收稿日期:2024-03-19
基金項(xiàng)目:江蘇現(xiàn)代農(nóng)業(yè)(水稻、蔬菜)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目[JATS(2023)318、JATS(2023)317]
作者簡介:賀 平(1997-),女,河南鞏義人,碩士研究生,主要從事稻麥養(yǎng)分高效利用方面的研究。(E-mail)hp18252730791@163.com
通訊作者:柏彥超,(E-mail)ycbai@yzu.edu.cn
摘要: 本試驗(yàn)旨在研究普通尿素與控釋尿素配比一次性施肥對稻麥產(chǎn)量及氮素利用率的影響,為江蘇里下河地區(qū)稻麥科學(xué)施肥提供依據(jù)。以寧麥13、南粳9108為材料,在江蘇省高郵市進(jìn)行為期3年的稻麥輪作大田試驗(yàn),以不施氮肥為空白對照(CK),設(shè)置W0處理(100%普通尿素,50%基肥+50%追肥)與控釋尿素按不同比例替代普通尿素一次性基施處理(W3處理,70%普通尿素+ 30%控釋尿素;W5處理,50%普通尿素+50%控釋尿素;W7處理,30%普通尿素+ 70%控釋尿素;W10處理,100%控釋尿素)。同時,基于W7處理設(shè)置減氮20%處理(WJ7)。結(jié)果表明,與普通尿素施肥處理相比,普通尿素與不同配比的控釋尿素一次性施肥處理能夠顯著提高稻麥產(chǎn)量、氮素利用率,其中稻、麥產(chǎn)量最高分別可達(dá) 8.26 t/hm2、6.09 t/hm2,分別較常規(guī)施肥處理(W0)提高18.3%、34.4%。此外,W10處理的小麥3年平均氮素利用率最高,為47.5%,W7處理的水稻3年平均氮素利用率最高,為45.6%。在普通尿素與控釋尿素簡化配施條件下,減氮20%整體上對稻麥產(chǎn)量、氮素利用率無顯著影響,但會降低水稻植株的氮素積累量。與普通尿素施肥處理相比,普通尿素與不同配比控釋尿素一次性施肥處理提高了土壤全氮含量、有機(jī)質(zhì)含量,并且在3年試驗(yàn)期內(nèi),全氮含量、有機(jī)質(zhì)含量整體呈增加趨勢?;诒狙芯拷Y(jié)果得出,在江蘇里下河地區(qū)稻麥輪作條件下,水稻適宜的控釋尿素配施比例為70%,小麥適宜的控釋尿素配施比例為70%~100%。
關(guān)鍵詞: 稻麥;控釋尿素;簡化配施;產(chǎn)量;氮素利用率
中圖分類號: S365"" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A"" 文章編號: 1000-4440(2025)02-0276-10
Effects of one-off fertilization with common urea and controlled release urea at a certain ratio on yield and nitrogen use efficiency of rice and wheat
HE Ping1, CHEN Weifeng1, CAI Jian1, YU Jie2, ZHANG Li2, CHEN Yaling2, LI Yunlong1, ZUO Wengang1, SHAN Yuhua1, BAI Yanchao1
(1.College of Environmental Science and Engineering, Yangzhou University, Yangzhou 225127, China;2.Jiangsu Farmland Quality and Agricultural Environmental Protection Station, Nanjing 210000, China)
