不同氮肥施用模式對雜交稻嘉禾優7245產量和氮素利用率的影響

楊俞娟 袁玲 余薇 曹小闖 葉放 金千瑜

摘要：采用大田小區試驗，研究不同新型氮肥施用模式對雜交稻嘉禾優7245產量和氮吸收利用的影響。結果表明，常規施氮（225 kg/hm2）和減氮20%（180 kg/hm2）水平下，水稻產量均以穩定性復合肥+普通尿素一基一追（SF1N70+PUN30、SF2N70+PUN30）處理最高，分別達11 771、10 760 kg/hm2;且減氮20%（SF2N70+PUN30）處理產量與常規施氮（PUN100）、緩控釋肥一次性基施（CRN100）和有機緩控釋肥+普通尿素一基一追（OCR1N70+PUN30）處理均無顯著差異。相反，減氮20%顯著降低了PUN80、CRN80、OCR2N70+PUN30處理水稻產量，較PUN100分別降低12.3%、12.1%、11.8%。OCR2N70+PUN30、SF2N70+PUN30處理顯著降低了分蘗期水稻葉片、莖鞘氮累積量，但OCR2N70+PUN30增加了齊穗期和成熟期水稻葉片氮累積量，而SF2N70+PUN30增加了齊穗—成熟期水稻葉片、莖鞘氮轉運量、轉運率及其葉片轉運氮貢獻率。二者不同的氮累積、利用轉運策略均有助于維持較高的水稻產量和氮素利用效率。因此，推薦180 kg/hm2施氮水平下70%穩定性復合肥+30%普通尿素一基一追可作為當地雜交稻嘉禾優7245適宜的氮肥管理模式。

關鍵詞：穩定性復合肥;有機緩控釋肥;產量;氮素利用率;嘉禾優7245

中圖分類號： S511.06? 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2021）22-0110-06

收稿日期：2021-02-19

基金項目：浙江省重點研發計劃（編號：2021C02035）;國家重點研發計劃（編號：2017YFD0300106、2016YFD0200800）。

作者簡介：楊俞娟（1985—），女，浙江武義人，碩士，農藝師，從事水稻高效施肥技術研究。 E-mail：592214410@qq.com。

通信作者：葉 放，碩士，工程師，主要從事農業技術推廣應用研究。E-mail：269967347@qq.com。

水稻（Oryza sativa L.）是我國主要的糧食作物，當前氮素利用率僅35%～40%，遠低于世界平均水平[1]。長期過量施氮是造成水稻氮素利用效率低的主要原因，也導致土壤酸化[2]、農業面源污染[3]、溫室氣體排放[4]等系列問題，嚴重影響農業生態環境和人類健康。水稻高產與養分高效的本質是確保養分供應的時空有效性與作物需求同步。適宜的氮肥運籌模式，如葉色營養診斷、前氮后期、實時實地氮肥管理等，可通過合理調控水稻各生育期需氮量和施氮比例，提高產量和氮素利用效率[5-6]，但其多次施肥的要求同當前我國農業勞動力短缺的社會現實相矛盾。常規尿素施入農田后迅速轉化為NH+4和NO-3，存在較大的氨揮發和徑流損失風險，很難實現肥料養分供給與水稻需肥規律同步[7]。隨著現代農業技術不斷提升，環境友好型肥料產品的研發與輕簡配套施用技術已成為當前研究熱點。通過添加生化抑制劑、新型包膜材料研發的系列緩控釋肥、穩定性肥料及其配套施肥技術（如一次性施肥、側深施肥等技術），能有效降低施氮水平，簡化施肥管理，提高水稻產量和養分利用效率[7-9]。

協調產量和氮素利用率之間的矛盾，應在保證作物產量的前提下實現水稻對肥料氮的大量吸收、源-庫氮高效運轉，進而協同實現水稻高產高效[10]。因此，探明水稻關鍵生育期氮吸收、累積及其轉運規律，有助于了解和調控其生長發育特性，進而根據作物的養分需求科學施肥。當前，人們對不同氮肥運籌在提高水稻產量和氮素利用效率方面的作用已有明確認識，但是新型綠色肥料最優施用量及其輕簡配套施用模式仍不清楚。為了充分發揮緩/控釋肥養分調控優勢，擬通過研究不同新型氮肥施用模式對水稻產量、氮吸收利用的影響，以期為南方稻區水稻輕簡綠色高效栽培技術集成提供理論依據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2020年在浙江省臺州市仙居縣雙廟鄉進行。供試土壤為青紫泥，pH值為4.5，有機質含量為28.0 g/kg、全氮含量為1.35 g/kg、有效磷含量為 38.8 mg/kg、速效鉀含量為34.2 mg/kg、堿解氮含量為115 mg/kg、陽離子交換量為5.6 cmol/kg。供試水稻品種為粳型三系雜交水稻嘉禾優7245，由中國水稻研究所、中國農業科學院深圳農業基因組研究所等單位合作育成，具有產量高、品質優、抗性好、適應廣等特點。

