氰氨化鈣顆粒肥在水稻栽培中的應用效果初探

唐利忠，劉思超，李　超，石　泉，易鎮(zhèn)邪，周文新

(湖南農業(yè)大學農學院，長沙 410128)

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氰氨化鈣顆粒肥在水稻栽培中的應用效果初探

唐利忠，劉思超，李超，石泉，易鎮(zhèn)邪*，周文新*

(湖南農業(yè)大學農學院，長沙 410128)

為初步探討氰氨化鈣顆粒肥在水稻栽培中的應用效果，采用雙季晚稻田間小區(qū)試驗，探討了不同施肥處理對水稻主要農藝性狀、生理特性、產量及產量構成因素的影響。結果表明：氰氨化鈣顆粒肥能促進水稻生育前期分蘗的發(fā)生，且氰氨化鈣施用量越大，效果越好；在株高、干物質積累和葉面積指數(shù)方面，各處理的效果總體為施用氰氨化鈣300 kg/hm2>常規(guī)施肥>施用氰氨化鈣150 kg/hm2。水稻施用氰氨化鈣顆粒肥能提高生育前期葉綠素含量和根系傷流量。與常規(guī)施氮處理相比，施用氰氨化鈣300 kg/hm2處理單位面積有效穗數(shù)增加16.3%。施用氰氨化鈣150 kg/hm2處理水稻在每穗粒數(shù)上比常規(guī)處理高8.1%。但3種處理在產量、結實率和千粒重方面并無顯著差異。

水稻；栽培；施肥；氰氨化鈣顆粒肥

氰氨化鈣，又名石灰氮、氰氨基化鈣、碳氮化鈣等，純品為白色晶體，不純品為灰黑色粉末，有特殊臭味，遇水產生易燃易爆氣體。20世紀30～70年代，傳統(tǒng)氰氨化鈣粉末肥為世界糧食作物的增產增收做出了巨大的貢獻，但其施肥時有惡臭、肥效遲緩、施肥時毒性大、污染嚴重，這一系列缺點限制了它在農業(yè)生產領域的進一步應用。為此，國內外研究者開始嘗試對其進行顆?；男?，并嘗試拓寬其應用領域。1925年，Ejnar RS和Paulinus ZA最早申請了氰氨化鈣造粒技術的專利[1]。我國科學家于1999年通過噴涂液體添加劑的方式，也成功制備出了顆粒氰氨化鈣并申請了專利[2]。顆?；璋被}肥不僅更便于運輸、減少損失，更大大提高了其安全性和肥效，更使其在設施栽培、果樹栽培以及作為植物生長調節(jié)劑在打破雜草種子休眠等方面得到了廣泛的應用。

氰氨化鈣水解最終形成可供植物吸收利用的銨態(tài)氮，其反應中間體氰胺(在堿性或高溫條件下產生雙氰胺)有毒，是多種農藥的中間體，故氰氨化鈣常作為一種兼具土壤殺蟲(菌)效果的氮素肥料在設施農業(yè)和果園中使用[3～6]。另外，氰氨化鈣也是一種堿性肥料，其純品微溶于水，氮素養(yǎng)分需要經(jīng)過多次水解才能為植物利用，故氰氨化鈣也常作緩釋肥和土壤改良劑施用于酸性土壤[7，8]。目前，針對氰氨化鈣顆粒肥的研究報導，主要集中在其對設施栽培土壤的改良效果和作物病蟲害防治效果，而作為緩釋肥和土壤改良劑在水稻等大田作物中的基礎研究及應用研究則鮮有報導。本研究旨在初步探討氰氨化鈣顆粒肥在水稻栽培中的應用效果，以期為氰氨化鈣顆粒肥在水稻栽培領域的應用提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1供試材料與設計

本研究采用田間小區(qū)試驗方法進行，供試土壤為紫砂泥田。供試水稻品種為盛泰優(yōu)018，屬三系雜交中熟晚稻，全生育期114.5 d。試驗于2015年晚稻季在衡陽縣開展，供試土壤基本理化性狀如表1所示。

