水稻機插側深施控釋肥技術的氮肥減施效應

肖玉蘋，覃金華，徐建強*

(1.嘉興市農業(yè)科學研究院 桐鄉(xiāng)農業(yè)科學研究所，浙江 桐鄉(xiāng) 314500；2.長江大學，湖北 荊州 434025)

氮肥在水稻生產中發(fā)揮著重要作用，對水稻產量的貢獻率可達40%[1]。我國稻田面積約占全球的19%，卻消耗了全球30%以上的氮肥，而氮肥利用率僅為30%～35%，遠低于世界平均水平[2]。氮肥過量或不合理施用不僅造成氮肥利用率降低，生產成本增加，經濟效益下降，更加重了農業(yè)面源污染[3]。因此，探索適宜的氮肥用量和更為高效的施肥方式，對實現水稻高產高效、生態(tài)安全的生產目標具有重要意義。

已有的研究表明，施氮量[4]、氮肥深施[5-12]、氮肥運籌策略[13-14]、肥料類型[15-20]均會不同程度影響水稻產量的形成，其中施用控釋肥、側深施肥是實現稻谷產量效益協同提高的重要栽培措施。控釋肥是一類養(yǎng)分緩慢釋放的肥料，能滿足水稻整個生長期對氮素的需求[18]，但是控釋肥做底肥一次施用的效果因肥料種類、土壤質地以及生態(tài)環(huán)境不同而存在較大的差異[19-20]。機插側深施肥技術是在機插的同時，將肥料條狀施于秧苗側3 cm、深5 cm的土壤中[11]。與傳統(tǒng)撒施相比，側深施肥可以提高水稻的有效穗數和穗粒數[7，14]，促進氮素吸收，提高氮素利用率和水稻產量[12]。目前，水稻機插側深施肥技術在浙江、江蘇和湖南等水稻生產區(qū)域得到大規(guī)模的推廣應用[21]，而關于機插側深施肥施控釋肥條件下，不同氮肥減施方式對單季晚稻產量及效益的研究較少。

本研究立足浙北地區(qū)，以大面積推廣的單季晚稻秈粳雜交稻品種甬優(yōu)1540為材料，通過設置不同減氮梯度和施肥方式，比較分析機插側深施肥施控釋肥條件下水稻產量及效益的差異，以期為水稻高產高效、生態(tài)安全生產提供技術支持和理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與條件

試驗于2022年在浙江省桐鄉(xiāng)市屠甸梁紅糧食作物家庭農場(120°37′5.8″E，30°32′60″N，海拔4.6 m)進行，前作紫云英，供試土壤為潴育型水稻土中的黃斑田土屬，粉砂質黏土，地力中等。供試土壤pH值6.8，有機質含量為21.7 g·kg-1，全氮含量為1.13 g·kg-1，有效磷含量為26.9 mg·kg-1，速效鉀含量為189 mg·kg-1。

1.2 供試材料

偏早中熟秈粳雜交稻甬優(yōu)1540(國審稻2015040，浙審稻2014017)主莖葉片數14～15葉，伸長節(jié)間4～5個，千粒重23.1 g；長江中下游單季晚粳稻區(qū)試送樣檢測整精米率70.2%，長寬比2.3，堊白粒率18%，堊白度3.0%，膠稠度75 mm，直鏈淀粉含量14.3%，達到食用稻部頒二等標準；長江中下游單季晚粳稻區(qū)試平均產量10.7 t·hm-2。

1.3 試驗設計

試驗設計5個施氮處理(表1)：CF(常規(guī)施氮，基肥采用復合肥撒施)、90%CRF1(比CF處理減氮10%，采用控釋肥一次性側深施)、90%CRF2(比CF處理減氮10%，基穗肥比例為7∶3，基肥采用控釋側深施)、80%CRF1(比CF處理減氮20%，采用控釋肥一次性側深施)、80%CRF2(比CF處理減氮20%，基穗肥比例為7∶3，基肥采用控釋肥側深施)。試驗用控釋肥為氯基緩控釋肥(N 22%、P2O58%、K2O 12%)，由山東金正大生態(tài)工程股份有限公司生產。

表1 各處理氮肥施用

采取大區(qū)對比試驗，每個處理大區(qū)面積600 m2(15 m×40 m)，3次重復。各處理用塑料薄膜覆蓋的田埂隔離，四周設保護行。采用全基質疊盤暗育苗，軟盤(規(guī)格58 cm×28 cm)水育秧，每盤落谷量干重90 g，采用東洋PF455S式插秧機機插，5月25日播種，6月23日移栽，栽插行株距統(tǒng)一為25 cm×20 cm，每叢插1～2本，葉齡為3葉。田間管理措施按機插常規(guī)栽培要求。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 莖蘗動態(tài)

每個大區(qū)連續(xù)選定10穴作為一個觀察點，移栽后20 d開始觀察莖蘗動態(tài)，每隔7 d觀察1次，直至抽穗為止。

1.4.2 產量及其構成

于成熟期每大區(qū)調查50穴，計算有效穗數，取代表性5穴考察每穗粒數、結實率和千粒重。對每大區(qū)進行實打單收，晾曬至標準水分，去除莖稈、泥塊等雜質后稱重。

