控釋摻混尿素對(duì)稻麥產(chǎn)量及氮素利用率的影響

張敬昇李冰，*王昌全羅晶古珺龍思帆何杰向毫尹斌

(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;*通訊聯(lián)系人,E-mail:benglee@163.com)

控釋摻混尿素對(duì)稻麥產(chǎn)量及氮素利用率的影響

張敬昇1李冰1，*王昌全1羅晶1古珺1龍思帆1何杰1向毫1尹斌2

(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;*通訊聯(lián)系人,E-mail:benglee@163.com)

【目的】為了探究控釋摻混尿素對(duì)稻麥產(chǎn)量及氮素利用率的影響，并分析不同氮肥處理下稻麥生長(zhǎng)差異及原因，【方法】采用稻麥輪作兩季作物大田試驗(yàn)，共設(shè)7個(gè)處理，包括不施氮CK處理、常規(guī)施肥以及摻混控釋氮肥10%、20%、40%、80%、100%（依次記為CK，T1、T2、T3、T4、T5和T6處理），探討了控釋摻混尿素對(duì)稻麥干物質(zhì)積累與分配、干物質(zhì)增長(zhǎng)速率、氮素積累與分配、產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因子以及氮素利用率的影響。【結(jié)果】摻混控釋氮肥20%以上對(duì)稻麥生育中后期干物質(zhì)與氮積累有明顯促進(jìn)作用。但稻麥成熟期干物質(zhì)與氮分配均呈現(xiàn)出摻混80%以上控釋氮肥處理穗部分配明顯較少，而莖、葉分配相對(duì)較多的特征，表現(xiàn)出一定程度的莖葉徒長(zhǎng)，貪青晚熟趨勢(shì)。添加20%以上比例控釋氮肥均具有顯著增產(chǎn)的效果，摻混40%控釋氮肥處理分別比常規(guī)施肥處理增產(chǎn)14.23%(小麥)和10.93%(水稻)，分別比單施控釋氮肥處理增產(chǎn)7.37%和3.83%。稻麥季隨摻混比例增加，氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮素吸收效率、氮肥表觀利用率均呈先增加后減少趨勢(shì)，以摻混40%控釋氮肥處理最優(yōu)。各施氮處理均以單施控釋氮肥處理的氮收獲指數(shù)最低，小麥與水稻季分別較常規(guī)施肥處理下降了3.99%和8.51%。稻麥季土壤氮依存率隨摻混比增加呈先下降后回升趨勢(shì)，且均以摻混40%控釋氮肥最低，分別比常規(guī)施肥處理下降了14.38%(小麥)和15.84%(水稻)?！窘Y(jié)論】控釋摻混氮肥處理可協(xié)調(diào)稻麥氮素吸收與分配，有利于作物生長(zhǎng)發(fā)育，達(dá)到增產(chǎn)和提高氮素利用效率的作用，綜合各因素以20%～40%摻混比例為佳。

稻麥輪作;控釋摻混尿素;產(chǎn)量;氮素利用率

施氮可有效促進(jìn)作物生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量與氮素利用率。而盲目追逐高產(chǎn)導(dǎo)致我國(guó)目前存在明顯的氮肥濫用現(xiàn)象，氮肥利用率僅30%～35%[1]，造成了資源大量浪費(fèi)[2]。通過(guò)按基-蘗-穗分施不同比例氮肥可有效平衡肥料投入與產(chǎn)量的關(guān)系[3]，但環(huán)節(jié)復(fù)雜增加了勞動(dòng)投入。故能一次性基施并可有效協(xié)調(diào)氮素供應(yīng)與作物養(yǎng)分需求矛盾的控釋氮肥成為世界肥料的發(fā)展方向[4]。目前就一次性基施控釋氮肥的研究結(jié)論不一。陳賢友等[5]研究發(fā)現(xiàn)控釋氮肥雖然能滿(mǎn)足作物全生育期的養(yǎng)分需求，顯著提高產(chǎn)量和氮素利用率；但也存在肥效緩慢，易造成作物前期缺氮，產(chǎn)量效果不佳的爭(zhēng)議[6]。且單施控釋氮肥成本高，應(yīng)用推廣相對(duì)受限[7]。故采用一次性基施控釋摻混尿素的簡(jiǎn)化技術(shù)，通過(guò)速效尿素為作物生育前期提供氮素養(yǎng)分，促進(jìn)有效分蘗，控釋氮肥在作物生育中后期持續(xù)釋放養(yǎng)分，避免作物脫肥早衰[8]，可望實(shí)現(xiàn)省時(shí)省力，節(jié)約成本，減少氮素?fù)p失，促進(jìn)作物的生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量和氮素利用率。少量研究表明控釋摻混尿素對(duì)促進(jìn)不同作物生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量和氮素利用率具有顯著的作用[9-10]，然而稻麥輪作區(qū)綜合施用效果與稻麥生長(zhǎng)差異的內(nèi)容鮮有報(bào)道。因此，本研究通過(guò)稻麥輪作大田試驗(yàn)，與常規(guī)施肥模式進(jìn)行比較，重點(diǎn)分析并探討了不同比例控釋摻混尿素對(duì)稻麥生長(zhǎng)、產(chǎn)量、氮素利用率的異同及原因，以期為稻麥輪作區(qū)應(yīng)用一次性基施控釋摻混尿素提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

