不同類型緩控釋肥對水稻南粳9108氮素利用的影響

徐辰峰

摘要?[目的]研究3種緩釋肥施肥處理和農(nóng)民常用施肥處理間氮肥的綜合利用情況，，更好地展現(xiàn)不同肥料之間的性價比。[方法]采用收集氨氣的方法，土壤總氮徑流失量計算是通過稻田排水前后水位差值計算出徑流量然后將水樣進行分析，總氮采用堿性過硫酸鉀氧化紫外分光光度法進行測定。[結(jié)果]緩釋肥的氮肥利用率高達60%～70%，是傳統(tǒng)肥料利用率的1倍多。相比常規(guī)肥料緩釋肥不僅減少了人工施肥次數(shù)，還可顯著提高氮肥利用率和吸收率從而減少氮肥的損失。[結(jié)論]硫包膜緩釋肥前期釋放快后期乏力，樹脂包膜緩釋肥前期釋放慢后勁強，緩釋摻混肥釋放較為均勻因此表現(xiàn)最為穩(wěn)定。而常規(guī)施肥肥料施肥快易溶于水造成大量的徑流和揮發(fā)不利于肥料的利用和環(huán)境的保護。

關(guān)鍵詞?水稻;緩控釋肥;氮肥利用率

中圖分類號?S511.2+2;S147.5?文獻標(biāo)識碼?A

文章編號?0517-6611（2021）03-0156-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.03.043

Abstract?[Objective]To?study?the?comprehensive?utilization?of?nitrogen?fertilizer?between?the?three?slowrelease?fertilizer?treatments?and?the?commonly?used?fertilizer?treatments?of?farmers.It?can?better?show?the?cost?performance?of?different?fertilizers.[Method]The?method?of?ammonia?collection?in?this?experiment?was?aeration?method.The?calculation?of?total?nitrogen?runoff?in?soil?was?to?calculate?the?runoff?through?the?difference?of?water?level?before?and?after?drainage?in?paddy?field，and?then?analyze?the?water?sample.The?total?nitrogen?was?measured?by?alkaline?potassium?persulfate?oxidation?ultraviolet?spectrophotometry.[Result]The?nitrogen?utilization?rate?of?slowrelease?fertilizer?could?be?as?high?as?60%-70%，which?was?more?than?one?time?as?that?of?traditional?fertilizer.Compared?with?conventional?slowrelease?fertilizer，slowrelease?fertilizer?could?not?only?reduce?the?number?of?times?of?artificial?fertilization，but?also?significantly?improve?the?utilization?and?absorption?rate?of?nitrogen?fertilizer?and?reduce?the?loss?of?nitrogen?fertilizer.[Conclusion]The?release?of?sulfur?coated?slowrelease?fertilizer?is?fast?in?the?early?stage?and?weak?in?the?later?stage，while?the?release?of?resin?coated?slowrelease?fertilizer?is?strong?in?the?early?stage，and?the?release?of?slowrelease?mixed?fertilizer?is?more?uniform，so?it?is?the?most?stable.However，conventional?fertilization?is?not?conducive?to?the?utilization?of?fertilizer?and?environmental?protection?because?of?its?fast?dissolving?in?water?and?causing?a?lot?of?runoff?and?volatilization.

Key?words?Rice;?Slowrelease?fertilizer;Nitrogen?utilization?rate

水稻是非常依賴氮肥的一種作物，但不合理使用氮肥，不但降低了氮肥的利用率，引起資源的浪費增加了成本，還會導(dǎo)致氨揮發(fā)，損失的氮不僅造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失，而且對環(huán)境造成巨大的壓力[1]。推廣緩控釋肥的應(yīng)用，提高氮肥利用率，改善水稻種植環(huán)境，對緩控釋肥的推廣具有參考意義。筆者選用3種較為新型的不同類型緩控釋肥在減氮施肥后與農(nóng)民常用施肥進行對比，探究緩控釋肥對水稻氮肥利用率的影響。

1?材料與方法

1.1?試驗材料?試驗地點在金湖縣前鋒鎮(zhèn)。水稻品種為金湖縣推廣面積較大的粳稻品種南粳9108。?緩控釋氮源：緩控釋摻混肥（23%?N）、硫包膜緩控釋肥（SCU，37%?N）和樹脂包膜緩控釋肥（PCU，43%?N），以復(fù)合肥（15%?N）和尿素（46%?N）為常規(guī)速效氮肥。

