鄂中地區(qū)油菜-水稻輪作制度中的氮肥適宜用量

伍德春， 肖習(xí)明， 劉豐國， 周健華， 張順陶

(荊門市土壤肥料工作站， 湖北 荊門 448000)

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鄂中地區(qū)油菜-水稻輪作制度中的氮肥適宜用量

伍德春， 肖習(xí)明， 劉豐國， 周健華， 張順陶

(荊門市土壤肥料工作站， 湖北 荊門 448000)

為明確鄂中地區(qū)油菜-水稻輪作條件下適宜的氮肥施用量，在水稻土上進(jìn)行油菜-水稻輪作中不同氮肥施用量對作物產(chǎn)量及土壤堿解氮含量影響的田間試驗(yàn)。結(jié)果表明，在土壤堿解氮為125 mg/kg的中等肥力水稻土，施氮肥后的增產(chǎn)率油菜為3.9%～41.5%，水稻為7.3%～42.5%，全年8.3%～41.3%；氮肥最高施用量為水稻78.1 kg/hm2，油菜62.3 kg/hm2，全期72.4 kg/hm2；氮肥最佳施用量為水稻75.8 kg/hm2，油菜58.0 kg/hm2，全期70.9 kg/hm2。土壤堿解氮與油菜、水稻施氮增產(chǎn)率符合二次曲線關(guān)系，土壤施氮前后堿解氮增量與施氮量符合線性關(guān)系。

油菜-水稻輪作； 氮肥； 適宜用量； 鄂中地區(qū)

近年來，隨著單位面積肥料用量的不斷增加，土壤養(yǎng)分收支平衡均表現(xiàn)由虧缺逐漸轉(zhuǎn)為盈余[1-2]。但施用氮肥在增加產(chǎn)量效益的同時(shí)，也出現(xiàn)了一系列的問題，如土壤肥力不斷升高，肥料的增產(chǎn)效應(yīng)逐漸降低，單位面積氮肥殘留量增加等[3-5]。為此，前人針對不同區(qū)域、不同土壤肥力及不同作物進(jìn)行大量的肥料效應(yīng)試驗(yàn)，確定了一定區(qū)域范圍內(nèi)適宜的施肥指標(biāo)體系[6]，以提高肥料利用率和生產(chǎn)效益。曾祥明等[7]研究表明，在不同基礎(chǔ)地力水平下，優(yōu)化施肥處理均能提高氮肥吸收利用率及偏生產(chǎn)力；合理的施肥能夠明顯提高土壤有機(jī)質(zhì)含量、土壤肥力及作物產(chǎn)量[8-10]。但這些研究均以單季作物為主要對象，與油菜-水稻輪作結(jié)合的研究鮮有報(bào)道，并且從區(qū)域角度開展的研究也較少，很難為區(qū)域性的氮肥合理配置及調(diào)控提供依據(jù)[11]。油菜-水稻輪作制是長江中下游最具代表性和分布最廣泛的耕作制度，而鄂中地區(qū)作為油菜-水稻輪作的主要生產(chǎn)區(qū)之一，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有舉足輕重的地位。目前，油菜-水稻輪作制度下的氮肥適宜施用量未見研究，其投入適宜量仍不明確。為此，筆者等以鄂中地區(qū)油菜-水稻輪作模式為研究對象，分析不同氮肥投入量對土壤肥力及作物產(chǎn)量的影響，并探討二者與氮肥投入量的關(guān)系，以期為該區(qū)域內(nèi)油菜-水稻輪作制中氮肥合理施用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)在湖北省荊門市掇刀區(qū)何場村進(jìn)行，土壤質(zhì)地中壤，地力水平中等。土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)為有機(jī)質(zhì)21.4 g/kg，堿解氮125 mg/kg，有效磷13.5 mg/kg，速效鉀116 mg/kg，容重1.03 g/cm3，pH6.1。油菜品種為中油雜12號，水稻品種為揚(yáng)兩優(yōu)6號。試驗(yàn)肥料為尿素(N 46%)、過磷酸鈣(P2O512%)和氯化鉀(K2O 60%)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)氮肥用量不同，設(shè)置N0(CK)、N1、N2、N3、N4、N5、N6和N7共8個(gè)處理，即油菜、水稻種植季每季分別施N量為0 kg/hm、30 kg/hm2、45 kg/hm2、60 kg/hm2、75 kg/hm2、90 kg/hm2、105 kg/hm2和120 kg/hm2。小區(qū)面積20 m2，隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)。油菜種植季施P2O5195 kg/hm2，K2O 67.5 kg/hm2； 水稻種植季施P2O5180 kg/hm2，K2O 75 kg/hm2。氮肥按基肥、苗肥和拔節(jié)肥以5∶2∶3比例分配，磷肥全部作底肥，鉀肥按底肥70%、拔節(jié)肥30%施用。

