施肥對(duì)稻田培肥及水稻浙優(yōu)21產(chǎn)量的影響

李賽慧， 陳麗芬， 王會(huì)來(lái)， 馬嘉偉， 葉正錢(qián)*

(1.麗水市蓮都區(qū)土肥能源發(fā)展中心， 浙江 麗水 323000； 2.浙江農(nóng)林大學(xué) 浙江省土壤污染生物修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 浙江 杭州 311300)

化肥的應(yīng)用能有效提高作物產(chǎn)量，保障糧食安全。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，化肥對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率為40%～60%[1]。中國(guó)化肥用量長(zhǎng)期居于全球首位，化肥年消費(fèi)數(shù)量占全球化肥總用量的1/3左右，且化肥施用強(qiáng)度高、利用效率低[2]。李艷等[3]研究表明，水稻的氮損失量隨著施氮量的增加呈線性增長(zhǎng)的趨勢(shì)，稻田氨揮發(fā)也隨著氮肥施用的增加而加大。然而化肥的大量投入會(huì)引發(fā)一系列環(huán)境問(wèn)題，如土壤酸化、土壤板結(jié)及水體富營(yíng)養(yǎng)化等[4-5]，嚴(yán)重制約著農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展。因此，探究化肥投入量、施用方式與作物產(chǎn)量的關(guān)系，提高化肥利用率仍是當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中關(guān)注的熱點(diǎn)。我國(guó)農(nóng)業(yè)科研人員對(duì)水稻氮肥高效利用這一問(wèn)題進(jìn)行研究，針對(duì)氮肥用量、施肥方式、土壤類別和水稻種類各因素對(duì)水稻氮肥利用率影響開(kāi)展研究，對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)起到了極大的促進(jìn)作用[6-9]。

水稻是我國(guó)種植面積最大的糧食作物[10]。氮肥的過(guò)量施用以及不合理的施肥方式不僅容易導(dǎo)致水稻貪青，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)旺盛，結(jié)實(shí)率低，造成水稻低產(chǎn)，損害農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入[11]，而且還易造成環(huán)境污染。氮肥過(guò)剩會(huì)造成水稻植株節(jié)間距離加長(zhǎng)，后期倒伏風(fēng)險(xiǎn)增大。過(guò)量投入氮肥，增加生產(chǎn)成本，降低經(jīng)濟(jì)效益[12]。針對(duì)我國(guó)稻田肥料施用量高、利用率低及水稻增產(chǎn)不明顯甚至減產(chǎn)等問(wèn)題，有必要對(duì)稻田的施肥方式展開(kāi)研究。

1 材料與方法

1.1 供試材料

田間試驗(yàn)于2020年6—11月在麗水市蓮都區(qū)碧湖鎮(zhèn)進(jìn)行，試驗(yàn)田地理坐標(biāo)28°06′N(xiāo)，119°32′E。屬中亞熱帶季風(fēng)氣候類型，溫暖濕潤(rùn)，雨量充沛，四季分明，具有明顯的山地立體氣候特征，年平均氣溫15 ℃，年降水量1 474 mm，年無(wú)霜期255 d，年日照時(shí)數(shù)1 783 h。試驗(yàn)田地勢(shì)平坦，常年種植單季水稻。

供試水稻為當(dāng)?shù)刂髟云贩N浙優(yōu)21，經(jīng)播種、穴盤(pán)育苗后人工插秧。供試土壤pH 4.98，有機(jī)質(zhì)36.45 g·kg-1，堿解氮283.40 mg·kg-1，有效磷8.0 mg·kg-1，速效鉀179.9 mg·kg-1。供試肥料：氮肥為尿素(N 46%)，由靈谷化工集團(tuán)有限公司生產(chǎn);碳酸氫銨(N 17%)，由安徽華爾泰化工股份有限公司生產(chǎn)；磷肥為過(guò)磷酸鈣(P2O512%)，由浙江銘隆化工有限公司生產(chǎn)；鉀肥為氯化鉀(K2O 60%)，由中化化肥有限公司生產(chǎn)；復(fù)合肥為好樂(lè)耕緩釋肥(N 15%，P2O54%，K2O 6%)，由萬(wàn)里神農(nóng)有限公司生產(chǎn)；45%復(fù)合肥(N 15%，P2O515%，K2O 15%)，由安徽道爾化肥有限公司生產(chǎn)。

