控釋氮肥與尿素配施對(duì)單季稻產(chǎn)量及氮肥利用率的影響①

付月君，王昌全*，李 冰，尹 斌，張敬昇（ 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)資源學(xué)院，成都 630； 中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所，南京 0008）

控釋氮肥與尿素配施對(duì)單季稻產(chǎn)量及氮肥利用率的影響①

付月君1，王昌全1*，李 冰1，尹 斌2，張敬昇1
（1 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)資源學(xué)院，成都 611130；2 中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所，南京 210008）

為探討控釋氮肥與尿素配合一次性基施對(duì)水稻產(chǎn)量及其氮肥利用效率的影響效應(yīng)，通過(guò)田間小區(qū)試驗(yàn)研究了不同比例控釋氮肥（CRNF）與尿素（UR）配施對(duì)水稻干物質(zhì)積累、產(chǎn)量構(gòu)成，以及氮肥表觀、農(nóng)學(xué)和生理利用率等的影響。結(jié)果表明：配施10% ～ 80% CRNF較常規(guī)施氮（T1）處理，分別提高水稻籽粒干物質(zhì)量和產(chǎn)量3.7% ～ 13.9% 和1.4% ～ 13.4%；較全量施用CRNF（T6） 處理，提高水稻籽粒干物質(zhì)和產(chǎn)量6.3% ～ 16.7%、2.8% ～ 16.6%。一次性基施40%CRNF +60%UR（T4）較一次性基施全量CRNF顯著提高水稻籽粒吸氮量24.2%，差異顯著（P＜0.05），氮肥表觀利用率、農(nóng)學(xué)利用率、生理利用率及氮肥偏生產(chǎn)力也處于較高水平。在本試驗(yàn)條件下，一次性基施40%CRNF +60%UR既提高了水稻產(chǎn)量和氮肥利用率，又減少了勞動(dòng)投入，可在實(shí)際生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。

水稻；控釋氮肥；尿素；產(chǎn)量；氮肥利用率

水稻是我國(guó)主要的糧食作物之一，種植面積約占世界種植面積的20%。而化肥是保證農(nóng)作物正常生長(zhǎng)和增產(chǎn)的重要因素，對(duì)作物增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率達(dá)40%。在水稻整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，氮素起著重要的作用，但為追求水稻高產(chǎn)，大量地施用氮肥，不僅造成了氮肥施用過(guò)量、氮肥利用率低，還產(chǎn)生了一系列的環(huán)境污染等問(wèn)題［1-2］，有研究指出改善水稻施肥量及其基追比例能夠有效地提高水稻干物質(zhì)積累、氮素分配及產(chǎn)量［5］。但這樣不僅增加了勞動(dòng)成本，且由于速效氮肥施入農(nóng)田后會(huì)迅速轉(zhuǎn)化，氮肥并不能被作物有效吸收利用。尿素（UR）是目前農(nóng)業(yè)市場(chǎng)所售的主要固態(tài)氮肥，同時(shí)也是世界農(nóng)業(yè)應(yīng)用最為廣泛的氮源［4］。尿素在施入稻田中會(huì)通過(guò)NH3揮發(fā)、硝化與反硝化作用、淋溶、徑流等途徑損失掉［6-7］，會(huì)降低氮素利用率，影響其經(jīng)濟(jì)效益。而施用緩控釋肥是減少氮素?fù)p失、提高氮素利用率從而實(shí)現(xiàn)作物增產(chǎn)的一種有效方法［8］。但由于目前緩控釋肥價(jià)格較高，且控制或減緩了養(yǎng)分的釋放，不能完全滿足水稻在生育前期的養(yǎng)分需求，因此應(yīng)根據(jù)不同作物各生育期的需肥規(guī)律，將不同養(yǎng)分釋放速率的肥料配合施用，一方面有效調(diào)節(jié)養(yǎng)分供應(yīng)速率，另一方面又能減少肥料投入和勞動(dòng)成本，兼顧經(jīng)濟(jì)效益［9-10］。目前，大量研究主要集中在探索單獨(dú)施用控釋氮肥對(duì)水稻、小麥等作物的產(chǎn)量以及氮素利用率的影響［11-13］。本文探索控釋氮肥與速效氮肥不同配施比例對(duì)水稻產(chǎn)量和氮肥利用效率的影響，旨在篩選出最佳配施比例，為水稻生產(chǎn)中控釋氮肥的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)于2014年5—9月在成都市崇州榿泉鎮(zhèn)進(jìn)行，區(qū)域?qū)賮啛釒駶?rùn)季風(fēng)氣候，年均氣溫15.2℃，年均降水量1 000 ～ 1 200 mm，年均無(wú)霜期280 天以上。區(qū)域地形平坦，供試地塊田形方正，灌排方便。供試土壤為水稻土，其基本理化性質(zhì)見(jiàn)表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

