控釋尿素、穩(wěn)定性尿素和配施菌劑尿素提高雙季稻產(chǎn)量和氮素利用率的效應(yīng)比較

王 斌， 萬(wàn)運(yùn)帆*， 郭 晨， 李玉娥， 秦曉波， 任 濤， 趙 婧

(1中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所,農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100081; 2 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，農(nóng)業(yè)部長(zhǎng)江中下游耕地保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢 430070; 3 北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院，北京 100875)

控釋尿素、穩(wěn)定性尿素和配施菌劑尿素提高雙季稻產(chǎn)量和氮素利用率的效應(yīng)比較

王 斌1， 萬(wàn)運(yùn)帆1*， 郭 晨2， 李玉娥1， 秦曉波1， 任 濤2， 趙 婧3

(1中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所,農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100081; 2 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，農(nóng)業(yè)部長(zhǎng)江中下游耕地保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢 430070; 3 北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院，北京 100875)

【目的】中國(guó)是最大的水稻生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)，氮肥是保證水稻高產(chǎn)的關(guān)鍵，水稻種植中氮素利用率偏低一直是亟待解決的問(wèn)題，包膜、添加硝化抑制劑和菌劑等為其提供了可行的解決手段。本文以新型尿素為研究對(duì)象，進(jìn)行四季水稻的連續(xù)試驗(yàn)，從作物生長(zhǎng)、產(chǎn)量構(gòu)成和氮素利用方面做出綜合評(píng)價(jià)，為其在水稻種植上的推廣提供科學(xué)依據(jù)?！痉椒ā?012和2013年在湖北荊州(江漢平原代表站點(diǎn))，進(jìn)行兩年大田試驗(yàn)設(shè)置了五種氮肥處理: 常規(guī)尿素(CK)、樹(shù)脂包膜控釋尿素(CRU)、碧晶尿素(NU)(含氯甲基吡啶)、硝化抑制劑DMPP(3,4-二甲基吡唑磷酸鹽)(DMPP)、有效微生物菌劑(EM)，跟蹤觀測(cè)不同尿素對(duì)雙季稻生長(zhǎng)性狀(株高、莖蘗數(shù)、穗數(shù)、葉綠素)、產(chǎn)量要素(穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重、秸稈產(chǎn)量、籽粒產(chǎn)量)以及氮素利用率(吸收利用率、農(nóng)學(xué)利用率、生理利用率)的影響，分析新型氮肥的增產(chǎn)效益及氮素利用率?！窘Y(jié)果】新型氮肥能促進(jìn)水稻植株的增高、葉綠素含量的提升，增加莖蘗數(shù)、成穗數(shù)和穗粒數(shù)，并提高結(jié)實(shí)率和千粒重，最終促進(jìn)秸稈和籽粒產(chǎn)量的增長(zhǎng)。CRU處理增產(chǎn)最為明顯和穩(wěn)定，早晚稻相比CK處理平均增產(chǎn)達(dá)18%(P<0.05)， 而DMPP、NU和EM處理早稻增產(chǎn)不明顯，晚稻增產(chǎn)14%(P<0.05)，晚稻增產(chǎn)效益優(yōu)于早稻。新型氮肥能有效提高氮素吸收利用率，以CRU最高，兩年平均氮素利用率為53%，NU次之(為47%)，CK最低(僅為35%)；隨著菌劑不斷施入，EM處理氮素利用率逐季增高，在2013年晚稻為55%，與CK達(dá)到極顯著差異(P<0.01)。新型氮肥處理的農(nóng)學(xué)利用率不同程度高于CK，其中CRU處理最高，在2013年達(dá)到差異極顯著(P<0.01)。新型氮肥處理的生理利用率2012年均低于CK，2013年僅DMPP處理高于CK，但差異不顯著。【結(jié)論】與普通尿素相比，控釋尿素、穩(wěn)定尿素和配施微生物菌劑均能促進(jìn)植株生長(zhǎng)、提高氮素利用率，其效果以包膜控釋尿素最好也最穩(wěn)定，添加硝化抑制劑的穩(wěn)定肥料次之，與菌劑配施作用需進(jìn)一步驗(yàn)證。

