機(jī)插側(cè)深施肥對水稻氮素吸收和氨揮發(fā)的影響

官彩紅， 王強(qiáng)， 孔祎昕， 茅希丁

(1.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院a農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與營養(yǎng)研究所，b環(huán)境資源與土壤肥料研究所，浙江 杭州 310021；2.杭州市蕭山區(qū)新塘街道辦事處，浙江 杭州 311201； 3.杭州蕭山豐鼎家庭農(nóng)場，浙江 杭州 311253)

氮肥是水稻穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的主要限制因子。我國水稻生產(chǎn)中施氮量長期居高不下，不但影響了施肥的經(jīng)濟(jì)效益，而且?guī)淼叵滤廴尽⒑锤粻I養(yǎng)和溫室氣體排放等問題[1]。施肥方式不合理是影響氮肥利用率的重要因素。我國水稻生產(chǎn)中基肥施用仍然以撒施為主，不但增加了施肥的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且單位面積施肥量難以精準(zhǔn)控制。氮肥撒施減少了土壤膠體對銨根離子的吸附，從而增加稻田氨揮發(fā)和徑流損失風(fēng)險(xiǎn)，是影響氮肥利用率的重要原因。

研究表明，氮肥深施是減少氮素?fù)p失、提高氮肥利用率的有效措施[2-3]。劉曉偉等[4]研究表明，根區(qū)一次施氮技術(shù)的氮肥利用率可提高到50%以上，而且顯著降低稻田氨揮發(fā)和徑流損失比例。但受到施肥機(jī)械的影響，氮肥深施技術(shù)在我國水稻生產(chǎn)中應(yīng)用較少。近年來由于水稻機(jī)插側(cè)深施肥機(jī)械的推廣，側(cè)深施肥技術(shù)在浙江、江蘇和湖南等水稻產(chǎn)區(qū)推廣迅速[5]。水稻機(jī)插側(cè)深施肥技術(shù)指在秧苗移栽的同時(shí)，將肥料顆粒精準(zhǔn)施用在水稻秧苗側(cè)面3～5 cm的土壤中[6-7]。與傳統(tǒng)基肥撒施方式相比，側(cè)深施肥具有施肥效率高、施肥位置和單位面積施肥量精準(zhǔn)等優(yōu)點(diǎn)。已有研究表明，側(cè)深施肥可以明顯減少氮肥損失，提高氮肥利用效率[8]。氮肥集中深施在肥料根部，提高了根部供氮能力，是增加水稻氮素累積量和氮肥利用效率的主要原因[9]。本文通過田間大區(qū)對比試驗(yàn)，研究了機(jī)插側(cè)深施肥技術(shù)對單季稻氮素吸收和氨揮發(fā)的影響，擬為該技術(shù)的推廣提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)位于浙江省杭州市蕭山區(qū)進(jìn)化鎮(zhèn)，土壤類型為水稻土，土壤pH值為5.4，有機(jī)質(zhì)含量為44.1 g·kg-1，全氮含量為2.5 g·kg-1，堿解氮含量為96.1 g·kg-1，有效磷含量為4.2 g·kg-1，速效鉀含量為68.0 g·kg-1。

1.2 處理設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理：1)不施氮(N0)；2)常規(guī)施肥(FF)，按照當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)施肥方式，氮肥運(yùn)籌比例為4∶3∶3(基肥∶分蘗肥∶穗肥)；3)基肥側(cè)深施(40% NDF)，氮肥運(yùn)籌與常規(guī)施肥處理一致，基肥采用側(cè)深施肥；4)基肥增氮側(cè)深施(55% NDF)，氮肥運(yùn)籌比例為5.5∶1.5∶3(基肥∶分蘗肥∶穗肥)，基肥采用側(cè)深施肥；5)一次性側(cè)深施(100% NDF)，氮肥全部作為基肥側(cè)深施肥。供試氮肥為市售顆粒尿素，含氮量46%。各處理氮肥運(yùn)籌方式和施氮量見表1。各處理磷肥和鉀肥施用量分別為60 kg·hm-2和120 kg·hm-2，分別用過磷酸鈣和氯化鉀，均作為基肥撒施。采用大區(qū)對比試驗(yàn)，每個(gè)處理大區(qū)面積為200 m2。

