稻麥輪作制下緩釋氮肥減量一次性施用效應(yīng)研究

高正寶 朱國美 趙懷瑾

摘要 針對(duì)皖東地區(qū)稻麥輪作制度下氮肥減施和簡(jiǎn)化施肥需求，以普通氮肥為對(duì)照，通過2地田間小區(qū)試驗(yàn)，研究緩釋氮肥減量一次性施用對(duì)稻麥產(chǎn)量、氮素吸收、氮肥利用率和經(jīng)濟(jì)效益的影響。結(jié)果表明，在稻麥輪作制度下緩釋氮肥減量一次性施用較分次施用普通氮肥均可提高作物周年產(chǎn)量、氮肥利用率和純收入，分別提高了0.3%～8.1%、5.2～9.0百分點(diǎn)和15.9%～76.3%。緩釋氮肥減施對(duì)水稻產(chǎn)量具有較好的穩(wěn)定效果，但個(gè)別緩釋氮肥減施對(duì)小麥有減產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。綜合產(chǎn)量、效率、效益等因素，建議稻麥輪作制度下緩釋氮肥減量10%～20%一次性施用，具有穩(wěn)產(chǎn)增收和省工節(jié)肥的效果。

關(guān)鍵詞 稻麥輪作;緩釋氮肥;一次性施用;產(chǎn)量;氮肥利用效率;經(jīng)濟(jì)效益

中圖分類號(hào) S143.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2020）03-0152-03

Abstract The effects of slowrelease nitrogen fertilizer reduction on rice and wheat yield， nitrogen uptake， nitrogen fertilizer utilization and economic benefit were studied by using the conventional nitrogen fertilizer as control and the plot experiment in 2 fields. The results showed that the annual yield， nitrogen utilization rate and net income of the crops were increased by 0.3%-8.1%， 5.2-9.0 percentage points and 159%-76.3%， respectively， when the slowrelease nitrogen fertilizer was applied in a single application compared with the conventional nitrogen fertilizer. The reduced application of slowrelease nitrogen fertilizer had a good stable effect on rice yield， but the reduced application of slowrelease nitrogen fertilizer had a risk to wheat yield. Considering the factors of yield， efficiency and benefit， it was suggested that slowrelease nitrogen fertilizer could be applied in one time by reducing 10%-20% under the rotation system of rice and wheat.

Key words Ricewheat rotation;Slowrelease nitrogen fertilizer;Onetime use;Production;Nitrogen utilization efficiency;Economic benefits

氮是作物生長發(fā)育必需營養(yǎng)元素，也是影響產(chǎn)量最重要的養(yǎng)分限制因子，在作物產(chǎn)量和品質(zhì)形成中起著關(guān)鍵作用[1]。我國糧食作物生產(chǎn)中氮肥施用量高而利用率低的問題尤為突出，不僅造成氮肥嚴(yán)重浪費(fèi)，還產(chǎn)生了一系列環(huán)境污染問題[2]。當(dāng)前，我國正開展化肥使用量零增長行動(dòng)，化肥減量增效已成為重大科學(xué)命題，提高氮肥利用率是國家“十三五”節(jié)肥減藥目標(biāo)中的核心問題[3-4]。

