李思平 曾路生 吳立鵬 張玉曉 解軍蕊 丁效東

氮肥水平與栽植密度對植稻土壤養(yǎng)分含量變化與氮肥利用效率的影響

李思平 曾路生*吳立鵬 張玉曉 解軍蕊 丁效東*

(青島農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，山東 青島 266109；*通信聯(lián)系人，E-mail：zenglsh@163.com；xiaodongding2004@163.com)

【目的】為解決水稻土壤保肥能力較弱，水稻產(chǎn)量較低，氮肥利用效率不高等問題，【方法】于山東省濟(jì)寧市任城區(qū)水稻田設(shè)置氮肥水平與栽植密度雙因素大田試驗(yàn)，設(shè)4個(gè)施氮量水平，即無氮(N1，0 kg/hm2)、低氮(N2，216 kg/hm2)、中氮(N3，288 kg/hm2)和高氮(N4，360 kg/hm2)；栽植密度設(shè)3個(gè)梯度，即低密度(24萬穴/hm2)、中密度(27萬穴/hm2)和高密度(30萬穴/hm2)。以探究不同氮肥水平和栽植密度下水稻成熟期土壤養(yǎng)分含量及氮肥利用效率的變化?！窘Y(jié)果】隨著土層加深，氮、磷、鉀、有機(jī)質(zhì)含量均明顯下降。其中D3N4處理堿解氮含量下降了60.8%，D3N3處理速效磷含量降低了72.7%。隨著施氮量增加，土壤pH值和有機(jī)質(zhì)含量有所下降，速效鉀含量升高，肥料偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)利用效率降低，產(chǎn)量先升高后降低；隨著栽植密度增加，土壤pH值與速效磷含量有所下降，表層土壤堿解氮含量略有升高，有機(jī)質(zhì)含量與產(chǎn)量及肥料偏生產(chǎn)力均先升高后降低，氮肥農(nóng)學(xué)利用效率降低?！窘Y(jié)論】當(dāng)栽植密度為27萬穴/hm2時(shí)，氮肥用量288 kg/hm2，水稻產(chǎn)量最高，為14 615.3 kg/hm2；相同密度下氮肥按照216 kg/hm2施用，水稻產(chǎn)量、氮肥農(nóng)學(xué)效率和肥料偏生產(chǎn)力均較高。研究結(jié)果可在實(shí)際生產(chǎn)中參考應(yīng)用。

