許鳳英+秦亞平+王曉玲+田小海+張秀娟+馬國輝

摘要：旨在探討水稻氮肥吸收利用效率，減少氮肥流失的措施，并研究不同功能尿素對稻米產(chǎn)量的影響。以超級雜交稻C兩優(yōu)343為材料，設(shè)置未施氮處理（0N）、普通尿素（對照）、增效緩釋尿素、多肽尿素、海藻酸尿素、加鋅尿素等6種處理，比較分析施用不同新型功能尿素時(shí)水稻產(chǎn)量的形成特點(diǎn)和氮肥吸收利用效率。結(jié)果表明，增效緩釋尿素、多肽尿素、海藻酸尿素、加鋅尿素處理后水稻產(chǎn)量分別為10.21、10.36、10.24和10.31 t/hm2，較對照分別提高了8.73%、10.33%、9.05%、9.80%。與對照相比，上述各處理的氮肥吸收利用率分別提高了52.77%、81.92%、56.21%和65.41%，氮肥農(nóng)學(xué)利用率分別提高了49.94%、59.15%、51.86%和56.08%；氮肥及肥料偏生產(chǎn)力顯著增加，但氮肥生理利用率略有下降，其中多肽尿素與加鋅尿素分別比對照減少了12.56%和5.65%；中后期氮的吸收與干物質(zhì)的積累也均顯著增加。因此，通過施用新型功能尿素，可以提高氮素吸收利用效率，同時(shí)增加了產(chǎn)量，不同新型功能尿素處理產(chǎn)量差異不顯著。

關(guān)鍵詞：水稻；新型功能尿素；產(chǎn)量；氮素吸收利用效率

中圖分類號：S147.5文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：0439-8114（2014）10-2257-04

Effects of Different Novel Functional Urea on the Yield and Efficiency of Nitrogen Absorption and Utilization of Hybrid Rice

XU Feng-ying1a，QIN Ya-ping1a，WANG Xiao-ling1a，TIAN Xiao-hai1a，ZHANG Xiu-juan1b，MA Guo-hui1a，2

（1a.College of Agriculture；1b.College of Horticulture， Yangtze University， Jingzhou 434023，Hubei， China；

2.China National Hybrid Rice Research and Development Center，Changsha 410125，China）

Abstract： To investigate the effects of novel functional urea on efficiency of nitrogen use and yield of rice， the super hybrid rice cultiva（C Liang-you No.343） was used as test material and six treatment modes with different urea were conducted. No nitrogen application（0N）， conventional urea（control）， controlled release urea （CRU）， polypeptide urea（PU）， seaweed urea（SU） and zinc coating urea（ZCU）were designed to analyze the formation characteristics of yields， the uptake and accumulation features of nutrients（nitrogen， phosphorus， and potassium）， and the efficiency of nitrogen use. Results showed that the rice yields after application with CRU， PU， SU and ZCU were 10.21， 10.36， 10.24 and 10.31 t/hm2， respectively， with 8.73%， 10.33%， 9.05% and 9.80% than higher that of the control. Compared with the control the nitrogen absorption and utilization efficiency after application with PU， ZCU，SU and CRU increased by 52.77%， 81.92%， 56.21% and 65.41%，and agronomic efficiency of rice increased by 49.94%， 59.15%， 51.86% and 56.08%， respectively. Both the nitrogen and fertilizer partial factor productivity increased significantly. The nitrogen physiological efficiency was decreased（especially for PU and ZCU by 12.56% and 5.65%， respectively）. The nitrogen absorption and dry matter accumulation increased significantly in the medium-later growing stages. Application of different functional urea in super hybrid rice could increase the nutrients absorption and utilization. The yields of rice after application of the four novel functional urea had no significantly different.