表1 各處理氮肥運(yùn)籌和施氮量

試驗(yàn)時(shí)間為2018年5—11月，供試水稻品種為甬優(yōu)538。供試機(jī)插側(cè)深施肥機(jī)械為洋馬2FC-6。試驗(yàn)采用機(jī)插塑盤育秧，5月15日播種，6月12日移栽，栽插密度為18.5萬穴·hm-2(株行距18.0 cm×30.0 cm)，每穴2株苗；11月1日收割。

1.3 取樣與分析

將每個(gè)大區(qū)等距離分成3個(gè)區(qū)域，在每區(qū)域中間定位10株。分別在水稻分蘗盛期和幼穗分化期用SPAD-502葉綠素儀測定葉綠素含量。測定位置為每株水稻所有分蘗最新完全展開葉的中部。

稻田氨揮發(fā)測定采用王朝暉等[10]的通氣法。測定時(shí)每個(gè)大區(qū)等距離分成3個(gè)區(qū)域，在每區(qū)域中間放置2個(gè)氨揮發(fā)測定裝置，該測定裝置采用厚度為6 mm、直徑為15 cm的不透光聚氯乙烯(polyvinyl chloride，PVC)管制作，管子上部開透氣孔。測定時(shí)將海綿朝下的一面浸透磷酸甘油，放入PVC管中，在PVC管頂部蓋上塑料蓋，防止雨水進(jìn)入和污染。分別在每次施肥后1、3和5 d取海綿測定，然后放入新的海綿。第5天更換后的海綿持續(xù)到下一次施肥或收獲。將海綿樣品放入塑料袋中密封，帶回實(shí)驗(yàn)室后，用100 mL KCl溶液(1.0 mol·L-1)浸提吸收在海綿中的氨，采用AA3型連續(xù)流動(dòng)分析儀測定浸提液中的銨態(tài)氮含量，再根據(jù)測定裝置面積折算成每公頃氨揮發(fā)量。

水稻成熟期各大區(qū)定點(diǎn)20株調(diào)查有效穗數(shù)，并按平均穗數(shù)取3株測定氮、磷、鉀養(yǎng)分含量。采用全田實(shí)割測產(chǎn)。

土壤基礎(chǔ)肥力指標(biāo)和植株氮、磷、鉀含量測定參考《土壤農(nóng)化分析方法》[11]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

氮肥表觀利用率(%)=(施氮處理吸氮量-不施氮處理吸氮量)/氮肥施用量×100。

吸氮量為稻谷氮素吸收量和秸稈氮素吸收量的總和，采用Excel 2010和DPS 7.5軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 側(cè)深施肥對水稻產(chǎn)量和氮素吸收量的影響

側(cè)深施肥對水稻產(chǎn)量的影響見表2，N0處理水稻產(chǎn)量為10 316.0 kg·hm-2，占FF施肥處理水稻產(chǎn)量(12 028.7 kg·hm-2)的85.8%，表明土壤具有較好的氮素供應(yīng)能力。側(cè)深施肥各處理水稻產(chǎn)量與FF處理間差異不明顯。40% NDF和55% NDF處理水稻產(chǎn)量分別比FF處理增產(chǎn)145.2 kg·hm-2和128.4 kg·hm-2，100% NDF處理比FF處理減產(chǎn)221.0 kg·hm-2。

側(cè)深施肥明顯提高了水稻氮素吸收量和氮素表觀利用率(表2)。側(cè)深施肥各處理氮素吸收量為220.8～228.4 kg·hm-2，比FF處理增加了29.4～37.0 kg·hm-2，但側(cè)深施肥各處理間差異較小。側(cè)深施肥各處理氮素表觀利用率為35.9%～39.3%，比FF處理增加了13.1～16.5百分點(diǎn)，其中40% NDF和55% NDF處理氮素表觀利用率高于100% NDF處理。

表2 側(cè)深施肥對水稻產(chǎn)量和氮素吸收的影響

2.2 側(cè)深施肥對水稻關(guān)鍵生育期葉綠素含量的影響

水稻葉綠素含量和氮素吸收量之間具有明顯的相關(guān)性，可以反映不同施肥處理對水稻的氮素供應(yīng)狀況。通常采用葉綠素儀測定水稻葉片SPAD值來反映水稻葉綠素含量。由圖1可見，N0處理顯著降低了水稻分蘗盛期和孕穗期SPAD值。55% NDF處理分蘗盛期葉片SPAD值顯著高于其他處理，40% NDF和100% NDF處理分蘗盛期葉片SPAD值與FF處理間沒有顯著差異。側(cè)深施肥各處理孕穗期水稻葉片SPAD值與FF處理間都沒有顯著差異。

