不同施氮量對水稻產(chǎn)量及肥料利用率的影響

朱榮松 沈家禾 李 勇 邱淑芬 儲亞云 （江蘇省常州市金壇區(qū)土壤肥料技術(shù)指導(dǎo)站 213200）

不同施氮量對水稻產(chǎn)量及肥料利用率的影響

朱榮松 沈家禾*李 勇 邱淑芬 儲亞云 （江蘇省常州市金壇區(qū)土壤肥料技術(shù)指導(dǎo)站 213200）

通過田間試驗，研究了不同施氮量對水稻產(chǎn)量及肥料利用率的影響。結(jié)果表明，較不施氮肥處理，施氮處理的水稻增產(chǎn)率為45.7%-68.1%，氮肥貢獻率為31.4%-40.5%，且氮肥利用率隨施肥量的增加而下降。氮肥農(nóng)學(xué)利用率、偏生產(chǎn)力、吸收利用率和生理利用率分別為8.6-18.3kg/kg、21.9-58.4 kg/kg、30.9%-51.5%和27.7-35.6 kg/kg。土壤氮素依存率為41.4%-55.9%，說明水稻氮肥吸收依賴于土壤，因此通過均衡施肥、改善土壤供氮能力，是提高水稻產(chǎn)量和節(jié)約氮肥資源的有效措施。

氮肥；水稻；產(chǎn)量；肥料效率

水稻是我國重要的糧食作物之一，在我國糧食生產(chǎn)和國民經(jīng)濟中占有重要地位。氮肥施用是提高水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的重要手段，近年來，隨著社會經(jīng)濟壓力對農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的需求，使水稻生產(chǎn)中氮肥施用量不斷加大。據(jù)統(tǒng)計，我國水稻生產(chǎn)上每年氮肥施用量占全球水稻生產(chǎn)氮肥用量的1/3左右，單季每1 hm2氮肥用量遠高于全球平均水平，氮肥的大量施用使我國成為全世界最大的氮肥生產(chǎn)國、進口國和消費國[1]。然而，我國的水稻生產(chǎn)上氮肥利用率卻遠低于發(fā)達國家，僅為30%-35%。氮肥的不合理施用和較低的利用率，在帶來水稻生產(chǎn)上氮肥增產(chǎn)效益逐漸下降的同時[2]，也引發(fā)了肥料資源浪費、生產(chǎn)效益低、生態(tài)環(huán)境污染等一系列問題[3]。針對這些問題，前人做了大量研究[4]，雖對水稻增產(chǎn)及提高氮肥利用率起到了重要作用，但這些成果主要針對某一田塊的水稻施肥研究，從區(qū)域性角度開展的研究較少，很難為區(qū)域性水稻施肥及調(diào)控提供參考和借鑒。水稻是金壇市主要糧食作物之一，明確氮肥對金壇市水稻的增產(chǎn)效應(yīng)及其利用率，對解決當前金壇地區(qū)水稻生產(chǎn)上不合理施肥等問題具有重要意義。為此，筆者于2007-2010年在金壇市布置了16個田間試驗，研究了不同施氮量對水稻產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收及肥料利用率等的影響，以期為水稻高產(chǎn)高效生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于江蘇省金壇市內(nèi)，供試土壤為中產(chǎn)田水稻土。土壤有機質(zhì)含量、全氮、有效磷（P）、速效鉀（K）、pH分別為20.1-25.3 g/kg、1.17-1.52 g/kg、12.3-18.5 mg/kg、75.3-91.2 mg/kg、6.8-7.1。

1.2 供試材料

供試水稻品種與當?shù)剞r(nóng)戶種植品種一致。肥料選用尿素（N含量46%）、普鈣（P2O5含量12%）和氯化鉀（K2O含量60%）。

1.3 肥料運籌

氮肥運籌為基肥占30%、苗肥占20%、促花肥占30%、保花肥占20%。磷肥作基肥一次性投入。鉀肥運籌為基肥占40%、促花肥占60%。

1.4 田間管理措施

采用機插秧，在秧齡20 d、葉齡3.5葉時移栽，插秧2.5萬穴/hm2，每穴3-4苗。小區(qū)筑埂覆蓋厚塑料膜，用以隔水隔肥。其它田間管理措施與當?shù)剞r(nóng)戶栽培一致。