表1　供試土壤基本理化性狀Table 1　Basic physical and chemical properties of the tested soil

于6月29日播種，7月25日移栽，每穴3棵基本苗，小區(qū)面積3 m×9 m，行株距16.7 cm×20 cm。試驗設置CK，N，CN1，CN2共4個處理，分別為不施肥空白對照處理，常規(guī)施氮(復合肥375 kg/hm2+尿素121.2 kg/hm2)處理，施用氰氨化鈣150 kg/hm2+復合肥375 kg/hm2+尿素59.8 kg/hm2處理，施用氰氨化鈣300 kg/hm2+復合肥375 kg/hm2處理(表2)。每處理3次重復，3個施肥處理的施氮標準為150 kg/hm2純氮。施肥按照當?shù)亓晳T進行：復合肥375 kg/hm2(N∶P2O5∶K2O=25∶10∶16)，氯化鉀112.5 kg/hm2，用尿素將每處理純氮補足到150 kg/hm2。氰氨化鈣顆粒肥于移栽前1周施入并翻耕入土，氮肥、復合肥和鉀肥分別按照分蘗肥、穗肥和粒肥為總施肥量的60%、20%和20%施用。小區(qū)間做田埂，田埂上覆蓋塑料薄膜，并將薄膜埋入土內，防止側滲，并分別使用獨立的排灌渠道。

表2　不同處理施肥量及肥料運籌Table 2　Amount and management of fertilizers in different treatments

1.2取樣方法與測定項目

水稻主要農藝性狀：移栽后每周測定一次水稻莖蘗數(shù)；于分蘗盛期、孕穗期、齊穗期、灌漿期和成熟期按各小區(qū)平均莖蘗數(shù)取水稻樣5株，測定株高；長寬法測葉面積；分部位裝袋，105℃殺青30 min，80℃烘干至恒重，測定地上部分干物質重。

水稻葉片及根系生理特性：于分蘗盛期、孕穗期、齊穗期、灌漿期和成熟期按各小區(qū)平均莖蘗數(shù)取水稻5株，SPAD儀隨機測10片劍葉葉綠素含量；原位按各小區(qū)平均莖蘗數(shù)取水稻2株，用剪刀從莖基部以上5 cm處剪去，用差量法(吸水脫脂棉測定時用密封袋裝好，密封)測定水稻傷流量。

考種與計產：收獲后測定每處理每穗粒數(shù)、千粒重、結實率(水選法區(qū)分空癟粒)，每小區(qū)實收3 m2計產。

1.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計

數(shù)據(jù)采用Excel 2007進行處理，用SPSS 22.0進行統(tǒng)計分析，最小顯著性差異法進行差異顯著性分析。

2　結果與分析

2.1不同處理對水稻主要農藝性狀的影響

2.1.1莖蘗動態(tài)

當前，水資源管理方面的法律制度體系已初步形成。主要包括：法律層面的《中華人民共和國水法》（以下簡稱《水法》）；法規(guī)層面的《取水許可和水資源費征收管理條例》、《河北省實施 〈水法〉辦法》；規(guī)章層面的《建設項目水資源論證管理辦法》、《取水許可管理辦法》、《河北省取水許可制度管理辦法》、《河北省水資源費征收使用管理辦法》和《河北省全社會節(jié)約用水若干規(guī)定》，這些制度為規(guī)范地下水開采行為，緩解地下水超采起到了一定作用。

如圖1所示，從移栽后6 d開始至移栽后27 d，水稻單穴莖蘗數(shù)動態(tài)規(guī)律呈CN2>CN1>N>CK；但從移栽后32 d至38 d(孕穗期)，CN2、CN1處理的單株莖蘗數(shù)有所下降，而處理N則穩(wěn)中有升；到孕穗期，3個施氮處理的單株莖蘗數(shù)基本持平至34～35蘗，但仍比CK高13蘗?？梢姡噍^于單獨施用尿素處理，氰氨化鈣顆粒肥+尿素處理在前期促蘗能力強，但受制于群體惡化和人為曬田控制無效分蘗，多數(shù)無效分蘗死亡。

圖1　不同處理的水稻莖蘗動態(tài)Fig.1　Stem and tiller growth dynamic of rice with different treatments

2.1.2株高

由圖2可以看出，CK處理在整個生育期其株高明顯矮于其他處理20 cm左右，處理CN2和N在整個生育期并無顯著差異，而CN1處理水稻株高在分蘗盛期、孕穗期、齊穗期和灌漿期低于CN2處理10.0%、1.9%、7.0%和5.3%，低于N處理10.0%、3.5%、7.8%和2.4%，可能是由于CN1處理水稻供氮不足造成的?？傮w來看，本試驗中單獨施用尿素和氰氨化鈣顆粒肥+尿素的處理對水稻需氮并未造成顯著差異。另外，所有處理水稻從孕穗期至齊穗期，株高增長迅速，可能是此時為水稻的需肥高峰期，物質合成積累量較大所致。

