緩控釋氮肥施用對(duì)冷浸田單季晚稻生長(zhǎng)和氮肥效率的影響

陳凱，徐欣欣，謝小聰，王慧榮，施黎云，陳建民

(泰順縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，浙江 溫州 325500)

施肥能為水稻生長(zhǎng)提供充足的養(yǎng)分，但隨著化肥施用量的增加，稻田氮肥利用率卻僅有28.3%[1]。而且大量氮肥的施用還會(huì)造成氮素資源的浪費(fèi)，并造成土壤酸化、氮素淋失、地下水富營(yíng)養(yǎng)化等環(huán)境問(wèn)題[2-3]。而施肥的同時(shí)也會(huì)花費(fèi)大量的人工。由于緩釋肥氮素釋放速率與水稻需求契合，可以提高水稻生育后期氮素吸收，減少氮素養(yǎng)分流失[4]。以往的研究也表明與普通尿素相比，施緩控釋尿素能提高水稻產(chǎn)量和氮肥利用效率，降低施肥次數(shù)[5-7]。冷浸田是一類(lèi)特殊的中低產(chǎn)田，在中國(guó)面積達(dá)200萬(wàn)hm2以上，在浙江省也有少量分布[8-9]。盡管冷浸田土壤有機(jī)質(zhì)含量高，其相應(yīng)的氮素也處于較高水平，但養(yǎng)分供應(yīng)是制約冷浸田水稻產(chǎn)量的重要因子，由于冷浸田土壤有效磷、鉀水平普遍較低，增施磷鉀肥增產(chǎn)效果明顯，以往對(duì)冷浸田施肥多集中于土壤磷素與鉀素研究[10-12]，但對(duì)冷浸田施用緩控釋肥料以提高產(chǎn)量與效率尚鮮見(jiàn)報(bào)道。為此，本研究于2021年以浙江省泰順縣主要類(lèi)型冷浸田為研究對(duì)象，通過(guò)不同地塊和不同供試水稻品種研究緩控釋氮肥施用對(duì)冷浸田單季晚稻生長(zhǎng)及施肥效應(yīng)，以期為促進(jìn)冷浸田水稻生長(zhǎng)和肥料合理施用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)分別設(shè)在浙江省溫州市泰順縣羅陽(yáng)鎮(zhèn)月山下村(27°30′25″N，119°43′38″E)和泗溪鎮(zhèn)企石村(27°27′8″N，120°0′53″E)，試驗(yàn)地區(qū)屬低中山區(qū)高丘山地地貌，中亞熱帶海洋季風(fēng)氣候區(qū)。月山下村試驗(yàn)地耕層土壤(0～20 cm)基本理化性狀：pH值5.14、電導(dǎo)率 23.2 μS·cm-1、有機(jī)質(zhì)含量21.2 g·kg-1、全氮含量0.97 g·kg-1、水解性氮含量90.6 mg·kg-1、有效磷含量13.7 mg·kg-1、速效鉀含量30.3 mg·kg-1。企石村試驗(yàn)地耕層土壤基本理化性狀：pH值5.84、電導(dǎo)率 31.5 μS·cm-1、有機(jī)質(zhì)含量35.6 g·kg-1、全氮含量1.93 g·kg-1、水解性氮含量151.0 mg·kg-1、有效磷含量73.6 mg·kg-1、速效鉀含量57.1 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)處理：1)CK，種植水稻，不施肥；2)PK，磷鉀肥配施，不施氮肥；3)NPK，氮磷鉀肥配施，傳統(tǒng)氮肥施肥方式為一基二追；4)T1，緩控釋尿素全做基肥；5)T2，80%氮肥來(lái)源于緩控釋尿素+20%氮肥來(lái)源于普通尿素做基肥。每個(gè)處理重復(fù)3次，共15個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積30 m2(12 m×2.5 m)，隨機(jī)區(qū)組排列。各處理田塊間設(shè)置塑料薄膜包裹田埂，單排單灌，避免串灌串排，試驗(yàn)區(qū)域外圍設(shè)置保護(hù)行，各小區(qū)其他田間管理措施一致。