緩釋肥料一次性施用技術(shù)作為一項(xiàng)高產(chǎn)高效、環(huán)境友好和節(jié)約勞動(dòng)力的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，在我國未來農(nóng)業(yè)發(fā)展中具有良好的應(yīng)用前景[5]。因此，基于作物穩(wěn)產(chǎn)、氮肥減施前提下的一次性施肥技術(shù)研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和推廣前景[6]。針對(duì)緩釋氮肥減量一次性施用的研究表明，緩釋尿素具有一次性基施后養(yǎng)分釋放與作物吸收基本同步的特點(diǎn)，能夠提高作物產(chǎn)量和氮肥利用率[7-9]。皖東地區(qū)是安徽省糧食主產(chǎn)區(qū)，稻麥輪作是該地區(qū)的主要種植制度，為此，筆者在皖東地區(qū)進(jìn)行了緩釋氮肥2地田間試驗(yàn)，研究在稻麥輪作制度下緩釋氮肥減量一次性施用對(duì)作物產(chǎn)量、氮肥利用效率及經(jīng)濟(jì)效益的影響，旨在為緩釋氮肥一次性施用和氮肥減量增效提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)分別設(shè)置在來安縣舜山鎮(zhèn)和平村（118.43°E，32.52°N）和天長市永豐鎮(zhèn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技園區(qū)（119.05°E，32.75°N），土壤類型為潴育型水稻土，土地利用類型為多年水稻-小麥輪作。來安試驗(yàn)點(diǎn)（試驗(yàn)點(diǎn)I）試驗(yàn)前0～20 cm耕層土壤有機(jī)質(zhì)19.59 g/kg，全氮1.28 g/kg，有效磷8.0 mg/kg，速效鉀140 mg/kg，pH 6.7;天長試驗(yàn)點(diǎn)（試驗(yàn)點(diǎn)II）土壤有機(jī)質(zhì)27.7 g/kg，全氮1.85 g/kg，有效磷17.9 mg/kg，速效鉀135 mg/kg，pH 6.0。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)點(diǎn)I水稻品種為深兩優(yōu)1813，小麥品種為揚(yáng)麥20;試驗(yàn)點(diǎn)II水稻品種為Y兩優(yōu)900，小麥為鎮(zhèn)麥9號(hào)。試驗(yàn)點(diǎn)I水稻于2017年4月14日育秧，5月23日移栽，移栽密度18.75萬穴/hm2，9月29日收獲;之后于11月12日播種小麥，播種量180 kg/hm2，2018年5月29日收獲。試驗(yàn)點(diǎn)II水稻于2017年5月9日育秧，6月1日移栽，移栽密度19.80萬穴/hm2，10月9日收獲;小麥11月6日播種，播種量225 kg/hm2，2018年6月1日收獲。整個(gè)試驗(yàn)過程中的田間管理與當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣保持一致。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)5個(gè)處理：①不施氮肥（N0）;②普通氮肥分次施用;③緩釋氮肥（與處理②施氮量相等）;④緩釋氮肥減量10%;⑤緩釋氮肥減量20%。小區(qū)面積40 m2（10 m×4 m），每小區(qū)和區(qū)組之間均筑田埂覆膜隔離，四周設(shè)保護(hù)行。

各處理磷鉀肥和緩釋氮肥全部作基肥一次施用，水稻季施肥量：試驗(yàn)點(diǎn)I 1 hm2施N 210 kg、P2O5 75 kg、K2O 120 kg，試驗(yàn)點(diǎn)II 1 hm2施N 195 kg、P2O5 90 kg、K2O 135 kg，普通氮肥均按基肥、分蘗肥、穗肥5∶3∶2比例3次施入;小麥季試驗(yàn)點(diǎn)I 1 hm2施N 180 kg、P2O5 58.5 kg、K2O 67.5 kg，試驗(yàn)點(diǎn)II 1 hm2施N 210 kg、P2O5 90 kg、K2O 135 kg，普通氮肥均按基肥、拔節(jié)肥6∶4比例2次施入。

緩釋氮肥為樹脂包膜緩釋尿素（含N44%，釋放期120 d），普通氮肥為尿素（含N 46%），磷肥為重過磷酸鈣（含P2O5 46%），鉀肥為氯化鉀（含K2O 60%）。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與項(xiàng)目

土壤樣品采集與測(cè)定：在水稻試驗(yàn)開始前采用“S”形取樣的方法，在試驗(yàn)田塊內(nèi)采集0～20 cm基礎(chǔ)土樣，混勻風(fēng)干過篩后測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀含量和pH，測(cè)定參照魯如坤[10]的方法。

