部基施，钾肥在基肥和穗肥各施50%，基肥在土壤耕作后撒施，分蘖肥及穗肥分别在移栽后7 d以及幼穗分化三期施用。侧深施肥中各处理磷钾肥的量均补齐至CK处理的水平，穗肥均采用撒施。

移栽后选取具有代表性的植株10穴定点调查基本苗，返青之后每4 d调查1次水稻茎蘖数，直至水稻茎蘖数的变化趋于平缓，记录高峰苗和有效穗数，各处理重复测定3次。

在分蘖期、孕穗期、齐穗期和成熟期，根据各处理的平均茎蘖数选择具有代表性的植株，将处理的全展叶剪下后拍照，运用Imagej 1.51软件描图，计算LAI。各处理重复测定3次。

使用叶绿素分析仪SPAD-502Plus（Konica Minolta，日本），在水稻分蘖期、孕穗期、齐穗期和成熟期分别测定1次水稻叶片的SPAD值。测定时，选取主茎顶部第1片完整叶片，将叶片的上1/3、中1/3和下1/3的平均值作为水稻植株叶片的SPAD值，各处理重复测定5次。

在分蘖期、孕穗期、齐穗期和成熟期，根据各处理的平均茎蘖数选择具有代表性的植株3穴，将茎、叶、穗分开装袋，放入干燥箱中105 ℃杀青30 min，在80 ℃烘干至恒重后称重，保存。各处理重复测定3次。

在分蘖期、孕穗期、齐穗期和成熟期，根据各处理的平均茎蘖数选择长势良好且具有代表性的植株3穴，将茎、叶、穗分开装袋，先在105 ℃下杀青30 min，然后在80 ℃下烘干至恒重后称重。将各生育期的样品粉碎，并通过ECS 4024 CHNSO Classic分析仪测量水稻植株的氮含量，参照文献[11]的方法，计算氮素表观利用率（apparent nitrogen use efficiency，ANUE）、氮素农学利用率（agronomic nitrogen use efficiency，AE）、氮素生理利用率（physiological nitrogen use efficiency，PNUE）和氮素偏生产力（partial factor productivity of nitrogen，PFPN），各处理重复测定3次。

式中，N为氮肥施用总量（kg/hm²）；N_n为成熟期施氮区植株总氮量（kg/hm²）；G_n为施氮区稻谷产量（kg/hm²）；G₀为不施氮区稻谷产量（kg/hm²）。

水稻成熟后，调查各处理有效穗数、每穗粒数、结实率和千粒重。各处理选择约5 m²的面积进行测产，各处理重复测定3次。

采用Data Processing System 7.05和Origin 2017进行方差分析和绘图，采用最小显著差异法（LSD）进行多重比较。

不同施肥方式处理下水稻的产量及其构成因素如表2所示。结果表明，2年的产量及其构成因素所表现的规律相似，N1处理的产量均为最高。产量表现上，N1处理的水稻产量平均比CK处理的高9.58%，差异达到显著水平；CK与N2、N4处理无显著差异；N3和N5处理分别平均比N1处理低16.25%和18.12%，差异均达到显著水平；产量构成上，各施肥处理的结实率、平均穗粒数和千粒重无显著差别，主要差异体现在有效穗数上，N1处理的有效穗数最大，平均比CK处理高8.34%，差异达到显著水平。CK处理与N2和N4处理在有效穗数上差异不显著；CK处理比N3和N5处理分别平均高7.53%和7.98%，差异均达显著水平。2022年水稻齐穗期间持续出现高温、干旱的天气，影响了水稻的成穗率与结实率，导致2022年水稻产量低于2021年。

基蘖同步侧深施下总施氮减量与水稻产量之间的关系如图1所示。由图1可知，基蘖同步侧深施下基蘖肥、穗肥全程减氮量与水稻产量之间的方程为y=3.26078${\text{e}}^{\text{-}\text{ }\frac{\text{x}}{\text{37.35437}}}$+6.68592，R²=0.9966，当减氮量为12.01%时，产量与CK处理相等。基蘖同步侧深施下基蘖肥减量、穗肥全量施与水稻产量之间的方程为y=3.09183${\text{e}}^{\text{-}\text{ }\frac{\text{x}}{\text{29.43744}}}$+6.8129，R²=0.9995，当氮减量比例为9.51%时，产量与CK处理相等。式中，e为2.71828。