Abstract: "To provide a basis for the scientific application of fertilizers in the rice-wheat rotation system of the Lixiahe area in Jiangsu province, a study was conducted on the effects of one-off fertilization with common urea and controlled-release urea at a certain ratio on the yield and nitrogen use efficiency of rice and wheat. The study utilized the varieties Ningmai 13 and Nanjing 9108 in a three-year field trial of rice-wheat rotation in Gaoyou City, Jiangsu province. A control treatment without nitrogen fertilizer (CK) was established, along with a W0 treatment (100% common urea, with 50% as the basal dressing and 50% as the top dressing). Treatments with controlled-release urea substituting for common urea at different ratios in a single basal application were set up (W3 treatment, 70% common urea + 30% controlled-release urea; W5 treatment, 50% common urea + 50% controlled-release urea; W7 treatment, 30% common urea + 70% controlled-release urea; W10 treatment, 100% controlled-release urea). Additionally, a 20% nitrogen reduction treatment (WJ7) was set up based on the W7 treatment. The results indicated that the combined application of common urea and controlled-release urea significantly enhanced both the yield and nitrogen use efficiency of rice and wheat. The highest yields of rice and wheat were 8.26 t/hm2 and 6.09 t/hm2, respectively, which were 18.3% and 34.4% higher than those of conventional fertilization treatment (W0). In addition, the average nitrogen use efficiency of wheat treated with W10 was the highest in three years, which was 47.5%. The average nitrogen use efficiency of rice treated with W7 was the highest in three years, which was 45.6%. Under the simplified co-application of common urea and controlled-release urea, reducing nitrogen by 20% did not significantly affect the yield and nitrogen use efficiency of rice and wheat, but it did decrease the nitrogen accumulation in the plants. The combined application of common urea and controlled-release urea increased the total nitrogen content