機插側深施肥對水稻氮素吸收和氨揮發的影響

官彩紅， 王強， 孔祎昕， 茅希丁

(1.浙江省農業科學院a農產品質量標準與營養研究所，b環境資源與土壤肥料研究所，浙江 杭州 310021；2.杭州市蕭山區新塘街道辦事處，浙江 杭州 311201； 3.杭州蕭山豐鼎家庭農場，浙江 杭州 311253)

氮肥是水稻穩產高產的主要限制因子。我國水稻生產中施氮量長期居高不下，不但影響了施肥的經濟效益，而且帶來地下水污染、湖泊富營養和溫室氣體排放等問題[1]。施肥方式不合理是影響氮肥利用率的重要因素。我國水稻生產中基肥施用仍然以撒施為主，不但增加了施肥的勞動強度，而且單位面積施肥量難以精準控制。氮肥撒施減少了土壤膠體對銨根離子的吸附，從而增加稻田氨揮發和徑流損失風險，是影響氮肥利用率的重要原因。

研究表明，氮肥深施是減少氮素損失、提高氮肥利用率的有效措施[2-3]。劉曉偉等[4]研究表明，根區一次施氮技術的氮肥利用率可提高到50%以上，而且顯著降低稻田氨揮發和徑流損失比例。但受到施肥機械的影響，氮肥深施技術在我國水稻生產中應用較少。近年來由于水稻機插側深施肥機械的推廣，側深施肥技術在浙江、江蘇和湖南等水稻產區推廣迅速[5]。水稻機插側深施肥技術指在秧苗移栽的同時，將肥料顆粒精準施用在水稻秧苗側面3～5 cm的土壤中[6-7]。與傳統基肥撒施方式相比，側深施肥具有施肥效率高、施肥位置和單位面積施肥量精準等優點。已有研究表明，側深施肥可以明顯減少氮肥損失，提高氮肥利用效率[8]。氮肥集中深施在肥料根部，提高了根部供氮能力，是增加水稻氮素累積量和氮肥利用效率的主要原因[9]。本文通過田間大區對比試驗，研究了機插側深施肥技術對單季稻氮素吸收和氨揮發的影響，擬為該技術的推廣提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗位于浙江省杭州市蕭山區進化鎮，土壤類型為水稻土，土壤pH值為5.4，有機質含量為44.1 g·kg-1，全氮含量為2.5 g·kg-1，堿解氮含量為96.1 g·kg-1，有效磷含量為4.2 g·kg-1，速效鉀含量為68.0 g·kg-1。

1.2 處理設計

試驗設5個處理：1)不施氮(N0)；2)常規施肥(FF)，按照當地高產施肥方式，氮肥運籌比例為4∶3∶3(基肥∶分蘗肥∶穗肥)；3)基肥側深施(40% NDF)，氮肥運籌與常規施肥處理一致，基肥采用側深施肥；4)基肥增氮側深施(55% NDF)，氮肥運籌比例為5.5∶1.5∶3(基肥∶分蘗肥∶穗肥)，基肥采用側深施肥；5)一次性側深施(100% NDF)，氮肥全部作為基肥側深施肥。供試氮肥為市售顆粒尿素，含氮量46%。各處理氮肥運籌方式和施氮量見表1。各處理磷肥和鉀肥施用量分別為60 kg·hm-2和120 kg·hm-2，分別用過磷酸鈣和氯化鉀，均作為基肥撒施。采用大區對比試驗，每個處理大區面積為200 m2。

表1 各處理氮肥運籌和施氮量

試驗時間為2018年5—11月，供試水稻品種為甬優538。供試機插側深施肥機械為洋馬2FC-6。試驗采用機插塑盤育秧，5月15日播種，6月12日移栽，栽插密度為18.5萬穴·hm-2(株行距18.0 cm×30.0 cm)，每穴2株苗；11月1日收割。

1.3 取樣與分析

將每個大區等距離分成3個區域，在每區域中間定位10株。分別在水稻分蘗盛期和幼穗分化期用SPAD-502葉綠素儀測定葉綠素含量。測定位置為每株水稻所有分蘗最新完全展開葉的中部。

稻田氨揮發測定采用王朝暉等[10]的通氣法。測定時每個大區等距離分成3個區域，在每區域中間放置2個氨揮發測定裝置，該測定裝置采用厚度為6 mm、直徑為15 cm的不透光聚氯乙烯(polyvinyl chloride，PVC)管制作，管子上部開透氣孔。測定時將海綿朝下的一面浸透磷酸甘油，放入PVC管中，在PVC管頂部蓋上塑料蓋，防止雨水進入和污染。分別在每次施肥后1、3和5 d取海綿測定，然后放入新的海綿。第5天更換后的海綿持續到下一次施肥或收獲。將海綿樣品放入塑料袋中密封，帶回實驗室后，用100 mL KCl溶液(1.0 mol·L-1)浸提吸收在海綿中的氨，采用AA3型連續流動分析儀測定浸提液中的銨態氮含量，再根據測定裝置面積折算成每公頃氨揮發量。