控釋尿素; 硝化抑制劑; EM菌; 雙季稻; 產(chǎn)量; 氮素利用率

中國(guó)是全球最大的氮肥消費(fèi)國(guó)，氮肥用量約占全球總量的36.9%，其中用于水稻生產(chǎn)的占全國(guó)總氮肥用量的24%[1]。為了提高水稻生產(chǎn)中氮肥的利用率，包膜和添加硝化抑制劑等的氮肥被研發(fā)出來(lái)，相比于普通尿素，其具有肥效時(shí)間長(zhǎng)、養(yǎng)分利用率高、對(duì)環(huán)境污染低等特征，同時(shí)對(duì)作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量具有一定促進(jìn)作用[2-5]。菌劑與氮肥配施對(duì)于改善土壤結(jié)構(gòu)、提高肥力和促進(jìn)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)存在一定積極作用[6-7]。

本試驗(yàn)選取四種最具代表性的新型氮肥作為對(duì)象，進(jìn)行了兩年雙季稻的大田試驗(yàn)，探究不同類型氮肥對(duì)植株生長(zhǎng)性狀、產(chǎn)量構(gòu)成和氮素利用率的影響，以期對(duì)這四種新型肥料的增產(chǎn)效應(yīng)和氮素利用率提升空間做出客觀評(píng)價(jià)，為其在水稻種植上的推廣提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)于2012、 2013年在湖北省荊州市農(nóng)業(yè)氣象站內(nèi)(30°21′N，112°09′E)進(jìn)行。該地區(qū)作為江漢平原的代表站點(diǎn)，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)。供試土壤為內(nèi)陸河湖交替沉積形成的水稻土，保水保肥能力良好，質(zhì)地為粉質(zhì)中壤土。土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)為: 容重1.44 g/cm3，pH(H2O)7.8，有機(jī)碳26.88 g/kg，全氮1.09 g/kg，速效鉀56.3 mg/kg，速效磷9.7 mg/kg。

試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)5個(gè)不同的氮肥處理。1)常規(guī)尿素(N≥46%),作為對(duì)照處理，根據(jù)當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)施肥方式來(lái)進(jìn)行(CK)；2)樹(shù)脂包膜控釋尿素(N≥42%)，為“S”型曲線釋放，控釋期為90天，由山東金正大生態(tài)工程股份有限公司提供(CRU)；3)碧晶尿素(N≥46%)，在生產(chǎn)中摻入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%的氯甲基吡啶合成的尿素，由上海碧晶農(nóng)業(yè)科技有限公司提供(NU)；4)常規(guī)尿素中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的硝化抑制劑3,4-二甲基吡唑磷酸鹽(DMPP)；5)施肥時(shí)潑灑與常規(guī)尿素200倍等重的EM菌液，主要包括酵母菌群、乳酸菌群、光合菌群、芽孢桿菌群和放線菌群等，配制方法為菌劑 ∶紅糖 ∶水=1 ∶1 ∶200,培養(yǎng)48小時(shí)(EM)。為計(jì)算氮素利用率，另設(shè)一個(gè)空白不施氮處理。所有處理的磷肥均為過(guò)磷酸鈣(P2O5≥12%)，鉀肥為氯化鉀(K2O≥60%)。每個(gè)處理3次重復(fù)，試驗(yàn)小區(qū)為6 m×4.5 m。