Key words： rice； novel functional urea； yield； nitrogen absorption and utilization efficiency

基金項(xiàng)目：國家科技支撐計(jì)劃“兩系雜交稻營養(yǎng)生理特征與氮肥高效利用技術(shù)研究”（2012BAD07B02）項(xiàng)目；湖北省重點(diǎn)（優(yōu)勢）學(xué)科作物學(xué)（長江大學(xué)）資助項(xiàng)目

化肥是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)保證，是糧食增產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)。通過施肥，補(bǔ)充土壤養(yǎng)分，滿足作物生長的需要，是提高作物產(chǎn)量最迅速、最有效的重要措施之一。發(fā)展中國家糧食的增產(chǎn)作用有55% 以上歸功于化肥[1]。目前中國氮肥用量占全球氮肥用量的36.9%，成為世界第一大消費(fèi)國，其中24.4%的氮肥用于水稻生產(chǎn)[2]。

中國是水稻的主要生產(chǎn)國之一，其產(chǎn)量約占世界水稻總產(chǎn)的35%，平均單產(chǎn)已達(dá)到6.18 t/hm2[3]。但是，隨著水稻產(chǎn)量的提高，化肥的施用量也不斷增加，目前中國稻田單季氮肥用量平均為180 kg/hm2，比世界平均用量高75%左右，太湖流域稻區(qū)有的高產(chǎn)田單季施氮量甚至高達(dá)270～300 kg/hm2[4]。而中國水稻的當(dāng)季氮素利用效率平均在30%～35%之間[5-6]，低于世界發(fā)達(dá)國家水平[7]。因此，提高氮肥利用率是肥料科學(xué)研究的重要課題，通過研發(fā)和應(yīng)用新型肥料，改善化肥養(yǎng)分的吸收利用，提高作物產(chǎn)量，得到了人們的廣泛關(guān)注[8-10]。

新型多功能性肥料是將作物營養(yǎng)與其他限制作物高產(chǎn)的因素相結(jié)合的多功能性肥料，其施用技術(shù)將凝聚農(nóng)學(xué)、土壤學(xué)、信息學(xué)等領(lǐng)域的相關(guān)先進(jìn)技術(shù)，具有提高養(yǎng)分吸收利用率及水分利用率，改善土壤結(jié)構(gòu)與作物抗倒伏性，防治雜草以及抗病蟲害等功能[9]。本研究以超級雜交稻C兩優(yōu)343為材料，設(shè)置增效緩釋尿素、多肽尿素、海藻尿素以及加鋅尿素4種新型功能尿素與普通尿素作對比，研究其對水稻產(chǎn)量及氮素吸收利用效率的影響，以期為今后新型功能尿素的生產(chǎn)及施用推廣提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料與試驗(yàn)地基本情況

試驗(yàn)于2011年5月至2012年10月在湖北省荊州市三紅村進(jìn)行，前茬為油菜，耕作層pH 6.28，有機(jī)質(zhì)29.13 g/kg，全N 0.89 g/kg，全P 0.97 g/kg，速效N 32.6 mg/kg，速效P 32.6 mg/kg，速效K 41.4 mg/kg。供試水稻品種為超級雜交稻C兩優(yōu)343，新型功能尿素為增效緩釋尿素（含氮46.4%）、多肽尿素（46.2%）、海藻酸尿素（46.0%）和加鋅尿素（46.3%），分別由中化化肥公司研制和提供。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)未施氮處理（0N）、普通尿素（對照）、增效緩釋尿素、多肽尿素、海藻酸尿素、加鋅尿素6個(gè)處理。小區(qū)面積為30 m2，3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)間以20 cm高、30 cm寬的埂隔離，埂上覆膜，實(shí)行單獨(dú)排灌。各施氮處理的氮肥用量均為N210 kg/hm2，按基肥施60% N，移栽后5～7 d施20% N，曬田復(fù)水后施15%的N，齊穗后3～5 d施5% N分配施用。磷肥用過磷酸鈣（P2O5 60 kg/hm2），鉀肥用氯化鉀（K2O 120 kg/hm2），鉀肥按基肥40%、曬田復(fù)水后施30%、齊穗后3～5 d施30%施用。各處理基肥部分均于插秧前一天施入，基肥施入后，立即用鐵齒耙耖入5 cm深的土層內(nèi)。小區(qū)5月30日播種，6月30日插秧，其他管理同當(dāng)?shù)厮靖弋a(chǎn)栽培大田生產(chǎn)。

