不同類型高效氮肥對麥茬稻產(chǎn)量、氮肥利用率及經(jīng)濟效益的影響

林海濤 吳小賓 王江濤 沈玉文 劉蘋 宋效宗

摘要：稻麥輪作是我國黃淮稻區(qū)最重要的農(nóng)業(yè)種植模式之一。緩釋氮肥作為高效氮肥類型在單雙季稻上均具有良好的增產(chǎn)增效作用，但在麥茬稻的肥效研究卻鮮有報道，因此研究不同類型高效氮肥的肥效并篩選出合適的種類，對實現(xiàn)麥茬稻減肥增效具有重要意義。本研究通過大田小區(qū)試驗，以不施氮和農(nóng)民習慣施氮（普通尿素分次施肥）為對照，在氮肥用量減少20%及一次性施肥條件下研究三種高效氮肥（水性樹脂包膜尿素、水性樹脂+改性腐植酸包膜尿素、穩(wěn)定性尿素）對麥茬稻生長中期葉綠素含量、植株氮含量、氮肥利用率、產(chǎn)量構(gòu)成因子、產(chǎn)量及經(jīng)濟效益的影響。結(jié)果表明，與農(nóng)民習慣施氮相比，三種高效氮肥提高了水稻生長中期的葉綠素含量;植株氮含量卻未有明顯變化，較好地實現(xiàn)了氮素供需在水稻生長時期的匹配，促進水稻的生殖生長，提高穗實粒數(shù)和千粒重;大幅提高氮肥利用率，增加水稻產(chǎn)量和經(jīng)濟效益。三種高效氮肥中，水性樹脂+改性腐植酸包膜尿素表現(xiàn)最為突出，是實現(xiàn)水稻減肥增效的最佳選擇，比農(nóng)民習慣施氮氮肥利用率提高62.0%，產(chǎn)量增加4.6%，相對收益增加2 310.5元/hm2。

關(guān)鍵詞：高效氮肥;麥茬稻;氮肥利用率;產(chǎn)量;經(jīng)濟效益

中圖分類號：S143.1：S511.062? 文獻標識號：A? 文章編號：1001-4942（2020）11-0036-05

Effects of Different Types of High-Efficiency Nitrogen Fertilizers

on Yield， Nitrogen Use Efficiency and Economic

Benefit of Wheat Stubble Rice

Lin Haitao1， Wu Xiaobin2，3， Wang Jiangtao1， Shen Yuwen1， Liu Ping1， Song Xiaozong1

（1. Institute of Agricultural Resources and Environment， Shandong Academy of Agricultural Sciences/

Key Laboratory of Wastes Matrix Utilization， Ministry of Agriculture and Rural Affairs/ Shandong

Provincial Engineering Research Center of Environmental Friendly Fertilizers， Jinan 250100， China;

2. Shandong Rice Research Institute， Jinan 250100， China;

3. Hydrobiology Research Center， Shandong Academy of Agricultural Sciences， Jinan 250100， China）

Abstract Rice-wheat rotation is one of the most important agricultural cultivation patterns in Huanghe-Huaihe-Haihe rice area of China. Slow-release nitrogen fertilizers as a type of high-efficiency nitrogen fertilizers have good effects on increasing yield and nitrogen use efficiency （NUE） in single and double cropping rice production， but researches on fertilizer efficiency in the wheat stubble rice field were rarely reported. Therefore， it is of great significance to studying the fertilizer efficiency of different types of high-efficiency nitrogen fertilizers and selecting the appropriate kinds to achieve higher efficiency with less nitrogen application. In this study， field experiment was conducted to study the effects of three kinds of high-efficiency nitrogen fertilizer （waterborne resin coated urea， waterborne resin and humic acid coated urea and stable urea） on chlorophyll content， nitrogen content of plant， NUE， yield components， yield and economic benefits in wheat stubble rice under different treatments of 20% reduction in nitrogen application， one-off application of high-efficiency nitrogen fertilizer， no nitrogen and conventional nitrogen fertilization. The results showed that compared with conventional nitrogen fertilization， the chlorophyll content in the middle period of rice growth increased significantly under the three kinds of high-efficiency nitrogen fertilizer treatments， but the nitrogen content of rice plants did not change significantly， indicating that the three kinds of high-efficiency nitrogen fertilizer realized the matching of nitrogen supply and demand in temporal. The three high-efficiency nitrogen fertilizer treatments promoted the reproductive growth so as to increase the grain number per ear， effective grain number per ear and 1 000-grain weight， and also greatly improved the NUE， yield and economic benefit of rice. Among the three kinds of high-efficiency nitrogen fertilizers， waterborne resin and humic acid coated urea was the best choice to achieve nitrogen reduction and NUE increase in rice;compared with the conventional fertilizer treatment， the NUE， yield and relative income increased by 62.0%， 4.6% and 2 310.5 yuan/hm2， respectively.