and organic matter content in the soil, and the total nitrogen content and organic matter content showed an overall increasing trend over the three-year experimental period. Based on these findings, for the rice-wheat rotation system in the Lixiahe area of Jiangsu province, a suitable ratio of controlled-release urea is suggested to be 70% for rice and between 70% and 100% for wheat.
Key words: rice and wheat;controlled release urea;simplified application;yield;nitrogen use efficiency
水稻、小麥?zhǔn)侵袊匾募Z食作物,稻麥輪作是最主要的輪作方式,水稻和小麥的生產(chǎn)對于保障國家糧食安全具有重要意義[1]。氮肥在保障作物質(zhì)量、提高作物產(chǎn)量方面發(fā)揮著重要作用,但是由于氮肥的不合理施用,導(dǎo)致盈余氮素從土壤中流失,降低了氮素利用率,給環(huán)境帶來了嚴(yán)重的負(fù)面影響,如引起溫室氣體排放量增加、水污染和土壤酸化等[2]。研究發(fā)現(xiàn),中國氮肥利用率較低,僅有33%,遠(yuǎn)低于歐盟國家的35%~45%[3]??蒯尫柿鲜翘岣咦魑锏乩寐实囊环N高效肥,其具有減緩和控制養(yǎng)分釋放速率的功能,能滿足養(yǎng)分釋放與作物吸收相一致的要求,最終達(dá)到提高稻麥產(chǎn)量與氮素利用率的目的[4-7]。然而,控釋氮肥早期釋放速率緩慢,而稻麥在分蘗期、拔節(jié)期對氮素的需求較高,控釋氮肥不能完全滿足稻麥早期對養(yǎng)分的需求,導(dǎo)致稻麥在分蘗期難以吸收充足的氮素[8],即使在中后期能提供長效的肥力,仍難以彌補(bǔ)作物初期的養(yǎng)分虧損,導(dǎo)致作物的產(chǎn)量下降。因此,將普通尿素與控釋尿素進(jìn)行配比后一次性施肥,其氮素釋放規(guī)律與稻麥生育期的氮素需求更吻合,更有利于稻麥作物的生長發(fā)育。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),將普通尿素與控釋尿素進(jìn)行配比后一次性施用能調(diào)節(jié)冬小麥分蘗生長,促進(jìn)冬前有效分蘗,增加有效穗數(shù)[9-10];此外,能在生育前期促進(jìn)水稻生理生長,在生育后期滿足水稻生殖生長對養(yǎng)分的需求,提高水稻對氮素的吸收利用率,從而積累足夠的干物質(zhì),促進(jìn)作物高產(chǎn)[11-12]。由于地區(qū)、土壤類型及氣候條件的不同,普通尿素與控釋氮肥的最適配施比例存在較大差異。何杰等[13]發(fā)現(xiàn),40%控釋氮肥+60%普通尿素一次性施用處理的小麥產(chǎn)量最優(yōu);王義凡等[14]的研究結(jié)果表明,50%緩控釋肥+50%尿素一次性基施處理的小麥產(chǎn)量最優(yōu)。本研究擬設(shè)置控釋尿素與普通尿素的不同配施比例,通過3年連續(xù)定位試驗(yàn),探究普通尿素與控釋尿素進(jìn)行配比后一次性施用對稻麥產(chǎn)量、氮素利用率及土壤肥力的影響,以期篩選出適宜里下河地區(qū)稻麥高產(chǎn)高效生產(chǎn)的施肥方案。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)區(qū)概況
