不同氮肥施用模式對雜交稻嘉禾優(yōu)7245產(chǎn)量和氮素利用率的影響

楊俞娟 袁玲 余薇 曹小闖 葉放 金千瑜

摘要：采用大田小區(qū)試驗，研究不同新型氮肥施用模式對雜交稻嘉禾優(yōu)7245產(chǎn)量和氮吸收利用的影響。結(jié)果表明，常規(guī)施氮（225 kg/hm2）和減氮20%（180 kg/hm2）水平下，水稻產(chǎn)量均以穩(wěn)定性復(fù)合肥+普通尿素一基一追（SF1N70+PUN30、SF2N70+PUN30）處理最高，分別達(dá)11 771、10 760 kg/hm2;且減氮20%（SF2N70+PUN30）處理產(chǎn)量與常規(guī)施氮（PUN100）、緩控釋肥一次性基施（CRN100）和有機(jī)緩控釋肥+普通尿素一基一追（OCR1N70+PUN30）處理均無顯著差異。相反，減氮20%顯著降低了PUN80、CRN80、OCR2N70+PUN30處理水稻產(chǎn)量，較PUN100分別降低12.3%、12.1%、11.8%。OCR2N70+PUN30、SF2N70+PUN30處理顯著降低了分蘗期水稻葉片、莖鞘氮累積量，但OCR2N70+PUN30增加了齊穗期和成熟期水稻葉片氮累積量，而SF2N70+PUN30增加了齊穗—成熟期水稻葉片、莖鞘氮轉(zhuǎn)運量、轉(zhuǎn)運率及其葉片轉(zhuǎn)運氮貢獻(xiàn)率。二者不同的氮累積、利用轉(zhuǎn)運策略均有助于維持較高的水稻產(chǎn)量和氮素利用效率。因此，推薦180 kg/hm2施氮水平下70%穩(wěn)定性復(fù)合肥+30%普通尿素一基一追可作為當(dāng)?shù)仉s交稻嘉禾優(yōu)7245適宜的氮肥管理模式。

關(guān)鍵詞：穩(wěn)定性復(fù)合肥;有機(jī)緩控釋肥;產(chǎn)量;氮素利用率;嘉禾優(yōu)7245

中圖分類號： S511.06? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2021）22-0110-06

收稿日期：2021-02-19

基金項目：浙江省重點研發(fā)計劃（編號：2021C02035）;國家重點研發(fā)計劃（編號：2017YFD0300106、2016YFD0200800）。

作者簡介：楊俞娟（1985—），女，浙江武義人，碩士，農(nóng)藝師，從事水稻高效施肥技術(shù)研究。 E-mail：592214410@qq.com。

通信作者：葉 放，碩士，工程師，主要從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣應(yīng)用研究。E-mail：269967347@qq.com。

水稻（Oryza sativa L.）是我國主要的糧食作物，當(dāng)前氮素利用率僅35%～40%，遠(yuǎn)低于世界平均水平[1]。長期過量施氮是造成水稻氮素利用效率低的主要原因，也導(dǎo)致土壤酸化[2]、農(nóng)業(yè)面源污染[3]、溫室氣體排放[4]等系列問題，嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境和人類健康。水稻高產(chǎn)與養(yǎng)分高效的本質(zhì)是確保養(yǎng)分供應(yīng)的時空有效性與作物需求同步。適宜的氮肥運籌模式，如葉色營養(yǎng)診斷、前氮后期、實時實地氮肥管理等，可通過合理調(diào)控水稻各生育期需氮量和施氮比例，提高產(chǎn)量和氮素利用效率[5-6]，但其多次施肥的要求同當(dāng)前我國農(nóng)業(yè)勞動力短缺的社會現(xiàn)實相矛盾。常規(guī)尿素施入農(nóng)田后迅速轉(zhuǎn)化為NH+4和NO-3，存在較大的氨揮發(fā)和徑流損失風(fēng)險，很難實現(xiàn)肥料養(yǎng)分供給與水稻需肥規(guī)律同步[7]。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)不斷提升，環(huán)境友好型肥料產(chǎn)品的研發(fā)與輕簡配套施用技術(shù)已成為當(dāng)前研究熱點。通過添加生化抑制劑、新型包膜材料研發(fā)的系列緩控釋肥、穩(wěn)定性肥料及其配套施肥技術(shù)（如一次性施肥、側(cè)深施肥等技術(shù)），能有效降低施氮水平，簡化施肥管理，提高水稻產(chǎn)量和養(yǎng)分利用效率[7-9]。

