許仙菊, 馬洪波, 寧運旺, 汪吉東, 張永春
(江蘇省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所,農(nóng)業(yè)部江蘇耕地保育科學觀測實驗站,南京210014)
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緩釋氮肥運籌對稻麥輪作周年作物產(chǎn)量和氮肥利用率的影響
許仙菊, 馬洪波, 寧運旺, 汪吉東, 張永春*
(江蘇省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所,農(nóng)業(yè)部江蘇耕地保育科學觀測實驗站,南京210014)
【目的】稻麥輪作是我國一種重要的農(nóng)業(yè)種植模式。緩/控釋肥作為高效兼環(huán)境友好的肥料類型,在多種作物單季種植上具有增產(chǎn)和提高肥效的作用,但是緩釋肥在周年輪作體系中的肥效研究鮮有報道。因此研究稻麥輪作體系中的肥料施用模式,有助于提高稻麥產(chǎn)量,降低化肥用量,提高化肥利用率?!痉椒ā勘疚耐ㄟ^稻麥輪作兩周年四季作物的田間小區(qū)試驗,以不施氮和習慣施氮為對照,研究了4種不同緩釋肥減氮處理[進口樹脂包膜尿素減氮24.3%、國產(chǎn)硫包衣尿素減氮24.3%、國產(chǎn)尿素加NAM(長效氮肥添加劑)減氮24.3%和國產(chǎn)尿素加NAM減氮10.8%]對水稻和小麥產(chǎn)量、氮肥利用率、第二周年稻麥收獲后土壤養(yǎng)分含量和兩周年土壤氮養(yǎng)分表觀平衡的影響?!窘Y(jié)果】與不施氮對照相比,所有施氮處理均提高了兩周年稻麥4季作物產(chǎn)量,習慣施氮增產(chǎn)幅度最高,小麥的氮肥增產(chǎn)效果總體高于水稻,第二周年高于第一周年; 與當?shù)亓晳T施氮量相比,所有的緩釋氮肥減氮24.3%或10.8%處理均無顯著降低兩季小麥產(chǎn)量,進口樹脂包膜尿素減氮24.3%處理和國產(chǎn)尿素加NAM減氮10.8%處理也無顯著降低兩季水稻產(chǎn)量,但是國產(chǎn)尿素加NAM減氮24.3%處理顯著降低了第二季水稻產(chǎn)量,國產(chǎn)硫包衣尿素減氮24.3%顯著降低了兩季水稻產(chǎn)量; 與當?shù)亓晳T施氮量相比,4個緩釋氮肥減氮處理均提高了第一和第二周年氮肥利用率,顯著降低了兩周年稻田土壤養(yǎng)分氮盈余量,其中國產(chǎn)尿素加NAM減氮24.3%處理氮肥利用率較高,同時土壤氮盈余量較少,說明緩釋氮肥減量在提高肥料利用率和降低氮的環(huán)境效應上具有一致的優(yōu)勢; 不同緩釋氮肥對土壤養(yǎng)分含量的影響無明顯規(guī)律性?!窘Y(jié)論】在目前稻麥輪作體系中,緩釋氮肥減施對小麥產(chǎn)量具有較好的穩(wěn)定效果,但是個別緩釋氮肥減施對水稻有減產(chǎn)風險,有必要依據(jù)稻田土壤氮素轉(zhuǎn)化特點,研制水稻專用緩釋氮肥,適當降低水稻季緩釋氮肥的施用量。
稻麥輪作; 緩釋肥料; 氮減量; 產(chǎn)量; 土壤養(yǎng)分
