新型肥料在稻-油輪作制中的施用效果

摘要：為探索輪作周期中不同肥料高效施用技術，通過田間定位試驗，設置了不施肥（T1）、常規化肥（T2）、緩控釋肥（T3）、穩定性肥料（T4）、BB肥（T5）和在T2的基礎上增施生物有機肥（T6）6個處理，研究了不同肥料施用對稻（Oryza sativa L.）-油（Brassica campestris L.）輪作制度下作物產量及養分利用效率的影響。結果表明，與施用常規化肥處理相比，施用緩控釋肥和在常規化肥基礎上增施有機肥均可提高水稻和油菜及周年產量，大部分輪作年份達顯著水平（Plt;0.05）；不同肥料處理均能提高稻-油輪作水稻季、油菜季及周年作物氮、磷、鉀的吸收量和農學利用效率，其中以T6處理效果最好，氮、磷、鉀吸收量和農學利用效率均與施用常規化肥處理差異達顯著水平（Plt;0.05），T3處理效果次之，除油菜季磷吸收量外，其他均與施用常規化肥處理差異達顯著水平（Plt;0.05）。綜合來看，湖北省稻-油輪作制中施用緩控釋肥和增施生物有機肥效果較好，施用BB肥和穩定性肥料的效果略差。

關鍵詞：新型肥料；水稻（Oryza sativa L.）；油菜（Brassica campestris L.）；產量；養分吸收量；養分利用率

中圖分類號：S143" " " " "文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2023）03-0069-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2023.03.013 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Application effects of new types of fertilizer under rice-rape rotation system

XIONG You-sheng1， XIONG Han-feng2， XIE Yuan-yuan1， FAN Hong-xia3， XU Xiao-yu4，

LIU YU4， ZHOU Jian-xiong1， LIU Wei 1， WANG Shi-qiu3

（1.Institute of Plant Protection and Soil Fertilizer， Hubei Academy of Agricultural Sciences， Wuhan" 430064， China； 2.Ezhou Vocational University， Ezhou" 436000， Hubei，China； 3.Agriculture and Rural Affairs Bureau of Xian’an District， Xianning" 437000， Hubei， China； 4.Tongcheng County Bureau of Agriculture and Rural Affairs， Tongcheng" 437400， Hubei， China）

Abstract： In order to explore the efficient application technology of fertilizers in the rotation cycle， the effects of different fertilizer application on crop yield and nutrient use efficiency under the rice（Oryza sativa L.）-rape（Brassica campestris L.） rotation system were studied by setting up 6 treatments including no fertilization （T1）， conventional fertilization （T2）， slow-release fertilizer （T3）， stabilized fertilizer （T4）， BB fertilizer （T5） and bio-organic fertilizer on the basis of T2 （T6） through field positioning experiment. The results showed that compared with the conventional fertilizer treatment， the application of slow-controlled release fertilizer and the application of organic fertilizer on the basis of conventional fertilizer could increase the yield of rice， rape and annual yield， and some rotation years reached a significant level （Plt;0.05）. Different fertilizer treatments could improve the absorption and the agronomic utilization efficiency of nitrogen， phosphorus and potassium of rice， rape and annual crops in the rice-rape rotation system， among which T6 was the best. The absorption and the agronomic utilization efficiency of nitrogen， phosphorus and potassium in all years under T6 treatment were significantly different from those of conventional fertilizer treatment （Plt;0.05）. The effect of T3 treatment was followed， except for the absorption of phosphorus in rape season， the difference of the absorption and the agronomic utilization efficiency of nitrogen， phosphorus and potassium in other years between slow-release fertilizer and conventional fertilizer was significant （Plt;0.05）. In general， the effect of the application of slow-release fertilizer and bio-organic fertilizer under the rice-rape rotation system in Hubei Province was good， but the effect of applying BB fertilizer and stable fertilizer was slightly worse.

