機插同步一次性精量施肥對雙季稻養(yǎng)分累積及利用率的影響

鐘雪梅 黃鐵平 彭建偉, * 盧文璐 康興蓉 孫夢飛 宋思明 唐啟源 陳裕新 湛冬至 周旋

機插同步一次性精量施肥對雙季稻養(yǎng)分累積及利用率的影響

鐘雪梅1黃鐵平2彭建偉1, *盧文璐3康興蓉1孫夢飛1宋思明4唐啟源1陳裕新5湛冬至3周旋6, *

(1湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院, 長沙 410128;2湖南省農(nóng)業(yè)委員會, 長沙 410005;3汨羅市農(nóng)業(yè)局, 湖南 汨羅 414400;4湖南龍舟農(nóng)機股份有限公司, 湖南 汨羅 414400;5湖南金葉眾望科技股份有限公司, 湖南 岳陽 414300;6湖南省土壤肥料研究所, 長沙 410125;*通訊聯(lián)系人, E-mail: 314967900@qq.com; Zhouxuan_123@126.com)

【】為保證水稻施肥的準(zhǔn)確性，揭示水稻機插與同步一次性側(cè)深減量施肥的養(yǎng)分利用特征，為機插雙季稻的氮(N)肥高效利用提供依據(jù)。在典型雙季稻種植區(qū)，以測土配方施肥量為依據(jù)，結(jié)合精量施肥機，2017?2018年研究機插同步一次性精量施肥對雙季稻養(yǎng)分吸收和利用的影響。與常規(guī)施肥處理相比，機插同步一次性減N 10%~30%處理早稻N、P、K累積量分別提高7.9%~11.7%、9.4%~25.9%和2.0%~6.5%(2017)，8.2%~15.0%、9.0%~12.1%和14.0%~18.1%(2018)；晚稻分別提高?0.6%~5.7%、9.1%~14.4%和3.7%~19.6%(2017)，6.1%~8.5%、9.4%~19.3%和18.7%~22.2%(2018)；早稻N肥吸收利用率(NRE)、N肥農(nóng)學(xué)利用率(NAE)、N肥偏生產(chǎn)力(NPFP)分別提高38.6%~92.7%、49.9%~103.6%和29.5%~71.7%(2017)，35.4%~71.4%、46.0%~98.4%和20.7%~75.4%(2018)；晚稻分別提高20.8%~43.1%、31.3%~64.2%和18.3%~48.5% (2017)，26.8%~99.1%、60.0%~82.9%和26.6%~60.5%(2018)。其中，早晚稻以減N 20%~30%處理效果較好。水稻機插同步一次性精量施肥隨著施N量的降低，雙季稻NRE先增加后降低，NHI、NAE和NPFP呈上升趨勢，而土壤堿解氮含量呈下降趨勢。通過施肥技術(shù)和機插模式的集成與優(yōu)化，能有效減少稻田N肥施入，利于N、P、K吸收積累，同步提高雙季稻的產(chǎn)量和N肥利用效率。

雙季稻；機插稻；側(cè)深施肥；養(yǎng)分累積；氮肥利用率

氮(N)素是水稻生產(chǎn)的主要養(yǎng)分限制因子。我國水稻生產(chǎn)中N肥施用量高、肥料利用率低的問題尤為突出，單季平均施N量為180 kg/hm2，較世界平均水平高約75%，而稻田N肥吸收利用率僅為30%~35%[1-2]。農(nóng)戶為了獲得高產(chǎn)往往增加N肥用量，尤其隨著水稻品種的改良和產(chǎn)量水平的提高，施N量不斷加大。過量施用N肥不僅造成N素大量損失，還會引起地下水硝酸鹽污染、湖泊富營養(yǎng)化及溫室氣體排放增加等諸多問題[3]。同時，水稻N肥利用率與種植季節(jié)、栽培體系、N肥運籌、栽插密度及品種本身特性等有關(guān)[4]。因此，如何有效提高N肥利用率、保證作物高產(chǎn)并降低環(huán)境風(fēng)險，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與環(huán)境保護迫切需要解決的問題[5]。

面對我國耕地面積不斷減少而糧食需求不斷增長的局面，穩(wěn)定和增加雙季稻種植面積、提高單產(chǎn)是提高糧食總產(chǎn)的重要途徑[6]。長江中下游地區(qū)具備種植雙季稻的土壤和氣候條件，是我國最重要的生產(chǎn)區(qū)域[7]。但隨著經(jīng)濟快速發(fā)展和農(nóng)村勞動力大量轉(zhuǎn)移，雙季稻生產(chǎn)區(qū)適齡勞動力季節(jié)性短缺的矛盾日益突出，勞動力成本迅速上升，水稻生產(chǎn)迫切需要發(fā)展以機插秧為主的移栽方式，以適應(yīng)稻農(nóng)對現(xiàn)代稻作技術(shù)的要求[8-9]。近年來，隨著機插秧技術(shù)的發(fā)展，機插水稻高產(chǎn)栽培配套技術(shù)已成為水稻栽培研究的熱點，而針對雙季稻鮮有報道[10]。

合理施用N肥是兼顧作物產(chǎn)量、增加經(jīng)濟效益、提高N素利用效率和控制農(nóng)業(yè)面源污染的重要舉措。N肥適宜施入量受目標(biāo)產(chǎn)量、品種、土壤、氣候特點、秧苗素質(zhì)及基本苗移栽量等多因素制約。肥料深施能提高利用率，減少損失，改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境[11-13]。水稻側(cè)深施肥是在機械插秧的同時，將顆粒肥料(基肥和蘗肥)一次性施于水稻秧苗側(cè)位一定深度土壤中的施肥方式，即肥料呈條帶狀施于耕層，距根系近，利于根系吸收利用，可提高肥料利用率[14-15]。相關(guān)研究認為，N素供應(yīng)與水稻需N相匹配是提高N素利用效率的有效途徑之一[16]。目前，側(cè)深一次性施肥對雙季稻養(yǎng)分吸收利用和分配特征影響鮮有報道。本研究在原有測土配方施肥工作基礎(chǔ)上，于2017?2018年將機插和施肥技術(shù)等結(jié)合起來，利用電機螺旋擠壓的原理深施肥，探討水稻機插同步精量一次性施肥下，不同N肥用量對雙季稻N、P、K吸收利用特點的影響，并比較各養(yǎng)分吸收、分配及其與產(chǎn)量間的關(guān)系，以期為雙季稻兩熟區(qū)綠色輕簡化生產(chǎn)和施肥精細化提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

