巢湖流域氮肥減施下2種控釋肥料對(duì)水稻產(chǎn)量、氮肥利用率及環(huán)境效益的影響

收稿日期：2023-11-23

基金項(xiàng)目：安徽省高等學(xué)?？茖W(xué)研究重大項(xiàng)目（2023AH040130）；安徽省科技重大專項(xiàng)（202103a06020012）

作者簡(jiǎn)介：湯佳瑋（1999-），女，遼寧新民人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)樾滦头柿蟿?chuàng)制。（E-mail）gzh1230217@163.com

通訊作者：張衛(wèi)峰，（E-mail）wfzhang@cau.edu.cn

摘要： 探討2種控釋肥料減氮施用對(duì)作物產(chǎn)量與氮素利用率及環(huán)境效益的影響，為巢湖流域氮肥減量增效、作物豐產(chǎn)及面源污染防控提供理論依據(jù)。于2022年在巢湖流域進(jìn)行2種新型控釋肥料減量施用田間試驗(yàn)，采用兩因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，選取無(wú)機(jī)包裹肥和增效控釋肥2種控釋肥料，并設(shè)置5個(gè)施氮水平（不施氮、農(nóng)戶模式施氮量及在農(nóng)戶模式施氮量的基礎(chǔ)上減量20%、28%和40%，即施氮量為 0 kg/hm2、263 kg/hm2、210 kg/hm2、189 kg/hm2和158 kg/hm2）。分析2種控釋肥料氮肥減量施用對(duì)水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成要素、氮素轉(zhuǎn)運(yùn)利用及水稻季環(huán)境效益的影響。與農(nóng)戶模式相比，減氮20%施用2種新型控釋肥料對(duì)水稻產(chǎn)量無(wú)顯著影響，可以實(shí)現(xiàn)減氮不減產(chǎn)，且顯著降低了水稻季活性氮損失的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)回歸分析得出，無(wú)機(jī)包裹肥和增效控釋肥的最佳施氮量為230 kg/hm2和195 kg/hm2。

關(guān)鍵詞： 水稻；氮肥減量；產(chǎn)量；氮肥利用率；活性氮損失；巢湖流域

中圖分類號(hào)： S143.1"" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A"" 文章編號(hào)： 1000-4440（2024）10-1826-08

Effects of two controlled-release fertilizers on rice yield， nitrogen use efficiency and environmental benefits under nitrogen fertilizer reduction in Chaohu Lake Basin

TANG Jiawei¹， DING Jiejie²， LIU Xiaoshu²， CHEN Yong²， CHEN Jun²， LI Huimin²， LUO Laichao³，XIONG Qizhong³， ZHANG Weifeng¹

（1.College of Resources and Environmental Sciences， China Agricultural University/State Key Laboratory of Nutrient Utilization and Management， Beijing 100083， China;2.Green Intelligent Compound Fertilizer Research Institute of CNSIG Anhui Hongsifang Fertilizer Co.， Ltd.， Hefei 230001， China;3.College of Resources and Environment， Anhui Agricultural University， Hefei 230036， China）

Abstract： The effects of nitrogen reduction application of two controlled-release fertilizers on crop yield， nitrogen use efficiency and environmental benefits were discussed， which provided a theoretical basis for nitrogen reduction and efficiency increase， crop yield and non-point source pollution prevention and control in Chaohu Lake Basin. A field trial was conducted in 2022 in Chaohu Lake Basin. Two controlled release fertilizers， inorganic coated fertilizer and synergistic controlled release fertilizer， were selected in a two-factor randomized block design. Five nitrogen application levels were set up， namely， no nitrogen application， nitrogen application rate of farmer mode and reduction of 20%， 28% and 40% on the basis of nitrogen application rate of farmer mode， and the nitrogen application rates were 0 kg/hm2， 263 kg/hm2， 210 kg/hm2， 189 kg/hm2 and 158 kg/hm2. The effects of nitrogen reduction application on rice yield and its components， nitrogen transport and utilization， and environmental benefits in rice season were analyzed. Compared with the farmer model， the application of two new fertilizers with 20% nitrogen reduction had no significant effect on rice yield， and significantly reduced the risk of seasonal active nitrogen loss. Regression analysis showed that the optimal nitrogen application rates of inorganic coated fertilizer and synergistic controlled release fertilizer were 230 kg/hm2 and 195 kg/hm2.