本試驗(yàn)于2020-2022年在江蘇省高郵市送橋鎮(zhèn)毛港村江蘇現(xiàn)代農(nóng)業(yè)(水稻)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系推廣示范基地(32°47′N,119°25′E)進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)屬亞熱帶溫潤氣候,年平均氣溫15 ℃,年平均降雨量1 030 mm,當(dāng)?shù)刂饕N植模式為稻麥輪作。試驗(yàn)區(qū)土壤為水稻土,土壤質(zhì)地為黏土,試驗(yàn)前耕層土壤(0~20 cm)養(yǎng)分含量如下:全氮含量0.85 g/kg,有機(jī)質(zhì)含量18.4 g/kg,堿解氮含量120.4 mg/kg,有效磷含量45.3 mg/kg,全磷含量0.81 g/kg。
1.2 試驗(yàn)材料
供試小麥品種為寧麥13,水稻品種為南粳9108。供試控釋尿素為樹脂包膜尿素,含氮量為42%,釋放周期為90 d,購自河南心連心化肥有限公司。供試尿素(含氮量46%)、過磷酸鈣(P2O5含量12%)、氯化鉀(K2O含量60%)分別購自山西晉豐煤化工有限責(zé)任公司、江蘇新科肥業(yè)有限公司、綏芬河市龍勝經(jīng)貿(mào)有限責(zé)任公司。3年試驗(yàn)期間均使用相同作物品種和肥料類型。
1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
在控制水稻、小麥總施氮量的條件下,共設(shè)1個對照(CK)和6個處理:(1)CK,不施氮肥;(2)W0處理,100%普通尿素(50%基肥+50%追肥);(3)W3處理,70%普通尿素+ 30%控釋尿素;(4)W5處理,50%普通尿素+50%控釋尿素;(5)W7處理,30%普通尿素+70%控釋尿素;(6)W10處理,100%控釋尿素;(7)WJ7處理,30%普通尿素+ 70%控釋尿素(減氮20%)。水稻季氮肥(N)、過磷酸鈣(P2O5)、氯化鉀(K2O)的施用量分別為300 kg/hm2、75 kg/hm2、150 kg/hm2;小麥季過磷酸鈣、氮肥、氯化鉀的施用量分別為75 kg/hm2、240 kg/hm2、90 kg/hm2。其中,W0處理的氮肥分2次施用,基肥與追肥的占比分別為50%和50%,其余各處理氮肥均作為基肥一次性施用,過磷酸鈣、氯化鉀全部作基肥一次性施用。各試驗(yàn)小區(qū)采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),設(shè)3次重復(fù),試驗(yàn)小區(qū)面積均為20.6 m2。試驗(yàn)小區(qū)間筑埂并覆蓋塑料薄膜進(jìn)行隔離,單排單灌。小麥于每年11月上旬播種,次年6月上旬收獲;水稻于每年6月中下旬移栽,當(dāng)年11月上旬收獲。其中,小麥進(jìn)行人工條播,行距為30 cm,水稻插秧統(tǒng)一采用沃得曉龍高速乘坐式插秧機(jī),行距、間距分別為16 cm、30 cm。各試驗(yàn)區(qū)的田間管理與當(dāng)?shù)厮尽⑿←溕a(chǎn)習(xí)慣保持一致。
1.4 樣品采集與測定方法
每年6月上旬、11月上旬分別進(jìn)行小麥、水稻的田間測產(chǎn),同時在各試驗(yàn)小區(qū)割方(2 m2)進(jìn)行水稻、小麥地上部植株樣的采集,用于作物地上部生物量及田間穗數(shù)的分析,并且各試驗(yàn)小區(qū)隨機(jī)采集20株小麥、水稻的籽粒樣,用于作物穗粒數(shù)分析。小麥、水稻收獲后按多點(diǎn)取樣法進(jìn)行耕層(0~20 cm)土壤樣品的采集。
將小麥、水稻地上部割方樣品放置于通風(fēng)干燥箱中,于105 ℃殺青15 min,再于80 ℃烘干至恒重,去除籽粒后稱重,獲得小麥、水稻地上部生物量。隨機(jī)取部分風(fēng)干后的地上部莖稈、籽粒,磨碎后過篩,分別用于籽粒、莖稈中氮、磷養(yǎng)分含量的測定。耕層土壤樣品經(jīng)自然風(fēng)干磨碎后,分別過2.000 mm、0.149 mm篩,分別用于土壤有機(jī)質(zhì)含量、全磷含量、全氮含量、堿解氮含量、有效磷含量的測定。其中,土壤有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀氧化-容量法進(jìn)行測定,土壤全氮含量、堿解氮含量分別采用半微量凱氏法、堿解擴(kuò)散法進(jìn)行測定,土壤全磷、有效磷含量分別用硫酸-高氯酸消解法、碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法進(jìn)行測定[15]。
