魏海燕 李宏亮 程金秋 張洪程 戴其根 霍中洋 許 軻 郭保衛(wèi) 胡雅杰 崔培媛

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緩釋肥類型與運籌對不同穗型水稻產(chǎn)量的影響

魏海燕 李宏亮 程金秋 張洪程*戴其根 霍中洋 許 軻 郭保衛(wèi) 胡雅杰 崔培媛

揚州大學(xué)農(nóng)業(yè)部長江流域稻作技術(shù)創(chuàng)新中心/ 揚州大學(xué)江蘇省作物遺傳生理重點實驗室 / 糧食作物現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心, 江蘇揚州 225009

以大穗型品種甬優(yōu)2640和多穗型品種南粳9108為材料, 270 kg hm–2純氮條件下, 選用樹脂包衣(PCU)、硫包衣(SCU)和脲甲醛(UF)3種緩控釋肥類型, 設(shè)置了緩控釋肥與尿素均基施、緩控釋肥基施后分蘗期施尿素2種施肥方式, 以常規(guī)尿素定量分施為對照(CK)。結(jié)果表明, 緩控釋肥的應(yīng)用對甬優(yōu)2640無增產(chǎn)效應(yīng)。主要因為甬優(yōu)2640穗大粒多, 群體穎花量大。與CK比, 相對集中在前中期的肥效難以滿足植株全生育期生長, 中后期葉面積指數(shù)下降快, 氮素積累少, 光合勢弱, 物質(zhì)生產(chǎn)量不足, 不能實現(xiàn)群體大庫容的有效充實。而對南粳9108, 脲甲醛基施+尿素分蘗期施處理比CK增產(chǎn)5.2%~5.9%, 樹脂包衣基施+尿素分蘗期施和脲甲醛+尿素均基施處理與CK平產(chǎn)的同時可減少施肥2~3次。2種運籌方式中, 以緩控釋肥基施后分蘗期施用尿素處理能有效增加植株莖蘗數(shù), 提高成穗率和最終穗數(shù), 擴大葉面積指數(shù), 增強光合勢, 增加干物質(zhì)和氮素的積累, 獲得高產(chǎn)。3種肥料類型中, 產(chǎn)量呈現(xiàn)UF>PCU>SCU。脲甲醛基施+分蘗期施尿素處理之所以能使南粳9108獲得比CK更高的產(chǎn)量, 是因為UF的肥效在中后期依然能相對穩(wěn)定釋放, 配合尿素的分蘗期施用, 既保證了前期分蘗的發(fā)生, 又能保證高峰苗后穩(wěn)定的莖蘗數(shù)和群體葉面積指數(shù), 植株在拔節(jié)后的光合勢和物質(zhì)積累量大, 氮肥利用率高, 增產(chǎn)顯著。由此可見, 針對不同穗型和產(chǎn)量特性的水稻品種, 優(yōu)選緩控釋肥類型基施的同時, 分蘗期配合速效肥料的施用, 可獲得既省工又增產(chǎn)的效果。