Key words： rice;nitrogen fertilizer reduction;yield;nitrogen use efficiency;active nitrogen loss;Chaohu Lake Basin

水稻是中國(guó)主要的糧食作物，其高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)對(duì)保障中國(guó)糧食安全具有至關(guān)重要的作用。施用氮肥是提升水稻產(chǎn)量的重要途徑，中國(guó)水稻氮肥用量占全球水稻氮肥總用量的37%，中國(guó)水稻總產(chǎn)量為世界水稻總產(chǎn)量的35%左右^[1-2]。通過(guò)對(duì)中國(guó)13 667個(gè)田塊施肥情況的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，水稻季施氮量平均為294.8 kg/hm2，過(guò)量施氮的農(nóng)戶占67%^[3]，造成氮肥利用率低、環(huán)境和水體污染等一系列問(wèn)題?？蒯尫柿陷^傳統(tǒng)肥料具有養(yǎng)分釋放規(guī)律與作物養(yǎng)分需求更匹配、氮肥利用率更高、環(huán)境污染較少等特點(diǎn)^[4-7]，施用控釋肥是實(shí)現(xiàn)水稻雙高清潔化生產(chǎn)的有效措施之一^[8]，但氮肥減量情況下，施用控釋肥料對(duì)水稻籽粒產(chǎn)量、氮素轉(zhuǎn)運(yùn)利用和活性氮排放的影響如何，尚不明確。因此，明確施用控釋肥料對(duì)水稻籽粒產(chǎn)量形成、氮素吸收利用和環(huán)境效益的影響，可為稻田清潔生產(chǎn)提供理論依據(jù)。已有研究結(jié)果表明，施用控釋肥料可顯著提高水稻氮肥利用率和籽粒產(chǎn)量^[9-10]。然而，水稻品種、種植區(qū)域以及控釋肥的種類、施用量均會(huì)對(duì)水稻生長(zhǎng)產(chǎn)生影響。江淮地區(qū)不同控釋肥料處理的水稻產(chǎn)量較常規(guī)肥料增加47.2%～66.2%，水稻籽粒和秸稈氮素吸收量也得到顯著提高，在遼寧黃海稻區(qū)開(kāi)展的控釋肥料試驗(yàn)結(jié)果表明，施用控釋肥料的水稻籽粒千粒重、結(jié)實(shí)率和產(chǎn)量較施用常規(guī)肥料分別提高3.2%～4.9%、3.4%～7.1%和5.6%～6.1%^[11]。在陜西省漢中市的田間試驗(yàn)結(jié)果表明，施用有機(jī)包膜肥的水稻產(chǎn)量顯著提高8.3%，但施用腐殖酸氮肥和納米碳增效肥的水稻產(chǎn)量與常規(guī)施肥處理差異不顯著^[12]。還有研究結(jié)果表明，不同種類的控釋肥料在同一個(gè)地區(qū)不同施用量對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育的影響亦有所不同。在山東省濟(jì)寧市稻麥輪作體系下，水稻季施用增效復(fù)合肥可顯著提高水稻產(chǎn)量達(dá)22.0%，氮肥減量20%施用增效復(fù)合肥料的水稻產(chǎn)量與常規(guī)施肥量下無(wú)顯著差異^[13]。在江蘇省常熟市，等量施用控釋肥料和減量8%施用控釋肥料的水稻植株含氮量在拔節(jié)期到抽穗期和抽穗期到成熟期均顯著提高，而減量16%和24%施用控釋肥料時(shí)則顯著降低地上部氮吸收進(jìn)而影響產(chǎn)量^[14]。目前，關(guān)于控釋肥料施用對(duì)水稻生產(chǎn)影響的報(bào)道多數(shù)僅關(guān)注對(duì)籽粒產(chǎn)量、氮肥利用率的影響，忽略了對(duì)氮素轉(zhuǎn)運(yùn)分配利用及活性氮損失的影響，且在巢湖流域水稻體系開(kāi)展減氮施用控釋肥料對(duì)水稻生長(zhǎng)及生態(tài)環(huán)境效益的影響鮮見(jiàn)報(bào)道。本研究擬在巢湖流域水稻主要種植區(qū)開(kāi)展田間試驗(yàn)，測(cè)定水稻產(chǎn)量及構(gòu)成要素，氮素吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)及分配，活性氮損失量，明確氮肥減量情況下，施用控釋肥料對(duì)水稻產(chǎn)量、氮素吸收利用及環(huán)境效益的影響，以期為巢湖流域水稻氮素減施增效及農(nóng)業(yè)面源污染源頭減量技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

