新型氮肥對水稻產量養分積累及吸收利用的影響

姚單君,張愛華,楊 爽,吳興洪, 張 欽,王文華*,王培官，劉文啟，古應庭，李克仙

(1.貴州省農業科學院 土壤肥料研究所，貴州 貴陽 550006；2.貴州大學，貴州 貴陽 550025；3. 貴州省貴安新區高峰鎮農業服務中心，貴州 貴安 561108)

【研究意義】水稻作為我國的主要糧食作物之一，一直是農業研究的重點。高效新型肥料的研發顯得越來越重要，對各種新型肥料的大田肥效驗證試驗也具有必要性。【前人研究進展】為提高糧食產量，稻田生態系統投入了大量的氮肥，如南方水稻區超量施氮的農戶比例高達60 %～90 %[1-2]。農田中超量施入的氮肥通過降雨和灌溉造成農業及農村面源污染，氮肥進一步進入湖泊、河流而引發流域水體富營養化等環境污染問題[3-4]。如今肥料生產效率降低及由于過量施肥導致超過環境自身承載力等問題已引起人們的持續關注。大量關于新型肥料的研究表明，新型肥料具有節肥增效、環境友好等高效特征[5-8]，能有效增加水稻[9-10]、玉米[10-11]、辣椒[12-13]、馬鈴薯[15]及綠葉蔬菜[16-17]的產量、品質及養分的吸收利用能力?！颈狙芯壳腥朦c】現在市場上新型肥料層出不窮，但針對控失尿素、腐植酸尿素、聚能網尿素、含鋅尿素對貴州地區水稻產量、生物量及養分吸收利用影響的研究還鮮有報道?！緮M解決的關鍵問題】以樂優58水稻品種為試驗材料，探索新型氮肥對貴州水稻生產及養分吸收積累的影響，并篩選出適宜于貴州稻區的高效新型氮肥，為水稻種植節肥增效途徑的研究提供一定的依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

田間試驗于2016年4-9月在貴州省貴安新區高峰鎮進行，該地屬北半球亞熱帶季風氣候，年均氣溫14.1 ℃，年均降雨量1298 mm。水資源豐富，麻線河、羊昌河橫穿全境，匯入紅楓湖。地勢平坦，土地肥沃，是貴安新區的主要糧食產區，素有安順糧倉之稱，高峰鎮的“貢皇”、“福壽”等優質大米曾獲名牌農產品、放心大米等榮譽稱號。供試土壤為黃壤，土壤耕層基本理化性質為有機質29.3 g/kg，速效氮141.84 mg/kg，有效磷21.2 mg/kg，速效鉀102 mg/kg，pH 5.98。根據全國第2次土壤普查養分分級標準，土壤肥力水平屬中等。

1.2 試驗材料

供試水稻品種為樂優58。

河南心連心化肥有限公司提供的4種新型氮肥，分別為控失尿素(N %為43.2 %)、聚能網尿素(N %為46.4 %)、腐植酸尿素(N %為46 %)和含鋅尿素(N %為43.2 %、Zn %為1.61 %)；普通尿素(N %為46.7 %)、硫酸鋅、過磷酸鈣(P2O5%為12 %)和氯化鉀(K2O %為60 %)在常規農資店購買。

1.3 試驗設計

試驗在施用等量磷、鉀肥的基礎上，共設8個處理，分別為：CK1，不施氮；CK2，施普通尿素；A1，施控失尿素；A2，施聚能網尿素；A3，施腐植酸尿素；A4，施含鋅尿素；A5，控失尿素一次性追肥；A6，施普通尿素+等量鋅肥，每個處理3 次重復。各處理肥料用量按N 12 kg/667m2、P2O58 kg/667m2、K2O 8 kg/667m2、ZnSO41.07 kg/667m2(鋅按含鋅尿素等量鋅施用), 各時期施肥比例為，基肥∶分蘗肥∶穗肥=4∶3∶3。小區面積為15 m2(3 m× 5 m)，隨機區組排列，整地劃小區后施用基肥，然后移栽水稻，根據小區面積，田間移栽密度為220穴/15m2。田間管理按照常規。