緩控釋肥類型; 肥料運籌; 不同穗型水稻; 產(chǎn)量

水稻常規(guī)施氮一般采用基肥加多次追肥的方式[1], 這種方式存在施肥次數(shù)多、費工費時、肥料利用率低等缺點, 難以滿足高效、資源節(jié)約、環(huán)境友好的現(xiàn)代水稻生產(chǎn)要求。近年來, 利用多種調(diào)控機制使養(yǎng)分按照設(shè)定的釋放速率和周期緩慢或控制釋放、以滿足作物在一定生長季內(nèi)對養(yǎng)分需求的緩控釋肥得到了快速發(fā)展和應(yīng)用, 為現(xiàn)代作物生產(chǎn)簡化施肥、降低施肥勞動強度、提高肥料利用率提供了可能?，F(xiàn)有的緩控釋肥大體可分為物理型緩控釋肥(各種包膜肥料)和化學(xué)型緩釋肥(養(yǎng)分釋放抑制型肥料、阻溶型肥料及化學(xué)合成類肥料等)等類型[2-3]。不同類型緩控釋肥其養(yǎng)分釋放規(guī)律有差異[4-6], 對水稻生長發(fā)育有著不同的影響。已有的研究表明, 施用緩控釋肥, 可顯著降低稻田表土層和表面水NH4+-N的含量[7], 使氮素釋放過程與水稻吸氮過程基本一致, 減少氮肥損失[8], 提高水稻中、后期葉片中硝酸還原酶和谷氨酰胺合成酶的活性[9-10], 促進根系生長、延緩葉片衰老[11], 增加水稻產(chǎn)量, 提高氮肥利用率[12]。同時, 緩控釋肥的施用還能減少稻田N2O、CH4等溫室氣體的排放[13-15], 減少氮肥施用對環(huán)境的壓力。但邢曉鳴等[16]研究不同類型緩控釋肥及其組配對水稻生產(chǎn)發(fā)育的影響時也發(fā)現(xiàn), 單純的硫包衣或樹脂包衣緩控釋肥在水稻上應(yīng)用效果不佳, 而組配的摻混肥配合分蘗期施用速效氮肥, 可顯著提高水稻群體光合物質(zhì)生產(chǎn)和產(chǎn)量。但也有研究發(fā)現(xiàn)[14, 17-18], 一旦緩控釋肥的肥效釋放與水稻需肥規(guī)律存在一定差異時,施用緩控釋肥則難以達到優(yōu)化群體質(zhì)量和增產(chǎn)效果。以上研究大多是緩控釋肥在某一類型水稻上的應(yīng)用研究。緩控釋肥因類型不同其肥效釋放有差異, 而水稻植株也會因品種不同對氮素的吸收存在差異。本試驗選用長江中下游近年來新推出的高產(chǎn)大穗型品種甬優(yōu)2640和優(yōu)質(zhì)多穗型品種南粳9108為材料, 在等量施氮條件下, 比較3種緩控釋肥類型及其與尿素的配施方法對產(chǎn)量的影響, 以期為緩控釋肥的因種施用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2014—2015年在泰州市姜堰區(qū)沈高鎮(zhèn)河橫試驗基地進行, 土壤類型為潴育型水稻土, 土壤0~20 cm耕層含有機質(zhì)36.13 g kg–1、全氮2.14 g kg–1、速效磷5.81 mg kg–1、速效鉀163.02 mg kg–1, pH 6.72。

供試水稻為大穗型品種甬優(yōu)2640, 多穗型品種南粳9108。

供試肥料類型為樹脂包衣PCU (N 21%); 硫包衣SCU (N 37%); 脲甲醛UF (N 16%); 普通尿素(N 46%)。

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用毯苗機插塑盤育秧, 5月31日播種, 甬優(yōu)2640播種量為每盤80 g, 南粳9108播種量為每盤120 g。6月20日秸稈還田條件下機械移栽。甬優(yōu)2640栽插密度為22.5萬穴 hm–2(14.6 cm × 30.0 cm), 每穴2株苗; 南粳9108栽插密度為28.5萬穴 hm–2(11.7 cm × 30.0 cm), 每穴4株苗。每處理小區(qū)面積25.5 m2, 重復(fù)3次。各小區(qū)間作埂隔離, 并用塑料薄膜覆蓋埂體, 單獨排灌。

試驗每公頃施用純氮270 kg, 其中緩控釋肥與尿素以5∶4的比例配合施用。設(shè)置3種緩控釋肥類型和2種施肥方式。其中緩控釋肥類型包括樹脂包衣、硫包衣、脲甲醛。肥料施用方式依據(jù)施用時間的不同分為緩控釋肥與尿素均基施、緩控釋肥料基施后分蘗期施用尿素。以普通尿素定量分施為對照(CK), 具體處理名稱、肥料用量與施用時間見表1?；视谒疽圃郧笆┯? 分蘗肥于水稻移栽后5~7 d施用, 促花肥和保花肥分別于倒四葉葉齡和倒二葉葉齡期施用。同時增設(shè)不施氮肥空白處理, 以計算肥料利用率。除氮肥外, 以過磷酸鈣和氯化鉀的形式分別基施P2O5和K2O各150 kg hm–2。其他水分與病蟲害管理按高產(chǎn)栽培要求統(tǒng)一進行。

表1 各處理氮肥種類、用量(kg hm–2純N)與施用時間

B(PCU+U): 樹脂包衣+尿素均基施; B(SCU+U): 硫包衣+尿素均基施; B(UF+U): 脲甲醛+尿素均基施; B(PCU)+T(U): 樹脂包衣基施+分蘗期施尿素; B(SCU)+T(U): 硫包衣基施+分蘗期施尿素; B(UF)+T(U): 脲甲醛基施+分蘗期施尿素; CK: 普通尿素定量分施。

B(PCU+U): both polymer-coated urea and conventional urea as basal fertilizer; B(SCU+U): both sulfur-coated urea and conventional urea as basal fertilizer; B(UF+U): both urea formaldehyde and conventional urea as basal fertilizer; B(PCU)+T(U): polymer-coated urea as basal fertilizer with conventional urea as tillering fertilizer; B(SCU)+T(U): sulfur-coated urea as basal fertilizer with conventional urea as tillering fertilizer; B(UF)+T(U): urea formaldehyde as basal fertilizer with conventional urea as tillering fertilizer; CK: common urea applied separately.

