緩釋配方肥在水稻生產(chǎn)中的應(yīng)用效果及其施用技術(shù)研究

陸陽，何建橋，孫永泉，陳吉，劉文秀，沈明星，王海候*

(1.蘇州市耕地質(zhì)量保護站，江蘇 蘇州 215400；2.南京市耕地質(zhì)量保護站，江蘇 南京 210019；3.蘇州市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，江蘇 蘇州 215100)

圍繞實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，緊扣深化農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革這一主線，守住國家糧食安全底線，持續(xù)推動質(zhì)量興農(nóng)和綠色發(fā)展，全面推進種植業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部制定了《2019年種植業(yè)工作要點》，明確指出：堅持綠色引領(lǐng)，加快推進發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，深入開展化肥使用量零增長行動，保持化肥使用量負增長，確保到2020年化肥利用率提高到40%以上。為此，加快新型化肥技術(shù)集成創(chuàng)新，提煉一批化肥減量增效技術(shù)模式，示范推廣化肥減量增效技術(shù)，增強科學(xué)施肥意識，十分迫切[1-3]。

“華昌”穩(wěn)定性緩釋配方肥是在現(xiàn)有復(fù)合肥產(chǎn)品基礎(chǔ)上，根據(jù)水稻生長發(fā)育進程中的需肥特點，集合硝化抑制劑和脲酶抑制劑、氨穩(wěn)定劑等長效肥料技術(shù)[4-7]，研發(fā)而成的一類新型水稻專用緩釋配方肥料，具有肥效釋放緩慢[7-9]、肥效持續(xù)期長[10-11]、肥料利用率高等特點[12]，在提升產(chǎn)品附加值的同時也有效降低了農(nóng)民種植水稻的成本[13-14]。為有效發(fā)揮“華昌”穩(wěn)定性緩釋配方肥在水稻生產(chǎn)上的節(jié)肥、省工、節(jié)本、增產(chǎn)、增效作用，選擇在蘇州地區(qū)典型性黏性與砂性土壤區(qū)域，圍繞水稻新型緩釋肥料替代普通化肥、農(nóng)機農(nóng)藝結(jié)合等技術(shù)或模式，集成化學(xué)肥料減量的技術(shù)模式與要點，形成適合蘇州市的科學(xué)施肥意見并推廣應(yīng)用，以期為“華昌”穩(wěn)定性緩釋配方肥在蘇州地區(qū)水稻生產(chǎn)上的應(yīng)用提供技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2019年6—11月，分別在黏性和砂性土壤區(qū)域進行。田塊地力均勻一致、成片相連、灌排設(shè)施齊全、適合機械化作業(yè)。黏性土壤試驗點選擇在昆山市張浦鎮(zhèn)農(nóng)林科教示范園，前茬為小麥，土壤類型為黃泥土，土壤pH為6.15，有機質(zhì)38.34 g·kg-1，全氮2.23 g·kg-1，速效氮181.44 mg·kg-1，速效磷16.76 mg·kg-1，緩效鉀488.67 mg·kg-1，速效鉀18.44 mg·kg-1；砂性土壤試驗點選擇在張家港市樂余鎮(zhèn)聯(lián)豐村，前茬為小麥，土壤類型為砂夾黃土，土壤pH為7.26，有機質(zhì)22.8 g·kg-1，全氮1.58 g·kg-1，速效磷21.4 mg·kg-1，速效鉀65.9 mg·kg-1。

“華昌”穩(wěn)定性緩釋配方肥(簡稱緩釋配方肥)由張家港市華昌化工股份有限公司提供，產(chǎn)品含N 26%，P2O510%，K2O 15%。常規(guī)對照配方肥分別由各試驗點購買當?shù)刂魍频钠胀ㄅ浞椒柿希渲袕埣腋凼械乃酒胀ㄅ浞椒屎琋 15%，P2O510%，K2O 17%，昆山市的水稻普通配方肥含N 19%，P2O59%，K2O 17%。以常規(guī)粳稻品種南粳46作為供試水稻品種。

1.2 處理設(shè)計

基于緩釋配方肥條件下水稻生產(chǎn)過程中氮素適宜減量比例試驗。氮肥以當?shù)爻Ｒ?guī)用量為基準，即每667 m2用量黏性土壤18 kg、砂性土壤20 kg。以當?shù)爻Ｒ?guī)配方肥為對照，設(shè)緩釋配方肥減(量)0%、8%、16%、24%、32%處理。肥料運籌：常規(guī)配方肥基肥、第1次蘗肥、第2次蘗肥、穗肥分別占50%、10%、10%和30%；緩釋配方肥基肥、穗肥分別占70%和30%。基肥全部在機插秧時進行側(cè)深施肥(5～10 cm深度)。

