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覆膜机插缓混一次施肥对水稻生长、产量和氮素利用效率的影响陈洋洋洪金枝张子涵金佳雯唐心傲李刚华*（三亚南京农业大学研究院/江苏省现代作物生产协同创新中心/南京农业大学 作物生理生态与生产管理重点实验室，南京 210095；第一作者：；*通信作者：）水稻是我国重要的粮食作物，65%的人口以大米为主食，据预测到 2030 年我国水稻需求量在现有基础上将增加 20%1。常规水稻栽培模式是淹水栽培，且施肥量大，常造成水分和肥料利用率低等问题2-4。随着覆膜材料和栽培技术的发展，水稻覆膜栽培逐渐被关注，其主要特征是在土壤表层覆盖薄膜，只在土壤表层保留浅层水分并且保持土壤水分始终饱和。众多研究表明，覆膜栽培具有增温保水、减虫减草和增产增效作用5-8。针对水稻栽培过程中施肥量高、施肥次数多等问题，研究者从尿素、复合肥等常规肥料开始关注一次施肥即能满足水稻整个生育期的特殊缓混肥9。丁艳锋等10研究表明，与传统施肥模式相比，机插缓混一次施肥技术在减氮 25%条件下，水稻产量仍表现出增加趋势。目前的研究大多仅针对覆膜或机插缓混一次施肥技术对水稻产量和氮肥利用效率的影响，尚未见覆膜（生物可降解膜）栽培和缓混肥一次施用相结合对水稻产量和氮肥利用效率影响的报道。本研究将覆膜栽培技术和机插缓混一次施肥技术有机结合，探究其对水稻产量和氮肥利用效率的影响，为绿色高产的稻作方式提供新思路。1材料与方法1.1试验地及相关材料概况本试验于 2022 年在南京农业大学白马教学科研基地（31.61毅N 119.18毅E）进行，基地属于亚热带季风气候，水稻季（610 月）平均气温 24.6 益，总降水量443.2 mm。试验地土质为黏质水稻土，020 cm 土层有机质含量 18.1 g/kg，全氮 1.3 g/kg，速效磷 13.4 mg/kg，速效钾 101.7 mg/kg。试验所用膜为全生物可降解地膜，宽1.9 m、厚度 0.01 mm，降解时间小于 60 d。试验所用缓混肥是南京农业大学水稻栽培课题组研发的水稻专用缓混肥（专利号：ZL201410175904.8）。参试水稻品种为宁香粳 9 号。1.2试验设计和田间管理采用随机区组设计，分别设置不施氮处理（N0）、常规分次施肥（CK）、缓混肥一次基施（T1）、覆膜缓混肥一次基施（T2）、覆膜尿素两次分施（T3）。所有施肥处理氮肥总量均为 210.0 kg/hm2（纯 N），CK 分 3 次施用（基肥颐分蘖肥颐穗肥为 3颐3颐4），T3 分 2 次施用（基肥颐穗肥为6颐4）；磷肥用量 105.0 kg/hm2（P2O5），钾肥用量 168.0 kg/hm2（K2O），钾肥和磷肥全部作基肥。每个处理 3 次重复。5 月中下旬播种，6 月中下旬移栽。在移栽时采用机插覆膜与基施一体化操作，机插规格 30.0 cm伊12.1 cm，其余栽培管理措施按试验基地高产栽培要求进行。1.3测定性状及方法1.3.1茎蘖动态于水稻移栽后第 12、21、31、45、74 和 130 d 调查摘要：以宁香粳 9 号为试验材料，于 2022 年在南京农业大学白马教学科研基地开展试验，研究覆膜机插缓混一次施肥对水稻生长、产量及氮肥吸收利用的影响，为绿色高产的稻作方式提供新的思路。结果表明，缓混肥一次基施（T1）、覆膜缓混肥一次基施（T2）和覆膜尿素两次施用（T3）处理的产量较常规施肥（CK）分别提高 6.0%、9.1%和6.5%，但只有 T2 处理达到显著水平；T2 处理植株干物质积累量较 CK 显著提高 12.5%，在分蘖期、拔节期的叶面积指数较 CK 分别显著提高 62.0%、26.7%；T2 处理氮肥偏生产力和氮素农学利用率较 CK 显著提高 9.1%和 47.7%，氮素利用率较 CK 提高 17.6%。可见，覆膜机插缓混一次施肥具有更高的水稻增产潜力和氮素利用效率。关键词：水稻；生长；氮素吸收利用率；产量；生物可降解膜；缓混肥中图分类号：S511.062文献标识码：A文章编号：1006-8082（2023）05-0009-05专论与研究收稿日期：圆园23原07原19基金项目：江苏省科技成果转化专项资金项目（BA2022017）；江苏省重点研发计划（现代农业）（BE2021361）圆园23，29（5）：9-12DOI：10.3969/j.issn.1006-8082.2023.05.0029图 1 不同处理对水稻茎蘖动态的影响表 1 不同处理水稻产量及产量构成因素同列数据后不同小写字母表示处理间差异在 0.05 水平显著（p0.05，n=3）。下同。处理N0CKT1T2T3产量/（t hm-2）6.70 c9.78 b10.37 ab10.67 a10.42 ab有效穗数/（104 hm-2）231.50 c299.21 b330.16 ab353.17 a335.91 ab每穗粒数/粒185.50 ab212.60 a169.62 b176.51 ab182.80 ab结实率/%56.40 b62.32 b71.75 a70.12 a67.97 a千粒重/g23.90 a24.59 a25.03 a24.70 a25.02 a陈洋洋等：覆膜机插缓混一次施肥对水稻生长、产量和氮素利用效率的影响圆园23，29（5）：9-12各小区茎蘖数，每个小区选取具有代表性的 3 行水稻植株，调查每行 10 丛的茎蘖数，每小区茎蘖数取 3 行茎蘖数的平均值。