1.3 測定指標及方法

1.3.1 莖蘗動態(tài) 每小區(qū)定點20穴, 于移栽后每隔7 d調(diào)查莖蘗數(shù)直至分蘗停止發(fā)生, 計算成穗率。

1.3.2 葉面積、干物重和含氮率 分別于拔節(jié)期、抽穗期、成熟期, 按小區(qū)莖蘗數(shù)的平均值取有代表性的植株4穴, 采用長寬法測定植株葉面積, 計算葉面積指數(shù)。將所取植株樣品105℃殺青, 80℃烘至恒重后測定各器官及全株的干物重。樣品粉碎后采用H2SO4-H2O2消化, 半微量凱氏定氮法測定植株含氮率。

1.3.3 產(chǎn)量及其結(jié)構(gòu) 成熟期采用每塊田五點普查100穴, 計算有效穗數(shù), 按每小區(qū)的平均穗數(shù)取有代表性的植株4穴, 測定每穗粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重等, 計算理論產(chǎn)量, 并實收計產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)計算與統(tǒng)計分析

氮肥吸收利用率(%) = (施氮處理總吸氮量–無氮處理總吸氮量)/施氮量×100。

光合勢(m2d m–2) = (L1+L2)×(t2–t1)/2; 式中, L1和L2為前后2次測定的葉面積指數(shù), t1和t2為前后2次測定的時間。

2年試驗的產(chǎn)量在年度間差異不顯著, 因此, 本文以2015年數(shù)據(jù)為主。以Microsoft Excel 2013處理數(shù)據(jù), 運用DPS V7.05數(shù)據(jù)處理軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 緩控釋肥類型及其運籌對不同穗型水稻產(chǎn)量的影響

大穗型品種甬優(yōu)2640, 與普通尿素定量分施(CK)相比, 緩控釋肥的施用無增產(chǎn)效應(yīng)。緩控釋肥基施+分蘗期施尿素比相對應(yīng)的緩控釋肥+尿素均基施處理略增產(chǎn), 但差異不顯著(表2)。

多穗型品種南粳9108的脲甲醛基施+分蘗期施尿素處理比CK增產(chǎn)5.2%~5.9%, 而樹脂包衣基施+分蘗期施尿素、脲甲醛+尿素均基施[B(UF+U)]處理與CK產(chǎn)量相當, 無顯著差異。緩控釋肥基施+分蘗期施尿素比相應(yīng)的緩控釋肥+尿素均基施處理顯著增產(chǎn)。相同運籌方式下, 3種緩控釋肥處理的產(chǎn)量, 脲甲醛>樹脂包衣>硫包衣。分析產(chǎn)量各構(gòu)成因素, 與緩控釋肥料+尿素均基施處理相比, 緩控釋肥基施+分蘗期施尿素處理, 主要通過增加穗數(shù)提高了群體穎花量, 獲得高產(chǎn)。

2.2 緩控釋肥類型及其運籌對不同穗型水稻莖蘗動態(tài)及成穗率的影響

2種不同類型品種莖蘗動態(tài)的變化規(guī)律基本一致(圖1)。移栽后至分蘗盛期, 不同緩控釋肥類型及其運籌處理的莖蘗數(shù)均大于CK。其中緩控釋肥基施+分蘗期施尿素各處理的莖蘗數(shù)顯著高于緩控釋肥+尿素均基施各處理。相同運籌方式下, 高峰苗前, 各處理莖蘗數(shù)以硫包衣>脲甲醛>樹脂包衣, 高峰苗后, 以脲甲醛>樹脂包衣>硫包衣。

表2 緩控釋肥類型及其運籌對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著?？s寫同表1。

Values followed by different lowercase letters are significantly different at the 0.05 probability level, respectively. Abbreviations are the same as those given in Table 1.

縮寫同表1。Abbreviations are the same as those given in Table 1.