1.3 測定項(xiàng)目及數(shù)據(jù)處理

在試驗(yàn)前采集全田基礎(chǔ)土樣，試驗(yàn)小區(qū)劃定后，分別在油菜、水稻基肥施肥前和施肥后20 d采集各小區(qū)耕種層(0～20 cm)土樣，土壤理化指標(biāo)按土壤常規(guī)測試法[12]分析。分別在油菜、水稻成熟收獲時(shí)各小區(qū)測實(shí)產(chǎn)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2003、DPS 2000統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析和多重比較(LSD法)。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥在油菜-水稻輪作中的增產(chǎn)效果

由表1看出，在油菜-水稻輪作中，各施氮肥處理的作物產(chǎn)量均高于對照(N0)，油菜不同施氮處理較對照的增產(chǎn)率為3.9%～41.5%，其中，以N2處理最高(45 kg/hm2)，之后隨施氮量的增加，增產(chǎn)率降低；水稻不同施氮量處理較對照的增產(chǎn)率為7.3%～42.5%，其中，以N3處理的增產(chǎn)幅度最高(60 kg/hm2)，之后隨施氮量增加，增產(chǎn)幅度下降。油菜-水稻輪作中，氮肥在水稻上的增產(chǎn)效果優(yōu)于油菜。

表1 不同施氮量處理油菜和水稻的產(chǎn)量

注：表中同列數(shù)字后不同字母表示差異達(dá)顯著水平(p<0.05)(下同)。

Note: Different letters in the same column indicated 5% significant level. The same below.

2.2 氮肥在油菜-水稻輪作中的最高施用量和最佳施用量

2.2.1 最高施氮量 從氮肥用量(x)與油、稻產(chǎn)量(y)值的肥效回歸方程(圖1)分析得出，不施氮的基礎(chǔ)產(chǎn)量水稻為5 485.6 kg/hm2，油菜為1 764.8 kg/hm2，施氮的初始產(chǎn)量增加值水稻為47.97 kg/hm2、油菜為20.879 kg/hm2，代表肥料效應(yīng)曲率程度和方向的數(shù)值分別為-0.307和-0.167 5。說明，氮肥對水稻的增產(chǎn)效果大于油菜，而過量施用后減產(chǎn)效果也大于油菜。

采用最小二乘法得出氮肥最高施用量為油菜62.3 kg/hm2、水稻78.1 kg/hm2。氮肥最高施用量條件下，產(chǎn)量分別為油菜2 415.4 kg/hm2、水稻7 359.47 kg/hm2。

2.2.2 最佳施氮量 按單價(jià)油菜4.8元/kg、水稻2.5元/kg、氮肥(N)3.6元/kg計(jì)算，氮肥最佳施用量為油菜58.0 kg/hm2，水稻75.8 kg/hm2。在氮肥最佳施用量條件下，產(chǎn)量分別為油菜2 412.4 kg/hm2，水稻7 357.8 kg/hm2。

圖 1 油菜—水稻輪作施氮量與產(chǎn)量的肥效回歸曲線

圖2 油菜—水稻輪作土壤堿解氮(N)含量與施氮增產(chǎn)率回歸曲線

Fig.2 Regression curve of soil available N content and yield increasing rate in rape-rice rotation

2.3 土壤堿解氮與氮肥的增產(chǎn)效應(yīng)

對土壤堿解氮含量與油菜、水稻施氮量增產(chǎn)率的研究表明，土壤堿解氮含量與氮肥增產(chǎn)率的關(guān)系符合二次多項(xiàng)式曲線方程(圖2)。根據(jù)方程得出，當(dāng)水稻施氮處理增產(chǎn)率為0%時(shí)，土壤堿解氮含量為155 mg/kg；當(dāng)油菜施氮處理增產(chǎn)率為0%時(shí)，土壤堿解氮含量為153 mg/kg。由此可見，土壤堿解氮含量對油菜、水稻施氮量增產(chǎn)率的影響基本一致。