田間試驗(yàn)于2022年6月-11月在安徽省合肥市廬江縣臺(tái)創(chuàng)園（31°42′32″N， 117°15′90″E）進(jìn)行。該地北瀕巢湖，距杭埠河2 km，為巢湖流域二級(jí)保護(hù)區(qū)，屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，年平均氣溫16 ℃，年平均降雨量1 100 mm左右，且主要集中在5-8月。水稻-小麥輪作是該地區(qū)主要的栽培模式。稻田土壤基礎(chǔ)理化性狀：有機(jī)質(zhì)含量23.27 g/kg、堿解氮含量49.70 mg/kg、有效磷含量16.00 mg/kg、速效鉀含量131.60 mg/kg、pH 5.32。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

田間試驗(yàn)采用兩因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，因素一為肥料種類，分別為無(wú)機(jī)包裹肥（以顆粒尿素為核心，包裹材料為枸溶性磷肥及含有植物營(yíng)養(yǎng)成分的固體緩釋劑，通過(guò)改變不同肥料的空間結(jié)構(gòu)及化學(xué)組成，實(shí)現(xiàn)肥料緩釋效果，釋放期為90～120 d。N∶P2O5∶K2O=25∶9∶10，重量比）和增效控釋肥（生產(chǎn)過(guò)程中添加一種減少損失的內(nèi)置分子網(wǎng)控釋制劑和優(yōu)質(zhì)礦源腐殖酸或礦源黃腐酸鉀，減少?gòu)?fù)合肥料施用后揮發(fā)、徑流和淋溶損失。N∶P2O5∶K2O=23∶8∶15，重量比）；因素二為施氮水平，分別為不施氮（CK）、農(nóng)戶模式（FP）及在農(nóng)戶模式施氮量的基礎(chǔ)上減量20%（P1）、減量28%（P2）和減量40%（P3），即施氮量為 0 kg/hm2、263 kg/hm2、210 kg/hm2、189 kg/hm2和158 kg/hm2。供試肥料均由中鹽安徽紅四方肥業(yè)股份有限公司提供，各處理磷肥（P2O5）和鉀肥（K2O）用量分別為75 kg/hm2和90 kg/hm2，無(wú)機(jī)包裹肥處理下的氮肥作為基肥一次性施入，增效控釋肥處理的氮肥則采取基肥90%和追肥10%（尿素，含氮量為 46%）的比例施入。供試水稻品種為寧香粳9號(hào)，于5月10日播種，6月19日移栽，每穴3株苗，行距為30 cm，株距為20 cm。各處理重復(fù)3次，小區(qū)面積為30 m²（5 m×6 m），小區(qū)間田埂寬40 cm，高40 cm，覆蓋農(nóng)用薄膜，其他田間農(nóng)事管理及病蟲(chóng)害防治與當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶豐產(chǎn)田一致。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 測(cè)定指標(biāo)及方法 在水稻開(kāi)花期和成熟期，在每個(gè)小區(qū)避開(kāi)邊行隨機(jī)選取5穴，采集水稻植株樣品，測(cè)定水稻地上部和根系生物量。將用蒸餾水快速清洗后的植株樣品105 ℃殺青30 min后，80 ℃烘干至恒重，稱重。用不銹鋼粉碎機(jī)粉碎植物樣品，稱取0.20～0.25 g樣品，采用H2SO4-H2O2法消煮，使用連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定消解液氮含量。在水稻成熟期，各小區(qū)避開(kāi)邊行隨機(jī)選取3個(gè)1 m²的樣方進(jìn)行收割，裝入預(yù)先編號(hào)的大網(wǎng)袋中，風(fēng)干稱重后脫粒，測(cè)定含水量，計(jì)算水稻產(chǎn)量。

1.3.2 計(jì)算公式 地上部氮素積累量（kg/hm2）=地上部生物量×氮含量

氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量（kg/hm2）=抽穗期水稻營(yíng)養(yǎng)器官氮素積累量-成熟期水稻營(yíng)養(yǎng)器官氮素積累量

氮素轉(zhuǎn)運(yùn)效率=（氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量÷抽穗期水稻營(yíng)養(yǎng)器官氮素積累量）×100%

氮肥偏生產(chǎn)力=水稻產(chǎn)量÷施氮量

氮素收獲指數(shù)=（籽粒氮素積累量÷水稻地上部分氮素積累量）×100%

氮吸收利用率=[（施氮處理水稻氮吸收量-空白區(qū)水稻氮吸收量）÷施氮量]×100%

氮肥農(nóng)學(xué)利用率=（施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量-不施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量）÷施氮量