緩/控釋肥被稱為高效兼環(huán)境友好的肥料類型,其原理是通過減緩或控制肥料養(yǎng)分在土壤中的轉(zhuǎn)化過程和釋放速率,達到養(yǎng)分的釋放與作物需求同步,實現(xiàn)高產(chǎn)高效的目的[6-9]。據(jù)報道,在多種糧食作物和經(jīng)濟作物上,包括水稻、小麥、玉米、大豆、茶葉、西瓜、煙草、棉花、甜菜、高粱和一些園林植物等,緩/控釋肥具有增產(chǎn)、提高肥料利用率和保護生態(tài)環(huán)境的作用[7-8]。另外,也存在緩/控釋肥不增產(chǎn)的觀點[7]。目前,緩/控釋肥的肥效研究主要集中在單季作物,關于緩/控釋肥對周年輪作作物產(chǎn)量和肥料利用率的影響報道較少,多年輪作的報道更少。由于緩/控釋肥的養(yǎng)分釋放速率低,從而減少了肥料的揮發(fā)、淋失和固定[7]。與普通肥料相比,緩/控釋肥的肥效時間更長,其肥效在后季作物中也可能進一步發(fā)揮。另外,肥料表觀利用率低的另一個主要原因是大量的肥料殘留在土壤中,未被當季作物吸收利用。實際上這部分殘留肥料對作物仍是有效的[10]。因此,研究緩/控釋肥對多年輪作體系作物產(chǎn)量和肥料利用率的影響具有重要意義。本研究通過稻麥輪作兩周年4季作物的田間小區(qū)試驗,研究了緩釋氮肥減量對稻麥輪作體系中作物產(chǎn)量、氮肥利用率和土壤養(yǎng)分含量的影響,以期為緩釋肥在稻麥輪作體系中的應用提供技術支持。
1.1供試材料
試驗地位于江蘇鎮(zhèn)江揚中市油坊鎮(zhèn),試驗時間為2009年10月至2011年10月。試驗地土壤為水稻土,2009年10月試驗開始前0—20 cm土層土壤有機質(zhì)含量31.3 g/kg,堿解氮95.2 mg/kg,Olsen-P 4.13 mg/kg,速效鉀95.5 mg/kg,pH 7.82。供試小麥品種為揚麥18,水稻品種為鎮(zhèn)稻10號。
1.2試驗設計
試驗采用隨機區(qū)組設計,共設6個處理: 1)不施氮對照(N0); 2)習慣施肥(根據(jù)當時農(nóng)民的習慣施肥量); 3)緩釋氮肥處理Ⅰ(20%普通尿素+80%國產(chǎn)硫包衣尿素); 4)緩釋氮肥處理Ⅱ(20%普通尿素+80%進口樹脂包膜尿素); 5)緩釋氮肥處理Ⅲ(普通尿素+0.8%NAM抑制劑,充分混勻); 6)緩釋氮肥處理Ⅳ(普通尿素+0.8%NAM抑制劑,充分混勻)。每個處理重復3次。NAM是長效氮肥添加劑,主要成分是硝化抑制劑和脲酶抑制劑。試驗各處理具體施肥量見表1。習慣施肥處理按照農(nóng)民的施肥習慣施肥,氮肥分基肥和追肥多次施用,其它緩釋氮肥處理的氮肥進行一次性施肥。小區(qū)設計、其他養(yǎng)分施用量、水分和田間管理等具體措施同文獻[11]。小區(qū)面積為20 m2(2.5 m×8 m),每小區(qū)和區(qū)組之間均筑田埂隔離,四周設保護行。麥季采取條播方式精量播種,每小區(qū)播種行數(shù)、播種量一致。氮肥為普通尿素,磷肥為普鈣,鉀肥為硫酸鉀。稻麥2季磷、鉀肥均一次性以基肥施入。麥季氮肥基蘗肥70%,拔節(jié)孕穗肥30%(追肥時間分別為2010年4月10日和2011年4月13日); 稻季氮肥基肥40%、蘗肥20%、穗肥25%、粒肥15%,基肥時間分別為2010年6月11日和2011年6月17日,追肥時間分別為2010年6月25日、8月25日、9月10日和2011年6月30日、8月30日、9月12日。小麥季分別于2009年10月12日和2010年10月15日播種,播種量135 kg/hm2,下年6月10日收獲。水稻季于5月24日育秧,分別于2010年6月13 日和2011年6月15月移栽,行距30 cm,株距13.5 cm,每公頃24.6萬穴。水分及其他田間管理均采用農(nóng)民常規(guī)管理方式。
表1 試驗各處理的稻麥輪作周年施肥量情況
注(Note): 減氮(%)和減磷(%)是根據(jù)稻麥輪作周年施肥量相對于習慣施肥量計算得出The percentages of N and P reduction are calculated on the basis of annual fertilizer amounts of the accustomed fertilization.