1.4 樣品采集與分析

施肥前采用5點取樣法采集水稻田耕層(0～20 cm)土壤樣品，進行土壤基本理化性質分析。土壤pH值按照水土比2.5∶1 pH計法進行測定，土壤有機質按重鉻酸鉀氧化-外加熱法測定，速效氮按堿解擴散法-標準酸滴定測定，土壤有效磷按0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定；速效鉀按1.0 mol/L NH4OAc浸提-火焰光度法進行測定。

水稻收獲時對各小區進行測產，并選擇各小區具有代表性的5穴水稻植株，取其地上部分，測定有效穗數、每穗粒數、千粒重，并將秸稈和籽粒分別在75 ℃下烘干稱量，粉碎后測定其氮、磷、鉀含量。植株各部位養分含量測定方法為：經硫酸-高氯酸消煮法消煮后，全氮采用半微量開氏定氮法測定，全磷采用鉬銻抗比色法測定，全鉀采用火焰光度計法測定。

1.5 數據分析及處理

試驗數據均采用 Excel 2010軟件進行計算處理，利用SPSS 20.0軟件進行統計分析。

肥料偏生產力(PFP，kg/kg)=單位面積作物產量/單位面積施用肥料量(肥料投入量以純養分量計算)

肥料利用率(UE， %)=(施肥區植株肥料總積累量-不施肥料區植株肥料總積累量)/肥料總量×100 %(肥料投入量以純養分量計算)

氮素收獲指數(HIN， %)=籽粒氮素積累量/植株氮素積累量×100 %

氮素吸收效率(UPEN，kg/kg)=植株地上部分氮素積累量/施氮量

氮肥農學效率(AEN，kg/kg)=(施氮區籽粒產量-不施氮區籽粒產量)/施氮量

2 結果與分析

2.1 水稻的產量構成因素

作物產量構成因素之間既相互制約，也存在相互補償的作用，水稻產量構成因素主要包括有效穗數、每穗實粒數和千粒重[18]，通過對水稻的各產量構成因素的測定結果(表1)，相對于CK1，處理A1～A6水稻千粒重和有效穗數基本在5 %水平上均顯著提高，水稻穗粒數則只有處理A2～A6有一定

表1 不同施肥處理水稻的產量構成因素

注：數據為3個重復的平均值±標準差；同列不同的字母分別表示差異達5 %顯著水平(P<0.05)，下同。

Note: Data is 3 repeat average value ± standard deviation; Different letters in the row indicate difference at 5 level significantly(P<0.05).The same as below.

增加。相對于CK2，處理A1～A6水稻穗粒數基本在5 %水平上顯著提高，水稻千粒重也有明顯增長，水稻有效穗數則有所減少，但差異不顯著。各施肥處理中，CK2水稻有效穗數最多，約為211.2萬穗/hm2，較處理A1～A6高5.88 %～15.5 %；處理A4的水稻穗粒數最高，約為195.09粒/穗，處理A6次之，約為184.74粒/穗，比CK2分別高42.29 %和34.74 %；處理A3千粒重最高，約為42.06 g，在5 %水平上顯著高于CK2。表明，處理A1～A6對水稻產量構成因素有不同程度的改善作用，促進水稻的增產。

2.2 水稻產量

從表2可看出，不同的施肥處理對水稻產量的影響顯著(P<0.05)，處理A1～A6水稻產量較CK1和CK2分別增產18.17 %～37.41 %和5.54 %～16.28 %。其中，處理A3的增產率最高，處理A6的次之，相對于CK2增產率分別為16.28 %和10.98 %。水稻產量的形成可分為穗數形成、粒數形成以及粒重形成3個階段[18]。將水稻各產量構成因素的值與水稻產量作相關性分析，有效穗數、每穗實粒數和千粒重中，只有千粒重與水稻產量呈顯著正相關(r=0.848)，說明水稻產量受粒重的影響最大。處理A3中粒重補償了水稻在有效穗數和穗粒數上的不足，產量最高。

2.3 水稻地上部分生物量

由表3可知，處理A1～A6水稻地上部分生物量較CK1和CK2均有一定程度的提高，其中,處理A6水稻地上部分生物量最高，為130.72 g/穴，處理A3次之，為128.14 g/穴。由此可見，幾種新型氮肥均可增加水稻地上部分的生物量，有利于水稻養分吸收和積累。處理A1>A6水稻籽粒干物質量均較CK1和CK2顯著增加，其中處理A3水稻籽粒干物質量最高，為84.44 g/穴。處理A6水稻秸稈干物質量最高，為50.13 g/穴。從水稻籽粒和秸稈干物質量占地上部分干物質量的比例看，各部位所占比重順序為籽粒>秸稈，處理A2～A4相較于CK1和CK2有一定提高，說明3種新型氮肥能增加養分在水稻籽粒中的積累，有助于水稻增產。