1.3測定項(xiàng)目及方法

1.3.1分蘗動態(tài)觀察記載插秧14 d后，每隔7 d調(diào)查一次分蘗數(shù)，直到分蘗停止或減少為止，以觀察水稻分蘗動態(tài)。

1.3.2干物質(zhì)積累量測定分蘗盛期、孕穗期、抽熟期、成熟期取樣，每小區(qū)每次3穴，將葉、莖、穗分開，于烘箱經(jīng)105 ℃恒溫下殺青40 min，再在40 ℃恒溫下烘干（4～8 h）至恒重，稱取干重。

1.3.3養(yǎng)分含量的測定用1.3.2所取樣株粉碎后分別測定其全N含量，用FOSS公司的KjeltecTM8400型全自動凱氏定氮儀測定氮。

1.3.4理論產(chǎn)量測定收獲前1～2 d每處理選有代表性的稻株5蔸，進(jìn)行室內(nèi)考種，測定有效穗數(shù)、總粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重、風(fēng)干谷重和風(fēng)干草重；收獲時(shí)各小區(qū)分開脫粒、揚(yáng)凈、干燥并稱重，單獨(dú)計(jì)產(chǎn)，同時(shí)取稻草樣和谷粒樣分別測定其氮素含量，計(jì)算不同處理的氮素生理利用率、氮素農(nóng)學(xué)利用率等。

1.4氮肥利用率計(jì)算

養(yǎng)分的利用效率采用以下指標(biāo)計(jì)算：

氮吸收利用率（%）=（施氮區(qū)作物吸氮量-氮空白區(qū)作物吸氮量）/施氮量；

氮農(nóng)學(xué)利用率（kg/kg）=（施氮區(qū)產(chǎn)量-氮空白區(qū)產(chǎn)量）/施氮量；

氮生理利用率（kg/kg）=（施氮區(qū)子粒產(chǎn)量-氮空白區(qū)子粒產(chǎn)量）/（施氮區(qū)植株吸氮量-空白區(qū)植株吸氮量）；

偏生產(chǎn)力（kg/kg）=水稻產(chǎn)量/施肥量。

1.5數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)方法

用SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)方差分析，用最小顯著差法（LSD 0.05）檢驗(yàn)平均數(shù)（多重比較），用Excel 2003軟件進(jìn)行圖表繪制。

2結(jié)果與分析

2.1不同新型功能尿素處理下水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

表1表明，和普通尿素（對照）相比較，除0N處理外，各個(gè)新型功能尿素處理后水稻產(chǎn)量均顯著提高（P=0.035），緩釋尿素、多肽尿素、海藻尿素、加鋅尿素分別比對照增產(chǎn)8.73%、10.33%、9.05%、9.80%。不同新型功能尿素處理間，多肽尿素處理產(chǎn)量最高，其余依次為加鋅尿素、海藻尿素和緩釋尿素，但這4種新型功能尿素處理間差異未達(dá)顯著水平。

從水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素看，0N處理有效穗數(shù)、總穎花數(shù)顯著低于普通尿素（對照），新型功能尿素處理則均顯著高于對照。4種新型功能尿素處理間，總穎花數(shù)差異不顯著；多肽尿素、加鋅尿素的有效穗數(shù)顯著高于緩釋尿素、海藻尿素，但多肽尿素與加鋅尿素間、緩釋尿素與海藻尿素間差異不顯著。0N處理及其不同尿素處理間每穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重差異不顯著，與對照相比，多肽尿素與加鋅尿素處理每穗實(shí)粒數(shù)、緩釋尿素與多肽尿素千粒重均低于對照，其余新型功能尿素處理每穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重均高于對照，0N處理則相反。

2.2不同新型功能尿素處理下水稻莖蘗動態(tài)