表1 供試土壤基本化學(xué)性質(zhì)Table1 Physico-chemical properties of tested soils

供試水稻品種為F優(yōu)498，全生育期140天左右。水稻于5月28日移栽，9月14日收獲，秧苗間距為30 cm ×20 cm。其余田間管理與日常管理相同。

1.3 指標(biāo)測(cè)定及計(jì)算方法

土壤基本理化性質(zhì)采用常規(guī)方法進(jìn)行分析測(cè)定［14］，田間指標(biāo)調(diào)查在水稻收獲前進(jìn)行，具體做法是每小區(qū)選取有代表性的水稻5穴，調(diào)查測(cè)定有效穗數(shù)、穗粒數(shù)以及結(jié)實(shí)率、千粒重，水稻產(chǎn)量按照小區(qū)單打單收計(jì)算。

植株全氮的測(cè)定：濃H2SO4-H2O2消化，全自動(dòng)凱氏定氮儀（FOSS）測(cè)定，氮肥利用率計(jì)算方法如下：

氮肥表觀利用率（NAUE，%）= （施氮區(qū)植株吸氮量-不施氮區(qū)植株吸氮量）/施氮量×100%；

氮肥生理利用率（NPE，kg/kg）= （施氮區(qū)水稻產(chǎn)量-不施氮區(qū)水稻產(chǎn)量）/（施氮區(qū)植株吸氮量-不施氮區(qū)植株吸氮量）；

氮肥農(nóng)學(xué)利用率（NAE，kg/kg）= （施氮區(qū)產(chǎn)量-不施氮區(qū)產(chǎn)量）/施氮量；

與陸上車(chē)用柴油排放相比，船舶和港作機(jī)械所用的燃料污染危害更大，船舶污染已成為繼機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣污染、工業(yè)企業(yè)排放之后第三大大氣污染來(lái)源。多項(xiàng)研究表明，國(guó)際航運(yùn)業(yè)70%的硫排放在距離海岸線400千米以內(nèi)的主要貿(mào)易路線上，在海陸風(fēng)的作用下，航運(yùn)排放污染可以侵入內(nèi)陸數(shù)百千米。

氮肥偏生產(chǎn)力（NPFP，kg/kg）= 施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量。

氮收獲指數(shù)（NHI）= 籽粒吸氮量/植株總吸氮量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2013和SPSS 17.0進(jìn)行處理與統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 控釋氮肥與尿素配施對(duì)水稻干物質(zhì)積累及分

配的影響

從表2可以看出，水稻地上部各器官干物質(zhì)量分配比例表現(xiàn)為籽粒＞莖鞘＞葉。各處理水稻地上部各器官干物質(zhì)量均以不施氮處理（CK）最低。施氮處理籽粒干物質(zhì)量較CK增加42.0% ～ 65.7%；地上部干物質(zhì)總積累量較CK增加34.0% ～ 64.7%。其中以40%控釋氮肥配施 60% 尿素處理 （T4） 籽粒干物質(zhì)量最高，較常規(guī)施氮 （T1） 增加13.9%，差異達(dá)顯著水平（P＜0.05）。而以全部施用控釋氮肥 （T6） 莖鞘和葉干物質(zhì)量最高。從地上部各器官干物質(zhì)分配率來(lái)看，以T4籽粒干物質(zhì)分配率最高，T6籽粒干物質(zhì)分配率最低。

表2 控釋氮肥與尿素配施對(duì)水稻干物質(zhì)積累及分配的影響Table2 Effects of CRNF and urea combined on rice dry matter accumulation and distribution

2.2 控釋氮肥與尿素配施對(duì)水稻產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)

成因子的影響

從水稻產(chǎn)量來(lái)看（表3），氮肥的施用能夠有效地提高水稻產(chǎn)量，較CK提高13.3% ～ 32.1%，施氮處理中以T4處理產(chǎn)量最高，且較T1處理提高13.4%，T6產(chǎn)量相對(duì)較低，差異顯著。從產(chǎn)量構(gòu)成因素來(lái)看，施氮處理有效穗數(shù)較CK增加18.8% ～ 34.4%，穗粒數(shù)較CK增加15.3% ～ 35.3%，穗長(zhǎng)與CK差異顯著，各施氮處理間差異不顯著。施氮處理中以T4產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)成因素相對(duì)最高，全部施用控釋氮肥T6處理產(chǎn)量和結(jié)實(shí)率較T1處理低，但差異不顯著。隨控釋氮肥配施比例的提高，水稻產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)成因子均有相應(yīng)的提高，但當(dāng)控釋氮肥配施比例達(dá)到 80% （T5） 時(shí)有所降低，施用全量控釋氮肥 （T6） 處理相對(duì)最低。全量緩控釋肥投入稻田，水稻生育后期養(yǎng)分供應(yīng)過(guò)剩，結(jié)實(shí)率降低，從而影響了水稻的產(chǎn)量。