表2 不同施肥處理的水稻產量

表3 不同施肥處理的水稻地上部分生物量

2.4 水稻地上部分的養分積累量

由圖1可知，氮積累除處理A4外，其余新型氮肥處理水稻地上部分量均相對于處理CK2有所增加，其中處理A1、A3、A5和A6顯著增加，表現為A1>A5>A6>A 3。各處理水稻籽粒氮積累量占地上部分的比重大于秸稈。處理A3水稻籽粒氮積累量最高，為102.6 kg/hm2；處理A1水稻秸稈氮積累量最高，處理A5、A6次之；處理A1～A6水稻地上部分磷積累量較CK2均有一定提高，以處理A5最高，處理A6、A3次之。各處理水稻籽粒磷積累量占地上部分比重大于秸稈所占比重。處理A3水稻籽粒磷積累量最高，為8.88 kg/hm2，處理A6次之，為8.26 kg/hm2。處理A5水稻秸稈氮積累量最高，處理A1、A6次之；在鉀的積累上，處理A1～A6水稻地上部分鉀積累量較CK2也均有一定提高，以處理A6最高，處理A1、A3次之。除處理A3外，其余處理水稻籽粒鉀積累量占地上部分的比重小于秸稈所占比重。處理A3籽粒鉀積累量最高，為118.4 kg/hm2，處理A6秸稈鉀積累量最高，處理A1次之。

綜合比較，處理A1、A3、A5和A6均能較好地促進水稻地上部分氮、磷、鉀的吸收和積累，但處理A1、A5和A6水稻的氮、磷、鉀更多的積累在水稻秸稈中，而處理A3則更多的積累在籽粒中，提升了水稻的產量和品質 。

2.5 水稻的養分吸收利用效果

從表4可知，在氮的吸收利用上，處理A1～A6水稻的氮肥偏生產力和農學效率均高于CK2，以處理A3的最高，分別較CK2高16.29 %和106 %。處理A1、A3、A5、A6氮肥利用率顯著高于處理CK2。處理A2、A3、A4的水稻氮素收獲指數相對于CK2也有一定增加，其中處理A3為最高。在磷的吸收利用上，處理A1～A6除磷素收獲指數外，各指標相對于CK2均有所增加，其中處理A5水稻的磷素吸收效率最高，處理A6、A3次之，處理A3水稻的磷肥偏生產力最高；水稻磷素收獲指數僅處理A3、A4高于CK2。在鉀的吸收利用上，除鉀素收獲指數外，處理A1～A6各指標均高于CK2，以處理A6的鉀素吸收效率最高，處理A1、A3次之，處理A3的鉀肥偏生產力最高；處理A2、A3、A4的鉀素收獲指數相對于CK2有所增加，處理A3最高。

綜合比較，相對處理CK2，施用新型氮肥都能在一定程度上促進水稻氮、磷、鉀的吸收利用，以處理A3的效果最佳，說明其可有效促進水稻對養分的吸收利用，增加水稻產量，提高水稻品質。

圖1 不同施肥處理水稻地上部分氮、磷、鉀的積累量Fig.1 The nutrient accumulation of N, P and K of aboveground rice with different fertilization treatment