2017年3月?10月在湖南省汨羅市古培鎮(zhèn)三港村稻田(28°77'93"N，113°06'10"E)進行試驗。該區(qū)以丘崗、山地為主，氣溫、雨量適宜，屬于典型亞熱帶濕潤氣候，四季分明。年均降水量1537.8 mm，年日照時數(shù)為1271.0 h，海拔39.6 m。2017年早稻生長季4?7月平均氣溫28.9℃，晚稻生長季7?10月平均氣溫18.1℃，供試土壤為發(fā)育于粉砂質(zhì)頁巖的白鱔泥，中等地力，前茬為水稻。0?20 cm耕層土壤基本理化性質(zhì)為pH 6.1 (土∶水=1∶2.5)，有機質(zhì)31.62 g/kg，全N 1.79 g/kg，全磷0.47 g/kg，全鉀16.08 g/kg，堿解N 133.74 mg/kg，有效磷9.5 mg/kg，速效鉀103.37 mg/kg。

2018年3月?10月在湖南省益陽市赫山區(qū)蘭溪鎮(zhèn)椆木垸村稻田(28°58'25"N，112°45'47"E)進行試驗。該地屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，四季分明，光熱豐富，雨量充沛。年均降水量1465.0 mm，年日照時數(shù)為1560.0 h，海拔63.7 m。2018年早稻生長季4?7月平均氣溫23.8℃，晚稻生長季7?10月平均氣溫26.4℃，供試土壤紅黃泥，中等地力，前茬為水稻。0?20 cm耕層土壤基本理化性質(zhì)為pH 6.1，有機質(zhì)39.21 g/kg，全氮 1.95 g/kg，全磷0.54 g/kg，全鉀11.26 g/kg，堿解氮157.15 mg/kg，有效磷7.8 mg/kg，速效鉀118.6 mg/kg。

1.2 供試材料

2017年供試早稻品種為雜交秈稻兩優(yōu)25(生育期137 d)，晚稻品種為雜交秈稻H優(yōu)518(生育期130 d)。2018年供試早稻品種為雜交秈稻湘早秈45(生育期107 d)，晚稻品種為雜交秈稻湘晚秈12(生育期128 d)。供試N肥為尿素(含N 46%)，磷肥為過磷酸鈣(含P2O512%)，鉀肥為氯化鉀(含K2O 60%)；水稻側(cè)深施專用肥(基蘗同施)，分別由湖南金葉眾望公司(2017年)和湖南華綠公司配制生產(chǎn)(2018年)。

表1 施肥方式及施肥用量

T1－農(nóng)民習(xí)慣施肥處理(早稻施N量折合純N為150 kg/hm2, 晚稻為165 kg/hm2)；T2－機插同步一次性減N 10%施肥處理(早稻施N量折合純N為135 kg/hm2, 晚稻為148.5 kg/hm2)；T3－機插同步一次性減N 20%施肥處理(早稻施N量折合純N為120 kg/hm2, 晚稻為132 kg/hm2)；T4－機插同步一次性減N 30%施肥處理(早稻施N量折合純N為105 kg/hm2, 晚稻為115.5 kg/hm2)；T5－機插同步一次性減N 40%施肥處理(早稻施N量折合純N為90 kg/hm2,晚稻為99 kg/hm2)；CK－不施N處理(0 kg/hm2)。

T1, Farmers’ traditional fertilization practice(150 kg/hm2in nitrogen term for early rice, 165 kg/hm2for late rice); T2, Mechanical transplanting under one-time precise fertilization with reduced nitrogen application of 10%(135 kg/hm2for early rice and 148.5 kg/hm2for late rice); T3, Mechanical transplanting under one-time precise fertilization with reduced nitrogen application of 20%(120 kg/hm2for early rice and 132 kg/hm2for late rice); T4, Mechanical transplanting under one-time precise fertilization with reduced nitrogen application of 30%(105 kg/hm2for early rice and 115.5 kg/hm2for late rice); T5, Mechanical transplanting under one-time precise fertilization with reduced nitrogen application of 40%(90 kg/hm2for early rice and 99 kg/hm2for late rice); CK, Zero nitrogen application.

供試機械為2FH-8插秧同步精量施肥機，由湖南龍舟農(nóng)機股份有限公司研發(fā)。該機采用國內(nèi)獨創(chuàng)的螺桿強制推肥結(jié)構(gòu)，配合搭載插秧機實現(xiàn)施肥與插秧同步作業(yè)，利用機械側(cè)深施肥，將肥料定量、定點(深度：35?65 mm；側(cè)距：40?80 mm)地深施到秧苗一側(cè)的泥土里，實現(xiàn)全程監(jiān)控作業(yè)，可通過控制減速電機旋轉(zhuǎn)速度，采用屏顯控制面板調(diào)節(jié)施肥量，保證施肥均勻。

1.3 試驗設(shè)計

采用田間小區(qū)試驗，早稻設(shè)6個處理：T1，農(nóng)民習(xí)慣施肥處理(折合純N 150 kg/hm2)；T2，機插同步一次性減N 10%施肥處理(N 135 kg/hm2)；T3，機插同步一次性減N 20%施肥處理(N 120 kg/hm2)；T4，機插同步一次性減N 30%施肥處理(N 105 kg/hm2)；T5，機插同步一次性減N 40%施肥處理(N 90 kg/hm2)；CK，不施N肥處理(N 0 kg/hm2)。磷(折合成P2O5)、鉀(折合成K2O)用量分別為45 kg/hm2和90 kg/hm2。