表3 控釋氮肥與尿素配施對(duì)水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響Table3 Effects of CRNF and urea combined on rice yield and yield component factors

表4 控釋氮肥與尿素配施對(duì)水稻氮素吸收分配的影響Table4 Effects of CRNF and urea combined on nitrogen uptake and distribution

表5 控釋氮肥與尿素配施對(duì)水稻氮肥利用率的影響Table5 Effects of CRNF and urea combined on nitrogen use efficiency

2.3 控釋氮肥與尿素配施對(duì)水稻氮素吸收分配的影響

氮肥施用有助于提高水稻各器官對(duì)氮素的吸收（表4）。各施氮處理氮素總吸收量較CK增加67.27 ～103.74 kg/hm2。雖然全量控釋氮肥T6處理的莖鞘和葉氮素吸收量相對(duì)最高，但籽粒吸氮量較其他配施處理低，且差異達(dá)顯著水平。其中T4處理籽粒氮素吸收量最高，較 T1處理提高 19.9%，較 T6處理高24.2%。不同配施比例處理間莖鞘和葉氮素吸收分配率以全量控釋氮肥T6處理最高。

2.4 控釋氮肥與尿素配施對(duì)單季稻氮肥利用率的影響

由表5可以看出，添加一定比例的控釋氮肥有助于提高水稻氮肥利用率。各施氮處理以40% 控釋氮肥配施 60% 尿素（T4）處理氮肥表觀利用率、農(nóng)學(xué)利用率、生理利用率及氮肥偏生產(chǎn)力相對(duì)最高，較常規(guī)施氮（T1）處理分別提高54.2%、7.2 kg/kg、4.4 kg/kg、7.2 kg/kg。從不同的配施比例來(lái)看，隨著控釋氮肥比例的提高，水稻氮肥表觀利用率、農(nóng)學(xué)利用率、生理利用率、氮肥偏生產(chǎn)力相應(yīng)提高，但當(dāng)添加比例達(dá)到80% 時(shí)，亦即80% 控釋氮肥配施20%尿素（T5）時(shí)有所降低，施用全量控釋氮肥時(shí)（T6）氮肥農(nóng)學(xué)利用率、生理利用率和氮肥偏生產(chǎn)力相對(duì)較低。

3 討論

控釋氮肥的施用能有效提高作物地上部干物質(zhì)量和產(chǎn)量［15-16］，但其一次性全部施用易導(dǎo)致前期供氮不足、后期供氮過(guò)剩，尿素一次性施用會(huì)導(dǎo)致養(yǎng)分前期損失過(guò)多。本試驗(yàn)中，控釋氮肥與尿素配施處理下的水稻籽粒干物質(zhì)量和產(chǎn)量比不施氮分別高42.0% ～ 65.7% 和13.3% ～ 32.1%，比常規(guī)施氮分別高3.7% ～ 13.9% 和1.4% ～ 13.4%，比施用全量控釋氮肥處理高6.3% ～ 16.7% 和2.8% ～ 16.6%。張玉鳳等［17］研究表明，配施較施用全量控釋氮肥作物產(chǎn)量更高，本試驗(yàn)也得出一致結(jié)果。其中，以40% 控釋氮肥配施60% 尿素籽粒干物質(zhì)量和產(chǎn)量相對(duì)最高。

水稻對(duì)氮素的吸收主要集中在幼穗分化期，其對(duì)氮的吸收受到氮肥種類及運(yùn)籌方式的影響，尿素很難滿足水稻生育后期對(duì)氮的需求［18-20］。本試驗(yàn)結(jié)果表明，適當(dāng)比例的控釋氮肥與尿素配施能夠提高水稻籽粒氮素積累量，但當(dāng)配施比例達(dá)到80% 時(shí)，氮素在籽粒中的積累量開(kāi)始降低，在莖葉中的積累量增加，莖葉中的氮素殘留會(huì)導(dǎo)致氮素?fù)p失，即一次性過(guò)多的控釋氮肥會(huì)使水稻后期貪青晚熟，產(chǎn)量降低。