基于緩釋配方肥條件下水稻生產(chǎn)過程中適宜施肥次數(shù)試驗。在相同施氮水平條件下，以當?shù)爻Ｒ?guī)配方肥4次施肥措施(基肥、第1次蘗肥、第2次蘗肥、穗肥分別占50%、10%、10%和30%)為對照，設(shè)計減少施肥次數(shù)處理，主要是將蘗肥或穗肥與基肥一起施用，即設(shè)緩釋配方肥基肥結(jié)合尿素4次施肥(基肥、第1次蘗肥、第2次蘗肥、穗肥分別占50%、10%、10%和30%)、3次施肥(基肥、第1次蘗肥、穗肥分別占50%、20%和30%)、2次施肥(基肥、穗肥分別占70%和30%)、1次施肥(100%基肥)處理?；嗜坎捎脗?cè)深施肥(5～10 cm深度)。

緩釋配方肥適宜施用方式試驗。在相同施氮水平條件下，設(shè)4個施用方式處理，分別為常規(guī)配方肥面施、側(cè)深施肥，緩釋配方肥面施、側(cè)深施肥。肥料運籌：常規(guī)配方肥基肥、第1次蘗肥、第2次蘗肥、穗肥分別占50%、10%、10%和30%；緩釋肥料運籌基肥、穗肥分別占70%和30%。側(cè)深施肥深度5～10 cm。

采用大區(qū)試驗法，大區(qū)面積1 334～2 000 m2。每667 m2用種量4～5 kg，5月10—12日適時育秧，6月1日適時機插作業(yè)。試驗以氮素為因子進行設(shè)計，氮肥常規(guī)用量在黏性、砂性土壤區(qū)域分別以每667 m218、20 kg為基準，不單獨施用磷肥，鉀肥在穗期追施，每667 m2總量控制在9～11 kg(根據(jù)基肥中K2O含量，在穗肥中補齊差異)。蘗肥于移栽后3～5 d、10～12 d追施，穗肥于8月中下旬追施。播栽作業(yè)、水漿管理、病蟲害防治等其他農(nóng)事作業(yè)措施與常規(guī)生產(chǎn)一致。

1.3 測定項目

水稻產(chǎn)量。每大區(qū)選擇3個點，每個點10 m2，水稻齊根人工割下，裝入尼龍網(wǎng)袋中，自然風(fēng)干脫粒，計實際產(chǎn)量。

田面水總氮含量。于施用基肥后，分別在第2、5、8天左右，每個處理于田塊前、中、后位置，各取1次田面水200 mL，于-18 ℃冷凍儲存，采用Skalar流動分析儀測定總氮含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 2010整理，SPSS 26.0進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 減量比例

圖1為基于緩釋配方肥條件下不同氮肥減量處理的水稻產(chǎn)量測定結(jié)果。由圖1可知，以常規(guī)配方肥為對照，黏性與砂性土壤區(qū)域?qū)φ盏乃?67 m2產(chǎn)量分別為629、606 kg，在相同氮素用量條件下，施用緩釋配方肥處理(減0%)較對照有顯著的增產(chǎn)作用，增產(chǎn)率分別為7.8%和8.8%；隨著緩釋配方肥減量比例的增大，水稻產(chǎn)量均呈下降的變化趨勢，減8%處理的水稻產(chǎn)量仍表現(xiàn)為高于常規(guī)對照，但兩者差異不顯著，減16%處理的水稻產(chǎn)量與常規(guī)施肥對照的水稻產(chǎn)量相近，減24%、減32%處理的水稻產(chǎn)量則顯著低于常規(guī)施肥對照?？梢?，在黏性與砂性土水稻生產(chǎn)區(qū)域常規(guī)氮素施用水平基礎(chǔ)上，通過施用緩釋配方肥，氮素施用量減少16%并不影響水稻的穩(wěn)產(chǎn)性。