1.2 處理設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理：不施氮肥對(duì)照(CK)，基肥(6月5日)施過(guò)磷酸鈣281.3 kg·hm-2，氯化鉀67.5 kg·hm-2；常規(guī)施肥處理(CF)，基肥施碳酸氫銨375 kg·hm-2，追肥(6月12日)施尿素150 kg·hm-2，復(fù)合肥225 kg·hm-2；基肥改進(jìn)處理(T1，基肥中20%碳酸氫銨以等氮量好樂(lè)耕替代)，基肥施碳酸氫銨300 kg·hm-2，好樂(lè)耕84 kg·hm-2，追肥施尿素216 kg·hm-2；追肥改進(jìn)處理(T2，在T1處理的基礎(chǔ)上，追肥減量)，基肥施碳酸氫銨300 kg·hm-2，好樂(lè)耕84 kg·hm-2，追肥施尿素208.5 kg·hm-2。小區(qū)面積為83 m2，隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)5次。

1.3 樣品采集、測(cè)定及分析

收獲期測(cè)定水稻產(chǎn)量，采集稻谷、秸稈和土壤樣品。

稻谷和秸稈樣品全氮測(cè)定采用靛酚藍(lán)比色法。

土壤樣品分析。pH采用水土比2.5∶1，pH計(jì)電位法測(cè)定；土壤堿解氮、有效磷、速效鉀分別采用堿解擴(kuò)散法、Olsen法和醋酸銨浸提-火焰光度法測(cè)定；土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定[13]。

數(shù)據(jù)用Excel 2016和SPSS Statistics 22.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，數(shù)據(jù)為5次重復(fù)的平均值。采用單因素方差分析(One-way ANOVA)、鄧肯新復(fù)極差法(Duncan’s)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析和多重比較，顯著性水平設(shè)為P<0.05。利用Origin Pro 8.5進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 水稻產(chǎn)量

與不施氮肥對(duì)照(CK)相比，施用氮肥處理顯著提高水稻產(chǎn)量(圖1)，常規(guī)施肥、基肥改進(jìn)和追肥改進(jìn)處理水稻產(chǎn)量分別較不施氮肥對(duì)照增加40.7%、49.9%和38.3%?；矢倪M(jìn)處理氮素投入量比常規(guī)施肥處理少2%，但基肥改進(jìn)處理產(chǎn)量顯著高于常規(guī)施肥處理，稻谷產(chǎn)量提高6.50%。在基肥改進(jìn)的基礎(chǔ)上，減少追肥尿素的施用，追肥改進(jìn)處理產(chǎn)量顯著低于基肥改進(jìn)處理。追肥改進(jìn)處理比常規(guī)施肥處理氮素投入量少2%，但兩者產(chǎn)量無(wú)顯著性差異。結(jié)果說(shuō)明，適量施用緩釋肥并減少氮素投入能顯著提高水稻產(chǎn)量。

柱間無(wú)相同小寫(xiě)字母表示組間差異顯著(P<0.05)。圖2 同。圖1 不同施肥處理對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

2.2 氮肥利用率

圖2顯示，基肥改進(jìn)處理氮肥利用率顯著高于常規(guī)施肥處理和追肥改進(jìn)處理?；矢倪M(jìn)處理氮肥利用率為40.16%，是常規(guī)施肥處理氮肥利用率的1.21倍；追肥改進(jìn)處理氮肥利用率為35.01%。

圖2 不同施肥處理對(duì)氮肥利用率的影響

2.3 土壤基本肥力性質(zhì)

施肥處理對(duì)土壤基本肥力性質(zhì)pH、有機(jī)質(zhì)含量及有效養(yǎng)分含量都具有一定的影響(表1)，與不施氮肥對(duì)照相比，施用一定量氮肥能顯著提高水稻收獲期土壤pH。

