雷榮森

摘 要：為探究閩東地區(qū)水稻最佳氮肥施用量，完善優(yōu)化施肥方案。在霞浦縣開展試驗(yàn)，以當(dāng)?shù)厮緝?yōu)化施肥配方（N 135 kg·hm-2、P2O5 54 kg·hm-2、K2O 94.5 kg·hm-2）為基礎(chǔ)，研究氮肥不同用量（無氮區(qū)、70%優(yōu)化施氮區(qū)、優(yōu)化施氮區(qū)和130%優(yōu)化施氮區(qū)）對水稻產(chǎn)量、氮肥利用率、綜合經(jīng)濟(jì)效益及土壤堿解氮含量變化等方面的影響。結(jié)果表明：當(dāng)?shù)视昧繛?35.0 kg·hm-2時(shí)稻谷產(chǎn)量最高，當(dāng)?shù)视昧繛?75.5 kg·hm-2時(shí)稻稈產(chǎn)量最高，過量的氮肥降低了稻谷的產(chǎn)量，卻提高了稻稈的產(chǎn)量；水稻氮肥利用率隨著氮肥施肥量的增加而下降，70%優(yōu)化施氮區(qū)、優(yōu)化施氮區(qū)和130%優(yōu)化施氮區(qū)氮肥利用率分別為42.22%、40.17%和36.12%；通過方程擬合估算當(dāng)?shù)适┯昧砍^164.21 kg·hm-2時(shí)經(jīng)濟(jì)效益最高，其可作為當(dāng)?shù)氐适┯米罡呖刂屏浚粺o氮區(qū)土壤堿解氮相對其他處理顯著下降，將會(huì)影響土壤氮素供給水平。

關(guān)鍵詞：水稻；氮肥；肥料利用率；經(jīng)濟(jì)效益

中圖分類號(hào)：S 511?? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A?? 文章編號(hào)：0253-2301（2023）06-0056-05

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2023.06.008

Effects of Nitrogen Application Rate on Rice Yield and Nitrogen Fertilizer Use Efficiency

LEI Rong-sen

（Xiapu County Bureau of Agriculture and Rural Affairs in Ningde of Fujian， Ningde， Fujian 355100， China）

Abstract： In order to explore the optimal amount of nitrogen fertilizer applied to rice in eastern Fujian， and perfect & optimize the fertilization scheme， the experiment was carried out in Xiapu County， and based on the optimized fertilization formula of local rice （N of 135 kg·hm-2， P2O5 of 54 kg·hm-2， and K2O 94.5 kg·hm-2）， the effects of different nitrogen application rates （nitrogen-free area， 70% optimized nitrogen application area， optimized nitrogen application area and 130% optimized nitrogen application area） on the rice yield， nitrogen use efficiency， comprehensive economic benefits and soil alkaline hydrolysis nitrogen content were studied. The results showed that： When the nitrogen application rate was 135.0 kg·hm-2， the yield of rice was the highest. When the nitrogen application rate was 175.5 kg·hm-2， the yield of rice straw was the highest. The excessive nitrogen fertilizer reduced the yield of paddy rice， but increased the yield of rice straw. The nitrogen fertilizer use efficiency of rice decreased with the increase of nitrogen fertilizer application rate. The utilization rate of nitrogen fertilizer in 70% optimized nitrogen application area， optimized nitrogen application area and 130% optimized nitrogen application area was 42.22%， 40.17% and 36.12%， respectively. By using the equation fitting， it was estimated that when the nitrogen fertilizer application rate exceeded 164.21 kg·hm-2， the economic benefit was the highest， which could be used as the highest control variable of the local nitrogen fertilizer application. The soil alkaline hydrolysis nitrogen in the nitrogen-free zone decreased significantly compared with other treatments， which would affect the supply level of soil nitrogen.

Key words： Rice； Nitrogen fertilizer； Fertilizer utilization rate； Economic benefits