1.5 數(shù)據(jù)處理與分析
氮素利用率、氮素累積量的計(jì)算公式如下[16]:
氮肥利用率(NUE)=(施氮區(qū)作物地上部吸氮量-無氮區(qū)作物地上部吸氮量)/施氮量×100%;
氮素積累量=籽粒干重×籽粒含氮量+秸稈干重×秸稈含氮量。
分析數(shù)據(jù)均采用各處理重復(fù)的平均值。數(shù)據(jù)用Excel 2019、SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,主要指標(biāo)的顯著性采用最小顯著性差異法(LSD)在0.05水平進(jìn)行檢驗(yàn),用Origin 2022軟件進(jìn)行作圖,相關(guān)性分析采用RStudio mantel text進(jìn)行。
2 結(jié)果與分析
2.1 稻麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成
普通尿素與控釋尿素配比一次性施肥對小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響分別見圖1A和表1。施用氮肥各處理小麥產(chǎn)量均顯著高于未施用氮肥的對照(CK)(Plt;0.05)。2020年、2021年、2022年常規(guī)施氮處理(W0處理)的小麥產(chǎn)量分別為4.57 t/hm2、4.44 t/hm2、4.53 t/hm2;各控釋尿素替代普通尿素處理(W3處理、W5處理、W7處理、W10處理)的小麥產(chǎn)量均高于W0處理,部分差異顯著。在2020年、2021年,W3處理的小麥產(chǎn)量最高,分別達(dá)5.89 t/hm2、6.01 t/hm2;在2022年,W7處理的小麥產(chǎn)量最高,達(dá)到6.09 t/hm2;2020年、2021年、2022年最高小麥產(chǎn)量分別較W0處理提高28.9%、35.4%、34.4%,且處理間存在顯著差異(Plt;0.05)。在減氮20%的條件下,WJ7處理的小麥產(chǎn)量與W7處理間無顯著差異。由表1可以看出,在2020年、2021年,普通尿素與控釋尿素配比一次性施肥處理(W3處理、W5處理、W7處理、W10處理、WJ7處理)小麥的穗粒數(shù)、千粒重整體上與W0處理無顯著差異,但穗數(shù)整體上顯著高于W0處理。
圖1B顯示,在2020年、2021年,普通尿素與控釋尿素配施處理(W3處理、W5處理、W7處理、W10處理)的水稻產(chǎn)量整體上均高于常規(guī)施氮處理(W0處理),且3年試驗(yàn)期間W7處理的水稻產(chǎn)量均較高,分別為7.52 t/hm2、8.21 t/hm2、8.26 t/hm2,分別較W0處理提高40.3%、30.2%、18.3%,處理間產(chǎn)量差異在2020年、2021年達(dá)顯著水平(Plt;0.05)。在減氮20%條件下,WJ7處理的水稻產(chǎn)量在2020年、2022年與W7處理間無顯著差異。由表2可知,在2020年、2021年,普通尿素與控釋尿素配比一次性施肥處理(W3處理、W5處理、W7處理、W10處理、WJ7處理)的水稻穗數(shù)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重與W0處理無顯著差異;在2022年,W7處理的水稻穗數(shù)、結(jié)實(shí)率顯著高于W0處理,W10處理的結(jié)實(shí)率顯著高于W0處理。
2.2 稻麥氮素積累量
由圖2可以看出,與普通尿素處理相比,普通尿素與控釋尿素配比一次性施肥處理提高了稻麥氮素積累量。在3年試驗(yàn)期內(nèi),控釋尿素替代普通尿素處理(W3處理、W5處理、W7處理、W10處理)小麥的平均氮素積累量分別較W0處理提高29.9%、28.6%、34.8%、34.4%,水稻的平均氮素積累量分別較W0處理提高22.6%、26.7%、47.8%、34.4%。在3年試驗(yàn)期間,W7處理水稻的氮素積累量整體最高。在減氮20%的條件下,水稻、小麥對氮素的積累量整體呈降低趨勢,其中2020年、2021年、2022年水稻的氮素積累量與同比例常規(guī)施肥處理(W7處理)相比分別降低了13.8%、17.7%、6.0%。