2種類型水稻中, 施用緩控釋肥各處理的成穗率要低于CK (圖2)。且緩控釋肥基施+分蘗期施尿素處理的成穗率顯著高于對應(yīng)的緩控釋肥料+尿素均基施處理。相同運籌方式下, 3種緩控釋肥類型的成穗率呈樹脂包衣>脲甲醛>硫包衣處理。甬優(yōu)2640與南粳9108表現(xiàn)一致。

縮寫同表1。Abbreviations are the same as those given in Table 1.

2.3 緩控釋肥類型及其運籌對不同穗型水稻葉面積指數(shù)的影響

甬優(yōu)2640拔節(jié)期, 緩控釋肥處理的葉面積指數(shù)高于CK。抽穗和成熟期, 緩控釋肥處理的葉面積指數(shù)低于CK (表3), 且緩控釋肥基施+分蘗期施尿素處理的葉面積指數(shù)比相對應(yīng)的緩控釋肥料+尿素均基施略有增加, 但是不顯著。相同運籌方式下, 3種緩控釋肥料處理的葉面積指數(shù)呈脲甲醛>樹脂包衣>硫包衣。

表3 緩控釋肥類型及其運籌對水稻葉面積指數(shù)的影響

同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著?？s寫同表1。

Values followed by different lowercase letters are significantly different at the 0.05 probability level, respectively. Abbreviations are the same as those given in Table 1.

南粳9108拔節(jié)期, 緩控釋肥處理的葉面積指數(shù)也高于CK; 抽穗期與成穗期, 脲甲醛基施+分蘗期施尿素處理的葉面積指數(shù)高于CK, 而樹脂包衣基施+分蘗期施尿素和脲甲醛肥+尿素均基施兩處理的葉面積指數(shù)與CK相當。緩控釋肥基施+分蘗期施尿素處理的葉面積指數(shù)要顯著大于相對應(yīng)的緩控釋肥+尿素均基施處理。相同運籌方式下, 3種緩控釋肥料處理的葉面積指數(shù), 脲甲醛>樹脂包衣>硫包衣。

不同緩控釋肥類型及運籌處理對2種類型品種葉面積的衰減率無顯著影響。

2.4 緩控釋肥類型及其運籌對不同穗型水稻光合勢的影響

甬優(yōu)2640, 播種至拔節(jié)階段, 緩控釋肥處理的光合勢高于CK。拔節(jié)后, 緩控釋肥處理的光合勢低于或顯著低于CK, 且緩控釋肥基施+分蘗期施尿素處理的光合勢比相對應(yīng)的緩控釋肥+尿素均基施有所增加, 但在抽穗至成熟階段未能達到顯著差異。相同運籌方式下, 3種緩控釋肥處理的光合勢呈脲甲醛>樹脂包衣>硫包衣(表4)。

表4 緩控釋肥類型及其運籌對水稻光合勢的影響

同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著。縮寫同表1。

SS: sowing stage; JS: jointing stage; HS: heading stage; MS: maturity stage. Values followed by different lowercase letters are significantly different at the 0.05 probability level, respectively. Other abbreviations are the same as those given in Table 1.

南粳9108播種至拔節(jié)階段, 緩控釋肥處理的光合勢也高于CK。拔節(jié)后, 脲甲醛或樹脂包衣基施+分蘗期施尿素和脲甲醛肥料+尿素均基施三處理的光合勢高于CK, 而其他處理低于CK。拔節(jié)后, 緩控釋肥基施+分蘗期施尿素處理的光合勢顯著大于相對應(yīng)的緩控釋肥料+尿素均基施處理, 尤其是抽穗至成熟階段。相同運籌方式下, 3種緩控釋肥處理的光合勢呈脲甲醛>樹脂包衣>硫包衣。

2.5 緩控釋肥類型及其運籌對不同穗型水稻物質(zhì)積累量與積累比例的影響

甬優(yōu)2640播種至拔節(jié), 拔節(jié)至抽穗階段, 緩控釋肥處理的物質(zhì)積累量和積累比例高于CK, 而抽穗至成熟階段, 緩控釋肥處理的物質(zhì)積累量和積累比例低于CK。緩控釋肥基施+分蘗期施尿素處理的物質(zhì)積累量比相應(yīng)的緩控釋肥+尿素均基施處理略高, 但中后期尤其是抽穗至成熟階段, 未能達到顯著水平。相同運籌方式下, 3種緩控釋肥處理的物質(zhì)積累量在抽穗至成熟階段呈脲甲醛>樹脂包衣>硫包衣(表5)。