水稻成熟期各大區定點20株調查有效穗數，并按平均穗數取3株測定氮、磷、鉀養分含量。采用全田實割測產。

土壤基礎肥力指標和植株氮、磷、鉀含量測定參考《土壤農化分析方法》[11]。

1.4 數據處理與分析

氮肥表觀利用率(%)=(施氮處理吸氮量-不施氮處理吸氮量)/氮肥施用量×100。

吸氮量為稻谷氮素吸收量和秸稈氮素吸收量的總和，采用Excel 2010和DPS 7.5軟件進行數據處理及分析。

2 結果與分析

2.1 側深施肥對水稻產量和氮素吸收量的影響

側深施肥對水稻產量的影響見表2，N0處理水稻產量為10 316.0 kg·hm-2，占FF施肥處理水稻產量(12 028.7 kg·hm-2)的85.8%，表明土壤具有較好的氮素供應能力。側深施肥各處理水稻產量與FF處理間差異不明顯。40% NDF和55% NDF處理水稻產量分別比FF處理增產145.2 kg·hm-2和128.4 kg·hm-2，100% NDF處理比FF處理減產221.0 kg·hm-2。

側深施肥明顯提高了水稻氮素吸收量和氮素表觀利用率(表2)。側深施肥各處理氮素吸收量為220.8～228.4 kg·hm-2，比FF處理增加了29.4～37.0 kg·hm-2，但側深施肥各處理間差異較小。側深施肥各處理氮素表觀利用率為35.9%～39.3%，比FF處理增加了13.1～16.5百分點，其中40% NDF和55% NDF處理氮素表觀利用率高于100% NDF處理。

表2 側深施肥對水稻產量和氮素吸收的影響

2.2 側深施肥對水稻關鍵生育期葉綠素含量的影響

水稻葉綠素含量和氮素吸收量之間具有明顯的相關性，可以反映不同施肥處理對水稻的氮素供應狀況。通常采用葉綠素儀測定水稻葉片SPAD值來反映水稻葉綠素含量。由圖1可見，N0處理顯著降低了水稻分蘗盛期和孕穗期SPAD值。55% NDF處理分蘗盛期葉片SPAD值顯著高于其他處理，40% NDF和100% NDF處理分蘗盛期葉片SPAD值與FF處理間沒有顯著差異。側深施肥各處理孕穗期水稻葉片SPAD值與FF處理間都沒有顯著差異。

柱上無相同小寫字母表示同時期不同處理間差異達顯著水平(P<0.05)。圖1 側深施肥對單季稻關鍵生育期葉綠素含量的影響

2.3 側深施肥對稻田氨揮發的影響

側深施肥對水稻氨揮發量的影響見表3，40% NDF和55% NDF處理基肥氨揮發量分別為5.63 kg·hm-2和4.51 kg·hm-2，與FF處理間差異不顯著。100% NDF處理基肥氨揮發量為11.87 kg·hm-2，顯著高于其他施肥處理。40% NDF處理分蘗肥施氮量與FF處理一致，分蘗期氨揮發量差異較小。55% NDF處理由于減少了分蘗肥施氮量，分蘗期氨揮發量為6.34 kg·hm-2，顯著低于FF處理。100% NDF處理雖然未施分蘗肥，但分蘗期仍然存在明顯的氨揮發，氨揮發量為6.40 kg·hm-2，與55% NDF處理間差異不顯著，但顯著低于FF處理。40% NDF和55% NDF處理穗肥氨揮發量與FF處理間差異不顯著，100% NDF處理孕穗期氨揮發量則顯著低于其他施肥處理。

側深施肥對稻田氨揮發損失率有一定的影響，各施肥處理基肥的氨揮發損失率間差異不顯著，分蘗肥氨揮發損失率則有一定的差異。其中55% NDF處理分蘗期氨揮發損失率顯著低于FF和40% NDF處理。55% NDF和100% NDF處理水稻生育期總氨揮發損失率分別為7.34%和5.28%，都顯著低于FF處理，40% NDF處理總氨揮發損失率與FF處理間差異不顯著。

表3 側深施肥對尿素氨揮發量和氨揮發損失率的影響

3 小結與討論

等施氮量下，不同氮肥運籌比例的側深施肥處理對水稻產量沒有明顯影響，但顯著提高了水稻地上部氮素吸收量，氮肥利用率比常規施肥處理提高了13.1～16.5百分點。水稻產量受到土壤基礎地力和施肥量的影響，當施肥量超出水稻需肥量時，由于不同氮肥運籌方式均能滿足水稻生育期養分需求，因此一季度試驗中水稻產量差異較小。但機插側深施肥各處理氮素吸收量和氮肥表觀利用率顯著高于常規施肥處理，與Liu等[12]的研究結果相似，表明氮肥集中深施促進了水稻生長和氮素吸收。

不同氮肥運籌比例側深施肥處理對基肥氨揮發損失率沒有顯著影響，但基肥增氮側深施和一次性側深施處理顯著降低了水稻生育期總氨揮發量和總損失率，一次性側深施處理對氨揮發的抑制效果優于基肥增氮側深施處理。懷燕等[13]的研究表明，單季晚稻上應用緩釋肥或水稻專用肥減量側深施肥，基肥氨揮發量分別較常規施肥減少了32.8%和39.2%，水稻生育期氨揮發損失率也明顯降低。本試驗中基肥等量側深施時，基肥氨揮發損失量與常規施肥間沒有顯著差異，除了肥料品種和施肥量的差異外，田塊平整度是影響試驗效果的重要原因。試驗田塊平整度較差，機插秧時田面水深度不夠，導致開溝施肥后土壤未能回填覆蓋肥料。當灌水后，肥料直接溶解于水中，影響了機插側深施肥的效果。因此，采用機插側深施肥技術時，應重視田面平整度和灌水深度，以開溝施肥后土壤能回填覆蓋肥料為宜。