緩釋肥對(duì)水稻嘉67 產(chǎn)量及氮肥利用率的影響

劉潔琪, 郭金偉, 費(fèi)維, 方紅玲, 楊梢娜

(1.舟山市定海區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心, 浙江 舟山 316000; 2.岱山縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局, 浙江 岱山 316299;3.舟山市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心, 浙江 舟山 316021)

水稻是我國(guó)最主要的糧食作物之一, 水稻的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)對(duì)于保障國(guó)家糧食安全具有重要意義[1]。化肥是糧食的 “糧食”, 對(duì)保證糧食的穩(wěn)定增長(zhǎng)起著不可替代的作用, 其中氮肥在提高水稻產(chǎn)量與品質(zhì)方面具有重要作用[2-3]。然而, 我國(guó)水稻氮肥利用率僅為30%～35%, 與發(fā)達(dá)國(guó)家相比, 還處于較低水平[4]。肥料低利用率與高損失率會(huì)引起一系列生態(tài)環(huán)境問題, 如土壤酸化、溫室氣體排放、地表水富營(yíng)養(yǎng)化等[5]。因此, 如何提高肥料利用率、降低農(nóng)業(yè)面源污染是水稻生產(chǎn)上亟待解決的一個(gè)問題。

在水稻生產(chǎn)上, 農(nóng)戶為了獲得高產(chǎn), 通常會(huì)施用3～4 次肥料[6]。緩釋肥是一種新型肥料, 由于其養(yǎng)分釋放能夠與作物養(yǎng)分吸收需求相對(duì)同步, 不僅可以減少施肥量及施肥次數(shù), 同時(shí)還能減少勞動(dòng)力成本[7]。前人的研究[8-10]表明, 緩釋肥施用相較于常規(guī)施肥可以提高水稻產(chǎn)量和氮肥利用率。張木通過田間試驗(yàn)發(fā)現(xiàn), 60 d 釋放期的緩釋肥一次基施可以滿足早稻和晚稻生長(zhǎng)的氮素需求。張金萍等[12]研究認(rèn)為, 緩釋肥不僅可以保證單季稻穩(wěn)產(chǎn)或增產(chǎn), 還可顯著降低稻田氨揮發(fā)和氮素徑流損失。近年來, 市場(chǎng)上緩釋肥品種層出不窮, 然而不同的緩釋肥在水稻生產(chǎn)上的應(yīng)用效果必然會(huì)有所不同。

自2005 年我國(guó)啟動(dòng)了測(cè)土配方施肥工作, 在當(dāng)?shù)剞r(nóng)技人員的積極推廣應(yīng)用下, 舟山地區(qū)單季稻上肥料施用量逐年下降。但在生產(chǎn)中仍存在過量施肥現(xiàn)象, 造成資源浪費(fèi)、生產(chǎn)成本增加, 甚至引起對(duì)生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響[6]。此外, 舟山地區(qū)從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的勞動(dòng)人口逐年減少, 水稻種植面臨用工難, 用工成本上升等問題。水稻緩釋肥一次性施用的研究對(duì)于提高水稻產(chǎn)量和氮肥利用率, 降低勞動(dòng)力成本具有重要的意義。

本研究選擇RCU 和PCU 2 種緩釋肥, 通過2 a(2021—2022 年) 田間小區(qū)試驗(yàn), 探討不同緩釋肥類型對(duì)水稻嘉67 產(chǎn)量及氮肥利用率的影響, 以期為浙東海島區(qū)單季稻上化肥減量增效提供重要的理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2021—2022 年在舟山市定海區(qū)小沙街道進(jìn)行。