協(xié)調(diào)產(chǎn)量和氮素利用率之間的矛盾，應(yīng)在保證作物產(chǎn)量的前提下實現(xiàn)水稻對肥料氮的大量吸收、源-庫氮高效運轉(zhuǎn)，進(jìn)而協(xié)同實現(xiàn)水稻高產(chǎn)高效[10]。因此，探明水稻關(guān)鍵生育期氮吸收、累積及其轉(zhuǎn)運規(guī)律，有助于了解和調(diào)控其生長發(fā)育特性，進(jìn)而根據(jù)作物的養(yǎng)分需求科學(xué)施肥。當(dāng)前，人們對不同氮肥運籌在提高水稻產(chǎn)量和氮素利用效率方面的作用已有明確認(rèn)識，但是新型綠色肥料最優(yōu)施用量及其輕簡配套施用模式仍不清楚。為了充分發(fā)揮緩/控釋肥養(yǎng)分調(diào)控優(yōu)勢，擬通過研究不同新型氮肥施用模式對水稻產(chǎn)量、氮吸收利用的影響，以期為南方稻區(qū)水稻輕簡綠色高效栽培技術(shù)集成提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

試驗于2020年在浙江省臺州市仙居縣雙廟鄉(xiāng)進(jìn)行。供試土壤為青紫泥，pH值為4.5，有機(jī)質(zhì)含量為28.0 g/kg、全氮含量為1.35 g/kg、有效磷含量為 38.8 mg/kg、速效鉀含量為34.2 mg/kg、堿解氮含量為115 mg/kg、陽離子交換量為5.6 cmol/kg。供試水稻品種為粳型三系雜交水稻嘉禾優(yōu)7245，由中國水稻研究所、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所等單位合作育成，具有產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)、抗性好、適應(yīng)廣等特點。

采用大田小區(qū)試驗，設(shè)置9個施肥處理：不施氮肥（CK）、常規(guī)施氮（PUN100）、緩控釋復(fù)合肥一次性基施（CRN100）、70%有機(jī)緩釋肥+30%普通尿素一基一追（OCR1N70+PUN30）、70%穩(wěn)定性復(fù)合肥+30%普通尿素一基一追（SF1N70+PUN30）、普通尿素減氮20%（PUN80）、減氮20%基礎(chǔ)上緩控釋復(fù)合肥一次性基施（CRN80）、減氮20%基礎(chǔ)上70%有機(jī)緩釋肥+30%普通尿素一基一追（OCR2N70+PUN30）、減氮20%基礎(chǔ)上70%穩(wěn)定性復(fù)合肥+30%普通尿素一基一追（SF2N70+PUN30）。常規(guī)施氮處理，N、P2O5、K2O施用量分別為225、120、180 kg/hm2。處理PUN100、PUN80氮肥按照基肥 ∶蘗肥 ∶穗肥=4 ∶3 ∶3的比例施用。處理PUN100、CRN100、OCR1N70+PUN30和SF1N70+PUN30為等氮量處理，CRN100處理中有機(jī)緩釋肥100%一次性基施，OCR1N70+PUN30和SF1N70+PUN30分別按照常規(guī)施氮量的70%施用有機(jī)緩釋肥和穩(wěn)定性復(fù)合肥，并在孕穗期追施30%施氮量的尿素作促花肥。處理PUN80、CRN80、OCR2N70+PUN30、SF2N70+PUN30中除施氮量外，肥料施用方式與常規(guī)施氮處理相同。所有處理中磷、鉀肥等量施用，磷肥于插秧前全部作基肥一次性施入，鉀肥按照基肥 ∶穗肥=6 ∶4分2次施入。