采用大田小區試驗，設置9個施肥處理：不施氮肥（CK）、常規施氮（PUN100）、緩控釋復合肥一次性基施（CRN100）、70%有機緩釋肥+30%普通尿素一基一追（OCR1N70+PUN30）、70%穩定性復合肥+30%普通尿素一基一追（SF1N70+PUN30）、普通尿素減氮20%（PUN80）、減氮20%基礎上緩控釋復合肥一次性基施（CRN80）、減氮20%基礎上70%有機緩釋肥+30%普通尿素一基一追（OCR2N70+PUN30）、減氮20%基礎上70%穩定性復合肥+30%普通尿素一基一追（SF2N70+PUN30）。常規施氮處理，N、P2O5、K2O施用量分別為225、120、180 kg/hm2。處理PUN100、PUN80氮肥按照基肥 ∶蘗肥 ∶穗肥=4 ∶3 ∶3的比例施用。處理PUN100、CRN100、OCR1N70+PUN30和SF1N70+PUN30為等氮量處理，CRN100處理中有機緩釋肥100%一次性基施，OCR1N70+PUN30和SF1N70+PUN30分別按照常規施氮量的70%施用有機緩釋肥和穩定性復合肥，并在孕穗期追施30%施氮量的尿素作促花肥。處理PUN80、CRN80、OCR2N70+PUN30、SF2N70+PUN30中除施氮量外，肥料施用方式與常規施氮處理相同。所有處理中磷、鉀肥等量施用，磷肥于插秧前全部作基肥一次性施入，鉀肥按照基肥 ∶穗肥=6 ∶4分2次施入。

該試驗中緩控釋復合肥（CRN）由山東金正大生態工程股份有限公司提供，N、P2O5、K2O養分含量分別為22%、8%、12%，控釋期3個月;有機緩釋肥（OCRN）由浙江萬里神農有限公司提供，N、P2O5、K2O養分含量分別為18%、5%、10%，其中有機質含量>15%;穩定性復合肥（SFN）由施可豐化工股份有限公司提供，N、P2O5、K2O養分含量分別為24%、10%、14%。各處理小區面積為33 m2，重復3次，隨機區組排列，小區之間設置田埂，并用塑料薄膜包裹，區組之間設排灌溝。田間其他管理按常規進行。

1.2 測定項目與方法

1.2.1 干物質質量和氮含量

在水稻分蘗盛期、齊穗期和成熟期采集具代表性的3穴水稻，分成莖鞘（莖和葉鞘）、葉和穗3部分，105 ℃殺青30 min，75 ℃ 烘干至恒質量。樣品磨細后用H2SO4-H2O2消煮，采用凱氏定氮法測定氮含量。

1.2.2 產量及其構成因子

成熟后，每個小區隨機調查10株水稻有效穗，取3叢考察每穗粒數、千粒質量和結實率，各小區實收測產。

1.3 計算與分析

水稻氮素積累、轉運和氮素利用率相關指標計算公式[10]如下：

氮累積量（kg/hm2）=某生育期單位面積氮積累量;

氮轉運量（kg/hm2）=抽穗期至成熟期單位面積某器官氮積累量;

氮轉運率（%）=植株葉（莖鞘）的氮轉運量/抽穗期葉（莖鞘）的氮積累量×100%;

氮轉運貢獻率（%）=莖鞘和葉片氮轉運量之和/抽穗至成熟期穗部氮積累總量×100%;

氮回收利用率（%）=（施氮區氮累積量-空白區氮累積量）/施氮量×100%;

氮農學利用率（kg/kg）=（施氮區產量-空白區產量）/施氮量;

氮偏生產力（kg/kg）=各處理產量/施氮量;