1.5 試驗設(shè)計

試驗為2007-2010年連續(xù)4年進行的16個多點試驗，共4個處理，分別為N0、N1、N2和N3。其中氮肥施用量分4個水平：0水平不施肥，2水平指當?shù)赝扑]均衡施肥量，1水平=2水平×0.5，3水平=2水平×1.5。2水平氮（N）肥施用量為270 kg/hm2。磷（P2O5）、鉀（K2O）肥施用量分別為67.5和135 kg/hm2。每小區(qū)面積20 m2。

1.6 數(shù)據(jù)計算公式

總吸氮量（TNA）（kg/hm2）=收獲期單位面積地上部干物質(zhì)重×植株含氮量；氮肥貢獻率（NCR）（%）=（施氮區(qū)產(chǎn)量-無氮區(qū)產(chǎn)量）/施氮區(qū)產(chǎn)量×100；氮素收獲指數(shù)（NHI）=稻谷吸氮量/植株總吸氮量；每100 kg籽粒吸氮量 (kg)=植株總吸氮量/稻谷產(chǎn)量×100；氮肥偏生產(chǎn)力（PFPN）（kg/kg）=施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量；氮肥農(nóng)學(xué)利用率（NAE）（kg/kg）=（施氮區(qū)產(chǎn)量-無氮區(qū)產(chǎn)量）/施氮量；土壤氮素依存率（SNDR）（%）=無氮區(qū)植株總吸氮量/施氮區(qū)植株總吸氮量×100；氮肥生理利用率（NPE）（kg/ kg）=（施氮區(qū)產(chǎn)量-無氮區(qū)產(chǎn)量）/（施氮區(qū)植株總吸氮量-無氮區(qū)植株總吸氮量）；氮肥吸收利用率（NRE）（%）=（施氮區(qū)植株總吸氮量-無氮區(qū)植株總吸氮量）/施氮量× 100。試驗數(shù)據(jù)用Excle進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對水稻產(chǎn)量影響

本研究中，因受水稻品種、土壤理化性狀等因素影響，各試驗點的產(chǎn)量等結(jié)果變幅較大，為方便計算統(tǒng)計，所有數(shù)據(jù)剔除不合理數(shù)據(jù)后取平均值。由表1可知，N0處理產(chǎn)量最低，為5 415 kg/hm2，N2處理產(chǎn)量最高，為9 105 kg/hm2。4個處理的水稻產(chǎn)量表現(xiàn)為隨氮肥施用量的增加呈先增后降

的趨勢，其中施氮處理較不施氮處理（N0）分別增產(chǎn)2 475-3 690 kg/hm2，增幅45.7%-68.1%，說明增施氮肥能有效提高水稻產(chǎn)量，但過量施用氮肥會導(dǎo)致減產(chǎn)，該結(jié)論同樣出現(xiàn)在金壇市小麥生產(chǎn)上[5]。氮肥貢獻率[6]（反映當年投入氮肥的生產(chǎn)能力）隨氮肥施用量的增加呈先增后減，范圍為31.4%-40.5%，N2處理氮肥貢獻率最高。

表1 氮肥施用對水稻產(chǎn)量及氮肥貢獻率的影響

2.2 對水稻氮素吸收的影響

由表2可知，N0處理在水稻收獲時，從土壤中帶走88.2 kg/hm2的氮素，可見，長期不施氮肥易會因水稻植株吸收而造成土壤氮素虧損。N1、N2、N3處理因施用氮肥，在促使水稻產(chǎn)量增加的同時，水稻TNA（總吸氮量）和每100 kg籽粒吸氮量也均隨氮肥施用量的增加而增加，說明促進水稻增產(chǎn)需要以吸收一定的養(yǎng)分為基礎(chǔ)[7]。增施氮肥除保障水稻產(chǎn)量外，還能有效補充土壤氮素，保持土壤養(yǎng)分平衡。但若氮肥施用量遠遠大于植株需求量（N3處理），則易引起氮肥浪費。NHI（氮素收獲指數(shù)，指籽粒中氮量占地上部分總氮量的比例，反映了氮素在營養(yǎng)器官與生殖器官中的累計和分配[8]）隨施氮量的增加而下降，這與張秀芝等[9]的研究結(jié)論相似，即增施氮肥會降低氮素在籽粒中的比例，提高其在秸稈中的比例，促進了水稻植株“奢侈”耗氮現(xiàn)象的發(fā)生。