2.4 土壤堿解氮與氮肥施用量的相關(guān)性

2.4.1 施氮前后土壤堿解氮的含量變化 從表2看出，在油菜-水稻輪作中，土壤堿解氮含量在氮肥施用前后差異明顯。施氮后土壤堿解氮含量較施氮前的增幅為水稻生長季10.6%～38.4%，油菜生長季11.8%～48.3%，且增幅隨施氮量的增加而增加。N0處理在施肥前、后土壤堿解氮含量有較小幅度的提升，這可能是由于耕作層水稻土中有機(jī)物質(zhì)(如秸稈類)礦化或厭氧條件下硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮引起的變化。

表2 油菜-水稻輪作中施氮前后土壤堿解氮(N)的含量

2.4.2 土壤堿解氮與氮肥施用量的直線方程關(guān)系 氮肥施用量與施氮后土壤堿解氮增加量符合直線方程關(guān)系。應(yīng)用施氮量與土壤堿解氮增加量的直線方程求出，土壤堿解氮在本底值上每增加1%時(shí)，油菜需施氮肥2.8 kg，水稻需施氮肥3.5 kg。由此看出，水稻田需氮量明顯多于油菜田。表明，在油菜、水稻生產(chǎn)上，土壤堿解氮的含量可通過施氮肥進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3 結(jié)論與討論

1) 在鄂中地區(qū)中等肥力水稻土，油菜-水稻輪作中，油菜、水稻施氮均有顯著增產(chǎn)效果，其中，水稻施用氮肥增產(chǎn)效果優(yōu)于油菜。在栽培管理中，氮肥最佳施用量為油菜58.0 kg/hm2、水稻75.8 kg/hm2。在氮肥最佳施用量條件下，產(chǎn)量分別為油菜2 412.4 kg/hm2、水稻7 357.8 kg/hm2。土壤的基礎(chǔ)地力在作物施肥管理中占有重要的地位。研究結(jié)果可看出，在中等地力條件下，降低氮肥投入量并未使作物減產(chǎn)，反而有明顯的增產(chǎn)效果，這與韓寶吉等[13]研究結(jié)果相似。

2) 有研究表明，提高土壤肥力能夠增加作物氮素吸收總量，使當(dāng)季氮素利用率提高，合理施氮又是保持和提高土壤供氮能力的有效措施[14]。在鄂中地區(qū)中等肥力水稻土上，油菜-水稻輪作氮肥最高施用量為油菜62.3 kg/hm2、水稻78.1 kg/hm2，最佳施用量為油菜58.0 kg/hm2、水稻75.8 kg/hm2。

3) 鄂中地區(qū)中等肥力水稻土的土壤堿解氮與油菜、水稻施氮增產(chǎn)率關(guān)系符合二次曲線模型，土壤施氮前后的堿解氮增加量與氮肥施用量的關(guān)系符合線性模型。此關(guān)系的得出為鄂中地區(qū)油菜-水稻輪作條件下土壤氮素養(yǎng)分正確評價(jià)和氮肥的合理施用提供了一定的理論依據(jù)。

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(責(zé)任編輯： 姜 萍)

Optimum Application Rate of Nitrogen Fertilizer in Rapeseed-rice Rotation System in Central Hubei

WU Dechun, XIAO Ximing, LIU Fengguo, ZHOU Jianhua, ZHANG Shuntao

(JingmenSoilandFertilizerStation,Jingmen,Hubei448000,China)

To explore the optimum application rate of nitrogen fertilizer in rapeseed-rice rotation system in central Hubei, a field experiment was conducted in paddy soil to explore the effects of various N application amount on crop yield and soil alkali-hydrolyzable nitrogen content. Results: In medium-fertility paddy soil with soil available N 125 mg/kg, after applying N fertilizer the yield increasing rate was respectively 3.9%～41.5%(rape), 7.3%～42.5%(rice) and 8.3%～41.3%(whole year); The maximum N application amount was separately 78.1 kg/hm2(rice), 62.3 kg/hm2(rape)and 72.4 kg/hm2(whole period); The optimum N application amount was 75.8 kg/hm2(rice), 58.0 kg/hm2(rape) and 70.9 kg/hm2(whole period) respectively. Soil available N was of conical relationship with rape and rice yield increasing rate. Soil available N increment before and after applying N fertilizer has linear relationship with N application amount.

rice rape rotation; nitrogen fertilizer; optimum application rate; central Hubei

2014-09-24； 2015-04-10修回

伍德春(1973-)，男，農(nóng)藝師，從事土壤肥料技術(shù)推廣。 E-mail：1203346660@qq.com

1001-3601(2015)05-0232-0042-03

S344.17

A