氮肥施用量；栽植密度；水稻；土壤養(yǎng)分；產(chǎn)量；肥料利用效率

我國是世界上人口最多的國家，全國有65%的人口以稻米為主食。水稻作為我國最主要糧食作物，總產(chǎn)量占全國糧食產(chǎn)量的50%，對我國的糧食安全起著至關(guān)重要的作用[1-2]。在水稻栽培生產(chǎn)過程中，氮肥用量與栽植密度均為影響水稻生長發(fā)育的關(guān)鍵因素[3]。20世紀(jì)80年代以來，大量的氮肥投入顯著提高了我國的水稻產(chǎn)量。但是，當(dāng)?shù)使?yīng)量超過作物生長需求時(shí)，產(chǎn)量的限制因子已不再是氮素[4]。目前水稻生產(chǎn)中仍以增施氮肥作為提高產(chǎn)量的主要手段，盲目過量施氮不僅降低了氮肥增產(chǎn)效率和肥料利用率，還會(huì)造成環(huán)境污染和生態(tài)破壞[5]。所以，合理的氮肥施用量和運(yùn)籌模式尤為重要。另外，控制水稻栽植密度也是提高產(chǎn)量的重要手段之一。相關(guān)研究表明，水稻稀植能夠促進(jìn)分蘗，發(fā)揮個(gè)體優(yōu)勢，提高單株生產(chǎn)力[6-7]。但從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的角度來看，水稻高產(chǎn)需要發(fā)揮群體結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，栽植密度過稀，會(huì)導(dǎo)致基本苗數(shù)不足，不利于光能與地力的充分利用[8-10]。王成璦等[11]認(rèn)為稀植栽培適合育苗，而合理密植栽培才是穩(wěn)產(chǎn)的栽培手段。大量研究表明，只有合理的氮肥用量和栽植密度才能保證水稻在正常生長發(fā)育的基礎(chǔ)上，改善生長環(huán)境，調(diào)整群體結(jié)構(gòu)，從而提高氮肥利用率，增加產(chǎn)量[12-14]。關(guān)于氮肥運(yùn)籌對水稻根際土壤養(yǎng)分和氮肥利用率的影響，前人已有較多研究。陳軍等[15]研究表明，適當(dāng)?shù)厍暗笠颇茱@著增加水稻產(chǎn)量，增加水稻生育后期的土壤速效養(yǎng)分，降低土壤pH值。張玉等[16]研究認(rèn)為，在水稻各需肥高峰期分次施用氮肥，能明顯改善免耕水稻的根際環(huán)境，有助于提高肥料利用率，顯著提高水稻生育后期根際土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮含量。而氮肥與栽植密度相互作用下的土壤養(yǎng)分變化和水稻的氮肥利用率則需進(jìn)一步探索。山東稻區(qū)土壤保肥能力較弱，水稻產(chǎn)量較低，氮肥利用效率不高。本研究通過研究不同氮肥水平和栽植密度下水稻成熟期土壤養(yǎng)分含量及氮肥利用效率的變化，結(jié)合水稻需肥規(guī)律，以期尋求水稻氮肥用量與栽植密度的最佳組合，為實(shí)現(xiàn)山東水稻的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)在山東濟(jì)寧任城水稻試驗(yàn)田進(jìn)行，土壤類型為肥力中等的砂姜黑土。試驗(yàn)前0－20 cm土層土壤基本理化性質(zhì)為pH 8.1，有機(jī)質(zhì)11.7 g/kg，全氮1.19 g/kg，全磷0.85 g/kg，全鉀1.31 g/kg，速效磷24.6 mg/kg，速效鉀212.0 mg/kg。試驗(yàn)對象為第二季水稻，品種為圣稻18，于2017年6月17日插秧，10月15日收割。供試肥料包括尿素(含N 46％)、過磷酸鈣(含P2O516％)、氯化鉀(含K2O 60％)和硫酸鋅(ZnSO4·7H2O)。

圖中數(shù)據(jù)來自中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)地面氣象資料。

Fig. 1. Trends of daily average temperature and daily average precipitation during rice growth period in Jining rice region of Shandong Province.

表1 氮肥水平與栽植密度對水稻成熟期不同土層pH值的影響

N1－氮肥用量0kg/hm2；N2－氮肥用量216kg/hm2；N3－氮肥用量288kg/hm2；N4－氮肥用量360kg/hm2；D1－栽插密度24萬穴/hm2；D2－栽插密度27萬穴/hm2；D3－栽插密度30萬穴/hm2。每行數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示各處理間在<0.05水平上差異顯著；*,＜0.05；**,＜0.01；***,＜0.001。下表同。

N1, Zero nitrogen, 0kg/hm2; N2, Low nitrogen application level, 216 kg/hm2; N3, Medium nitrogen level, 288 kg/hm2; N4, High nitrogen level, 360 kg/hm2; D1, Planting density of 24000 hill/hm2; D2, Planting density of 27000 hill/hm2; D3, Planting density of 30000 hill/hm2. Different lowercase letters in each line indicate significant difference at< 0.05 level; *,＜0.05；**, P＜0.01；***, P＜0.001. The same as in tables and figures below.

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)施氮量與栽植密度雙因素處理，施氮量(折合純氮)設(shè)4個(gè)水平：無氮(N1)，0 kg/hm2；低氮(N2)，216 kg/hm2；中氮(N3)，288 kg/hm2；高氮(N4)，360 kg/hm2。其中，中氮(N3)為農(nóng)民常規(guī)施氮量。水稻插秧機(jī)移栽，密度設(shè)3個(gè)梯度：低密度，24萬穴/hm2；中密度，27萬穴/hm2；高密度，30萬穴/hm2。其中，低密度為當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)栽培密度。共12個(gè)處理，3次重復(fù)。小區(qū)面積為30.24 m2(3.6 m′8.4 m)，隨機(jī)區(qū)組排列，各小區(qū)之間用塑料薄膜隔開，嵌入土層以下40 cm，地面以上保留60 cm。區(qū)組之間設(shè)置60 cm寬的排灌溝，排灌溝中央開挖寬度和深度各25～30 cm的走水溝，全部小區(qū)實(shí)行單排單灌。氮肥分四次施用，其中基肥、返青肥、分蘗肥、穗肥施用量各占總施氮量的30%，25%，35%和10%。磷肥用量(折合P2O5)112.5 kg/hm2，全部作基肥；鉀肥用量(折合K2O)112.5 kg/hm2，全部作基肥。各處理均基施硫酸鋅15 kg/hm2。水稻種植期間保持田面水位1~6 cm，拔節(jié)和抽穗之前各噴施一次防病蟲害農(nóng)藥，其他田間管理均按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)方法進(jìn)行。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