氮在水稻生長過程中起到至關(guān)重要的作用。氮肥是水稻種植過程中最廣泛應(yīng)用的肥料，占化肥施用量的60%以上［1］。農(nóng)民為了提高水稻的產(chǎn)量，氮肥的施用量不斷增加，目前一些地區(qū)農(nóng)田氮肥投入量已明顯超過作物獲得最高產(chǎn)量所需要的吸收量，造成氮肥利用率下降，僅為20%～35%，且N損失率超過50%［2-3］。適當(dāng)?shù)牡适┯檬撬靖弋a(chǎn)優(yōu)質(zhì)的保障。郭保衛(wèi)等［4］研究表明，當(dāng)?shù)适┯昧繛?70 kg·hm-2時(shí)水稻產(chǎn)量最高，隨著施氮量的增加，水稻產(chǎn)量先增后減；陳鴿等［5］研究表明，當(dāng)?shù)适┯昧繛?80 kg·hm-2時(shí)，水稻產(chǎn)量最高且稻米蒸煮食味品質(zhì)最佳；李敏等［6］研究表明，隨著氮肥水平升高，稻米淀粉黏滯性和稻米食味品質(zhì)有著不斷下降的趨勢。過量氮肥不僅會(huì)造成水稻產(chǎn)量與品質(zhì)的下降，還會(huì)造成水環(huán)境污染。長期過量氮肥施用是造成農(nóng)田中氮流失的主要原因［7］，因此，在保障水稻穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的同時(shí)，控制氮肥用量，對于提高氮肥利用率，保護(hù)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境有著重要的作用。本研究在閩東地區(qū)霞浦縣開展試驗(yàn)，以當(dāng)?shù)赝扑]的優(yōu)化施肥配方為基礎(chǔ)，進(jìn)行氮肥不同用量試驗(yàn)，從水稻生長、肥料利用率及綜合經(jīng)濟(jì)效益等方面，對水稻的氮肥施用效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，提出氮肥施用最高控制量，為水稻合理施用氮肥提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

水稻品種為荃兩優(yōu)879，由霞浦縣種子管理站提供。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)安排在霞浦縣柏洋鄉(xiāng)前宅村，前作為水稻，試驗(yàn)地土壤母質(zhì)為坡積物，土壤類型為滲育型水稻土，pH 5.18、有機(jī)質(zhì)33.52 g·kg-1、堿解氮 131.97 mg·kg-1、有效磷26.39

mg·kg-1、速效鉀97.42 mg·kg-1。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理，（1）無氮處理，（2）70%優(yōu)化施氮處理，（3）優(yōu)化施氮處理，（4）130%優(yōu)化施氮處理，編號(hào)為N0、N1、N2 、N3，每個(gè)處理3次重復(fù)，小區(qū)面積為20 m2，隨機(jī)排列。優(yōu)化施氮區(qū)肥料用量為N 135 kg·hm-2、P2O5 54 kg·hm-2、K2O 94.5 kg·hm-2，N∶P2O5∶K2O＝1∶

0.4∶0.7（即當(dāng)?shù)赝扑]優(yōu)化施肥配方，單季稻目標(biāo)產(chǎn)量7 500 kg·hm-2），氮肥用尿素，磷肥用過磷酸鈣，鉀肥用氯化鉀，各試驗(yàn)處理除了氮肥施用量不同外，其他肥料用量及農(nóng)事措施相同。2022年6月21日插秧，基肥氮肥用量占50%、磷肥用量占100%、鉀肥用量占60%；分蘗肥氮肥用量占40%，鉀肥用量占40%；穗肥氮肥用量10%。

1.4 樣品采集與檢測

1.4.1 水稻產(chǎn)量 每小區(qū)于成熟期單打單收分別測定稻谷、稻稈鮮重，同時(shí)采集稻谷和稻稈鮮樣進(jìn)行烘干測算含水率。

1.4.2 樣品檢測 稻谷及稻稈的氮含量采用凱氏定氮法定測；堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測定［8］。

1.4.3 氮肥利用率計(jì)算 根據(jù)水稻籽粒產(chǎn)量、莖葉產(chǎn)量以及氮素養(yǎng)分含量計(jì)算氮肥利用率，具體計(jì)算公式：氮肥利用率=（施氮處理籽粒產(chǎn)量×籽粒氮含量+施氮處理秸稈產(chǎn)量×秸稈氮含量-無氮處理籽粒產(chǎn)量×籽粒氮含量-無氮處理秸稈產(chǎn)量×秸稈氮含量）/氮肥施用量×100%。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用EXCEL2019軟件處理，分析采用DPS12.5軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥用量對水稻產(chǎn)量的影響

由表1可知，各處理水稻產(chǎn)量高低順序?yàn)镹2＞N3＞N1＞N0，與N0相比，N1、N2、N3處理水稻產(chǎn)量分別增加了14.97%、22.48%和21.11%。其中，N1比N0處理增加了14.97%，差異達(dá)顯著水平；N2處理比N1處理增加了6.53%，差異達(dá)顯著水平；N3比N2處理減少了1.12%，差異未達(dá)顯著水平。

2.2 氮肥用量對稻稈產(chǎn)量的影響

由表2可知，隨著氮肥用量的增加稻稈產(chǎn)量不斷增加；與N0相比，N1、N2、N3處理稻稈產(chǎn)量分別增加了30.49%、40.48%和65.90%，增加的幅度大于稻谷，氮肥的施用對稻稈的增產(chǎn)效應(yīng)比稻谷大。其中，N1比N0處理增加了30.49%，差異達(dá)顯著水平；N2比N1處理增加了7.65%，差異未達(dá)到顯著水平；N3比N2處理增加了18.09%，差異達(dá)到顯著水平。