氮(N)、磷(P2O5)和鉀(K2O)肥施用量分別為210、60和120 kg·hm-2。緩控釋尿素、磷和鉀肥作基肥一次性施入。NPK處理氮肥分3次施用，基肥、分蘗肥和孕穗肥各占40%、40%和20%。普通氮肥用尿素(46%)，磷肥用鈣鎂磷肥(P2O512%)，鉀肥用氯化鉀(K2O 60%)，緩控釋尿素由山東茂施生態(tài)肥料有限公司生產(chǎn)，為可降解的水溶性聚氨脂包裹尿素緩控釋肥，氮素釋放周期為60天，含氮量均為44%。

田間管理按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)栽培措施進(jìn)行。月山下村試驗(yàn)地前茬作物為水稻，水稻于5月1日播種育苗，6月12日移栽，9月27日收獲，供試水稻品種為隆兩優(yōu)1687。企石村試驗(yàn)地前茬作物為馬鈴薯，水稻于4月22日播種育苗，6月12日移栽，9月27日收獲，供試水稻品種為中浙優(yōu)8號(hào)。

1.3 取樣與分析

采用手工收獲，籽粒和秸稈產(chǎn)量來(lái)源于整個(gè)小區(qū)。收獲的同時(shí)取植株樣品，經(jīng)烘干、粉碎后用于植株養(yǎng)分分析。試驗(yàn)開(kāi)始前利用直徑3.5 cm不銹鋼中空鉆多點(diǎn)采取0～20 cm土壤，并制成混合土樣盛于塑料袋帶回實(shí)驗(yàn)室自然風(fēng)干后，過(guò)2.00 mm和0.15 mm篩，用于土壤養(yǎng)分分析。

除用元素分析儀進(jìn)行土壤和植株全量C、N含量的測(cè)定外，土壤、植株中其他養(yǎng)分含量都按土壤農(nóng)化常規(guī)分析方法測(cè)定[13]。其中水解性氮采用堿解擴(kuò)散法，有效磷采用碳酸氫鈉提取-鉬銻抗比色法，速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度計(jì)法，電導(dǎo)率采用電位法(水土比例1∶5)，pH值采用電位法(水土比例1∶2.5)。

1.4 有關(guān)參數(shù)的計(jì)算

收獲指數(shù)(HI)是水稻收獲時(shí)籽粒產(chǎn)量與地上部生物量的比值，反映了作物同化產(chǎn)物在籽粒和營(yíng)養(yǎng)器官上的分配比例，作物群體光合同化物轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品的能力，是評(píng)價(jià)作物品種產(chǎn)量水平和栽培成效的重要指標(biāo)。

氮素內(nèi)部利用率[14](IE，kg·kg-1)是指水稻籽粒產(chǎn)量與地上部吸氮量的比值。它表示水稻每吸收單位氮素所獲得的水稻籽粒產(chǎn)量，即：IE=Y/U，其中Y是水稻籽粒產(chǎn)量(kg·hm-2)，U為水稻收獲時(shí)地上部吸氮量(kg·hm-2)。

氮素表觀利用率[14](RE，%)指施氮水稻地上部吸氮量與不施氮肥水稻地上部吸氮量之差占氮肥施入量的百分率，即：RE=(UN-U0)/F，其中UN為施氮水稻地上部吸氮量(kg·hm-2)，U0為不施氮肥水稻地上部吸氮量(kg·hm-2)，F(xiàn)為施氮肥量(kg·hm-2)。

氮肥偏生產(chǎn)力[15](PFP，kg·kg-1)是指單位投入的氮肥所能生產(chǎn)的水稻籽粒產(chǎn)量，即：PFP=YK/F，其中YK為施氮肥后所獲得的水稻籽粒產(chǎn)量(kg·hm-2)，F(xiàn)為施氮肥量(kg·hm-2)。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel軟件進(jìn)行整理，并采用SAS統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成