由圖1可知，隨著生育進(jìn)程的延伸，植株分蘗數(shù)逐漸增加，除0N處理外，其余處理均在移栽后36 d達(dá)到高峰，之后逐漸下降，且新型功能尿處理下降幅度均顯著小于普通尿素組（對照）。分蘗初期各處理間的分蘗數(shù)差異不顯著；分蘗盛期除海藻尿素處理顯著高于對照外，其余均顯著低于對照且各新型功能尿素處理間差異不顯著；水稻分蘗末期各尿素處理間莖蘗數(shù)無顯著差異。這可能因?yàn)槠胀蛩靥幚硪约靶滦凸δ芎Ｔ迥蛩靥幚碓谒痉痔Y盛期，氮素釋放速率較快，促進(jìn)了水稻的生長發(fā)育，而新型功能緩釋尿素及加鋅尿素處理氮素釋放緩慢，莖蘗數(shù)偏少；分蘗末期因新型功能尿素隨著植株的生長以及植株吸氮能力的增強(qiáng)，氮的釋放能力也逐漸增強(qiáng)，在水稻生育期內(nèi)能持續(xù)供氮，水稻長勢相對較好，莖蘗數(shù)多；對照卻因氮的流失而導(dǎo)致氮素供應(yīng)不足，水稻吸氮量減少，致使水稻分蘗減少。

2.3不同新型功能尿素處理下水稻干物質(zhì)積累變化

從圖2可以看出，分蘗盛期干物質(zhì)積累較慢，至孕穗期開始加快，成熟期達(dá)到最大。分蘗盛期新型功能尿素處理下干物質(zhì)積累量均低于普通尿素（對照），孕穗期各新型功能尿素處理多肽尿素、海藻尿素干物質(zhì)積累量高于對照處理，且多肽尿素處理與對照差異達(dá)顯著水平，緩釋尿素、加鋅尿素處理均低于對照；抽穗期不同新型功能尿素處理下水稻總干物質(zhì)積累加快，此時(shí)除緩釋尿素處理干物質(zhì)積累與對照持平外，其余均顯著高于對照，成熟期干物質(zhì)積累量以多肽尿素處理最大，其次為加鋅尿素。

由圖1、2分析結(jié)果表明新型功能尿素延緩了氮素的釋放，中后期氮素供應(yīng)顯著高于普通尿素對照，促進(jìn)了成熟期有效分蘗數(shù)的增加和干物質(zhì)的積累量的增加。

2.4不同新型功能尿素處理對水稻氮素吸收與利用效率的影響

不同尿素處理下水稻植株氮素吸收的變化趨勢基本一致，即生長前期較小，隨著水稻生育期的推進(jìn)，呈逐漸增加的趨勢（表2）。緩釋及海藻尿素處理的吸氮量分蘗盛期低于普通尿素（對照）處理，多肽及加鋅尿素處理則高于對照，但除緩釋尿素外，其他3種新型功能尿素處理吸氮量均與對照差異不顯著；多肽尿素、海藻尿素以及加鋅尿素孕穗至成熟期吸氮量（分別為9.59～20.98、9.06～19.27和9.23～19.89 g/m2）均顯著高于對照（8.05～15.48 g/m2），而緩釋尿素處理孕穗期的吸氮量（7.73 g/m2）低于對照（8.05 g/m2），但差異不顯著，抽穗期、成熟期的吸氮量（分別為16.47、19.04 g/m2）顯著高于對照（14.45、15.48 g/m2），增幅分別為13.98%和23.00%。從表2還可以看出，不同生育階段氮積累量，各尿素處理吸氮量最多的階段出現(xiàn)在孕穗至抽穗階段，普通尿素（對照）以及各新型功能緩釋尿素、多肽尿素、海藻尿素、加鋅尿素此階段氮素積累量分別占總吸氮量的41.34%和45.90%、41.94%、42.09%、41.73%。