該試驗中緩控釋復(fù)合肥（CRN）由山東金正大生態(tài)工程股份有限公司提供，N、P2O5、K2O養(yǎng)分含量分別為22%、8%、12%，控釋期3個月;有機(jī)緩釋肥（OCRN）由浙江萬里神農(nóng)有限公司提供，N、P2O5、K2O養(yǎng)分含量分別為18%、5%、10%，其中有機(jī)質(zhì)含量>15%;穩(wěn)定性復(fù)合肥（SFN）由施可豐化工股份有限公司提供，N、P2O5、K2O養(yǎng)分含量分別為24%、10%、14%。各處理小區(qū)面積為33 m2，重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)之間設(shè)置田埂，并用塑料薄膜包裹，區(qū)組之間設(shè)排灌溝。田間其他管理按常規(guī)進(jìn)行。

1.2 測定項目與方法

1.2.1 干物質(zhì)質(zhì)量和氮含量

在水稻分蘗盛期、齊穗期和成熟期采集具代表性的3穴水稻，分成莖鞘（莖和葉鞘）、葉和穗3部分，105 ℃殺青30 min，75 ℃ 烘干至恒質(zhì)量。樣品磨細(xì)后用H2SO4-H2O2消煮，采用凱氏定氮法測定氮含量。

1.2.2 產(chǎn)量及其構(gòu)成因子

成熟后，每個小區(qū)隨機(jī)調(diào)查10株水稻有效穗，取3叢考察每穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量和結(jié)實率，各小區(qū)實收測產(chǎn)。

1.3 計算與分析

水稻氮素積累、轉(zhuǎn)運和氮素利用率相關(guān)指標(biāo)計算公式[10]如下：

氮累積量（kg/hm2）=某生育期單位面積氮積累量;

氮轉(zhuǎn)運量（kg/hm2）=抽穗期至成熟期單位面積某器官氮積累量;

氮轉(zhuǎn)運率（%）=植株葉（莖鞘）的氮轉(zhuǎn)運量/抽穗期葉（莖鞘）的氮積累量×100%;

氮轉(zhuǎn)運貢獻(xiàn)率（%）=莖鞘和葉片氮轉(zhuǎn)運量之和/抽穗至成熟期穗部氮積累總量×100%;

氮回收利用率（%）=（施氮區(qū)氮累積量-空白區(qū)氮累積量）/施氮量×100%;

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

氮偏生產(chǎn)力（kg/kg）=各處理產(chǎn)量/施氮量;

氮素生理利用率（kg/kg）=（施氮區(qū)產(chǎn)量-空白區(qū)產(chǎn)量）/（施氮區(qū)地上部氮吸收量-空白區(qū)地上部氮吸收量）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)均采用Excel 2016、SPSS進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和方差分析，用最小顯著性差異法（least significant difference test，LSD）進(jìn)行差異顯著性多重比較，α=0.05。采用Origin 8.0進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮模式對水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

由表1可知，與不施氮處理（CK）相比，各施肥處理均可顯著增加水稻產(chǎn)量，其中以70%穩(wěn)定性復(fù)合肥+30%普通尿素一基一追（SF1N70+PUN30）產(chǎn)量最高，達(dá)11 771 kg/hm2，但其與其他常規(guī)施氮各處理無顯著差異（P>0.05）。減氮20%水平下，PUN80、CRN80和OCR2N70+PUN30處理水稻產(chǎn)量較SF1N70+PUN30顯著降低，分別降低12.3%、12.1%、11.8%;SF2N70+PUN30處理水稻產(chǎn)量與SF1N70+PUN30、PUN100無顯著差異。從產(chǎn)量構(gòu)成因子來看，減氮20%水平下CRN80和OCR2N70+PUN30處理較SF1N70+PUN30水稻有效穗數(shù)顯著降低，而SF2N70+PUN30處理仍能維持較高的有效穗水平。

2.2 不同施氮模式對水稻關(guān)鍵生育期各器官氮含量的影響

由圖1可知，水稻分蘗期葉片氮含量在CRN100和SF2N70+PUN30處理最高，顯著高于CK和OCR1N70+PUN30處理。與PUN100處理相比，減氮20%各處理間水稻葉片氮含量無顯著差異，但OCR2N70+PUN30和SF2N70+PUN30處理水稻莖鞘氮含量顯著降低。齊穗期，除CK處理外，其他各處理葉片氮含量均無顯著差異，OCR1N70+PUN30處理莖鞘和穗氮含量最高;與PUN100處理相比，減氮20%各施肥處理顯著降低了齊穗期水稻莖鞘氮含量，但對穗氮含量均無顯著影響。成熟期，除CK和CRN100處理，其他各施肥處理葉片氮含量無顯著差異，且CRN80和SF2N70+PUN30處理水稻穗氮含量顯著低于其他各施肥處理。