2.3 氮肥用量對水稻氮肥利用率的影響

由表3可知，N1、N2、N3處理氮肥利用率分別為42.22%、40.17%和36.12%，隨著氮肥施用量的增加，氮肥利用率不斷下降。

2.4 氮肥用量對水稻經(jīng)濟(jì)效益的影響

由表4可知，不同處理之間水稻經(jīng)濟(jì)效益表現(xiàn)為N2＞N1＞N3＞N0，與N0相比，N1、N2、N3處理分別增收1 941.15、3 193.50和2 600.55元·hm-2。

2.5 氮肥最佳經(jīng)濟(jì)效益用量

施氮處理與不施氮處理之間收益的差值反映了氮肥施用的經(jīng)濟(jì)效益，以氮肥的施用量與效益增減量建立函數(shù)關(guān)系，見圖1，兩者之間的關(guān)系為y=-0.1056x2+34.682x-47.837，通過計(jì)算得出當(dāng)?shù)┯昧繛?64.21 kg·hm-2時(shí)經(jīng)濟(jì)效益最高，當(dāng)?shù)食^此用量后其經(jīng)濟(jì)效應(yīng)就會(huì)有下降的趨勢；經(jīng)濟(jì)效益受到肥料價(jià)格，稻谷產(chǎn)量，稻谷價(jià)格等各方因素的影響，存在變動(dòng)的可能性，因此，在推薦施肥時(shí)還需要綜合考慮肥料利用率等因素。

2.5 氮肥用量對水稻田土壤堿解氮含量的影響

由圖2可知，隨著氮肥施用量的增加，水稻收獲后土壤堿解氮含量有不斷增加的趨勢，與N0處理相比，N1、N2、N3處理堿解氮含量分別增加了9.97%、14.69%和16.41%，且差異均達(dá)顯著水平。

3 結(jié)論與討論

施氮量增加，水稻氮素積累量增加，而氮素的生產(chǎn)效率和收獲指數(shù)下降［10］。本研究結(jié)果顯示，當(dāng)?shù)视昧繛?35 kg·hm-2時(shí)，稻谷產(chǎn)量最高，繼續(xù)增加氮肥的施用會(huì)造成稻谷產(chǎn)量下降，然而稻稈產(chǎn)量卻是繼續(xù)的增加，說明過量的氮肥施用更容易增加稻稈的產(chǎn)量，而不是稻谷的產(chǎn)量，這是因?yàn)檫^量的氮肥會(huì)導(dǎo)致水稻無效分蘗增多，貪青晚熟［11-12］。

氮肥利用率能夠較好地反應(yīng)植株吸收當(dāng)季氮素的能力［13］。氮肥合理施用，是提高水稻產(chǎn)量和氮肥利用率的主要途徑［14］。一種觀點(diǎn)認(rèn)為氮肥施用在某一個(gè)合適的水平的時(shí)候氮利用率最高［15］，另一種認(rèn)為氮肥利用率隨著氮肥用量的增加而下降［16］。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明水稻氮肥利用率隨著施肥量的增加而下降，這與樊鵬飛等［17］研究結(jié)果相一致，N3處理氮肥利用率比N2下降了4.05%，因此，控制氮肥的施用量是提高水稻氮肥利用率的重要途徑。然而，氮肥利用率不是越高越好，保持與提升土壤中氮素供給水平是培肥地力的重要方面［18］，本試驗(yàn)完成后N0處理土壤堿解氮相對其他處理顯著下降，可以推測長期不施氮或大幅度降低土壤氮肥施用量，將會(huì)影響土壤氮素供給水平。

經(jīng)濟(jì)效益是評(píng)價(jià)肥料施用效果的重要指標(biāo)［19］，肥料利用率低不僅會(huì)增加農(nóng)業(yè)投入成本，而且會(huì)造成環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)［20-21］。本試驗(yàn)中N2處理經(jīng)濟(jì)效益最高，且氮肥利用率達(dá)到了40.17%，因此優(yōu)化施肥方案適合當(dāng)?shù)厮痉N植生產(chǎn)，通過方程擬合估算當(dāng)?shù)适┯昧繛?64.21 kg·hm-2的時(shí)候經(jīng)濟(jì)效益最高，因此，應(yīng)當(dāng)控制當(dāng)?shù)厮镜适┯昧坎荒艹^該值，不然不僅會(huì)造成經(jīng)濟(jì)效益的下降，還會(huì)造成氮肥利用率大幅度下降。

參考文獻(xiàn)：

［1］LI H， HU B， CHU C.Nitrogen use efficiency in crops： Lessons from Arabidopsis and rice［J］.Exp Bot， 2017， 68（10）： 2477-2488.