晚稻設(shè)6個處理：T1，農(nóng)民習(xí)慣施肥處理(折合純N 165 kg/hm2)；T2，機插同步一次性減N 10%施肥處理(N 148.5 kg/hm2)；T3，機插同步一次性減N 20%施肥處理(N 132 kg/hm2)；T4，機插同步一次性減N 30%施肥處理(N 115.5 kg/hm2)；T5，機插同步一次性減N 40%施肥處理(N 99 kg/hm2)；CK，不施N肥處理(N 0 kg/hm2)。磷(折合成P2O5)、鉀(折合成K2O)用量分別為36 kg/hm2和90 kg/hm2。具體施肥方式及用量見表1。

各處理重復(fù)3次，隨機區(qū)組排列。小區(qū)面積48 m2(12 m×4 m)，栽插密度12 cm×25 cm(早稻)和16 cm×25 cm(晚稻)，每穴插3~4苗。T1、CK處理提前半個月筑好小區(qū)田埂，并按小區(qū)機插前施好基肥，插后馬上完善小區(qū)田埂。T2~T5處理都采用PVC板(寬度為60 cm)，先按小區(qū)長度固定不同小區(qū)間PVC板，在機插同步施肥后馬上固定小區(qū)兩端PVC板。區(qū)組間設(shè)置4~6 m寬的保護區(qū)，便于插秧機回轉(zhuǎn)操作，區(qū)組間設(shè)排灌溝，單灌單排。2017年早稻于3月15日播種，4月20日移栽，7月17日收獲；晚稻于6月16日播種，7月19日移栽，10月24日收獲。2018年早稻3月25日播種，4月19日移栽，7月10日收獲；晚稻6月16日播種，7月18日移栽，11月1日收獲。移栽至返青保持水稻田淺水層，返青至有效分蘗臨界葉齡期進行間歇濕潤灌溉，當(dāng)田間群體苗數(shù)達到計劃穗數(shù)的85%時排水?dāng)R田7~8 d，以后采用間歇濕潤灌溉，在抽穗期間采用淺水灌溉，之后干濕交替灌溉，成熟前7 d斷水。田間其他管理按常規(guī)進行。

1.4 測定項目及方法

分別于水稻分蘗盛期、抽穗期、灌漿期(2017年早稻抽穗后17 d，晚稻抽穗后19 d；2018年早稻抽穗后25 d，晚稻抽穗后28 d)及成熟期，按各小區(qū)平均莖蘗數(shù)各取代表性稻株5穴，剪去根后，分莖葉和穗(抽穗后兩部分烘干稱重并粉碎)，測定各器官中養(yǎng)分含量，用H2SO4-H2O2消煮，凱氏定氮法測N含量(KDN-102C定氮儀)；釩鉬黃比色法測P含量(UV-5100分光光度計)；火焰光度計法測K含量(FP 640火焰光度計)。成熟期各小區(qū)單收，按實收株數(shù)計產(chǎn)，測定0?20 cm土壤堿解氮含量。

收獲指數(shù)(Harvest index, HI)=成熟期籽粒干質(zhì)量/成熟期植株總干質(zhì)量;

N、P、K素積累總量(Total N, P, K accumulation, TNA, TPA, TKA)分別為成熟期單位面積植株(莖葉和穗)N、P、K積累量的總和;

N、P、K收獲指數(shù)(N, P, K harvest index， NHI, PHI, KHI)分別為成熟期單位面積植株籽粒N、P、K素積累量/植株該元素總積累量;

N肥吸收利用率(N recovery efficiency, NRE)=(施N區(qū)N總吸收量?無N區(qū)N總吸收量)/施N量×100%；

當(dāng)前我國在商業(yè)預(yù)付卡的法律規(guī)范方面相對分散，基本是處于地方性立法及不同層級的部門規(guī)章、法律中，且很多都屬于原則性規(guī)定，可操作性和統(tǒng)一性不強，在法律適用范圍極易出現(xiàn)沖突[5]。這樣的法律規(guī)范往往會使法律監(jiān)管的效果有所削弱，不能很好地規(guī)制商業(yè)預(yù)付卡所產(chǎn)生的法律關(guān)系。鑒于此，我國應(yīng)該專門出臺針對性強的“商業(yè)預(yù)付卡監(jiān)管法”，從法律層面進行專項立法，從而使商業(yè)預(yù)付卡市場得以規(guī)范化和系統(tǒng)化，提高監(jiān)管效率，更好地保障消費者的合法權(quán)益。

N肥農(nóng)學(xué)利用率(N agronomic efficiency, NAE)=(施N區(qū)稻谷產(chǎn)量?無N區(qū)稻谷產(chǎn)量)/施N量；

N肥生理利用率(N physiological efficiency, NPE)=(施N區(qū)稻谷產(chǎn)量?無N區(qū)稻谷產(chǎn)量)/(施N區(qū)N總吸收量?無N區(qū)N總吸收量)；

N肥偏生產(chǎn)力(N partial factor productivity, NPFP)=施N區(qū)稻谷產(chǎn)量/施N量；

N素干物質(zhì)生產(chǎn)效率(N biomass production efficiency, NBPE)=干物質(zhì)積累量/N總吸收量；

N素稻谷生產(chǎn)效率(N grain production efficiency，NGPE)=稻谷產(chǎn)量/N總吸收量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 雙季稻產(chǎn)量

由圖1可知，早、晚稻施N處理產(chǎn)量較CK處理2017年增幅分別為90.1%~128.5%和54.9%~ 72.1%，2018年增幅為38.1%~55.6%和11.9%~ 28.7%。與T1處理相比，T2、T3、T4和T5處理2017年早稻產(chǎn)量分別提高16.5%、18.8%、20.2%和8.3%，差異顯著，晚稻分別提高6.4%、11.1%、3.9%和1.3%，差異不顯著；2018年早稻分別提高7.9%、11.9%、10.0%和4.6%，差異不顯著；晚稻分別提高13.9%、15.0%、12.4%和9.8%，差異不顯著。說明機插側(cè)深一次性施肥定位、定量、均勻，雖然較農(nóng)民習(xí)慣施肥降低施肥用量，但能有效提高雙季稻產(chǎn)量，實現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，而過量減N施用增產(chǎn)效果不佳。