于水稻成熟期采集土壤樣品，用土鉆分別采取各小區(qū)0～20 cm、20～40 cm兩個(gè)土層的土壤樣品。每小區(qū)土樣多點(diǎn)采集，同層土樣混勻后平鋪在牛皮紙上置于陰涼處自然風(fēng)干、去雜，過1mm篩后裝袋保存。于水稻收獲期每小區(qū)選擇1m2計(jì)算水稻產(chǎn)量，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行脫粒烘干稱重。

土壤分析測定參考文獻(xiàn)[17]；土壤pH值采用ST-2100型pH計(jì)進(jìn)行測定；土壤堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測定；土壤速效磷采用碳酸氫鈉浸提比色法測定；土壤速效鉀采用醋酸銨—火焰光度計(jì)法測定；土壤有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法測定。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 20.0 和Microsoft Office Excel工作表對各指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并繪制圖表。方差分析比較處理間的效應(yīng)差異，LSD法比較平均數(shù)之間的差異顯著性，并進(jìn)行相關(guān)性分析。肥料利用率計(jì)算方法[18]：氮肥農(nóng)學(xué)利用率(kg/kg)=(施氮處理產(chǎn)量－不施氮處理產(chǎn)量)/施氮量；肥料偏生產(chǎn)力(kg/kg)＝施肥后所獲得的作物產(chǎn)量/化肥純養(yǎng)分的投入量。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥水平與栽植密度對水稻成熟期不同土層pH的影響

由表1數(shù)據(jù)可知，分層土壤的pH值在7.54～8.03之間波動(dòng)，為微堿性土壤。隨著土層加深，各處理土壤pH均有所升高，其中D1N4處理的20－40 cm土層pH最高，為8.03。隨著栽植密度增大，pH有所降低，土壤酸化程度加深，且栽植密度對0－20 cm和20－40 cm土層pH的影響均呈極顯著。且在低密度處理時(shí)，施氮量的增加，各土層pH有升高的趨勢，如0－20 cm土壤的D1N1處理pH為7.71，而D1N4處理pH高達(dá)7.91。但在中、高密度處理時(shí)，隨著施氮量的增加，各處理土層pH有下降的趨勢，如0－20cm土層的D3N1處理pH為7.69，而D3N4處理則低至7.51。且氮肥水平對0－20 cm土層pH影響顯著，對20－40 cm土層pH影響極顯著。另外，在不同土層中，氮肥水平與栽植密度的交互效應(yīng)均為極顯著。

圖柱上方不同小寫字母表示不同處理間0－20 cm土層在<0.05水平上差異顯著；不同大寫字母表示不同處理間20－40cm土層在<0.05上差異顯著。圖3~4同。

Different lowercase letters above the bars indicate significant difference between the 0-20cm soil layers at<0.05 level, and different capital letters indicate significant difference between 20－40 cm soil layer at<0.05 level. The same as in figures below.

圖2 氮肥水平與栽植密度對水稻成熟期不同土層堿解氮含量的影響

Fig. 2. Effect of nitrogen fertilizer level and planting density on alkali nitrogen content in different soil layers during rice maturity.

2.2 氮肥水平與栽植密度對水稻成熟期不同土層堿解氮含量的影響

由圖2可知，隨著土層加深，各處理堿解氮含量均明顯下降，其中D3N4處理堿解氮含量下降最明顯，由淺層的114.3 mg/kg下降至深層的44.8 mg/kg，下降了60.8%。0－20 cm土層堿解氮含量在高密度下隨施氮量增多而升高；而20－40 cm土層堿解氮含量均隨施氮量增加先升高后降低，且在N2水平處有峰值。隨著栽植密度的增加，0－20 cm土層堿解氮含量略有升高趨勢。由表2因素分析可知，氮肥水平和栽植密度對0－20 cm和20－40 cm土層堿解氮含量的影響均極顯著。另外，不同土層中氮肥水平與栽植密度的交互效應(yīng)也極顯著。