Key words： new type of fertilizer； rice（Oryza sativa L.）； rapeseed（Brassica campestris L.）； yield； nutrient absorption； nutrient availability

稻（Oryza sativa L.）-油（Brassica campestris L.）輪作是中國長江中下游地區的主要作物種植制度之一，其化肥用量較高。在生態種植、減量施肥的大趨勢下采用新的施肥技術、改進肥料配比、使用改性化學肥料以及調節施肥與其他農業措施的關系都是肥料利用率提高的技術手段［1-3］。新型肥料發展迅速，它與傳統肥料相比具有肥效長、損失少、穩定性好等優點。有的新型肥料還可根據作物的需肥規律控制或延緩養分釋放。控釋技術是最有前途和潛在效率最高的提高氮肥利用率的技術［4］。目前有關控釋氮肥的效果有很多報道［5-12］。但大部分僅局限于單季稻或前茬作物的氮肥調控研究，研究輪作模式下對作物產量和周年養分吸收利用影響的很少。為明確新型肥料在長江中下游稻-油輪作上的一次性施用效果，本研究通過田間定位試驗，分析了不同新型肥料施用對稻-油輪作制度下作物產量及養分吸收利用的影響，探索輪作周期中新型肥料高效施用與運籌技術，從而為新型肥料在稻-油輪作區科學合理施用提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗設在湖北省咸寧市咸安區馬橋鎮樊塘村。土壤類型為紅壤性第四紀黏土，基礎理化性質為pH 6.65、有機質25.17 g/kg、全氮1.63 g/kg、堿解氮133.41 mg/kg、速效磷10.46 mg/kg和速效鉀152.91 mg/kg。輪作方式為油菜-水稻。供試油菜品種為華油雜62，供試水稻品種為兩優287。

1.2 研究方法

試驗于2015年9月布置小區，2015—2016年油菜季進行勻地試驗，正式試驗從2016年水稻季開始。試驗設置6個處理，分別為不施肥（T1）、常規化肥（T2）、緩控釋肥（T3，包膜尿素）、穩定性肥料（T4）、BB肥（T5）和生物有機肥（T6，在T2的基礎上增施生物有機肥）。其中水稻常規施肥量N∶P2O5∶K2O=1∶0.5∶0.7，N肥施用量為210 kg/hm2，磷、鉀肥作基肥一次性施入，氮肥基追比為6∶2∶2（追肥在返青分蘗期和幼穗發育期施用）。油菜常規施肥量N、P2O5、K2O分別為180、90、108 kg/hm2，磷、鉀肥作基肥一次性施入，氮肥基追比=6∶2∶2（追肥在苗期和蕾薹期施用）。施用常規化肥處理氮、磷、鉀肥分別由尿素、過磷酸鈣和氯化鉀提供；緩控釋肥、穩定性肥料和BB肥處理與常規施肥處理施用等量N、P、K養分。除常規施肥外，其他施肥處理均一次性基施，不足的P、K量用過磷酸鈣和氯化鉀補足。緩控釋肥采用金正大緩控釋肥料，穩定性肥料和BB肥料由湖南省土壤肥料研究所提供，生物有機肥施用量為" " 1 500 kg/hm2。每處理重復3次，采用隨機區組設計。

試驗觀察記載每季作物各生育期初始時間及長勢。收獲期小區單打單收單曬，準確測定子粒產量和秸稈產量。秸稈和子粒經H2SO4-H2O2消煮，分別采用凱氏定氮法、鉬藍比色法和火焰光度法［13］測定氮、磷、鉀養分含量，并計算養分吸收情況及肥料利用率。

1.3 數據處理

相關指標計算方法如下：

植株養分吸收量=Σ植株各器官干重×植株各器官養分含量；

養分利用率=（施肥區植株養分吸收量-不施肥區植株養分吸收量）/養分施用量×100%；

養分偏生產力=處理施肥區子粒產量/養分施用量；

養分農學利用效率=（施肥區子粒產量-不施肥區子粒產量）/養分施用量。

數據處理使用SPSS統計軟件，處理間采用LSD檢驗進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同肥料施用對作物產量的影響

由表1可知，與常規施肥處理（T2）相比，施用緩控釋肥（T3）顯著增加了第一年度（2016—2017年度）的油菜產量和第三年度（2018—2019年）的水稻產量（Plt;0.05），第二年度（2017—2018年度）、第三年度的油菜產量和第一年度、第二年度的水稻產量也都高于T2，但差異未達顯著水平；T3處理還顯著提高了第一年度作物周年產量（Plt;0.05），且第二年度和第三年度周年產量也都高于T2，但差異不顯著。與T2相比，施用穩定性肥料（T4）顯著降低了第一年度的水稻產量，但顯著增加了第一年度和第二年度的油菜產量（Plt;0.05），但對3年周年產量無顯著影響。與T2相比，BB肥（T5）顯著提高了第二年度和第三年度的油菜產量（Plt;0.05），對3年水稻和周年產量均無顯著影響。在常規化肥基礎上增施有機肥（T6）顯著提高了第一年度和第三年度的水稻產量以及第二年度和第三年度的油菜產量，3年度作物周年產量增產效果也均達顯著水平（Plt;0.05）。