氮肥利用率是評(píng)價(jià)作物對(duì)氮素吸收的一個(gè)重要指標(biāo)。本研究表明，隨著控釋氮肥添加比例的提高，水稻氮肥表觀利用率、農(nóng)學(xué)利用率、生理利用率及氮肥偏生產(chǎn)力相應(yīng)提高，這與前人報(bào)道結(jié)果基本一致［21］。添加40% 控釋氮肥時(shí)最高，水稻氮肥表觀利用率、農(nóng)學(xué)利用率、生理利用率及氮肥偏生產(chǎn)力較尿素處理分別高出54.2%、7.2 kg/kg、4.4 kg/kg、7.2 kg/kg，但當(dāng)添加比例達(dá)到或超過(guò)80% 時(shí)，氮肥利用率相關(guān)指標(biāo)均呈下降趨勢(shì)。

控釋氮肥由于研制成本較普通肥料高，目前市場(chǎng)價(jià)格約3.5元/kg，而普通尿素2.0元/kg左右。按照當(dāng)?shù)貏趧?dòng)力成本平均120元/天計(jì)算，一次性基施40%控釋氮肥配施60% 尿素較常規(guī)施氮（100% 尿素，基追比7︰3）可節(jié)約勞動(dòng)力成本約600元/hm2，較施用全量控釋氮肥節(jié)約肥料成本約400元/hm2，且顯著提高了水稻產(chǎn)量，直接增加了水稻經(jīng)濟(jì)效益，是值得推廣的水稻控釋氮肥配施技術(shù)。

4 結(jié)論

一定比例控釋氮肥與尿素配施能夠有效提高水稻籽粒干物質(zhì)量和產(chǎn)量，以配施40% 控釋氮肥最高，較常規(guī)施氮產(chǎn)量提高13.4%，較施用全量控釋氮肥提高16.6%。配施控釋氮肥有效地提高了水稻籽粒對(duì)氮素的吸收，與施用全量控釋氮肥相比，40% 控釋氮肥與60% 尿素配施提高水稻總吸氮量6.1%，提高籽粒吸氮量24.2%。配施40% 控釋氮肥水稻氮肥利用率相對(duì)較高，較施用全量控釋氮肥水稻表觀利用率、農(nóng)學(xué)利用率、生理利用率、氮肥偏生產(chǎn)力分別提高9.7%、8.6 kg/kg、11.6 kg/kg、8.6 kg/kg。尿素能滿足作物在苗期的養(yǎng)分需求，而控釋氮肥能減緩養(yǎng)分釋放，供應(yīng)作物中后期養(yǎng)分需求?？蒯尩逝c尿素配合一次性施用，不僅能夠使水稻增產(chǎn)，且還比施用全量控釋氮肥減少經(jīng)濟(jì)投入，比分次施用尿素節(jié)約勞動(dòng)成本，具有較強(qiáng)的推廣意義。

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Effects of Combined Application of Controlled-release Nitrogen Fertilizer and Urea on Rice （Oryza sativa L.） Yield and Nitrogen Use Efficiency

FU Yuejun1， WANG Changquan1*， LI Bing1， YIN Bin2， ZHANG Jingsheng1
（1 College of Resources， Sichuan Agriculture University， Chengdu 611130， China；2 Institute of Soil Science， Chinese Academy of Sciences， Nanjing 210008， China）

Taking F you 498 rice variety as test material， a field experiment was carried out to study the effects of different ratios of controlled-release nitrogen fertilizer （CRNF） combined with urea （UR） on rice （Oryza sativa L.） yield， and nitrogen use efficiency. The results showed that， compared with the treatment of UR （T1）， the treatments of combined with controlled-release nitrogen fertilizer （T2- T6） increased the rice dry matter and yield for 3.7%- 13.9% and 1.4%- 13.4%， respectively. The dry matter and grain yield with combined treatments （T2- T5） were 6.3%- 16.7% and 2.8%- 16.6% higher than CRNF only （T6）. The nitrogen uptake of grain with 40% CRNF +60% UR was 24.2% higher than that of CRNF only， and the difference reached significant level （P＜0.05）. Meanwhile， the nitrogen apparent utilization efficiency （NAUE）， nitrogen agronomic utilization （NAE），nitrogen physiological efficiency （NPE）， nitrogen partial factor productivity （NPFP） were also in higher levels with the treatment of 40% CRNF +60% UR. Under experimental condition， 40% CRNF +60% UR was the optimal treatment for high yield and nitrogen efficiency in rice， and could be popularized to practice.

Rice； Controlled release nitrogen fertilizer； Urea； Yield； Nitrogen use efficiency

S511

10.13758/j.cnki.tr.2016.04.004

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2013BAD07B13）和四川省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2012JZ0003，2013NZ0028）資助。

（w.changquan@163.com）

付月君（1990—），女，四川金堂人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)榈咎镳B(yǎng)分損失及利用。E-mail： estellemoon@163.com