控釋氮肥對一季中稻產(chǎn)量及氮肥利用率的影響

陳 琨，秦魚生，喻 華，樊紅柱，曾祥忠，孫錫發(fā)，涂仕華*，陳光輝，劉應發(fā)，張先德，劉 平，羅 華

(1.四川省農(nóng)業(yè)科學院土壤肥料研究所，四川 成都 610066；2. 彭州市農(nóng)村發(fā)展局，四川 成都 611930；3.瀘州市農(nóng)業(yè)局，四川 瀘州 646000)

【研究意義】氮素是生命繁衍、成長和活動的重要元素，在作物產(chǎn)量和品質(zhì)形成中起著關鍵作用[1-2]。中國氮肥消費量占世界氮肥總量的30 %，水稻生產(chǎn)所消耗的氮肥占世界水稻氮肥總消耗量的37 %[3]。但是，我國水稻生產(chǎn)中氮肥施用量高而肥料利用率低的問題尤為突出，水稻單季平均施氮量為180 kg/hm2，比世界平均水平高出約75 %，而稻田氮肥吸收利用率僅為30 %～35 %，低于發(fā)達國家10～15個百分點[4-5]，不僅造成氮肥嚴重浪費，還產(chǎn)生了一系列環(huán)境污染問題[6]。當前，我國正開展化學肥料零增長行動，化肥減施增效已成為重大科學命題，而控釋氮肥是提高氮肥利用率、減少稻田氮素損失以及化肥減施增效調(diào)控的重要途徑和措施之一[7-8]。因此，開展控釋氮肥應用評價研究具有重要意義。【前人研究進展】現(xiàn)有研究已表明，控釋氮肥通過各種調(diào)控機制能有效控制養(yǎng)分釋放速度和時間，延長植物對其養(yǎng)分吸收利用的有效期[7]，提高氮肥利用率，但由于不同控釋氮肥的氮素控制和釋放特性不同，其施用效果和氮肥利用率也有差異[8]?！颈狙芯壳腥朦c】四川是農(nóng)業(yè)大省，水稻常年種植面積為19.3萬hm2，水稻產(chǎn)量1526.5萬t[6]。肥料上的投入量較大，但利用率低，損失大。為此，以加拿大Agrium公司設計生產(chǎn)的高分子材料包膜的控釋尿素(含氮量44 %)為材料，在四川盆地一季中稻免耕栽培區(qū)域開展研究，【擬解決的關鍵問題】以期探究控釋氮肥在免耕條件下的適應性與效果，為水稻簡化高效施肥提供新技術。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗安排在四川省彭州市升平鎮(zhèn)龍富村17社，土壤系第四紀新沖積母質(zhì)形成的灰棕水稻土，質(zhì)地中壤，富含氮、磷，缺鉀，肥力水平較高，旱育秧，翻耕移栽，前作為油菜，供試品種為涪優(yōu)838。2009-2010 供試土壤基本肥力性狀見表1。

1.2 試驗設計

2009和2010年試驗均設9個處理: 1、N0(CK)；2、N75(RU)底； 3、N75(CRU) 底；4、N112.5(RU) 底；5、N112.5(CRU) 底；6、N150(RU) 底；7、N150(CRU) 底；8、N150(40 %RU底+60 %RU追)；9、N150(40 %RU+60 %CRU)底。RU=普通尿素，CRU=控釋尿素，下標數(shù)字為純氮用量(kg N/hm2)，底指底肥，追指追肥。此外，每個處理都施用60 kg P2O5/hm2和90 kg K2O/hm2。試驗設3次重復，小區(qū)隨機排列，面積4 m×5 m=20 m2。磷肥用過磷酸鈣，鉀肥用氯化鉀，第2、3、4、5、6、7、9處理的氮肥及所有處理的磷肥栽秧時底肥一次施用，氯化鉀底肥和分蘗時各50 %。

1.3 測定項目

水稻移栽前取試驗田土壤分析pH、有機質(zhì)、全氮磷鉀、堿解氮、有效磷、有效鉀；定期調(diào)查水稻基本苗、分蘗動態(tài)、有效穗、最高苗、產(chǎn)量等指標，收獲后每小區(qū)取3株植株樣考察千粒重、籽粒重、秸稈重、穗長、株高等性狀，并分析植株全量氮磷鉀指標。

