尿素和緩釋肥混配深施對水稻產(chǎn)量和生理特性的影響

李曉敏 李英琪 何珍珍 吳義祝 潘淦鋒 潘圣剛，2*

（1 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣州 510642；2 嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實驗室河源分中心，廣州 517000；第一作者：2366118492@qq.com；*通信作者：panshenggang@scau.edu.cn）

水稻是我國重要的糧食作物之一，全國有2/3 人口以稻米為主食，水稻穩(wěn)定生產(chǎn)是保障國家糧食安全的基礎(chǔ)[1-2]。氮肥是水稻種植過程中的重要投入品之一，其施用方式和用量會影響水稻產(chǎn)量、種植成本和效益[3-7]。中國氮肥生產(chǎn)量和使用量目前在世界上均排名第一，用量占全球氮肥總用量的38.3%。但過多施用氮肥不僅增加成本，還會污染環(huán)境[8-9]。速效氮肥和緩釋氮肥合理配比施用能促進(jìn)水稻生理代謝，促進(jìn)水稻產(chǎn)量和品質(zhì)形成[10]。尿素是一種高濃度的速效肥料，能滿足作物苗期的養(yǎng)分需求[11]，促進(jìn)根、莖、葉等器官的生長。緩釋肥是指施入的肥料轉(zhuǎn)變?yōu)橹参镉行B(tài)養(yǎng)分的速率遠(yuǎn)低于速溶肥料的一種化學(xué)肥料，肥效的釋放時間、釋放速率等受環(huán)境影響較大[12-13]。施用緩釋肥能使水稻增產(chǎn)的原因主要是其氮素釋放曲線滿足水稻后期的需氮規(guī)律，能提高齊穗期和乳熟期功能葉和籽粒中氮代謝關(guān)鍵酶及蛋白質(zhì)水解酶活性，保證了水稻產(chǎn)量形成關(guān)鍵時期的養(yǎng)分供應(yīng)[14-16]。已有研究表明，與撒施肥相比，肥料一次性深施技術(shù)可以顯著提高水稻產(chǎn)量[17-19]。但不同比例的尿素和緩釋肥混配在深施條件下能否滿足水稻整個生育時期對養(yǎng)分的需求還不是很清楚，是否有增產(chǎn)和改善水稻生理特性作用的報道也較少。因此，作者開展了在深施肥條件下尿素和緩釋肥不同混合比例對水稻產(chǎn)量和生理特性影響的試驗，期望提出增加水稻產(chǎn)量和改善水稻生理特性的尿素和緩釋肥最佳混配比例，為水稻生產(chǎn)高效施肥提供幫助。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與供試材料

試驗于2022 年7 月在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)校內(nèi)試驗基地進(jìn)行，供試水稻品種為青香優(yōu)19 香和象牙香占，均由華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院水稻研究室提供。試驗用肥料為尿素和緩釋肥（TN=25%、P2O5=6%、K2O=19%，廣東天禾中加化肥有限公司生產(chǎn)）。

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)4 個處理：T1，尿素和緩釋肥按照等含氮量1∶1（按含氮量計，下同）混合，全部作基肥一次性深施入土壤，施肥深度6 cm；T2，尿素和緩釋肥1∶2 混合，全部作基肥一次性深施入土壤，施肥深度6 cm；T3，尿素和緩釋肥2∶1 混合，全部作基肥一次性深施入土壤，施肥深度6 cm；T4，不施肥。本試驗為桶栽試驗，水桶上口直徑22 cm、下口直徑30 cm、高27 cm，試驗用土取自華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)場水稻田，土壤pH 5.69，全氮1.50 g/kg，全磷0.64 g/kg，全鉀19.30 g/kg，有機(jī)質(zhì)25.20 g/kg。施氮量為1.33 g/桶（純N 用量，按照150 kg/hm2折算）。7 月14 日缽苗盤育秧，7 月28 日移栽，10 月24日收獲。每個處理種植8 桶，每桶5 叢。病蟲害根據(jù)發(fā)生情況及時防治。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 地上部干物質(zhì)積累量和葉面積指數(shù)