由表3可知，與對照相比，上述各處理的氮肥吸收利用率分別提高了52.77%、81.92%、56.21% 和65.41%，氮肥農(nóng)學(xué)利用率分別提高了49.94%、59.15%、51.86%和56.08%；無論是氮肥的吸收利用率還是氮肥的農(nóng)學(xué)利用率，新型功能尿素處理均顯著高于普通尿素（對照），其中以多肽尿素最高。緩釋尿素、海藻尿素生理利用率略低于對照，而多肽尿素與加鋅尿素生理利用率卻顯著低于對照，分別比對照減少12.56%和5.65%，表明各新型功能尿素，尤其是多肽尿素與加鋅尿素促進(jìn)了稻株對氮素的吸收，但吸收的氮素較多集中于稻草中，而轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)（子粒）產(chǎn)量的效率較低，從而導(dǎo)致氮收獲指數(shù)也低于對照。

與普通尿素（對照）相比較，緩釋尿素、多肽尿素、海藻尿素以及加鋅尿素各個(gè)新型功能尿素處理下肥料偏生產(chǎn)力分別較對照增加了8.72%、10.30%、9.05%和9.80%，均達(dá)顯著水平（P<0.05），表明新型功能尿素有利于提高養(yǎng)分的綜合利用效率。

3討論

本研究結(jié)果表明，施用新型功能尿素較普通尿素理論產(chǎn)量水平提高8.73%～10.33%。從產(chǎn)量構(gòu)成因素分析，產(chǎn)量水平的提高主要得益于總穎花量及有效穗數(shù)的提高。與產(chǎn)量關(guān)系最為密切的是有效穗數(shù)，總穎花量的提高可以通過單位面積有效穗數(shù)的提高獲得，而分蘗的發(fā)生是保證有效穗數(shù)的首要前提，分蘗的增加，不僅擴(kuò)大光合作用面積及根的吸收范圍，是獲取高產(chǎn)的重要基礎(chǔ)。氮素的供應(yīng)水平必會影響水稻分蘗的發(fā)生，在某種程度上也影響著莖蘗成穗率。從本研究結(jié)果來看，與普通尿素（對照）相比，分蘗盛期各新型功能尿素除海藻尿素處理顯著高于對照外，其余均顯著低于對照；分蘗末期各新型功能尿素處理間莖蘗數(shù)無顯著差異但均高于對照。表明新型功能尿素在水稻生長的前期氮的釋放量緩慢，可以控制部分無效分蘗的發(fā)生，中后期隨著植株的生長以及植株吸氮能力的加強(qiáng)，新型功能尿素中氮的釋放量也增強(qiáng)，促進(jìn)了植株的生長，從而也可以提高植株的有效分蘗數(shù)，增加有效穗數(shù)，為水稻實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供了前提條件。凌啟鴻[11]指出，提高群體莖蘗成穗率是水稻群體質(zhì)量的重要指標(biāo)，當(dāng)莖蘗成穗率達(dá)80%以上時(shí)，可實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

從本研究結(jié)果看，施用普通尿素其水稻干物質(zhì)累積量及養(yǎng)分吸收主要集中在分蘗和孕穗的前中期，而施用新型功能尿素處理后，干物質(zhì)的積累及氮素的吸收主要集中在孕穗至成熟的中后期，更符合水稻養(yǎng)分吸收的需要[12]。前人研究認(rèn)為[13，14]，水稻產(chǎn)量與抽穗前的氮素積累量和抽穗至成熟階段的干物質(zhì)積累量呈顯著或極顯著的相關(guān)關(guān)系，要提高水稻的產(chǎn)量水平，關(guān)鍵是提高抽穗前的氮素積累量和抽穗至成熟階段的干物質(zhì)積累量。氮素利用率是反映作物、土壤、肥料之間關(guān)系的動態(tài)參數(shù)[15]。本研究結(jié)果顯示，新型功能尿素各處理均顯著提高了氮的吸收利用率及農(nóng)學(xué)利用率，氮的生理利用率、氮肥偏生產(chǎn)力也有所提高，但多肽尿素、加鋅尿素處理氮的生理利用率與對照差異未達(dá)顯著水平。因此，根據(jù)不同肥料的氮肥釋放特性以及釋放量的多少，通過其他栽培措施，在保證更高產(chǎn)量的前提下，促進(jìn)氮素向子粒的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而提高水稻氮肥的生理利用率還需進(jìn)一步研究。

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