2.3 稻麥氮素利用率
普通尿素與控釋尿素配比一次性施肥提高了稻麥氮素利用率(圖3)。在3年(2020-2022年)試驗(yàn)期間,W0處理的小麥氮素利用率分別為29.9%、29.5%、29.7%,W3處理的小麥氮素利用率分別為41.2%、45.8%、41.6%,W5處理的小麥氮素利用率分別為38.5%、35.7%、52.6%,W7處理的小麥氮素利用率分別為34.1%、45.8%、55.1%,W10處理的小麥氮素利用率分別為46.0%、41.9%、54.7%。與
W0處理相比,2020年W3處理、W5處理、W7處理、W10處理的小麥氮素利用率分別提高了37.8%、28.8%、14.0%、53.8%,2021年W3處理、W5處理、W7處理、W10處理的小麥氮素利用率分別提高了55.3%、21.0%、55.3%、42.0%,2022年W3處理、W5處理、W7處理、W10處理的小麥氮素利用率分別提高了40.1%、77.1%、85.4%、84.1%,其中W10處理小麥3年平均氮素利用率最高(47.5%)(圖3A)。
在3年(2020-2022年)試驗(yàn)期間,W0處理的水稻氮素利用率分別為21.5%、28.0%、32.2%,W3處理的水稻氮素利用率分別為31.1%、38.6%、37.5%,W5處理的水稻氮素利用率分別為 28.3%、42.3%、39.1%,W7處理的水稻氮素利用率分別為 47.0%、49.0%、40.9%,W10處理的水稻氮素利用率分別為35.6%、46.5%、44.6%。與W0處理相比,2020年W3處理、W5處理、W7處理、W10處理的水稻氮素利用率分別提高了44.7%、31.7%、118.9%、65.5%,2021年W3處理、W5處理、W7處理、W10處理的水稻氮素利用率分別提高了37.9%、50.9%、74.9%、66.0%,2022年W3處理、W5處理、W7處理、W10處理的水稻氮素利用率分別提高了16.3%、21.4%、26.8%、38.2%。其中,W7處理3年的水稻平均氮素利用率最高(45.6%)(圖3B)。在減氮20%的條件下,水稻、小麥對氮素的利用率與W7處理相比,無明顯變化。
2.4 土壤肥力性狀
由表3可以看出,與單純施用普通尿素相比,2022年普通尿素與控釋尿素配比一次性施肥處理整體上顯著增加了水稻收獲期土壤的有機(jī)質(zhì)含量。在3年(2020-2022年)試驗(yàn)期間,普通尿素與控釋尿素配比一次性施肥處理(W3處理、W5處理、W7處理、W10處理)小麥季土壤有機(jī)質(zhì)平均含量分別較W0處理提高6.0%、4.5%、11.8%、20.3%,水稻季土壤有機(jī)質(zhì)平均含量分別較W0處理提高6.2%、9.4%、15.5%、20.2%。此外,與普通尿素施肥處理相比,普通尿素與控釋尿素配施處理能夠顯著提高2022年水稻土壤全氮含量。在3年試驗(yàn)期間,普通尿素與控釋尿素配比一次性施肥處理(W3處理、W5處理、W7處理、W10處理)的小麥季土壤全氮平均含量分別較W0處理提高5.9%、8.3%、9.2%、4.5%,水稻季土壤平均全氮含量分別較W0處理提高4.1%、9.1%、10.3%、10.0%。在3年試驗(yàn)期間,普通尿素與控釋尿素配施處理的土壤有效磷含量整體高于W0處理。與同比例常規(guī)施肥(W7)相比,減氮20%(WJ7)處理均可降低土壤有機(jī)質(zhì)含量,但未達(dá)顯著水平;氮、磷養(yǎng)分含量整體上也無明顯變化。
2.5 稻麥氮素利用率影響因素
圖4的相關(guān)性分析結(jié)果表明,在普通尿素與控釋尿素配比條件下,小麥對氮素的利用率與土壤有機(jī)質(zhì)含量、有效磷含量呈顯著正相關(guān),與堿解氮含量、全氮含量、小麥產(chǎn)量、氮素積累量呈極顯著正相關(guān)(Plt;0.05),水稻對氮素的利用率與土壤全氮含量、堿解氮含量、有機(jī)質(zhì)含量、產(chǎn)量、氮素積累量呈極顯著正相關(guān)(Plt;0.01)。
3 討論
