不同施氮處理對水稻油菜輪作土壤氮素供應(yīng)與作物產(chǎn)量的影響

何杰，李冰，王昌全，李玉浩，楊幫鳳，張敬昇，向毫，尹斌，李鴻浩

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不同施氮處理對水稻油菜輪作土壤氮素供應(yīng)與作物產(chǎn)量的影響

何杰1，李冰1，王昌全1，李玉浩1，楊幫鳳1，張敬昇1，向毫1，尹斌2，李鴻浩1

（1四川農(nóng)業(yè)大學(xué)資源學(xué)院，成都611130；2中國科學(xué)院南京土壤研究所，南京210008）

【目的】探究不同施氮處理對水稻油菜輪作區(qū)土壤氮素養(yǎng)分及作物產(chǎn)量的影響，并重點分析不同處理在水稻油菜輪作間的差異及原因。【方法】2014—2015年在成都市典型水稻油菜輪作區(qū)進行連續(xù)兩年小區(qū)定位試驗，試驗處理包括不施氮（CK）、單施尿素（UR）、40%控釋氮肥+60%尿素（40%CRU）和單施控釋氮肥（CRU）。研究不同處理對水稻油菜輪作條件下土壤無機氮、酶活性、作物產(chǎn)量及氮素利用率的影響?！窘Y(jié)果】（1）相較UR處理，40%CRU處理能顯著提高水稻生育中后期土壤無機氮含量；油菜蕾薹期到成熟期，土壤無機氮含量隨控釋氮肥添加量的增加而增大，40%CRU、CRU處理間無顯著差異。（2）各施氮處理相比，在作物生育前期UR處理土壤脲酶和蛋白酶活性最高。隨生育期推進，添加控釋氮肥處理土壤酶活性均高于UR處理，但40%CRU、CRU處理間差異較小。兩季作物相比，水稻季土壤脲酶和蛋白酶活性整體均呈升高-降低的趨勢，孕穗期出現(xiàn)峰值；而油菜季土壤脲酶活性隨生育期發(fā)展逐漸降低，添加控釋氮肥處理蛋白酶活性先升高后降低。（3）水稻油菜產(chǎn)量均以40%CRU處理最大，兩年水稻產(chǎn)量分別較UR處理增產(chǎn)597.04 kg·hm-2（2014年）和582.61 kg·hm-2（2015年），提高了7.50%—7.83%；油菜增產(chǎn)391.19 kg·hm-2（2014年）和378.49 kg·hm-2（2015年），提高了15.39%—16.70%。產(chǎn)量與構(gòu)成因子的回歸方程顯示，水稻穗粒數(shù)和結(jié)實率與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，40%CRU處理穗粒數(shù)較UR處理提高15.17%（2014年）和17.72%（2015年），結(jié)實率提高4.49%（2014年）和4.44%（2015年）。油菜產(chǎn)量與每角粒數(shù)和總角果數(shù)相關(guān)性顯著，40%CRU處理每角粒數(shù)最多，總角果數(shù)較UR處理兩年分別增加8.98%（2014年）和13.80%（2015年）。（4）施氮顯著提高水稻油菜成熟期地上部分氮積累量，且均以40%CRU處理最大。相較其余施氮處理，40%CRU處理的水稻成熟期氮積累量提高了6.21%—21.83%（2014年）、6.51%—20.74%（2015年），油菜成熟期氮積累量提高了8.42%—24.74%（2014年）、9.39%—22.77%（2015年）。施氮處理能有效提高水稻油菜作物的氮肥表觀利用率、氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)利用率，且均以40%CRU處理最優(yōu)，CRU處理次之?！窘Y(jié)論】添加控釋氮肥的處理可有效改善水稻油菜生育中后期的土壤酶活性與氮素供應(yīng)，顯著增加水稻和油菜作物產(chǎn)量，提高氮素利用率。其中，控釋摻混尿素處理土壤的氮素供應(yīng)適宜，能有效促進作物對氮素的吸收利用，產(chǎn)量水平更大。

