新型缓释肥料对水稻产量及氮素吸收利用的影响_王文青.pdf

江西农业学报 2023，35（01）：8487ActaAgriculturaeJiangxiDOI:10.19386/ki.jxnyxb.2023.01.013新型缓释肥料对水稻产量及氮素吸收利用的影响王文青1，何玮恒2，陈培峰3，王海候3，顾俊荣3（1.江苏常熟国家农业科技园区管理办公室，江苏 常熟 215557；2.安徽农业大学 农学院，安徽 合肥 230031；3.苏州市农业科学院，江苏 苏州 215000）摘 要:通过大田试验设置6个施肥处理：当地水稻配方肥（R1，氮肥施用量270 kg/hm2）、新型缓释肥料（R2、R3、R4、R5，氮肥施用量分别为270.0、248.4、226.8、205.2 kg/hm2）、不施肥（R6，对照），研究不同施肥处理对水稻产量及氮肥吸收利用的影响。结果表明：与R1处理相比，R2和R3处理能提高水稻的有效穗数、每穗总粒数和结实率，其中有效穗数和结实率的增幅都达到了显著水平，产量分别增加了7.51%和11.59%；R2和R3处理显著增加了抽穗后水稻干物质的积累量和吸氮量，提高氮肥利用率，而R4和R5处理则表现出相反的趋势。因此，使用新型缓释肥代替普通化肥，在相同施氮量或减量8%条件下均能有效提高水稻的产量和氮肥利用率。关键词:水稻；新型缓释肥；产量；氮肥；吸收利用 中图分类号：S511.062 文献标志码：A 文章编号：1001-8581（2023）01-0084-04 Effect of New Slow-release Fertilizer on Rice Yield and Nitrogen Uptake and Utilization WANGWen-qing1,HEWei-heng2,CHENPei-feng3,WANGHai-hou3,GUJun-rong3 （1.ChangshuNationalAgriculturalScienceParkManagementCommittee,Changshu215557,China;2.SchoolofAgronomy,AnhuiAgriculturalUniversity,Hefei230031,China;3.SuzhouAcademyofAgriculturalSciences,Suzhou215000,China）Abstract:Fieldexperimentwasconductedtosetuplocalriceformulafertilizer(R1,Nfertilizerapplicationamount:270kg/hm2),newslow-releasefertilizer(R2,R3,R4andR5,Nfertilizerapplicationamount:270.0,248.4,226.8and205.2kg/hm2respectively),andnofertilizerapplication(R6)wastakenascontrol.Theeffectsofdifferentfertilizationtreatmentsonriceyieldandnitrogenuptakeandutilizationwerestudied.TheresultsshowedthatcomparedwithR1,R2andR3treatmentscouldincreasethenumberofeffectivepanicles,totalgrainsperpanicleandseedsettingrate,amongwhichthenumberofeffectivepaniclesandseedsettingratereachedasignificantlevel,andtheyieldincreasedby7.59%and11.57%.R2andR3treatmentscouldsignificantlyincreasethedrymatteraccumulationandnitrogenuptakeofriceafterheading,andimprovethenitrogenutilizationrate,whileR4andR5treatmentsshowedtheoppositetrend.Inconclusion,thenewslow-releasefertilizercanreplacethecommonchemicalfertilizer.Thesamenitrogenapplicationamountor8%reductioncaneffectivelyimprovericeyieldandnitrogenutilizationefficiency.Key words:Rice;Newslow-releasefertilizer;Yield;Absorptionandutilization;Nitrogenfertilizer合理的肥料运筹是改善水稻群体结构、提高水稻产量和肥料利用率的重要手段1-3。