Keywords? High-efficiency nitrogen fertilizer; Wheat stubble rice; Nitrogen use efficiency; Yield; Economic benefit

稻麥輪作是我國一種主要的糧食作物種植制度，在黃淮海稻區(qū)具有突出的重要地位，僅在江蘇一省就超過130萬公頃。大量研究表明，我國稻麥輪作區(qū)普遍存在化肥過量施用的現(xiàn)象[1-3]。過量施用氮肥不僅加劇氮的損失，造成資源浪費和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本增加，還對環(huán)境質(zhì)量構(gòu)成威脅。緩釋氮肥作為高效氮肥，具有增產(chǎn)、提高肥料利用率和保護生態(tài)環(huán)境的作用[4-16]。目前，緩釋氮肥的肥效研究主要集中在單雙季稻上，而關(guān)于緩釋氮肥對麥茬稻產(chǎn)量和肥料利用率的影響報道較少，尤其涉及麥茬稻高效氮肥減量一次性施用的研究則更少。由于稻麥輪作涉及水旱輪作，其土壤供肥特征不同于長江中下游的單季稻和華南的雙季稻，不同高效氮肥種類減量一次性施用的肥效在稻麥輪作體系中會出現(xiàn)差異[17，18]。因此，研究不同高效氮肥品種減量一次性施用對麥茬稻產(chǎn)量和肥料利用率的影響具有重要意義。本研究通過田間小區(qū)試驗，探討高效氮肥減量對麥茬稻產(chǎn)量、氮肥利用率和經(jīng)濟效益的影響，以期為篩選出適用于麥茬稻的高效氮肥品種，實現(xiàn)麥茬稻減肥增效提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試肥料：普通氮肥為小顆粒尿素（N≥43%），高效氮肥分別為水性樹脂包膜尿素（N≥43%）、水性樹脂+改性腐植酸包膜尿素（N≥43%）、穩(wěn)定性尿素（N≥43%，含硝化抑制劑），磷肥為重過磷酸鈣（P2O5≥46%），鉀肥為氯化鉀（K2O≥46%）。供試水稻品種為臨稻16，茬口是麥茬稻。試驗地土壤為潮土型淹水水稻土，耕層土壤（0～20 cm）有機質(zhì)含量為22.3 g/kg、堿解氮98.3 mg/kg、有效磷35.7 mg/kg、速效鉀167.4 mg/kg，pH值7.4。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2018年6月在山東省臨沂市河東區(qū)郭太平鎮(zhèn)進行。共設(shè)5個處理，分別為CK：對照（不施氮）;FP處理：農(nóng)民習慣施肥，即氮肥基施50%，分蘗、拔節(jié)期各追施25%;SRF1處理：水性樹脂包膜尿素，一次性基施;SRF2處理：水性樹脂+改性腐植酸包膜尿素，一次性基施;SRF3處理：穩(wěn)定性尿素，一次性基施。隨機區(qū)組排列， 重復3次。小區(qū)面積為10 m×3 m=30 m2。

1.3 試驗方法

農(nóng)民習慣施肥處理施氮量為270 kg/hm2;高效氮肥各處理施氮量均為216 kg/hm2，比農(nóng)民習慣施氮減量20%。所有處理磷、鉀肥種類和用量相同且均為基施。磷肥用重過磷酸鈣，施磷（P2O5）量為120 kg/hm2，鉀肥用氯化鉀，施鉀（K2O）量為120 kg/hm2?；适┯梅椒橐淮涡缘孛嫒鍪┖罅⒓葱?，之后耙平起壟整畦灌水;追肥為人工畦間表面撒施。整個試驗過程中，除了氮肥施用不同外，灌溉、除草、噴灑農(nóng)藥等其它農(nóng)藝措施均相同。