氮素生理利用率（kg/kg）=（施氮區產量-空白區產量）/（施氮區地上部氮吸收量-空白區地上部氮吸收量）。

1.4 數據處理

所有數據均采用Excel 2016、SPSS進行數據整理和方差分析，用最小顯著性差異法（least significant difference test，LSD）進行差異顯著性多重比較，α=0.05。采用Origin 8.0進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同施氮模式對水稻產量及產量構成因子的影響

由表1可知，與不施氮處理（CK）相比，各施肥處理均可顯著增加水稻產量，其中以70%穩定性復合肥+30%普通尿素一基一追（SF1N70+PUN30）產量最高，達11 771 kg/hm2，但其與其他常規施氮各處理無顯著差異（P>0.05）。減氮20%水平下，PUN80、CRN80和OCR2N70+PUN30處理水稻產量較SF1N70+PUN30顯著降低，分別降低12.3%、12.1%、11.8%;SF2N70+PUN30處理水稻產量與SF1N70+PUN30、PUN100無顯著差異。從產量構成因子來看，減氮20%水平下CRN80和OCR2N70+PUN30處理較SF1N70+PUN30水稻有效穗數顯著降低，而SF2N70+PUN30處理仍能維持較高的有效穗水平。

2.2 不同施氮模式對水稻關鍵生育期各器官氮含量的影響

由圖1可知，水稻分蘗期葉片氮含量在CRN100和SF2N70+PUN30處理最高，顯著高于CK和OCR1N70+PUN30處理。與PUN100處理相比，減氮20%各處理間水稻葉片氮含量無顯著差異，但OCR2N70+PUN30和SF2N70+PUN30處理水稻莖鞘氮含量顯著降低。齊穗期，除CK處理外，其他各處理葉片氮含量均無顯著差異，OCR1N70+PUN30處理莖鞘和穗氮含量最高;與PUN100處理相比，減氮20%各施肥處理顯著降低了齊穗期水稻莖鞘氮含量，但對穗氮含量均無顯著影響。成熟期，除CK和CRN100處理，其他各施肥處理葉片氮含量無顯著差異，且CRN80和SF2N70+PUN30處理水稻穗氮含量顯著低于其他各施肥處理。

2.3 不同施氮模式對水稻關鍵生育期氮累積和轉運的影響

隨生育期推進，各處理水稻葉片、莖鞘氮積累量均呈現先增加后降低趨勢，穗氮積累量明顯增加（表2）。與PUN100處理相比，分蘗盛期CRN100、OCR1N70+PUN30和SF1N70+PUN30各處理水稻葉片、莖鞘氮累積量無顯著差異;減氮20% OCR2N70+PUN30和SF2N70+PUN30處理水稻莖鞘和OCR2N70+PUN30葉片氮含量顯著降低，且其氮含量顯著低于PUN80和CRN80。齊穗期，水稻莖鞘和葉片氮累積量在OCR1N70+PUN30和SF1N70+PUN30處理較高，且顯著高于CRN100處理。無論是常規施氮、減氮20%水平，CRN100或CRN80一次性基施處理齊穗期水稻穗氮累積量均顯著低于PUN100處理，但OCR2N70+PUN30和SF2N70+PUN30（一基一追）處理與PUN100處理無顯著差異。成熟期，與PUN100處理相比，OCR1N70+PUN30和SF1N70+PUN30顯著提高其穗氮累積量;減氮20%水平下PUN80、CRN80和OCR2N70+PUN30處理水稻穗氮含量均顯著降低，但SF2N70+PUN30處理與PUN100處理無顯著差異。

由表3可知，與PUN100處理相比，OCR1N70+PUN30和SF1N70+PUN30處理抽穗—成熟期水稻莖鞘、葉片氮轉運量和轉運率均顯著增加，但CRN100處理顯著降低。減氮20%水平下，OCR2N70+PUN30和SF2N70+PUN30處理水稻葉片氮轉運量和轉運率均顯著高于PUN100和CRN100（氮轉運率除外）處理。與PUN100處理相比，常規施氮水平下有機緩控釋肥和穩定性肥料一基一追（OCR1N70+PUN30、SF1N70+PUN30）均顯著增加成熟期水稻穗氮增加量。 進一步對莖鞘、葉氮轉運貢獻率進行區分，發現OCR1N70+PUN30處理較PUN100顯著提高其葉片氮轉運貢獻率。