在幼穗分化期、齊穗期和成熟期，調(diào)查株高和分蘗的同時，測定水稻地上部干物質(zhì)積累量和葉面積指數(shù)。將根部泥土洗凈后掛小吊牌帶回實驗室，把葉片和莖鞘分開，用葉面積儀掃描綠葉面積，計算不同處理水稻的葉面積指數(shù)。然后將葉片和莖鞘等器官用牛皮袋分裝，做好標(biāo)記放入干燥箱于100 ℃殺青30 min，后在60 ℃下烘干至恒質(zhì)量，稱量不同器官的干物質(zhì)量。

1.3.2 葉片酶活性

每個時期取葉片20 片左右，在-80 ℃冰箱保存。參考ZHANG 的方法[3]測定葉片硝酸還原酶（NR）活性，參考PAN 的方法[17]測定過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）活性和丙二醛（MDA）含量。

1.3.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成因子

在成熟期每個處理隨機(jī)取4 桶水稻，收獲后晾曬干進(jìn)行考種，計算每叢穗數(shù)、每穗總粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重等。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2019、Statistics 20 和OriginPro 2021 等軟件處理數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 對水稻葉面積指數(shù)的影響

從表1 可見，2 個品種T2 處理的葉面積指數(shù)相較其他處理均具有顯著優(yōu)勢。對于青香優(yōu)19 香，幼穗分化期葉面積指數(shù)T2＞T1＞T3＞T4；盡管齊穗期T3 處理葉面積指數(shù)較T2 處理高，但無顯著差異。對于象牙香占，整個生育期葉面積指數(shù)都為T2＞T1＞T3＞T4。

表1 不同處理對水稻葉面積指數(shù)的影響

2.2 對水稻地上部干物質(zhì)積累量的影響

由表2 可知，對于青香優(yōu)19 香，在整個水稻生育期，T2 處理干物質(zhì)積累量顯著高于T3 和T4 處理，亦比T1 處理高，但沒有達(dá)到顯著水平。對于象牙香占，在整個生育期，T2 處理干物質(zhì)積累量都顯著高于其他處理。

表2 不同處理對水稻各時期地上部干物質(zhì)積累量的影響

2.3 對水稻葉片酶活性和MDA 含量的影響

2.3.1 對水稻葉片NR、POD、CAT 活性的影響

從表3 可見，對于青香優(yōu)19 香，齊穗期T2 處理的NR 酶活性顯著高于T1、T3 和T4 處理，而幼穗分化期T1 處理NR 活性最高。對于象牙香占，齊穗期和幼穗分化期均是T2 處理NR 活性最高，分別比T1 處理提高4.06%和3.64%。2 個品種在相同施氮量條件下，緩釋肥比例增加提高了POD 活性，且處理之間普遍存在顯著性差異。對于青香優(yōu)19 香，幼穗分化期T2 處理POD活性較T1 和T3 處理分別顯著提高11.59%和49.59%，齊穗期分別顯著提高25.57%和46.09%。對于象牙香占，幼穗分化期T2 處理POD 活性較T1 和T3 處理分別顯著提高17.18%和59.48%；齊穗期T1 處理POD 活性高于T2 處理，但無顯著性差異；T1、T2 處理顯著高于T3、T4 處理。CAT 活性是生物體抗氧化的關(guān)鍵酶之一。對于青香優(yōu)19 香，幼穗分化期和齊穗期T2 和T1處理CAT 活性顯著高于T3 和T4 處理，而T1 和T2 處理之間差異不顯著。對于象牙香占，T2 處理CAT 活性顯著高于T4 處理，而與T1 和T3 處理差異不顯著。