試驗(yàn)于2014年11月至2015年10月在四川農(nóng)業(yè)大學(xué)崇州市榿泉鎮(zhèn)試驗(yàn)基地進(jìn)行，該區(qū)域年均氣溫15.9℃，年均日照時(shí)數(shù)1161.5 h，年均降雨量1012.4 mm，年均無(wú)霜期285 d。供試土壤類(lèi)型為水稻土，土壤有機(jī)質(zhì)29.57 g/kg，全氮含量1.44 g/kg，堿解氮60.76 mg/kg，速效磷13.82 mg/kg，速效鉀110.60 mg/kg，pH值6.43。

1.2 供試材料

聚合物包膜控釋氮肥(N 41.4%)氮素釋放周期約為90 d，由中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所研制；尿素(N 46.4%)由四川美豐化工有限公司生產(chǎn)；過(guò)磷酸鈣(P2O512%)由湖北祥云化工股份有限公司生產(chǎn)；氯化鉀(K2O 60%)由湖北宜昌涌金工貿(mào)有限公司經(jīng)銷(xiāo)。供試小麥品種為內(nèi)麥836，供試水稻品種為F優(yōu)498。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)7個(gè)處理:CK(不施氮肥)；T1(100%普通尿素)；T2(控釋氮肥10%+普通尿素90%)；T3(控釋氮肥20%+普通尿素80%)；T4(控釋氮肥40%+普通尿素60%)；T5(控釋氮肥80%+普通尿素20%)；T6(控釋氮肥100%)，各處理按純氮摻混比例折算。除CK(不施氮)處理外，各處理氮、磷、鉀用量一致。麥季施氮量(以純氮計(jì))150 kg/hm2，施磷量(以P2O5計(jì))90 kg/hm2，施鉀量(以K2O計(jì))90 kg/hm2，氮磷鉀肥均作為基肥一次性基施。稻季施氮量(以純氮計(jì))150 kg/hm2，施磷量(以P2O5計(jì))60 kg/hm2，施鉀量(以K2O計(jì))75 kg/hm2，磷鉀肥均作為基肥一次性基施，T1處理基肥70%，追肥30%，追肥于基肥施用后10 d進(jìn)行。試驗(yàn)小區(qū)面積30 m2(5 m×6 m)。處理隨機(jī)排列，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)。小區(qū)田埂包農(nóng)膜，四周設(shè)保護(hù)行，避免水肥相互滲透，田間管理以當(dāng)?shù)亓?xí)慣方式進(jìn)行。

1.4 樣品采集及測(cè)定

施肥前采集試驗(yàn)地土樣，按常規(guī)方法測(cè)定理化性質(zhì)[11]。

于分蘗期(播種后65 d)、拔節(jié)期(播種后120 d)、抽穗期(播種后140 d)、成熟期(播種后182 d)在每個(gè)小區(qū)各取代表性小麥植株樣品30株。分別于分蘗期(移栽后35 d)、拔節(jié)期(移栽后65 d)、抽穗期(移栽后85 d)、成熟期(移栽后112 d)在每個(gè)小區(qū)各取代表性水稻植株樣品5穴。稻麥季植株地上部各器官均由拔節(jié)期起分莖與葉兩部分，成熟期分莖、葉、穗三部分。各植株采集后先在105℃下殺青30 min，然后在70℃下烘干至恒重，稱(chēng)量。產(chǎn)量按小區(qū)單打單收，統(tǒng)計(jì)各產(chǎn)量構(gòu)成因子。