圖2　不同處理的水稻株高Fig.2　Plant height of rice with different treatments

2.1.3地上部分干物質重

水稻干物質重變化，能在很大程度上反應水稻物質積累量的變化。由表3可知，在分蘗盛期，莖、葉干物質積累及其總量呈CN2>CN1>N>CK趨勢，其中CN2處理葉片干物重比處理CN1和N分別高12.4%和20.6%，并與后者差異達顯著水平(p=0.003)；而水稻莖稈干物重三者差異不顯著。孕穗期水稻莖、葉干物質積累呈CN1>CN2>N>CK的規(guī)律，三個施肥處理之間差異不顯著，但三者與CK處理差異達極顯著水平(p<0.001)。到齊穗期，處理CN2、CN1和N三者在穗重及干物質總量呈N>CN1>CN2規(guī)律，但差異皆不顯著；葉重為CN2>N>CN1，莖重為CN1>N>CN2；可見，齊穗期由營養(yǎng)器官向生殖器官物質轉移規(guī)律為N>CN1>CN2。到灌漿期，水稻葉、莖、穗三者干物重皆呈現(xiàn)出CN2>N>CN1>CK的規(guī)律；其中三個施肥處理葉重與CK處理差異極顯著(p<0.001)，CN2和N處理水稻莖重與CK差異極顯著(p<0.001)，與CN1處理差異不顯著；CN2處理水稻穗重與CK差異極顯著(p<0.001)，與CN1和N處理差異不顯著?？傮w而言，施用氰氨化鈣對水稻生育早期干物質積累促進作用較大，而常規(guī)施氮處理在水稻生育中期干物質積累較快；CN2處理在水稻物質積累方面要優(yōu)于CN1和N，特別是在單穗干重方面，CN2處理比N和CN1處理分別重2 g和4 g；另外，4個處理從孕穗期到齊穗期干物質總重增長迅速，而從齊穗期至灌漿期穗重增加比較明顯。

表3　不同處理的水稻地上部分干物質重(g/穴)Table 3　Dry matter weight of the over-ground parts of rice with different treatments

注：同列數(shù)據(jù)不同大寫字母代表極顯著差異水平(p≤ 0.01)，不同小寫代表顯著差異水平(p≤ 0.05)。

2.1.4葉面積指數(shù)

葉面積指數(shù)(LAI)是反映水稻群體生長狀況的一個重要指標，其大小與水稻產量密切相關。如圖3，對照處理在整個生育期葉面積指數(shù)都處于一個較低水平(LAI<2.0)，且在分蘗盛期至齊穗期都處于上升水平，齊穗期至灌漿期有略微下降，但幅度不大。與對照處理不同，CN2、CN1和N處理的葉面積指數(shù)在分蘗盛期就與對照處理峰值處于同一水平，在孕穗期達到峰值，孕穗期至齊穗期迅速下降，這可能與無效分蘗的死亡有關。另外，CN2、CN1和N處理的葉面積指數(shù)雖然在整個生育期并無顯著差異，但總體呈CN2>N>CN1的規(guī)律。

圖3　不同處理的水稻葉面積指數(shù)(LAI)Fig.3　Leaf area index (LAI) of rice with different treatments

2.2不同處理對水稻生理特性的影響

2.2.1水稻葉片葉綠素含量

葉片葉綠素含量與土壤氮素和鎂含量密切相關。由圖4可知，水稻葉綠素含量在分蘗盛期處于較高水平，孕穗期含量較低，然后在齊穗期和灌漿期緩慢回升，這與測量葉位和葉齡有關(分蘗盛期測倒2葉，其余時期測劍葉)。對照處理在水稻各個生育期葉綠素含量較低，與其極低的供氮水平有關。理論上，氰氨化鈣顆粒肥具有一定的緩釋效果，CN2、CN1處理水稻葉綠素含量在生育中、后應高于N處理，而實測結果表明，N處理在孕穗期、齊穗期和灌漿期水稻葉綠素含量分別比CN1處理高7.8%、6.2%、0.7%，比CN2處理高9.0%、7.3%、2.5%。這可能有兩方面原因：1)氰氨化鈣顆粒肥緩釋期較長，在葉綠素形成高峰期氮素釋放不完全；2)氰氨化鈣水解產物單氰胺和雙氰胺對葉綠素形成有抑制效果。

