張軍 劉忠紅 周冬冬
摘要:以優(yōu)良食味粳稻品種南粳2728和徐稻9號為材料,機插條件下,通過設置常規(guī)高產施肥(CK,施純氮 300 kg/hm2),同時設置較CK減氮20%的緩混肥料一次性基施(B-BBF)和有機硅高塔肥加尿素分次施肥(HTC-U)2種新型肥料處理,來研究新型肥料處理對機插優(yōu)質粳稻產量、氮素利用率及稻米品質等指標的影響。結果表明,2種新型肥料處理對2個水稻品種均有一定的增產效應,B-BBF處理實際產量分別較CK增加2.35%、2.61%,HTC-U處理分別較CK增加1.36%、1.27%,增產主要原因是穗粒數增加,進而增加群體穎花量,同時保持較高的結實率和千粒質量。與CK相比,2種新型肥料處理的水稻群體莖蘗消長動態(tài)平穩(wěn),最終成穗率較高,后期葉面積指數衰減慢,最終干物質積累量較高。2個品種的氮素積累總量表現出B-BBF>HTC-U>CK的趨勢;2個品種B-BBF處理的氮素利用率分別較CK高49.76%和50.51%,HTC-U處理分別較CK高40.82%、43.84%。新型肥料較CK可以改進稻米加工品質、外觀品質和食味品質,但使得稻米營養(yǎng)品質變劣。
關鍵詞:摻混肥;有機硅高塔肥;優(yōu)質粳稻;產量形成;氮素利用率;稻米品質
氮肥是水稻高產必需的物質資料之一,但一味增加氮肥投入,不僅大幅提升生產成本,且會帶來一定的面源污染[1]。針對這一問題,研究人員開展了大量的替代肥料篩選及肥料運籌相關試驗研究,初步形成了稻田氮肥減施的相關技術[2-5]。隨著肥料產業(yè)研究的深入和工藝流程的優(yōu)化,新型肥料發(fā)展取得了長足的進步。推廣應用新型肥料是當前減少稻田施肥、提高肥效的重要舉措。緩控釋肥料的養(yǎng)分釋放速率緩慢,釋放期較長,在作物的整個生長期都可以滿足作物生長需求[6]。高塔復合肥是利用較為先進的料漿高塔造粒工藝生產的復合肥,具有養(yǎng)分含量高、水溶性好、物理性狀優(yōu)良等特點[7]。上述2種新型肥料已逐步成為傳統(tǒng)化學肥料較好的替代品,且在不同作物上取得較好成效。
江蘇省淮安市是水稻主產區(qū)和優(yōu)勢區(qū),同時也是國家商品糧生產基地。而隨著供給側結構性改革的推進,當地優(yōu)質粳稻生產面臨稻米品質競爭力不強、種植成本高、收益逐年降低等問題,如何在水稻豐產的基礎上降低施肥成本、改良稻米品質、增加稻農收入成為當前水稻生產亟待改進的技術難題之一。為此,筆者以當地常規(guī)高產施肥技術為對照,研究不同新型肥料處理對機插優(yōu)質粳稻產量、氮素利用率及稻米品質等指標的影響,以期為當地機插優(yōu)質粳稻的科學施肥提供技術參考。
1 材料與方法
1.1 試驗材料
2019年,試驗在江蘇省淮安市稻麥綜合示范基地淮陰區(qū)凌橋鎮(zhèn)(118°51′E,33°35′N)進行。試驗地前茬作物為小麥(產量為7 585.95 kg/hm2),土壤類型屬淤泥質土,0~20 cm土層有機質含量為 18.63 g/kg、全氮含量為1.30 g/kg、速效磷含量為58.71 mg/kg、速效鉀含量為101.69 mg/kg。
供試水稻品種為中熟中粳品種南粳2728和徐稻9號,分別由江蘇省農業(yè)科學院和江蘇徐淮地區(qū)徐州農業(yè)科學研究所育成并提供。供試肥料為尿素(U,氮含量為46%)、復合肥(N ∶ P2O5 ∶ K2O=15 ∶ 15 ∶ 15)、摻混控釋肥料(BBF,N ∶ P2O5 ∶ K2O=27 ∶ 10 ∶ 12,含氯)、有機硅高塔肥(HTC,N ∶ P2O5 ∶ K2O=25 ∶ 10 ∶ 15),氮、磷、鉀的比例均為質量比。其中摻混肥由漢楓緩釋肥料(江蘇)有限公司提供,有機硅高塔肥由河北省硅谷農業(yè)科學研究院提供。
1.2 試驗設計
2019 年5 月28日在28 cm×58 cm 的秧盤中播種,每盤播干種質量為125 g,旱育壯秧,同年6 月23 日機插,栽插規(guī)格為30 cm×12 cm,每穴4 苗。