1.3.2SPAD 动态于水稻移栽后第 12、21、31、45、74 和 94 d，每个小区调查具有代表性的植株 5 株，用 SPAD-502 叶绿素仪测定顶 3 叶的 SPAD 值，每小区取 5 叶的平均值作为该小区水稻植株顶 3 叶 SPAD 值。1.3.3LAI于水稻分蘖期、拔节期、抽穗期调查各小区茎蘖数，后按平均茎蘖数取 3 丛代表性植株，用叶面积仪（LI-COR）测量每个小区 3 丛代表性植株的叶面积指数。1.3.4地上部干物质量和氮素积累量于水稻分蘖期、拔节期、抽穗期和成熟期，调查各小区茎蘖数，按平均茎蘖数取 3 丛代表性植株，按茎、叶和穗分样装袋。各部位植株样品在 105 益恒温下杀青 30 min，后于 80 益下烘干至恒质量，称重后磨样，使用 Dumas 快速定氮仪测定各器官的含氮量。器官氮素吸收量（kg/hm2）=器官干物质量伊器官氮含量；氮素利用率（NUE，%）=（施氮区氮素积累量原不施氮区氮素积累量）/施氮量；氮素农学利用率（NAE，kg/kg）=（施氮区产量原不施氮区产量）/施氮量；氮肥偏生产力（NPP，kg/kg）=单位面积产量/单位面积施氮量；氮收获指数（NHI，%）=收获时籽粒氮素积累量/植株氮素积累量。1.3.5产量及产量构成于成熟期，在每个小区考察 30 丛水稻有效穗数，并计算平均值，按每小区平均有效穗数取 4 丛有相同有效穗数的水稻，考察其穗粒数、结实率和千粒重。每小区选定 60 丛水稻单收，晒干后测产。1.4数据处理运用 Excel 2021 进行数据处理，使用 IBM SPSSStatistics 27 软件进行统计分析，采用单因素（one-wayANOVA）方差分析和 Duncan 法进行多重比较。2结果与分析2.1覆膜机插缓混一次施肥对水稻生长和产量的影响2.1.1水稻产量及其构成因素从表 1 可见，与 CK 相比，T2 处理产量显著提高9.1%、有效穗数显著提高 18.0%，T1、T3 处理产量分别提高 6.0%和 6.5%、有 效穗 数分别 提高 10.4%和12.8%；与 CK 相比，T1、T2 和 T3 处理结实率分别显著提高 15.1%、12.5%和 9.1%。2.1.2茎蘖动态从图 1 可见，所有处理均在移栽后第 31 d 达到分蘖高峰，之后随着无效分蘖的退化，分蘖数逐渐稳定。T2 处理在各时期的分蘖数均大于其他处理，CK 的茎蘖数始终少于其他处理。2.1.3地上部干物质量从表 2 可见，分蘖期，T1 和 T2 处理地上部干物质量较 CK 分别显著提高 40.2%和 49.2%，T3 处理较 CK移栽后天数/d500400300200100255075100125CKT1T2T310移栽后天数/d102030405060708090100图 2 不同处理对各生育时期叶面积指数的影响图 3 不同处理对水稻顶 3 叶 SPAD 的影响生育时期分蘖期拔节期抽穗期表 2 不同处理对地上部干物质量的影响处理CKT1T2T3分蘖期1.22 b1.71 a1.82 a1.45 b拔节期4.92 b5.41 ab6.15 a5.55 ab抽穗期10.47 b12.33 a12.79 a11.57 ab成熟期18.59 b20.67 a20.91 a24.79 a（单位：t hm-2）提高 18.9%；拔节期，T2 处理较 CK 显著提高 25.0%，T1和 T3 处理较 CK 分别提高 10.0%和 12.8%；抽穗期，T1和 T2 处理较 CK 分别显著提高 17.8%和 22.2%，T3 处理较 CK 提高 10.5%;成熟期，T1、T2 和 T3 分别较 CK显著提高 11.2%、12.5%和 17.2%。2.1.4LAI从图 2 可见，分蘖期，T1 和 T2 处理 LAI 较 CK 分别显著提高 51.3%和 62.0%，T3 与 CK、T1 和 T2 处理差异不显著；拔节期，T2 处理 LAI 较 CK、T1、T3 处理分别显著提高 26.7%、28.2%和 29.4%；抽穗期，T2 处理 LAI与其他处理差异不显著，T1 处理较 CK 显著提高35.0%。2.2覆膜机插缓混一次施肥对氮肥吸收利用的影响2.2.1SPAD 动态从图 3 可见，水稻顶 3 叶 SPAD 动态总体呈先增大后减小的趋势。水稻拔节期前（移栽 31 d 前），4 个处理 SPAD 值相差不大；移栽后 45 d，CK 和 T3 处理的SPAD 值较分蘖期下降，而 T1 和 T2 处理到达高峰；移栽后 74 d，CK 和 T3 处理的 SPAD 值恢复至移栽后 31 d的水平，而 T1 和 T2 处理的 SPAD 值不断下降。在水稻生育中后期，T1 和 T2 处理的 SPAD 值下降较快，叶色较 CK 和 T3 处理植株褪淡更明显。