機械側深施肥對機插早稻產量及氮肥利用率的影響

朱從樺 陳惠哲 張玉屏 向鏡 張義凱 易子豪 朱德峰

（中國水稻研究所/水稻生物學國家重點實驗室，杭州310006；第一作者：zchsicau@163.com；*通訊作者：cnrice@qq.com）

我國是水稻種植和稻米消費大國，稻米供應和需求變化與我國及全球其他國家糧食安全關系密切[1]。近年來，規模化種稻蓬勃發展，水稻生產季節雇工困難，生產成本逐年增加，急需進一步完善水稻生產全程機械化，提高種稻效益[2]。在水稻規模化生產中，新型經營主體為了進一步節約用工，施肥通常采用“一道清”模式，將整個水稻生產季的肥料作為基肥一次性施用，以省去后期追肥用工成本，導致肥料利用率不高、稻谷產量低。利用緩/控釋肥、側深施肥技術是提高氮肥利用率和稻谷產量最有效且最簡便的途徑[3-7]。緩/控釋氮肥具有養分釋放速率慢的特點，整個生育期的養分釋放與植株對養分的吸收基本同步，能夠減少后期追肥次數，節肥省工[5-6，8-9]。側深施肥技術可將養分精確送達根區，減少氮素損失，促進稻株吸收氮素，提高氮肥利用率和稻谷產量[4，10]。根區一次性施氮能夠增加養分在土壤中的貯存時間，肥料氮損失從73.0%降低至29.7%，氮肥表觀利用率提高22.6%～30.6%[11]。尿素、NPK復合肥深施可以提高直播稻的光合速率，減緩衰老，提高氮肥利用率和稻谷產量，增加經濟效益[12]。目前我國稻田氮肥利用率僅為30%～35%，氮肥偏生產力遠低于泰國、菲律賓和日本等國[13-14]。

以往深施肥主要依靠人力或簡易機械設備完成，缺乏配備動力的全自動深施肥機械，更缺乏機械側深施肥對早稻生產及氮素利用方面的研究；并且緩釋氮肥采用機械化深施后能否進一步提高水稻產量和氮素利用也鮮見報道。本研究以甬秈15為材料，研究了普通尿素和緩釋尿素機械側深施用對機插早稻氮肥吸收利用、水稻產量及產量構成的影響，旨在進一步優化水稻機械側深施肥技術。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗于2017年設在浙江省金華市婺城區瑯琊鎮瑯新糧食合作社農場（119.47'E，29.02'N）。試驗地土壤為沙壤土，試驗前0～25 cm土壤基本性質為：pH值5.3、有機質 35.0 g/kg、全氮 1.8 g/kg、速效氮 62.6 mg/kg、有效磷 12.8 mg/kg、速效鉀 85.5 mg/kg。

1.2 供試材料

供試品種為秈型常規水稻甬秈15，全生育期平均為108.7 d，系浙江省早稻主導品種。

1.3 試驗設計

試驗設置4個施氮處理：N0，無氮肥；FF，普通尿素撒施；DSF，普通尿素機械側深施；DSFS，普通尿素和緩釋尿素機械側深施，具體施肥方法詳見表1。純氮用量為180 kg/hm2。所有處理P2O5用量90 kg/hm2，作基肥施用；K2O用量為120 kg/hm2，按照基肥和穗肥各50%施用。磷肥和鉀肥在插秧時施入，氮肥按照試驗設計施用，分蘗肥在移栽后7 d撒施，穗肥在主莖倒3葉時施用。小區面積100 m2（25 m×4 m），隨機區組排列，3次重復，共12個小區。小區間筑寬為30 cm的田埂，并覆塑料膜，獨立排灌。采用基質育秧，每盤播種量為80 g干種子。采用水稻寬窄行側深施肥插秧機（浙江錦禾農業科技有限公司生產）插秧，機插規格為寬行33 cm、窄行17 cm，株距14 cm。前期淺水勤灌，待田間分蘗數達到預期穗數的80%時排水擱田7 d，孕穗至抽穗期采用干濕交替灌溉，收獲前7 d停止灌水；病蟲和雜草防控同當地一般栽培大田。

表1 不同處理施氮量和施肥方法

表2 早稻產量及產量構成因素

表3 氮素吸收量及氮肥吸收利用率

1.4 測定項目及方法

1.4.1 葉片、莖鞘和籽粒氮積累量

在齊穗期和成熟期，每個小區按照平均分蘗數（取樣前調查30叢水稻分蘗數，并計算平均分蘗數）選取代表性植株3株，分葉、莖鞘和穗，105℃殺青30 min，80℃烘干至恒質量，稱量后將樣品磨碎成粉過80目篩，采用濃H2SO4+H2O2消煮，用全自動凱氏定氮儀（KjeltecTM 2400，FOSS公司生產）測定其含氮量，計算氮積累量。