1.3分析項目與方法
土壤有機質(zhì)用重鉻酸鉀容量法; 堿解氮用堿解擴散法; Olsen-P用0.5 mol/L (pH 8.5) NaHCO3溶液浸提—鉬藍比色法; 速效鉀用1 mol/L NH4OAc浸提—火焰光度法測定; 土壤pH用電位法(水土比2.5 ∶1)測定[12]。
1.4數(shù)據(jù)處理
氮肥利用率(REN,%)=(施氮區(qū)地上部吸氮量-不施氮區(qū)地上部吸氮量)/施氮量×100;
氮肥農(nóng)學利用率(AEN,kggrain/kgN)=(施氮區(qū)子粒產(chǎn)量-不施氮區(qū)子粒產(chǎn)量)/施氮量;
氮肥偏生產(chǎn)力(PFPN,kggrain/kgN)= 施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量;
原始“偶像崇拜”是對被賦予神靈意味的象征物的崇拜;新型“偶像崇拜”多是對人的崇拜。隨著社會的發(fā)展,“偶像崇拜者”已經(jīng)被“追星族”、“粉絲”等概念代替。本文所探討的“偶像崇拜”主要是因“明星崇拜”出現(xiàn)的粉絲現(xiàn)象,以及粉絲社群對粉絲形象的重塑。
土壤氮素表觀平衡=氮肥投入量-作物收獲帶走氮量
其中,肥料投入量包括化肥投入量,作物帶走的氮量=經(jīng)濟產(chǎn)量×[1-經(jīng)濟產(chǎn)量樣品含水量(%)]×經(jīng)濟產(chǎn)量樣品的氮含量+廢棄物量×[1-廢棄物樣品含水量(%)]×廢棄物樣品的氮含量。
試驗數(shù)據(jù)采用SPSS11.5統(tǒng)計軟件進行處理,鄧肯檢驗進行多重比較。
2.1不同緩釋氮肥處理對稻麥產(chǎn)量的影響
表2不同緩釋氮肥處理的稻麥各季產(chǎn)量(kg/hm2)
Table 2Seasonal grain yields of different slow-release N fertilizers in the wheat and rice rotation system
處理Treatment20102011小麥Wheat水稻Rice小麥Wheat水稻Rice不施氮N03434b06100c03243b4617dab習慣施肥Customfertilizer6967a10351a07950a9250aab緩釋氮肥ⅠSlow-releasefertilizerⅠ6500a09567b07450a8317cab緩釋氮肥ⅡSlow-releasefertilizerⅡ6617a09884ab7500a8634abc緩釋氮肥ⅢSlow-releasefertilizerⅢ6017a10184a07794a8484bca緩釋氮肥ⅣSlow-releasefertilizerⅣ6134a10234a07850a9084abc
注(Note): 同列數(shù)據(jù)后不同字母表示處理間差異達5%顯著水平 Values followed by different letters in a column are significant among treatments at the 5% level.
與習慣施肥相比,2010年和2011年4個緩釋氮肥處理對小麥產(chǎn)量均無顯著影響(表2)。說明在目前試驗條件下,采用緩釋氮肥,連續(xù)兩年減氮24%,不會顯著降低小麥產(chǎn)量。水稻與小麥的情況不同,與習慣施肥比較,2010年和2011年緩釋氮肥處理Ⅰ的水稻產(chǎn)量顯著降低,2011年緩釋氮肥處理Ⅲ的水稻產(chǎn)量顯著降低,其他緩釋肥處理與習慣施氮處理之間無顯著差異。緩釋氮肥處理Ⅰ是國產(chǎn)硫包衣尿素,緩釋氮肥處理Ⅱ為進口樹脂包衣尿素,表明進口樹脂包衣尿素在水稻上的效果優(yōu)于國產(chǎn)硫包衣尿素。緩釋氮肥處理Ⅲ和Ⅳ均使用普通尿素和NAM添加劑,緩釋氮肥處理Ⅲ比緩釋氮肥處理Ⅳ減氮量多13.5個百分點,因此在使用NAM添加劑時,過多地降低氮肥用量,也會降低第二季水稻產(chǎn)量。
表3 不同緩釋氮肥處理對稻麥周年總產(chǎn)量的影響(kg/hm2)
注(Note): 同列數(shù)據(jù)后不同字母表示處理間差異達5%顯著水平 Values followed by different letters in a column are significant among treatments at the 5% level.