水稻油菜輪作；控釋氮肥；土壤無機氮；酶活性；產(chǎn)量；氮素利用率

0 引言

【研究意義】氮是作物生長發(fā)育所需的重要營養(yǎng)元素[1]。但片面追求高產(chǎn)而過量施用氮肥不僅造成氮肥利用率低[2]、資源浪費[3]，還可能加劇溫室效應(yīng)、水體富營養(yǎng)化等環(huán)境問題[4-5]。水稻和油菜是四川省的主要作物，普遍采用水稻油菜輪作模式種植[6]，在種植中往往需要多次追肥，增大了勞動投入?？蒯尩誓苎娱L氮素供應(yīng)周期[7]，減輕勞作強度，但單施控釋氮肥易造成作物前期缺肥[8]。采用控釋肥摻混尿素處理改進一次性施肥技術(shù)[9]，可望既滿足于作物生長需求，又降低勞動投入?！厩叭搜芯窟M展】王曉琪等[10]研究發(fā)現(xiàn)一次性基施控釋肥摻混尿素能使水稻土壤無機氮維持在較高水平，相較多次施用普通尿素處理，摻混處理能提高水稻產(chǎn)量和氮素利用率。王素萍等[11]研究發(fā)現(xiàn)，60%控釋氮肥摻混40%尿素能明顯提高油菜籽粒產(chǎn)量和經(jīng)濟效益。張敬昇等[12]研究了不同比例配施控釋氮肥在水旱輪作下對稻麥作物生長和產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明均以添加40%控釋氮肥處理的效果最優(yōu)?！颈狙芯壳腥朦c】該類研究對土壤養(yǎng)分供應(yīng)特征及養(yǎng)分與作物聯(lián)系不足，且對水稻油菜輪作區(qū)綜合施用效果的研究相對較少?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究基于前期在成都平原糧油生產(chǎn)基地多年開展的控釋氮肥與速效氮肥配施比例篩選與優(yōu)化的定位田間試驗結(jié)果[12-14]，通過篩選出的最優(yōu)摻混配比繼續(xù)監(jiān)測，以不施氮為對照，研究單施尿素、單施控釋氮肥以及配施40%控釋氮肥對水稻油菜輪作條件下土壤無機氮、酶活性、作物產(chǎn)量及氮素利用率的影響，以期為成都平原水稻油菜輪作下控釋摻混尿素一次性施肥技術(shù)的推廣提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

本試驗于2014—2015年在四川省成都市郫縣古城鎮(zhèn)花牌村進行。該區(qū)域年均氣溫15.7℃，日照時數(shù)1 161.5 h，降雨量963 mm，無霜期280 d。供試土壤類型為水稻土，土壤有機質(zhì)29.80 g·kg-1，全氮1.90 g·kg-1，堿解氮114.30 mg·kg-1，有效磷12.30 mg·kg-1，速效鉀58.90 mg·kg-1，pH 6.70。

1.2 供試材料

聚合物包膜控釋氮肥（N 41.4%），中國科學(xué)院南京土壤研究所研制，控釋期為90 d；尿素（N 46.4%），四川美豐化工有限公司生產(chǎn)；過磷酸鈣（P2O512%），湖北祥云化工股份有限公司生產(chǎn)；氯化鉀（K2O 60%），湖北宜昌涌金工貿(mào)有限公司生產(chǎn)。供試水稻品種為F498，生育期約為130 d；供試油菜為德油5號，生育期約為180 d。

1.3 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)4個處理：水稻季為CK（不施氮肥）；UR（100%普通尿素），基追比7∶3；40%CRU（控釋氮肥40%+普通尿素60%）；CRU（控釋氮肥100%）。除CK處理外，各處理氮、磷、鉀用量一致。施氮量150 kg·hm-2，施磷量60 kg·hm-2，施鉀量75 kg·hm-2，磷鉀肥一次性基施。UR處理在基肥施用10 d后追施。40%CRU、CRU處理氮肥一次性基施。油菜季CK（不施氮肥）；UR（100%普通尿素）；40%CRU（控釋氮肥40%+普通尿素60%）；CRU （控釋氮肥100%）。除CK處理外，各處理氮、磷、鉀用量一致。施氮量150 kg·hm-2，施磷量90 kg·hm-2，施鉀量90 kg·hm-2，氮磷鉀肥均一次性基施。試驗小區(qū)面積30 m2（5 m×6 m）。設(shè)置3次重復(fù)，隨機排列。小區(qū)田埂設(shè)農(nóng)膜，四周設(shè)保護行，避免水肥相互滲透，田間管理以當(dāng)?shù)亓?xí)慣方式進行。