1.2?試驗方法

毯苗硬盤旱育，潮種120?g/盤，5月18日落谷，6月14日移栽，秧齡26?d。各緩釋肥處理總施氮量按照當(dāng)?shù)厥┑康?0%，所有處理P、K肥用量相同，同當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)水平。采用相鄰且土壤肥力相當(dāng)?shù)奶飰K進行大區(qū)對比，各區(qū)面積0.067～1.00?hm2，各處理重復(fù)3次，每個區(qū)之間筑隔離埂，單獨排灌。機插秧以行距30?cm，株距12?cm為宜，每穴3～4苗。

處理T1：常規(guī)施肥處理，總施純氮量322.5?kg/hm2。處理T2：硫包衣尿素SCU，總施氮322.5?kg/hm2。處理T3：樹脂包衣尿素PCU，總施氮322.5?kg/hm2。處理T4：緩控釋摻混肥，總施氮322.5?kg/hm2。各處理磷、鉀肥用量均相同。水分管理和病蟲草害防治同當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)。

1.3?測定指標(biāo)與方法

1.3.1?氨揮發(fā)收集與通量計算。收集氨氣的方法為通氣法，吸收氨氣的載體海綿浸泡在KCl溶液振蕩1?h。KCl一般使用200?mL濃度2?mol/L吸收載體，根據(jù)試驗需求定期更換。測定使用SKalar流動分析儀測定液體中NH4+-N含量后通過計算得出氨揮發(fā)通量，計算公式：

氨揮發(fā)通量（kg/（hm2·d）=M×A-1×D-1×10-2，其中M=c×v×M0（M為通氣法單個裝置每次測得的NH4+-N含量;A為捕獲裝置的橫截面積;D為捕獲的天數(shù);c為KCl溶液中NH4+-N含量;v為KCl溶液的體積）。

1.3.2?土壤總氮徑流失量計算。通過稻田排水前后水位差值計算出徑流量，然后將水樣進行分析，總氮采用堿性過硫酸鉀氧化紫外分光光度法進行測定。

1.4?數(shù)據(jù)分析?試驗數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，采用LSD法進行差異性分析（P<0.05）。

2?結(jié)果與分析

2.1?不同緩控釋肥對土壤總氮含量的影響

自6月14日水稻下田的7?d后6月21日開始測量，之后每隔20?d測量一次，直到9月27日為止。4組處理的總氮含量均呈先升高后降低的趨勢，處理T1、T3和T4在8月18日測量結(jié)果達到最高之后逐步降低。而處理T2在7月10日最快達到了峰值。6月21日水稻生長初期土壤中總氮含量為T1

2.2?不同緩控釋肥對土壤硝態(tài)氮含量的影響

自6月14日水稻下田的7?d后6月21日開始測量，之后每隔20?d測量一次，直到9月27日為止。4組處理的硝態(tài)氮含量均先升高后降低，且均在8月18日達到最高之后逐步降低。TI處理的硝態(tài)氮在6個測量時期均為最低。硝態(tài)氮6月21日及7月10日T2處理含量最高之后上升緩慢但總體上除T1處理其余3組處理之間差異不顯著（圖2）。

2.3?不同緩控釋肥對土壤銨態(tài)氮含量的影響

4組處理土壤中的銨態(tài)氮含量見圖3。測量自6月14日水稻下田的7?d后6月21日開始測量，之后每隔20?d測量一次，直到9月27日為止。4組處理的銨態(tài)氮含量均呈先升高后降低的趨勢，且均在8月18日測量結(jié)果達到最高之后逐步降低。4組處理土壤中銨態(tài)氮的總體差異較總氮含量和硝態(tài)氮含量要小。表現(xiàn)在T1處理和T2處理6個測量時期的銨態(tài)氮含量差異不顯著。9月7日和9月27日2個測量時期4組處理的銨態(tài)氮含量差異不顯著。土壤銨態(tài)氮含量在8月18日達到最大值，其中銨態(tài)氮含量為T3>T4>T2>T1。在6個測量時期中T1和T2處理的銨態(tài)氮含量均差異不顯著，T3和T4處理銨態(tài)氮含量差異不顯著。T3和T4處理只在6月21日、7月10日、7月30日、8月18日4個測量時期的銨態(tài)氮含量與T1和T2處理差異顯著。

