包膜控釋BB肥對水稻產(chǎn)量和土壤養(yǎng)分的影響

韓科峰 張豐 陳劍秋 陳余平 吳良?xì)g*

（1浙江大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院/浙江省農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境重點實驗室，杭州 310058；2麗水市生態(tài)環(huán)境局，麗水 3230003；3金正大生態(tài)工程集團(tuán)股份有限公司/養(yǎng)分資源高效開發(fā)與綜合利用國家重點實驗室，臨沂 276700；4余姚市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)總站，余姚 315400)

水稻是我國重要的糧食作物。隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，我國耕地面積大量減少，而為了滿足人口日益增長產(chǎn)生的糧食需求的增加，如何在有限的耕地上提高水稻單位產(chǎn)量就顯得尤為重要[1-2]。其中，施肥對提高水稻產(chǎn)量的作用明顯。但是，大多數(shù)農(nóng)戶對科學(xué)施肥的意識薄弱，大量施用單質(zhì)化肥，導(dǎo)致大部分肥料養(yǎng)分通過揮發(fā)和淋失等途徑流失，這不僅導(dǎo)致了肥料利用率低下，還造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染[3-7]，更對人體健康產(chǎn)生了一定影響。因此，控釋肥成為了我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究的熱點[8-9]，特別是包膜控釋肥料摻混型復(fù)合肥（控釋BB肥），因其控釋效果好、肥料成本低，具有廣闊的應(yīng)用前景和市場需求，故將成為我國肥料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向之一[10-13]。然而，相關(guān)研究表明，控釋肥雖在提高作物產(chǎn)量和氮肥利用率方面效果明顯[14-16]，但是大多數(shù)的研究試驗僅是當(dāng)季大田試驗，都未進(jìn)行長期定位試驗。鑒于此，筆者于2016年—2019年連續(xù)4年在大田試驗條件下，進(jìn)行了長期施用控釋BB肥對水稻產(chǎn)量和土壤養(yǎng)分含量的影響試驗，以期為控釋BB肥的合理施用提供理論依據(jù)?，F(xiàn)將相關(guān)試驗結(jié)果報道如下。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2016年7月—2019年11月在浙江省余姚市牟山鎮(zhèn)進(jìn)行。供試田塊土種為青紫泥，土壤基本理化性質(zhì)為pH 5.71、有機質(zhì)含量39.6 g/kg、全氮含量2.96 g/kg、有效磷含量2.04 mg/kg、速效鉀含量63 mg/kg、有效硫含量63.8 mg/kg。

1.2 供試肥料

供試肥料為包膜控釋BB肥（CRBBF，N-PK=26-12-6，金正大生態(tài)工程集團(tuán)股份有限公司提供，由普通尿素、控釋尿素與普通化肥摻混，控釋尿素占總氮量的60%左右，控釋期為3個月）、普通尿素（PU，N含量為46.5%，市售）、普通復(fù)合肥（PCF，N-P-K=16-16-16）、普通高氮復(fù)合肥（HNPCF，N-P-K=26-6-8，市售）。

1.3 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)7個處理，具體肥料用量及施用方法見表1。每處理重復(fù)3次，隨機區(qū)組排列，每小區(qū)面積為40 m2。小區(qū)間用小田埂隔開，所有小田埂均用塑料薄膜包裹，田埂寬30 cm、高35 cm，單獨排灌。

表1 試驗處理設(shè)計 （單位：kg/hm2）

1.4 試驗實施

供試水稻品種為“寧88”，栽培方式為移栽。2016—2019年的水稻播種期、移栽期、收獲期以及施肥時間見表2。

表2 水稻播種、移栽、收獲及施肥時間（日期：月-日）

1.5 調(diào)查項目及方法

試驗前采集基礎(chǔ)土樣，試驗結(jié)束后各小區(qū)分別采集土樣，均取0～20 cm耕層土壤，采用常規(guī)方法測定土壤有機質(zhì)含量、全氮含量、有效磷含量、速效鉀含量、有速硫含量、pH。

水稻收獲后，調(diào)查各處理的水稻有效穗數(shù)，取樣調(diào)查各處理的水稻穗粒結(jié)構(gòu)、莖葉和籽粒產(chǎn)量，并分析對應(yīng)的含氮量，用差值法計算各處理的水稻植株地上部吸氮量。

采用STATISTIC 5.5進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，并用新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 水稻產(chǎn)量比較