植株全氮采用濃H2SO4-H2O2-凱氏定氮法測(cè)定。

1.5 計(jì)算方法

作物干物質(zhì)量增長(zhǎng)速率=(后一時(shí)期干物質(zhì)積累同一行數(shù)據(jù)后跟相同小寫(xiě)字母者表示差異不顯著(P＞0.05,LSD與S-N-K顯著性測(cè)驗(yàn)。表中數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(n=3)。下同。

表1 不同控釋摻混尿素處理對(duì)稻麥各生育期干物質(zhì)積累的影響Table 1.Effect of different treatments on dry matter accumulation of wheat and rice.t/hm2

Values followed by the same letter in a line are not significantly different at 5%level by LSD and S-N-K significance test.Data in the table are Mean± SD(n=3).The same as below.量-前一時(shí)期干物質(zhì)積累量)/時(shí)期間相隔天數(shù)[12]；

氮肥偏生產(chǎn)力(Nitrogen partial productivity, NPP,kg/kg)=施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量;

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

氮素吸收效率(Nitrogen uptake efficiency, NUPE,kg/kg)=植株地上部氮素累積量/施氮量;

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

氮收獲指數(shù)(Nitrogen harvest index,NHI,%)=籽粒含氮量/植株氮素累積量×100;

土壤氮依存率(Contribution rate of soil nitrogen, CRSN,%)=不施氮區(qū)植株吸氮量/施氮區(qū)植株吸氮量×100。

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010和SPSS 19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)處理分析，采用單因素方差分析(P＜0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 控釋摻混尿素對(duì)稻麥各生育期干物質(zhì)積累量的影響

圖1 不同摻混控釋尿素處理對(duì)稻麥干物質(zhì)積累增長(zhǎng)速率的影響Fig.1.Effect of different treatments on growth rate of wheat and rice.

由表1可知，小麥分蘗期，地上部干物質(zhì)積累量隨控釋氮肥摻混比例增加而遞減，常規(guī)施肥T1處理顯著高于各控釋氮肥處理。拔節(jié)至成熟期，常規(guī)施肥T1處理地上部干物質(zhì)積累量均顯著低于摻混20%以上控釋氮肥處理，且控釋氮肥各處理隨摻混比例增加呈先增長(zhǎng)后下降的趨勢(shì)，T4處理顯著高于其余各處理。小麥莖干物質(zhì)積累隨生育期推進(jìn)而增加，拔節(jié)至成熟期，摻混20%以上控釋氮肥各處理均顯著高于常規(guī)施肥T1處理；拔節(jié)至抽穗期，T4處理小麥葉干物質(zhì)積累量均顯著高于其余各處理，成熟期則表現(xiàn)為T(mén)6處理小麥葉干物質(zhì)積累量顯

著高于其余各處理，其余各施氮處理間無(wú)顯著差異；成熟期小麥穗干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為隨控釋肥摻混比例增加而呈先增長(zhǎng)后下降趨勢(shì)，T4處理最高。

水稻分蘗至拔節(jié)期各控釋處理地上部干物質(zhì)積累量隨控釋氮肥摻混比例增加呈先增長(zhǎng)后下降趨勢(shì)，T4與T5處理顯著高于其余各處理(表1)。抽穗期，水稻地上部干物質(zhì)積累量以單施控釋氮肥處理(T6)最高，T3、T4、T5處理次之且差異不顯著。成熟期，摻混20%以上控釋氮肥各處理地上部干物質(zhì)積累量均顯著高于其余各處理且差異不顯著。T6處理拔節(jié)期水稻干物質(zhì)積累量與常規(guī)施肥T1處理無(wú)顯著差異，顯著低于其余各施氮處理，但在抽穗和成熟期均顯著高于常規(guī)施肥處理；水稻葉干物質(zhì)積累在拔節(jié)期表現(xiàn)為摻混20%以上控釋氮肥各處理顯著高于常規(guī)施肥處理，抽穗期僅T3和T6處理顯著高于常規(guī)施肥處理，且T6明顯最高，成熟期水稻葉干物質(zhì)積累量呈隨摻混比例增加而遞增，T6最高；成熟期水稻穗干物質(zhì)積累與小麥季趨勢(shì)一致，仍以T4處理最高。