柱上無相同小寫字母表示組間差異顯著(P<0.05)。圖3、5同。

圖2為基于緩釋配方肥條件下不同氮肥減量處理在基肥后2、5、8 d稻田田面水總氮含量的測定結(jié)果。由圖2可知，施肥之后砂性土壤的稻田田面水總氮含量總體低于黏性土生產(chǎn)區(qū)域，這可能與砂性土壤保肥性差等有關(guān)。施肥之后2種類型土壤田面水總氮含量隨著施肥天數(shù)的增加呈下降趨勢；不同處理之間，常規(guī)對照基肥后第2天的田面水總氮含量最高，明顯高于緩釋配方肥處理，常規(guī)對照田面水總氮含量在第5、8天迅速下降，這與常規(guī)肥料養(yǎng)分釋放較快有關(guān)。隨著減量比例的提高，田面水總氮含量也呈下降的變化趨勢，緩釋配方肥處理的田面水總氮含量在施用后2～8 d，雖然也表現(xiàn)為下降趨勢，但變化幅度明顯小于常規(guī)對照，且2種土壤類型的田面水總氮含量表現(xiàn)為相同的變化趨勢?；适┯玫?天時常規(guī)對照、減0%、減8%、減16%、減24%、減32%處理的田面水總氮含量占施用第2天的比例，黏性土壤區(qū)域分別為14.3%、55.1%、62.6%、37.6%、39.9%和41.3%，砂性土壤區(qū)域分別為10.9%、52.6%、65.6%、68.4%、84.6%和73.6%?？梢姡忈屌浞椒誓苡行Э刂频仞B(yǎng)分的釋放。

圖2 緩釋配方肥減量處理對田面水總氮含量的影響

2.2 施肥次數(shù)

由圖3可知，在相同施氮量條件下，緩釋配方肥一次性基施，產(chǎn)量較常規(guī)對照有所降低，其中，黏性土壤區(qū)域減產(chǎn)3.7%，差異未達顯著水平，砂性土壤區(qū)域減產(chǎn)12.3%，差異達顯著水平，可見，將緩釋配方肥一次性基施存在降低水稻產(chǎn)量穩(wěn)定性的風(fēng)險。緩釋配方肥結(jié)合尿素等進行分次施用條件下，其中2次、3次、4次施肥處理均較常規(guī)對照有增產(chǎn)的趨勢，但無顯著差異性。眾所周知，施肥次數(shù)越多，雖然產(chǎn)量有小幅的提升，但增加施肥的用工成本。因此，在保障水稻穩(wěn)產(chǎn)的條件下，緩釋配方肥結(jié)合尿素分次施肥，優(yōu)選2次施肥模式。

圖3 基于緩釋配方肥條件下施肥次數(shù)對水稻667 m2產(chǎn)量的影響

由圖4可知，緩釋配方肥一次性基施，提高了田面水總氮含量，但其第8天的變化幅度明顯小于常規(guī)對照?？偟膩碚f，減少肥料施用次數(shù)主要是將分蘗肥與穗肥合并到基肥中施用，因此，施用次數(shù)越少，則基肥施用的緩釋氮肥則越多。雖然緩釋配方肥具有緩慢釋放的特性，但施用后，除了被作物吸收之外，同樣存在一定程度的肥料流失，田面水總氮含量隨著緩釋配方肥用量的下降呈下降的變化趨勢。綜合考察水稻生長及環(huán)境負荷風(fēng)險，緩釋配方肥結(jié)合尿素分2次施用較合適。

圖4 基于緩釋配方肥條件下施肥次數(shù)對田面水總氮含量的影響

2.3 施用方式

由圖5可知，無論施用常規(guī)普通配方肥還是緩釋配方肥，采用側(cè)深施肥方式較面施方式有增產(chǎn)的作用趨勢。2種土壤類型條件下普通配方肥面施處理的水稻產(chǎn)量最低，緩釋配方肥側(cè)深施肥處理的水稻產(chǎn)量最高。統(tǒng)計分析結(jié)果表明，緩釋配方肥側(cè)深處理的水稻產(chǎn)量顯著高于常規(guī)面施處理，與其他處理之間無顯著差異性?？梢?，緩釋配方肥采用側(cè)深施肥措施有利于水稻的穩(wěn)產(chǎn)與增產(chǎn)。

圖5 緩釋配方肥施用方式對水稻667 m2產(chǎn)量的影響

由圖6可知，肥料面施會導(dǎo)致田面水總氮含量明顯提升，且施肥后田面水總氮含量迅速下降。緩釋配方肥結(jié)合側(cè)深施肥條件下，田面水總氮含量較低，且隨著時間的延長，總氮含量下降幅度也相應(yīng)平緩?？梢?，緩釋配方肥結(jié)合側(cè)深施肥有利于氮素養(yǎng)分的緩慢釋放，降低水稻前期施肥對水體環(huán)境的污染風(fēng)險，利于提高養(yǎng)分的利用率。