表3 不同處理對水稻葉片酶活性和MDA 含量的影響

2.3.2 對水稻葉片MDA 含量的影響

由表3 可知，施用氮肥和適當(dāng)提高緩釋肥比例可以降低葉片MDA 含量。對于青香優(yōu)19 香，幼穗分化期和齊穗期T1 和T2 處理MDA 含量都顯著低于T3 和T4 處理。對于象牙香占，幼穗分化期T2 處理水稻葉片MDA 含量均低于T3 處理，但差異不顯著，顯著低于T4處理；齊穗期T2 處理葉片MDA 含量顯著低于T3 和T4 處理。

2.4 對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響

由表4 可知，2 個品種施用氮肥的處理產(chǎn)量均顯著高于不施肥處理（T4）。對于青香優(yōu)19 香，T2 處理產(chǎn)量比T1 和T3 處理分別顯著提高29.47%和43.49%，主要是增加了每叢有效穗數(shù)，一定程度提高每穗總粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重。對于象牙香占，T1 處理產(chǎn)量最高，主要是每叢有效穗數(shù)較多，T1 和T2 處理顯著高于T3 處理。

表4 不同處理對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響

3 討論

水稻的生長發(fā)育和產(chǎn)量高低受氮肥種類影響較大[4,7,11]。普通尿素可以提供水稻生長前期的氮素營養(yǎng)；緩釋氮肥可以提供水稻中后期的氮素營養(yǎng)[20]，相比速效肥其肥效期長，養(yǎng)分釋放速率與作物的需肥規(guī)律基本吻合。緩釋肥與速效氮肥混配深施是提高水稻產(chǎn)量的重要施肥方式之一[21-22]。本研究結(jié)果表明，在深施肥條件下，提高緩釋肥比例可以更好協(xié)調(diào)產(chǎn)量不同構(gòu)成因素之間的平衡關(guān)系，顯著增加水稻產(chǎn)量。提高緩釋肥比例（T1 和T2）后，無論是青香優(yōu)19 香還是象牙香占其結(jié)實率和千粒重均有提高。

施用緩釋肥可以增加水稻地上部的干物質(zhì)量[23-24]。本試驗結(jié)果表明，在相同施氮量條件下，無論是青香優(yōu)19 香還是象牙香占，整個生育期干物質(zhì)積累均表現(xiàn)為T2＞T1＞T3＞T4，說明增加緩釋肥比例可以增加水稻干物質(zhì)積累，與前人研究結(jié)論基本一致。但是，T1 和T2處理在不同水稻品種的表現(xiàn)存在一定差異，緩釋肥和速效氮肥的最佳配比還需要進(jìn)行調(diào)整，這可能與不同水稻品種的根系吸收能力和氮素轉(zhuǎn)化特性有關(guān)[14-19]。已有研究表明，施用緩控釋肥能夠提高水稻中、后期葉片中NR 活性[25]。本研究發(fā)現(xiàn)，在相同施氮量條件下，隨著緩釋肥比例的增加，水稻的葉面積指數(shù)、葉片POD 活性和CAT 活性增加，MDA 含量降低，相對改善細(xì)胞內(nèi)活性氧產(chǎn)生與清除之間的平衡關(guān)系，這可能是控釋氮肥能明顯延緩水稻葉片衰老和光合功能衰退的重要生理原因之一[26]。緩釋復(fù)混肥的深施效果不僅與土壤肥力高低、水稻品種的吸氮特性密切相關(guān)，同時，還受到肥料類型、混配比例、施肥深度，以及氣候條件等因素的影響，需進(jìn)一步深入研究。

4 結(jié)論

綜上所述，在相同施氮量條件下，尿素和緩釋肥按照1∶2 比例混合深施具有較好增產(chǎn)和改善水稻生理特性的效果。但是，針對不同類型水稻品種而言，尿素和緩釋氮肥在深施條件下最佳比例存在一定差異。