1.4 測定項目與方法

施肥前采集試驗地土樣分析其理化性質(zhì)[15]。水稻于2014年5月24日移栽，全生育期劃分為分蘗期（移栽后32 d）、拔節(jié)期（移栽后64 d）、孕穗期（移栽后80 d）、成熟期（移栽后110 d）；2015年5月28日移栽，分蘗期（移栽后35 d）、拔節(jié)期（移栽后65 d）、孕穗期（移栽后83 d）、成熟期（移栽后114 d）。油菜于2014年10月21日移栽，全生育期劃分為苗期（移栽后38 d）、蕾薹期（移栽后117 d）、花期（移栽后148 d）、成熟期（移栽后180 d）；2015年10月23日移栽，苗期（移栽后41 d）、蕾薹期（移栽后120 d）、花期（移栽后153 d）、成熟期（移栽后185 d）。在各生育時期用土鉆于各小區(qū)采用多點混合法采樣，采集0—30 cm耕層土樣。土樣進行冷藏保鮮，用于無機氮、酶活性及含水量測定（圖1）。成熟期采集代表性樣品5株，各植株采集后先在105℃殺青30 min，然后在70℃烘干，測定植株吸氮量。成熟期單打單收，計產(chǎn)并測定產(chǎn)量構(gòu)成因子。

土壤銨態(tài)氮采用靛酚藍(lán)比色法，硝態(tài)氮采用紫外雙波段比色法[15]，土壤脲酶采用苯酚鈉比色法[16]，蛋白酶采用三氯乙酸沉淀蛋白質(zhì)的改良Folin法[17]。植株全氮采用濃H2SO4-H2O2-凱氏定氮法。

圖1 水稻油菜各生育時期土壤含水量

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Excel 2010和SPSS 19.0軟件對數(shù)據(jù)處理分析，采用單因素方差分析（＜0.05），LSD法進行多重比較。

1.6 計算方法

氮積累量（kg·hm-2）=干物質(zhì)量×氮含量；

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；

氮肥偏生產(chǎn)力NPP（kg·kg-1）=施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量；

氮肥農(nóng)學(xué)利用率NAE（kg·kg-1）=（施氮區(qū)產(chǎn)量-不施氮區(qū)產(chǎn)量）/施氮量。

2 結(jié)果

2.1 不同處理對水稻油菜輪作土壤無機氮的影響

2.1.1 土壤銨態(tài)氮 由圖2可以看出，施氮能顯著提高水稻油菜輪作水稻季土壤銨態(tài)氮含量，且施氮處理銨態(tài)氮呈先上升后下降趨勢。水稻分蘗期，相較單施控釋氮肥CRU處理，UR和40%CRU處理顯著提高了土壤銨態(tài)氮；拔節(jié)至成熟期，添加控釋氮肥的處理比單施尿素UR處理顯著提高了土壤銨態(tài)氮含量。

TS—水稻分蘗期；JS—水稻拔節(jié)期；BS—水稻孕穗期；MS—水稻成熟期。 SS—油菜苗期；BS—油菜蕾薹期；FS—油菜花期；MS—油菜成熟期。柱圖上方不同小寫字母表示不同處理間差異顯著（P＜0.05）。下同

兩年油菜試驗結(jié)果顯示，油菜苗期土壤銨態(tài)氮含量較高，其余時期較為穩(wěn)定。除蕾薹期外，施氮處理均能顯著提高土壤銨態(tài)氮。從苗期到花期，各施氮處理間土壤銨態(tài)氮無顯著差異；成熟期土壤銨態(tài)氮含量隨控釋氮肥添加量的升高而增大，且CRU處理與UR處理間差異顯著。