植株樣品采集與測(cè)定：在水稻和小麥?zhǔn)斋@前每個(gè)小區(qū)隨機(jī)抽取5穴水稻和0.25 m2小麥，風(fēng)干后按照籽粒和莖稈分開后稱重、烘干和粉碎。采用濃H2SO4-H2O2消化，凱氏定氮法測(cè)定植株各部分氮含量。

氮肥利用率=（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(xué)效率（kg/kg）=（施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量-不施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量）/施氮量;氮肥貢獻(xiàn)率=（施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量-不施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量）/施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量×100%;氮肥偏生產(chǎn)力（kg/kg）=施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量;總收入=產(chǎn)值-肥料成本-追肥勞動(dòng)力成本，純?nèi)胧?總收入-不施氮肥區(qū)總收入。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用WPS表格軟件進(jìn)行處理，采用SPSS 13.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果采用LSD法在P<0.05水平上進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 稻麥輪作制度下緩釋氮肥施用對(duì)作物產(chǎn)量的影響

由表1可知，各緩釋氮肥處理在小麥和水稻的有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重等經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)上，除緩釋氮肥減量20%處理在穗粒數(shù)上略低于普通氮肥處理外，其他均高于普通氮肥處理，但均未達(dá)顯著水平。其中，水稻季各緩釋氮肥處理平均有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重較普通氮肥處理分別增加1.0%～4.6%、0.4%～3.1%和0.5%～2.3%，小麥季分別增加0.3%～4.0%、-2.5%～4.3%和0.4%～4.3%，說明緩釋氮肥較普通氮肥對(duì)水稻和小麥的經(jīng)濟(jì)性狀有促進(jìn)作用，但緩釋氮肥減量20%處理有降低小麥穗粒數(shù)的風(fēng)險(xiǎn)。

與普通氮肥相比，除緩釋氮肥減量20%處理小麥產(chǎn)量略有下降外，其他不論是單季產(chǎn)量還是周年產(chǎn)量均高于普通氮肥處理，且稻麥周年產(chǎn)量隨緩釋氮肥減量而下降。其中，試驗(yàn)點(diǎn)I緩釋氮肥各處理水稻提高了1.0%～7.9%，小麥為-0.8%～9.5%，稻麥周年增產(chǎn)0.4%～8.1%;試驗(yàn)點(diǎn)II水稻增幅1.8%～13.3%，小麥為-1.9%～9.5%，稻麥周年增產(chǎn)03%～8.1%。緩釋氮肥、緩釋氮肥減量10%處理的單季產(chǎn)量和周年產(chǎn)量均與緩釋氮肥減量20%處理和普通氮肥處理之間差異顯著，緩釋氮肥減量20%處理與普通氮肥處理無顯著差異。說明在該試驗(yàn)條件下，使用緩釋氮肥能顯著增加稻麥產(chǎn)量，且采用緩釋氮肥減量20%不會(huì)降低稻麥周年產(chǎn)量，但對(duì)小麥存在減產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 稻麥輪作制度下緩釋氮肥施用對(duì)作物氮素利用特征的影響

由表2可知，氮肥施用能顯著提高作物氮素吸收量，其中緩釋氮肥處理與緩釋氮肥減量處理和普通氮肥處理之間周年吸氮量差異顯著。不論是試驗(yàn)I還是試驗(yàn)II的氮肥利用率和偏生產(chǎn)力，緩釋氮肥各處理均高于普通氮肥處理，提高幅度分別為5.2～9.0百分點(diǎn)和2.5～8.0 kg/kg，且均表現(xiàn)以緩釋氮肥減量20%處理顯著高于其他處理。氮肥貢獻(xiàn)率緩釋氮肥各處理也均高于普通氮肥處理，提高幅度為0.2～7.2百分點(diǎn)，并隨著施氮量增加而增加，其中以緩釋氮肥處理氮肥貢獻(xiàn)率最大，且與其他處理存在顯著差異。氮肥農(nóng)學(xué)效率仍是緩釋氮肥各處理均高于普通氮肥處理，增加幅度為2.1～3.3 kg/kg，且達(dá)顯著差異，以緩釋氮肥減量10%處理氮肥農(nóng)學(xué)效率最大。說明稻麥輪作制度下，周年氮肥利用率、貢獻(xiàn)率、農(nóng)學(xué)效率和偏生產(chǎn)力緩釋氮肥各處理均優(yōu)于普通氮肥處理。