2.4?不同緩控釋肥對土壤總氮徑流失量的影響

金湖縣金湖屬亞熱帶溫潤季風(fēng)氣候帶，四季分明，氣候溫和，光、熱、水資源均較豐富。氣溫：年平均溫度14.6?℃。極端最高氣溫36.9?℃，出現(xiàn)在7月中旬;極端最低氣溫-7.5?℃，出現(xiàn)在12月下旬到1月上旬。日最高氣溫大于35?℃的高溫日數(shù)為5?d左右，出現(xiàn)在7、8月。四季年平均氣溫：冬季2.2?℃，春季13.8?℃，夏季26.1?℃，秋季16.1?℃。

降水：年均降水量1?085?mm。全年降水日數(shù)110?d左右，最長連續(xù)降水日數(shù)10?d左右，最長連續(xù)無降水日數(shù)25?d左右。四季年平均降水量：冬季76.3?mm，春季206.5?mm，夏季531.5?mm，秋季179.3?mm。

日照：年均日照總時數(shù)2?183?h。四季年平均日照時數(shù)：冬季468.8?h，春季537.3?h，夏季603.5?h，秋季529?h。試驗期間即2018年6—9月的氣溫及降水情況見圖4。

總氮徑流失量不僅與降水量有關(guān)，還與土壤總氮的含量、氮素釋放速度、土壤的保水程度、溫度、濕度等因素相關(guān)，是一個復(fù)雜的參數(shù)。由圖5可知，6月21日T3處理和T4處理的總氮徑流失量最低且差異不顯著。T2處理的總氮徑流失量排在第二位，T1處理的總氮徑流失量最大。T1處理和T2處理差異顯著，且T1和T2處理與T3處理和T4處理差異顯著。7月10日總氮徑流失量與6月21日相比各個處理顯著降低，主要是因為降雨量的降低。總體上的差異與6月21日測量結(jié)果一致。7月30日測量結(jié)果顯示，4組處理的總氮徑流失量進一步降低且4組處理差異均不顯著。由于降水頻繁，8月18日的總氮徑流量較7月30日顯著上升。T2處理的總氮徑流失量最大。T1處理和T2處理差異不顯著，T3處理和T4處理差異不顯著。?T1和T2處理與T3和T4處理差異顯著。9月7日和9月27日總氮徑流量逐步降低且4組差異均不顯著。

2.5?不同緩控釋肥對銨揮發(fā)量的影響

銨是氮揮發(fā)的主要成分，銨揮發(fā)共測定25次，每隔3?d一次。銨揮發(fā)通量測定結(jié)果見圖6。4組處理總體揮發(fā)集中在前30?d，之后逐漸平緩達到穩(wěn)定。在30?d的揮發(fā)期前12?d揮發(fā)量逐步提高之后12～15?d下降之后再升高，趨于平穩(wěn)后于21?d后逐漸降低，30?d后基本穩(wěn)定揮發(fā)。在揮發(fā)期T1處理的揮發(fā)量較大，之后是T2處理和T3處理，銨揮發(fā)量最低的是T4處理。尤其是9～12?d顯著低于其余3組處理。最后的30～72?d銨揮發(fā)T4處理的水平也最低。

2.6?不同緩控釋肥對氮肥流失率和利用率的影響

綜合上述氮肥的流失量和氮肥的施用量計算出氮肥的流失率，結(jié)果見圖7。氮肥流失率表現(xiàn)為T1>T2>T3>T4。T1氮肥流失率高達31.01%，T2氮肥流失率為30.43%，T3氮肥流失率為28.92%，T4氮肥流失率為25.21%。

由圖8可知，4組處理的氮肥利用率表現(xiàn)為T4>T3>T2>T1。T4處理的氮肥利用率達41.88%，T3的氮肥利用率達41.37%，T2的氮肥利用率為36.52%，T1氮肥利用率最低為30.82%。