表1 不同施肥處理對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響

施肥處理土壤有機(jī)質(zhì)含量差異顯著，施用一定量氮肥土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著低于不施氮肥對(duì)照，可能與常規(guī)施肥、基肥改進(jìn)和追肥改進(jìn)處理水稻生長(zhǎng)狀況良好有關(guān)，施用氮肥可促進(jìn)水稻土有機(jī)質(zhì)分解，促進(jìn)植株生長(zhǎng)發(fā)育。其中，不施氮肥對(duì)照土壤有機(jī)質(zhì)含量較常規(guī)施肥、基肥改進(jìn)和追肥改進(jìn)處理分別提高39.8%、21.8%和6.2%，表明合理氮肥施用能顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)分解，促進(jìn)植株吸收土壤養(yǎng)分。

土壤堿解氮含量決定土壤中植物可直接吸收利用的氮素含量，土壤堿解氮是水稻生長(zhǎng)的重要影響因子之一。常規(guī)施肥、基肥改進(jìn)處理土壤堿解氮含量顯著低于追肥改進(jìn)處理和不施氮肥對(duì)照，說(shuō)明常規(guī)施肥處理和基肥改進(jìn)處理能促進(jìn)水稻對(duì)氮素的吸收，符合基肥改進(jìn)處理氮肥利用率高的特點(diǎn)。

常規(guī)施肥、追肥改進(jìn)處理的土壤有效磷含量顯著高于不施氮肥對(duì)照和基肥改進(jìn)處理。常規(guī)施肥處理土壤速效鉀含量顯著高于不施氮肥對(duì)照、基肥改進(jìn)和追肥改進(jìn)處理，分別提高4.44%、6.81%和6.81%。

3 討論

氮肥是影響水稻植株性狀和收獲產(chǎn)量的主要因素[14]。氮肥的施用可以顯著增加水稻產(chǎn)量[15]。氮肥施用可顯著提高水稻氮素吸收量，隨著氮肥施用量的增多，氮肥利用率會(huì)呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)[16]。劉紅江等[17]研究發(fā)現(xiàn)，減少10%的氮肥施用量,使水稻產(chǎn)量增加1.9%。這與本次試驗(yàn)基肥改進(jìn)處理較常規(guī)施肥處理氮肥施用量降低2%、水稻稻谷產(chǎn)量提高6.50%相符。彭術(shù)等[18]研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期減施氮肥結(jié)合深施可以維持雙季稻的產(chǎn)量和稻田土壤肥力的穩(wěn)定，顯著提高氮肥偏生產(chǎn)力。這與本次試驗(yàn)基肥改進(jìn)處理氮肥利用率顯著高于常規(guī)施肥相符。由于稻田長(zhǎng)期大量施用氮肥，使得短期適量減氮并不會(huì)使作物減產(chǎn)[19-20]，甚至少量減少氮肥施用能夠提升水稻產(chǎn)量。蔣鵬等[21]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)減氮量為46%時(shí)，中等產(chǎn)量地塊(平均產(chǎn)量為8.54 t·hm-2)雜交中稻產(chǎn)量并不會(huì)顯著下降，且氮肥利用率顯著提高。這與本次試驗(yàn)降低氮肥施用量提高了水稻氮肥利用率相近。

4 小結(jié)

試驗(yàn)結(jié)果表明，基肥改進(jìn)處理的氮肥施用量低于常規(guī)施肥處理，水稻產(chǎn)量顯著高于常規(guī)施肥處理，表明在氮素減量的情況下，合理的施肥方式同樣能保障水稻的氮素需求，提高水稻產(chǎn)量，增加經(jīng)濟(jì)效益。適量減少氮肥投入，能夠提高浙優(yōu)21水稻的氮肥利用率。本次試驗(yàn)表明，基肥改進(jìn)處理氮肥投入較常規(guī)施肥減少，氮肥利用率顯著提高。