2.1.2 土壤硝態(tài)氮 從兩年的水稻季試驗結(jié)果可以看出，施氮顯著提高土壤硝態(tài)氮含量（圖3）。除孕穗期外，其余時期土壤硝態(tài)氮含量趨于平穩(wěn)。分蘗期，UR處理較40%CRU、CRU處理能顯著提高土壤硝態(tài)氮，且硝態(tài)氮含量隨控釋氮肥添加比例升高而減??；拔節(jié)到成熟期均以40%CRU處理硝態(tài)氮含量最大，與UR處理差異顯著。

油菜季土壤硝態(tài)氮含量在其生育期內(nèi)呈逐漸下降的規(guī)律，施肥處理較CK處理能顯著提高耕層土壤硝態(tài)氮含量。油菜苗期，土壤硝態(tài)氮含量隨控釋氮肥添加量的升高而減小，且單施控釋氮肥（CRU）處理硝態(tài)氮含量均顯著低于其他施氮處理；蕾薹期到成熟期，添加控釋氮肥處理的硝態(tài)氮含量顯著高于單施尿素（UR）處理，且CRU處理相對較高。

2.2 不同處理對水稻油菜輪作土壤酶活性的影響

2.2.1 土壤脲酶 相比CK處理，施氮能有效提高水稻季土壤脲酶活性（圖4）。總體而言，孕穗期是脲酶活性變化的拐點時期，UR處理表現(xiàn)為“降-升-降”特征；而40%CRU、CRU處理呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。除分蘗期外，單施尿素（UR）處理的脲酶活性均明顯低于添加控釋氮肥處理，且40%CRU和CRU處理脲酶活性變化趨勢類似，差異較小。

兩季油菜試驗結(jié)果顯示，CK處理土壤脲酶活性明顯低于各施氮處理，且各處理脲酶活性均呈逐漸降低趨勢。單施尿素（UR）處理脲酶活性除在油菜苗期外，均明顯低于添加控釋氮肥處理。40%CRU處理脲酶活性在油菜苗期較CRU處理有明顯提高，但在油菜生育中后期，添加控釋氮肥處理脲酶活性差異不大。

2.2.2 土壤蛋白酶 由圖5可以看出，水稻生育期內(nèi)，施氮處理土壤蛋白酶活性高于CK處理。除UR處理外，其余處理蛋白酶活性變化呈現(xiàn)先升高后降低規(guī)律，在孕穗期達到峰值。水稻分蘗期，單施控釋氮肥CRU處理明顯低于其余施氮處理；水稻拔節(jié)到成熟期，添加控釋氮肥處理蛋白酶活性高于單施尿素UR處理，且40%CRU、CRU處理蛋白酶活性差異不大。

圖3 不同處理對水稻油菜土壤硝態(tài)氮的影響

圖4 不同處理對水稻油菜土壤脲酶活性的影響

圖5 不同處理對水稻油菜土壤蛋白酶活性的影響

兩年油菜試驗結(jié)果表明施氮有利于提高土壤蛋白酶活性。油菜整個生育期內(nèi)，CK處理土壤蛋白酶活性較為穩(wěn)定，添加控釋氮肥處理蛋白酶活性先升高后降低。相較40%CRU、CRU處理，UR處理在油菜苗期對蛋白酶活性的提高效果更明顯；而40%CRU、CRU處理在油菜生育中后期的蛋白酶活性增長明顯，且二者差異較小。

2.3 不同處理對水稻油菜產(chǎn)量和氮素利用率的影響

2.3.1 產(chǎn)量及構(gòu)成因子 由表1可知，各施氮處理具有顯著增產(chǎn)效果，2014與2015年產(chǎn)量分別提高18.53%—27.81%和19.71%—28.70%。其中40%CRU處理增產(chǎn)效果最佳，兩年水稻產(chǎn)量分別較UR處理增產(chǎn)597.04 kg·hm-2（2014年）和582.61 kg·hm-2（2015年），提高了7.50%—7.83%。產(chǎn)量各構(gòu)成因子中，兩年的試驗結(jié)果表明施氮顯著增加水稻穗粒數(shù)和結(jié)實率。各施氮處理千粒重?zé)o顯著差異；添加控釋氮肥處理較單施尿素UR處理顯著提高水稻穗粒數(shù)15.17%—17.32%（2014年）、17.72%—18.46%（2015年）；40%CRU處理較單施尿素UR處理顯著提高水稻穗長、結(jié)實率22.50%、4.49%（2014年）和17.04%、4.44%（2015年）。