［2］張衛(wèi)峰，馬林，黃高強(qiáng)，等.中國氮肥發(fā)展、貢獻(xiàn)和挑戰(zhàn)［J］.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，46（15）：3161-3171.

［3］申建波，張福鎖.水稻養(yǎng)分資源管理理論與實(shí)踐［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2006.

［4］郭保衛(wèi)，胡雅杰，錢海軍，等.秸稈還田下適宜施氮量提高機(jī)插稻南粳9108產(chǎn)量和群體質(zhì)量［J］.中國水稻科學(xué)， 2015，29（5）：511-518.

［5］陳鴿，李中希，劉奇頎，等.施氮量對機(jī)插優(yōu)質(zhì)雜交晚稻盛泰優(yōu)626產(chǎn)量和米質(zhì)的影響［J/OL］.雜交水稻：1-6.［2023-04-11］.DOI：10.16267/j.cnki.1005-3956.20220624.267.

［6］李敏，張洪程，李國業(yè)，等.生育類型與施氮水平對粳稻淀粉RVA譜特性的影響［J］.作物學(xué)報(bào)， 2012，38（2）：293-300.

［7］黃佳聰，張京，季雨來，等.太湖流域平原農(nóng)業(yè)面源污染模擬與管控的思考［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)， 2022， 41（11）：2365-2370.

［8］魯如坤.土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)科技出版社，2000.

［9］易瓊，趙士誠，張秀芝，等.實(shí)時(shí)實(shí)地氮素管理對水稻產(chǎn)量和氮素吸收利用的影響［J］.植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2012，18 （4）：777-785.

［10］江立庚，曹衛(wèi)星，甘秀芹，等.不同施氮水平對南方早稻氮素吸收利用及其產(chǎn)量和品質(zhì)的影響［J］.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004，37（4）：490-496.

［11］彭碧琳，李妹娟，胡香玉，等.輕簡氮肥管理對華南雙季稻產(chǎn)量和氮肥利用率的影響［J］.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2021，54（7）：1424- 1438.

［12］徐新朋，周衛(wèi)，梁國慶，等.氮肥用量和密度對雙季稻產(chǎn)量及氮肥利用的影響［J］.植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2015，21（3）：763-772.

［13］何虎，吳建富，曾研華，等.稻草全量還田下氮肥運(yùn)籌對雙季晚稻產(chǎn)量及其氮素吸收利用的影響［J］.植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)， 2014，20（4）：811-820.

［14］ 李鴻偉，楊凱鵬，曹轉(zhuǎn)勤，等.稻麥連作中超高產(chǎn)栽培小麥和水稻的養(yǎng)分吸收與積累特征［J］.作物學(xué)報(bào)， 2013， 39（3）： 464-477.

［15］焦雯捃，閔慶文，成升魁，等.太湖流域稻麥輪作系統(tǒng)實(shí)際施氮量及其多重效應(yīng)-基于農(nóng)戶調(diào)研的實(shí)證分析［J］.自然資源學(xué)報(bào)，2011，26（6）：955-963.

［16］王秀斌，徐新朋，孫剛，等.氮肥用量對雙季稻產(chǎn)量和氮肥利用率的影響［J］.植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)， 2013， 19（6）：1279-1286.

［17］樊鵬飛，劉偉民，楊勇，等.湖南雙季稻田氮素去向及殘效定量研究［J］.南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2021， 52（1）：45-54.

［18］宋惠潔，胡丹丹，鄔磊，等.長期有機(jī)無機(jī)肥配施下玉米氮素利用率和紅壤堿解氮含量的階段性變化［J］.植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2022， 28（11）：2030-2040.

［19］劉艷，曲航，邢月華，等.新型氮肥對水稻生長、氮肥利用率和經(jīng)濟(jì)效益的影響［J/OL］.作物雜志：1-8［2023-04-12］.http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.1808.S.20230217.1028.008.html.

［20］丁武漢，謝海寬，徐馳，等.一次性施肥技術(shù)對水稻-油菜輪作系統(tǒng)氮素淋失特征及經(jīng)濟(jì)效益的影響［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2019，30（4）：1097-1109.

［21］GU J F，CHEN Y，ZHANG H，et al.Canopy light and nitrogen distributions are related to grain yield and nitrogen use efficiency in rice［J］.Field Crops Research，2017，206：74-85.

（責(zé)任編輯：柯文輝）