活性氮損失量（NH3排放量、N2O直接排放量和NO-3淋洗量）參照Chen等^[15]的方法計(jì)算。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Microsoft Excel 2016進(jìn)行整理計(jì)算，采用SPSS 2010進(jìn)行方差齊性檢驗(yàn)和方差分析（ANOVA），采用最小顯著性差異（LSD）法進(jìn)行多重比較，顯著水平為P＜0.05，使用Origin 2019作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 肥料種類和施氮水平對(duì)水稻產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)成要素的影響

施氮水平及其和肥料種類的交互作用對(duì)水稻的穗數(shù)產(chǎn)生顯著影響，對(duì)水稻產(chǎn)量也有極顯著影響（Plt;0.01）（表1）。

由表2可知，施用無(wú)機(jī)包裹肥條件下，與不施氮相比，F(xiàn)P處理、P1處理、P2處理和P3處理的水稻籽粒產(chǎn)量分別顯著提高75.1%、50.1%、62.5%和27.0%。與農(nóng)戶模式相比，P3處理產(chǎn)量顯著降低，達(dá)27.5%。施用增效控釋肥條件下，與不施氮相比，F(xiàn)P處理、P1處理、P2處理和P3處理的水稻籽粒產(chǎn)量分別顯著提高80.9%、70.8%、38.0%和31.8%。與農(nóng)戶模式相比，P2處理和P3處理的水稻籽粒產(chǎn)量則分別顯著降低23.7%和27.1%。在相同施氮水平下，2種肥料處理的水稻產(chǎn)量均無(wú)顯著差異。

此外，施用無(wú)機(jī)包裹肥（圖1a）和增效控釋肥（圖1b）的水稻產(chǎn)量與施氮量均呈現(xiàn)線性加平臺(tái)的關(guān)系，分別在施氮量230 kg/hm2和195 kg/hm2達(dá)到平臺(tái)產(chǎn)量10 688.6 kg/hm2和10 538.5 kg/hm2，且施用增效控釋肥達(dá)到平臺(tái)產(chǎn)量時(shí)較無(wú)機(jī)包裹肥可減少氮肥用量達(dá)15.2%。

表2顯示，施用無(wú)機(jī)包裹肥條件下，與不施氮相比，F(xiàn)P處理、P1處理、P2處理和P3處理的穗數(shù)分別顯著提高30.7%、26.8%、32.7%和15.7%。與農(nóng)戶模式相比，各減氮處理對(duì)穗粒數(shù)和千粒重均無(wú)顯著影響。施用增效控釋肥條件下，與不施氮相比， FP處理、P1處理和P2處理的穗數(shù)分別顯著提高42.9%、25.6%和16.9%。與農(nóng)戶模式相比，P2和P3處理的穗數(shù)分別顯著降低18.2%和25.6%。在減氮40%的條件下，與增效控釋肥處理相比，無(wú)機(jī)包裹肥處理的水稻穗數(shù)顯著增加8.9%。

2.2 肥料種類和施氮水平對(duì)水稻氮素積累的影響

肥料種類及其與施氮水平的交互效應(yīng)對(duì)水稻揚(yáng)花期植株氮素積累量有極顯著影響，肥料種類則對(duì)成熟期植株氮素積累量及籽粒氮素積累量有極顯著影響（Plt;0.01）（表3）。

由表4可知，施用無(wú)機(jī)包裹肥時(shí)，與不施氮相比，F(xiàn)P處理、P1處理、P2處理、和P3處理的揚(yáng)花期植株氮素積累量分別提高90.3%、115.0%、77.1%和107.0%，成熟期籽粒氮素積累量分別提高87.6%、115.4%、79.7%和85.5%，各處理間植株氮

素積累量無(wú)顯著差異。與農(nóng)戶模式相比，各減氮處理的水稻成熟期植株和籽粒的氮素積累量差異均不顯著。施用增效控釋肥時(shí)，與不施氮相比，F(xiàn)P處理、P1處理、P2處理、和P3處理的揚(yáng)花期植株氮素積累量分別顯著提高147.1%、235.7%、135.7%和128.2%，成熟期植株氮素積累量在減氮20%和減氮40%時(shí)顯著提高60.0%和59.4%。與不施氮相比，F(xiàn)P處理、P1處理、P2處理和P3處理籽粒氮素積累量分別顯著提高了226.6%、358.1%、314.1%和257.7%。與農(nóng)戶模式相比，各減氮處理對(duì)水稻植株和籽粒氮素積累量均無(wú)顯著影響。相同施氮水平下，2種施肥處理各時(shí)期氮素積累量無(wú)顯著差異。