在月山下村，水稻收獲期籽粒產(chǎn)量為5 312～8 471 kg·hm-2，順序?yàn)門(mén)2>T1>NPK>PK>CK(表1)。在所有處理中，不施肥(CK)水稻籽粒產(chǎn)量最低，只有5 312 kg·hm-2。施肥顯著提高了籽粒產(chǎn)量。與CK相比，施肥水稻籽粒產(chǎn)量顯著提高了17.9%～59.5%。不施肥水稻籽粒產(chǎn)量占常規(guī)施肥(NPK)的68%，這說(shuō)明在月山下村肥料增產(chǎn)貢獻(xiàn)率為32%。不施氮肥(PK)水稻籽粒產(chǎn)量占NPK處理的80.2%，這說(shuō)明氮肥增產(chǎn)貢獻(xiàn)率為19.8%。施氮肥也顯著提高了水稻籽粒產(chǎn)量，與PK相比，施氮處理水稻籽粒產(chǎn)量顯著提高了24.7%～35.2%。與月山下村變化規(guī)律相同，在企石村，施肥也顯著提高了水稻籽粒產(chǎn)量，肥料和氮肥增產(chǎn)貢獻(xiàn)率分別為42.3%和13.9%。與PK相比，施氮處理水稻籽粒產(chǎn)量顯著提高了16.2%～17.8%。無(wú)論在月山下村還是在企石村，盡管在數(shù)值上80%氮肥來(lái)源于緩控釋尿素+20%氮肥來(lái)源于普通尿素做基肥(T2)水稻籽粒產(chǎn)量高于NPK和緩控釋尿素全做基肥(T1)的，但是3個(gè)處理間沒(méi)有顯著差異。

表1 不同施肥處理水稻籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成

在月山下村，不施肥處理的收獲指數(shù)是最高的，為0.603，比施氮處理的顯著高了16.4%～18.0%，但與PK沒(méi)有顯著差異，但施氮處理間收獲指數(shù)沒(méi)有顯著差異。在企石村，水稻收獲指數(shù)在0.498～0.546，平均值為0.518，但各處理間收獲指數(shù)沒(méi)有顯著差異。在月山下村和企石村水稻千粒重在24.0～25.7 g和24.2～26.1 g，平均值分別為24.9和25.1 g，但各處理間水稻千粒重沒(méi)有顯著差異。在月山下村和企石村水稻穗粒數(shù)在189～205和173～189個(gè)，平均值為194和179個(gè)，但各處理間水稻穗粒數(shù)也沒(méi)有顯著差異。這說(shuō)明在本試驗(yàn)條件下施肥對(duì)水稻千粒重和穗粒數(shù)沒(méi)有顯著影響。施肥提高了水稻的有效穗數(shù)，在月山下村，與CK水稻相比，施肥處理水稻有效穗數(shù)顯著提高了25.3%～83.2%。施氮肥也能明顯提高水稻的有效穗數(shù)，與不施氮水稻(PK)相比，施氮水稻有效穗數(shù)顯著提高了33.6%～46.2%。與月山下村變化規(guī)律相同，在企石村，與CK水稻相比，施肥處理水稻有效穗數(shù)顯著提高了47.3%～121.6%。與PK相比，施氮處理水稻有效穗數(shù)也顯著提高了45.0%～50.5%。無(wú)論在月山下村還是在企石村，施氮處理間水稻有效穗數(shù)都沒(méi)有顯著差異。