1.4 統(tǒng)計分析及計算公式

對以上考察性狀和測試指標進行平均值、標準差和方差分析。所有計算由 DPS 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和 Microsoft Excel 操作系統(tǒng)完成。

植株氮磷鉀吸收量(kg/hm2)= 收獲期單位面積地上部干物重×植株含氮磷鉀量(%)

2 結果與分析

2.1 控釋尿素對水稻產(chǎn)量的影響

2009年水稻產(chǎn)量總體高于2010年產(chǎn)量(表2)，這可能與2年試驗地的肥力和氣候因素等差異有關。2009年，普通尿素處理的水稻產(chǎn)量隨著氮肥施用量增加而逐漸增加，而控釋尿素處理的產(chǎn)量則先隨氮肥施用量增加而增加，施氮量>112.5 kg N/hm2后產(chǎn)量下降。在等N量條件下2009年施氮75 kg N/hm2時控釋尿素比普通尿素增產(chǎn)276.9 kg/hm2(3.61 %)，112.5 kg N/hm2時增產(chǎn)829.6 kg(9.35 %)，150 kg N/hm2時增產(chǎn)755.4 kg(增長8.59 %)。

無論是普通尿素還是控釋尿素，2010年的水稻產(chǎn)量均隨施氮量的增加而增加。與普通尿素相比，等N量時75 kg N/hm2控釋尿素增產(chǎn)599.3 kg/hm2(11.36 %), 112.5 kg N/hm2增產(chǎn)363.3 kg(6.52 %), 150 kg N/hm2增產(chǎn)657.7 kg(9.67 %)。

2年結果都表明普通尿素分次施用較底肥一次施用顯著增產(chǎn)水稻產(chǎn)量；雖然40 %普通尿素+60 %控釋尿素配合作底肥一次施用效果不如100 %控釋尿素底肥一次施用，但增產(chǎn)效果又明顯優(yōu)于普通尿素作底肥一次施用或分次施用。

表1 供試土壤基本肥力性狀(2009-2010)

表2 控釋尿素對灰棕水稻土水稻產(chǎn)量的影響

注：同列數(shù)據(jù)后不同字母表示處理間差異達5 % 顯著水平。

Note: Values followed by different letters in a column are significantly different at 5 % level.

經(jīng)二次多項擬合分析，控釋尿素的多項式為y= 2.285 + 4.76x-0.74x2,R2= 0.9893；普通尿素的多項式為y= 2.9625 + 4.0395x-0.6525x2，R2= 0.9517，都屬于二次曲線。施N量大于125.5 kg/hm2時稻谷產(chǎn)量下降(圖1)。

圖1 灰棕水稻土控釋尿素用量對水稻產(chǎn)量的影響Fig.1 Effects of different rates of controlled-release urea on rice yields in grey-brown paddy soils

2.2 控釋尿素對水稻最高苗和產(chǎn)量構成因素的影響

2009-2010年間，在移栽后35 d左右對水稻最高苗的調(diào)查表明，所有控釋尿素處理的最高苗都不同程度地低于對應等氮量的普通尿素處理，但在生長后期其有效穗和成穗率又明顯高于對應的普通尿素處理(表3)。這表明控釋尿素確實能有效控制水稻生長前期的氮素釋放速率和水稻無效分蘗的生長，而生長后期又能保證充足的氮素供應形成更多的有效穗。

與普通尿素相比，施用控釋尿素能顯著增加水稻成穗率：2009年(150 kg N/hm2)增加26.10 %，2010年(112.5 kgN/hm2)增加32.59 %。40 %普通尿素+60 %控釋尿素作底肥處理比普通尿素40 %作底肥+60 %作追肥處理成能明顯提高水稻穗率。

從水稻產(chǎn)量構成因素來看，2009年水稻實粒數(shù)總體上明顯高于2010年，但穗粒重年際間差異不大；2009年穗稈重上總體上高于2010年，但千粒重低于2010年(表4)。2年緩釋尿素處理的穗粒數(shù)、穗粒重和千粒重(2009年150 kg N/hm2處理除外)均高于比普通尿素，每穗粒數(shù)高10～20粒。