由圖1和表3可知，2016年—2019年連續(xù)4年，各處理均以處理（3）的水稻產(chǎn)量最高，產(chǎn)量分別為8.88、9.68、9.11、8.60 t/hm2，且4年產(chǎn)量均值都顯著高于習(xí)慣施肥處理。對各處理的年際間產(chǎn)量進(jìn)行比較可知，2017年較2016年，處理（3）的水稻產(chǎn)量提高9.0%，處理（2）的水稻產(chǎn)量提高8.7%，處理（1）的水稻產(chǎn)量提高5.8%，由此可知，年際間累積施用包膜控釋BB肥對水稻的增產(chǎn)效果比年際間累積施用普通復(fù)合肥高，這說明包膜控釋BB肥的養(yǎng)分供應(yīng)比普通復(fù)合肥穩(wěn)定，能達(dá)到促進(jìn)水稻增產(chǎn)的目的；而2019年和2018年各處理的水稻產(chǎn)量均較2017年有所下降，經(jīng)分析，這是氣候原因（高溫和雨水較多）造成的。從4年產(chǎn)量均值來看，在NPK用量100%條件下，處理（3）、處理（2）的水稻產(chǎn)量較處理（1）分別提高10.61%、3.26%，在NPK用量70%條件下，處理（4）的水稻產(chǎn)量較處理（5）提高1.20%，說明在總養(yǎng)分用量相等的條件下，施用包膜控釋BB肥對水稻的增產(chǎn)效果優(yōu)于施用普通復(fù)合肥和普通高氮復(fù)合肥，且僅施用包膜控釋BB肥對水稻的增產(chǎn)效果優(yōu)于摻混施用包膜控釋BB肥與普通尿素。

表3 2016年—2019年各處理水稻產(chǎn)量比較（單位：t/hm2）

圖1 2016年—2019年各處理水稻產(chǎn)量比較

2.2 水稻產(chǎn)量構(gòu)成因子比較

由表4可知，各施肥處理的水稻有效穗數(shù)均顯著高于CK，處理（3）和處理（4）的有效穗數(shù)較高；除處理（4）和處理（5）的水稻每穗總粒數(shù)與CK之間沒有顯著差異外，其他處理的水稻每穗總粒數(shù)均顯著高于CK；各處理間的水稻結(jié)實率和千粒重均無顯著差異。在NPK用量100%條件下，與處理（1）和處理（2）相比，處理（3）的水稻產(chǎn)量構(gòu)成因子表現(xiàn)較好，表明施用包膜控釋BB肥對水稻產(chǎn)量構(gòu)成因子的形成有一定的促進(jìn)作用；在NPK用量70%條件下，與處理（5）相比，處理（4）的水稻有效穗數(shù)有所增加，而其他水稻產(chǎn)量構(gòu)成因子均有所下降；處理（6）為NPK用量50%處理，其水稻產(chǎn)量構(gòu)成因子低于處理（1），但是兩個處理間水稻產(chǎn)量構(gòu)成因子表現(xiàn)無顯著差異。

表4 2016年—2019年各處理水稻產(chǎn)量構(gòu)成因子比較

2.3 水稻植株地上部吸氮量比較

由表5可知，在總施氮量小于處理（1）的條件下，2016年—2019年處理（4）、處理（5）的水稻植株地上部吸氮量均高于處理（1）；從4年的水稻植株地上部吸氮量均值來看，各施肥處理的水稻植株地上部吸氮量均顯著高于CK，其中處理（3）的水稻植株地上部吸氮量最高，處理（4）次之；在NPK用量100%條件下，水稻植株地上部吸氮量表現(xiàn)為處理（3）＞處理（2）＞處理（1），其中處理（3）的水稻植株地上部吸氮量顯著高于處理（1）；在NPK用量70%條件下，處理（4）的水稻植株地上部吸氮量高于處理（5），但兩處理間差異不顯著。這說明包膜控釋BB肥養(yǎng)分釋放的“S型”特性，能很好地滿足水稻植株對氮肥的吸收和利用，可有效減少氮肥的揮發(fā)和流失。

表5 2016年—2019年各處理水稻植株地上部吸氮量比較

2.4 水稻經(jīng)濟效益比較

由表6可知，與習(xí)慣施肥的處理（1）相比，施用包膜控釋BB肥處理的利潤增加了5 622～5 929元/hm2，其中處理（3）的利潤最高，這是因為包膜控釋BB肥的價格比復(fù)合肥低，且能減少施肥的人工費用，提高水稻產(chǎn)量；處理（2）的利潤則比習(xí)慣施肥的處理（1）減少2 467元/hm2。