1.4 項目測定

葉綠素含量測定：分別于分蘗期（施肥后14 d）、拔節(jié)期（施肥后40 d）、孕穗期（施肥后48 d）在每小區(qū)內(nèi)隨機選取20片葉，用SPAD-502葉綠素儀測定葉綠素含量。生物量測定：分別在分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期、收獲期每小區(qū)隨機取5株完整植株，植株混合后經(jīng)105℃殺青15 min，75℃下烘干至恒重，獲得生物量指標。植株氮含量測定：參考《土壤農(nóng)化分析方法》進行。計產(chǎn)與考種：水稻成熟時，每小區(qū)選3個1 m2樣方收獲測產(chǎn)，同時取1 m雙行水稻用于考種，測定公頃穗數(shù)、穗粒數(shù)、穗實粒數(shù)、千粒重。

氮肥利用率（%）=（施氮處理氮吸收量-不施氮處理氮吸收量）/施氮量×100。

氮吸收量為完整植株氮吸收量包括稻谷吸收量和稻草氮吸收量的總和。

1.5 數(shù)據(jù)處理

用Microsoft Excel 2010軟件對試驗數(shù)據(jù)進行整理和作圖;用DPS 7.05軟件進行單因素方差分析，多重比較采用Duncans新復極差法，顯著性水平P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同高效氮肥處理對水稻關(guān)鍵生育期葉片葉綠素含量的影響

從圖1可以看出，與不施氮肥對照相比，施氮各處理葉片葉綠素含量在分蘗、拔節(jié)、孕穗期均顯著增加。不同氮肥處理葉片葉綠素含量在各生育期存在明顯差異。分蘗期，4種氮肥處理葉片葉綠素含量差異并不顯著;拔節(jié)期差異開始顯現(xiàn)，SRF2、SRF3處理顯著高于SRF1、FP處理， SRF2與SRF3差異不顯著， SRF1與FP差異也不顯著;孕穗期SRF1顯著高于其他2個高效氮肥處理。表明，施用高效氮肥有利于提高水稻生長中期的葉綠素含量，促進光合作用，SRF2、SRF3主要提高拔節(jié)期的光合作用，而SRF1主要提高孕穗期的光合作用。

2.2 不同高效氮肥處理對水稻關(guān)鍵生育期植株氮含量的影響

由圖2可知，與不施氮肥對照相比，施氮各處理水稻植株氮含量在拔節(jié)、孕穗期均顯著增加，其中拔節(jié)期增幅最大。不同氮肥處理水稻植株氮含量在各生育期也存在差異，拔節(jié)期明顯高于孕穗期。但4種氮肥處理水稻植株氮含量拔節(jié)期差異并不明顯，孕穗期差異也不明顯。盡管FP處理在分蘗期和拔節(jié)期追施兩次氮肥，但植株氮含量差異并不明顯，表明三種高效氮肥在一次性施用條件下氮素供需在關(guān)鍵生育期均實現(xiàn)了較好匹配，起到分次施氮對氮素供應的保障作用，從而說明高效氮肥一次性施用是可行的。

2.3 不同高效氮肥處理對水稻產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

由表1看出，與對照相比，施氮各處理公頃穗數(shù)顯著增加，穗粒數(shù)也有增加的趨勢。不同氮肥處理對水稻產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響也存在明顯差異。FP處理公頃穗數(shù)最多，且與其他處理差異不顯著，而施用高效氮肥的2個高效處理間差異不顯著;SRF1穗粒數(shù)最大，且與其他處理差異顯著，SRF2、SRF3與FP差異不顯著;SRF1穗實粒數(shù)最大，且與FP、SRF3差異顯著，但與SRF2差異未達顯著水平。各施氮處理中，SRF2千粒重最高，且與FP、SRF1差異顯著，但與SRF3差異未達顯著水平。表明，與農(nóng)民習慣施肥相比，高效氮肥處理更有利于水稻的生殖生長，提高穗實粒數(shù)和千粒重，其中水性樹脂包膜氮肥處理在提高穗粒數(shù)和穗實粒數(shù)方面更有優(yōu)勢，水性樹脂+腐植酸包膜氮肥處理對提高千粒重效果更好。

2.4 不同高效氮肥處理對氮肥利用率的影響

由圖3看出，與農(nóng)民習慣施肥相比，施用高效氮肥的SRF1、SRF2、SRF3處理水稻氮肥利用率均大幅增加，分別提高17.5、18.9、13.3個百分點，即分別增加57.2%、61.7%和43.3%。表明，施用高效氮肥有利于減少氮肥用量，大幅提高水稻氮肥利用率，其中，水性樹脂包膜氮肥處理和水性樹脂+腐植酸包膜氮肥處理效果較好，而穩(wěn)定性氮肥處理效果相對較差。