南粳9108播種至拔節(jié)階段, 除脲甲醛或樹脂包衣基施+分蘗期施尿素處理的物質(zhì)積累量顯著高于CK外, 其他處理物質(zhì)積累量僅略高于CK或相當。拔節(jié)至抽穗階段, 脲甲醛+尿素分蘗期施或一次性基施處理的物質(zhì)積累量顯著高于CK, 而抽穗至成熟階段, 僅脲甲醛+分蘗期施尿素處理的物質(zhì)積累量要顯著高于CK。相同運籌方式下, 3種緩控釋肥處理的物質(zhì)積累量在各生育階段均呈脲甲醛>樹脂包衣>硫包衣, 以抽穗至成熟階段差異最為顯著。

表5 緩控釋肥類型及其運籌對水稻物質(zhì)積累量及比例的影響

同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著?？s寫同表1。

SS: sowing stage; JS: jointing stage; HS: heading stage; MS: maturity stage. Values followed by different lowercase letters are significantly different at the 0.05 probability level, respectively. Other abbreviations are the same as those given in Table 1.

2.6 緩控釋肥類型及其運籌對不同穗型水稻氮素積累量與積累比例的影響

甬優(yōu)2640播種至拔節(jié)階段, 緩控釋肥處理的氮素積累量和積累比例高于CK, 而拔節(jié)至抽穗和抽穗至成熟階段, 緩控釋肥處理的氮素積累量和積累比例低于CK。緩控釋肥基施+分蘗期施尿素處理的氮素積累量比相對應(yīng)的緩控釋肥+尿素均基施處理高, 但抽穗至成熟階段, 未能達到顯著差異。相同運籌方式下, 3種緩控釋肥處理的氮素積累量在播種至拔節(jié)階段呈樹脂包衣>脲甲醛>硫包衣, 而拔節(jié)至抽穗和抽穗至成熟階段呈脲甲醛>樹脂包衣>硫包衣(表6)。

南粳9108播種至拔節(jié)階段, 緩控釋肥處理的氮素積累量和積累比例高于CK, 拔節(jié)至抽穗和抽穗至成熟階段, 除脲甲醛基施+分蘗期施尿素處理的氮素積累量與積累比例與CK相當外, 其他處理顯著低于CK。緩控釋肥基施+分蘗期施尿素處理的氮素積累量比相應(yīng)的緩控釋肥+尿素均基施處理高, 以拔節(jié)至抽穗和抽穗至成熟階段最為顯著。相同運籌方式下, 3種緩控釋肥處理的氮素積累量在拔節(jié)至抽穗和抽穗至成熟階段均呈脲甲醛>樹脂包衣>硫包衣。

表6 緩控釋肥類型及其運籌對水稻氮素積累量及比例的影響

同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著?？s寫同表1。

SS: sowing stage; JS: jointing stage; HS: heading stage; MS: maturity stage. Values followed by different lowercase letters are significantly different at the 0.05 probability level, respectively. Abbreviations are the same as those given in Table 1.

2.7 緩控釋肥類型及其運籌對不同水稻品種氮肥利用率的影響

在甬優(yōu)2640中, 不施氮肥空白處理的吸氮量為129.09 kg hm–2, 緩控釋肥處理的氮肥利用率低于CK (圖3)。緩控釋肥基施+分蘗期施尿素比相對應(yīng)的緩控釋肥+尿素均基施氮素利用率提高。相同運籌方式下, 3種緩控釋肥處理的氮素利用率為脲甲醛>樹脂包衣>硫包衣。

南粳9108不施氮肥空白處理的吸氮量為104.10 kg hm–2, 脲甲醛基施+分蘗期施尿素處理的氮肥利用率高于CK, 而樹脂包衣基施+分蘗期施尿素、脲甲醛+尿素均基施處理的氮肥利用率略低于CK, 但未達顯著差異。與甬優(yōu)2640類似, 緩控釋肥基施+分蘗期施尿素比相對應(yīng)的緩控釋肥+尿素均基施氮素利用率高。相同運籌方式下, 3種緩控釋肥處理的氮素利用率為脲甲醛>樹脂包衣>硫包衣。

縮寫同表1。Abbreviations are the same as those given in Table 1.