表6 2016年—2019年各處理水稻經(jīng)濟效益比較 （單位：元/hm2）

2.5 土壤養(yǎng)分含量比較

由表7可知，與不施肥處理相比，各施肥處理的土壤pH均有一定程度的降低，但各處理間差異不顯著；處理（3）的土壤全氮含量較CK有顯著增加，其他處理的土壤全氮含量雖較CK有所增加，但處理間差異均不顯著，說明包膜控釋BB肥的持續(xù)供氮特性可以提高土壤的全氮含量；各處理間土壤有機質(zhì)含量無顯著差異；處理（1）的土壤有效磷含量和速效鉀含量均高于其他處理，這可能是因為習(xí)慣施肥的磷鉀肥施用量較高，也可能是因為其他處理的氮肥施用量多，導(dǎo)致水稻植株在增加吸收氮素的同時促進(jìn)了水稻植株對磷鉀養(yǎng)分的吸收，而磷鉀肥施用量不能滿足水稻植株的吸收需求，導(dǎo)致水稻植株長期過度吸收土壤中的磷鉀養(yǎng)分，進(jìn)而造成土壤磷鉀含量均下降明顯；施用包膜控釋BB肥處理的土壤有效硫含量均高于其他處理，其中處理（3）的土壤有效硫含量最高，達(dá)80.39 mg/kg，說明包膜控釋BB肥的硫磺包膜能提高土壤有效硫含量。

表7 試驗后各處理土壤養(yǎng)分含量比較

3 結(jié)論與討論

水稻是我國重要的糧食作物，其種植面積約占全球的18.5%、產(chǎn)量約占全球的27.7%[17]，且主要在南方省份種植。據(jù)報道，我國主要作物的氮、磷、鉀肥利用率分別為30%～35%、10%～20%、35%～50%，比發(fā)達(dá)國家低10%～15%[18]，每年有約1.5×107t氮素（約占氮肥用量的60%）損失，進(jìn)入大氣和水體，從而導(dǎo)致土壤與水體環(huán)境的污染日趨嚴(yán)重[19]。大量研究結(jié)果表明，控釋肥在西瓜[20]、茶樹[21]、花生[22]、辣椒[23]等作物上應(yīng)用，均能顯著提高作物產(chǎn)量；劉曉霞[24]等也進(jìn)行了控釋肥在小白菜生產(chǎn)上的應(yīng)用效果研究，結(jié)果表明，施用控釋肥對提高小白菜的產(chǎn)量和品質(zhì)均有一定效果。本試驗結(jié)果表明，在總養(yǎng)分用量相等或用量減少30%的條件下，一次性施用包膜控釋BB肥處理的水稻產(chǎn)量高于習(xí)慣施肥處理，在總養(yǎng)分用量減半的條件下，一次性施用包膜控釋BB肥處理的水稻產(chǎn)量也僅略低于習(xí)慣施肥處理，說明此包膜控釋BB肥具有養(yǎng)分釋放的平衡性和緩釋性，施用一次即能供應(yīng)水稻整個生育期的養(yǎng)分需求，此結(jié)論與前人的研究結(jié)果一致。

有研究表明，與施用普通復(fù)合肥相比，施用控釋肥可顯著減少氮素的揮發(fā)和淋失，并可在一定程度上抑制磷、鉀肥的淋失，從而提高耕層土壤速效養(yǎng)分含量[25]；等量控釋肥處理的土壤全氮含量、有效磷含量、速效鉀含量均顯著高于常規(guī)復(fù)合肥處理。本試驗結(jié)果表明，與施用普通復(fù)合肥相比，施用包膜控釋BB肥的土壤全氮含量提高效果顯著，但土壤有效磷含量和速效鉀含量有所下降，這與前人的研究結(jié)果不完全相符。分析其原因，這可能與本試驗設(shè)計有一定的關(guān)系，因為本試驗在等養(yǎng)分用量條件下，施用包膜控釋BB肥處理的氮肥施用量高于施用普通復(fù)合肥處理，導(dǎo)致水稻在生長過程中，植株在增加吸收氮素的同時，促進(jìn)了植株對土壤中磷素和鉀素的吸收，從而引起土壤有效磷含量和速效鉀含量下降。

經(jīng)綜合考慮，本試驗中所用的包膜控釋BB肥可以滿足水稻在整個生育期對養(yǎng)分的需求，與傳統(tǒng)習(xí)慣施肥相比，施用包膜控釋BB肥不僅能促進(jìn)水稻增產(chǎn)增效，還能減少施肥次數(shù)，降低人工成本；同時，在土壤養(yǎng)分方面，施用包膜控釋BB肥對改善土壤質(zhì)量有一定的效果，尤其是能顯著提升土壤全氮含量和有效硫含量。