表2 氮肥施用對水稻氮素吸收的影響

2.3 對氮肥利用率影響

目前，國內(nèi)外通用的氮肥利用率定量指標有NAE（氮肥農(nóng)學(xué)利用率）、PFPN（氮肥偏生產(chǎn)力）、NRE（氮肥吸收利用率）和NPE（氮肥生理利用率），這些指標從不同方面描述了作物對氮肥的利用效率。由表3可見，NAE變幅在8.6-18.3 kg/kg之間,PFPN變幅在21.9-58.4 kg/kg之間, NRE變幅在30.9%-51.5%之間,NPE變幅在27.7-35.6 kg/kg之間，這4個指標均隨氮肥施用量的增加而下降說明氮肥利用率受氮肥施用量的影響，一般隨氮肥施用量的增加而下降[10-11]。Dobermann[12]就養(yǎng)分的利用率做過詳細的綜述，認為糧食作物氮肥利用率在下述范圍內(nèi)較適宜：NAE為10-30 kg/kg、PFPN為40-70 kg/kg、NRE為30%-50%、NPE為30-60 kg/kg。本研究中N1、N2兩種施肥水平下，NAE、NRE和NPE三個指標均已達到適宜范圍，但都處于較低水平，而PFPN低于適宜指標?？梢?，本地氮肥利用率仍有提升空間，減少氮肥施用量、提高水稻產(chǎn)量是提升氮肥利用率的有效措施[7]，但過少施肥不利于水稻高產(chǎn)，因此，要充分挖掘水稻高產(chǎn)潛力，需通過改進施肥和管理措施才能同步實現(xiàn)水稻高產(chǎn)和氮肥高效利用的目標。

表3 氮肥施用對氮肥利用率的影響

SNDR（土壤氮素依存率）反應(yīng)了土壤氮素對作物氮營養(yǎng)的貢獻率，無氮處理的作物產(chǎn)量則反映土壤基礎(chǔ)供氮能力和環(huán)境因素。朱兆良[13]研究指出，在水稻成熟時地上部積累的含氮量中，由土壤提供的比例都在50%以上，且大多都在60%-80%之間，當?shù)赝寥赖貙Ξ敿舅痉N植的貢獻很大。本研究中，SNDR隨氮肥施用量的增加而減少，范圍為41.4%-55.9%，低于前人研究的數(shù)值。同時，相對無氮處理，增施氮肥的水稻增產(chǎn)增幅大，說明當?shù)赝寥赖睾退镜试霎a(chǎn)潛力尚有提升空間，這進一步表明合理施氮是提升土壤供氮能力和水稻高產(chǎn)的有效措施。

3 結(jié) 論

研究結(jié)果表明，施用氮肥處理較無氮處理增產(chǎn)2 475-3 690 kg/hm2、增產(chǎn)率45.7%-68.1%，SNDR范圍在41.4%-55.9%。以上結(jié)果說明，氮肥施用在水稻生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用，在提高水稻產(chǎn)量的同時，能有效補充土壤氮素，避免水稻生長從土壤帶走大量氮素，造成土壤氮素虧損。但過量施用氮肥，不僅會引起水稻減產(chǎn)，還會造成氮肥流失而影響農(nóng)田生態(tài)環(huán)境?？梢姡侠硎┯玫什拍苓_到保持和提高土壤供氮能力、提高水稻產(chǎn)量的目的[13]。

水稻氮肥利用率的4個指標（NAE、PFPN、NRE、NPE）均隨氮肥施用量的增加而下降，說明減少氮肥施用能有效提高氮肥利用率，但過少施用氮肥卻不能滿足水稻高產(chǎn)的需求，片面追求氮肥高利用率而忽略糧食高產(chǎn)不符合當前我國糧食安全要求，因此，氮肥施用必須以同時滿足水稻高產(chǎn)和提升氮肥利用率為目標。

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2016-01-14

測土配方施肥項目。

*為通訊作者。