2.2 控釋摻混尿素對(duì)稻麥干物質(zhì)積累增長(zhǎng)速率的影響

小麥干物質(zhì)增長(zhǎng)速率隨播種后時(shí)間推移總體呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，且施氮處理的增長(zhǎng)速率明顯高于不施氮處理(圖1)。各施氮處理干物質(zhì)增長(zhǎng)速率趨勢(shì)基本一致，表現(xiàn)為在播種至分蘗期(0～65 d)緩慢增長(zhǎng)，在分蘗至抽穗期間(65～140 d)呈快速增長(zhǎng)，而在抽穗至成熟期間(140～182 d)的增長(zhǎng)速率表現(xiàn)為明顯提升的趨勢(shì)。

水稻干物質(zhì)增長(zhǎng)速率隨移栽后時(shí)間推移總體呈慢-快-慢趨勢(shì)，且施氮處理的增長(zhǎng)速率明顯高于不施氮處理(圖1)。各施氮處理干物質(zhì)增長(zhǎng)速率在拔節(jié)期前(65 d)基本保持一致，表現(xiàn)為在移栽至分蘗期間(0～35 d)緩慢增長(zhǎng)，分蘗至拔節(jié)期間(35～65 d)快速增長(zhǎng)。而拔節(jié)至抽穗期間(65～85 d)水稻干物質(zhì)增長(zhǎng)速率仍保持快速增長(zhǎng)，其中單施控釋氮肥T6處理的增長(zhǎng)速率明顯最高，抽穗至成熟期間(85～112 d)增長(zhǎng)速率總體呈下降趨勢(shì)，常規(guī)施肥T1處理與T2處理較低。

2.3 控釋摻混尿素對(duì)稻麥各生育期氮素積累的影響

小麥分蘗期各控釋尿素處理地上部氮素積累量隨摻混比例增加而遞減，常規(guī)施肥T1處理顯著高于其余各處理，各摻混控釋氮肥處理間無(wú)顯著差異(表2)。拔節(jié)至成熟期，各處理地上部氮素積累隨摻混比例增加先增加后減少，以T4處理最高，分別比常規(guī)施肥T1處理顯著提高40.19%、48.05%和16.79%。小麥季莖部氮素積累量表現(xiàn)為各處理在拔節(jié)期均無(wú)顯著差異，在抽穗與成熟期，摻混20%以上控釋氮肥處理均顯著高于常規(guī)施肥T1處理；小麥季葉片氮素積累量在拔節(jié)與抽穗期均隨摻混比例增加而先增加后下降，T4處理最高，成熟期小麥葉片氮素積累量各處理間無(wú)顯著差異；小麥穗部氮素積累量隨摻混比例增加呈先增長(zhǎng)后下降趨勢(shì)，T4處理顯著高于其余各處理，較常規(guī)施肥處理顯著增長(zhǎng)了16.08%。與T4相比，T5與T6穗部氮素積累量顯著減少了5.73%和8.12%。

表2 不同控釋摻混尿素處理對(duì)稻麥各生育期氮素積累量的影響Table 2.Effect of different treatments on nitrogen accumulation of wheat and rice.kg/hm2