3 討論

3.1 緩控釋肥類型及其運籌對水稻產(chǎn)量的影響

不同類型緩控釋肥的肥效控制或緩慢釋放的機理及影響因素有所不同。樹脂、硫包衣等控釋肥是將包膜材料直接在顆粒尿素表面縮合成膜狀物, 其養(yǎng)分釋放影響因素主要有調(diào)節(jié)成膜的物質(zhì)組成、膜的厚度和溫度[19]。而脲甲醛則是由甲醛和尿素在一定條件下反應(yīng)縮合形成, 根據(jù)甲醛與尿素反應(yīng)的摩爾比不同, 獲得亞甲基二脲、二亞甲基三脲、三亞甲基四脲、四亞甲基五脲和五亞甲基六脲等縮合物?？s合度越高, 分子鏈越長、在水中的溶解度越小, 其肥效期越長[20]。正是由于以上不同, 前人關(guān)于緩控釋肥施用效應(yīng)的研究具有一定的差異。李玥等[12]研究發(fā)現(xiàn), 相對于常規(guī)尿素運籌, 樹脂包膜緩控釋氮肥能有效促進機插稻物質(zhì)積累和增產(chǎn), 而硫包膜和抑制劑包膜緩控釋氮肥不利于水稻增產(chǎn)增效。彭玉等[21]研究緩控釋肥在不同移栽秧齡施肥對水稻根系形態(tài)及籽粒產(chǎn)量的結(jié)果表明, 與其他類型肥料相比, 雜交中稻在五葉一心移栽并施用樹脂包膜的控釋肥可獲得高產(chǎn)。胡春花等[22]研究發(fā)現(xiàn), 盡管樹脂包膜緩釋尿素能促進水稻增產(chǎn), 但水稻生產(chǎn)后期有貪青和倒伏現(xiàn)象, 而脲甲醛和水溶性聚合物包膜緩控釋肥, 能促進水稻后期葉青稈壯、成熟期適中, 獲得穩(wěn)定高產(chǎn)。在本試驗條件下, 不同類型緩控釋肥對水稻的增產(chǎn)效應(yīng)呈脲甲醛>樹脂包衣>硫包衣。這可能是由于影響包膜類肥料養(yǎng)分釋放的主要因素是溫度,而影響脲甲醛肥料的因素為土壤微生物, 南方稻季高溫多濕的條件非常不利于包膜類控釋肥肥效按照預(yù)期曲線穩(wěn)定釋放[17]。已有的研究認為, 緩控釋肥能顯著提高水稻生育中后期葉片SPAD值和凈光合速率[23], 延緩葉片衰老, 促進根系生長[11], 增加根系活力, 增強植株對養(yǎng)分的吸收和地上部的物質(zhì)積累[24], 提高氮肥利用效率[25], 增加籽粒產(chǎn)量[26]。在本試驗的南粳9108中, 與普通尿素定量分施相比, 脲甲醛肥料基施+尿素分蘗期處理之所以能夠增產(chǎn), 是由于提高了植株在各個生育時期的葉面積指數(shù)和光合勢, 增強了植株的干物質(zhì)和氮素積累, 提高了氮肥利用效率。由于緩控釋肥肥效釋放相對要慢, 一次性基施條件下難以滿足作物前期生長的需要[16,27], 為此本試驗在一次性施用緩控釋肥的同時, 以基肥或分蘗肥的方式配施了一定比例的速效尿素, 以探索緩控釋肥與尿素的運籌方式對水稻產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明, 緩控釋肥基施+分蘗期施尿素比相應(yīng)的緩控釋肥+尿素均基施處理的產(chǎn)量高, 以南粳9108最為顯著。與緩控釋肥+尿素均基施相比, 緩控釋肥料基施+分蘗期施尿素的各處理, 能有效增加植株分蘗, 提高莖蘗成穗率, 以保證植株中后期具有較高的葉面積指數(shù)進行光合生產(chǎn), 形成高產(chǎn)。針對以上水稻生長發(fā)育對養(yǎng)分的需求, 今后可探索不同緩釋期的緩釋肥料按照一定比例混合、一次性基施方法, 不僅可以簡化水稻生產(chǎn)中的施肥次數(shù), 還能滿足水稻生長發(fā)育對養(yǎng)分的階段性需求。