2.2不同緩釋氮肥處理對稻麥輪作周年作物吸氮量和氮肥利用率的影響
第一周年緩釋氮肥Ⅱ的氮肥農(nóng)學利用率顯著高于緩釋氮肥Ⅳ和習慣施肥處理,其他處理之間差異不顯著; 第二周年緩釋氮肥處理Ⅱ和Ⅲ的氮肥農(nóng)學利用率顯著高于習慣施肥處理,其他處理之間無顯著差異。第一周年緩釋氮肥處理Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的氮素偏生產(chǎn)力均顯著高于緩釋氮肥Ⅳ和習慣施肥處理,但前三者之間無顯著差異,緩釋氮肥Ⅳ和習慣施肥處理之間的氮素偏生產(chǎn)力差異不顯著。第二周年所有緩釋氮肥處理的氮素偏生產(chǎn)力均顯著高于習慣施肥處理,緩釋氮肥Ⅳ在所有緩釋氮肥處理中的氮素偏生產(chǎn)力最低??傮w來看,緩釋氮肥處理Ⅱ和Ⅲ的氮肥利用率較高,對環(huán)境的影響相對較小。2.3不同緩釋氮肥處理對第二周年稻麥收獲后土壤養(yǎng)分含量的影響
分析不同緩釋氮肥處理對第二周年稻麥收獲后土壤pH、有機質(zhì)、堿解氮和有效磷含量的影響(表5、表6)。可以看出,與不施氮處理相比,緩釋氮肥處理Ⅰ和Ⅱ顯著降低了小麥收獲后的土壤pH(表5),緩釋氮肥處理Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ顯著降低了水稻收獲后的土壤pH(表6),但是習慣施肥與不施氮處理之間pH無顯著差異。這表明緩釋氮肥比習慣施肥有加重土壤酸化的趨勢,其具體原因尚不清楚。有機質(zhì)在不同施肥處理之間的差異較小,其中小麥收獲后習慣施肥處理和緩釋氮肥處理I的土壤有機質(zhì)含量較低(表5),水稻收獲后不同處理之間土壤有機質(zhì)含量無顯著差異(表6)。小麥收獲后,緩釋氮肥處理Ⅱ和Ⅲ的土壤堿解氮含量較低,而緩釋氮肥處理Ⅳ的土壤堿解氮含量較高,其他處理居中(表5); 水稻收獲后,習慣施肥和緩釋氮肥處理Ⅰ土壤堿解氮含量顯著高于其它處理(表6)。土壤有機質(zhì)和堿解氮含量一般在長期多年試驗條件下才會觀察出有規(guī)律的變化,目前試驗條件下的一些差異可能是因為一些間接原因?qū)е碌?。與習慣施肥比較,稻、麥兩季其他所有處理都顯著降低了土壤有效磷含量(表5、表6),這與這些處理的磷肥施用量較低有關(表1)。結(jié)果表明,不同緩釋氮肥處理之間在對土壤養(yǎng)分含量的影響方面沒有明顯規(guī)律。
表4 不同緩釋氮肥處理對周年吸氮量和氮肥利用率的影響
注(Note): TN—Total amount of N absorption; REN—Recovery efficiency of N; AEN—Agronomic efficiency of N; PFPN—Partial factor productivity of N. 同列數(shù)據(jù)后不同字母表示處理間差異達5%顯著水平 Values followed by different letters in a column are significant among treatments at the 5% level.
表5 不同緩釋氮肥處理對第2周年小麥收獲后土壤養(yǎng)分的影響
注(Note): 同列數(shù)據(jù)后不同字母表示處理間差異達5%顯著水平 Values followed by different letters in a column are significant among treatments at the 5% level.
2.4不同緩釋氮肥處理對稻麥輪作周年土壤養(yǎng)分表觀平衡的影響
土壤養(yǎng)分表觀平衡是衡量施肥狀況的指標之一。通過對不同緩釋氮肥處理二周年稻麥輪作的氮累積投入和作物氮攜出的差值來計算土壤養(yǎng)分和表觀平衡(表7)??梢钥闯?,除不施氮處理氮虧缺外,其余處理均表現(xiàn)為氮盈余。其中習慣施肥處理的氮盈余量均顯著高于其他緩釋肥處理。緩釋肥處理Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ的氮盈余量無顯著差異,緩釋肥處理Ⅲ的氮盈余量顯著低于緩釋肥處理Ⅰ和Ⅳ。緩釋肥處理Ⅲ的氮盈余量與Ⅱ無顯著差異。說明4種緩釋氮肥中緩釋氮肥處理Ⅲ(普通尿素+0.8%NAM抑制劑,充分混勻)有利于作物吸收氮,使氮養(yǎng)分盈余更少,可減少對土壤環(huán)境的不良影響。
表6 不同緩釋氮肥處理對第2周年水稻收獲后土壤養(yǎng)分的影響
注(Note): 同列數(shù)據(jù)后不同字母表示處理間差異達5%顯著水平 Values followed by different letters in a column are significant among treatments at the 5% level.
表7 小麥和水稻輪作2周年氮養(yǎng)分表觀平衡(kg/hm2)
注(Note): 同列數(shù)據(jù)后不同字母表示處理間差異達5%顯著水平 Values followed by different letters in a column are significant among treatments at the 5% level.