1.4.3 氣象數據

氣象數據基于浙江省桐鄉(xiāng)國家氣象觀測站，自動采集水稻自播種至成熟全生育期日均溫度、日最高與最低溫度，日照時數和降雨量(表2)。

表2 2022年水稻各生育期氣象因子數據

1.5 數據統(tǒng)計與分析

使用Excel 2019整理數據，由R語言(R 4.0.4)進行方差和主成分分析。

2 結果與分析

2.1 側深氮肥減施對甬優(yōu)1540產量及產量構成因素的影響

如表3所示，90%CRF2和80%CRF2處理的產量顯著高于CF處理，產量分別提高2.7%和1.1%；而90%CRF1和80%CRF1處理的產量顯著低于CF處理，產量分別減少4.8%和9.1%，可能是由于緩控釋肥一次性減量10%～20%時單季晚稻生長后期養(yǎng)分供應不足，影響產量。單位面積有效穗數和每穗粒數均以90%CRF2處理最高，分別比其他處理高0.7%～3.9%和0.3%～4.4%，且各處理間存在顯著差異。以CF處理的結實率最高，達81.12%，并顯著高于其他處理；一次性側深施氮90%CRF1和80%CRF1處理的結實率較低，分別為79.68%和79.14%。千粒重總體表現為后期適量施用穗氮肥的處理高。

表3 不同施肥方式對甬優(yōu)1540產量及其構成的影響

2.2 側深氮肥減施對甬優(yōu)1540莖蘗動態(tài)的影響

由表4可知，在分蘗盛期，側深施肥處理群體莖蘗數均顯著高于常規(guī)施肥對照，其中群體莖蘗數最高的處理為一次性側深施氮90%CRF1和80%CRF1，分別比其他側深施肥處理高1.0%～1.4%、0.3%～0.5%，比常規(guī)施氮CF處理分別高3.3%和2.3%。在拔節(jié)期，水稻群體莖蘗數以90%CRF1最高，其次為80%CRF1、90%CRF2和80%CRF2，且均顯著高于CF處理。最終表現在莖蘗成穗率上，以多次施氮處理相對較高，3個處理間差異顯著，且顯著高于一次性側深施氮處理。

表4 側深施肥不同施肥方式對甬優(yōu)1540莖蘗動態(tài)的影響

2.3 不同施氮方式的成本效益分析

本試驗中，各處理除肥料成本、施肥作業(yè)成本不同外，其他農事操作費用一致。由表5可知，常規(guī)施氮的肥料投入為2 873.70元·hm-2，施控釋肥的肥料成本明顯增加，增幅為24.03%～40.18%；CF的施肥作業(yè)成本為900元·hm-2，分別是2次施氮和1次施氮處理的2倍和4倍；除80%CRF1外，其他施控釋肥處理總成本比CF增加0.94%～1.82%。90%CRF2和80%CRF2經濟效益增加，分別比CF增收7.39%和1.91%；而90%CRF1和80%CRF1的經濟效益均顯著低于CF。因此，機插側深施用控釋肥在減少一定量的氮肥施用情況下需追加1次穗肥可提高經濟效益，實現水稻減肥增效的目的。

表5 不同施肥方式對甬優(yōu)1540莖蘗動態(tài)的影響

3 結論與討論

已有研究[8]表明，在保證結實率和千粒重穩(wěn)定的情況下，提高群體穎花量(穗數×每穗穎花數)是保證水稻高產的關鍵。相較于傳統(tǒng)撒施，側深施肥具有施肥效率高、施肥位置和施肥量精準的優(yōu)點。因此，側深施肥可以促進水稻分蘗早生快發(fā)，并減少無效分蘗的產生，最終增加每平方米穗數并達到增產的目的[6，22-23]。這與本研究結果一致，本研究結果表明，90%CRF2和80%CRF2處理在氮肥分別減量10%和20%時，甬優(yōu)1540的產量顯著高于其他3個處理，其產量高的主要原因，一是側深施肥處理形成較高的穗數，二是于水稻倒三葉期增施穗肥促進大穗多粒。水稻倒三葉期正是幼穗分化期，在此時增施穗肥，不僅促進分蘗成穗，提高穗數和成穗率；而且促進一次枝梗及穎花分化，增加群體穎花量，最終達到增產的目的[6，24]。

緩釋肥具有養(yǎng)分釋放速率慢，養(yǎng)分釋放與作物需肥同步率高的特點。已有研究表明，緩釋氮肥一次性施肥表現出良好的氮肥減施和穩(wěn)產效應[11，20]。本研究結果表明，緩釋肥減量10%、20%一次性側深施肥時，水稻產量比CF處理減少4.8%和9.1%，雖然分蘗盛期穗數和拔節(jié)期穗數明顯高于CF處理，但抽穗至成熟期穗數急劇下降，最終有效穗、每穗粒數、結實率、千粒重均低于CF處理，這可能是由于2022年水稻抽穗結實期遭遇持續(xù)罕見高溫天氣，造成每穗粒數和結實率減少，從而降低水稻產量[25-26]。因此，如抽穗結實期遭遇高溫脅迫時，在穗分化期適當增施穗肥可顯著緩解高溫熱害對水稻產量的影響。

在4個側深施肥處理中，與CF處理相比，90%CRF2和80%CRF2處理不僅減少氮肥用量、提高氮肥利用率，而且實現水稻產量和經濟效益的同步提高。在相同施氮量條件下，側深施肥處理90%CRF2和80%CRF2因增施一次穗肥，其莖蘗數、莖蘗成穗率、每穗粒數、結實率、千粒重、產量及經濟效益等相關指標均比90%CRF1和80%CRF1增加。因此，在機插側深施控釋肥條件下，減氮10%～20%“一基一穗”(基穗肥比例為7∶3)施肥方式，可作為一種高產高效、資源節(jié)約、環(huán)境友好的施肥方式在浙北大面積推廣應用。