施肥共分三次，一次基肥在水稻移栽前施用，兩次追肥分別在分蘗期和抽穗期施用。各處理總養(yǎng)分量均一致: 總氮量早稻為N 165 kg/hm2，晚稻為N 180 kg/hm2，各階段施氮量根據(jù)肥料種類和特性而定，為當(dāng)?shù)刈顑?yōu)推薦施肥[8-9]，具體施氮方案如表1所示。鑒于包膜控釋尿素釋放養(yǎng)分的長(zhǎng)效性，只采用1次追施；為了保證單一變量差異，抑制劑和菌劑處理施氮量與CK保持一致;磷肥用量均為P2O560 kg/hm2，全部作為基肥施入; 鉀肥用量均為K2O 90 kg/hm2，按比例2 ∶1 ∶3分次施入。早稻品種為兩優(yōu)287，晚稻為湘豐優(yōu)9號(hào)，皆為當(dāng)?shù)刂魍破贩N，移栽密度為21萬(wàn)穴/hm2，每穴2株。2012年早稻于5月3日移栽， 7月17日收割；晚稻于7月22日移栽，10月15日收割。2013年早稻于4月25日移栽， 7月15日收割；晚稻于7月18日移栽，10月13日收割。各個(gè)小區(qū)由田埂和薄膜隔離，保證相互不干擾，并全部依照當(dāng)?shù)氐某Ｒ?guī)習(xí)慣進(jìn)行水分管理: 前期淹水，中期曬田，后期干濕交替，完熟落干。除草及病蟲害防治均根據(jù)需要參照習(xí)慣種植模式統(tǒng)一進(jìn)行。

1.2 項(xiàng)目測(cè)定與方法

每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)在移栽后選定5穴正常水稻，每5天調(diào)查一次植株生長(zhǎng)動(dòng)態(tài): 株高為直尺測(cè)定從地面到葉片伸直最高處的長(zhǎng)度；葉綠素含量采用SPAD-502葉綠素儀測(cè)定倒三葉(抽穗后測(cè)旗葉)避開(kāi)葉脈的中部位置SPAD值；抽穗前調(diào)查莖蘗數(shù)變化，抽穗后調(diào)查穗數(shù)變化。在成熟收割時(shí)，每個(gè)小區(qū)按平均穗數(shù)取樣5穴進(jìn)行考種，主要包括有效穗數(shù)、穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重(烘干重)；取水稻植株進(jìn)行全氮含量測(cè)定，樣品分為稻谷和稻草兩部分，依次進(jìn)行殺青、烘干、粉碎、過(guò)篩后采用H2SO4-H2O2消煮，用流動(dòng)分析儀(Seal AA3)測(cè)定氮含量；采用1 m×1 m的正方形樣框在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)取3處收割后曬干脫粒測(cè)產(chǎn)，分為稻草重和籽粒重。需要說(shuō)明的是，空白不施氮處理只用于計(jì)算氮素利用率，控釋肥、抑制劑和菌劑處理只與常規(guī)施肥進(jìn)行對(duì)比分析。

1.3 數(shù)據(jù)處理

氮素利用率計(jì)算方法[10-11]如下:

氮素吸收利用率(nitrogen recovery efficiency，NRE，%)=(施氮區(qū)植株總吸氮量-無(wú)氮區(qū)植株總吸氮量)/施氮量×100

氮素農(nóng)學(xué)利用率(nitrogen agronomic efficiency，NAE，kg/kg)=(施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量-無(wú)氮區(qū)籽粒產(chǎn)量)/施氮量

氮素生理利用率(nitrogen physiological efficiency, NPE, kg/kg)=(施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量-無(wú)氮區(qū)籽粒產(chǎn)量)/(施氮區(qū)植株總吸氮量-無(wú)氮區(qū)植株總吸氮量)

數(shù)據(jù)計(jì)算和方差分析使用Excel 2007和SPSS 18.0軟件完成，多重比較為FPLSD分級(jí)法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮肥處理對(duì)水稻植株生長(zhǎng)的影響

水稻株高、葉綠素含量、單穴莖蘗數(shù)和穗數(shù)的動(dòng)態(tài)變化如圖1～圖3所示。水稻株高總體上遵循Logist生長(zhǎng)曲線變化，兩年早稻平均株高約為90 cm，晚稻約為108 cm。施用CRU的株高明顯高于CK，NU次之；DMPP、 EM株高均比CK略長(zhǎng)，但差別不大。各處理早稻的株高差異較小，晚稻株高相差較大。葉綠素含量(SPAD值)隨著水稻的生長(zhǎng)由低到高變化，在抽穗期達(dá)到峰值，然后逐漸下降。各處理在中前期相差不大，呈現(xiàn)一定的波動(dòng)，但在后期成熟階段CRU、NU和DMPP的SPAD值明顯高于CK，這說(shuō)明成熟階段新型氮肥的葉片，具有更好的氮素營(yíng)養(yǎng)，其光合效率也高于常規(guī)尿素，從而有助于形成較高的結(jié)實(shí)率和粒重。