2.2 雙季稻干物質(zhì)積累

由表2可知，整個生育期雙季稻各處理干物質(zhì)累積量呈上升趨勢，各生育期均以CK處理最低。說明N肥施用有利于雙季稻干物質(zhì)的積累。分蘗盛期、抽穗期和灌漿期施N處理干物質(zhì)累積量處理間差異不大。早、晚稻側(cè)深施肥處理(T2?T5)HI較T1處理2017年增幅分別為?2.2%~8.2%和0.1%~6.4%；2018年增幅分別為3.4%~13.2%和3.2%~10.6%。

早、晚稻施N處理成熟期干物質(zhì)累積量較CK處理2017年增幅為27.2%~45.5%和20.2%~32.6%；2018年增幅分別為37.2%~54.9%和29.4%~45.2%。與T1處理相比，T2、T3和T4處理早稻成熟期干物質(zhì)累積量2017年分別提高7.3%、8.4%和9.7%，晚稻分別提高4.3%、6.9%和0.7%；2018年早稻分別提高4.9%、6.1%、1.1%，晚稻提高5.9%、11.3%、5.8%；而T5處理早晚稻分別降低4.1%和3.2% (2017)、7.1%和0.8%(2018)。說明機插側(cè)深一次性施肥能有效提高雙季稻成熟期干物質(zhì)積累，為高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)奠定基礎(chǔ)，而過量減N會導(dǎo)致干物質(zhì)累積量降低，影響產(chǎn)量構(gòu)成。

柱上不同小寫字母代表處理間在5%水平上差異顯著（LSD）。圖中數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤（n=3）。

Fig. 1. Grain yield of machine-transplanted double-cropping rice under different fertilization treatments.

表2 不同施肥處理下機插雙季稻各生育期干物質(zhì)量和收獲指數(shù)

表中數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤(=3)。各稻季同列中標(biāo)以不同字母的值在0.05水平上差異顯著(LSD檢驗)。下同。

Values are Mean±SE(=3). MT, Mid-tillering stage; HS, Heading stage; FS, Filling stage; MS, Maturity stage. HI, Harvest index.Values followed by different letters during different growing seasons are significantly different at<0.05 (LSD). The same as below.

2.3 雙季稻N素吸收與利用率

2.3.1 雙季稻N素吸收

由表3可知，整個生育期雙季稻各處理TNA呈上升趨勢，各生育期均以CK處理最低。說明N肥施用有利于雙季稻氮的積累。分蘗盛期、抽穗期和成熟期施N處理間TNA差異不大。早、晚稻各處理間NHI的差異不大。

早、晚稻施N處理成熟期TNA較CK處理2017年增幅為39.2%~64.5%和46.0%~74.4%；2018年增幅為45.1%~74.9%和25.6%~38.4%。與T1處理相比，T2、T3和T4處理2017年早稻成熟期TNA分別提高7.9%、11.7%和11.2%，晚稻分別提高3.4%、5.7%和?0.6%；2018年早稻提高8.2%、15.0%、11.9%，晚稻提高6.1%、8.5%、6.1%，而T5處理早晚稻分別降低5.4%和11.5%(2017)，4.6%和1.5%(2018)。說明機插側(cè)深一次性施肥的土壤供N能力持續(xù)時間長，有利于滿足水稻的N素需求，能有效提高水稻成熟期TNA累積，為高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)奠定基礎(chǔ)，而過量減N施用會導(dǎo)致TNA降低，影響產(chǎn)量構(gòu)成。早、晚稻CK處理抽穗后N素積累比例分別為73.2%和69.5%(2017)，58.3%和48.6%(2018)，施N處理分別為43.5%~49.8%和35.0%~38.1% (2017)，37.9%~ 46.2%和26.6%~33.9%(2018)。

表3 不同施肥處理下機插雙季稻各生育期N素吸收和N收獲指數(shù)

TNA－N素累積量; NHI－N素收獲指數(shù)。

TNA, Total N accumulation; NHI, N harvest index.

由表4可知，與T1處理相比，T2、T3和T4處理早稻施N處理NRE分別提高38.6%、70.7%和92.7%(2017)，21.9%、85.1%和73.0%(2018)；NAE分別提高49.9%、74.5%和103.6%(2017)，46.0%、82.5%和98.4%(2018)；NPFP分別提高29.5%、48.5%和71.7%(2017)，20.7%、40.9%和58.2%(2018)。晚稻施N處理NRE分別提高20.8%、43.1%和40.5%(2017)，35.4%、71.4%和62.1%(2018)；NAE分別提高31.3%、64.2%和58.7%(2017)，60.0%、82.7%和82.9%(2018)；NPFP分別提高18.3%、38.9%和48.5%(2017)，26.6%、43.8%、60.5%(2018)。說明機插側(cè)深一次性施肥能提高水稻NRE、NAE和NPFP，為高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。水稻機插同步一次性精量施肥處理隨著施N量的降低，雙季稻NRE先增加后降低，NHI、NAE和NPFP呈上升趨勢。

2.4 雙季稻P素吸收

由表5可知，整個生育期各處理TPA以CK處理最低，2017年早稻呈上升趨勢，晚稻呈S型曲線；2018年早晚稻均呈上升趨勢。說明N肥施用有利于雙季稻P的積累。不同生育期早、晚稻TPA以減量20%~30%處理較高，施N處理間TPA差異不大。早、晚稻成熟期施N處理TPA較CK處理增幅為46.8%~84.8%和21.6%~39.0%(2017)，42.6%~ 62.6%和32.2%~48.2%(2018)。與T1處理相比，T2、T3、T4和T5處理早稻成熟期TPA分別提高9.4%、17.2%、25.9%和3.4%(2017)，8.1%、12.1%、9.0%和4.4%(2018)，晚稻分別提高9.1%、14.4%、10.2%和3.0%(2017)，9.4%、19.3%、11.6%和2.0%(2018)。說明機插側(cè)深一次性施肥有利于滿足水稻的養(yǎng)分需求，能有效提高雙季稻成熟期TPA累積，為高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

表4 不同施肥處理下機插雙季稻N肥利用效率

NRE, N recovery efficiency; NAE, N agronomic efficiency; NPFP, N partial factor productivity; NPE, N physiological efficiency; NBPE, N use efficiency for biomass production; NGPE, N use efficiency for grain production.