兩季小麥產(chǎn)量在4個緩釋氮肥之間均無顯著差異,但是兩季水稻產(chǎn)量在4個緩釋氮肥之間具有顯著差異。對于包膜肥料來說,國產(chǎn)硫包衣尿素(緩釋氮肥處理Ⅰ)降低了第一季水稻產(chǎn)量,而樹脂包膜尿素(緩釋氮肥處理Ⅱ)沒有降低第一季水稻產(chǎn)量,說明后者在水稻上效果優(yōu)于前者。因此,選擇合適的包膜材料對于水稻產(chǎn)量至關重要。關于NAM(主要成分為硝化抑制劑和脲酶抑制劑)的效果,減氮24.3%的緩釋氮肥處理Ⅲ降低了第二季水稻產(chǎn)量,而減氮10.8%的緩釋氮肥處理Ⅳ沒有明顯降低第二季水稻產(chǎn)量,二者均添加了0.8%的 NAM,說明前者供應的氮不能滿足水稻生長。因此,添加NAM時,過量減氮會造成水稻減產(chǎn)。以前大量研究結(jié)果表明,緩釋或控釋氮肥在單季水稻上能夠增產(chǎn),減少氮的損失,提高氮肥利用率[7-8, 20-25]。但是,該稻麥兩周年試驗結(jié)果說明不同的緩釋氮肥類型在水稻上的肥效不一樣,有些緩釋肥存在減產(chǎn)的風險,應該區(qū)別對待。另外,以前的研究大都比較了等氮量的控釋肥與普通尿素之間肥效的差異。然而,由于緩/控釋氮肥成本一般高于普通尿素,所以即使等氮量的緩/控釋肥在水稻上的肥效高于普通尿素,在實際中也會因為價格原因推廣起來較為困難。由于稻田土壤本身淹水,硝化能力比較弱,再加上水稻苗期需要充足的氮肥來促進分蘗,所以研究者認為水稻緩/控釋氮肥在苗期的氮素釋放速率不能過低,否則會引起苗期氮素供應不足,限制水稻苗期早發(fā)或分蘗,最終有可能導致減產(chǎn)。根據(jù)以上不同緩釋肥對產(chǎn)量的影響,結(jié)合肥料利用率和土壤養(yǎng)分平衡結(jié)果進行綜合分析,認為進口樹脂包膜尿素減氮24.3%和國產(chǎn)尿素加NAM(主要成分為硝化抑制劑和脲酶抑制劑)減氮10.8%,在保持稻麥輪作中的作物產(chǎn)量、提高氮肥利用率和減少氮的損失方面具有一定優(yōu)勢。
1)4種緩釋氮肥減施24.3%或10.8%均沒有降低兩季小麥的產(chǎn)量,4種緩釋氮肥適合于該區(qū)域稻麥輪作體系中在小麥季施用,實現(xiàn)“不降低小麥產(chǎn)量下降低施氮量”的目的,但是能否長期減量,仍值得進一步研究。
2)不同類型緩釋氮肥減施對水稻產(chǎn)量影響存在差異。其中進口樹脂包膜尿素減氮24.3%和國產(chǎn)尿素加NAM(長效氮肥添加劑)減氮10.8%沒有降低兩季水稻產(chǎn)量,但是國產(chǎn)硫包衣尿素和國產(chǎn)尿素加NAM減氮24.3%兩個處理降低了水稻產(chǎn)量。因此,選擇適宜的緩釋氮肥,對于稻麥輪作體系水稻季緩釋肥減施技術非常關鍵,不適宜的緩釋氮肥減施對水稻有減產(chǎn)的風險。
3)雖然不同緩釋氮肥減施在產(chǎn)量效應上存在差異,但是與習慣施氮相比,均提高了第一和第二周年的氮肥利用率,降低了氮在土壤中的殘留,說明緩釋氮肥在提高肥料利用率和降低氮的環(huán)境效應上具有一定的優(yōu)勢。
[1]張福鎖, 王激清, 張衛(wèi)峰, 等. 中國主要糧食作物肥料利用率現(xiàn)狀與提高途徑[J]. 土壤學報, 2008, 45(5): 915-924.
Zhang F S, Wang J Q, Zhang W F,etal. Nutrient use efficiencies of major cereal crops in China and measures for improvement[J]. Acta Pedologica Sinica, 2008, 45(5): 915-924.
[2]趙其國. 現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)與農(nóng)業(yè)安全[J]. 生態(tài)環(huán)境, 2003, 12(3): 253-259.
