不同減氮模式下秈粳雜交稻甬優(yōu)1540的產(chǎn)量和肥料利用率

汪峰 諶江華 陳若霞史駿 任少鵬 金樹權(quán) 姚紅燕

（寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院生態(tài)環(huán)境研究所，浙江 寧波315040；第一作者：fwang82@163.com；*通訊作者：crx900@163.com）

水稻是我國主要的糧食作物，對保障糧食安全具有重要作用。矮稈品種、雜交品種的生產(chǎn)應(yīng)用及栽培技術(shù)創(chuàng)新，使我國水稻單產(chǎn)水平逐步提高[1]。近年以甬優(yōu)系列為代表的秈粳雜交稻大面積應(yīng)用，并相繼在浙江、江蘇、湖南、貴州等地創(chuàng)造高產(chǎn)紀(jì)錄，單產(chǎn)較秈型雜交稻提高50~100 kg/667 m2[2-3]。秈粳雜交稻生長量大、產(chǎn)量高，有生產(chǎn)者認(rèn)為必須依靠肥料高投入，因此造成生產(chǎn)上氮肥的過量施用，不僅提高了種植成本，還導(dǎo)致土壤質(zhì)量下降和農(nóng)業(yè)面源污染[4-5]。因此，需要在保證水稻產(chǎn)量和耕地地力的基礎(chǔ)上優(yōu)化氮肥管理模式，提高水稻氮肥利用率。水稻生產(chǎn)中肥料大多采用撒施方式，肥料利用率低。研究表明，采用水稻機(jī)插側(cè)深施肥方式及緩釋肥是提高肥料利用率和水稻產(chǎn)量的有效途徑[6-9]。因此，筆者比較分析了不同減肥模式下秈粳雜交稻甬優(yōu)1540的產(chǎn)量及肥料利用率，以為甬優(yōu)系列品種減肥增效技術(shù)應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地基本情況

試驗(yàn)于2019年在浙江省寧波市象山縣丹城鎮(zhèn)下余村和鄞州區(qū)邱隘鎮(zhèn)上萬齡村同時(shí)進(jìn)行。試驗(yàn)開始前2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)均有10年以上單季稻種植歷史。象山試驗(yàn)點(diǎn)土壤類型為淡塘泥田，由海相沉積物發(fā)育而成；鄞州試驗(yàn)點(diǎn)土壤類型為青紫泥田，由淺海湖沼沉積物發(fā)育而成。象山和鄞州試驗(yàn)點(diǎn)分別代表本區(qū)域內(nèi)中等肥力和高肥力水平土壤，試驗(yàn)開始前表層土壤（0~20 cm）的基本理化性質(zhì)如表1所示。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選擇當(dāng)前推廣面積較大的甬優(yōu)秈粳雜交水稻品種甬優(yōu)1540為試驗(yàn)材料，5月20日左右播種，穴盤育秧，選用洋馬2FC-6型帶側(cè)深施肥功能的插秧機(jī)于4葉1心期（6月10日左右）移栽，秧齡20 d左右，大田栽插密度為15.1萬叢/hm2，每叢栽插2株苗，10月20日左右收獲。

試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)施氮處理和1個(gè)不施肥對照（0N），如表2所示。各施肥處理均施用等量的磷肥（P2O570 kg/hm2）和鉀肥（K2O 135 kg/hm2），基肥用“六國”控釋復(fù)合肥（N∶P2O5∶K2O=20∶14∶16），分蘗肥用尿素，穗肥用尿素和氯化鉀，另外用過磷酸鈣（P2O516%）和氯化鉀（K2O 60%）將各處理磷、鉀養(yǎng)分補(bǔ)齊。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)處理面積90 m2，3次重復(fù)。不同處理間以田埂和塑料隔板分隔，保證單獨(dú)排灌。淺水插秧，移栽后建立淺水層，在分蘗達(dá)到預(yù)計(jì)穗數(shù)的80%時(shí)排水晾田，拔節(jié)長穗期至灌漿結(jié)實(shí)期干濕交替灌溉，收獲前10 d排水。其他田間管理措施同當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)生產(chǎn)。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

1.3.1 莖蘗動(dòng)態(tài)

移栽后各小區(qū)去除邊行連續(xù)選取10叢水稻，每5 d調(diào)查1次分蘗數(shù)，直至主莖劍葉抽出。

表2 不同處理氮肥施用方案

圖1 不同氮肥處理下水稻高峰苗及成穗率

1.3.2 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子

在成熟期在每個(gè)小區(qū)非邊行取30叢水稻記錄穗數(shù)，根據(jù)平均有效穗數(shù)，計(jì)算成穗率。根據(jù)平均有效穗數(shù)，每個(gè)處理選4叢，采用水浮法進(jìn)行考種，考查每穗粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、每穗癟粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重。在成熟期小區(qū)全部單打單收，用谷物水分儀（Kett PM-8188-A,日本）測定籽粒含水量，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)含水量（13.5%）下的產(chǎn)量。