圖4　不同處理的水稻葉綠素含量Fig.4　Leaf chlorophyll content of rice with different treatments

2.2.2水稻根系傷流量

傷流量是表征水稻根系活力的一個重要指標，傷流量大，表明根系活力強，水分和營養(yǎng)物質從地下部分向地上部分轉運暢通。如圖5所示，CN2、CN1和N處理在水稻分蘗盛期傷流量較大，且處理CN2>N，表明在提前一周施用氰氨化鈣條件下，CN2處理養(yǎng)分釋放較多，根系生長較快，活力較強。而到孕穗期，CN2和N處理水稻根系活力分別下降45%和25%，CN1處理基本保持不變。齊穗期到灌漿期，CN2處理單株水稻根系傷流量基本保持在較低水平(0.7 g/h)；常規(guī)施肥N處理單株水稻根系傷流量提高13.9%，達

圖5　不同處理的水稻根系傷流量Fig.5　Damage flow rate of rice roots with different treatments

0.9 g/h；CN1處理單株水稻根系傷流量下降21.1%，至0.68 g/h?？傮w而言，在水稻生育后期，未施氰氨化鈣的N處理水稻根系活力明顯高于施用氰氨化鈣的CN2和CN1處理?？赡苁怯捎诤笃趩吻璋贩e累較多，對水稻根系有一定的毒害作用；而N處理后期根系活力有一定的提升，可能是由于后期無明顯灌水，土壤通氣性改善所致。

2.3不同處理對產量及產量構成因素的影響

如表4所示，對照處理與CN2、CN1和N三個處理幾乎在產量和所有的產量構成因素間存在極顯著差異(p<0.001)，其產量比施肥處理約低2.6 t/hm2，而只在穗粒數(shù)方面略有不同——低于CN2和N處理13.7%，呈顯著差異水平(p=0.02)。常規(guī)施肥N處理在產量上與施用氰氨化鈣的CN2和CN1處理并無顯著差異。通過分析產量構成因素可以發(fā)現(xiàn)，常規(guī)施肥N處理有效穗數(shù)比CN2處理低14.0%，達顯著差異水平(p=0.02)，比CN1處理有效穗數(shù)低8.9%，但并無顯著性差異；CN2處理有效穗數(shù)高于CN1處理5.6%，但差異不顯著。N處理每穗粒數(shù)與CN2處理基本無差異，低于CN1處理7.6%，但差異不顯著。結實率方面，CN1處理比常規(guī)施肥N與CN2處理略低，但無顯著差異。各處理之間千粒重基本無差異。

表4　不同處理的產量及產量構成因素Table 4　Rice yield and yield components with different treatments

3　討論

3.1不同處理對水稻主要農藝性狀的影響

本研究中，施用氰氨化鈣處理的水稻莖蘗數(shù)在水稻生育前期明顯高于常規(guī)施肥處理，但在水稻生育中后期兩者基本持平?？赡苁怯捎谇璋被}顆粒肥能促進土壤有機質分解和養(yǎng)分釋放，從而促進水稻分蘗的發(fā)生，這與Zhang等在黃瓜栽培土壤中施用氰氨化鈣顆粒肥+秸稈還田的研究結論一致[9]。但在16.7 cm×20 cm的定植密度下，多發(fā)的分蘗大部分為無效分蘗，在孕穗期后逐漸死亡。故施用氰氨化鈣顆粒肥的水稻應適當減小定植密度，以便多發(fā)的分蘗轉化為有效分蘗。

水稻株高、干物質重和葉面積指數(shù)與土壤氮素供應密切相關。本研究中不同處理對三者的影響整體呈CN2>N>CN1的規(guī)律。氰氨化鈣顆粒肥具有一定的緩釋效果和促進土壤有機質分解及改善微生物結構的作用[10～12]。CN2處理施用氰氨化鈣顆粒肥達300 kg/hm2，加速了有機質分解和養(yǎng)分釋放，改善了微生物結構，使土壤酶活性提高，彌補甚至超過了作為緩釋肥在水稻生育關鍵時期所缺失的養(yǎng)分。而CN1處理施用氰氨化鈣顆粒肥150 kg/hm2，在水稻關鍵生育期(特別是前期)補償效應不顯著，導致養(yǎng)分供應不足。

3.2不同處理對水稻生理特性的影響

葉綠素含量和根系活力方面，施用氰氨化鈣的CN2和CN1處理在生育中、后期其葉綠素含量和根系活力都低于常規(guī)施氮處理。這可能與氰氨化鈣顆粒肥緩釋期較長，在葉綠素形成高峰期氮素釋放不完全有關[10]。該研究結果與唐拴虎等研究施用緩釋肥條件下，水稻后期生理活性較低一致[13]；另外，也可能是由于施用氰氨化鈣處理在水稻生育中、后期單氰胺和雙氰胺積累較多，對葉綠素形成有抑制效果和對水稻根系有一定的毒害作用，這與氰氨化鈣防治雜草機理類似，也是氰氨化鈣顆粒肥需要提前施用的原因之一[14]。而常規(guī)施氮處理后期根系活力有一定的提升可能是由于后期無明顯灌水，土壤通氣性得到改善所致。