從3年總體結果來看，與施用常規化肥相比，等養分條件下，施用穩定性肥料和BB肥僅顯著提高了油菜產量，而施用緩控釋肥對水稻和油菜產量的提高均存在顯著年份，平均產量分別增加了9.3%和31.9%，周年作物產量增加了12.8%。在常規化肥基礎上增施有機肥的水稻、油菜及周年作物產量比僅施用常規化肥均提高，3年平均產量分別提高了8.2%、73.2%和18.1%。

2.2 不同肥料施用對作物氮素吸收的影響

由圖1可知，與常規化肥相比，其他肥料處理均能顯著提高稻-油輪作周年氮素吸收量（Plt;0.05），T3、T4和T5處理周年氮素吸收量相差不大。與T2處理相比，T6、T3和T4處理顯著提高了水稻和油菜兩季以及周年的作物氮素吸收量，T5處理顯著增加了油菜季和周年的作物氮素吸收量（Plt;0.05）。

由表2可知，與T2處理相比，不同肥料各處理均顯著提高了輪作周年的氮肥利用率（Plt;0.05）。與T2處理相比，不同肥料各處理有提高輪作周年氮肥偏生產力的趨勢，T3處理顯著提高了3個輪作周年的氮肥偏生產力（Plt;0.05），T6處理顯著提高了第二和第三輪作周年的氮肥偏生產力（Plt;0.05），T4和T5處理對3個輪作周年氮肥的偏生產力提高不顯著。與T2處理相比，不同肥料各處理有提高輪作周年氮肥農學利用效率的趨勢，T3和T6處理顯著提高了3個輪作周年的氮肥農學利用效率（Plt;0.05），T5處理顯著提高了第二輪作周年的氮肥農學利用效率（Plt;0.05），T4處理對3個輪作周年的氮肥農學利用效率提高效果不顯著。

2.3 不同肥料施用對作物磷素吸收的影響

由圖2可知，與T2處理相比，T5和T6處理顯著提高了水稻和油菜兩季的磷素吸收量（Plt;0.05），T3處理顯著增加了水稻季的磷素吸收量（Plt;0.05），T4處理顯著增加了油菜季的磷素吸收量（Plt;0.05）。

由表3可知，與T2處理相比，不同肥料各處理均有提高輪作周年磷肥利用率的趨勢，T4和T5處理顯著提高了3個輪作周年的磷肥利用率（Plt;0.05），T6處理顯著提高了第二和第三輪作周年的磷肥利用率（Plt;0.05），T3處理顯著提高了第一和第三輪作周年的磷肥利用率（Plt;0.05）。與T2處理相比，其他施肥處理有提高輪作周年磷肥偏生產力的趨勢，T3和T6處理顯著提高了3個輪作周年的磷肥偏生產力（Plt;0.05），T5處理顯著提高了第二和第三輪作周年的磷肥偏生產力，T4處理對3個輪作周年的磷肥偏生產力提高不顯著。與T2處理相比，不同肥料各處理有提高輪作周年磷肥農學利用效率的趨勢，T3和T6處理顯著提高了3個輪作周年的磷肥農學利用效率（Plt;0.05），T5處理顯著提高了第二和第三輪作周年的磷肥農學利用效率（Plt;0.05），T4處理對3個輪作周年的磷肥農學利用效率提高效果不顯著。

2.4 不同肥料施用對作物鉀素吸收的影響

從圖3可以看出，與T2處理相比，T3和T6處理顯著提高了水稻和油菜兩季的鉀素吸收量，T4和T5處理顯著增加了油菜季的鉀素吸收量，T6、T3和T4處理顯著提高了稻-油輪作周年的鉀素吸收量。