在水稻生产上，常规施肥多采用“一基多追”的方式4-5，一季度施肥45次，但这种方式往往存在突出的“短板”问题：一是化肥使用总量与强度仍然偏高；二是化肥使用不合理、养分非均衡化和耕地质量退化；三是施肥方式普遍落后、施肥机械设施装备率低。在强降雨、漫灌等情况下，肥料易快速溶解挥发，随地表径流流失及向地下水淋溶的风险较大，对生态环境造成隐患6-7。缓释肥具有肥效释放缓慢、肥效持续期长、肥料利用率高等特点8-10。施用缓释肥能够在提升产品附加值的同时，有效降低了农民种植水稻的成本。缓释肥是一种能够达到经济效益、环境效益、社会效益三者统一的肥料，是化学肥料提质增效的重要发展方向。为深入推进化肥使用量零增长收稿日期：2022-09-15基金项目：江苏省现代农业产业技术体系建设项目（JATS2022117）；苏州市农业科技创新项目（SNG2020040）。作者简介：王文青（1973），男，江苏常熟人，农业技术推广研究员，主要从事水稻高效栽培技术研究。1 期王文青等：新型缓释肥料对水稻产量及氮素吸收利用的影响85行动，着力促进农业绿色发展，本试验以水稻稳产（产量600kg/667m2）、肥料减量增效、环境友好为切入点，研究缓释肥对水稻产量和氮素吸收利用的影响，以期为集成化学肥料减量的技术模式与要点提供参考依据。1 材料与方法1.1 试验地点本试验于2020年在江苏常熟国家现代农业科技 园 区（31 34 53 N,120 52 25 E）进 行，试验田土壤类型为黏土，前茬为小麦。土壤耕作层的有机质含量为2.58%，速效氮、磷和钾含量分别为133.7、8.8和108.2mg/kg。1.2 试验材料供试品种为常规晚粳稻南粳46，全生育期165d。新型缓释肥料为艾萨斯新型缓释肥料（购自江苏艾萨斯新型肥料工程技术有限公司），N-P2O5-K2O=30-10-12；当地水稻配方肥，N-P2O5-K2O=19-9-17。1.3 试验方法采用大区试验法，每个大区面积为667m2，选择的试验田块地力均匀一致（稻麦轮作5年以上），成片相连，采用稻麦轮作，灌排设施齐全，大区单排单灌，适合机械化作业。设置6个处理（表1），其中R1为当地水稻配方肥，R2为等量缓释肥料，R3为缓释肥料减量8%，R4为缓释肥料减量16%，R5为缓释肥料减量24%，以不施肥（R6）为对照。每个处理3个重复，共18个大区。施N肥基准量为常规用量（施N量为270kg/hm2），不单独施用P2O5肥，K2O在穗期追施，总量控制在135165kg/hm2（根据基肥中K2O含量，在穗肥中补齐差异）。用种量75kg/hm2，机械插秧，于5月15日育秧，6月5日机插。水稻生长期的肥料施用：R1处理肥料运筹比例为基肥 蘖肥 穗肥=5 2 3，蘖肥于移栽后5、12d分2次施；R2R5处理将蘖肥与基肥一起施用，基肥在机插秧的同时进行侧深施肥（510cm深度）；各处理的穗肥于8月下旬追施。具体肥料用量见表1。播栽作业、水浆管理、病虫害防治等其他农事作业措施与常规生产一致。表1 新型缓释肥料施用处理设计处理肥料类型氮素减量比例/%施肥次数及氮素肥料运筹总施氮量/（kg/hm2）基肥/（kg/hm2）1次蘖肥/(kg/hm2)2次蘖肥/(kg/hm2)穗肥/(kg/hm2)R1当地水稻配方肥0711.0尿素58.5尿素58.5尿素175.5氯化钾3.6270.0R2新型缓释肥0727.5尿素175.5氯化钾55.5270.0R3新型缓释肥8669.0尿素162氯化钾70.5248.4R4新型缓释肥16610.5尿素148.5氯化钾85.5226.8R5新型缓释肥24552.0尿素133.5氯化钾99205.2R6不施肥1.4 测定项目分别于拔节期、抽穗及成熟期，取各大区有代表性的稻株5穴（与所普查的有效茎蘖平均数相等），剪去根后，分茎鞘、叶和穗3部分烘干称重。