包膜控釋BB肥對水稻產量和土壤養分的影響

韓科峰 張豐 陳劍秋 陳余平 吳良歡*

（1浙江大學環境與資源學院/浙江省農業資源與環境重點實驗室，杭州 310058；2麗水市生態環境局，麗水 3230003；3金正大生態工程集團股份有限公司/養分資源高效開發與綜合利用國家重點實驗室，臨沂 276700；4余姚市農業技術推廣服務總站，余姚 315400)

水稻是我國重要的糧食作物。隨著工業化和城鎮化的推進，我國耕地面積大量減少，而為了滿足人口日益增長產生的糧食需求的增加，如何在有限的耕地上提高水稻單位產量就顯得尤為重要[1-2]。其中，施肥對提高水稻產量的作用明顯。但是，大多數農戶對科學施肥的意識薄弱，大量施用單質化肥，導致大部分肥料養分通過揮發和淋失等途徑流失，這不僅導致了肥料利用率低下，還造成了嚴重的環境污染[3-7]，更對人體健康產生了一定影響。因此，控釋肥成為了我國現代農業研究的熱點[8-9]，特別是包膜控釋肥料摻混型復合肥（控釋BB肥），因其控釋效果好、肥料成本低，具有廣闊的應用前景和市場需求，故將成為我國肥料產業的發展方向之一[10-13]。然而，相關研究表明，控釋肥雖在提高作物產量和氮肥利用率方面效果明顯[14-16]，但是大多數的研究試驗僅是當季大田試驗，都未進行長期定位試驗。鑒于此，筆者于2016年—2019年連續4年在大田試驗條件下，進行了長期施用控釋BB肥對水稻產量和土壤養分含量的影響試驗，以期為控釋BB肥的合理施用提供理論依據。現將相關試驗結果報道如下。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2016年7月—2019年11月在浙江省余姚市牟山鎮進行。供試田塊土種為青紫泥，土壤基本理化性質為pH 5.71、有機質含量39.6 g/kg、全氮含量2.96 g/kg、有效磷含量2.04 mg/kg、速效鉀含量63 mg/kg、有效硫含量63.8 mg/kg。

1.2 供試肥料

供試肥料為包膜控釋BB肥（CRBBF，N-PK=26-12-6，金正大生態工程集團股份有限公司提供，由普通尿素、控釋尿素與普通化肥摻混，控釋尿素占總氮量的60%左右，控釋期為3個月）、普通尿素（PU，N含量為46.5%，市售）、普通復合肥（PCF，N-P-K=16-16-16）、普通高氮復合肥（HNPCF，N-P-K=26-6-8，市售）。

1.3 試驗設計

試驗共設7個處理，具體肥料用量及施用方法見表1。每處理重復3次，隨機區組排列，每小區面積為40 m2。小區間用小田埂隔開，所有小田埂均用塑料薄膜包裹，田埂寬30 cm、高35 cm，單獨排灌。

表1 試驗處理設計 （單位：kg/hm2）

1.4 試驗實施

供試水稻品種為“寧88”，栽培方式為移栽。2016—2019年的水稻播種期、移栽期、收獲期以及施肥時間見表2。

表2 水稻播種、移栽、收獲及施肥時間（日期：月-日）

1.5 調查項目及方法

試驗前采集基礎土樣，試驗結束后各小區分別采集土樣，均取0～20 cm耕層土壤，采用常規方法測定土壤有機質含量、全氮含量、有效磷含量、速效鉀含量、有速硫含量、pH。

水稻收獲后，調查各處理的水稻有效穗數，取樣調查各處理的水稻穗粒結構、莖葉和籽粒產量，并分析對應的含氮量，用差值法計算各處理的水稻植株地上部吸氮量。

采用STATISTIC 5.5進行數據統計分析，并用新復極差法進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 水稻產量比較

由圖1和表3可知，2016年—2019年連續4年，各處理均以處理（3）的水稻產量最高，產量分別為8.88、9.68、9.11、8.60 t/hm2，且4年產量均值都顯著高于習慣施肥處理。對各處理的年際間產量進行比較可知，2017年較2016年，處理（3）的水稻產量提高9.0%，處理（2）的水稻產量提高8.7%，處理（1）的水稻產量提高5.8%，由此可知，年際間累積施用包膜控釋BB肥對水稻的增產效果比年際間累積施用普通復合肥高，這說明包膜控釋BB肥的養分供應比普通復合肥穩定，能達到促進水稻增產的目的；而2019年和2018年各處理的水稻產量均較2017年有所下降，經分析，這是氣候原因（高溫和雨水較多）造成的。從4年產量均值來看，在NPK用量100%條件下，處理（3）、處理（2）的水稻產量較處理（1）分別提高10.61%、3.26%，在NPK用量70%條件下，處理（4）的水稻產量較處理（5）提高1.20%，說明在總養分用量相等的條件下，施用包膜控釋BB肥對水稻的增產效果優于施用普通復合肥和普通高氮復合肥，且僅施用包膜控釋BB肥對水稻的增產效果優于摻混施用包膜控釋BB肥與普通尿素。

表3 2016年—2019年各處理水稻產量比較（單位：t/hm2）

圖1 2016年—2019年各處理水稻產量比較

2.2 水稻產量構成因子比較

由表4可知，各施肥處理的水稻有效穗數均顯著高于CK，處理（3）和處理（4）的有效穗數較高；除處理（4）和處理（5）的水稻每穗總粒數與CK之間沒有顯著差異外，其他處理的水稻每穗總粒數均顯著高于CK；各處理間的水稻結實率和千粒重均無顯著差異。在NPK用量100%條件下，與處理（1）和處理（2）相比，處理（3）的水稻產量構成因子表現較好，表明施用包膜控釋BB肥對水稻產量構成因子的形成有一定的促進作用；在NPK用量70%條件下，與處理（5）相比，處理（4）的水稻有效穗數有所增加，而其他水稻產量構成因子均有所下降；處理（6）為NPK用量50%處理，其水稻產量構成因子低于處理（1），但是兩個處理間水稻產量構成因子表現無顯著差異。