水稻莖蘗數(shù)和穗數(shù)也是生長(zhǎng)性狀的重要指標(biāo)，并與產(chǎn)量關(guān)系密切。水稻單穴莖蘗數(shù)一般穩(wěn)定在13到17之間，2012年早稻各處理差別不明顯，其余三季水稻期間以CRU的單株分蘗數(shù)最高，DMPP和EM次之，NU與CK差別不大。水稻單穴穗數(shù)一般穩(wěn)定在11到15之間，CRU明顯高于CK，EM次之，DMPP和NU略高于CK。這說(shuō)明新型氮肥對(duì)于水稻的分蘗和成穗具有一定的積極意義，有助于形成健壯的株型和高產(chǎn)群體，最終達(dá)到增產(chǎn)。需要指出的是，觀測(cè)包括無(wú)效和有效莖蘗數(shù)和穗數(shù)，水稻生長(zhǎng)過(guò)程中存在自然枯死消亡，這也是導(dǎo)致其變動(dòng)和下降的原因。

2.2 不同氮肥處理對(duì)水稻產(chǎn)量及構(gòu)成要素的影響

新型氮肥對(duì)水稻的各項(xiàng)產(chǎn)量指標(biāo)均存在不同的影響(表2、表3)?？蒯屇蛩谻RU單株有效穗數(shù)高于常規(guī)尿素CK，除2012年早稻外，與CK差異極顯著(P<0.01)；EM在前三個(gè)生長(zhǎng)季與CK差異不顯著，在2013年晚稻顯著高于CK(P<0.05)。各施肥處理的穗長(zhǎng)差異不顯著，但穗粒數(shù)變異較大，CRU、NU均比CK略高，但只有2013年晚稻NU與CK達(dá)到極顯著差異(P<0.01)。新型氮肥的結(jié)實(shí)率均高于常規(guī)尿素， NU在所有生長(zhǎng)季內(nèi)與CK差異顯著，DMPP、EM在后三個(gè)生長(zhǎng)季與CK差異顯著，CRU只在2013年早稻與CK差異顯著(P<0.05)。2012年早稻和晚稻千粒重均以CRU最高，與CK差異顯著；2013年早稻各處理差異不顯著，晚稻以EM最高，與CK差異顯著(P<0.05)。需要指出的是，2013年雙季稻結(jié)實(shí)率和千粒重均低于2012年，這可能與2013年雙季稻生長(zhǎng)季出現(xiàn)的高溫有關(guān)。

從大田實(shí)際測(cè)產(chǎn)數(shù)據(jù)來(lái)看，2012年早稻各處理之間不存在顯著差異；2013年早稻只有CRU與CK達(dá)到顯著性差異(P<0.05)，增產(chǎn)幅度為19.8%。對(duì)于晚稻而言，CRU、NU、DMPP和EM相比CK均存在顯著的增產(chǎn)(P<0.05)，其中2012年和2013年均以CRU增產(chǎn)最高，分別為16.8%和20%，并達(dá)到極顯著差異(P<0.01)。從實(shí)測(cè)秸稈產(chǎn)量來(lái)看，新型氮肥處理均高于CK，其中CRU在后三季水稻中最高且與CK差異顯著(P<0.05)；NU次之，在晚稻均表現(xiàn)出與CK的顯著性差異(P<0.05)。秸稈產(chǎn)量是水稻成熟后地上生物量的最直接反映，結(jié)合株高和莖蘗數(shù)結(jié)果，我們可以認(rèn)為新型氮肥有利于植株生長(zhǎng)和干物質(zhì)積累，進(jìn)而增加籽粒產(chǎn)量。