3?結(jié)論與討論

3.1?討論

土壤中總氮、硝態(tài)氮及銨態(tài)氮含量反映了肥料的吸收程度，側(cè)面反饋代表著一種肥料的利用率，土壤中氮含量高，氮肥利用的上限也就越高，利用率同時越高。研究發(fā)現(xiàn)緩釋肥的氮肥利用率高達60%～70%，是傳統(tǒng)肥料利用率的1倍多[2]。相比常規(guī)肥料緩釋肥不僅減少了人工施肥次數(shù)，還可顯著提高氮肥利用率和吸收率從而減少氮肥的損失[3-4]。同時與常規(guī)施肥相比緩釋肥的肥料穩(wěn)定性更強，不易發(fā)生徑流和揮發(fā)肥料的損失率較低[5-6]。減少氮的徑流失和硝化-反硝化的流失，延緩水稻的衰老，提高水稻產(chǎn)量[7]。研究發(fā)現(xiàn)施用緩釋肥可以顯著降低稻田表土和表水的NH4+-N的含量，降低氮的揮發(fā)和流失[8]。而且一次性施肥減少追肥也避免發(fā)生貪青晚熟現(xiàn)象造成減產(chǎn)和品質(zhì)的下降[9]。該試驗探究了各個時期不同形態(tài)氮的含量及各個時期氮的揮發(fā)及徑流情況，基本上與前人研究結(jié)果一致。研究發(fā)現(xiàn)使用緩釋肥處理的水田NO3-含量在施肥30?d后才降到最低，可以顯著防止氮流失，相比常規(guī)施肥可以減少氮流失，提高氮肥利用率[10]。緩釋肥是降低氨揮發(fā)的有效方法[11-14]。在氨揮發(fā)流失中氮的集中釋放導(dǎo)致水體中NH4+濃度升高和pH的提高是最關(guān)鍵的原因。常規(guī)施肥則恰恰存在這個缺點，由于不存在緩慢釋放過程，導(dǎo)致了水中NH4+濃度和pH的提高，最終氨揮發(fā)速率提高，大量的氮通過氨揮發(fā)白白浪費[15]。而緩釋肥具有緩慢釋放的這一特性，使得稻田水體中的pH及NH4+濃度趨于穩(wěn)定，所以氨的揮發(fā)氮的浪費要大大降低。而且也避免了水中氨濃度對水稻的毒害[16-19]。而研究發(fā)現(xiàn)緩釋肥的釋放效率上，樹脂包衣要明顯優(yōu)于硫包衣。對水稻田表層的緩釋肥顆粒溶解情況進行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)硫包衣緩釋肥基本溶解完、樹脂包膜緩釋顆粒溶解了1/3[20]。也正是如此，樹脂包膜的緩釋肥在氮素流失率和利用率上優(yōu)于硫包膜緩釋肥。緩釋摻混肥釋放速率均勻，且磷元素及鉀元素也緩慢釋放營養(yǎng)均衡pH及NH4+濃度趨于穩(wěn)定，氨揮發(fā)穩(wěn)定因此氮的損失最低且利用率最高[21-22]。徑流失與排水量和土壤中含氮呈正相關(guān)。緩釋肥硝態(tài)氮和銨態(tài)氮均呈較高水平，肥料的利用率高因此徑流失損失就越少，從結(jié)果上看整體也是徑流失量和硝態(tài)氮氨態(tài)氮的含量成反比關(guān)系[23]。該試驗結(jié)果基本上與前人研究結(jié)果相似[24]。

3.2?結(jié)論

施用緩釋肥均在一定程度上提高了土壤中總氮、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮的含量。在總氮上前期硫包膜緩釋肥釋放速度最快含量最多，過早達到了峰值，而樹脂包膜緩釋肥和緩釋摻混肥釋放較為均勻，樹脂緩釋肥后期釋放效果更好。硝態(tài)氮的含量硫包膜緩釋肥也是前期釋放過快達到之后釋放較為緩慢，而樹脂包膜緩釋肥和緩釋摻混肥釋放均勻無顯著差別。氮肥徑流失總體上與雨水呈正相關(guān)，緩釋肥處理相比于常規(guī)施肥徑流失量有所降低。其中緩釋摻混肥與樹脂包膜緩釋肥徑流失量最低。氨揮發(fā)方面緩釋肥處理相比于常規(guī)處理也有所降低。摻混緩釋肥降低的效果最為明顯。綜合氮素的吸收和施用及徑流失和揮發(fā)的氮損失，計算得出了氮肥的流失率和氮肥利用率結(jié)果顯示，緩釋摻混肥的流失率最低且利用率最高。緩釋摻混肥的氮流失率最低為25.21%，相比常規(guī)處理的31.01%降低了5.8%。氮肥利用率最高為46.88%，相比于常規(guī)處理的30.82%提高了16.06%?？傮w上看硫包膜緩釋肥前期釋放快后期乏力，樹脂包膜緩釋肥前期釋放慢后勁強，緩釋摻混肥釋放較為均勻因此表現(xiàn)最為穩(wěn)定。而常規(guī)施肥肥料快易溶于水，造成大量的徑流和揮發(fā)是不利于肥料的利用和環(huán)境的保護。

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