由表2可知，水稻分蘗期，常規(guī)施肥處理地上部氮素積累量顯著高于摻混10%、20%控釋氮肥和單施控釋氮肥處理(T2、T3、T6)。水稻拔節(jié)至成熟期，摻混20%以上控釋氮肥各處理地上部氮素積累均顯著大于常規(guī)施肥處理，各控釋處理的氮素積累量基本隨摻混比例增加而先增加后下降，T4處理最高。T4處理水稻地上部氮素積累量在拔節(jié)至成熟期分別比常規(guī)施肥處理提高了40.74%、29.88%、18.81%，分別比T6處理提高了28.09%、4.72%、5.03%。水稻拔節(jié)與抽穗期的莖部氮素積累量也均以T4處理最高，分別比常規(guī)施肥處理增長(zhǎng)了41.72%、31.21%，分別比T6處理增長(zhǎng)了47.98%、13.46%，而成熟期表現(xiàn)為隨摻混比例增加而變大的趨勢(shì)，T6處理莖部氮素積累量最大，較其余各施氮處理提高了2.76%～31.34%；水稻拔節(jié)葉部氮素積累量與其莖部規(guī)律基本保持一致，抽穗期添加20%比例以上控釋氮肥各處理顯著高于常規(guī)施肥處理，成熟期表現(xiàn)出隨摻混比例增大而不斷增大的趨勢(shì)，添加80%以上處理葉部氮素積累達(dá)顯著水平；水稻穗部氮素積累量隨摻混比例增加而先增長(zhǎng)后降低，T4處理顯著高于其余各處理，較常規(guī)施肥處理提高了15.53%，較單施控釋氮肥提高了11.64%。

圖2 控釋摻混尿素對(duì)稻麥成熟期干物質(zhì)與氮素積累分配的影響Fig.2.Proportion of dry matter accumulation and nitrogen accumulation in culm,leaves and panicles at maturity stage.

2.4 控釋摻混尿素對(duì)稻麥成熟期干物質(zhì)與氮素分配的影響

不施氮處理小麥成熟期干物質(zhì)分配表現(xiàn)出莖＞穗＞葉的特征，而各施氮處理均為穗＞莖＞葉(圖2)。各處理的水稻季成熟期干物質(zhì)分配均呈穗＞莖＞葉趨勢(shì)，與各施氮處理相比，摻混80%以上處理穗部干物質(zhì)分配明顯較少。

各處理的小麥成熟期氮素積累分配表現(xiàn)出明顯的穗＞莖＞葉趨勢(shì)，總體上葉部的氮素積累分配差異不大，不施氮處理的莖部氮素分配比例最大，而穗部以不施氮和摻混80%以上處理的氮素積累分配比例明顯較低(圖2)。各處理的水稻季成熟期氮素積累分配基本表現(xiàn)為穗＞葉＞莖，莖與葉的分配比例接近，其中摻混80%比例以上控釋氮肥處理的莖與葉的氮分配比例較多，穗部氮分配以不施氮處理較多，各施氮處理穗氮素積累分配比例總體呈隨摻混比例增加而呈遞減趨勢(shì)，單施控釋氮肥T6處理最低。

2.5 控釋摻混尿素對(duì)稻麥產(chǎn)量的影響

與常規(guī)施肥處理相比，摻混20%以上控釋氮肥各處理的稻麥產(chǎn)量均有顯著提高(表3)。小麥季產(chǎn)量隨摻混比例增加而先增加后下降，T4處理最高，較常規(guī)施肥處理顯著增產(chǎn)14.23%，較T6處理顯著增產(chǎn)7.37%。T4處理的小麥穗長(zhǎng)最長(zhǎng)，較常規(guī)施肥處理顯著增長(zhǎng)了1.28 cm，較T6處理顯著增長(zhǎng)了0.58 cm。T4處理旗葉的長(zhǎng)寬相對(duì)較長(zhǎng)，分別增長(zhǎng)了0.56 cm和0.02 cm，旗葉面積較常規(guī)施肥處理顯著增長(zhǎng)，提高了5.15%。

水稻產(chǎn)量也隨摻混比例增加而先增加后下降，T4處理最高，較常規(guī)施肥T1處理顯著增產(chǎn)10.93%，較T6處理顯著增產(chǎn)3.83%(表3)。水稻季各施氮處理的穗長(zhǎng)均無(wú)顯著差異，T4處理相對(duì)最優(yōu)。水稻每穗粒數(shù)隨摻混比例增加而增加，且添加40%控釋氮肥處理均顯著高于常規(guī)施肥T1處理。千粒重較常規(guī)施肥處理顯著增加了8.43%，較單施控釋氮肥T6處理顯著增加了8.35%，結(jié)實(shí)率較常規(guī)施肥處理顯著增加了4.07%，較T6處理顯著增加了3.23%。T4和T5處理水稻劍葉長(zhǎng)均顯著長(zhǎng)于常規(guī)施肥處理，分別增長(zhǎng)了1.49 cm和1.08 cm，摻混40%比例以上各控釋氮肥的劍葉面積均較常規(guī)施肥處理顯著提高，其中T4處理效果最佳，顯著增加了6.25%。

表3 不同控釋摻混尿素處理對(duì)稻麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響Table 3.Effect of different treatments on yield and yield components of wheat and rice.