将抽穗期和成熟期茎鞘烘干样品粉碎后过100目筛，用凯氏定氮法测定全氮含量。成熟期每大区调查50穴并计算单位面积的有效穗数，按平均穗数取样法取3穴，考察空瘪粒数、千粒重、总重，计算每穗总粒数、结实率及理论产量，并实收计产。1.5 数据分析用MicrosoftExcel2010软件和DPS(DataProc-essingSystem)软件进行试验数据处理和统计分析，计算肥料利用率和肥料偏生产力。氮肥利用率(%)=(U-U0)/F100%，其中U为施肥后作物收获时地上部的吸氮总量，U0为未施肥时作物收获期地上部的吸氮总量，F为化肥氮的投入量。氮肥偏生产力(kg/kg)=Y/F，其中Y为施肥后所获得的作物产量，F为化肥氮的投入量。2 结果与分析2.1 不同肥料处理对水稻产量及构成因素的影响不同肥料处理对南粳46的产量影响存在显著差异（表2）。等量施用缓释肥（R2）和减量8%施用缓释肥（R3）对南粳46的产量具有明显的促进作江 西 农 业 学 报35 卷86用，产量分别达到了10.02和10.40t/hm2，与当地水稻配方肥处理（R1）相比，产量分别增加了7.51%和11.59%，均达到了显著水平。在减量16%施用缓释肥（R4）和减量24%施用缓释肥（R5）条件下，南粳46的产量低于当地水稻配方肥处理（R1），其中R5处理的减产明显，减产率达到了10.84%。从产量构成因素看，与R1相比，R2和R3处理都能提高南粳46的有效穗数、每穗总粒数和结实率，其中有效穗数和结实率均达到了显著水平。而R4和R5处理的氮肥水平较低，有效穗数、每穗总粒数和千粒重均有不同程度的降低，由此可见，在适当减量施用缓释肥的条件下能充分发挥该水稻品种的产量潜力。表2 不同肥料处理的产量及其构成因素处理有效穗/(104/hm2)每穗总粒数/粒结实率/%千粒重/g产量/(t/hm2)R1306.01b129.30ab90.23c26.1a9.32cR2329.25a130.43a91.91ab25.4a10.02bR3316.65ab135.41a92.54a26.2a10.40aR4301.05bc127.71bc91.08bc25.7a9.01cdR5290.01c123.27c91.12b25.6a8.31dR6243.61d114.43d92.77a25.5a6.59e注：同列数据后不同小写字母表示差异显著(P0.05)。下同。2.2 不同肥料处理对干物质积累的影响不同肥料处理对南粳46主要生育期的干物质积累量的影响见表3。在拔节期和抽穗期，各施用缓释肥处理的干物质积累量均低于当地水稻配方肥处理，其中R2和R3处理与R1差异不显著，而R4和R5处理与R1差异达显著水平；在成熟期R2和R3处理的干物质积累量显著高于R1，而R4和R5处理显著低于R1；从各生育阶段干物质积累量看，施用当地水稻配方肥更有利于水稻生育前中期（抽穗前）的干物质的积累，但在抽穗后，随着缓释肥的肥料释放效应，等量施用缓释肥（R2）和减量8%施用缓释肥（R3）更能促进生育后期（抽穗后）的干物质积累；而R4和R5氮肥施用量较少，特别是中后期氮素供应不足，在各生育期干物质的积累量均要低于R1。表3 不同肥料处理对干物质生产的影响处理拔节期/(t/hm2)抽穗期/(t/hm2)成熟期/(t/hm2)拔节期抽穗期/(t/hm2)抽穗期成熟期/(t/hm2)收获指数R14.91a10.12a19.24b5.21a9.12c0.48bcR24.75ab9.88ab19.82a5.13ab9.94b0.51abR34.65ab9.76ab20.18a5.11ab10.42a0.52aR44.43b9.51b18.57c5.08b9.06c0.49bR54.15c9.12c18.02d4.97b8.90c0.46cR63.41d7.44d14.85e4.03c7.41d0.44c2.3 不同肥料处理对植株含氮率和吸氮量的影响 不同肥料处理对南粳46主要生育期氮素吸收的影响见表4。在拔节期，各施用缓释肥处理植株的含氮率和吸氮量均低于当地水稻配方肥处理，其中R2、R3、R4和R5处理的含氮率分别比R1处理低了0.09、0.17、0.26和0.30个百分点，吸氮量比R1处理分别低了7.97、13.91、22.60和30.00kg/hm2；在抽穗期和成熟期，R2处理植株的含氮率和吸氮量均高于R1，但差异不显著，而R4和R5处理显著低于R1。