2.5 不同高效氮肥處理對水稻產(chǎn)量和經(jīng)濟效益的影響

由表2看出，各處理產(chǎn)量依次表現(xiàn)為：SRF2>SRF1>SRF3>FP>CK，表明施用氮肥仍然是保障水稻高產(chǎn)的重要因素。但不同氮肥處理產(chǎn)量存在顯著差異，SRF2、SRF1、SRF3、FP較CK分別增產(chǎn)24.9%、23.6%、19.6%、19.5%，較FP分別增產(chǎn)4.6%、3.5%和0.1%，且SRF2、SRF1與FP、SRF3產(chǎn)量差異達到顯著水平。每公頃相對收益，SRF2>SRF1>SRF3>FP，SRF2、SRF1、SRF3較FP分別增加2310.5、2156.0、1608.2元;經(jīng)濟效益，SRF2、SRF1、SRF3較FP分別提高1.88、1.75倍和1.31倍。

3 討論與結(jié)論

提高水稻關(guān)鍵生育期葉片葉綠素含量和植株氮含量對促進水稻光合作用、增加產(chǎn)量非常有利。本研究表明，與農(nóng)民習慣施肥相比，在減少氮肥用量20%且一次性施用條件下，高效氮肥仍能提高水稻中期葉片葉綠素含量并且使水稻關(guān)鍵生育期植株氮含量不下降。這與前人的研究結(jié)果基本一致[16]，原因可能與三種高效氮肥在一次性施用條件下氮素供需在關(guān)鍵生育期均實現(xiàn)了較好匹配，并起到分次施氮對氮素供應的保障作用有關(guān)。

提高單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)和穗實粒數(shù)是增加水稻產(chǎn)量的重要途徑。本研究表明，減量施用高效氮肥會顯著降低公頃穗數(shù)，這也與田小海[16]的研究結(jié)果一致;同時提高千粒重和穗實粒數(shù)，這與前人的研究結(jié)果一致[11-13，18]。公頃穗數(shù)的下降可能與高效氮肥前期氮素供應相對較少導致水稻分蘗數(shù)較小有關(guān)，但分蘗數(shù)的下降并不意味著產(chǎn)量的下降，施用高量氮肥往往會導致水稻旺長，增加無效分蘗，不利于產(chǎn)量的提高。

緩釋氮肥能有效提高氮肥利用率[4-15]。本研究結(jié)果表明，與農(nóng)民習慣施肥相比，施用高效氮肥各處理的氮肥利用率提高43.3%～62.0%。這可能是因為高效氮肥在水稻生長關(guān)鍵期氮素供應充足，保證了氮素的有效性，進而提高了氮肥各項利用指標。

緩釋氮肥能有效提高水稻產(chǎn)量和經(jīng)濟效益[12，15]。本研究結(jié)果表明，施用氮肥仍然是保障水稻高產(chǎn)的重要因素，施用水性樹脂包膜氮肥和施用水性樹脂+腐植酸包膜氮肥處理的增產(chǎn)效果顯著且經(jīng)濟效益較好，較農(nóng)民習慣施肥分別增產(chǎn)3.5%和4.6%，每公頃相對收益分別增加2 156.0元和2 310.5元。這與前人的研究結(jié)果基本一致。雖然高效氮肥成本高于普通氮肥，但通過減少用量、提高產(chǎn)量、減少追肥人工成本投入后，足以彌補肥料成本劣勢。因此施用高效氮肥較普通氮肥均顯著提高農(nóng)民純收入，可達到減肥增效的目的。

不同類型高效氮肥對水稻產(chǎn)量的影響不同，因此高效氮肥品種的選擇對實現(xiàn)麥茬稻減肥增效是至關(guān)重要的[11-15，17，18]。本研究表明，在水稻上，水性樹脂+腐植酸包膜氮肥增產(chǎn)、增收效果最好，是最優(yōu)選擇，這與胡春花[13]的研究結(jié)果基本相符，而與王強[11]的研究結(jié)果有差異。這可能與包膜尿素的添加比例有關(guān)，后者只添加了20%;穩(wěn)定性尿素增產(chǎn)效果較差，這與前人的研究結(jié)果基本一致。

總之，高效氮肥一次性施用可減少施氮量20%，產(chǎn)量增加0.1%～4.6%，經(jīng)濟效益提高1 608.2～2 310.5元/hm2，肥料利用率提高43.3%～62.0%，其中水性樹脂+腐植酸包膜氮肥是實現(xiàn)麥茬稻化肥減施增效且能省工省時的最優(yōu)選擇。

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