表3 控釋尿素量對水稻分蘗率和有效穗的影響

續(xù)表3 Continued table 3

年份Year處理Treatments基本苗(萬/hm2)Initialstanding最高苗(萬/hm2)Max.tillers有效穗(萬/hm2)Effectivepanicles成穗率(%)Earingrate有效穗增加(萬/hm2)Earsincreased成穗率增加(%)EarsincreasedN150(RU)底66.15296.25178.5960.28--N150(CRU)底65.25295.35224.5176.0245.9226.10N150(RU40%底+60%追)65.55286.34199.0069.50--N150(40%RU+60%CRU)底65.70263.83204.1077.365.1011.322010N0(CK)70.16163.70144.5688.31--N75(RU)底70.16278.50195.5970.23--N75(CRU)底68.03272.12199.8473.444.254.57N112.5(RU)底72.28329.52204.0961.94--N112.5(CRU)底74.41321.02263.6282.1259.5332.59N150(RU)底74.41314.64263.6283.78--N150(CRU)底70.16310.39267.8786.304.253.00N150(RU40%底+60%追)68.03321.02246.6176.82--N150(40%RU+60%CRU)底74.41325.27259.3779.7412.763.80

表4 控釋尿素對水稻產(chǎn)量構成因素的影響

2.3 控釋尿素對氮肥利用率和農(nóng)學效率的影響

2.3.1 控釋尿素對N肥利用率的影響 2年的試驗結果表明，控釋尿素的氮肥利用率顯著高于等氮量普通尿素。無論控釋尿素還是普通尿素，氮肥利用率都隨施氮量的增加而降低，2010年出現(xiàn)了反常情況，其原因有待進一步分析確認。氮肥分次施用的利用率明顯高于底肥一次施用(表5)。這些結果進一步證實了控釋尿素能增加水稻產(chǎn)量和提高氮肥利用率的作用與效果，為今后控釋尿素的應用推廣提供了理論依據(jù)與技術支撐。

表5 控釋尿素對N利用率的影響

續(xù)表5 Continued table 5

年份Year處理Treatments籽粒產(chǎn)量(kg/hm2)Grainyield谷草產(chǎn)量(kg/hm2)Strawyield籽粒吸收(kg/hm2)Ningrain稻草吸收(kg/hm2)Ninstraw合計吸收(kg/hm2)TotalNuptakeN利用率(%)NUEN75(CRU)底9037.85063.1113.442.5156.070.44N112.5(RU)底8876.74562.2112.633.9146.538.51N112.5(CRU)底9706.35924.8126.152.0178.166.65N150(RU)底8794.45080.4115.539.5155.034.58N150(CRU)底9549.87131.2118.160.8178.950.51N150(RU40%底+60%追)9056.26299.5117.142.8159.937.87N150(40%RU+60%CRU)底9312.56048.7127.155.0182.152.652010N0(CK)4167.41924.459.218.077.2-N75(RU)底5276.82381.269.320.389.616.46N75(CRU)底5876.02644.888.222.4110.644.47N112.5(RU)底5568.72829.675.824.6100.520.66N112.5(CRU)底5932.03013.194.631.0125.542.93N150(RU)底6801.93374.099.029.2128.234.00N150(CRU)底7459.73513.8129.536.8166.359.38N150(RU40%底+60%追)6995.83281.4110.735.1145.845.71N150(40%RU+60%CRU)底7120.42990.9120.131.3151.449.46

Note: NUE——Nitrogen use efficiency.

表6 控釋尿素對N農(nóng)學效率的影響

Note: NAE——Nitrogen agronomic efficiency.