處理Treatment利用率(%)Utilization ratio偏生產力(kg/kg)Partial productivity收獲指數(%)Harvest index吸收效率(%)Absorption efficiency農學效率(kg/kg)Agronomic efficiency氮CK1-----CK221.58±1.93b40.65±2.62c67.21±1.11ab0.75±0.02b6.25±1.21cA130.72±1.27a42.91±0.99bc63.61±1.34c0.85±0.01a8.50±0.89bcA221.62±0.75b43.99±1.32abc67.92±0.39a0.75±0.01b9.59±0.91abcA328.46±3.00a47.27±0.90a69.28±0.74a0.82±0.03a12.87±1.10aA420.86±2.65b43.52±1.57bc69.19±2.55a0.75±0.03b9.12±1.05bcA530.02±2.09a44.04±0.55abc64.52±0.21bc0.84±0.05a9.64±0.56abcA629.37±5.08a45.12±2.04ab64.40±1.90bc0.83±0.02a10.72±1.48ab磷CK1-----CK2-60.98±3.93c74.33±1.69ab0.087±0.01b-A1-64.36±1.48bc67.50±3.04cd0.097±0.01ab-A2-65.99±1.98abc73.27±1.18ab0.089±0.00b-A3-70.91±1.35abc75.04±0.52a0.099±0.01ab-A4-65.29±2.35ab74.68±2.37a0.088±0.01b-A5-66.06±0.82abc63.71±2.25d0.103±0.00a-A6-67.68±3.06ab69.27±3.69bc0.099±0.00a-鉀CK1-----CK2-60.98±3.93c46.97±0.97bc1.59±0.05de-A1-64.36±1.48bc44.50±1.60c1.88±0.03b-A2-65.99±1.98abc48.05±0.25b1.72±0.06cd-A3-70.91±1.35a52.71±0.70a1.87±0.04b-A4-65.29±2.35bc47.09±1.34bc1.61±0.01de-A5-66.06±0.82abc45.75±0.32bc1.83±0.06bc-A6-67.68±3.06ab38.75±0.57d2.02±0.05a-

3 結論與討論

施肥作為有效的作物增產手段，在農業生產中扮演著十分重要的角色[14]。新型高效肥料的施用有利于減少農戶生產成本，增加收益，同時也可以減少農業生產對環境的污染。研究結果顯示，相對于普通尿素，施用新型氮肥可以改善水稻的產量構成因素，從而增加水稻產量，這與前人的研究一致[19-21]。腐殖酸尿素處理的增產效果最好，增產率達到16.28 %，普通尿素+等量鋅肥處理次之，增產率為10.98 %。有研究表明，腐植酸能夠有效活化土壤中的養分、促進作物生長發育、提高作物產量和肥料利用率等[22]。將水稻產量構成因素與產量作相關性分析結果表明，千粒重與水稻產量有顯著的正相關性，說明腐植酸尿素處理中粒重補償了水稻在有效穗數和穗粒數上的不足，導致產量最高增加。

作物生長發育是干物質與養分不斷積累的過程，干物質與養分積累是作物產量形成的基礎[23-24]。各新型氮肥處理較普通尿素均提高了水稻地上部分的生物量，同時顯著增加了水稻籽粒的生物量，在促進水稻對養分積累和吸收的同時使養分更多地積累在水稻籽粒當中，其中腐殖酸尿素處理水稻籽粒生物量最高，較普通尿素處理高17.36 %，普通尿素+等量鋅肥處理次之，增加了12 %。

相對于普通尿素處理，各新型氮肥處理均可有效提升水稻籽粒中氮、磷、鉀養分含量，其中腐植酸尿素處理籽粒中的氮、磷、鉀積累量最高，分別較普通尿素處理高12.4 %、13.7 %和32.01 %。有研究表明，氮素能夠增加水稻蛋白質和氨基酸含量，從而改善水稻的品質[25]?？厥蛩?、控失尿素一次追肥和普通尿素+等量鋅肥處理可有效促進水稻秸稈吸收積累氮、磷、鉀，茁壯植株，增強水稻抗性。

新型氮肥處理與普通尿素處理相比，能從各個方面提高水稻對養分的吸收利用。其中腐植酸尿素處理能更有效增強水稻養分吸收利用的各個指標，相對于普通尿素處理，氮肥利用率提高31.88 %，氮肥農學效率提高105.92 %。按照氮、磷、鉀的順序，肥料偏生產力分別提高16.29 %、16.28 %、16.28 %；養分收獲指數分別提高3.08 %、0.96 %、12.22 %；養分吸收效率分別提高9.33 %、13.79 %、17.61 %。

綜上所訴，幾種新型氮素處理均能有效增加水稻產量，從各個方面提高水稻的養分吸收與利用，其中腐植酸尿素處理肥料施用量綜合效應最好，是幾種新型肥料中效果最好的處理，減少氮素流失，促進植株增產，增強作物抗性，提升籽粒品質。