2.2.2氮肥利用率从表 3 可见，氮素积累量和氮素利用率各处理表现为 T3跃T2跃T1跃CK，T3 处理的氮素积累量和氮素利用率较 CK 分别显著提高 18.3%和 43.9%；T2 处理的氮肥偏生产力和氮素农学利用率较 CK 显著提高 9.1%和47.7%；T1、T2 和 T3 处理的氮素生产效率和氮收获指数与 CK 差异不显著。3讨论3.1覆膜机插缓混一次施肥对水稻生长和产量的影响本研究发现，仅 T2 处理的产量显著大于 CK（表 1），增产原因在于 T2 处理提高了有效穗数和结实率。覆膜具有增温效应，提高了水稻分蘖期的有效积温和生育前期的光合有机物质积累，促进水稻分蘖的早发和形成12；同时由于缓混肥料养分的合理充分供应，也在一定程度上促进了水稻分蘖发生，而前期的分蘖可为后期有效穗数奠定基础，最终使得 T2 处理的有效穗数显著大于 CK（表 1），这与 LIU 等8研究结果一致。而 T1处理得益于其肥料供应合理和充分，一定程度促进水稻生长，促进分蘖发生13，但效果不如覆膜。T2 处理抽由于前期覆膜条件下分蘖的早发提高了分蘖数量，缓混肥有效释放满足了拔节期水稻需肥，共同作用下使得拔节期 T2 处理的干物质量和 LAI 显著高于 CK（表 2、图 2），为籽粒灌浆提供了充分的物质保障，产量提高。3.2覆膜机插缓混一次施肥对水稻氮素吸收利用的影响水稻对氮素的吸收利用不仅与水稻品种固有特性有关，而且受施肥量和施肥方式影响很大14-15。本试验8.07.06.05.04.03.02.01.00CKT1T2T3aaaabbbbabbabbCKT1T2T350454035陈洋洋等：覆膜机插缓混一次施肥对水稻生长、产量和氮素利用效率的影响圆园23，29（5）：9-1211表 3 不同处理对氮肥利用率的影响处理N0CKT1T2T3氮素积累量/（kg hm-2）110.55 c196.67 b198.39 b211.85 ab232.68 a氮素利用率/%41.01 b41.83 b48.24 ab58.20 a氮素农学利用率/（kg kg-1）8.93 b12.35 ab13.19 a12.02 ab氮肥偏生产力/（kg kg-1）31.90 c46.55 b49.97 ab50.81 a49.64 ab氮收获指数/%42.25 b64.93 a67.20 a66.30 a65.05 a各处理施氮量相同，但存在多次施肥和一次施用缓混肥的氮肥运筹差异和有无覆膜的栽培措施差别，均对水稻的氮肥吸收利用产生影响。覆膜尿素两次分施处理（T3）氮素积累量较 CK 显著提高 18.3%，这与董瑜皎等16研究结果一致，但覆膜缓混肥一次基施处理（T2）较 CK 只提高 7.7%，且未达到显著，原因可能是生育后期土壤中铵态氮含量差异导致，具体原因需进一步探究。对于水稻顶 3 叶 SPAD 来说，覆膜尿素两次施肥处理（T3）其氮肥是作为基肥和穗肥，在移栽后 45 d由于植株分蘖消耗大量营养以及肥料的供应不足，另外一方面，由于 2022 年夏季温度较高加上覆膜本身的增温效应，稻田温度较高，水稻生长受到一定的影响，导致其 SPAD 低于 T1 和 T2 处理（图 3），在分次施肥后，SPAD 得以恢复并在中后期高于非分次施肥的处理。覆膜机插缓混一次施肥（T2）显著提高了氮肥偏生产力，相同施氮量下，其产量显著提高、氮肥农学利用率显著提高，可能与覆膜下温度和肥料氮素释放效应有关。需要指出的是，本研究仅为 1 年期试验，缓混肥和覆膜具有的互作效应本试验并未明晰，因此，还需要进行多年试验。4结论相比单一覆膜处理或缓混肥处理，覆膜机插缓混一次施肥显著提高水稻产量、氮素农学利用率、氮肥偏生产力。覆膜机插缓混一次施肥能够有效促进水稻分蘖早发，显著增加分蘖数，显著提高植株干物质积累量和生育前期的叶面积指数，还可以提高分蘖后期的叶片 SPAD，提高氮素积累量。参考文献1PENG S B,TANG Q Y,ZOU Y B.Current status and challenges ofrice production in China J.Plant Production Science,2015,12(1):3-8.2LI Y,SHAO X H,SHENG Z,et al.Water conservation and nitrogenloading reduction effects with controlled and mid-gathering irriga原tion in a paddy field J.Polish Journal of Environmental Studies,2016,25(3):1 085-1 091.3潘圣刚，曹凑贵，蔡明历，等.不同灌溉模式下氮肥水平对水稻氮素利用效率、产量及其品质的影响 J.植物营养与肥料学报，2009，15（2）：283-289.4JIANG S,WANG J H,ZHAO Y,et al.Sustainability of water re原sources for agriculture considering grain production,trade and con原sumption in China from 2004 to 2013J.Journal of Cleaner Produc原tion,2017,149:1 210-1 218.5王友贞，袁先江，许浒，等.