2.5 雙季稻K素吸收

由表6可知，2017年整個生育期雙季稻各處理K素累積量大致呈S型曲線變化，于抽穗期至灌漿期達到峰值，各生育期均以CK處理最低；2018年整個生育期雙季稻各處理呈上升趨勢，各生育期均以CK處理最低，說明N肥施用有利于提高雙季稻K素累積量。

早、晚稻成熟期施N處理TKA較CK處理增幅為36.4%~66.8%和21.6%~53.8%(2017)，21.1%~ 43.4%和30.8%~63.9%(2018)。與T1處理相比，2017年T2、T3、T4處理早稻成熟期TKA分別提高2.0%、6.5%和6.0%，晚稻分別提高11.6%、19.6%和3.7%，而T5處理分別降低12.9%和5.5%；2018年T2、T3、T4、T5早稻成熟期TKA分別提高14.0%、18.4%、15.3%和5.7%，晚稻分別提高18.7%、22.2%、18.7%和15.4%。說明機插側(cè)深一次性施肥有利于滿足水稻的養(yǎng)分需求，能有效提高水稻成熟期TKA累積，為高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)奠定基礎(chǔ)，而過量減N施用可能會導(dǎo)致TKA降低。

2.6 土壤堿解氮含量

由圖2可知，雙季稻成熟期施N處理土壤堿解氮含量較CK處理增幅分別為7.0%~16.4%(2017)、1.6%~5.2%(2018)。與T1處理相比，T2、T3、T4和T5處理土壤堿解氮含量分別提高8.8%、6.7%、2.4%和0.2%(2017)，3.5%、2.4%、1.1%和0.7%(2018)，差異不顯著；且隨著施N量的降低，呈下降趨勢。說明機插側(cè)深一次性施肥定位、定量、均勻，雖然較農(nóng)民習(xí)慣施肥降低施肥用量，但能有效提高稻田土壤堿解氮含量，從而提高對植株的N素供應(yīng)，進而實現(xiàn)N素的高效利用及土壤N素平衡，而過量減N施用土壤有效養(yǎng)分含量低。

表5 不同施肥處理下機插雙季稻各生育期P素吸收和P收獲指數(shù)

表6 不同施肥處理下機插雙季稻各生育期K素吸收和K收獲指數(shù)

柱上不同小寫字母代表處理間在5%水平上差異顯著（LSD）。圖中數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤（n=3）。

Fig. 2. Soil alkali-hydrolyzale N content of machine-transplanted double-cropping rice under different fertilization treatments.

3 討論

3.1 機插側(cè)深施肥對水稻養(yǎng)分吸收利用的影響

本研究中，插秧同步精量施肥機采用國內(nèi)獨創(chuàng)的螺桿強制推肥結(jié)構(gòu)，搭載配合插秧機能實現(xiàn)施肥與插秧同步作業(yè)，將肥料定量、定點(深度：35?65 mm；側(cè)距：40?80 mm)地深施到秧苗一側(cè)的泥土里，實現(xiàn)作業(yè)全程監(jiān)控。與常規(guī)施肥處理相比，機插同步一次性減N 10%~30%處理早稻NRE、NAE、NPFP分別提高38.6%~92.7%、49.9%~103.6%和29.5%~ 71.7%(2017)，35.4%~71.4%、46.0%~98.4%和20.7%~ 75.4%(2018)；晚稻NRE、NAE、NPFP分別提高20.8%~43.1%、31.3%~64.2%和18.3%~48.5%(2017)，26.8%~99.1%、60.0%~82.9%和26.6%~60.5%(2018)。進一步反映深施肥能抑制化肥分解減少化肥損失，同時肥床上部有較厚的覆土層，能減緩化肥分解揮發(fā)，保存其肥效，延長化肥肥效。

林玉萍等[17]發(fā)現(xiàn)，基蘗肥側(cè)深同施處理N、P、K肥利用率分別提高0.9、5.2、9.7個百分點，且較常規(guī)施肥增產(chǎn)6.3%，但肥料全量側(cè)深施處理后期出現(xiàn)脫肥現(xiàn)象。同時，馬增奇等[18]認為，側(cè)施肥技術(shù)可促進水稻前期生育，提高肥料利用率，但免追肥試驗各處理后期出現(xiàn)脫肥現(xiàn)象。這與本研究結(jié)果相似，早晚稻抽穗后N素積累比例施N處理分別為43.5%~49.8%和35.0%~38.1%(2017)，37.9%~46.2%和26.6%~33.9%(2018)。

而敖和軍等[19]發(fā)現(xiàn)，超級雜交稻在其生育后期(抽穗至成熟)的N素吸收量高，有利于充實籽粒，提高結(jié)實率和NHI。一次性全量基施普通N肥不能滿足水稻生長需要，會造成水稻減產(chǎn)；而基施控釋N肥能提高群體的有效穗數(shù)，改善單株的產(chǎn)量構(gòu)成結(jié)構(gòu)，顯著提高N肥利用率，最終提高水稻產(chǎn)量等[20]。本研究中2017年晚稻的增產(chǎn)效果并不理想，可能是后期養(yǎng)分供應(yīng)不足以及氣候變化所致。馬昕等[16]發(fā)現(xiàn)，機插側(cè)深施用控釋摻混肥能保證水稻整個生育期對氮素的需求，成熟期N積累和干物質(zhì)積累顯著增加，增加水稻產(chǎn)量和N效率。同時，水稻收獲后土壤堿解氮含量顯著受施氮量影響，隨著施用量的降低而下降。施用控釋尿素能有效提高土壤耕層N素養(yǎng)分含量[21]。因此，應(yīng)重點開展配合側(cè)深施肥控釋肥料的研發(fā)工作，保障水稻生長后期的養(yǎng)分吸收，進一步提高肥料利用率，實現(xiàn)增產(chǎn)增收。