Zhao Q G. Modern ecological agriculture and agricultural safety[J]. Ecology and Environment, 2003, 12(3): 253-259.
[3]王德建, 林靜慧, 孫瑞娟, 等. 太湖地區(qū)稻麥高產(chǎn)的氮肥適宜用量及其對地下水的影響[J]. 土壤學報, 2003, 40(3): 426-432.
Wang D J, Lin J H, Sun R J,etal. Optimum nitrogen rate for a high productive rice-wheat system and its impact on the groundwater in the Taihu Lake area[J]. Acta Pedologica Sinica, 2003, 40(3): 426-432.
[4]薛峰, 顏廷梅, 喬俊, 等. 太湖地區(qū)稻田減量施肥的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益分析[J]. 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學報, 2009, 25(4): 26-31, 51.
Xue F, Yan T M, Qiao J,etal. Economic and environmental benefits of lower fertilizer application rate in paddy fields in Taihu area[J]. Journal of Ecology and Rural Environment, 2009, 25(4): 26-31, 51.
[5]喬俊, 顏廷梅, 薛峰, 等. 太湖地區(qū)稻田不同輪作制度下的氮肥減量研究[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報, 2011, 19(1): 24-31.
Qiao J, Yan T M, Xue F,etal. Reduction of nitrogen fertilizer application under different crop rotation systems in paddy fields of Taihu Area[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2011, 19(1): 24-31.
[6]武志杰, 周健民. 我國緩釋控釋肥料發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢及對策[J]. 中國農(nóng)業(yè)科技導報, 2001, 3 (1): 73-76.
Wu Z J, Zhou J M. Present situation, trend and strategy of control-released fertilizer and slow-released fertilizer in China[J]. Review of China Agricultral Science and Technology, 2001, 3(1): 73-76.
[7]于立芝, 李東坡, 俞守能. 緩/控釋肥料研究進展[J]. 生態(tài)學雜志, 2006, 25(12): 1559-1563.
Yu L Z, Li D P, Yu S N,etal. Research advances in slow/controlled release fertilizers[J]. Chinese Journal of Ecology, 2006, 25(12): 1559-1563.
[8]樊小林, 劉芳, 廖照源, 等. 我國控釋肥料研究的現(xiàn)狀和展望[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報, 2009, 15(2): 463-473.
Fan X L, Liu F, Liao Z Y,etal. The status and outlook for the study of controlled-release fertilizers in China[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2009, 15(2): 463-473.
[9]張夫道, 王玉軍. 我國緩/控釋肥料的現(xiàn)狀和發(fā)展方向[J]. 中國土壤與肥料, 2008, (4): 1-4.
Zhang F D, Wang Y J. Current situation and development trend of slow/controlled-release fertilizer in China[J]. Soil and Fertilizer Sciences in China, 2008, (4): 1-4.
[10]王火焰, 周健民. 肥料養(yǎng)分真實利用率計算與施肥策略[J]. 土壤學報, 2014, 51(2): 10-19.
Wang H Y, Zhou J M. Calculation of real fertilizer use efficiency and discussion on fertilization strategies[J]. Acta Pedologica Sinica, 2014, 51(2): 10-19.
[11]許仙菊, 許建平, 寧運旺, 等. 稻麥輪作周年氮磷運籌對作物產(chǎn)量和土壤養(yǎng)分含量的影響[J]. 中國土壤與肥料, 2013, (5): 75-79.
Xu X J, Xu J P, Ning Y W,etal. Effects of nitrogen-phosphorus reduction and phosphorus application patterns on crop yields and soil nutrients in rice-wheat rotation system[J]. Soil and Fertilizer Sciences in China, 2013, (5): 75-79.
[12]魯如坤. 土壤農(nóng)業(yè)化學分析方法[M]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)科技出版社, 2000, 308-316.
Lu R K. Analysis methods of soil agricultural chemistry[M]. Beijing: China Agricultural Science Technology Press, 2000. 308-316.
[13]易瓊, 張秀芝, 何萍, 等. 氮肥減施對稻-麥輪作體系作物氮素吸收、利用和土壤氮素平衡的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報, 2010, 16(5): 1069-1077.
Yi Q, Zhang X Z, He P,etal. Effects of reducing N application on crop N uptake, utilization, and soil N balance in rice-wheat rotation system[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2010, 16(5): 1069-1077.