1.4.2 產量及產量構成

收獲前，每個小區調查30叢的有效穗數；按照平均穗數取6叢代表性植株，調查結實率、每穗粒數、千粒重等產量構成指標，選取15 m2人工割穗，曬干后換算成標準含水量（14%），并計產。

1.5 數據分析

本研究所列結果為3次重復測定值的平均值，數據采用DPS 7.05進行方差分析和多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對早稻產量和產量構成因素的影響

從表2可知，與N0處理相比，所有施氮處理的有效穗數、穗粒數和產量均顯著增加；與FF處理相比，DSF和DSFS處理的有效穗數、穗粒數和籽粒產量顯著增加，增幅分別為5.2%和6.4%、5.6%和11.0%、6.3%和11.6%。

2.2 氮素吸收量及氮肥吸收利用率

從表3可知，與FF處理相比，DSF和DSFS處理齊穗期和成熟期氮素吸收量顯著提高，增幅分別為17.8%和29.6%、19.5%和28.6%；DSF和DSFS處理齊穗至成熟期氮素吸收量無顯著差異，但均顯著高于FF處理。與FF處理相比，DSF和DSFS處理的氮肥吸收利用率顯著提高。

從表4可知，氮肥偏生產力、氮素農學利用率均表現為 DSFS＞DSF＞FF，氮素生理利用率表現為 DSF＜DSFS＜FF，氮素籽粒生產效率表現為 N0＞FF＞DSF＞DSFS。可見，側深施氮不僅可以提高水稻氮素吸收量，還能提高植株體內氮素利用效率。

表4 水稻氮素生產效率與利用率的影響 （kg/kg）

3 討論

馬昕等[15]研究表明，控釋尿素機械側深施用顯著增加了水稻早期分蘗和最高分蘗數，成熟期有效穗數提高15.8%～21.1%，產量增加13.4%～18.7%。邢春秋等[16]研究表明，利用錦禾寬窄行側深施肥機械可以顯著提高北方寒地水稻產量。楊成林等[17]研究表明，采用側深施肥技術，寒地水稻產量顯著提高。本研究結果與前人研究基本一致，此外，與尿素按照基肥∶分蘗肥∶穗肥=5∶3∶2撒施相比，基肥和分蘗肥同時側深施用能顯著增加有效穗數和穗粒數，進而顯著提高水稻產量。

水稻產量的高低與水稻成熟期的氮素積累量關系十分緊密，此外，水稻綠色環保生產中要求減少氮素損失，增加稻株氮素吸收量，提高水稻氮素利用效率。潘圣剛等[12]研究認為，側深施肥處理顯著提高了直播稻氮肥吸收利用率。稻田氮肥主要通過揮發、硝化-反硝化、徑流等途徑損失。有研究證實，氮肥深施后，氮素在土壤-水系統中氨的揮發、反硝化作用、表面流失以及滲漏作用等造成氮肥的損失途徑明顯減弱，氮素利用率顯著增加[4，7，17]。本研究結果也表明，與傳統施肥相比，機械側深施肥可以顯著提高氮肥吸收利用率，并且更加高效、省工。稻株體內氮素高效利用直接關系到最終稻谷產量的高低。楊成林等[18]研究表明，側深施肥條件下，水稻氮素農學利用效率和氮素偏生產力顯著增加。本研究結果中，普通尿素深施（DSF）、普通尿素和緩釋尿素混合深施（DSFS）的氮肥偏生產力和氮肥生理利用率均顯著高于普通尿素撒施處理（FF），并且DSFS處理的氮素農學利用率顯著高于DSF處理。可見，普通尿素和緩釋尿素混合側深施用可以保證氮素的充足供應與稻株吸氮保持同步，增加稻株氮素積累量，提高稻株氮素利用效率，進而能夠生產出更多的稻谷。

4 結論

普通尿素、普通尿素和緩釋尿素混合機械側深施用處理比傳統撒施增產6.3%～11.6%，稻株氮素吸收量提高17.8%～29.6%，氮肥吸收效率增加至40.6%～48.0%，氮肥偏生產力提高至40.6～43.1 kg/kg。普通尿素和緩釋尿素混合機械側深施既增產又增效，還能減輕水稻生產對勞動力的依賴程度。