表2可以看出，施氮顯著提高油菜實際產(chǎn)量，且40%CRU處理增產(chǎn)效果最顯著。相比單施尿素UR處理，40%CRU處理兩年分別增加實際產(chǎn)量391.19 kg·hm-2和378.49 kg·hm-2，提高了16.70%與15.39%。產(chǎn)量構(gòu)成因子中，除每角粒數(shù)外，施氮均顯著提高其余產(chǎn)量構(gòu)成因子。施氮處理間，主序角果數(shù)、每角粒數(shù)以及千粒重?zé)o顯著差異；總角果數(shù)表現(xiàn)為40%CRU、CRU處理分別顯著高于單施尿素UR處理8.98%、6.76%（2014年）和13.80%、9.43%（2015年）；施氮處理間主序花長僅在2015年有所差異，40%CRU與CRU處理較單施尿素（UR）處理顯著增加2.77 cm和2.78 cm。

表1 不同處理對水稻產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

同列不同小寫字母表示不同處理間差異顯著（＜0.05）。下同

Small letters in column indicate significant differences at 0.05 level.The same as below

表2 不同處理對油菜產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

2.3.2 作物產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因子的相關(guān)性分析 建立作物產(chǎn)量（）與產(chǎn)量構(gòu)成因子（X）的多元回歸方程（表3）。水稻回歸方程顯示，穗粒數(shù)和結(jié)實率與產(chǎn)量有極顯著正相關(guān)關(guān)系。40%CRU水稻處理產(chǎn)量最高，其穗粒數(shù)與CRU處理無顯著差異，較單施尿素UR處理提高15.70%（2014年）、17.72%（2015年），且結(jié)實率最高，較單施尿素UR處理提高4.49%（2014年）、4.44%（2015年）。油菜產(chǎn)量與每角粒數(shù)和總角果數(shù)呈極顯著正相關(guān)。40%CRU處理油菜產(chǎn)量最大，施氮處理間每角粒數(shù)無顯著差異，但以40%CRU處理最大；總角果數(shù)也以40%CRU處理最優(yōu)，與單施尿素UR處理差異顯著，兩年分別增加8.98%（2014年）、13.80%（2015年）。

2.3.3 氮素利用率 施氮顯著提高水稻成熟期氮積累量（表4）。兩年試驗結(jié)果顯示， 40%CRU處理對水稻成熟期吸氮量影響效果最好，較其余施氮處理提高6.21%—21.83%（2014年）、6.51%—20.74% （2015年）。氮肥表觀利用率、偏生產(chǎn)力和農(nóng)學(xué)利用率均呈現(xiàn)40%CRU＞CRU＞UR。2014年40%CRU處理較其余施氮處理分別提高了氮肥表觀利用率、偏生產(chǎn)力和農(nóng)學(xué)利用率14.60%—64.02%、3.88%—7.85%、20.63%—50.06%，2015年分別提高13.47%—50.00%、4.07%—7.49%、21.41%—45.60%。

表3 水稻油菜產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因子的相關(guān)性

表4 不同處理對水稻成熟期地上部氮積累量和氮素利用率的影響

表5可以看出，油菜成熟期氮積累量以40%CRU處理最優(yōu)，與其余處理差異顯著。相較其余施氮處理，40%CRU處理油菜成熟期氮積累量顯著提高8.42%—24.74%（2014年）、9.39%—22.77%（2015年）。施氮處理間氮肥表觀利用率、偏生產(chǎn)力和農(nóng)學(xué)利用率變化規(guī)律與水稻季類似，仍以40%CRU處理效果最好，較其余施氮處理兩年的氮肥表觀利用率、偏生產(chǎn)力和農(nóng)學(xué)利用率分別依次提高15.85%—53.71%、1.79%—16.72%、3.43%—35.56%（2014年）、16.30%—43.45%、2.05%—15.44%、3.62%—30.14%（2015年）。