2.3 肥料種類和施氮水平對(duì)水稻氮素轉(zhuǎn)運(yùn)、分配及利用的影響

表5顯示，肥料種類、施氮水平以及兩者的交互效應(yīng)對(duì)氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量有極顯著影響（Plt;0.01），其中肥料種類對(duì)氮素收獲指數(shù)和氮吸收利用率也產(chǎn)生極顯著影響（Plt;0.01）。

由表6可知，施用無(wú)機(jī)包裹肥時(shí)，與不施氮相比，各施氮處理的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量顯著提高280.7%～394.7%，P1處理和P3處理的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)效率分別提高157.3%和172.7%，與農(nóng)戶模式相比，各減氮處理氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量、氮素轉(zhuǎn)運(yùn)效率、氮素收獲指數(shù)和氮吸收利用率均無(wú)顯著差異。施用增效控釋肥時(shí)，與不施氮相比，施氮可以顯著提高氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量，其中P1處理提高1 110.5%。各處理間氮素收獲指數(shù)則無(wú)顯著差異。肥料種類極顯著影響水稻氮素收獲指數(shù)及氮吸收利用率（Plt;0.01）。施用增效控釋肥時(shí)，與農(nóng)戶模式相比，P1處理和P2處理的氮吸收利用率顯著提高44.0%和30.5%。

2.4 肥料種類和施氮水平對(duì)水稻季活性氮排放的影響

表7顯示，肥料種類、施氮水平及兩者的交互效應(yīng)對(duì)水稻季N2O排放量、NO-3淋洗量及總活性氮損失量均有極顯著影響（Plt;0.01）。

由表8可知，2種肥料處理下，隨著施氮量的增加，總活性氮損失量均呈上升趨勢(shì)。3種活性氮損失中，NH3排放量損失占比最大，2種肥料處理下農(nóng)戶模式的NH3排放量較不施氮提高1 400.0%。施用無(wú)機(jī)包裹肥時(shí)，NH3排放量、N2O排放量和NO-3淋洗量大小變化規(guī)律相同，依次為FP處理gt;P1處理gt;P2處理gt;P3處理gt;CK處理。與農(nóng)戶模式相比，P1處理、P2處理和P3處理的N2O排放量顯著降低50.0%、52.0%和70.0%，NO-3淋洗量顯著降低26.6%、27.3%和40.3%。增效控釋肥處理的各活性氮排放量指標(biāo)變化與上述結(jié)果基本一致。

3 討論

3.1 氮肥減量情況下，施用2種控釋肥料對(duì)水稻產(chǎn)量及氮肥利用率的影響

目前農(nóng)戶仍普遍通過(guò)施用大量氮肥來(lái)追求作物高產(chǎn)，造成氮肥過(guò)量、養(yǎng)分利用率低和農(nóng)業(yè)面源污染等一系列問(wèn)題^[16]。據(jù)報(bào)道，巢湖流域水稻氮肥利用率僅為30%～35%^[17]，低于中國(guó)糧食作物氮肥利用率平均水平。因此，巢湖流域水稻種植體系氮肥減量增效勢(shì)在必行。本研究結(jié)果表明，與農(nóng)戶模式相比，2種控釋肥料在減氮20.0%條件下，對(duì)籽粒產(chǎn)量均無(wú)顯著影響，但當(dāng)減氮28.0%～40.0%時(shí)，則導(dǎo)致減產(chǎn)。在江蘇省鎮(zhèn)江市，常規(guī)施肥模式下氮肥減施17.8%時(shí)，水稻產(chǎn)量降低，但差異不顯著，而在減氮20.0%時(shí)，產(chǎn)量顯著降低，降幅可達(dá)2.5%^[18]，與本研究結(jié)果相似。本研究中施用無(wú)機(jī)包裹肥減氮40.0%后的減產(chǎn)幅度達(dá)27.5%，而施用增效控釋肥在減氮28.0%和40.0%時(shí)分別減產(chǎn)23.7%和27.1%，2種控釋肥料減氮施用后效果不一致，進(jìn)一步分析產(chǎn)量構(gòu)成因素可知，施用增效控釋肥在減氮28.0%和40.0%時(shí)，水稻穗數(shù)較農(nóng)戶模式顯著降低18.2%和25.6%?？梢?jiàn)，過(guò)量減氮施用增效控釋肥會(huì)造成水稻穗數(shù)降低導(dǎo)致減產(chǎn)。無(wú)機(jī)包裹肥減氮40.0%施用時(shí)，最終產(chǎn)量顯著低于農(nóng)戶模式?？梢?jiàn)，過(guò)量減氮施用無(wú)機(jī)包裹肥會(huì)造成水稻減產(chǎn)。線性加平臺(tái)擬合分析結(jié)果表明，無(wú)機(jī)包裹肥和增效控釋肥達(dá)到平臺(tái)產(chǎn)量時(shí)的施氮量分別為230 kg/hm2和195 kg/hm2。潘圣剛等^[19]的研究結(jié)果表明，在240 kg/hm2施氮水平下，水稻穗數(shù)顯著高于施氮150 kg/hm2處理和不施氮處理。前人研究結(jié)果表明，減氮33.0%施用氮肥會(huì)顯著提高水稻穗數(shù)、千粒重和結(jié)實(shí)率，促進(jìn)產(chǎn)量提升^[20]。無(wú)機(jī)包裹肥和增效控釋肥具有延緩養(yǎng)分釋放的作用，使氮素釋放延后，滿足水稻穗期營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)。在農(nóng)戶模式施氮量基礎(chǔ)上減氮20.0%～28.0%施用2種控釋肥料可以有效降低高峰苗而提高成穗率，進(jìn)而提高籽粒庫(kù)容量。