不論是產(chǎn)量構(gòu)成要素還是大田實(shí)際測(cè)產(chǎn)，我們都能看出新型氮肥具備增產(chǎn)效果，其中主要表現(xiàn)在有效穗數(shù)和穗粒數(shù)的增多、結(jié)實(shí)率和千粒重的提高，并且晚稻增產(chǎn)效果優(yōu)于早稻?？傮w而言，包膜控釋肥CRU增產(chǎn)效果最高也最為穩(wěn)定，四季水稻平均增產(chǎn)18%左右；硝化抑制劑DMPP次之，除在第一季水稻不增產(chǎn)外，其余三季水稻平均增產(chǎn)14%左右； 碧晶尿素NU和EM菌劑在早稻上不表現(xiàn)出明顯的增產(chǎn)效果，但在晚稻上能增產(chǎn)14%左右。綜上所述，可以認(rèn)為CRU的水稻增產(chǎn)效果最好，DMPP、NU和EM也存在明顯的增產(chǎn)，彼此間差別不大。

2.3 不同氮肥處理對(duì)水稻氮素利用率的影響

注(Note): 表中數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差Data in the table are the mean value ± standard deviation；數(shù)值后不同小、大寫字母分別表示處理間差異在P<0.05、P<0.01水平顯著 Values followed by different lowercase and capital letters are significantly different atP<0.05 andP<0.01, respectively.

注(Note): 表中數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差Data in the table are the mean value ± standard deviation；數(shù)值后不同小、大寫字母分別表示處理間差異在P<0.05、P<0.01水平顯著 Different lowercase and capital letters are significantly different atP<0.05 andP<0.01, respectively.

氮素吸收利用率NRE是評(píng)價(jià)作物對(duì)氮素肥料吸收效果的一個(gè)最重要指標(biāo)。由表4可以看出，在2012年早稻各處理差異不顯著，晚稻CRU與CK處理間達(dá)到極顯著差異(P<0.01)；2013年早稻CRU、NU、DMPP均與CK處理間達(dá)到極顯著差異(P<0.01)，晚稻EM與CK處理間達(dá)到極顯著差異(P<0.01)。常規(guī)尿素CK在兩年試驗(yàn)中的總平均氮素吸收利用率為35%，CRU的吸收利用率最高為53%，NU、EM和DMPP分別為47%、46%和45%，新型氮肥處理的吸收利用率比CK的高出10%～18%。另外，晚稻NRE要高于早稻，各處理中EM菌劑處理第二年的氮素吸收利用率相比第一年明顯提高，其余處理年際間變化不大。

除2012年早稻外，其余稻季新型氮肥的氮素農(nóng)學(xué)利用率均高于常規(guī)尿素，其中以CRU最高，在2012年和2013年晚稻與CK達(dá)到極顯著差異(P<0.01)，而NU、DMPP、EM與CK則達(dá)到顯著差異(P<0.05)。各處理氮素農(nóng)學(xué)利用率的年際差異較小，早稻和晚稻也不存在明顯波動(dòng)。

氮素生理利用率NPE指作物地上部分每吸收單位氮素中所獲取的籽粒增量，是作物吸收同等數(shù)量氮素時(shí)所獲得的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。除2013年早稻DMPP高于CK，其它季節(jié)所有處理間差異不顯著。

注(Note): 表中數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差Data in the table are the mean value ± standard deviation; 數(shù)值后不同小、大寫字母分別表示處理間差異在P<0.05、P<0.01水平顯著 Values followed by different lowercase and capital letters are significantly different atP<0.05 andP<0.01, respectively.

3 討論和結(jié)論

3.1 不同新型氮肥的增產(chǎn)效益和年際差異

與前人研究結(jié)果一樣，控釋尿素、穩(wěn)定尿素和配施EM菌劑擁有比常規(guī)尿素更高效和穩(wěn)定的氮素供應(yīng)，在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段能促進(jìn)水稻植株的長(zhǎng)高、分蘗的增多和葉綠素含量的提升，進(jìn)而提高光合效率，在生殖生長(zhǎng)階段能促進(jìn)成穗數(shù)和穗粒數(shù)的增多，提高灌漿速率，提高結(jié)實(shí)率和千粒重，促進(jìn)生物量和產(chǎn)量的增長(zhǎng)[12-15]。