2.3 氮肥水平與栽植密度對水稻成熟期不同土層速效磷含量的影響

由圖3可知，隨著土層的加深，各處理速效磷含量均明顯下降，其中下降最大的D3N3處理速效磷含量由表層的92.8 mg/kg下降至深層的25.3 mg/kg，降低了72.7%。低密度下各處理的速效磷含量較高，隨著栽植密度的增加，土壤速效磷含量呈遞減趨勢。且由表2可知，栽植密度對0－20 cm和20－40 cm土層速效磷含量均有極顯著影響。不同氮肥用量水平對各土層速效磷含量影響波動(dòng)較大，氮肥水平對0－20 cm土層速效磷含量無顯著影響，但20－40 cm土層速效磷含量在中、低密度下隨施氮量的增加先升高后降低，在高密度下先降低后升高。且氮肥水平對20－40 cm土層速效磷含量有極顯著影響，且在0－20 cm和20－40 cm土層中，氮肥水平與栽植密度的交互效應(yīng)也極顯著。

2.4 氮肥水平與栽植密度對水稻成熟期不同土層速效鉀含量的影響

由圖4可知，隨土層加深各處理速效鉀含量均明顯降低，其中下降最大的D1N2處理由表層的166.2 mg/kg下降至深層的88.9 mg/kg，降低了46.5%。無氮(N1)和低氮(N2)條件下，土壤速效鉀含量隨栽植密度升高有降低趨勢，而中氮(N3)和高氮(N4)條件下，土壤速效鉀含量隨栽植密度升高有升高趨勢。且0－20 cm與20－40 cm土層的速效鉀含量變化趨勢基本一致。由表2可知，氮肥水平和栽植密度對0－20 cm和20－40 cm土層速效鉀含量影響極顯著。另外，各土層氮肥水平與栽植密度的交互效應(yīng)也極顯著。

圖3 氮肥水平與栽植密度對水稻成熟期不同土層速效磷含量的影響

Fig. 3. Effect of nitrogen fertilizer level and planting density on available phosphorus content in different soil layers during rice maturity.

表2 氮肥水平與栽植密度對水稻土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量的影響因素分析

圖4 氮肥水平與栽植密度對水稻成熟期不同土層速效鉀含量的影響

Fig. 4. Effect of nitrogen fertilizer level and planting density on available potassium content in different soil layers during rice maturity.

表3 氮肥水平與栽植密度對水稻成熟期不同土層有機(jī)質(zhì)含量的影響

2.5 氮肥水平與栽植密度對水稻成熟期不同土層有機(jī)質(zhì)含量的影響

由表3數(shù)據(jù)可知，且隨著土層加深，各處理有機(jī)質(zhì)含量均明顯下降，其中D2N4處理的0－20 cm土壤有機(jī)質(zhì)含量為25.7 g/kg，20－40 cm土壤有機(jī)質(zhì)含量為16.0 g/kg，下降了37.7%。栽植密度對0－20 cm土層有機(jī)質(zhì)含量無顯著影響，而對20－40 cm土層有機(jī)質(zhì)含量影響顯著。且氮肥水平對0－20 cm土層pH影響顯著，對20－40 cm土層pH影響極顯著。另外，在不同土層中，氮肥水平與栽植密度的交互效應(yīng)均為極顯著。分析各處理0－40 cm土層有機(jī)質(zhì)含量的均值可以看出，中密度栽植下水稻土壤有機(jī)質(zhì)含量較高；隨施氮量增加，中、低密度土壤有機(jī)質(zhì)含量呈先減少后增加的趨勢，而高密度下，有機(jī)質(zhì)含量隨施氮量增加而降低。