2.4 不同施氮模式對水稻氮素利用率的影響

由表4可知，與PUN100處理相比，常規施氮水平下CRN100、 OCR1N70+PUN30和SF1N70+PUN30各處理均顯著提高了水稻氮回收利用率、氮農學利用率和氮生理利用率，其變化范圍分別為47.5%～57.5%、11.8～15.1 kg/kg和24.5～26.2 kg/kg。減氮20%顯著降低了CRN80處理水稻氮回收利用率、氮農學利用率和氮偏生產力，但OCR2N70+PUN30和SF2N70+PUN30處理仍維持較高的氮素利用率水平，且均顯著高于PUN100處理。

3 討論與結論

無論常規施氮還是減氮20%水平，水稻產量均以70%穩定性復合肥+30%普通尿素一基一追（SF1N70+PUN30、SF2N70+PUN30）處理最高，分別達 11 771、10 760 kg/hm2，且二者與PUN100、CRN100和OCR1N70+PUN30處理均無顯著差異。與PUN100處理相比，減氮20%顯著降低了PUN80、CRN80和OCR2N70+PUN30水稻產量，但對SF2N70+PUN30處理無顯著影響。從產量構成因子來看，CRN80和OCR2N70+PUN30處理顯著降低了水稻有效穗數，表明一次性施用緩控釋肥和有機緩控釋肥一基一追可能存在水稻生育后期肥力供應不足、成穗率較低等問題;相反，SF1N70+PUN30處理中穩定性復混肥和普通尿素一基一追可通過維持較高的有效穗數提高水稻產量。這可能與SFN70+PUN30處理中穩定性復合肥養分釋放特性能有效契合水稻生長規律、促進良好水稻群體結構和產量形成密切相關，這與前人的研究結果[11-12]基本一致。本研究結果也表明，采用穩定性復合肥一基一追施肥模式在維持水稻高產的同時可降低20%氮肥施用量，且節本省工。

前人研究發現，通過栽培方式[13]、養分調控[14]、高產品種[10]等維持水稻營養生長期較高的干物質和氮素積累、增強抽穗—成熟期氮素向穗轉運是其獲得高產和氮高效利用的基礎。本研究中，緩控釋復合肥一次性基施（CRN100、CRN80）雖然能維持較高的分蘗期氮累積量，但其齊穗期和成熟期各器官氮累積量顯著低于其他各處理，不利于水稻營養生長期干物質和氮素的累積。相反，減氮20%條件下OCR2N70+PUN30和SF2N70+PUN30一基一追雖然顯著降低了分蘗期水稻葉片、莖鞘氮累積量，但增加了齊穗—成熟期水稻葉片氮累積量，尤其在SF2N70+PUN30處理;而OCRN70+PUN30處理顯著增加了齊穗到成熟期水稻葉片、莖鞘氮轉運量、轉運率及其葉片轉運氮貢獻率。進一步對莖鞘、葉氮轉運貢獻率進行區分，發現OCRN70+PUN30處理較PUN100顯著提高其葉片氮轉運貢獻率。這可能與不同處理中肥料養分釋放特性有關，水稻高產和氮肥高效要求肥料氮的時空供應特性能與作物營養需求同步[15]。穩定性復合肥中田間硝化抑制劑能有效降低肥料NH+4釋放速率及其硝化速率，使稻田中氮素更多地以NH+4形式存在，有利于前期氮素在營養器官中的累積;有機緩控釋復合肥，兼具有機-無機復混和緩釋特性，更有利于生殖生長期氮素向穗的轉運[16-17]。結果表明，有機緩控釋肥、穩定性復合肥在提高水稻氮素吸收、轉運方面存在明顯不同的策略。OCR2N70+PUN30和SF2N70+PUN30處理中，較高的氮累積和花后氮轉運均有利于水稻產量和氮肥利用率（如氮回收利用率、氮偏生產力）的提高。另一方面，常規氮肥施用后在脲酶、微生物等作用下被分解為NH+4和NO-3，受揮發損失、硝化作用和反硝化作用等過程影響存在較大的氮損失風險[18]。相反，基施緩控釋、穩定性肥料能顯著降低稻田氨揮發、淋失和硝化-反硝化的氮損失風險，這也能一定程度提高其肥料利用效率[7，19-20]。

從節本、省工、綠色、高效角度考慮，與當地常規施氮水平相比，本研究推薦減氮20%（180 kg/hm2）水平下70%穩定性復合肥+30%普通尿素（SF2N70+PUN30）一基一追可作為當地雜交稻嘉禾優7245適宜的氮肥管理模式。

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