2.2 氮含量和吸氮量

在月山下村，在所有處理中，不施肥水稻籽粒和秸稈氮含量均是最低的，為9.9和5.77 g·kg-1(表 2)。施氮肥促進(jìn)了水稻對(duì)氮的吸收和利用，與PK相比，施氮肥水稻籽粒和秸稈中氮含量顯著提高了19.0%～22.9%和18.9%～51.2%。盡管T1水稻籽粒氮含量是最高的，但與NPK和T2在數(shù)值上沒(méi)有顯著差異。與NPK相比，T1和T2水稻秸稈氮含量顯著提高了22.2%和27.1%，但T1和T2處理間沒(méi)有顯著差異。水稻吸氮量與氮含量變化規(guī)律相似，在所有處理中，不施肥水稻籽粒和秸稈吸氮量均是最低的，分別為52.6和20.2 kg·hm-2。施氮肥促進(jìn)了水稻對(duì)氮的吸收和累積，與PK相比，施氮肥籽粒和秸稈中吸氮量顯著提高了45.8%～59.5%和85%～169%。盡管T2水稻籽粒吸氮量是最高的，但與其他施氮處理間沒(méi)有顯著差異。與NPK相比，T1和T2水稻秸稈吸氮量顯著提高了23.9%和45.6%，而T2比T1的也顯著提高了17.5%。與月山下村變化規(guī)律相似，在企石村，在所有處理中，不施肥水稻籽粒和秸稈氮含量均是最低的，分別為9.77和2.95 g·kg-1。施氮肥促進(jìn)了水稻對(duì)氮的吸收和利用，與PK相比，施氮肥處理水稻籽粒和秸稈中氮含量顯著提高了32.9%～44.3%和101%～167%。盡管T1水稻籽粒氮含量在數(shù)值上是最高的，但與NPK和T2相比沒(méi)有達(dá)到顯著水平。與NPK相比，T1和T2水稻秸稈氮含量顯著提高了32.9%和28.8%，但T1和T2處理間沒(méi)有顯著差異。水稻吸氮量與氮含量變化規(guī)律相似，在所有處理中，不施肥水稻籽粒和秸稈吸氮量均是最低的，分別為49.0和12.6 kg·hm-2。施氮肥促進(jìn)了水稻對(duì)氮的吸收，與PK相比，施氮肥的籽粒和秸稈中吸氮量顯著提高了48.5%～64.6%和159.3%～264.1%。T2水稻籽粒吸氮量是最高的，與NPK相比，T1和T2水稻秸稈吸氮量顯著提高了36.2%和40.4%，但T1和T2處理間沒(méi)有顯著差異。

2.3 氮肥效率

由于水稻對(duì)氮素不斷的吸收，造成在月山下村和企石村不施肥稻田土壤氮素分別虧缺72.8和61.6 kg·hm-2(表3)，而在偏施磷鉀肥條件下，加劇了稻田氮素虧缺，虧缺量分別達(dá)93.6和95.1 kg·hm-2，施氮肥土壤每年氮素均有盈余。在月山下村和企石村，常規(guī)施肥條件下，氮肥表觀利用率分別只有25.5%和34.2%，改施緩釋肥氮肥表觀利用率分別提高了34.5%～60.4%和45.3%～49.7%，尤其是緩控釋尿素和普通尿素按比例混施效果更好。無(wú)論是在月山下村還是在企石村，在所有處理中，不施肥水稻氮素內(nèi)部效率均是最高的，其次是PK處理的。施氮肥顯著降低了水稻內(nèi)部利用率。與PK處理相比，在月山下村和企石村，施氮處理水稻氮素內(nèi)部利用率分別顯著降低了20.3%～28.9%和36.1%～46.1%。這說(shuō)明在施氮肥條件下每生產(chǎn)100 kg籽粒，需要水稻吸收氮1.99(1.86～2.08)kg；而在企石村，每生產(chǎn)100 kg籽粒，需要水稻吸收氮2.21(1.99～2.36)kg。表3的數(shù)據(jù)還表明，在月山下村和企石村每施1 kg氮肥，常規(guī)施肥處理分別可以生產(chǎn)37.2和39.8 kg籽粒，而改施緩控釋尿素可提高到38.3～40.3 kg和40.3～41.9 kg籽粒。

3 結(jié)論

在本試驗(yàn)條件下，緩釋尿素施用與常規(guī)推薦的分次施肥的水稻產(chǎn)量水平無(wú)明顯差異，但緩釋肥施用既可以提高水稻氮素含量和吸氮量，從而提高氮肥利用效率，又可以省工穩(wěn)產(chǎn)。因此，在本地區(qū)80%氮肥來(lái)源于緩控釋尿素+20%氮肥來(lái)源于普通尿素做基肥能達(dá)到常規(guī)氮肥一基二追的效果。