2.6 氮肥水平與栽植密度對水稻產(chǎn)量及肥料利用效率的影響

由表4可知，氮肥用量與栽植密度互作對水稻產(chǎn)量有顯著影響。D2N3處理的產(chǎn)量最高，可達(dá)14 615.3 kg/hm2，對比常規(guī)處理D1N3，產(chǎn)量提高了18.5%；其次是D2N2，產(chǎn)量為14 366.2 kg/hm2。D3N1處理產(chǎn)量最低，僅有8 221.1 kg/hm2。從氮肥水平來看，288 kg/hm2的氮肥用量為最佳。從栽植密度看，27萬穴/hm2的栽植密度為最佳。從產(chǎn)量構(gòu)成因子來看，氮肥水平和栽植密度對千粒重、穗數(shù)、結(jié)實(shí)率的交互效應(yīng)均表現(xiàn)為極顯著，其中穗數(shù)對氮肥水平和栽植密度的單因素響應(yīng)也均為極顯著，且變化趨勢與產(chǎn)量相似，D2N3處理最高，D3N1最低，說明水稻穗數(shù)是影響產(chǎn)量最關(guān)鍵的構(gòu)成因子。從利用效率來看，隨著施氮量增加，中、低密度處理的氮肥農(nóng)學(xué)利用效率有降低趨勢，而高密度下D3N4處理氮肥農(nóng)學(xué)利用效率升高較多。雖然D3N4處理的氮肥農(nóng)學(xué)利用率最高，為10.49 kg/kg，但產(chǎn)量不高；D2N4處理氮肥利用率最低。對于肥料偏生產(chǎn)力而言，各密度下均以不施氮肥的N1處理為最高，但產(chǎn)量不是最高，隨著施氮增多偏生產(chǎn)力下降。結(jié)合高產(chǎn)高效原則，D2N3和D2N2可推薦在生產(chǎn)中參考應(yīng)用。

2.7 氮肥水平與栽植密度作用下植稻土壤養(yǎng)分與水稻產(chǎn)量及肥料利用效率的相關(guān)性分析

由表5可知，水稻產(chǎn)量與土壤速效磷、速效鉀含量顯著相關(guān)(=0.57*和=0.44*)，但與土壤pH和土壤堿解氮負(fù)相關(guān)，與其他指標(biāo)相關(guān)性未達(dá)顯著。氮肥利用效率與土壤堿解氮含量顯著相關(guān)(=0.58*)，與土壤pH和土壤速效磷負(fù)相關(guān)。肥料偏生產(chǎn)力與土壤速效磷含量也顯著相關(guān)(=0.52*)。此外，研究發(fā)現(xiàn)土壤pH與速效磷含量正相關(guān)，而與堿解氮、速效鉀均負(fù)相關(guān)。堿解氮與速效磷、鉀的相關(guān)性不高，但速效磷與速效鉀之間正相關(guān)(=0.32)。

表4 氮肥水平與栽植密度互作對水稻產(chǎn)量、構(gòu)成因子及肥料利用效率的影響

表5 水稻成熟期0－20 cm植稻土壤養(yǎng)分與水稻產(chǎn)量及肥料利用率的相關(guān)性分析

3 討論

3.1 不同氮肥水平對植稻土壤養(yǎng)分變化、水稻產(chǎn)量和氮肥利用效率的影響

謝金蘭等[19]認(rèn)為，土壤氮素、速效鉀含量隨著氮肥施用量增加而增加,但大量施用氮肥會(huì)引起土壤酸化；侯云鵬等[20]研究發(fā)現(xiàn)施用氮肥明顯增加了0－100 cm土壤殘留的氮素含量，且明顯造成了氮素?fù)p失。本研究結(jié)果與之相似，隨著土層的加深，各處理堿解氮、速效磷、速效鉀含量均明顯下降；而隨著施氮量增加，中、高密度處理pH下降，速效鉀含量升高，高密度處理堿解氮含量升高，有機(jī)質(zhì)含量下降。究其原因，對于分層土壤而言，表層土壤受影響較大，土層越深影響越小[21-22]。濟(jì)寧水稻土呈堿性，土壤剖面越深pH越高，且各養(yǎng)分均在表層含量最高。施氮量增加是堿解氮含量升高的直接原因，且土壤C/N降低會(huì)加快稻田微生物分解土壤有機(jī)質(zhì)，促進(jìn)氮的礦化[23]。另外，不同氮肥水平對氮肥農(nóng)學(xué)利用效率和水稻產(chǎn)量有顯著影響。本研究條件下，隨施氮量增加，肥料偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)利用效率降低。這與鄭克武[24-25]等的研究一致。晏娟等[26]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)施氮量超過150 kg/hm2時(shí)，水稻籽粒產(chǎn)量不再顯著增加。與這些研究相似，本研究中288 kg/hm2的中氮用量為最佳，其中D2N3處理產(chǎn)量最高，為14 615.3 kg/hm2，其次是D2N2處理產(chǎn)量，14366.2 kg/hm2。究其原因，適宜的施氮量可以提高幼穗分化期葉片和籽粒中氮代謝酶的活性，增加抽穗前氮素和干物質(zhì)的積累，有利于產(chǎn)量形成[27]，但氮肥施用僅在一定用量范圍內(nèi)具有增產(chǎn)作用，過量施氮會(huì)導(dǎo)致水稻營養(yǎng)生長過度，產(chǎn)量下降[28]。綜上所述，本研究中288 kg/hm2的施氮量效果最佳。