不同施肥方式下氮肥运筹的氮素利用率如表3所示。由表3可知，年份与各处理互作下，各指标的差异不显著，各处理氮素生理利用率的均值在2年间无显著差异。侧深施肥处理的植株氮素积累量、氮素表观利用率、氮素农学利用率以及氮素偏生产力在2年间所表现的规律一致，即均随施肥量的减少呈降低趋势，侧深施肥处理的偏生产力随施肥量的减少呈增加趋势。

2021年，N1处理的氮素积累量显著高于其他处理，其中，较CK、N2和N4处理分别高11.54%、13.83%和13.76%；N1处理的氮素表观利用率比CK处理高26.23%，差异达到显著水平；N1处理的氮素农学利用率比CK处理高40.45%；CK处理的氮素生理利用率和氮素偏生产力在各施肥处理中均为最低，N2处理的氮素生理利用率最大，比CK处理高16.24%；N3处理的氮素偏生产力最大，比CK处理高17.80%。2022年，N1处理的氮素积累量显著高于其他处理，其中，较CK、N2和N4处理分别高12.26%、15.05%和16.15%；N1处理的氮素表观利用率比CK处理高27.97%，差异达到显著水平；N1处理的氮素农学利用率比CK处理高40.93%；CK处理的氮素生理利用率和氮素偏生产力在各施肥处理中均为最低，N3处理在氮素生理利用率和氮素偏生产力上均为最大，分别比CK处理高21.11%和17.85%。

不同施肥方式下的水稻干物质积累量随时间的变化如表4所示。由表4可知，各生育期的干物质积累量在处理间的差异均达显著水平；孕穗期的干物质积累量在2年间无显著差异，其他时期的干物质积累量在年份间差异极显著；年份与处理间的互作效应对除分蘖期和齐穗期外其他时期的干物质积累量无显著影响。N1处理在各个生育期的干物质积累量和净干物质积累量均高于其他处理。

2021年，在分蘖期，CK与N1处理的干物质积累量差异不显著，但显著高于其他施肥处理；在孕穗期及随后的生育期中，各处理的干物质积累量表现为N1处理最大，N2、N4和CK处理次之，然后为N3和N5处理，N0处理最小。在齐穗期，N1比CK处理高8.76%，差异达显著水平，CK与N2和N4处理差异不显著，分别比N3和N5处理高9.46%和11.71%，差异均达显著水平。在齐穗―成熟期，CK与N2和N4处理差异不显著，分别比N3和N5处理高3.55%与3.39%，均达显著水平。

2022年，在分蘖期，CK与N5处理的干物质积累量差异不显著，但显著低于其他施肥处理；在孕穗期及随后的生育期中，各处理的干物质积累量表现为N1处理最大，N2、N4和CK处理次之，然后为N3和N5处理，N0处理为最小。在齐穗期，N1比CK处理高5.91%，差异达显著水平，CK与N2和N4处理差异不显著，分别比N3和N5处理高13.60%和15.21%，差异均达显著水平。在齐穗―成熟期，N1处理的净干物质积累量比CK高22.24%，差异达显著水平。

不同施肥方式下的水稻茎蘖数随时间的变化如图2所示，各处理下水稻2年的茎蘖数在移栽后随时间变化呈先上升后下降的趋势。

2021年，N1处理在分蘖前期的分蘖速度最快；CK处理的分蘖速度仅次于N1，但在随后的生长阶段中，CK的分蘖速度逐渐减缓，与N3和N5处理无异；移栽后第29天，CK处理的分蘖数较N1低12.69%，较N3和N5处理分别高11.23%和13.41%；各处理下水稻最终成穗数的排序为N1>N4>N2>CK>N5>N3>N0，其中N1处理最高，CK处理与N2、N4处理差异较小，CK处理明显高于N3和N5。2022年，移栽后第23天，N1处理的分蘖数较CK处理高17.78%；CK、N2和N4处理分蘖数间的差异均较小；各处理间分蘖动态的趋势与2021年保持一致。

不同施肥方式下的水稻LAI随时间的变化如图3所示，随着生育期的推进呈先上升后下降的趋势，并且在齐穗期达到最大值。各处理下水稻的LAI在2年间所表现的规律一致，即侧深施肥下水稻的LAI均随施肥量的减少呈下降趋势，N1处理在各生育期的LAI均最大。