表5 不同處理對油菜成熟期地上部氮積累量和氮素利用率的影響

3 討論

水稻與油菜是中國主要的糧油作物，氮素需求量巨大。合理的氮肥施用能有效促進作物生長、提高產(chǎn)量[18]。土壤無機氮作為植物直接吸收利用的氮素形式之一，其豐缺程度能有效表征土壤供氮狀況[19]。本試驗中，水稻季無機氮變化可能受水分條件變化的影響，分蘗到拔節(jié)期，稻田處于淹水狀態(tài)，硝化作用受到抑制[20]，銨態(tài)氮累積增多；抽穗期排水曬田，土壤通透性改變，硝化作用增強[21]，故水稻季土壤硝態(tài)氮在該時期出現(xiàn)峰值。油菜苗期銨態(tài)氮含量較高，苗期吸收了大量氮素，且溫度的提高有利于土壤微生物活動，促進銨態(tài)氮向硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化[22]，土壤銨態(tài)氮含量降低，而土壤本身的氮素調(diào)節(jié)能力能補充一定銨態(tài)氮，故銨態(tài)氮含量保持較穩(wěn)定水平。旱地土壤的硝化作用有利于土壤銨態(tài)氮向硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化補充，故油菜季硝態(tài)氮含量豐富，隨生育期推移緩慢下降。本試驗結(jié)果表明，單施尿素處理在作物生長前期氮素釋放迅速，在作物生育中后期土壤無機氮含量低，而添加控釋氮肥的處理能不同程度延長氮素供應(yīng)周期，維持或提高土壤氮素肥力，這與前人的研究結(jié)果一致[9,11,23]。水稻分蘗期UR處理土壤含氮量過高，可能造成無效分蘗增多，氮素流失[24-25]。40%CRU處理較其余處理在水稻抽穗至成熟期無機氮含量豐富既有利于水稻孕穗結(jié)實，提高產(chǎn)量[25]，也能對后續(xù)作物進行持續(xù)供氮。有研究表明，油菜苗期需氮量較大，以此保障油菜根系活力[26]，而在生育中后期，油菜仍需吸收一定的土壤氮素，促進氮素養(yǎng)分在油菜中向籽粒轉(zhuǎn)運的再分配[27-29]。本試驗表明，控釋摻混尿素處理既能在油菜苗期保持較高無機氮含量，保證作物的快速生長，又可在油菜生育中后期供應(yīng)適宜的氮素水平，刺激油菜地上部各營養(yǎng)器官保持活力，有利于籽粒灌漿結(jié)實。而CRU處理前期的硝態(tài)氮顯著低于其余施氮處理，一定程度抑制了油菜在苗期的氮素需求，影響其在關(guān)鍵生殖時期的發(fā)育。