3.2 緩控釋肥施用對不同穗型水稻品種產(chǎn)量的影響

已有的研究表明, 緩控釋肥料的實際應(yīng)用還受到品種、土壤類型、地力水平、灌溉方式等因素的影響。徐明崗等[7]研究表明, 針對早稻和晚稻品種, 要分別選擇不同的緩控釋肥料, 才能有利于水稻獲得高產(chǎn)。張小翠等[28]研究表明, 緩控釋肥在黏土上的施用效果要優(yōu)于在沙土上。而王永軍等[29]研究發(fā)現(xiàn), 在低地力條件下施用緩釋期短的控釋肥、在高地力下施用緩釋期較長的控釋肥更有利于玉米高產(chǎn)。同時, 在水稻生產(chǎn)中, 與常規(guī)淹水灌溉相比, 干濕交替灌溉條件下, 施用緩控釋肥能保持氮素的高效釋放, 提高植株氮素積累, 利于高產(chǎn)群體的形成[30-31]。本試驗的研究表明, 緩控釋肥的應(yīng)用效果還因品種生長發(fā)育特性而有所差異。對于大穗型的秈粳雜交稻甬優(yōu)2640, 無論何種緩控釋肥+尿素一次性基施還是+尿素分蘗期施處理, 均沒有獲得預(yù)期的增產(chǎn)效果, 而對于多穗型品種南粳9108, 脲甲醛+尿素基施或+尿素分蘗期施處理和樹脂包衣基施+尿素分蘗期施處理與CK相比卻能增產(chǎn)或在平產(chǎn)的基礎(chǔ)上減少施肥次數(shù)。這可能是由于, 相對于CK, 同一品種的各緩控釋肥處理在播種至拔節(jié)的氮素積累量與積累比例均高于CK, 即緩控釋肥各處理的肥效相對集中在前中期。這種肥效釋放模式, 使得即使是同類緩控釋肥料的同種施用方法, 對兩種不同穗型品種的產(chǎn)量具不同的效果: 對于大穗型品種甬優(yōu)2640, 集中在前中期的肥效盡管可以形成一定數(shù)量的穗數(shù)和5.32′108~6.00′108hm–2的群體穎花量, 但是抽穗后, 相對于CK, 其葉面積指數(shù)下降快, 生長發(fā)育中后期的氮素積累少, 光合勢弱, 物質(zhì)生產(chǎn)量不足, 難以滿足群體大庫容充實需求, 不能發(fā)揮大穗型品種的產(chǎn)量優(yōu)勢[32]。對于多穗型品種南粳9108, 前期肥效的釋放有利于分蘗的發(fā)生, 在獲得足夠穗數(shù)的同時, 群體穎花量相對適中(3.93′108~4.75′108hm–2), 因此部分肥效相對較長的緩控釋肥料在拔節(jié)后能保證植株維持一定數(shù)量的葉面積指數(shù)和氮素吸收, 促進物質(zhì)生產(chǎn)的同時實現(xiàn)了群體中等庫容的有效充實, 獲得與CK相當或更高的產(chǎn)量。因此, 針對中后期生長具有優(yōu)勢的大穗型品種, 其緩控釋肥的應(yīng)用, 可探索性選擇一些肥效集中在中后期發(fā)揮的緩控釋肥或緩控釋肥基施配合部分尿素做穗肥施用, 以滿足大穗型品種中后期籽粒灌漿的物質(zhì)生產(chǎn)需求。

4 結(jié)論

在本試驗條件下, 與CK相比, 緩控釋肥的應(yīng)用對大穗型品種甬優(yōu)2640無增產(chǎn)效應(yīng), 而對多穗型品種南粳9108, 脲甲醛肥基施+分蘗期施尿素處理比CK增產(chǎn)5.2%~5.9%, 樹脂包衣基施+分蘗期施尿素和脲甲醛+尿素均基施處理與CK產(chǎn)量相當?shù)耐瑫r可減少施肥次數(shù)。2種運籌方式中, 以緩控釋肥基施后分蘗期施尿素處理更容易獲得高產(chǎn), 3種緩控釋肥類型中, 產(chǎn)量呈現(xiàn)脲甲醛>樹脂包衣>硫包衣。與緩控釋肥+尿素同時基施處理相比, 緩控釋肥基施后分蘗期施用尿素, 可有效增加植株莖蘗數(shù), 提高成穗率和最終穗數(shù), 增加群體穎花量, 提高植株在各個生育時期的葉面積指數(shù)和光合勢, 增加干物質(zhì)和氮素積累量。與其他類型緩控釋肥相比, 脲甲醛的肥效在植株生長的前中后期能相對穩(wěn)定釋放, 其基施配合尿素的分蘗期施用, 既保證了前期分蘗的發(fā)生, 又能保證高峰苗后穩(wěn)定的莖蘗數(shù)和群體葉面積指數(shù), 植株在拔節(jié)至抽穗和抽穗至成熟階段的光合勢和物質(zhì)積累量大, 氮肥利用率高, 從而獲得高產(chǎn)。