从各生育阶段植株的氮素吸收量看，等量施用缓释肥（R2）和减量8%施用缓释肥（R3）显著提高了拔节期抽穗期和抽穗期成熟期的植株吸氮量，其中拔节期抽穗期分别增加了22.28%和22.62%，抽穗期成熟期分别增加了18.43%和29.24%。表4 不同肥料处理对植株含氮率和吸氮量的影响处理拔节期抽穗期成熟期拔节期抽穗期/(kg/hm2)抽穗期成熟期/(kg/hm2)含氮率/%吸氮量/(kg/hm2)含氮率/%吸氮量/(kg/hm2)含氮率/%吸氮量/(kg/hm2)R12.31a113.42a1.53a154.84a1.02a196.25b41.42b41.41bR22.22ab105.45ab1.58a156.10a1.04a205.14a50.65a49.04aR32.14b99.51b1.54a150.30a1.01ab203.82a50.79a53.52aR42.05bc90.82c1.45b137.90b0.96b178.27b47.08a40.37bR52.01c83.42c1.31c119.47c0.87c149.57c36.05b30.10bR61.52d51.83d1.13d84.07d0.70d103.95d32.24c19.88c1 期王文青等：新型缓释肥料对水稻产量及氮素吸收利用的影响872.4 不同肥料处理对氮素利用效率的影响由表5可知，在不同施肥处理（R1R5）下，水稻的氮肥利用率分别为32.53%、35.83%、35.34%、25.88%和17.91%，氮肥偏生产力分别为34.52、37.11、41.87、和40.50kg/kg。施用缓释肥处理均提高了氮肥偏生产力；等量施用缓释肥（R2）和减量8%施用缓释肥（R3）显著提高了肥料利用率，而R4和R5则表现出相反的效果。表5 不同肥料处理对氮素利用效率的影响处理氮肥利用率/%氮肥偏生产力/(kg/kg)R132.53b34.52bR235.83a37.11aR335.34a41.87aR425.88c39.73aR517.91d40.50a3 讨论与结论农田过量施肥会导致水稻肥料利用率降低，农田面源污染加剧，而肥料不足又会导致粮食减产，影响农业可持续发展，因此合理地选择和运用施肥技术，是提高水稻产量和氮肥利用效率的前提条件和根本保证5,11。与普通复合肥相比，缓释肥施加过后，其中的养分会根据植物的需求缓慢、温和地释放，肥效持续时间较长，后期不脱力，可降低肥料的淋溶挥发损失，大大提高肥料的利用率12-13。本试验结果表明：与当地水稻配方肥相比，施用新型缓释肥对水稻的增产效果显著，能显著提高有效穗、每穗总粒数和结实率，特别在施减量8%施用新型缓释肥条件下的增产幅度更加明显，还减少了肥料施用量，这与刘文等14的研究结论一致。但过多地减少肥料施用，导致土壤氮素供应不足，植株营养不能跟上，有效穗和穗粒数明显低于当地水稻配方肥。水稻产量的形成取决于前期干物质的积累，特别是与抽穗后干物质和氮素的积累量密切相关15。由于肥料释放特性的不同，施用当地水稻配方肥的水稻在生育前期植株干物质和氮素积累量明显高于施用新型缓释肥，但在抽穗后，等量施用新型缓释肥和减量8%施用新型缓释肥处理的植株干物质积累量和氮素积累量迅速增加，显著高于当地水稻配方肥。因此，新型缓释肥更加有利于抽穗后水稻植株营养物质向籽粒转运，能显著提高氮素的吸收和利用效率。综上所述，根据水稻需肥规律、土壤供肥性能和肥料效应制定缓释肥料配方，将水稻缓释配方肥料与精准施肥（肥料减量）技术、农机农艺耦合（侧深施肥）技术相结合，构建水稻化学肥料减量增效的“一基一追”施肥技术模式，有助于提高化肥利用率，减少普通化肥使用量，最终打赢农业面源污染攻坚战，推进农业绿色发展。参考文献：1 黄玲娟,陆钧平.不同氮肥用量对水稻产量和氮肥利用率的影响 J.安徽农业科学,2020,48(21):169-171,197.2 田智慧,潘晓华.氮肥运筹及密度对超高产水稻中优752的产量及产量构成因素的影响 J.江西农业大学学报,2007,29(6):894-898.3 徐启来,秦龙,杨松.氮肥运筹对钵苗机插水稻性状及产量的影响 J.安徽农业科学,2017,45(6):26-27.4 陈培峰,董明辉,顾俊荣,等.麦秸还田与氮肥运筹对超级稻强弱势粒粒重与品质的影响 J.中国水稻科学,2012,26(6):715-722.5 唐忠国.氮磷钾肥不同配比施用对水稻产量及其肥料利用率的影响 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