3.2 不同栽植密度對植稻土壤養(yǎng)分含量、水稻產(chǎn)量和氮肥利用效率的影響

不同栽植密度對植稻土壤養(yǎng)分變化同樣有明顯的影響。除土壤有機(jī)質(zhì)外，栽植密度對其他養(yǎng)分指標(biāo)影響均極顯著。魯葉江等[29]發(fā)現(xiàn)，土壤速效磷含量會(huì)隨箭竹群落密度的增加而顯著減少。本研究條件下，隨著栽植密度增大，水稻土壤pH與速效磷含量逐漸降低，0－20 cm土層堿解氮含量略有升高，有機(jī)質(zhì)含量先升高后降低。證明了栽植密度的變化影響了水稻根系對土壤養(yǎng)分吸收以及土壤微生物的生命活動(dòng)[23]。不同栽植密度對水稻產(chǎn)量和氮肥農(nóng)學(xué)利用效率有顯著影響。趙雙等[30]研究表明水稻產(chǎn)量隨栽培密度的增加而升高，但超過適宜密度后會(huì)下降。本研究結(jié)果與之相似，相同氮肥水平下，水稻產(chǎn)量隨著栽植密度的增加先升高后降低，中密度下水稻產(chǎn)量最高。究其原因，適宜的栽植密度增加了有效分蘗，進(jìn)而提高了有效穗數(shù)以及水稻對光照的吸收和對土壤養(yǎng)分的利用[31]。隨栽植密度升高，肥料偏生產(chǎn)力先升高后降低。對于氮肥農(nóng)學(xué)利用效率而言，除D3N4處理過高外，其余各處理均隨栽植密度的升高而降低，中密度下水稻氮肥農(nóng)學(xué)利用效率較高。故而本研究中27萬穴/hm2的栽植密度效果最佳。

3.3 土壤養(yǎng)分與水稻產(chǎn)量、氮肥利用效率之間的關(guān)系及氮肥水平與栽植密度的交互效應(yīng)

相關(guān)性分析表明，水稻產(chǎn)量與土壤速效磷、速效鉀含量顯著相關(guān)，這與劉潔[32]的研究結(jié)果基本一致。此外，水稻產(chǎn)量與土壤pH和土壤堿解氮負(fù)相關(guān)。究其原因，濟(jì)寧水稻土為堿性土壤，pH過高會(huì)影響水稻產(chǎn)量的形成，所以偏中性的土壤更適合水稻的生長。而水稻成熟期土壤中堿解氮含量越多說明水稻生育期根系吸收氮素越少。氮肥利用效率與土壤堿解氮含量顯著相關(guān)，肥料偏生產(chǎn)力與土壤速效磷含量也顯著相關(guān)。所以，合理施肥以及平衡的土壤養(yǎng)分對提高作物產(chǎn)量和肥料利用率至關(guān)重要。

氮肥水平與栽植密度是影響作物生長和產(chǎn)量的重要指標(biāo)，且二者間存在顯著的交互效應(yīng)[33-34]。本研究條件下，氮肥水平與栽植密度對土壤各養(yǎng)分指標(biāo)均表現(xiàn)出顯著的交互效應(yīng)。低密度增加施氮量，土壤pH升高，有機(jī)質(zhì)含量先減少后增加；表層速效磷先增加后減少；高密度增加施氮量，土壤pH和有機(jī)質(zhì)含量降低。表層速效磷先減少后增加；低氮增加栽植密度，速效鉀含量降低；高氮增加栽植密度，速效鉀含量升高。另外，氮肥水平與栽植密度對水稻產(chǎn)量也有極顯著的交互效應(yīng)，且適宜的氮肥水平和種植密度組合有利于水稻獲得高產(chǎn)[12]。本研究條件下，當(dāng)?shù)拾凑?88 kg/hm2施用，栽植密度為27萬穴/hm2時(shí)產(chǎn)量最高；從農(nóng)學(xué)利用效率來看，當(dāng)?shù)拾?60 kg/hm2施用，栽植密度為30萬穴/hm2時(shí)氮肥農(nóng)學(xué)利用率最高，但產(chǎn)量不是最高。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)嚴(yán)格注意施肥量與栽植密度的合理搭配，達(dá)到高產(chǎn)高效的生產(chǎn)目標(biāo)。