3.2 精量施肥對水稻養(yǎng)分吸收利用的影響

張滿利等[22]發(fā)現(xiàn)，隨著N肥施用量的增加，水稻吸收N素的總量提高，N素生理利用率、農(nóng)學(xué)利用率、N肥偏生產(chǎn)力、N素干物質(zhì)生產(chǎn)率和N素稻谷生產(chǎn)率隨之降低。孫永健等[23]發(fā)現(xiàn)，在一定范圍內(nèi)，N、P、K轉(zhuǎn)運量隨施N量的增加而提高，但過量施用N肥會使養(yǎng)分轉(zhuǎn)運量下降。這與本研究結(jié)果相符，水稻機插同步一次性精量施肥隨著施N量的降低，雙季稻NRE先增加后降低，NHI、NAE、NPFP和NPE呈上升趨勢。與常規(guī)施肥處理相比，機插同步一次性減N 10%~30%處理早稻N、P、K積累量分別提高7.9%~11.7%、9.4%~25.9%和2.0%~ 6.5%(2017)，8.2%~15.0%、8.1%~12.1%和14.0%~ 18.4%(2018)；晚稻N、P、K積累量分別提高?0.6%~ 5.7%、9.1%~14.4%和3.7%~19.6%(2017)，6.1%~ 8.5%、9.4%~19.3%和18.7%~22.2%(2018)。因此，協(xié)調(diào)產(chǎn)量和N肥吸收利用率之間的矛盾，應(yīng)需在保證作物產(chǎn)量的前提下，提高N肥利用效率，同時避免水稻營養(yǎng)體對N素的奢侈吸收[10, 24]。相關(guān)性分析表明，雙季稻成熟期N、P、K吸收量與產(chǎn)量均呈顯著正相關(guān)。

謝小兵等[25]發(fā)現(xiàn)，實時N肥處理(早稻110 kg/hm2，晚稻140 kg/hm2)下，機插雙季稻群體N素利用率、N吸收率、N肥偏生產(chǎn)力、N素轉(zhuǎn)運率、N素籽粒生產(chǎn)率及N收獲指數(shù)均高于高N處理(早稻176 kg/hm2，晚稻189 kg/hm2)。楊成林等[26]發(fā)現(xiàn)，側(cè)深施肥方式減量后寒地水稻N素籽粒生產(chǎn)效率、N素干物質(zhì)生產(chǎn)效率和N肥偏生產(chǎn)力有所提高，且N素農(nóng)學(xué)利用率在減量5%后達到最大。白雪等[15]研究表明，側(cè)深施肥減氮25%水稻增產(chǎn)最高，增幅達20.19%。本研究中，農(nóng)民習(xí)慣施肥處理N肥施用量較高，但機插秧一次性N肥適宜減量施用對于水稻籽粒N素累積量具有一定的促進作用。N素施用量較少不能保證后期水稻氮素的充足供應(yīng)，導(dǎo)致產(chǎn)量降低[26]。2017年早稻氮肥減量30%較常規(guī)施肥增產(chǎn)20.2%、晚稻減量20%增產(chǎn)11.1%；2018年早晚稻減量20%分別增產(chǎn)11.9%和15.0%。因此，合理的配方施肥用量更有利于養(yǎng)分的吸收利用。

4 結(jié)論

機插同步一次性精量施肥(深度：35?65 mm；側(cè)距：40?80 mm)雖然降低施肥用量，但能為雙季稻整個生育期提供比較平衡的養(yǎng)分供應(yīng)，促進水稻生長，有利于N、P、K的吸收和積累，提高N肥當(dāng)季利用效率(NRE、NAE和NPFP)，增加植株生物量，實現(xiàn)增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、節(jié)本增效。其中，以減N 20%~30%處理的應(yīng)用效果最佳。

[1] 彭少兵, 黃見良, 鐘旭華, 楊建昌, 王光火, 鄒應(yīng)斌, 張福鎖, 朱慶森, Buresh R, Witt C. 提高中國稻田氮肥利用率的研究策略. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2002, 35(9): 1095-1103.

Peng S B, Huang J L, Zhong X H, Yang J C, Wang G H, Zhou Y B, Zhang F S, Zhu Q S, Buresh R, Witt C. Research strategy in improving fertilizer-nitrogen use efficiency of irrigated rice in China., 2002, 35(9): 1095-1103. (in Chinese with English abstract)

[2] 劉立軍, 楊立年, 孫小淋, 王志琴, 楊建昌. 水稻實地氮肥管理的氮肥利用效率及其生理原因. 作物學(xué)報, 2009, 35(9): 1672-1680.

Liu L J, Yang L N, Sun X L, Wang Z Q, Yang J C. Fertilizer-nitrogen use efficiency and its physiological mechanism under site-specific nitrogen management in rice., 2009, 35(9): 1672-1680. (in Chinese with English abstract)

[3] Ju X T, Xing G X, Chen X P, Zhang S L, Zhang L J, Liu, X J, Cui Z L, Yin B, Christie P, Zhu Z L, Zhang F S. Reducing environmental risk by improving N management in intensive Chinese agricultural systems., 2009, 106(9): 3041-3046.

[4] Xu X P, He P, Zhao S C, Qiu S J, Johnston A M, Wei Z. Quantification of yield gap and nutrient use efficiency of irrigated rice in China., 2016, 186.

[5] Bodirsky B L, Müller C. Robust relationship between yields and nitrogen inputs indicates three ways to reduce nitrogen pollution., 2014, 9(11): 111005.

[6] 朱德峰, 陳惠哲, 徐一成, 張玉屏. 我國雙季稻生產(chǎn)機械化制約因子與發(fā)展對策. 中國稻米, 2013, 19(4): 1-4.

Zhu D F, Chen H Z, Xu Y C, Zhang Y P. Mechanization constraints and development counter measures of double cropping rice production in China., 2013, 19(4): 1-4. (in Chinese with English abstract)

[7] 鄒應(yīng)斌. 長江流域雙季稻栽培技術(shù)發(fā)展. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2011, 44(2): 254-262.

Zou Y B. Development of Cultivation Technology for double cropping rice along the Changjiang River Valley., 2011, 44(2): 254- 262. (in Chinese with English abstract)

[8] 朱德峰, 陳惠哲. 水稻機插秧發(fā)展與糧食安全. 中國稻米, 2009, 20(6): 4-7.