2021年，CK与N1处理在分蘖期的LAI差异不显著，CK处理在随后的生育期LAI则低于N1处理，N1处理在齐穗期高于其他施肥处理，高3.86%~10.75%；N2和N4处理在分蘖期的LAI低于CK处理，低11.19%~17.65%，差异达显著水平，N2和N4处理在随后生育期的LAI与CK处理差异不显著；CK处理在齐穗期的LAI比N3和N5处理分别高3.78%和4.07%。2022年，N1处理在齐穗期高于其他施肥处理，高3.69%~7.01%；N2和N4处理在分蘖期的LAI低于CK处理，分别低10.09%和11.11%，差异达显著水平，N2和N4处理在随后生育期的LAI与CK处理差异不显著；CK处理在齐穗期的LAI比N3和N5处理分别高2.71%和3.21%。

不同施肥方式下的水稻叶片SPAD值随时间的变化如图4所示，各处理下水稻叶片的SPAD值随生育期推进呈先增加后减少的趋势，并在齐穗期达到最大值。各处理下水稻的SPAD值在2年间所表现的规律一致，即侧深施肥下水稻的SPAD值均随施肥量减少呈减少的趋势，N1处理在全生育期的SPAD值均高于其他处理。

2021年，CK处理与N2和N4处理的SPAD值在全生育期差异较小；N3与N5处理的SPAD值在全生育期差异较小；分蘖期，N1处理的SPAD值比CK处理高7.46%，差异达显著水平；齐穗期，N1处理的SPAD值比CK处理高7.17%，CK的SPAD值比N3和N5处理分别高3.78%和4.49%。2022年，CK处理与N2和N4处理的SPAD值在全生育期差异不明显；N3与N5处理的SPAD值在全生育期差异不明显；分蘖期，N1处理的SPAD值比CK处理高5.82%；齐穗期，N1处理的SPAD值比CK处理高5.66%，比N2和N4处理分别高5.49%与5.40%，CK处理的SPAD值比N3和N5处理分别高4.69%和4.77%。

水稻产量由结实率、千粒重、单位面积有效穗数和平均穗粒数决定。LAI和干物质积累量是反映作物长势和产量潜力的重要指标^[12-16]。研究^[17]表明，与传统施肥相比，侧深施肥能显著增加LAI，而较高的LAI又可获得更多的光合产物，从而提高水稻的干物质积累量，为水稻高产打下基础。高产群体的形成与单位面积有效穗数和平均穗粒数有紧密联系^[18]。侧深施肥通过提高水稻有效分蘖数和穗粒数，达到减氮、增产的作用^[19]。杜同庆等^[20]研究认为，基蘖同步侧深施氮肥减量10%、基蘖肥与穗肥比例6:4时水稻能达到优质高产的目标；张军等^[21]研究则认为氮肥减量20%且基蘖肥与穗肥比例7:3为最理想状态。不同学者得到的结论不同可能与试验品种及生态区差异有关。本研究中采用基蘖同步侧深施的施肥方式，发现基蘖肥和穗肥全程减氮量在12.01%的范围内能够稳产；基蘖肥减氮量在9.51%的范围内、穗肥全量施时能够稳产。受土壤肥力、气候和品种等因素的影响，不同地区所得到的试验结果可能与本研究存在差异。

在传统撒施方式下，肥料中的氮素易滞留在土壤表层，难以被水稻根系吸收，并在生育期间易通过径流、淋溶和挥发等途径损失^[22]。侧深施肥技术将氮素直接施在靠近水稻根部的土壤中，将更多的养分直接供给水稻根系，减少氮素流失，有利于水稻根系生长，提高氮素吸收速率，有效提高氮肥的利用效率，促进水稻对氮素的吸收利用^[23-24]。本研究中，基蘖同步侧深施（N1、N2和N4）处理在氮素表观利用率和氮素农学利用率上显著高于CK处理，N3、N5处理在氮素生理利用率和氮素偏生产力上显著高于CK处理，表明基蘖同步侧深施能显著提高水稻氮素利用率。

基蘖同步侧深施能够增加水稻单位面积有效穗数，同时提高水稻中后期的LAI和干物质积累量，并提高氮素表观利用率、氮素农学利用率、氮素生理利用率和氮素偏生产力，从而提高水稻产量。基蘖同步侧深施肥相较于传统撒施能够在减氮的条件下保持稳产，达到降本增效的目的。