[14]楊利, 張建峰, 張富林, 等. 長江中下游地區(qū)氮肥減施對稻麥輪作體系作物氮吸收、利用與氮素平衡的影響[J]. 西南農(nóng)業(yè)學報, 2013, 26(1): 195-202.
Yang L, Zhang J F, Zhang F L,etal. Effects of reducing N application on crop N uptake, utilization and soil N balance under rice-wheat rotation system on middle and lower reaches of Yangtze River region[J]. Southwest China Journal of Agricultural Sciences, 2013, 26(1): 195-202.
[15]張樹清, 武翻江, 牛建彪. 施用不同緩釋肥料對春小麥產(chǎn)量的影響[J]. 土壤肥料, 2004, (2): 23-25.
Zhang S Q, Wu F J, Niu J B. Effects of using different slow release fertilizers for spring wheat yield[J]. Soils and Fertilizers, 2004, (2): 23-25.
[16]王茹芳, 劉俊濱, 張夫道, 等. 摻混型緩釋肥對小麥產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J]. 中國土壤與肥料, 2007, (2): 35-37, 42.
Wang R F, Liu J B, Zhang F D,etal. Effects of bulk-blend controlled-release fertilizer on the yield and quality of wheat[J]. Soil and Fertilizer Sciences in China, 2007, (2): 35-37, 42.
[17]謝培才, 馬冬梅, 張興德, 劉傳珍.包膜緩釋肥的養(yǎng)分釋放及其增產(chǎn)效應[J]. 土壤肥料, 2005, (1): 23-28.
Xie P C, Ma D M, Zhang X D, Liu C Z. The nutrient release rate and increase production of film-coated and release fertilizer[J]. Soils and Fertilizers, 2005, (1): 23-28.
[18]王慎強, 趙旭, 邢光熹, 等. 太湖流域典型地區(qū)水稻土磷庫現(xiàn)狀及科學施磷初探[J]. 土壤, 2012, 44(1): 158-162.
Wang S Q, Zhao X, Xing G X,etal. Phosphorus pool in paddy soil and scientific fertilization in typical areas of Taihu Lake Watershed, China[J]. Soils, 2012, 44(1): 158-162.
[19]Zhao S P, Zhao X Q, Shi W M. Genotype variation in grain yield response to basal N fertilizer supply among different rice cultivars[J]. African Journal of Biotechnology, 2012, 11(59): 12298-12304.
[20]魯艷紅, 紀雄輝, 鄭圣先, 等.施用控釋氮肥對減少稻田氮素徑流損失和提高水稻氮素利用率的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報, 2008, 14(3): 490-495.
Lu Y H, Ji X H, Zheng S X,etal. Effect of controlled-release nitrogen fertilizer on reducing nitrogen runoff loss and increasing nitrogen recovery efficiency of rice plant[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2008, 14(3): 490-495.
[21]陳賢友, 吳良歡, 韓科峰, 等. 包膜尿素和普通尿素不同摻混比例對水稻產(chǎn)量與氮肥利用率的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報, 2010, 16 (4): 918-923.
Chen X Y, Wu L H, Hang K F,etal. Effects of different mixture rates of coated urea and prilled urea on rice grain yield and nitrogen use efficiency[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2010, 16(4): 918-923.
[22]徐明崗, 李菊梅, 李冬初, 等.控釋氮肥對雙季水稻生長及氮肥利用率的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報, 2009, 15(5): 1010-1015.
Xu M G, Li J M, Li D C,etal. Effect of controlled-release nitrogen fertilizer on growth and fertilizer nitrogen use efficiency of double rice in southern China[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2009,15(5): 1010-1015.
[23]鄒應斌, 賀帆, 黃見良, 熊遠福. 包膜復合肥對水稻生長及營養(yǎng)特性的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報, 2005, 11(1): 57-63.
Zou Y B, He F, Huang J L, Xiong Y F. Effects of coated-compound fertilizer on the growth and nutrition characteristics of double cropping rice (OryzasativaL.)[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2005, 11(1): 57-63.
[24]宋付朋, 張民, 史衍璽, 胡瑩瑩.控釋氮肥的氮素釋放特征及其對水稻的增產(chǎn)效應[J]. 土壤學報, 2005, 42(4): 619-627.
Song F P, Zhang M, Shi Y X, Hu Y Y. Releasing characteristics of controlled-release nitrogen fertilizer and its effects on rice yield[J]. Acta Pedologica Sinica, 2005, 42(4): 619-627.
[25]符建榮. 控釋氮肥對水稻的增產(chǎn)效應及提高肥料利用率的研究[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報, 2001, 7(2): 145-152.