試驗采用裂區(qū)設計,以施肥處理為主區(qū),水稻品種為裂區(qū),裂區(qū)面積為40 m2,每個處理重復3次。各小區(qū)間作埂隔離,并用塑料薄膜覆蓋埂體,單獨排灌。設置2種新型肥料處理,設置摻混肥料的一次性基施(B-BBF)和高塔復合肥加尿素的分次施肥(HTC-U),以當地高產施肥方式為對照(CK)。當地高產施肥施用純氮300 kg/hm2,基肥于移栽前施用,分蘗肥于栽后8~10 d施用,促花肥和保花肥分別于倒3葉和倒2葉齡施用。其余2種施肥處理總氮較CK減少20%,即施用240 kg/hm2。同時增設不施氮肥的空白對照,以計算肥料利用率。小區(qū)分開進行水分管理并保持相同的水層。田間管理與當地常規(guī)高產管理一致。具體施肥處理名稱、肥料用量與施用時期見表1。
1.3 測定項目與方法
1.3.1 莖蘗動態(tài) 從每個小區(qū)選擇長勢較一致的連續(xù)20 穴定點調查莖蘗動態(tài),每7 d調查1 次。
1.3.2 葉面積指數、干物質積累量和含氮率的測定 有效分蘗臨界葉齡(N-n)期、拔節(jié)期、抽穗期、乳熟期(抽穗后20 d)、成熟期每個處理取代表性植株3穴,其中1穴樣本用于測葉面積指數,采用長寬系數法測定。另2穴樣本于105 ℃條件下殺青 30 min,80 ℃烘箱烘至恒質量后,測定大田干物質質量。樣品粉碎后采用H2SO4-H2O2 消化,用半微量凱氏定氮法測定植株含氮率。
1.3.3 產量及稻米品質測定 于成熟期普查每個小區(qū)50穴,計算每穴有效穗數;根據栽插密度求得單位面積穗數;取有代表性的5 穴,風干脫粒,計算千粒質量和結實率,計算出各小區(qū)理論產量,并實收小區(qū)計產。將小區(qū)收獲水稻曬干3個月后,依照GB/T 17891—1999《優(yōu)質稻谷》測定稻米的糙米率、精米率、整精米率、堊白度、蛋白質含量和直鏈淀粉含量,采用米飯食味計(STA1A型,日本佐竹公司)測定米飯的綜合評分值。
1.4 數據計算與統(tǒng)計分析
氮肥吸收利用率=(施氮處理總吸氮量-無氮處理總吸氮量)/施氮量×100%。
2 結果與分析
2.1 新型肥料對機插優(yōu)質粳稻產量的影響
由表2可知,與常規(guī)高產施肥(CK)相比,新型肥料(B-BBF、HTC-U)處理在減氮20%條件下,2個品種水稻實際產量仍有一定增加。南粳2728和徐稻9號的B-BBF處理的實際產量分別較CK增加2.35%、2.61%,HTC-U處理實際產量分別較CK增加136%、1.27%。實際產量高的原因,主要是新型肥料處理下2個品種的群體穎花量、結實率和千粒質量均高于CK。具體分析群體穎花量的構成可知,與CK相比,新型肥料減氮條件下雖然穗數有所減少,但每穗粒數有所增加,所以群體穎花量仍高于CK。
2.2 新型肥料對機插優(yōu)質粳稻莖蘗動態(tài)及成穗率的影響
如表3所示,2個品種不同處理的莖蘗動態(tài)變化規(guī)律基本一致。從(N-n)期直至成熟期,CK的群體莖蘗數均高于B-BBF和HTC-U處理,說明減氮條件下,2個品種的群體莖蘗數較CK有所降低,而HTC-U處理的群體莖蘗數略高于B-BBF處理,可能是由于該處理分蘗期追施速效氮肥的原因。2個品種中,B-BBF和HTC-U處理的群體最終成穗率均高于CK,南粳2728、徐稻9號B-BBF處理分別比CK提高2.77%、292%,南粳2728、徐稻9號HTC-U處理分別比CK提高0.97%、2.38%。
2.3 新型肥料對機插優(yōu)質粳稻葉面積指數的影響
2個品種的(N-n)期至拔節(jié)期,CK處理的葉面積指數(LAI)高于新型肥料處理(圖1)。抽穗期后, 新型肥料處理的綠葉衰減速率低于CK,直至成熟期,均是新型肥料處理的葉面積指數高于CK。2個品種,成熟期B-BBF處理的葉面積指數分別較CK高11.27%、18.67%,HTC-U處理的分別較CK高5.63%、10.67%。
2.4 新型肥料對機插優(yōu)質粳稻干物質積累量的影響