Zhu D F, Chen H Z. Development and food security of rice transplanting., 2009, 20(6): 4-7. (in Chinese with English abstract)

[9] 張文毅, 袁釗和, 吳崇友, 金梅. 水稻種植機械化進程分析研究——水稻種植機械化由快速向高速發(fā)展的進程. 中國農(nóng)機化, 2011(1): 19-22.

Zhang W Y, Yuan Z H, Wu C Y, Jin M. Analysis and research on the process of rice planting mechanization: The rapid development of rice planting mechanization., 2011(1): 19-22. (in Chinese with English abstract)

[10] 陳佳娜, 曹放波, 謝小兵, 單雙呂, 高偉, 李志斌, 黃敏, 鄒應(yīng)斌. 機插條件下低氮密植栽培對“早晚兼用”雙季稻產(chǎn)量和氮素吸收利用的影響. 作物學(xué)報, 2016, 42(8): 1176-1187.

Chen J N, Cao F B, Xie X B, Dan S L, Gao W, Li Z B, Huang M, Zhou Y B. Effect of low nitrogen rate combined with high plant density on yield and nitrogen use efficiency of machine-transplanted early-late season double cropping rice., 2016, 42(8): 1176-1187. (in Chinese with English abstract)

[11] 畢春輝, 陳長海, 李明金, 吳家安, 張寶庫. 淺談水稻側(cè)深施肥技術(shù). 農(nóng)業(yè)裝備技術(shù), 2011, 37(6): 24-25.

Bi C H, Chen C H, Li M J, Wu J A, Zhang B K. Brief discussion on side deep fertilization technology of rice., 2011, 37(6): 24-25. (in Chinese with English abstract)

[12] 侯朋福, 薛利祥, 俞映倞, 薛利紅, 范立慧, 楊林章. 緩控釋肥側(cè)深施對稻田氨揮發(fā)排放的控制效果. 環(huán)境科學(xué), 2017, 38(12): 5326-5332.

Hou P F, Xue L X, Yu Y J, Xue L H, Fan L H, Yang L Z. Control effect of side deep fertilization with slow-release fertilizer on ammonia volatilization from paddy fields., 2017, 38(12): 5326-5332. (in Chinese with English abstract)

[13] Alimata B, Fofana B, Sansan Y, Ebenezer S, Robert A, Opoku A. Effect of fertilizer deep placement with urea supergranule on nitrogen use efficiency of irrigated rice in Sourou Valley (Burkina Faso)., 2015, 102(1): 79-89.

[14] 夏艷濤, 吳亞晶. 寒地水稻側(cè)深施肥技術(shù)研究. 北方水稻, 2014(1): 30-32.

Xia Y T, Wu Y J. Study on side deep fertilizing of rice in cold area., 2014(1): 30-32. (in Chinese)

[15] 白雪, 鄭桂萍, 王宏宇, 潘世駒, 蔡永勝, 王安東. 寒地水稻側(cè)深施肥效果的研究. 黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué), 2014(6): 40-43.

Bai X, Zheng G P, Wang H Y, Pan S X, Cai Y S, Wang A D. Study on the effect of deep lateral fertilization on rice in cold region., 2014(6): 40-43. (in Chinese)

[16] 馬昕, 楊艷明, 劉智蕾, 孫彥坤, 于彩蓮, 彭顯龍. 機械側(cè)深施控釋摻混肥提高寒地水稻的產(chǎn)量和效益. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2017, 23(4): 1095-1103.

Ma X, Yang Y M, Liu Z L, Sun Y K, Yu C L, Peng X L. Yield increasing effect of mechanical topdressing of polymer-coated urea mixed with compound fertilizer in cold area rice., 2017, 23(4): 1095-1103. (in Chinese with English abstract)

[17] 林玉萍, 聶錄, 姜灝, 丁亮. 水稻側(cè)深施肥技術(shù)研究. 現(xiàn)代化農(nóng)業(yè), 2017(3): 19-21.

Lin Y P, Nie L, Jiang H, Ding L. Study on deep side fertilization technology of rice., 2017 (3): 19-21. (in Chinese with English abstract)

[18] 馬增奇, 周成, 劉衛(wèi)東. 機械式強排側(cè)深施肥技術(shù)的應(yīng)用. 現(xiàn)代化農(nóng)業(yè), 2017(12): 53-54.

Ma Z G, Zhou C, Liu W D. Application of mechanical strong drainage side deep fertilization technology., 2017(12): 53-54. (in Chinese)

[19] 敖和軍, 王淑紅, 鄒應(yīng)斌, 彭少兵, 程兆偉, 劉武, 唐啟源. 不同施肥水平下超級雜交稻對氮、磷、鉀的吸收累積. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2008(10): 3123-3132.

Ao H J, Wang S H, Zou Y B, Peng S B, Chen Z W, Liu W, Tang Q Y. Characteristics of nutrient uptake and utilization of super hybrid rice under different fertilizer application rates., 2008, 41(10): 3123-3132. (in Chinese with English abstract)

[20] 袁嫚嫚, 葉舒婭, 劉楓, 李敏, 吳學(xué)忠. 氮肥施用方法對水稻產(chǎn)量和氮肥利用率的影響. 河北農(nóng)業(yè)科學(xué), 2011, 15(3): 39-41.

Yuan W W, Ye S Y, Liu F, Li M, Wu X Z. Effects of nitrogen application methods on rice yield and nitrogen fertilizer utilization., 2011, 15(3): 39-41. (in Chinese with English abstract)

[21] 黃巧義, 唐拴虎, 張發(fā)寶, 張木, 黃旭, 黃建鳳, 李蘋, 付弘婷. 減氮配施控釋尿素對水稻產(chǎn)量和氮肥利用的影響. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報, 2017, 25(6): 829-838.

Huang Q Y, Tang S H, Zhang F B, Zhang M, Huang X, Huang J F, Li P, Fu H T. Effect of combined application of controlled-release urea and conventional urea under reduced N rate on yield and N utilization efficiency of rice., 2017, 25(6): 829-838. (in Chinese with English abstract)

[22] 張滿利, 陳盈, 隋國民, 侯守貴, 于廣星, 李海波, 王有芬, 吳凱. 氮肥對水稻產(chǎn)量和氮肥利用率的影響. 中國農(nóng)學(xué)通報, 2010, 26(13): 230-234.