2.6 控釋摻混尿素對(duì)稻麥氮素利用率的影響

從表4可知，摻混恰當(dāng)比例的控釋氮肥處理可明顯提高稻麥氮素利用率。小麥各控釋處理隨摻混比例增加，氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮素吸收效率、氮肥表觀利用率均先增加后減少，且均以T4處理效果最佳，分別較常規(guī)施肥處理增長(zhǎng)了14.21%、27.26%、17.50%、29.89%，分別較T6處理增長(zhǎng)了7.34%、13.37%、6.82%、8.51%。小麥季氮收獲指數(shù)總體差異不大，但各控釋處理隨摻混比例不斷增大，氮收獲指數(shù)也表現(xiàn)出先增加后下降趨勢(shì)，T3處理相對(duì)較優(yōu)，但仍較常規(guī)施肥處理有小幅回落，T6處理氮收獲指數(shù)最低，較常規(guī)施肥處理減少了3.99%。小麥各控釋處理隨摻混比例增加，土壤氮依存率呈先下降后回升的趨勢(shì)，其中T4處理明顯最低，較常規(guī)施肥處理下降了14.38%，較T6處理下降了4.89%。

水稻各控釋氮肥處理隨摻混比例增加，氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮素吸收效率、氮肥表觀表觀利用率均表現(xiàn)為先增加后下降，T4處理效果最優(yōu)，分別比常規(guī)施肥T1處理提高了10.93%、73.72%、19.15%、53.09%，分別比單施控釋氮肥T6處理提高了3.83%、18.86%、5.66%、11.75%(表4)。水稻氮收獲指數(shù)大致隨摻混比例增大而遞減，單施控釋氮肥T6處理的氮收獲指數(shù)最低，較常規(guī)施肥T1處理下降了8.51%。水稻各控釋處理隨摻混比例增加，土壤氮依存率表現(xiàn)為先下降后回升，T4處理最低，分別較常規(guī)施肥處理和T6處理減少了15.84%和4.80%。

3 討論

3.1 稻麥干物質(zhì)積累與分配、干物質(zhì)積累速率以及氮素積累與分配的差異

合理施肥促進(jìn)作物對(duì)養(yǎng)分吸收，匹配養(yǎng)分在關(guān)鍵生育期供應(yīng)[13]。李云春等[14]發(fā)現(xiàn)施入高量控釋氮肥促進(jìn)了水稻秸稈中較高的氮素積累，但產(chǎn)量升幅不大，以致作物貪青晚熟。而本研究發(fā)現(xiàn)在等量施肥條件下，水稻季添加80%比例以上各處理的莖與葉干物質(zhì)持續(xù)積累，表明了水稻季施用添加過(guò)多比例控釋氮肥在生育后期也會(huì)造成莖葉徒長(zhǎng)，抑制穗部生殖發(fā)育，出現(xiàn)貪青晚熟跡象。然而小麥生育后期的莖、葉干物質(zhì)積累特征與水稻不同。適度干旱改變了小麥莖部碳水化合物分配，調(diào)節(jié)關(guān)于糖的酶促活動(dòng)[15]，促進(jìn)莖向穗的能量轉(zhuǎn)運(yùn)，這可能是小麥貪青晚熟現(xiàn)象不及水稻明顯的原因之一。陳遠(yuǎn)學(xué)等[16]研究發(fā)現(xiàn)，不同施氮水平的小麥地上部各器官干物質(zhì)積累與分配存在差異，其中不施氮處理的莖與穗干物質(zhì)量占地上部總干物質(zhì)量的比例接近。本研究表明在成熟期干物質(zhì)分配中，小麥季處理出現(xiàn)莖＞穗＞葉的特殊現(xiàn)象，這與小麥穗部發(fā)育不充分有關(guān)。國(guó)內(nèi)外研究均表明缺氮會(huì)顯著抑制小麥每穗粒數(shù)[16-17]，明顯制約穗部形成發(fā)育與灌漿過(guò)程，抑制穗部干物質(zhì)積累，這與本研究結(jié)果一致。

表4 不同控釋摻混尿素處理對(duì)稻麥氮素利用率的影響Table 4.Effect of different treatments on nitrogen use efficiency of wheat and rice.