3.1 普通尿素與控釋尿素配比一次性施肥對稻麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響
普通尿素與控釋尿素配比一次性施肥可促進(jìn)稻麥產(chǎn)量的增加。張敬昇等[17]的試驗(yàn)結(jié)果表明,與常規(guī)尿素處理相比,添加20%以上控釋氮肥處理使小麥產(chǎn)量提高6.0%~14.0%,使水稻產(chǎn)量提高7%~11%。姬景紅等[18]研究發(fā)現(xiàn),與施用普通尿素相比,在控釋尿素與普通尿素配施處理下,水稻增產(chǎn)7.3%~15.7%。在本研究中,普通尿素與控釋尿素簡化配施處理的稻麥產(chǎn)量分別較常規(guī)施肥處理提高,最高分別提高35.4%、40.3%。稻麥產(chǎn)量提高的原因主要有:(1)控釋尿素配施普通尿素能有效調(diào)控產(chǎn)量構(gòu)成因素(穗數(shù)、結(jié)實(shí)率)和灌漿特征參數(shù),優(yōu)化作物籽粒灌漿進(jìn)程,促進(jìn)產(chǎn)量提高[19];(2)控釋尿素和普通尿素配施處理的氮素養(yǎng)分釋放,能夠增加土壤中全氮及堿解氮含量,提高土壤供氮能力,更加契合作物對養(yǎng)分的需求特征。袁嫚嫚等[20]認(rèn)為,在等氮或減氮條件下,控釋氮肥與普通氮肥一次性基施處理均能提高水稻產(chǎn)量、氮素利用率及經(jīng)濟(jì)效益,其中以70%控釋氮肥+30%普通氮肥配施一次性基施的效果最佳。陳劍秋[21]研究發(fā)現(xiàn),供試水稻增產(chǎn)效果最好的處理為70%控釋氮肥與30%普通氮肥配合施用。何杰等[13]研究發(fā)現(xiàn),冬小麥適宜的控釋氮肥配施比例為20%~40%。本研究發(fā)現(xiàn),在3年試驗(yàn)期內(nèi),70%控釋氮肥+30%普通氮肥配施處理的水稻產(chǎn)量整體上最高,30%控釋氮肥+70%普通氮肥配施處理的小麥產(chǎn)量整體上最高。上述結(jié)果表明,適宜的配施比例既能有效提供作物生育前期的養(yǎng)分需求,又能延長氮素供應(yīng),適配作物中后期對養(yǎng)分的需求,以促進(jìn)作物生長發(fā)育。顧文健等[22]認(rèn)為,緩釋氮肥配施處理能夠增加小麥產(chǎn)量,以70%控釋氮肥+30%普通氮肥配比的表現(xiàn)最優(yōu);李偉等[23]研究發(fā)現(xiàn),冬小麥增產(chǎn)增收的最優(yōu)方案是50%控釋氮肥的處理。造成這一差異的可能原因是:(1)試驗(yàn)施氮量不同;(2)作物輪作方式不同;(3)試驗(yàn)地區(qū)和氣候條件的差異。在本研究中,在普通尿素與控釋尿素配比一次性施肥條件下,減氮20%對稻麥產(chǎn)量無顯著影響。Zheng等[24]同樣發(fā)現(xiàn),在控釋尿素?fù)交炱胀蛩厥┯脳l件下,減氮30%的處理未降低小麥產(chǎn)量。其原因可能是,與普通尿素處理相比,配施控釋尿素更有利于協(xié)調(diào)氮肥供應(yīng)與作物需求之間的關(guān)系,因而使作物產(chǎn)量維持穩(wěn)定。
3.2 普通尿素與控釋尿素配比一次性施肥對稻麥氮素利用率的影響
普通尿素與控釋尿素配比一次性施肥顯著提高了稻麥氮素利用率。施用控釋尿素可持續(xù)釋放氮素,為作物生長提供養(yǎng)分,滿足水稻、小麥輪作制度下作物對氮素的需求,從而避免盈余氮素流失而導(dǎo)致的氮素利用率的降低[25-27]。馬富亮等[28]研究發(fā)現(xiàn),相比于單施普通氮肥,施用控釋氮肥處理的氮素利用率提高了58.2%~101.2%。Fu等[29]同樣發(fā)現(xiàn),控釋氮肥的施用能夠使早稻的氮肥利用率提高13.6%~86.4%,晚稻的氮肥利用率提高100.0%~161.4%。在大田條件下,普通尿素的釋放速度快,施入土壤后快速水解,從而促進(jìn)作物早期生長發(fā)育。而控釋尿素釋放高峰后移,能夠?yàn)樽魑锖笃谏L發(fā)育提供必需的氮素,滿足作物關(guān)鍵生育期對養(yǎng)分的需求,促進(jìn)成熟期氮素向穗部轉(zhuǎn)運(yùn)[21],進(jìn)而促進(jìn)稻麥氮素利用率的提升。