該地區(qū)為亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)性氣候, 年平均降雨量為1 420 mm, 年平均氣溫為16.6 ℃。試驗(yàn)地主要種植制度為單季稻, 土壤類型為灘涂泥田。試驗(yàn)地土壤pH 值5.73, 有機(jī)質(zhì)含量為39.8 g·kg-1,全氮含量為2.64 g·kg-1, 堿解氮含量為189 mg·kg-1, 有效磷含量為7.36 mg·kg-1, 速效鉀含量為161 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)置4 個(gè)處理: 不施氮肥 (CK) 為空白對(duì)照; 常規(guī)施肥(CF), N 165 kg·hm-2, 氮肥分次施用; 聚氨酯包膜緩釋肥 (PCU), N 165 kg·hm-2, 氮肥一次施用; 樹脂包膜緩釋肥 (RCU),N 165 kg·hm-2, 氮肥一次施用。每個(gè)處理4 次重復(fù), 隨機(jī)區(qū)組排列。每個(gè)小區(qū)面積為30 m2, 每個(gè)小區(qū)之間用30 cm 寬的田埂進(jìn)行分割, 田埂高出地面30 cm, 用黑色塑料膜進(jìn)行包裹, 以防止各小區(qū)間水肥串流, 各小區(qū)獨(dú)立排灌。

所有處理的磷和鉀肥施用量分別為P2O560 kg·hm-2和K2O 90 kg·hm-2, 一次性作基肥施用。CF處理的氮肥按基肥∶分蘗肥∶穗肥= 4 ∶3 ∶3 施用; PCU 和RCU 處理的氮肥在水稻移栽前一次性作基肥施入。

供試水稻品種為當(dāng)?shù)刂髟运酒贩N嘉67, 由浙江勿忘農(nóng)種業(yè)股份有限公司提供。供試緩釋肥分別為RCU 和PCU, 分別由金正大生態(tài)有限公司和茂施農(nóng)業(yè)科技有限公司提供。供試常規(guī)氮、磷、鉀肥分別為尿素 (46% N)、過磷酸鈣 (12% P2O5)、氯化鉀 (60% K2O), 市售。其他田間管理按當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶習(xí)慣進(jìn)行。

2021 年分別在6 月10 日、6 月17 日和8 月1日施基肥、分蘗肥和穗肥, 11 月10 日收獲。2022年分別在6 月11 日、6 月20 日和7 月30 日施基肥、分蘗肥和穗肥, 11 月18 日收獲。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

在水稻成熟后采集水稻地上部樣品, 每個(gè)小區(qū)隨機(jī)采集具有代表性的6 篼, 裝入尼龍網(wǎng)袋中, 帶回實(shí)驗(yàn)室, 在105 ℃下殺青30 min, 然后在75 ℃下烘至恒重。烘干的樣品分為籽粒和秸稈兩部分,用粉碎機(jī)粉碎后過0.15 mm 篩用以測(cè)定全氮、全磷和全鉀含量[11]。

每個(gè)小區(qū)采用單打單收方式進(jìn)行測(cè)產(chǎn), 稻谷含水量用谷物含水量?jī)x進(jìn)行測(cè)定。每個(gè)小區(qū)秸稈測(cè)定鮮重后, 取部分放入網(wǎng)袋, 帶回實(shí)驗(yàn)室烘干以測(cè)定秸稈含水量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理, 用SPSS 22.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析, 采用LSD 法進(jìn)行多重比較,顯著性水平為P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

從表1 中可以得出, 2021 年和2022 年CK 的水稻產(chǎn)量分別為5 187 和5 315 kg·hm-2, 施用氮肥顯著提高了水稻產(chǎn)量。2021 年, 與CK 處理相比, CF、PCU 和 RCU 處 理 的 水 稻 分 別 增 產(chǎn)34.2%、44.7%和41.1%。在2022 年, 與CK 處理相比, CF、PCU 和RCU 處理的水稻分別增產(chǎn)46.2%、58.6%和59.2%。兩年的試驗(yàn)結(jié)果顯示,PCU 和RCU 處理較CF 處理分別增產(chǎn)7.8%～8.5%和5.1%～8.8%。

表1 不同處理對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

2.2 不同施肥處理對(duì)水稻氮素吸收的影響

由表2 可以看出, 施用氮肥顯著提高了水稻籽粒、秸稈的總氮吸收量。在2021 年, 各施氮處理間籽粒氮肥吸收量為94.4～99.0 kg·hm-2, 且無顯著差異。與籽粒氮素吸收量結(jié)果類似, CF、PCU 和RCU 處理間的秸稈氮素吸收量也沒有顯著差異。CF、PCU 和RCU 處理顯著提高水稻氮素總吸收 量, 分 別 較 CK 提 高 了54.8%、64.6% 和68.8%。在2022 年, 緩釋肥處理的水稻籽粒氮素吸收量顯著高于CK 和CF 處理。RCU 處理的秸稈氮素吸收量顯著高于PCU 和CF 處理, 而PCU 和CF 處理間無顯著差異。與CF 相比, PCU 和RCU處理的水稻氮素總吸收量分別增加 21.2%和29.3%。