2.3 不同施氮模式對水稻關(guān)鍵生育期氮累積和轉(zhuǎn)運的影響

隨生育期推進(jìn)，各處理水稻葉片、莖鞘氮積累量均呈現(xiàn)先增加后降低趨勢，穗氮積累量明顯增加（表2）。與PUN100處理相比，分蘗盛期CRN100、OCR1N70+PUN30和SF1N70+PUN30各處理水稻葉片、莖鞘氮累積量無顯著差異;減氮20% OCR2N70+PUN30和SF2N70+PUN30處理水稻莖鞘和OCR2N70+PUN30葉片氮含量顯著降低，且其氮含量顯著低于PUN80和CRN80。齊穗期，水稻莖鞘和葉片氮累積量在OCR1N70+PUN30和SF1N70+PUN30處理較高，且顯著高于CRN100處理。無論是常規(guī)施氮、減氮20%水平，CRN100或CRN80一次性基施處理齊穗期水稻穗氮累積量均顯著低于PUN100處理，但OCR2N70+PUN30和SF2N70+PUN30（一基一追）處理與PUN100處理無顯著差異。成熟期，與PUN100處理相比，OCR1N70+PUN30和SF1N70+PUN30顯著提高其穗氮累積量;減氮20%水平下PUN80、CRN80和OCR2N70+PUN30處理水稻穗氮含量均顯著降低，但SF2N70+PUN30處理與PUN100處理無顯著差異。

由表3可知，與PUN100處理相比，OCR1N70+PUN30和SF1N70+PUN30處理抽穗—成熟期水稻莖鞘、葉片氮轉(zhuǎn)運量和轉(zhuǎn)運率均顯著增加，但CRN100處理顯著降低。減氮20%水平下，OCR2N70+PUN30和SF2N70+PUN30處理水稻葉片氮轉(zhuǎn)運量和轉(zhuǎn)運率均顯著高于PUN100和CRN100（氮轉(zhuǎn)運率除外）處理。與PUN100處理相比，常規(guī)施氮水平下有機(jī)緩控釋肥和穩(wěn)定性肥料一基一追（OCR1N70+PUN30、SF1N70+PUN30）均顯著增加成熟期水稻穗氮增加量。 進(jìn)一步對莖鞘、葉氮轉(zhuǎn)運貢獻(xiàn)率進(jìn)行區(qū)分，發(fā)現(xiàn)OCR1N70+PUN30處理較PUN100顯著提高其葉片氮轉(zhuǎn)運貢獻(xiàn)率。

2.4 不同施氮模式對水稻氮素利用率的影響

由表4可知，與PUN100處理相比，常規(guī)施氮水平下CRN100、 OCR1N70+PUN30和SF1N70+PUN30各處理均顯著提高了水稻氮回收利用率、氮農(nóng)學(xué)利用率和氮生理利用率，其變化范圍分別為47.5%～57.5%、11.8～15.1 kg/kg和24.5～26.2 kg/kg。減氮20%顯著降低了CRN80處理水稻氮回收利用率、氮農(nóng)學(xué)利用率和氮偏生產(chǎn)力，但OCR2N70+PUN30和SF2N70+PUN30處理仍維持較高的氮素利用率水平，且均顯著高于PUN100處理。

3 討論與結(jié)論

無論常規(guī)施氮還是減氮20%水平，水稻產(chǎn)量均以70%穩(wěn)定性復(fù)合肥+30%普通尿素一基一追（SF1N70+PUN30、SF2N70+PUN30）處理最高，分別達(dá) 11 771、10 760 kg/hm2，且二者與PUN100、CRN100和OCR1N70+PUN30處理均無顯著差異。與PUN100處理相比，減氮20%顯著降低了PUN80、CRN80和OCR2N70+PUN30水稻產(chǎn)量，但對SF2N70+PUN30處理無顯著影響。從產(chǎn)量構(gòu)成因子來看，CRN80和OCR2N70+PUN30處理顯著降低了水稻有效穗數(shù)，表明一次性施用緩控釋肥和有機(jī)緩控釋肥一基一追可能存在水稻生育后期肥力供應(yīng)不足、成穗率較低等問題;相反，SF1N70+PUN30處理中穩(wěn)定性復(fù)混肥和普通尿素一基一追可通過維持較高的有效穗數(shù)提高水稻產(chǎn)量。這可能與SFN70+PUN30處理中穩(wěn)定性復(fù)合肥養(yǎng)分釋放特性能有效契合水稻生長規(guī)律、促進(jìn)良好水稻群體結(jié)構(gòu)和產(chǎn)量形成密切相關(guān)，這與前人的研究結(jié)果[11-12]基本一致。本研究結(jié)果也表明，采用穩(wěn)定性復(fù)合肥一基一追施肥模式在維持水稻高產(chǎn)的同時可降低20%氮肥施用量，且節(jié)本省工。