減氮施用2種控釋肥料對(duì)氮肥利用率與對(duì)產(chǎn)量的影響不一致，減氮28%施用增效控釋肥時(shí)會(huì)造成水稻減產(chǎn)，與農(nóng)戶模式相比，籽粒產(chǎn)量降低23.7%，氮吸收利用率顯著提高，減氮40%施用增效控釋肥時(shí)，氮吸收利用率與其他減氮處理相比則顯著降低，說(shuō)明增效控釋肥減氮20%～28%施用時(shí)，單位氮量得到充分利用，而減氮40%施用增效控釋肥時(shí)，氮吸收利用率顯著降低的原因可能是減氮過(guò)量導(dǎo)致產(chǎn)量過(guò)低。施用無(wú)機(jī)包裹肥和增效控釋肥條件下，農(nóng)戶模式施氮量的氮吸收利用率最低，說(shuō)明為了追求高產(chǎn)而增加施氮量會(huì)造成氮肥利用率降低，浪費(fèi)資源。也有其他研究結(jié)果^[21-23]表明增加施氮量會(huì)造成氮肥利用率降低。許鳳英等^[24]認(rèn)為，水稻籽粒產(chǎn)量與抽穗前氮素積累量和氮素轉(zhuǎn)運(yùn)效率呈顯著或極顯著相關(guān)，本研究中減氮20%施用增效控釋肥時(shí)的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量和氮素轉(zhuǎn)運(yùn)效率最高，與農(nóng)戶模式相比顯著提高，說(shuō)明氮素轉(zhuǎn)運(yùn)效率促進(jìn)氮素向籽粒轉(zhuǎn)移，提高氮肥利用率。無(wú)機(jī)包裹肥通過(guò)在尿素顆粒外層包裹無(wú)機(jī)材料，延緩尿素顆粒水解釋放養(yǎng)分，增效控釋肥中添加的網(wǎng)狀材料，可以減緩肥料在土壤中的轉(zhuǎn)化過(guò)程，促進(jìn)更多的養(yǎng)分被作物吸收利用，提高氮肥利用率。