水稻旱作覆膜的增温保墒效果及其对生育性状影响研究J.农业工程学报，2002，18（2）：29-31.6石建初，金欣欣，李森，等.覆膜旱作稻田水均衡及蒸腾耗水规律分析J.水利学报，2016，47（10）：1 260-1 268.7韩休海，邢占强，于磊，等.水稻机械覆膜插秧试验研究J.农机化研究，2020，42（12）：176-179.8LIU M J,LIANG W L,QU H,et al.Ground cover rice productionsystems are more adaptable in cold regions with high content of soilorganic matterJ.Field Crops Research,2014,164:74-81.9李刚华，缪学宽，丁艳锋，等.CN103922853A：一种用于水稻机插的缓释复混肥P.2014-07-16.10 丁艳锋，李刚华，李伟玮，等.水稻机插缓混一次施肥技术的研发与示范J.中国稻米，2020，26（5）：11-15.11 胡国辉.生物可降解膜覆盖对机插水稻生长及甲烷排放的影响 D.北京：中国农业科学院，2020.12 樊红柱，曾祥忠，张冀，等.覆盖旱作水稻的生长及水分利用效率研究J.西南农业学报，2010，23（2）：349-353.13 严凯，吴正贵，蔡林运，等.机插缓混一次施肥条件下不同用肥量对水稻产量和品质的影响J.农业科技通讯，2022（11）：62-64.14 张秀芝，易琼，朱平，等.氮肥运筹对水稻农学效应和氮素利用的影响J.植物营养与肥料学报，2011，17（4）：782-788.15 晏娟，尹斌，张绍林，等.不同施氮量对水稻氮素吸收与分配的影响J.植物营养与肥料学报，2008，14（5）：835-839.16 董瑜皎，王昌桃，袁江，等.覆膜栽培显著提高水稻氮肥利用效率不同氮肥利用率计算方法的多维度比较 J.江苏农业科学，2021，49（5）：85-91.陈洋洋等：覆膜机插缓混一次施肥对水稻生长、产量和氮素利用效率的影响圆园23，29（5）：9-12（下转第 16 页）12Effects of One-time Fertilization Technology for Mechanized Transplanting Rice withBiodegradable Film Mulching on Growth,Yield and Nitrogen Use Efficiency of RiceCHEN Yangyang,HONG Jinzhi,ZHANG Zihan,JIN Jiawen,TANG Xinao,LI Ganghua*(Sanya Institute of Nanjing Agriculture University/Jiangsu Collaborative Innovation Center for Modern Crop Production/Key Laboratory of CropPhysiology Ecology and Production Management,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China;1st author:;*Corresponding author:)Abstract:An experiment was conducted in 2022 to study the effects of one-time fertilization technology for mechanized transplantingrice with biodegradable film mulching on growth,yield and nitrogen use efficiency of rice(Ningxiangjing 9),in order to providing newideas for green and high-yield rice cultivation methods.The results showed that the yield of the one-time basal application ofcontrolled-release blend fertilizer(T1),one-time basal application with biodegradable film mulching of controlled-release blendfertilizer(T2),and twice application with biodegradable film mulching of urea(T3)were increased by 