土壤酶參與土壤中一切生物化學(xué)過程，對土壤肥力有直接影響[30-31]。脲酶和蛋白酶是決定土壤氮轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵酶，其活性可在一定程度上反映土壤供氮能力[32-34]。本研究結(jié)果表明，水稻油菜脲酶活性變化存在明顯差異，隨作物生育期推進，水稻土壤脲酶活性先上升后下降，這與前人的研究結(jié)果類似[35-36]，這主要是受水稻生長情況影響。另外，萬水霞等[37]研究表明，水稻生長旺期，根系分泌物大量增加，刺激了脲酶活性，故水稻孕穗期土壤脲酶活性出現(xiàn)峰值。油菜季土壤脲酶活性隨生育期推進而逐漸降低，其可能原因是隨著養(yǎng)分被作物吸收利用，酶促反應(yīng)濃度降低，從而引起脲酶活性下降。連續(xù)兩年水稻油菜試驗結(jié)果表明，土壤蛋白酶活性隨作物生育期推進先升高后下降，這可能是由于氮肥在前期供氮為蛋白酶提供了激活底物，隨著作物關(guān)鍵生育期對氮素需求量的增加，土壤有機氮向無機氮轉(zhuǎn)化，引起蛋白酶活性升高。本研究還表明，添加控釋氮肥可提高作物中后期土壤脲酶、蛋白酶活性，這與前人的研究結(jié)果基本一致[38]。與UR處理相比，40%CRU處理對作物前期土壤脲酶、蛋白酶活性促進效果更優(yōu)，而在生育中后期二者差異不明顯，這主要是因為40%CRU處理在作物前期通過尿素水解供氮，為酶促反應(yīng)提供了充足底物，中后期摻混處理配比適宜可有效延長肥效釋放周期，基本實現(xiàn)單施控釋氮肥效果。可見，控釋摻混處理通過尿素與控釋氮肥的合理配施，養(yǎng)分供應(yīng)較為持續(xù)且豐富，土壤脲酶和蛋白酶的底物充足，進一步又促進了土壤氮素轉(zhuǎn)化與供應(yīng)，為作物生長提供了較為理想的生長條件。

大量研究結(jié)果顯示，控釋肥摻混尿素進行一次性基施具有降低勞動投入，提高作物產(chǎn)量和氮素利用率[39-41]、優(yōu)化產(chǎn)物品質(zhì)[42]、減少溫室氣體排放[43]等諸多優(yōu)勢。本試驗基于水稻油菜輪作體系研究發(fā)現(xiàn)，控釋肥摻混尿素（40%CRU）處理下水稻增產(chǎn)效果最佳，較其余施氮處理增產(chǎn)306.03—597.04 kg·hm-2。同時，該處理顯著提高水稻成熟期氮素積累量，氮素利用率最優(yōu)。這可能是因為摻混處理在水稻生育期內(nèi)能持續(xù)供氮，避免了單施尿素（UR）處理的后期供氮不足與單施控釋氮肥可能造成的貪青晚熟現(xiàn)象[8]，充足的氮素供應(yīng)和較高的酶活性合理調(diào)節(jié)了土壤與作物間對氮素的供需平衡，為水稻生長創(chuàng)造了適宜的生長條件。張敬昇等[12]研究指出，施用控釋氮肥能提高水稻穗粒數(shù)和結(jié)實率，進而影響水稻產(chǎn)量，本試驗中40%CRU處理優(yōu)化了作物產(chǎn)量構(gòu)成關(guān)鍵因子，且產(chǎn)量構(gòu)成因子回歸方程也出現(xiàn)了相同結(jié)論。各施氮處理對油菜季產(chǎn)量和氮素利用率的影響與水稻季類似，均呈現(xiàn)40%CRU＞CRU＞UR的規(guī)律，其可能原因40%CRU處理在保證油菜前期優(yōu)良生長的同時也為油菜中后期持續(xù)供氮，籽粒充實時間延長，優(yōu)化了角果發(fā)育和單株生產(chǎn)力[44-45]，從而提高了籽粒產(chǎn)量。同時，產(chǎn)量構(gòu)成因子回歸方程顯示，總角果數(shù)和每角粒數(shù)與油菜產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，40%CRU處理總角果數(shù)顯著高于UR處理，每角粒數(shù)最大，證明該處理對油菜增產(chǎn)效果較佳。

4 結(jié)論

水稻分蘗期和油菜苗期的土壤無機氮含量與土壤酶活性基本呈現(xiàn)出UR處理＞40%CRU處理＞CRU處理。而添加控釋氮肥的處理可有效地改善水稻、油菜生育中后期的土壤酶活性與氮素供應(yīng)，且水稻油菜兩季的氮素狀況分別以40%CRU處理和CRU處理相對更優(yōu)。

各施氮處理均顯著增加水稻和油菜作物的產(chǎn)量，且均以40%CRU處理增產(chǎn)效果最好，與UR處理差異顯著。水稻油菜作物成熟期氮積累量和氮素利用率均呈現(xiàn)40%CRU處理＞CRU處理＞UR處理的規(guī)律。