群體干物質積累量與群體葉面積指數變化規(guī)律相似,2個品種的(N-n)期至拔節(jié)期,CK處理的干物質質量均高于新型肥料處理。抽穗期至成熟期,新型肥料處理的干物質積累量均高于CK。抽穗至成熟階段的干物質積累量也是新型肥料處理高于CK(表4)。
2.5 新型肥料對機插優(yōu)質粳稻氮素利用率的影響
2個品種空白對照的氮素積累總量分別為10275、106.80 kg/hm2(圖2),2個品種不同肥料處理的氮素積累總量均表現出B-BBF>HTC-U>CK,2個品種B-BBF處理分別較CK高10.59%、1073%,HTC-U處理分別較CK高6.76%、7.93%。
2個品種的氮素利用率均也表現出B-BBF>HTC-U>CK的趨勢,2個品種B-BBF處理的氮素利用率分別為58.90%、59.43%,分別較CK高49.76%、50.51%,HTC-U處理的分別為55.38%、5679%,分別較CK高40.82%、43.84%。
2.6 新型肥料對機插優(yōu)質粳稻品質的影響
從表5可知,3 種肥料處理對2個品種的糙米率和精米率影響不大,新型肥料處理的糙米率略高于CK,新型肥料處理的整精米率均比CK高。從產量構成分析也可看出,新型肥料處理稻谷飽滿度要高于常規(guī)高產施肥,依照稻谷市場收購依據來看,新型肥料處理提高整精米率利于提高稻谷售價。
2個品種的堊白粒率、堊白度、蛋白質含量大體上呈現B-BBF
3 結論與討論
關于基施緩控釋肥的效果,前人的研究結論不一。有研究認為,單一的緩控釋肥肥效釋放緩慢,不能滿足水稻前期需求,水稻產量不及增施尿素的處理[8];但也有研究認為,緩控釋肥一次性施肥產量可以明顯提高稻谷產量和生物產量[9];另外,侯朋福等研究認為,與無機化肥常規(guī)用量分次施用相比,摻混控釋肥減量10% ~ 30%不會影響水稻產量[10]。本試驗中的摻混肥(BBF),由南京農業(yè)大學研發(fā)而成(專利號:ZL201410175904.8),其中含有3種不同釋放期的包衣尿素,可以滿足水稻不同時期對肥料的需求。高塔復合肥養(yǎng)分全面,含量高,施用一次能提供多種養(yǎng)分,且副成分少,物理性狀好,在水稻和玉米生產上會帶來一定的增產效應[11-12]。本試驗中,2種新型肥料處理在較當地水稻高產施肥減氮20%條件下,南粳2728和徐稻9號產量均有一定增加,摻混肥一次基施處理(B-BBF)實際產量較CK分別增加2.35%、2.61%,有機高塔復合肥加尿素的分次施用處理(HTC-U)實際產量較CK分別增加1.36%、1.27%。雖然新型肥料處理未能增加群體穗數,但增加了每穗粒數,促使群體穎花量仍高于常規(guī)高產施肥處理,同時新型肥料處理提高了水稻植株在后期的葉面積指數,增強了植株的抽穗至成熟期干物質的積累量及最終群體氮素積累量,其氮素利用率也較對照高。本試驗中,新型肥料處理改良了稻米的加工品質、外觀品質及食味品質,可能是因為2種肥料在處理后期能夠持續(xù)為籽粒灌漿提供充足的養(yǎng)分,提高了籽粒充實度,增加稻米的精米率,同時降低了堊白度和直鏈淀粉含量,但由于新型肥料處理較對照降低了施氮量又不利于提升蛋白質含量。
節(jié)氮高效施肥是當前水稻綠色豐產栽培的重要研究方向之一,如何降低施氮量、減少施肥次數進而降低人工成本是關鍵,筆者結合江蘇省淮安市水稻生產實際,引進新型肥料在示范基地開展相關專題試驗。結果表明,較常規(guī)高產施肥減氮20%條件下,摻混肥一次性基施和高塔復合肥加尿素的分次施用,優(yōu)質粳稻不僅未減產且產量有所增加。由南京農業(yè)大學發(fā)明的摻混肥滿足了水稻全生育期生長的營養(yǎng)需求,且利用側條施肥機器在插秧時將肥料一次性施用,大大降低了施肥成本,在江蘇省全省取得了初步成效;高塔肥作為一種養(yǎng)分含量較高的復合肥在本試驗中與尿素結合應用,也取得較好成效,減少了施肥次數,一定程度上降低了施肥成本,以上2種新型肥料可在當地進一步進行示范推廣。
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