1.3.3 植株地上部干物質(zhì)量及氮素含量

在水稻有效分蘗終止前和成熟期采集植株樣本，每小區(qū)采取有代表性水稻4叢，剪去根部，分為秸稈和穗部，于105℃殺青30 min，后于75℃烘干至恒質(zhì)量，稱重并計(jì)算地上部干物質(zhì)量。樣品粉碎過篩后，H2SO4-H2O2消煮，采用凱氏定氮法測定氮素含量。

1.3.4 土壤理化性質(zhì)

分別于水稻種植前和收獲后采集試驗(yàn)田0~20 cm表層土壤用于土壤理化性質(zhì)測定。土壤pH值采用玻璃電極測定，水土比2.5∶1；電導(dǎo)率采用電導(dǎo)法測定，水土比5∶1；有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法測定；全氮采用半微量開氏法測定；有效磷采用Olsen-P法，鉬銻抗法比色測定；速效鉀用醋酸銨浸提，火焰光度法測定；堿解氮采用擴(kuò)散法測定[10]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

氮肥當(dāng)季回收率（%）=（施氮區(qū)地上部總吸氮量－無氮區(qū)地上部總吸氮量）/氮肥施用量×100；氮肥農(nóng)學(xué)效率（kg/kg）=（施氮區(qū)水稻產(chǎn)量－無氮區(qū)水稻產(chǎn)量）/氮肥施用量；氮肥偏生產(chǎn)力（kg/kg）=施氮區(qū)產(chǎn)量/氮肥施用量。

方差分析（ANOVA）在SPSS 16.0上完成，差異顯著性采用Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)計(jì)算和圖表制作在Excel 2013中完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理莖蘗數(shù)和成穗率

與農(nóng)民常規(guī)施肥處理（240NS-3）相比，不施氮（0N）顯著降低了水稻高峰苗數(shù)，兩試驗(yàn)點(diǎn)水稻高峰苗數(shù)分別下降44.6%（象山）和21.3%（鄞州）。在象山點(diǎn)，側(cè)深施肥處理較撒施處理水稻高峰苗顯著增加22.3%，相同施肥方式下不同施氮量處理間高峰苗數(shù)差異不顯著。在鄞州點(diǎn)，不同施肥方式下水稻高峰苗數(shù)差異不顯著，但撒施條件下的減氮處理高峰苗數(shù)平均比常規(guī)施用量處理減少7.7%。象山點(diǎn)和鄞州點(diǎn)水稻成穗率平均分別為58.7%和59.1%，其中象山點(diǎn)水稻成穗率在側(cè)深施處理下較低，而鄞州點(diǎn)不同處理間無顯著差異。

2.2 不同處理產(chǎn)量及其構(gòu)成因子

從表3可見，與對照（0N）相比，施氮處理顯著提高了水稻產(chǎn)量。在鄞州點(diǎn)，側(cè)深施處理較撒施處理水稻產(chǎn)量平均提高8.2%，且差異顯著；撒施條件下的減氮顯著降低了水稻產(chǎn)量，而側(cè)深施條件下的減氮處理對水稻產(chǎn)量無顯著影響。在象山點(diǎn)，側(cè)深施處理較撒施處理產(chǎn)量平均提高3.0%；撒施條件下“一基一穗”減施處理（192NS-2）較農(nóng)民常規(guī)處理（240NS-3）產(chǎn)量下降7.3%，減產(chǎn)效應(yīng)顯著，而側(cè)深施條件下的相同處理方式對產(chǎn)量無顯著影響。可見，撒施條件下氮肥減量會(huì)導(dǎo)致水稻減產(chǎn)，但側(cè)深施肥條件下氮肥適當(dāng)減量仍可保證水稻穩(wěn)產(chǎn)甚至增產(chǎn)。

表3 不同氮肥處理下水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

從表3可見，2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的水稻穗粒結(jié)構(gòu)表現(xiàn)一定差異，鄞州點(diǎn)水稻的有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)高于象山點(diǎn)，但結(jié)實(shí)率和千粒重低于象山點(diǎn)。側(cè)深施處理下不同試驗(yàn)點(diǎn)每穗粒數(shù)均顯著高于撒施處理。撒施條件下，減氮處理水稻的每穗粒數(shù)（象山點(diǎn)）、有效穗數(shù)（鄞州點(diǎn)）和千粒重（鄞州點(diǎn)）下降是導(dǎo)致其減產(chǎn)的主要原因。

2.3 分蘗期土壤氮供應(yīng)及植株氮吸收

從圖2可見，在水稻分蘗期，側(cè)深施處理的植株氮含量顯著高于撒施處理，象山點(diǎn)和鄞州點(diǎn)分別提高了15.1%和6.3%。隨著施氮量減少，水稻植株氮含量呈下降趨勢，撒施條件下2次施肥處理（192NS-2）低于3次施肥處理（192NS-3），但側(cè)深施條件下不同施肥次數(shù)處理間的差異較小（192ND-2與192ND-3）。與常規(guī)撒施處理（240NS-3）相比，側(cè)深施條件下的減氮處理（192ND-3、192ND-2）植株氮含量并未顯著下降，側(cè)深施常規(guī)施氮量處理（240ND-3）導(dǎo)致植株氮含量大幅提高（象山點(diǎn)提高18.6%、鄞州點(diǎn)提高12.7%）。表明在側(cè)深施條件下如果土壤供肥充足，減氮模式均可以滿足水稻苗蘗期的生長。