6.0%,9.1%and 6.5%comparedwith conventional fertilization(CK),respectively,but only T2 treatment reached a significant level.Compared with CK,the dry matteraccumulation of T2 treatment was significantly increased by 12.5%.The LAI of T2 treatment at tillering stage and elongating stagewere significantly higher than that of CK by 62.0%and 26.7%,respectively.Compared with CK,the NPP and NAE of T2 treatmentwere significantly increased by 9.1%and 47.7%,the NUE was increased by 17.6%.It can be seen that one-time fertilizationtechnology for mechanized transplanting rice with biodegradable film had a higher yield potential and nitrogen use efficiency.Key words：rice;growth;yield;nitrogen use efficiency;biodegradable film;controlled-release blend fertilizer（上接第 12 页）Research Progress on the Effects of Irrigation Methods on Rice Yield，Quality and LodgingResistanceYANG Qian,LI Jingyong,DAI Linxiu,DOU Zhi,GAO Hui*(Jiangsu Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology/Co-Innovation Center for Modern Production Technology of Grain Crops,YangzhouUniversity,Yangzhou,Jiangsu 225009,China;1st author:;*Corresponding author:)Abstract：Water management has important effects on yield,quality and lodging resistance of rice.It is one of the main agronomicmeasures to control rice growth and development.Irrigation methods commonly used in rice production include flooded irrigation,“thin,shallow,wet,bask”mode,controlled irrigation,semi-deep water irrigation and alternate wet and dry irrigation.In the paper,theeffects of different irrigation methods on yield,quality and lodging resistance of rice were elaborated,the advantages and disadvantagesof different irrigation methods were compared,and prospects for future research were put forward,so as to provide theoretical basis forhigh yield and good quality of rice in anti-lodging and water-saving cultivation.Key words:rice;irrigation method;yield;quality;lodging resistance19 周婵婵，黄元财，贾宝艳，等.施氮量和灌溉方式的交互作用对东北粳稻稻米品质的影响 J.中国水稻科学，2019，33（4）：357-367.20 郭群善，贺玮.水氮互作对水稻产量及品质的影响J.节水灌溉，2016，249（5）：42-47.21 彭世彰，郝树荣，刘庆，等.节水灌溉水稻高产优质成因分析J.灌溉排水，2000（3）：3-7.22 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