表4 2016年—2019年各處理水稻產量構成因子比較

2.3 水稻植株地上部吸氮量比較

由表5可知，在總施氮量小于處理（1）的條件下，2016年—2019年處理（4）、處理（5）的水稻植株地上部吸氮量均高于處理（1）；從4年的水稻植株地上部吸氮量均值來看，各施肥處理的水稻植株地上部吸氮量均顯著高于CK，其中處理（3）的水稻植株地上部吸氮量最高，處理（4）次之；在NPK用量100%條件下，水稻植株地上部吸氮量表現為處理（3）＞處理（2）＞處理（1），其中處理（3）的水稻植株地上部吸氮量顯著高于處理（1）；在NPK用量70%條件下，處理（4）的水稻植株地上部吸氮量高于處理（5），但兩處理間差異不顯著。這說明包膜控釋BB肥養分釋放的“S型”特性，能很好地滿足水稻植株對氮肥的吸收和利用，可有效減少氮肥的揮發和流失。

表5 2016年—2019年各處理水稻植株地上部吸氮量比較

2.4 水稻經濟效益比較

由表6可知，與習慣施肥的處理（1）相比，施用包膜控釋BB肥處理的利潤增加了5 622～5 929元/hm2，其中處理（3）的利潤最高，這是因為包膜控釋BB肥的價格比復合肥低，且能減少施肥的人工費用，提高水稻產量；處理（2）的利潤則比習慣施肥的處理（1）減少2 467元/hm2。

表6 2016年—2019年各處理水稻經濟效益比較 （單位：元/hm2）

2.5 土壤養分含量比較

由表7可知，與不施肥處理相比，各施肥處理的土壤pH均有一定程度的降低，但各處理間差異不顯著；處理（3）的土壤全氮含量較CK有顯著增加，其他處理的土壤全氮含量雖較CK有所增加，但處理間差異均不顯著，說明包膜控釋BB肥的持續供氮特性可以提高土壤的全氮含量；各處理間土壤有機質含量無顯著差異；處理（1）的土壤有效磷含量和速效鉀含量均高于其他處理，這可能是因為習慣施肥的磷鉀肥施用量較高，也可能是因為其他處理的氮肥施用量多，導致水稻植株在增加吸收氮素的同時促進了水稻植株對磷鉀養分的吸收，而磷鉀肥施用量不能滿足水稻植株的吸收需求，導致水稻植株長期過度吸收土壤中的磷鉀養分，進而造成土壤磷鉀含量均下降明顯；施用包膜控釋BB肥處理的土壤有效硫含量均高于其他處理，其中處理（3）的土壤有效硫含量最高，達80.39 mg/kg，說明包膜控釋BB肥的硫磺包膜能提高土壤有效硫含量。

表7 試驗后各處理土壤養分含量比較

3 結論與討論

水稻是我國重要的糧食作物，其種植面積約占全球的18.5%、產量約占全球的27.7%[17]，且主要在南方省份種植。據報道，我國主要作物的氮、磷、鉀肥利用率分別為30%～35%、10%～20%、35%～50%，比發達國家低10%～15%[18]，每年有約1.5×107t氮素（約占氮肥用量的60%）損失，進入大氣和水體，從而導致土壤與水體環境的污染日趨嚴重[19]。大量研究結果表明，控釋肥在西瓜[20]、茶樹[21]、花生[22]、辣椒[23]等作物上應用，均能顯著提高作物產量；劉曉霞[24]等也進行了控釋肥在小白菜生產上的應用效果研究，結果表明，施用控釋肥對提高小白菜的產量和品質均有一定效果。本試驗結果表明，在總養分用量相等或用量減少30%的條件下，一次性施用包膜控釋BB肥處理的水稻產量高于習慣施肥處理，在總養分用量減半的條件下，一次性施用包膜控釋BB肥處理的水稻產量也僅略低于習慣施肥處理，說明此包膜控釋BB肥具有養分釋放的平衡性和緩釋性，施用一次即能供應水稻整個生育期的養分需求，此結論與前人的研究結果一致。

有研究表明，與施用普通復合肥相比，施用控釋肥可顯著減少氮素的揮發和淋失，并可在一定程度上抑制磷、鉀肥的淋失，從而提高耕層土壤速效養分含量[25]；等量控釋肥處理的土壤全氮含量、有效磷含量、速效鉀含量均顯著高于常規復合肥處理。本試驗結果表明，與施用普通復合肥相比，施用包膜控釋BB肥的土壤全氮含量提高效果顯著，但土壤有效磷含量和速效鉀含量有所下降，這與前人的研究結果不完全相符。分析其原因，這可能與本試驗設計有一定的關系，因為本試驗在等養分用量條件下，施用包膜控釋BB肥處理的氮肥施用量高于施用普通復合肥處理，導致水稻在生長過程中，植株在增加吸收氮素的同時，促進了植株對土壤中磷素和鉀素的吸收，從而引起土壤有效磷含量和速效鉀含量下降。

經綜合考慮，本試驗中所用的包膜控釋BB肥可以滿足水稻在整個生育期對養分的需求，與傳統習慣施肥相比，施用包膜控釋BB肥不僅能促進水稻增產增效，還能減少施肥次數，降低人工成本；同時，在土壤養分方面，施用包膜控釋BB肥對改善土壤質量有一定的效果，尤其是能顯著提升土壤全氮含量和有效硫含量。