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Effects of Slow/Controlled Release Fertilizer Types and Their Application Regime on Yield in Rice with Different Types of Panicle

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Innovation Center of Rice Cultivation Technology in Yangtze Valley, Ministry of Agriculture / Jiangsu Key Laboratory of Crop Genetics and Physio-logy / Co-Innovation Center for Modern Production Technology of Grain Crops, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China

Rice cultivars of Yongyou 2640 with big panicle and Nanjing 9108 with more panicles were adopted in this study. Three types of slow/controlled release fertilizer (polymer-coated urea, sulfur-coated urea, and urea formaldehyde) and two fertilization methods (both slow/controlled release fertilizer and conventional urea as basal fertilizer, slow/controlled release fertilizer as basal fertilizer with conventional urea as tillering fertilizer) were applied in field with conventional urea split fertilization as control (CK). The application of slow/controlled release fertilizer could not increase the yield of Yongyou 2640 that has big panicles and a large amount of spikelets. Compared with CK, most nitrogen of slow/controlled release fertilizers were released at early and middle stage of rice resulting in rapid decrease of LAI, fewer nitrogen accumulation and LAD, insufficient dry matter production and poor grain filling at middle and late stage. For Nanjing 9108, compared with CK, the yield in treatment with urea formaldehyde as basal fertilizer and conventional urea as tillering fertilizer was increased by 5.2% to 5.9%. And rice yield in treatment with polymer-coated urea as basal fertilizer and conventional urea as tillering fertilizer or treatment with both urea formaldehyde and conventional urea as basal fertilizer was similar to that of CK, while the fertilizer application frequency was decreased by 2 to 3 times. Rice yields in treatments with slow/controlled release fertilizer as basal fertilizer and conventional urea as tillering fertilizer were higher than those in treatments with both slow/controlled release fertilizer and conventional urea as basal fertilizer. Compared with the application of both slow/controlled release fertilizer and conventional urea as basal fertilizer, the application of slow/controlled release fertilizer as basal fertilizer and conventional urea as tillering fertilizer could increase the number of rice tillers effectively with a large number of panicles and a higher percentage of productive tillers. Meanwhile, the leaf area index and leaf area duration in treatment with both slow/controlled release fertilizer and conventional urea as basal fertilizer were large, which could enhance the accumulation of dry matter and nitrogen in rice. Rice yield by using different types of slow/controlled release fertilizer showed a tendency of urea formaldehyde > polymer-coated urea > sulfur-coated urea. In Nanjing 9108, the reason of high yield by using urea formaldehyde was that, nitrogen of urea formaldehyde could be steadily released at the late stage also, therefore, the application of urea formaldehyde as basal fertilizer and conventional urea as tillering fertilizer could not only promote tillering but also maintain a high level of productive tiller and leaf area index after peak seedling stage. And the highest leaf area duration, dry matter accumulation after elongating and the final nitrogen use efficiency were beneficial to obtain high yield. In conclusion, for rice cultivars with different types of panicle and various characteristics of yield, the application of optimal type of slow/controlled release fertilizer as basal fertilizer and conventional urea as tillering fertilizer can achieve labor saving and yield increasing simultaneously in rice production.

Type of slow/controlled release fertilizer; Application regime of fertilizer; Ricewith different types of panicle; Yield

10.3724/SP.J.1006.2017.00730

本研究由國家重點研發(fā)計劃項目(2016YFD0300503), 江蘇省重點研發(fā)計劃項目(BE2016344), 江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新基金項目(CX[12]1003-9), 國家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(201303102)和揚州大學(xué)科技創(chuàng)新培育基金項目(2016CXJ056)資助。

This work was financed by the National Key Research and Development Programs (2016YFD0300503), the Key Research and Development Programs of Jiangsu Province (BE2016344), the Agricultural Technology Independent Innovation Fund of Jiangsu Province (CX[12]1003-9), the China Special Fund for Agro-scientific Research in the Public Interest (201303102), and the Science and Technology Innovation Fund of Yangzhou University (2016CXJ056).

(Corresponding author): 張洪程, E-mail: hczhang@yzu.edu.cn

E-mail: wei_haiyan@163.com

(收稿日期): 2016-11-10; Accepted(接受日期): 2017-01-21; Published online(網(wǎng)絡(luò)出版日期):2017-02-17.

URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20170217.0954.004.html