稻麥自拔節(jié)期起進(jìn)入主要生長(zhǎng)階段，莖、葉持續(xù)發(fā)育，干物質(zhì)積累速率迅速增加。前人大量研究表明，稻麥作物主要在灌漿期間干物質(zhì)大量累積，而在灌漿(開(kāi)花)前后的干物質(zhì)積累均較緩，呈慢-快-慢的“S”型曲線(xiàn)[18-19]。本研究中水稻季趨勢(shì)與之相符。但是湯永祿等[20]研究也發(fā)現(xiàn)，不同品種小麥的積累速率隨生育期推進(jìn)總體呈不斷上升趨勢(shì)，且開(kāi)花-成熟期明顯大于或近似于拔節(jié)-開(kāi)花期的積累速率，這與本研究中小麥季生長(zhǎng)速率規(guī)律相似。因此，對(duì)稻麥積累速率的研究還有待進(jìn)一步深入探討。

T4處理在稻麥生育中后期氮素積累最優(yōu)。該處理通過(guò)60%尿素在生育前期提供充足氮素，使作物分蘗充分，40%控釋氮肥的氮素持續(xù)補(bǔ)給，控制了無(wú)效分蘗數(shù)量，促進(jìn)養(yǎng)分由根向地上部各器官運(yùn)輸并構(gòu)建出高產(chǎn)群體，提高了地上部總氮素積累[21]，實(shí)現(xiàn)在控制土壤氮富集與流失的同時(shí)，促進(jìn)作物在關(guān)鍵生殖時(shí)期的氮吸收[22]。在水稻生育后期，施用添加過(guò)多比例控釋氮肥的水稻莖與葉氮素積累較多，單施控釋氮肥T6處理最明顯，小麥季也出現(xiàn)相似趨勢(shì)。稻麥氮素積累差異與干物質(zhì)積累規(guī)律基本一致，進(jìn)一步證明在本研究條件下，等氮施入過(guò)高比例控釋氮肥(80%比例以上)處理可能引起“氮肥后移”效果，導(dǎo)致秸稈含氮過(guò)高，影響氮素向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)[23-24]。

3.2 不同處理稻麥干物質(zhì)與氮素積累與分配以及產(chǎn)量和氮素利用率的關(guān)系

養(yǎng)分積累是作物干物質(zhì)生產(chǎn)的前提[25]，干物質(zhì)積累以及各營(yíng)養(yǎng)器官間暢通的物質(zhì)流向是高產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)與來(lái)源[26]。施用摻混適宜比例的控釋氮肥因養(yǎng)分釋放均勻，滿(mǎn)足作物營(yíng)養(yǎng)需求，可有效促進(jìn)作物氮素吸收，促進(jìn)地上部干物質(zhì)量生產(chǎn)[27-28]。葉片光合能力是決定干物質(zhì)與氮積累的核心因素之一[29]，其中旗（劍）葉性狀是光合能力直接控制因子[30]。施用摻混40%控釋氮肥的稻麥旗（劍）葉發(fā)育良好，長(zhǎng)、寬、面積均較優(yōu)，成為有利于旗（劍）葉發(fā)育并提高光合功能的主要生理原因[31]。