前人研究發(fā)現(xiàn)，通過栽培方式[13]、養(yǎng)分調(diào)控[14]、高產(chǎn)品種[10]等維持水稻營養(yǎng)生長期較高的干物質(zhì)和氮素積累、增強(qiáng)抽穗—成熟期氮素向穗轉(zhuǎn)運是其獲得高產(chǎn)和氮高效利用的基礎(chǔ)。本研究中，緩控釋復(fù)合肥一次性基施（CRN100、CRN80）雖然能維持較高的分蘗期氮累積量，但其齊穗期和成熟期各器官氮累積量顯著低于其他各處理，不利于水稻營養(yǎng)生長期干物質(zhì)和氮素的累積。相反，減氮20%條件下OCR2N70+PUN30和SF2N70+PUN30一基一追雖然顯著降低了分蘗期水稻葉片、莖鞘氮累積量，但增加了齊穗—成熟期水稻葉片氮累積量，尤其在SF2N70+PUN30處理;而OCRN70+PUN30處理顯著增加了齊穗到成熟期水稻葉片、莖鞘氮轉(zhuǎn)運量、轉(zhuǎn)運率及其葉片轉(zhuǎn)運氮貢獻(xiàn)率。進(jìn)一步對莖鞘、葉氮轉(zhuǎn)運貢獻(xiàn)率進(jìn)行區(qū)分，發(fā)現(xiàn)OCRN70+PUN30處理較PUN100顯著提高其葉片氮轉(zhuǎn)運貢獻(xiàn)率。這可能與不同處理中肥料養(yǎng)分釋放特性有關(guān)，水稻高產(chǎn)和氮肥高效要求肥料氮的時空供應(yīng)特性能與作物營養(yǎng)需求同步[15]。穩(wěn)定性復(fù)合肥中田間硝化抑制劑能有效降低肥料NH+4釋放速率及其硝化速率，使稻田中氮素更多地以NH+4形式存在，有利于前期氮素在營養(yǎng)器官中的累積;有機(jī)緩控釋復(fù)合肥，兼具有機(jī)-無機(jī)復(fù)混和緩釋特性，更有利于生殖生長期氮素向穗的轉(zhuǎn)運[16-17]。結(jié)果表明，有機(jī)緩控釋肥、穩(wěn)定性復(fù)合肥在提高水稻氮素吸收、轉(zhuǎn)運方面存在明顯不同的策略。OCR2N70+PUN30和SF2N70+PUN30處理中，較高的氮累積和花后氮轉(zhuǎn)運均有利于水稻產(chǎn)量和氮肥利用率（如氮回收利用率、氮偏生產(chǎn)力）的提高。另一方面，常規(guī)氮肥施用后在脲酶、微生物等作用下被分解為NH+4和NO-3，受揮發(fā)損失、硝化作用和反硝化作用等過程影響存在較大的氮損失風(fēng)險[18]。相反，基施緩控釋、穩(wěn)定性肥料能顯著降低稻田氨揮發(fā)、淋失和硝化-反硝化的氮損失風(fēng)險，這也能一定程度提高其肥料利用效率[7，19-20]。

從節(jié)本、省工、綠色、高效角度考慮，與當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施氮水平相比，本研究推薦減氮20%（180 kg/hm2）水平下70%穩(wěn)定性復(fù)合肥+30%普通尿素（SF2N70+PUN30）一基一追可作為當(dāng)?shù)仉s交稻嘉禾優(yōu)7245適宜的氮肥管理模式。

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