圖2 不同氮肥處理下水稻分蘗期植株氮含量

2.4 氮肥利用效率

表4 不同施氮處理下水稻氮肥利用率

從表4可見，不同試驗(yàn)點(diǎn)氮肥利用率差異顯著，象山點(diǎn)當(dāng)季回收利用率、農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)力均高于鄞州點(diǎn)，表明土壤類型對氮肥利用率有較大影響。側(cè)深施肥顯著提高了不同試驗(yàn)點(diǎn)N肥當(dāng)季回收率和農(nóng)學(xué)利用率，側(cè)深施條件下兩地兩者平均分別為35.2%和14.2 kg/kg，而撒施處理僅為26.6%和11.2 kg/kg。值得注意的是，側(cè)深施條件下的氮肥減量處理的N肥當(dāng)季回收率、農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)力在所有處理中最高，兩地平均分別達(dá)36.9%、15.0 kg/kg和61.7 kg/kg。以上結(jié)果表明，側(cè)深施條件下的不同氮減量模式均可以大幅提高氮肥利用率。

3 討論與結(jié)論

水稻氮肥減施比例要充分考慮目標(biāo)區(qū)域的土壤肥力水平。本研究結(jié)果表明，撒施條件下2種減氮模式在中等肥力土壤（象山點(diǎn)）水稻上較浙東地區(qū)農(nóng)民習(xí)慣施氮量處理（240 kg/hm2）減產(chǎn)5.4%~7.3%，而在高肥力土壤上（鄞州點(diǎn)）僅減產(chǎn)3.4%~4.1%，表明如果不通過其他技術(shù)措施，減氮20%會(huì)導(dǎo)致水稻減產(chǎn)，并存在消耗土壤地力的風(fēng)險(xiǎn)，在中低肥力土壤上減產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)更大；本研究結(jié)果表明，在減氮條件下，采用側(cè)深施較撒施水稻產(chǎn)量平均提高3.0%~8.2%。姜彩霞等[11]基于中等肥力水平的浙西紅壤上的研究結(jié)果也表明，甬優(yōu)1540在當(dāng)?shù)亓?xí)慣施氮量（225 kg/hm2）下減量15%以上即會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量顯著下降，而緩控肥減量處理的肥料效率較常規(guī)施肥提高5.09%。浙東地區(qū)淡塘泥田長期減量施氮會(huì)導(dǎo)致土壤基礎(chǔ)地力快速消耗[12]，常規(guī)淺施條件下減氮20%造成甬優(yōu)1540水稻顯著減產(chǎn)[7]。以上研究結(jié)果與本文一致。

本研究結(jié)果表明，在側(cè)深施緩釋肥條件下，氮肥減量20%能保證水稻穩(wěn)產(chǎn)甚至增產(chǎn)，并大幅提高氮肥利用率，與劉曉霞等[7-8,13-14]研究結(jié)果相近。因此，農(nóng)業(yè)實(shí)踐上將秈粳雜交稻高產(chǎn)與大量化肥投入相聯(lián)系具有一定主觀偏見。雖然甬優(yōu)系列品種較其他類型水稻的生物量更大[15]，吸氮量也多，但在秸稈基本實(shí)現(xiàn)全量還田的浙東地區(qū)，由于土壤養(yǎng)分庫容增加、結(jié)構(gòu)改善，通過養(yǎng)分調(diào)控措施實(shí)現(xiàn)減肥增效是可行的。需要指出的是，象山點(diǎn)常規(guī)施氮量下的側(cè)深施肥處理（240ND-3）在水稻生長后期出現(xiàn)了一定的貪青現(xiàn)象，影響了穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率，因此，采用側(cè)深施肥有必要進(jìn)行化肥減量。

對氮肥減量下的不同氮肥運(yùn)籌方式對水稻產(chǎn)量的影響研究有不同結(jié)論。仇景濤等[16]研究表明，集中于某個(gè)時(shí)期的減肥措施導(dǎo)致產(chǎn)量顯著下降，而均衡減氮處理減產(chǎn)不顯著。而薛利紅等[17]認(rèn)為，氮肥減量目標(biāo)在于減少基蘗肥的用量，在同等施氮量下，水稻適宜基蘗肥比例隨肥力水平的增加而下降。本研究中2種減氮處理，分別是減基蘗肥和無蘗肥的“一基一穗”方式，基蘗肥比例均為62.5%，結(jié)果表明，在側(cè)深施條件下這2種氮肥運(yùn)籌均能保證水稻產(chǎn)量。因此，綜合施肥成本考慮，在浙東單季稻區(qū)推廣側(cè)深施并“一基一穗”的模式有較大的潛力。