由表4可知，與T2處理相比，不同肥料各處理對提高輪作周年鉀肥利用率有一定的影響，T3處理顯著提高了第一和第三輪作周年的鉀肥利用率（Plt;0.05），T4處理顯著提高了3個輪作周年的鉀肥利用率（Plt;0.05），T5和T6處理顯著提高了第二和第三輪作周年的鉀肥利用率（Plt;0.05）。各處理對提高輪作周年鉀肥偏生產力的影響有差異，與T2處理相比，T3 和T6處理顯著提高了3個輪作周年鉀肥的偏生產力（Plt;0.05），T4和T5處理對3個輪作周年鉀肥的偏生產力提高效應不顯著。與T2處理相比，不同肥料各處理對提高輪作周年鉀肥農學利用效率的影響也有差別，T3和T6處理顯著提高了3個輪作周年的鉀肥農學利用效率（Plt;0.05），T5處理顯著提高了第二和第三輪作周年的鉀肥農學利用效率（Plt;0.05），T4處理對3個輪作周年的鉀肥農學利用效率提高效果均不顯著。

3 討論

合理施肥可以提高作物產量，也可以提高肥料利用率［14］。李靜宜［15］的研究表明，施用緩釋肥料可使水稻增產10%～15%。李敏等［12］的研究表明，稻-油輪作制下施用控釋氮肥能提高作物單季和周年產量。馬肖等［16］的研究認為，配施一定量的有機肥能維持油菜產量與品質的穩定。本研究結果表明，施用緩控釋肥、生物有機肥、BB肥和穩定性肥料均提高了稻-油輪作作物的周年產量。緩釋肥料可以控制養分釋放速度，在施入土壤以后逐漸被分解，為作物吸收利用，使肥料中養分能滿足作物整個生長期中各生長階段的不同需要，從而促進作物養分吸收利用，提高養分利用率。作物養分利用率的提高最終表現為增加作物子粒產量。生物有機肥能夠提高稻田土壤有機質、堿解氮、全氮等養分的含量，還能夠提高土壤微生物生物量碳和生物量氮，促進微生物活性，能夠增強土壤的供氮能力，提高作物產量。厲寶仙等［17］的研究表明，施用有機肥有效提高了水稻、油菜產量，是因為有機肥提高了土壤有機質和速效氮、磷、鉀含量，改善了土壤容重和酸堿度，進而促進了水稻和油菜的生長并提高其產量。

氮、磷、鉀養分在作物體內的積累過程中存在著交互作用，作物高產要協調好作物養分吸收與利用的關系。呂思琪等［18］施用緩釋肥料能夠促進粳稻磷和鉀的積累量、提高粳稻氮素偏生產力、氮素農學利用率和氮素收獲指數。李敏等［12］的研究表明，施用控釋氮肥能提高稻-油輪作周期氮肥利用率、貢獻率、農學效率和偏生產力。本研究結果表明，施用常規化肥+生物有機肥和施用緩控釋肥均能顯著提高稻-油輪作周年氮、磷、鉀養分的吸收量，提高3個輪作周年氮、磷、鉀肥的利用率。這與有機肥和控釋氮肥的施入可顯著提高氮肥利用率有關。有研究表明，施用包膜控釋氮肥可顯著提高氮肥利用率［12］，施用有機肥可以促進水稻對氮、磷、鉀養分的吸收與利用［19］。尹彩俠等［20］研究優化施肥條件下有機肥氮替代化肥氮10%的效應，結果表明其肥料利用率提高了27.7%，并顯著提高了肥料農學利用率和肥料偏生產力。

4 小結

與施用常規化肥相比，施用緩控釋肥可提高水稻和油菜產量，分別增加了9.3%和31.9%，周年作物產量增加了12.8%，產量增加效果在大部分年份顯著（Plt;0.05）。在常規化肥基礎上增施有機肥的水稻、油菜及周年作物產量比施用常規化肥分別提高了8.2%、73.2%和18.1%，均達顯著水平，且能顯著提高稻-油輪作周年作物氮、磷、鉀養分吸收量（Plt;0.05）。緩控釋肥能顯著提高稻-油輪作周年作物氮、磷、鉀養分吸收量（Plt;0.05）。緩控釋肥和生物有機肥均能顯著提高3個輪作周年作物對氮、磷、鉀肥的農學利用效率。綜上所述，湖北省稻-油輪作制中在常規化肥基礎上增施生物有機肥模式效果較好，施用緩控釋肥和生物有機肥優于常規化肥模式，施BB肥和穩定性肥料的效果略差。

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