表2 不同處理對(duì)水稻植株吸氮量的影響

2.3 不同施肥處理對(duì)氮肥利用率的影響

從表3 中可以得知, 施緩釋肥較CF 提高了水稻氮肥利用率。在2021 年, PCU 和RCU 處理較CF 處理氮肥表觀利用率提高5.5 和7.8 百分點(diǎn)。PCU 處理的氮肥農(nóng)學(xué)效率顯著高于CF 處理, 但是RCU 與CF 處理間無顯著差異。各處理間氮肥偏生產(chǎn)力沒有顯著差異。在2022 年, 與CF 處理相比, 緩釋肥處理(PCU 和RCU) 提高了氮肥表觀利用率、氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力, 分別增加16.9～23.4 百分點(diǎn)、26.8%～28.2%和8.5%～8.9%。

表3 不同處理對(duì)水稻氮肥利用率的影響

3 結(jié)論

緩釋肥作為一種新型肥料, 可一次施用滿足作物整個(gè)生育期的養(yǎng)分需求, 能夠提高肥料利用率,減少勞動(dòng)力成本[10-11]。有研究顯示, 緩釋肥一次性施用在水稻生產(chǎn)上具有穩(wěn)產(chǎn)甚至增產(chǎn)的作用[13]。本試驗(yàn)表明, 與常規(guī)施肥相比, 施用緩釋肥使水稻增產(chǎn)5.1%～8.8%。前人的研究[11,14]表明, 緩釋肥可以促進(jìn)水稻根系的生長(zhǎng)發(fā)育, 從而促進(jìn)水稻對(duì)養(yǎng)分的吸收, 最終提高了水稻的產(chǎn)量和養(yǎng)分利用率。有研究[9]顯示, 采用RCU 和PCU 一次基施相較于常規(guī)分次施肥可以保證水稻穩(wěn)產(chǎn), 且RCU 的單季稻產(chǎn)量高于PCU。在本試驗(yàn)中, RCU 處理的水稻產(chǎn)量與PCU 處理無顯著差異。這可能是因?yàn)榫忈尫实氖┯眯Чc作物品種、土壤肥力、水肥管理等密切相關(guān)[14]。

水稻植株對(duì)養(yǎng)分的吸收與產(chǎn)量的形成密切相關(guān)。研究[12]認(rèn)為, 緩釋肥一次基施水稻氮素吸收量相較于常規(guī)施肥無顯著差異。而熊海蓉等[4]通過盆栽試驗(yàn)發(fā)現(xiàn), 緩釋肥一次施用能滿足水稻生育期的養(yǎng)分需求, 且較常規(guī)施肥促進(jìn)了水稻氮肥吸收利用, 從而提高了水稻產(chǎn)量。本研究顯示, 2022年水稻季, 施用緩釋肥顯著提高了水稻植株吸氮量, 從而提高了氮肥利用率。氨揮發(fā)和徑流損失是稻田主要的氮素?fù)p失形態(tài)[15]。前人[12,15-16]的研究顯示, 施用緩釋肥可以顯著降低田面水中銨態(tài)氮,從而降低稻田氨揮發(fā)和徑流損失, 最終提高了氮肥利用率。

綜上所述, 緩釋肥可以顯著提高水稻嘉67 的產(chǎn)量, 同時(shí)還能減少施肥次數(shù), 從而降低勞動(dòng)力成本, 提高經(jīng)濟(jì)效益。緩釋肥處理的氮肥利用率顯著高于常規(guī)施肥, 說明緩釋肥具有提高氮肥利用率,減少農(nóng)業(yè)面源污染的效果。下一步擬進(jìn)行長(zhǎng)期緩釋肥一次施用對(duì)土壤肥力影響的研究, 為緩釋肥在浙東海島區(qū)的推廣普及提供有力支撐。