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（責(zé)任編輯 李云霞）

Effects of Different Nitrogen Fertilization Treatments on Soil Nitrogen Supply and Yield in Rice-Rape Rotation

HE Jie1, LI Bing1, WANG ChangQuan1, LI YuHao1, YANG BangFeng1, ZHANG JingSheng1, XIANG Hao1, YIN Bin2, LI HongHao1

(1College of Resources, Sichuan Agricultural University, Chengdu 611130;2Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008)

【Objective】In order to study the effects of different nitrogen fertilization treatments on soil nitrogen supply and yield in rice- rape rotation system, the differences of effects in different treatments in the rice and rape rotation system were analyzed. 【Method】In 2014 and 2015, field experiments were carried out to study the effects of different N treatments on the inorganic nitrogen, enzyme activity, yield and nitrogen use efficiency. Four four fertilization patterns were designed, including CK (non- N fertilization), UR (100% urea), 40%CRU (40% controlled- release urea+ 60% urea), CRU (100% controlled- release urea). 【Result】（1）Compared to UR, the soil inorganic nitrogen at the mid-late stage of rice in CRU treatment was increased significantly. With the increasing of N in CRU, the soil inorganic nitrogen in the mid-late stage of rape was all increased. 40%CRU and CRU had a little influence on the soil nitrogen in the mid-late stage of rape. (2) The highest urease activity and protease activity in the early stage of rice and rape were obtained in UR. With the development of growth period, the enzyme activity was higher than UR by controlled- release fertilizers with different patterns. 40%CRU and CRU had a little influence on the soil enzyme at the mid-late stage of rice and rape. The enzyme activity of rice increased at beginning and then decreased afterwards, with the peak at booting stage. With the development of rape growth period, the urease activity reduced gradually. After adding controlled- release fertilizer, the protease activity increased at beginning and then decreased afterwards. (3) The yields of rice and rape were the highest in 40%CRU treatment, compared with UR treatment, the yield of rice increased by 597.04 kg·hm-2(2014) and 582.61 kg·hm-2(2015), respectively, improved by 7.50%-7.83%; the yield of rape increased by 391.19 kg·hm-2(2014) and 378.49 kg·hm-2(2015), improved by 15.39%-16.70%, respectively. The regression equation of yield and component factors showed that grain number and seed setting rate were positively correlated with rice yield, compared with UR treatment, 40%CRU treatment increased grain number by 15.17% (2014) and 17.72% (2015), the seed setting rate increased by 4.49% (2014) and 4.44% (2015). The rape yield showed a significant correlation with seed number per pod and total silique number, 40%CRU treatment had the biggest seed number per pod, total silique number increased by 8.98% (2014) and 13.80% (2015) compared with the UR treatment. (4)Nitrogen application significantly increased the overground nitrogen accumulation at the mature stage of rice and rape, and 40%CRU treatment was the highest. Compared with other nitrogen treatments, the nitrogen accumulation in the mature stage of rice in 40%CRU treatment increased by 6.21%-21.83% (2014), 6.51%-20.74% (2015), and the nitrogen accumulation at the mature stage of rape increased by 8.42%-24.74% (2014), and 9.39%-22.77% (2015). Nitrogen application could effectively improve the NAUE, NPP, NAE, and the optimal treatment was 40%CRU, followed by CRU treatment. 【Conclusion】Controlled-release fertilizer could improve the soil nitrogen and enzyme activity, increase significantly yield of rice and rape, enhance nitrogen use efficiency. And controlled release blend bulk urea will enhance the nitrogen supply of soil at the mid-late growing stage of rice and rape, which can effectively promote the absorption and utilization of nitrogen, thus increase the yield effectively.

rice-rape rotation; controlled release nitrogen fertilizer; soil inorganic nitrogen; enzyme activity; yield; nitrogen use efficiency

2016-12-23；接受日期：2017-03-13

國家科技支撐計劃（2013BAD07B13）、四川省科技支撐計劃（2012JZ0003）

何杰，E-mail：hejie930824@163.com。通信作者王昌全，E-mail：w.changquan@163.com