柱上無相同小寫字母表示同時(shí)期不同處理間差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。圖1 側(cè)深施肥對單季稻關(guān)鍵生育期葉綠素含量的影響

2.3 側(cè)深施肥對稻田氨揮發(fā)的影響

側(cè)深施肥對水稻氨揮發(fā)量的影響見表3，40% NDF和55% NDF處理基肥氨揮發(fā)量分別為5.63 kg·hm-2和4.51 kg·hm-2，與FF處理間差異不顯著。100% NDF處理基肥氨揮發(fā)量為11.87 kg·hm-2，顯著高于其他施肥處理。40% NDF處理分蘗肥施氮量與FF處理一致，分蘗期氨揮發(fā)量差異較小。55% NDF處理由于減少了分蘗肥施氮量，分蘗期氨揮發(fā)量為6.34 kg·hm-2，顯著低于FF處理。100% NDF處理雖然未施分蘗肥，但分蘗期仍然存在明顯的氨揮發(fā)，氨揮發(fā)量為6.40 kg·hm-2，與55% NDF處理間差異不顯著，但顯著低于FF處理。40% NDF和55% NDF處理穗肥氨揮發(fā)量與FF處理間差異不顯著，100% NDF處理孕穗期氨揮發(fā)量則顯著低于其他施肥處理。

側(cè)深施肥對稻田氨揮發(fā)損失率有一定的影響，各施肥處理基肥的氨揮發(fā)損失率間差異不顯著，分蘗肥氨揮發(fā)損失率則有一定的差異。其中55% NDF處理分蘗期氨揮發(fā)損失率顯著低于FF和40% NDF處理。55% NDF和100% NDF處理水稻生育期總氨揮發(fā)損失率分別為7.34%和5.28%，都顯著低于FF處理，40% NDF處理總氨揮發(fā)損失率與FF處理間差異不顯著。

表3 側(cè)深施肥對尿素氨揮發(fā)量和氨揮發(fā)損失率的影響

3 小結(jié)與討論

等施氮量下，不同氮肥運(yùn)籌比例的側(cè)深施肥處理對水稻產(chǎn)量沒有明顯影響，但顯著提高了水稻地上部氮素吸收量，氮肥利用率比常規(guī)施肥處理提高了13.1～16.5百分點(diǎn)。水稻產(chǎn)量受到土壤基礎(chǔ)地力和施肥量的影響，當(dāng)施肥量超出水稻需肥量時(shí)，由于不同氮肥運(yùn)籌方式均能滿足水稻生育期養(yǎng)分需求，因此一季度試驗(yàn)中水稻產(chǎn)量差異較小。但機(jī)插側(cè)深施肥各處理氮素吸收量和氮肥表觀利用率顯著高于常規(guī)施肥處理，與Liu等[12]的研究結(jié)果相似，表明氮肥集中深施促進(jìn)了水稻生長和氮素吸收。

不同氮肥運(yùn)籌比例側(cè)深施肥處理對基肥氨揮發(fā)損失率沒有顯著影響，但基肥增氮側(cè)深施和一次性側(cè)深施處理顯著降低了水稻生育期總氨揮發(fā)量和總損失率，一次性側(cè)深施處理對氨揮發(fā)的抑制效果優(yōu)于基肥增氮側(cè)深施處理。懷燕等[13]的研究表明，單季晚稻上應(yīng)用緩釋肥或水稻專用肥減量側(cè)深施肥，基肥氨揮發(fā)量分別較常規(guī)施肥減少了32.8%和39.2%，水稻生育期氨揮發(fā)損失率也明顯降低。本試驗(yàn)中基肥等量側(cè)深施時(shí)，基肥氨揮發(fā)損失量與常規(guī)施肥間沒有顯著差異，除了肥料品種和施肥量的差異外，田塊平整度是影響試驗(yàn)效果的重要原因。試驗(yàn)田塊平整度較差，機(jī)插秧時(shí)田面水深度不夠，導(dǎo)致開溝施肥后土壤未能回填覆蓋肥料。當(dāng)灌水后，肥料直接溶解于水中，影響了機(jī)插側(cè)深施肥的效果。因此，采用機(jī)插側(cè)深施肥技術(shù)時(shí)，應(yīng)重視田面平整度和灌水深度，以開溝施肥后土壤能回填覆蓋肥料為宜。