此外,相關(guān)性分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),稻麥產(chǎn)量、氮素累積量和土壤肥力性狀的提升均促進(jìn)了稻麥氮素利用率的提升。在本研究中,當(dāng)控釋尿素配施比例分別為70%、100%時,水稻、小麥對氮素的利用率最高。薛欣欣等[30]同樣發(fā)現(xiàn),隨著控釋尿素配施比例的提高,水稻對氮素的利用率呈升高的趨勢,其中30%普通尿素+70%控釋尿素處理的效果最佳。但梁靖越等[31]認(rèn)為,與常規(guī)尿素施肥相比,40%控釋氮肥+60%普通氮肥處理下小麥對氮素的利用率最高。造成該差異的原因可能主要與試驗(yàn)區(qū)作物品種、土壤肥力、氣候環(huán)境等因素有關(guān)。在本研究中普通尿素與控釋尿素簡化配施條件下,減氮20%處理對稻麥的氮素利用率整體上均無顯著影響,但會降低水稻的氮素積累量。Tian等[32]同樣發(fā)現(xiàn),在普通尿素與控釋尿素配比一次性施肥條件下,減氮20%處理對水稻氮素利用率無顯著影響。
3.3 普通尿素與控釋尿素配比一次性施肥對土壤肥力的影響
普通尿素與控釋尿素配比一次性施肥提高了2022年水稻收獲期后土壤有機(jī)質(zhì)含量。高麗超等[33]同樣發(fā)現(xiàn),控釋氮素與普通氮素簡化配施處理能夠顯著提高土壤的有機(jī)質(zhì)含量。其原因可能是施用控釋氮肥對提高作物的氮素積累量、增強(qiáng)作物的根系強(qiáng)度、增加作物生物量和植株殘?bào)w有促進(jìn)作用,并且控釋尿素的施用能夠提高土壤蓬松度、通透性,改善土壤菌群的活性和豐度,增加土壤保肥力,促進(jìn)土壤中有機(jī)殘?bào)w的腐殖化過程,從而導(dǎo)致土壤有機(jī)碳的積累[34-35]。在本研究中,普通尿素與控釋尿素簡化配施處理下,70%、100%控釋尿素?fù)交焯幚韺μ嵘钧溳喿魍寥烙袡C(jī)質(zhì)含量的效果較好。王海月等[36]研究發(fā)現(xiàn),在70%緩釋氮肥+30%常規(guī)氮肥處理下,土壤的有機(jī)質(zhì)含量最高。王雨桐[37]的研究同樣發(fā)現(xiàn),施用控釋氮肥能夠促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)含量的提高。此外,在本研究中,施用控釋尿素增加了2022年水稻收獲后土壤氮素含量。何杰等[13]同樣發(fā)現(xiàn),與單施尿素相比,配施20%以上控釋氮肥能有效增加麥田土壤的氮素養(yǎng)分含量,其中土壤中堿解氮、全氮含量均顯著增加。前人研究發(fā)現(xiàn),隨著控釋尿素配施比例的升高,土壤氨揮發(fā)速率呈下降趨勢[38-39],并且控釋尿素能有效抑制土壤硝化[23],顯著降低土壤中硝化螺菌數(shù)量[40],進(jìn)而減少土壤氮素?fù)p失,提高土壤氮素殘留量。此外,本研究還發(fā)現(xiàn),減少氮肥施用量不會顯著降低土壤的養(yǎng)分含量。
4 結(jié)論
本研究結(jié)果表明,與普通尿素施肥處理相比,普通尿素與控釋尿素配比一次性施肥處理能夠顯著提高稻麥產(chǎn)量,在3年試驗(yàn)期內(nèi),水稻、小麥的最高產(chǎn)量分別達(dá)8.26 t/hm2、6.09 t/hm2,且均以W7處理最高。其中水稻、小麥產(chǎn)量的提高均歸因于產(chǎn)量構(gòu)成因素中穗數(shù)的提高。在3年試驗(yàn)期間,普通尿素與控釋尿素配比一次性施肥處理能夠顯著促進(jìn)稻麥氮素積累量的增加和氮素利用率的提高,其中W7處理的水稻和W10處理的小麥對氮素的利用率最高,平均分別達(dá)到45.6%、47.5%。稻麥氮素利用率的提高主要?dú)w因于稻麥產(chǎn)量、氮素積累量和土壤肥力指標(biāo)的提高,特別是土壤有機(jī)質(zhì)、全氮含量、有效磷含量的增加。綜上,在江蘇里下河地區(qū)稻麥輪作條件下,水稻適宜的控釋尿素配施比例為70%,小麥適宜的控釋尿素配施比例為70%~100%。
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(責(zé)任編輯:徐 艷)