圖6 緩釋配方肥施用方式對田面水總氮含量的影響

3 小結(jié)與討論

3.1 適宜減量比例

水稻生產(chǎn)過程中施用緩釋配方肥是實現(xiàn)化肥減量、提高肥料利用率的重要技術(shù)措施[3]。本試驗采用“華昌”緩釋配方肥作為供試肥料，研究了黏性與砂性土壤條件下，減量施肥對水稻產(chǎn)量和田面水含氮量的影響。結(jié)果表明，在相同氮素用量條件下，施用緩釋配方肥處理較常規(guī)對照有顯著的增產(chǎn)作用，增產(chǎn)率分別為7.8%和8.8%。減量8%處理的水稻產(chǎn)量仍表現(xiàn)為高于常規(guī)對照，但差異不顯著；減量16%不會影響水稻的穩(wěn)產(chǎn)性，與施儉等[14-16]的研究結(jié)果一致。主要原因在于緩釋配方肥具有肥效長、肥效高等特點，能有效地優(yōu)化肥料養(yǎng)分的溶解和釋放速度，降低分解、揮發(fā)、淋溶等造成的養(yǎng)分損失，提高肥料利用率，有利于作物高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，從而達到肥料減量目的[17]。

3.2 適宜施肥次數(shù)

緩釋配方肥具有緩慢釋放養(yǎng)分的特性，許多研究重點進行緩釋肥料一次性施肥技術(shù)研發(fā)[5-6]，通過減少施肥次數(shù)甚至只施一次滿足水稻整個生育期的養(yǎng)分需求，但是不同制取原理的緩釋肥料養(yǎng)分釋放原理并不一樣[4]。本試驗結(jié)果表明，供試的“華昌”緩釋配方肥與尿素結(jié)合，分2次施肥較合適，即“一基肥一穗肥”模式，這與金樹權(quán)等[18]研究結(jié)果一致。另外，本試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，黏土條件下田面水總氮含量“華昌”緩釋配方肥一次性施用處理略低于常規(guī)施肥處理，差異未達顯著水平，意味著在黏土稻區(qū)實施一次性施肥具有應(yīng)用潛力，但確保穩(wěn)產(chǎn)前提條件下，優(yōu)選2次“一基肥一穗肥”模式；然而，在砂性土條件下，“華昌”緩釋配方肥一次性施用處理顯著低于常規(guī)施肥處理，雖然緩釋肥通過降低養(yǎng)分的釋放速率實現(xiàn)長效，但是砂性土壤不良的保肥特性導(dǎo)致不宜實施一次性施肥，2次施肥雖然可以保障水稻穩(wěn)產(chǎn)，但要提高水稻產(chǎn)量仍需要分多次施肥。

3.3 適宜施用方式

水稻生產(chǎn)中農(nóng)民習(xí)慣通過增加施肥量的方式來保證產(chǎn)量，施肥方式一般都為田面撒施，造成稻田氨揮發(fā)和徑流損失嚴重[19]，施肥方式不合理是導(dǎo)致氮肥過量施用的重要原因。側(cè)深施肥是指在插秧時通過機械將肥料條狀深施于水稻秧苗一側(cè)的施肥方式。與傳統(tǒng)基肥撒施方式相比，側(cè)深施肥具有施肥效率高、施肥位置和施肥量精準等優(yōu)點[19-20]。本試驗結(jié)果表明，在黏性與砂性2類土壤生產(chǎn)區(qū)域，側(cè)深施肥處理的水稻產(chǎn)量均高于面施處理，“華昌”緩釋配方肥結(jié)合側(cè)深施肥具有增產(chǎn)潛力，與懷燕等[20]將緩釋肥(CRF)結(jié)合側(cè)深施肥獲得的研究結(jié)果一致，主要原因為緩釋肥具有養(yǎng)分釋放速率慢、養(yǎng)分釋放與作物需肥同步率高的特點，將肥料集中深施可將更多的肥料養(yǎng)分長時間保留在施肥點周圍的土壤中，增加水稻對肥料的吸收，從而提高氮肥利用率和水稻產(chǎn)量[21]。