Fu J R. Effects of controlled release fertilizer on rice yield and N recovery[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2001, 7(2): 145-152.
Effects of slow-released nitrogen fertilizers with different application patterns on crop yields and nitrogen fertilizer use efficiency in rice-wheat rotation system
XU Xian-ju, MA Hong-bo, NING Yun-wang, WANG Ji-dong, ZHANG Yong-chun*
(InstituteofAgriculturalResourceandEnvironment,JiangsuAcademyofAgriculturalSciences/ScientificObservingandExperimentalStationofArableLandConservation(Jiangsu),MinistryofAgriculture,Nanjing210014,China)
【Objectives】Rice-wheat rotation is one of the most important agricultural cultivation systems in China where large amounts of fertilizer are applied. Yield increases of rice and wheat, decrease of fertilizer application amount, and increase of fertilizer use efficiency can benefit from research on application patterns and methods of various fertilizers in such rice-wheat rotation regions. Slow-released fertilizers as nutrient-efficient and environment-friendly fertilizers have been extensively reported to function in increasing yields and fertilizer use efficiencies in various crop species. However, less attention is paid to effects of slow-released fertilizers in crop rotation system, especially rice-wheat rotation system which is the most important rotation system in southern China. 【Methods】Here, the effects of different slow-released fertilizers on the yields of rice and wheat, the use efficiency of nitrogen fertilizer, the contents of soil nutrients, and the soil nitrogen balance were studied through a two-year field plot experiment of the rice-wheat rotation. There were six experimental treatments including no nitrogen, custom fertilizer, slow-release fertilizer Ⅰ (20% common urea + 80% sulfur coated urea), slow-release fertilizer Ⅱ (20% common urea + 80% polymer coated urea), slow-release fertilizer Ⅲ (common urea + 0.8% NAM) and slow-release fertilizer Ⅳ (common urea + 0.8% NAM). Among them, the nitrogen application amounts of the slow-release fertilizer Ⅰ, slow-release fertilizer Ⅱ and slow-release fertilizer Ⅲ were reduced by 24.3%, and the nitrogen application amount of slow-release fertilizer Ⅳ was reduced by 10.8%. 【Results】Compared with the no nitrogen application, all treatments with the nitrogen application increase the yields of wheat and rice in every year. Among these treatments, the custom fertilizer shows the highest yield increases. The effects of the fertilizer are more significant on wheat than on rice and in the second year than in the first year. Compared with the accustomed fertilization application, the decreases of the N application by 24.3% or 10.8% do not decrease wheat yields in two seasons for all investigated slow-released fertilizers, and the reductions of the nitrogen application by 24.3% using polymer coated urea and by 10.8% using common urea + NAM also do not decrease rice yields in two seasons. However, when the N application of slow-released fertilizers is reduced by 24.3%, the rice yields are decreased in the second season using the common urea + NAM, and in two seasons using the sulfur coated urea. The nitrogen fertilizer use efficiencies of all investigated slow-released fertilizers are higher than those of the accustomed fertilization application, and at the same time, there is less soil remaining nitrogen in the all treatments of the slow-release fertilizers compared with the accustomed fertilization application. Among 4 slow-release fertilizers, the slow-release fertilizer Ⅲ shows higher nitrogen fertilizer use efficiency and less soil remaining nitrogen, indicating its potential in the rice-wheat rotation system for increasing nitrogen use efficiency and decreasing nitrogen loss. No obvious change patterns are found in the effects of different slow-released fertilizers on soil nutrient contents.【Conclusions】These results suggest that, in the present condition of the rice-wheat rotation system, the slow-released fertilizers exhibit better effects on wheat than on rice, as the reduction of N application amount for some slow-released fertilizers decreases rice yields. Thus, it seems necessary to research and develop the specific slow-released fertilizers suitable for rice.
rice-wheat rotation; slow-released fertilizer; N reduction; yield; soil nutrients
2014-09-28接受日期: 2015-01-26網(wǎng)絡出版日期: 2015-07-17
江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新引導資金項目[CX(15)1004]; 公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(201003014-1-2); 國家自然科學基金項目(41201278); 上海市科學技術委員會科研計劃項目(14395810602)資助。
許仙菊(1976—),女,山西絳縣人,博士,副研究員,主要從事土壤質(zhì)量管理方面的研究。
Tel: 025-84391171, E-mail: xuxianju76@163.com。 *通信作者Tel: 025-84390242, E-mail: yczhang66@sina.com
S344.1; S145.6
A
1008-505X(2016)02-0307-10