2.3.2 控釋尿素對N肥農(nóng)學效率的影響 無論是控釋尿素還是普通尿素，氮肥的農(nóng)學效率都隨氮肥用量的增加而降低 (表6)，2010年的數(shù)據(jù)似乎有點亂, 原因待查?？蒯屇蛩氐霓r(nóng)學效率總是高于普通尿素，普通尿素分次施用的農(nóng)學效率總是高于作底肥一次施用。總之，其趨勢與氮肥利用率的趨勢基本一致。

3 討 論

氮肥合理施用是水稻穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的基本保證，對提高氮肥利用率和增產(chǎn)效果具有雙重意義[10]?？蒯尩实膽镁褪堑屎侠硎┯玫姆椒ㄖ?，已有研究結果表明施用控釋氮肥能明顯提高氮肥利用率和水稻產(chǎn)量。本研究結果顯示控釋尿素較普通尿素能有效提高水稻產(chǎn)量3.61 %～11.36 %，等氮量情況下，控釋尿素氮肥利用較普通尿素提高10個百分點以上。蔣曦龍等[11]研究發(fā)現(xiàn)控釋尿素養(yǎng)分釋放與水稻養(yǎng)分吸收呈顯著正相關性，更能滿足水稻對養(yǎng)分的吸收，氮肥利用率提高了50 % 以上；王曉琪等[12]研究表明控釋尿素配施使土壤硝態(tài)氮、銨態(tài)氮和堿解氮含量維持在較高水平，更有利于水稻中后期氮素供應，較普通尿素水稻產(chǎn)量增加了4.08 %～16.99 %，氮肥利用率提高了7.11 %～46.75 %；焦曉光等[13]利用N15標記研究發(fā)現(xiàn)控釋尿素比普通尿素氮肥利用率提高了3.64 %～19.92 %，可提高水稻產(chǎn)量8.66 %～25.70 %。

氮肥的合理用量也是關注的重點。本研究設置75、112.5、150 kg/hm2低中高3個梯度氮肥用量，結果顯示控釋尿素最適宜的施氮量為110～120 kg/hm2。李云春[14]報道了當水稻目標產(chǎn)量為8.35～8.41 t/hm2時，控釋尿素的適宜施用量為氮102～128 kg/hm2；而徐明崗等[8]在雙季稻上的研究結果表明，控釋肥用量為N 75 kg/hm2時與等量尿素相比可分別提高早、晚稻氮肥利用率29.9和10.4個百分點，可獲得高的水稻產(chǎn)量。

本研究2年結果還顯示控釋尿素(60 %)配施普通尿素(40 %)一次基肥施用效果明顯好于普通尿素分次施用，產(chǎn)量增加2.99～3.78個百分點，氮肥利用率提高4.36～14.78個百分點，農(nóng)學效益增加4.4 %～11.27 %。付月君等[15]研究結果表明一次性基施40 %CRNF+60 %UR可顯著提高了水稻產(chǎn)量和氮肥利用率，氮肥表觀利用率、農(nóng)學利用率、生理利用率及氮肥偏生產(chǎn)力也處于較高水平。本研究結果顯示，控釋尿素(60 %)配施普通尿素(40 %)一次基肥施用的效果不如等氮量控釋尿素(100 %)一次基肥施用，與一些研究報道的控釋尿素與普通尿素配施效果優(yōu)于控釋尿素單施的結論不一致[15-16]，這可能與水稻生長的前期溫度和土壤的供肥力差異有關。當水稻栽插后的前期氣溫較低時，土壤供肥力也不足，配施速效氮肥的效果就會促進水稻早生快發(fā)，反之展示的則是控釋尿素的后期長效優(yōu)勢。

4 結 論

無論是普通尿素還是控釋尿素，總體上隨著氮肥施用量的增加，產(chǎn)量有所增加，在成都平原中等肥力土壤上的控釋尿素最適宜施氮量為110～120 kg/hm2?？蒯屇蛩?60 %)配施普通尿素(40 %)一次基肥施用效果明顯好于普通尿素分次施用，產(chǎn)量增加2.99～3.78個百分點，氮肥利用率提高4.36～14.78個百分點，農(nóng)學效率增加4.4 %～11.27 %。但控釋尿素(60 %)+普通尿素(40 %)一次基肥施用的效果不如等氮量控釋尿素(100 %)一次基肥施用。等氮量情況下，控釋尿素較普通尿素增產(chǎn)3.61 %～11.36 %?？蒯屇蛩氐牡世寐曙@著高于等氮量普通尿素，氮肥利用率隨施氮量的增加而降低，普通尿素分次施用的利用率明顯高于底肥一次施用(表5)?？蒯屇蛩氐霓r(nóng)學效率總是高于普通尿素，普通尿素分次施用的農(nóng)學效率總是高于作底肥一次施用。

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