3.2 氮肥減量情況下，施用2種控釋肥料對(duì)水稻季環(huán)境效益的影響

當(dāng)前，施用氮肥的環(huán)境效益越來(lái)越引起研究者的重視，稻田氨揮發(fā)損失的氮可達(dá)施入量的9%～42%，硝酸鹽淋洗損失可達(dá)10%～40%^[25]，造成嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)面源污染，危害生態(tài)環(huán)境。溫度對(duì)NH3揮發(fā)影響較大，而水稻施基肥時(shí)期環(huán)境溫度較高，氨揮發(fā)損失量大^[26]，且隨著施氮量的增加，底物濃度增加，加快NH+4向NH3 轉(zhuǎn)化，造成氨揮發(fā)損失量增加。王家寶等^[27]的研究結(jié)果表明，在同一施氮方式下，稻田土壤氨揮發(fā)損失量隨著施氮量增加而增加，相似的結(jié)果也已有很多報(bào)道^[28]。因此減少稻田NH3排放量對(duì)水稻季環(huán)境效益提升意義重大。在本研究中，無(wú)機(jī)包裹肥通過(guò)在尿素顆粒外層包裹無(wú)機(jī)材料，延緩尿素顆粒水解，一定程度上可以減少NH3揮發(fā)損失。增效控釋肥添加網(wǎng)狀材料可以延緩肥料中尿素的水解，降低底物濃度，也可以有效降低NH3揮發(fā)損失。相關(guān)研究結(jié)果表明降雨量大或灌水過(guò)量，是氮素淋失量增加的首要原因^[25]，水稻田外源氮素的投入會(huì)增加N2O的排放^[29]。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著施氮量的提高，NO-3淋洗量、N2O排放量顯著提高，結(jié)果表明施氮量是增加NO-3淋洗量、N2O排放量的重要因素。也有研究結(jié)果表明NH3排放量、N2O排放量、NO-3淋洗量與施氮量沒(méi)有顯著的相關(guān)性^[30-32]，這可能是不同地區(qū)環(huán)境氣候條件不同導(dǎo)致的。本研究中，減氮20%施用2種控釋肥料與農(nóng)戶模式相比，N2O排放量、NO-3淋洗量和總活性氮損失量都顯著降低，但產(chǎn)量卻無(wú)顯著變化，顧建芹等^[33]的研究結(jié)果表明，減量20%施用緩釋肥既能穩(wěn)定水稻籽粒產(chǎn)量，又能有效降低稻田內(nèi)的氮損失風(fēng)險(xiǎn)，與本研究結(jié)果相似，說(shuō)明合理減氮施用控釋肥料可以實(shí)現(xiàn)氮肥減量增效，從源頭上控制活性氮排放。減氮施用增效控釋肥對(duì)減少活性氮損失的效果較好。

4 結(jié)論

在巢湖流域水稻生產(chǎn)中，農(nóng)民常規(guī)施氮量為263 kg/hm2，本研究結(jié)果表明施氮量在此基礎(chǔ)上減少20%～28%并配合無(wú)機(jī)包裹肥施用，減氮20%配合增效控釋肥施用，可以保證水稻籽粒產(chǎn)量不顯著降低。此外，減少施氮量可以顯著降低活性氮損失，提高水稻季環(huán)境效益。綜合考慮2種控釋肥料減氮施用潛力和環(huán)境效益評(píng)價(jià)，通過(guò)回歸分析得出2種控釋肥料的氮素施用量，無(wú)機(jī)包裹肥和增效控釋肥的最佳施氮量分別為230 kg/hm2和195 kg/hm2。推薦農(nóng)戶施用控釋肥料，減少肥料的施用量，達(dá)到節(jié)本增收的同時(shí)也為巢湖地區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染防控做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 彭少兵，黃見(jiàn)良，鐘旭華，等. 提高中國(guó)稻田氮肥利用率的研究策略[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002，35（9）：1095-1103.

[2] 周江明，趙 琳，董越勇，等. 氮肥和栽植密度對(duì)水稻產(chǎn)量及氮肥利用率的影響[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2010，16（2）：274-281.

[3] 閆 湘，金繼運(yùn)，梁鳴早. 我國(guó)主要糧食作物化肥增產(chǎn)效應(yīng)與肥料利用效率[J]. 土壤，2017，49（6）：1067-1077.

[4] 許祥富，林明義. 我國(guó)新型肥料的研究現(xiàn)狀及在水稻上的應(yīng)用進(jìn)展[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021，49（7）：17-19，29.

[5] 吳萍萍，李錄久，耿言安，等. 不同新型肥料對(duì)江淮地區(qū)水稻生長(zhǎng)及氮素吸收利用的影響[J]. 中國(guó)土壤與肥料，2019（3）：149-153.

[6] 朱兆良. 農(nóng)田中氮肥的損失與對(duì)策[J]. 土壤與環(huán)境，2000，9（1）：1-6.

[7] 武志杰，石元亮，李東坡，等. 新型高效肥料研究展望[J]. 土壤與作物，2012，1（1）：2-9.

[8] 申義珍，張正林，錢(qián)曉晴，等. 高產(chǎn)水稻的氮素營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)與施肥[J]. 土壤通報(bào)，1994，37（2）：78-80.

[9] 張文學(xué)，孫 剛，何 萍，等. 雙季稻田添加脲酶抑制劑NBPT氮肥的最高減量潛力研究[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2014，20（4）：821-830.

[10]許方甫. 緩控釋肥用量對(duì)機(jī)插水稻產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J]. 安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2023，29（17）：1-3.

[11]仇 真. 遼寧黃海稻區(qū)水稻應(yīng)用緩控釋肥料肥效試驗(yàn)研究[J]. 北方水稻，2022，52（4）：23-25，29.