施用摻混控釋氮肥的處理通過(guò)維持土壤耕層高水平的無(wú)機(jī)氮濃度，減少氮損失，滿(mǎn)足作物在生育中后期養(yǎng)分需求，從而實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)和提高氮素利用率[8,32]。本研究中摻混20%比例以上各控釋氮肥處理對(duì)稻麥干物質(zhì)和氮積累以及增產(chǎn)效果良好，稻麥季均以T4處理氮素利用率最優(yōu)。各氮素利用率指標(biāo)綜合反映了植株對(duì)氮的吸收利用、環(huán)境效益、土壤-肥料-作物間氮素的依賴(lài)關(guān)系等[1]。與T4處理相比，添加80%比例以上控釋氮肥處理的氮素利用率相對(duì)較低，這是因?yàn)檩^高比例控釋氮肥一定程度引起作物貪青晚熟，影響了灌漿速率[33]。已有少量學(xué)者對(duì)小麥或水稻的適宜摻混比例進(jìn)行了探討[5,34,35]，研究結(jié)果存在差異，這一方面與當(dāng)?shù)貧夂蚝屯寥辣尘?、作物品種、人類(lèi)活動(dòng)不同有關(guān)[27]；另一方面還可能受施氮量與控釋氮肥類(lèi)型不一影響。

4 結(jié)論

一次性基施控釋摻混尿素可顯著促進(jìn)稻麥作物產(chǎn)量和氮素利用率提高，尿素?fù)交?0%～40%控釋氮肥處理成本較低，且在稻麥關(guān)鍵時(shí)期的干物質(zhì)與氮積累較高，干物質(zhì)與氮素分配在稻麥成熟期各器官中分配適宜，旗（劍）葉發(fā)育良好，光合作用潛力較大，產(chǎn)量與氮素利用率的綜合效果較佳。

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Effects of Controlled Release Blend Bulk Urea on the Yield and Nitrogen Use Efficiency of Wheat and Rice

ZHANG Jingsheng1,LI Bing1，*,WANG Changquan1,LUO Jing1,GU Jun1,LONG Sifan1,HE Jie1,XIANG Hao1, YIN Bin2

(1College of Resources,Sichuan Agricultural University,Chengdu 611130,China;2Institute of Soil Science,Chinese Academy of Sciences,Nanjing 210008, China;*Corresponding author,E-mail:benglee@163.com)

【Objective】A field experiment was conducted to investigate the effect of controlled-release fertilizer(CRF) combined with urea(UR)on the yield,nitrogen use efficiency and growth in wheat-rice rotation system.【Method】Seven fertilization patterns including non-N fertilization(CK),farmers’practice(T1),10%CRF+90%UR(T2),20%CRF+80% UR(T3),40%CRF+60%UR(T4),80%CRF+20%UR(T5),100%CRF(T6)were applied to test the effect of different nitrogen treatments on dry matter accumulation and distribution,the growth rate of dry matter,nitrogen accumulation and distribution,yield and yield components,nitrogen use efficiency.【Result】The dry matter and nitrogen accumulation in the mid-late stage of wheat and rice increased under the treatment with over 20%of controlled release fertilizer.Over 80% CRF addition decreased the dry matter and nitrogen accumulation in rice panicles,but increased accumulation in the stem and leaf,which resulted in late-maturing.Compared with T1,the yield was increased significantly with over 20%CRF addition,especially in the T4treatment.The yield of wheat was increased by 14.23%and for rice,by 10.93%.Compared with T6,the yield of wheat increased by 7.37%and for rice,by 3.83%respectively.With the increasing CRF addition ratio,the nitrogen partial productivity(NPP),nitrogen agronomy efficiency(NAE),nitrogen uptake efficiency(NUPE), nitrogen apparent utilization efficiency(NAUE)increased both in wheat and rice at beginning and decreased afterwards, with the peak in T4.In all the nitrogen treatments,the lowest nitrogen harvest index(NHI)was abserved in T6,the NHI of wheat and rice decreased by 3.99%and 8.51%,respectively.With the increasing CRF ratio,the contribution rate of soil nitrogen(CRSN)in both wheat and rice decreased at beginning and then increased,with the valley in T4.Compared with T1,the CRSN of wheat decreased by 14.38%and for rice,by 15.84%under T4treatment.【Conclusion】These results indicated that controlled-release fertilizer enhanced nitrogen absorption and distribution,promoted crop growth and development,as well as crops yield and nitrogen use efficiency.The rational addition ratio of CRF for wheat and rice production ranged frow 20%to 40%.

rice-wheat rotation;controlled release blend bulk urea;yield;nitrogen use efficiency

S143.1；S511.062

:A

：1001-7216(2017)03-0288-11

2016-10-28；修改稿收到日期：2016-12-29。

國(guó)家科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目(2013BAD07B13)；四川省科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目(2012JZ0003)。