Zhang M L, Chen Y, Sui G M, Hou S G, Yu G X, Li H B, Wang Y F, Wu K.Effect of N fertilizer on the yield and nitrogen use efficiency in rice., 2010, 26(13): 230-234. (in Chinese with English abstract)

[23] 孫永健, 孫園園, 李旭毅, 張榮萍, 郭翔, 馬均. 水氮互作對水稻氮磷鉀吸收、轉(zhuǎn)運及分配的影響. 作物學(xué)報, 2010, 36(4): 655-664.

Sun Y J, Sun Y Y, Li X Y, Zhang R P, Guo X, Ma J. Effects of water-nitrogen interaction on absorption, translocation and distribution of nitrogen, phosphorus, and potassium in rice., 2010, 36(4): 655-664. (in Chinese with English abstract)

[24] 王海月, 李玥, 孫永健, 李應(yīng)洪, 蔣明金, 王春雨, 趙建紅, 孫園園, 徐徽, 嚴奉君, 馬均. 不同施氮水平下緩釋氮肥配施對機插稻氮素利用特征及產(chǎn)量的影響. 中國水稻科學(xué), 2017, 31(1): 50-64．

Wang H Y, Li Y, Sun Y J, Li Y H, Jiang M J, Wang C Y, Zhao J H, Sun Y Y, Xu H, Yan F J, Ma J. Effects of slow-release urea on nitrogen utilization and yield in mechanically-trans-planted rice under different nitrogen application rates., 2017, 31(1): 50-64. (in Chinese with English abstract)

[25] 謝小兵, 周雪峰, 蔣鵬, 陳佳娜, 張瑞春, 伍丹丹, 曹放波, 單雙呂, 黃敏, 鄒應(yīng)斌. 低氮密植栽培對超級稻產(chǎn)量和氮素利用率的影響. 作物學(xué)報, 2015, 41(10): 1591-1602.

Xie X B, Zhou X F, Jiang P, Chen J N, Zhang R C, Wu D D, Cao F B, Shan S L, Huang M, Zhou Y B. Effect of low nitrogen rate combined with high plant density on grain yield and nitrogen use efficiency in super rice., 2015, 41(10): 1591-1602. (in Chinese with English abstract)

[26] 楊成林, 王麗妍, 趙紅玉. 側(cè)深施肥對寒地水稻產(chǎn)量及肥料利用率的影響. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué), 2017, 44(8): 61-65.

Yang C L, Wang L Y, Zhao H Y. Effects of different application rates of side deep fertilization on yield and fertilizer use efficiency of rice in cold region., 2017, 44(8): 61-65. (in Chinese)

Effects of Machine-transplanting Synchronized with One-time Precision Fertilization on Nutrient Uptake and Use Efficiency of Double Cropping Rice

ZHONG Xuemei1, HUANG Tieping2, PENG Jianwei1, *, LU Wenlu3, KANG Xingrong1, SUN Mengfei1, SONG Siming4, TANG Qiyuan1, CHEN Yuxin5, ZHAN Dongzhi3, ZHOU Xuan6, *

(College of Resource 8L Environment,,,;Hunan Provincial Agricultural Committee,,;Miluo Agricultural Bureau,,;Hunan Dragon Boat Agricultural Machinery Co. Ltd.,,;Hunan Jinyezhongwang Technology Co. Ltd.,;Soil and Fertilizer Institute of Hunan Province,,;Corresponding author,:;)

【】Our aim is to ensure the precision in rice fertilization, and to reveal the nutrient utilization characteristics of machine-transplanted rice under one-time, one-side deep fertilization with reduced nitrogen (N) application level and to improve the nitrogen utilization efficiency for double-cropping rice. 【】Field experiments (2017?2018) were conducted using soil-tested formulated fertilization with precise fertilizer distributor to study the effects of one-time precision fertilization on nutrient absorption and utilization of double-cropping rice system in typical growing regions, and to investigate the relationships between nutrient contents and yield.【】As compared with conventional fertilization treatment, the accumulations of N, P, K in machine-transplanted early rice under one-time N application rate (reduced by 10%?30%) increased by 7.9%?11.7%, 9.4%?25.9% and 2.0%?6.5% in 2017, 8.2%?15.0%, 6.9%?14.1% and 13.9%?16.7% in 2018, in late rice by ?0.6%?5.7%, 9.1%?14.4% and 3.7%?19.6% in 2017, 6.1%?8.5%, 9.4%?19.3% and 18.7%?22.2% in 2018, and N recovery efficiency (NRE), N agronomic efficiency (NAE) and N partial factor productivity (NPFP) in early rice by 38.6%?92.7%, 49.9%?103.6% and 29.49%?103.6% in 2017, 36.9%?85.1%, 46.0%?98.4% and 20.7%?75.4% in 2018, and NRE, NAE, NPFP in late rice by 20.8%?43.1%, 31.3%?64.2% and 18.3%?48.5% in 2017, 26.8%?99.1%, 60.0%?82.9% and 26.6%?60.5% in 2018. The optimum treatment was obtained with a reduction of 20%?30% in N application rate．With the reduction of N application rate, NRE of double-cropping rice first increased then reduced, while NHI, NAE and NPFP were on the rise, and soil alkali-hydrolyzale N declined. 【】The integration and optimization of fertilization technology and machine-transplanted technique can effectively reduce N application rate, facilitating N, P, K accumulation and utilization, which is conducive to raise grain yield and N use efficiency of double-cropping rice.

double cropping rice; machine-transplanted rice; deep fertilization; nutrient uptake; nitrogen use efficiency

S143.1; S511.048

A

1001-7216(2019)05-0436-11

10.16819/j.1001-7216.2019.8084

2018-07-16；

2019-07-09。

國家重點研發(fā)計劃資助項目(2017YFD200703-3)；國家水稻產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系資助項目(CARS-01-26)。