2.3 稻麥輪作制度下緩釋氮肥施用對(duì)作物經(jīng)濟(jì)效益的影響

由表3可知，在肥料成本投入上，雖然緩釋氮肥各處理肥料投入成本均高于普通氮肥處理，但由于后期不進(jìn)行追肥操作，節(jié)省了追肥勞動(dòng)力成本，總成本投入仍低于普通氮肥處理，節(jié)省了16.7%～29.3%。緩釋氮肥各處理純收入均高于普通氮肥處理，分別高999～3 658元/hm2，增收15.9%～763%，且均以緩釋氮肥處理增收最高，并呈緩釋氮肥減量而降低趨勢(shì)，說明緩釋氮肥減量20%以內(nèi)使用在增收上相比普通氮肥有一定優(yōu)勢(shì)。

3 結(jié)論與討論

氮肥合理施用是水稻和小麥穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的基本保證，對(duì)提高氮肥利用率和增產(chǎn)效果具有雙重意義[11-12]。研究表明施用控釋氮肥能明顯提高氮肥利用率和稻麥產(chǎn)量[3-8，12-13]。該研究中，與普通氮肥相比，緩釋氮肥各處理稻麥周年產(chǎn)量提高0.3%～8.1%，且緩釋氮肥和緩釋氮肥減量10%處理達(dá)顯著水平。2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)緩釋氮肥減量20%處理小麥均呈不同幅度的減產(chǎn)趨勢(shì)，這與前人研究結(jié)果基本一致[14-16]，但也有研究表明緩釋氮肥減施對(duì)小麥產(chǎn)量具有較好的穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)效果[5，7-8]，這可能與該研究中小麥作物生長季節(jié)較長、溫濕度跨度較大以及緩釋氮肥釋放期有關(guān)，有待進(jìn)一步研究。

緩釋氮肥能有效提高氮肥利用率、貢獻(xiàn)率、農(nóng)學(xué)效率和偏生產(chǎn)力[17-18]。

該研究結(jié)果表明，施用緩釋氮肥各處理較普通氮肥均能提高稻麥周年氮肥利用率、貢獻(xiàn)率、農(nóng)學(xué)效率和偏生產(chǎn)力，分別增加5.2～9.0百分點(diǎn)、0.2～7.2百分點(diǎn)、2.1～3.3 kg/kg和2.5～8.0 kg/kg，這可能是緩釋氮肥在作物生長后期供氮仍充足，保證了氮素的有效性，進(jìn)而提高了氮肥各項(xiàng)利用指標(biāo)。

雖然緩釋氮肥成本高于普通氮肥，但緩釋氮肥通過提高產(chǎn)量、減少追肥人工成本投入后，足以彌補(bǔ)肥料成本劣勢(shì)。緩釋氮肥各處理較普通氮肥處理總投入成本節(jié)省16.7%～29.3%，純收入增收15.9%～76.3%，說明稻麥輪作制度下，施用緩釋氮肥較普通氮肥均顯著提高農(nóng)民純收入，達(dá)到節(jié)本增收的目的。

綜上所述，該研究對(duì)比了緩釋氮肥及其減量處理和普通氮肥處理下稻麥周年產(chǎn)量、氮素利用率和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益，結(jié)果表明，在稻麥輪作制度下，緩釋氮肥減量一次性施用能保證作物穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)，同時(shí)能獲得較好相對(duì)效益，還能提高氮素利用效率。因此，綜合考慮產(chǎn)量、效率、效益等方面，推薦緩釋氮肥減量10%～20%在當(dāng)?shù)丶跋嗨频貐^(qū)稻麥輪作制下進(jìn)行一次性施肥。

安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2020年

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