3.3不同處理對水稻產量及產量構成因素的影響

本研究中，施用氰氨化鈣顆粒肥300 kg/hm2處理比常規(guī)施氮處理產量高3%。通過分析水稻產量構成因素，發(fā)現(xiàn)只在有效穗數(shù)方面存在顯著差異：CN2處理有效穗數(shù)顯著高于常規(guī)施氮處理，而施用氰氨化鈣顆粒肥150 kg/hm2的CN1處理有效穗數(shù)也比常規(guī)施氮處理高，這與各處理水稻主要農藝性狀規(guī)律一致，說明氰氨化鈣顆粒肥在促進分蘗發(fā)生和提高水稻有效穗數(shù)方面具有顯著效果。此研究結果與韓信等在一季稻中施用氰氨化鈣的研究結果一致[15]。另外，CN2處理水稻在每穗粒數(shù)和千粒重上的不足，是導致其產量提升并不顯著的重要原因，而具體的原因還有待考究。

4　結論

施用氰氨化鈣顆粒肥能促進水稻生育前期分蘗的發(fā)生，且氰氨化鈣施用量越大，效果越好，但定植密度不變條件下會導致大量無效分蘗的發(fā)生；在株高、干物質積累和葉面積指數(shù)方面，均為CN2>N>CN1，說明施用氰氨化鈣顆粒肥300 kg/hm2處理有利于水稻物質積累和形態(tài)建成。

施用氰氨化鈣顆粒肥處理水稻在生育前期葉綠素含量較高；但降低了水稻中、后期葉綠素含量，且施用量越大，降低效果越顯著。與葉綠素含量變化規(guī)律類似，施用氰氨化鈣顆粒肥300 kg/hm2處理水稻在分蘗盛期根系活力最強，而水稻生育中、后期根系活力下降明顯；而常規(guī)施肥后期根系活力較高。

與常規(guī)施氮處理相比，施用氰氨化鈣顆粒肥150、300 kg/hm2并沒有顯著提高水稻產量，但后者顯著提高了單位面積有效穗數(shù)，與常規(guī)施氮處理呈顯著差異水平。CN1處理水稻在每穗粒數(shù)上比CN2和N高8%，但差異并不顯著。三者在結實率、千粒重方面并無顯著差異。

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Preliminary Study on the Effects of Granular Calcium Cyanamide Fertilizer Applied in Rice Cultivation

TANG Lizhong，LIU Sichao，LI Chao，SHI Quan，YI Zhenxie*，ZHOU Wenxin*

(College of Agronomy，Hunan Agricultural University，Changsha，Hunan 410128，China)

The field experiment of granular calcium cyanamide fertilizer (CaCN2) applied in double harvest late rice was carried out to study the effects of CaCN2on rice growth and yield.The main agronomic traits，physiological properties，yield and yield components of rice were analyzed.The results showed that the granular CaCN2fertilizer promoted the occurrence of tillers in early rice growth stage，and increased the tillers with the increasing CaCN2.The whole treatment effect on rice plant height，dry matter accumulation and leaf area index was in the order of “CaCN2300 kg/hm2”>“general nitrogen fertilizer”>“CaCN2150 kg/hm2”.CaCN2application increased rice chlorophyll content and root bleeding rate in early growth stage；promoted rice productive panicle numbers by 9.8%，16.3% at level of 150 kg/hm2，300 kg/hm2respectively；increased the grains per panicle by 8.1% at 150 kg/hm2level.But there is no significant difference in rice yield，seed setting rate and thousand seed weight.

rice；cultivation；fertilization；granular calcium cyanamide fertilizer

2016-04-08

唐利忠(1991-)，男，碩士研究生，Email：975624569@qq.com。*通信作者：周文新，研究員，博士，碩士生導師，主要從事作物生理生態(tài)、作物高效栽培技術研究，Email：2640742051@qq.com；易鎮(zhèn)邪，教授，博士，博士生導師，主要從事作物高產生理與資源高效利用研究，Email：yizhenxie@126.com。

國家科技支撐計劃項目(2011BAD16B01，2012BAD04B10-01，2013BAD07B11-02)。

S511.062

A

1001-5280(2016)04-0381-06

10.16848/j.cnki.issn.1001-5280.2016.04.08