4 結(jié)論

1)在水稻成熟期的土壤剖面分布上，隨著土層加深，各處理的氮、磷、鉀、有機(jī)質(zhì)含量均會(huì)明顯下降，pH值有所升高。其中D3N4處理堿解氮含量下降了60.8%，D3N3處理速效磷含量降低了72.7%。

2)隨著施氮量增加，土壤pH有所下降，速效鉀含量升高，有機(jī)質(zhì)含量下降。肥料偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)利用效率降低；隨著栽植密度的增加，土壤pH與速效磷含量有所下降，表層土壤堿解氮含量略有升高，有機(jī)質(zhì)含量與肥料偏生產(chǎn)力先升高后降低。氮肥農(nóng)學(xué)利用效率降低。

3)結(jié)合高產(chǎn)高效，當(dāng)栽植密度為27萬穴/hm2時(shí)，氮肥按照288 kg/hm2和216 kg/hm2施用，水稻產(chǎn)量和氮肥農(nóng)學(xué)效率均較高，該組合在降低氮肥用量，控制合理密度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)量和效益的優(yōu)化，值得在山東濟(jì)寧地區(qū)的水稻生產(chǎn)中推薦應(yīng)用。

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Effects of Nitrogen Fertilizer Level and Planting Density on Changes in Soil Nutrient contents and Nitrogen Use Efficiency in Rice

LI Siping, ZENG Lusheng*, WU Lipeng, ZHANGYuxiao, XIEJunrui, DING Xiaodong*

(,,,;,:；)

【Objetive】In order to improve soil fertility, rice grain yield, and nitrogen fertilizer utilization efficiency,【Method】a two-factor field experiment (nitrogen fertilizer level and planting density) was carried out in paddy fields in Rencheng District, Jining City, Shandong Province. The nitrogen application rates were as follows: zero nitrogen (N1), 0 kg/hm2; low nitrogen (N2), 216 kg/hm2; medium nitrogen (N3), 288 kg/hm2; and high nitrogen (N4), 360 kg/hm2, coupling with three planting densities including low density(D1, 240 000 hill/hm2), medium density(D2, 270 000 hill/hm2) and high density(D3, 300 000 hill/hm2). The soil nutrient contents and nitrogen use efficiency were measured in mature stage under different nitrogen fertilizer levels and planting densities. 【Result】The contents of nitrogen, phosphorus, potassium and organic matter decreased significantly with the deepening soil layer. Among them, the content of alkali nitrogen in D3N4treatment decreased by 60.8%, and the content of available phosphorus in D3N3treatment decreased by 72.7%. With the increase of nitrogen application rate, the soil pH and organic matter content decreased, and the available potassium content increased，the partial productivity of fertilizer and nitrogen fertilizer agricultural utilization efficiency decreased, and yield increased first and then decreased. With the increase of planting density, the soil pH and available phosphorus decreased, the alkali nitrogen content of surface soil increased slightly, and the organic matter content, yield and fertilizer partial productivity increased first and then decreased, and the nitrogen agricultural utilization efficiency decreased. 【Conclusion】Under D2N3, the rice yield was the highest, reaching 14 615.3 kg/hm2. At the same density, the nitrogen fertilizer level of N2help give rise to higher rice yield, nitrogen fertilizer agricultural utilization efficiency and fertilizer partial productivity. The research results can be referenced in actual production.

application level of nitrogen fertilizer; planting density; rice; soil nutrient; yield; fertilizer use efficiency

10.16819/j.1001-7216.2020.9045

山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系水稻創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)栽培建設(shè)項(xiàng)目(SDAIT-17-05)；國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃資助項(xiàng)目（2018YFD0200204-06）。

S143.1; S511.062

A

1001-7216(2020)01-0069-11

2019-04-12；

2019-11-04。