[12]崔月貞，吳玉紅，郝興順，等. 漢中盆地水稻產(chǎn)量和土壤微生物對(duì)新型肥料的響應(yīng)[J]. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2019，32（11）：2592-2599.

[13]周麗平，趙 秋，張新建，等. 新型增效復(fù)合肥料對(duì)水稻養(yǎng)分吸收和產(chǎn)量的影響[J]. 華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2022，37（2）：112-120.

[14]王文青，何瑋恒，陳培峰，等. 新型緩釋肥料對(duì)水稻產(chǎn)量及氮素吸收利用的影響[J]. 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2023，35（1）：84-87.

[15]CHEN X P， CUI Z L， FAN M S， et al. Producing more grain with lower environmental costs[J]. Nature，2014，514（7523）：486-489.

[16]杜文婷，雷肖肖，盧慧宇，等. 氮肥減量施用對(duì)我國(guó)三大糧食作物產(chǎn)量的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2022，55（24）：4863-4878.

[17]朱小紅，馬中文，馬友華，等. 施肥對(duì)巢湖流域稻季氨揮發(fā)損失的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào)，2012，32（7）：2119-2126.

[18]陳 俊，姜 慧. 不同氮肥用量對(duì)水稻生長(zhǎng)及其產(chǎn)量的影響[J]. 上海農(nóng)業(yè)科技，2023，52（2）：133-134，137.

[19]潘圣剛，黃勝奇，翟 晶，等. 氮肥用量與運(yùn)籌對(duì)水稻氮素吸收轉(zhuǎn)運(yùn)及產(chǎn)量的影響[J]. 土壤，2012，44（1）：23-29.

[20]黃航航. 灌溉方式與施氮量對(duì)水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的交互作用及其生理機(jī)制[D]. 揚(yáng)州：揚(yáng)州大學(xué)，2024.

[21]楊海龍，雷錦超，蔡金洋. 不同施氮水平對(duì)太湖流域水稻生長(zhǎng)發(fā)育和氮素利用效率的影響[J]. 上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2021，37（5）：78-84.

[22]王道中，張成軍，郭熙盛. 減量施肥對(duì)水稻生長(zhǎng)及氮素利用率的影響[J]. 土壤通報(bào)，2012，43（1）：161-165.

[23]劉春美. 氮肥減量對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量及氮肥利用率的影響[D]. 武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2022.

[24]許鳳英，秦亞平，王曉玲，等. 不同新型功能尿素對(duì)水稻產(chǎn)量及氮肥吸收利用率的影響[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，59（10）：2257-2260，2263.

[25]顧海燕. 施氮量及時(shí)期對(duì)稻田氮素?fù)]發(fā)、淋失和水稻利用的影響[D]. 揚(yáng)州：揚(yáng)州大學(xué)，2012.

[26]張博文，趙 淼，敖玉琴，等. 含氯氮肥對(duì)太湖稻麥輪作體系氨揮發(fā)及作物產(chǎn)量的影響[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2017，23（3）：557-566.

[27]王家寶，鄔 剛，袁嫚嫚，等. 不同施氮量及施氮方式對(duì)水稻田氨揮發(fā)及氮肥利用率的影響[J]. 中國(guó)土壤與肥料，2022，58（5）：10-17.

[28] JU X T， XING G X， CHEN X P， et al. Reducing environmental risk by improving N management in intensive Chinese agricultural systems[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，2009，106：9. DOI：10.1073/PNAS.0813417106.

[29]劉智遠(yuǎn). 稻田土壤N2O排放特征及-影響機(jī)制研究進(jìn)展[J]. 科學(xué)與財(cái)富，2018（34）：234.

[30]薛利紅，俞映倞，楊林章. 太湖流域稻田不同氮肥管理模式下的氮素平衡特征及環(huán)境效應(yīng)評(píng)價(jià)[J]. 環(huán)境科學(xué)，2011，32（4）：1133-1138.

[31]田 偉，伍延正，湯水榮，等. 不同施肥模式對(duì)熱區(qū)晚稻水田CH4和N2O排放的影響[J]. 環(huán)境科學(xué)，2019，40（5）：2426-2434.

[32]丁武漢，謝海寬，徐 馳，等. 一次性施肥技術(shù)對(duì)水稻-油菜輪作系統(tǒng)氮素淋失特征及經(jīng)濟(jì)效益的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2019，30（4）：1097-1109.

[33]顧建芹，江 健. 減量施肥條件下稻田徑流氮磷流失特征的研究[J]. 上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2023，39（1）：87-93.

（責(zé)任編輯：陳海霞）