本試驗(yàn)中，新型氮肥在晚稻的增產(chǎn)效果明顯優(yōu)于早稻，而雙季稻是一個(gè)連續(xù)的過(guò)程，早稻土壤積累的氮素養(yǎng)分可能繼續(xù)留給晚稻利用，且早稻和晚稻品種不同，生長(zhǎng)季跨度也不同，各方面因素綜合作用下導(dǎo)致這一差異。對(duì)于不同的年份，EM菌劑的增產(chǎn)效果在第二年優(yōu)于第一年，隨著有效微生物菌的不斷施入，其對(duì)土壤肥力和菌群結(jié)構(gòu)的改良作用越來(lái)越明顯[6,16]。值得指出的是，包膜控釋尿素在所有稻季中對(duì)產(chǎn)量的促進(jìn)作用最為明顯和穩(wěn)定，不存在明顯季節(jié)差異，這可能是由于該類肥料按照特定曲線緩慢釋放氮素，肥效時(shí)間較長(zhǎng)，能滿足作物在各個(gè)階段的需氮量[3,17]，這也是我們推薦的最優(yōu)增產(chǎn)氮肥種類。

3.2 新型氮肥的氮素利用率評(píng)價(jià)及減氮穩(wěn)產(chǎn)的可行性

氮素吸收利用率(NRE)、農(nóng)學(xué)利用率(NAE)和生理利用率(NPE)這三項(xiàng)，從不同的角度描述了作物對(duì)氮肥吸收和利用的程度。從生物產(chǎn)量提高、氮素?fù)p失和環(huán)境污染減少的角度來(lái)考慮，以NRE具有最重要的意義。綜合比較兩年雙季稻，包膜控釋尿素的NRE最高，添加硝化抑制劑尿素和菌劑配施尿素相差不大，但均顯著高于常規(guī)尿素，其中EM菌劑的NRE隨著稻季的更替逐步上升。因?yàn)樗臼斋@的是籽粒產(chǎn)量，因此還需要考慮氮素農(nóng)學(xué)利用率NAE，我們可以看出控釋尿素NAE依舊最高，常規(guī)尿素最低。通過(guò)這兩個(gè)指標(biāo)的綜合比較，我們可認(rèn)為施用新型氮肥能有效提高水稻植株的吸氮量，并促進(jìn)氮素轉(zhuǎn)換成籽粒產(chǎn)量。氮素生理利用率NPE反映的是水稻籽粒氮素利用率，常規(guī)尿素的NPE最高，但與新型肥料處理的差異除個(gè)別季節(jié)，基本不顯著。通過(guò)NPE與其余兩個(gè)指標(biāo)的比較可以說(shuō)明控釋尿素、添加抑制劑尿素和菌劑配施尿素后期供肥依然充足，水稻地上部分生長(zhǎng)旺盛，莖鞘葉的氮含量和干物質(zhì)量高于常規(guī)尿素，養(yǎng)分的“源”儲(chǔ)備充足，在灌漿到成熟階段能有效輸入到籽?！皫?kù)”[18]，最終表現(xiàn)出結(jié)實(shí)率、千粒重的提高和產(chǎn)量的增長(zhǎng)。

鑒于新型氮肥的高肥力和長(zhǎng)肥效作用，有研究認(rèn)為在減量施用控釋肥的條件下依然可達(dá)到穩(wěn)產(chǎn)甚至高產(chǎn)的作用[19]，這對(duì)于成本控制具有實(shí)際意義。從大田數(shù)據(jù)我們發(fā)現(xiàn)，新型氮肥的地上部分特別是稻草的吸氮量遠(yuǎn)高于常規(guī)尿素，也就是說(shuō)植株莖葉所含氮素營(yíng)養(yǎng)是具有較大潛力的供應(yīng)“源”，其養(yǎng)分如果充分轉(zhuǎn)移到籽粒就能保證產(chǎn)量的提高。因此，在優(yōu)化平衡施肥的基礎(chǔ)上再適當(dāng)減少其施入量，在穩(wěn)產(chǎn)的同時(shí)進(jìn)一步提高氮素利用率，并節(jié)約成本，這有利于新型氮肥的推廣。

本研究結(jié)果表明，控釋尿素具備最高和最穩(wěn)定的氮素利用效果，碧晶尿素和硝化抑制劑次之。但菌劑的作用還需要更多的試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。

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A comparison of the effects of controlled release urea, stable urea and microorganisms increasing double rice yield and nitrogen use efficiency

WANG Bin1, WAN Yun-fan1*, GUO Chen2, LI Yu-e1, QIN Xiao-bo1, REN Tao2, ZHAO Jing3

(1InstituteofEnvironmentandSustainableDevelopmentinAgriculture,ChineseAcademyofAgriculturalSciences/TheKeyLaboratoryforAgro-Environment,MinistryofAgriculture,Beijing100081,China; 2CollegeofResourcesandEnvironment,HuazhongAgriculturalUniversity/TheKeyLaboratoryofArableLandConservation(MiddleandLowerReachesofYangtseRiver),MinistryofAgriculture,Wuhan430070,China; 3CollegeofEnvironment,BeijingNormalUniversity,Beijing100875,China)

【Objectives】 China is the largest producer and consumer of rice(OryzasativeL)in the world. Nitrogen is the most essential element for rice production, however, low nitrogen use efficiency(NUE)has been existed. New nitrogen fertilizers(controlled release urea, nitrification inhibitor and microbial inoculant) were developed to solve this problem. Their effects were compared in this paper to provide reliable basis for the fertilizer promotion in rice cultivation. 【Methods】 Five different fertilizer treatments, CK: conventional urea, CRU: polymer-coated controlled release urea, NU: urea containing nitrapyrin, DMPP: urea containing nitrification inhibitor 3,4-dimethylpyrazole phosphate, and EM: microbial inoculant combined application with urea were set for conducting a two year field experiment(2012-2013)in Jingzhou city , Jianghan Plain, Central China. Effects of different fertilizers on growth(plant height, chlorophyll, tiller and spike numbers), yield(grain numbers, setting rate, 1000-grain weight, straw and grain yield)and NUE(nitrogen recovery efficiency, nitrogen agronomic efficiency, nitrogen physiological efficiency)were explored. Increases in yield and NUE caused by different fertilizers were synthetically analyzed, and their seasonal fluctuations were also discussed. 【Results】The new fertilizers contribute to the increases of rice plant height, chlorophyll concentration, tiller numbers, spike numbers, grain numbers, setting rate and 1000-grain weight, and ultimately improve the straw and grain yields effectively. Compared with CK, CRU achieves the highest and most stable yield increase by 18%(P<0.05)in both early and late rice, and DMPP, NU and EM achieve a yield increase by 14%(P<0.05)in late rice, no significant increases in early rice. Better growth and yield promotion is showed in late rice than in early rice. The new fertilizers raise the nitrogen recovery efficiencies significantly compared with CK(35%). The nitrogen recovery efficiencies of CRU and NU reach to 53% and 47%, respectively. With the combined application of microbial inoculant, it presents a higher nitrogen recovery efficiency, which reaches to 55% and is very significant higher(P<0.01)than that of late rice under CK in 2013. The nitrogen agronomic efficiencies of the new fertilizers are higher than that of CK at different levels, among which CRU is very significant higher(P<0.01)than CK in 2013. The nitrogen physiological efficiencies of the new fertilizers are lower than that of CK, except that DMPP is higher than CK in 2013, but there exists no significant difference. 【Conclusions】 The application of controlled-release urea, nitrification inhibitor and microorganisms in paddy field get remarkable rice yield increases and NUE promotion significantly. The beneficial effect is in order of controlled release urea higher than stable urea and higher than combined application of microbial inocul urea.

controlled release urea; nitrification inhibitor; effective microorganisms; double rice; yield; nitrogen use efficiency

2014-04-08 接受日期: 2014-10-14 網(wǎng)絡(luò)出版日期: 2015-03-25

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201103039); 國(guó)家“973”計(jì)劃項(xiàng)目(2010CB951302, 2012CB417106)資助。

王斌(1989—)，男，湖南婁底人，碩士研究生，主要從事施肥技術(shù)和農(nóng)業(yè)源溫室氣體排放研究。E-mail: wangbin.world@163.com *通信作者Tel: 010-82109345, E-mail: wanyunfan@ami.ac.cn

S143.1+5; S143.1+6; S143.1+9

A

1008-505X(2015)05-1104-09