施用緩控釋摻混氮肥對水稻產量及氮素吸收利用的影響

摘要：為了明確不同緩控釋摻混氮肥對水稻產量及氮素吸收利用的影響，以蘇香粳1176為供試材料，設置11個處理：不施氮肥（N0）為空白對照、當地常規施肥為施肥對照（N1），以及釋放期為60、90 d的2種緩控釋氮肥與常規氮肥按不同比例摻混（N2～N10），研究其對水稻產量及其構成因素和氮素吸收利用的影響。結果表明，與常規施肥相比，緩控釋氮肥處理使水稻產量均有所下降。其中，N4處理水稻每穗粒數降低，但其較高的結實率和千粒質量保證相對較高的生物產量水平，從而保證N4處理具有較高的水稻產量。施用緩控釋氮肥均提高水稻的吸氮量，隨著緩控釋氮肥比例的增加，水稻吸氮量呈逐漸增加的趨勢。但緩控釋氮肥均降低了水稻干物質和籽粒的氮素生產效率。緩控釋氮肥均能提高水稻氮肥吸收利用率，降低水稻氮肥農學利用率、氮肥生理利用率和氮肥偏生產力。水稻成熟期時，緩控釋氮肥處理土壤速效氮含量低于常規施肥處理。綜上，緩控釋氮肥雖然提高了水稻的吸氮量和氮肥吸收利用率，但其氮素吸收利用效率總體不高，水稻產量略有下降。

關鍵詞：緩控釋摻混氮肥；水稻；產量；吸氮量；氮素吸收利用率；經濟系數

中圖分類號：S511.06" 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2024）04-0080-05

收稿日期：2023-04-13

基金項目：江蘇省重點研發計劃（現代農業）項目（編號：BE2020319）；江蘇省農業科技自主創新資金［編號：CX（22）1002］；蘇州農業職業技術學院資助項目（編號：SNGZ-YBXM-202119）。

作者簡介：黃小洋（1974—），男，江西九江人，碩士，副教授，主要從事農業環境保護、環境微生物研究。E-mail：nyhb0508@163.com。

通信作者：劉紅江，副研究員，主要從事農業生態和稻麥栽培生理生態研究。E-mail：liuhongjiang2004@sohu.com。

氮肥是水稻分蘗發生［1］、營養生長［2］、幼穗分化［3］和產量形成［4］的最主要營養元素之一。長期以來，通過增施氮肥來提高水稻產量，對保障國家糧食安全發揮了重要作用［5］。已有研究表明，我國長江中下游地區高產粳稻的總氮施用量已達 350 kg/hm2［6-7］，過高的氮肥施用量不僅會降低其利用效率［8］，加劇農業面源污染［9］，同時還會增加水稻的種植成本［10］。大量研究表明，通過緩控釋氮肥替代普通氮肥基施能夠減少氮肥施用量和施用次數［11］，提高氮肥利用效率［12-13］，并保證水稻產量［14-15］，降低稻作生產成本［16］。太湖地區是我國優質水稻主產區之一，目前不同緩控釋氮肥與常規氮肥摻混（簡稱“緩控釋摻混氮肥”）施用對該地區水稻產量構成和氮素吸收利用影響的對比研究較少。因此，本試驗設置不施氮肥、常規施肥，以及釋放期為60、90 d的2種緩控釋氮肥與常規氮肥按不同比例摻混施用等11個處理，研究其對水稻產量及其構成和氮素吸收利用的影響，為我國水稻生產合理施用氮肥、提高稻季氮素利用效率、減輕農業面源污染、保障國家糧食安全提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本試驗于2021年在江蘇省蘇州市相城區望亭鎮項路稻麥農場試驗田（120°25′E，31°27′N）進行。試驗地為北亞熱帶溫和季風氣候，平均每年的日照時數2 000 h、無霜期230 d、降水量1 100 mm左右，日均溫約15.8 ℃，采用水稻—小麥種植制度。試驗田土壤為水稻土，其理化性狀為：全氮含量 1.75 g/kg，總磷含量 0.458 g/kg，速效氮、速效磷、速效鉀含量分別為 49.61、16.83、159.23 mg/kg，有機質含量25.72 g/kg，容重1.21 g/cm3，pH值6.5。

1.2 試驗設計

試驗以不施氮肥（N0）作為空白對照，以當地常規施肥作為施肥對照（N1），氮肥（N）、磷肥（P2O5）、鉀肥（K2O）折純施用量分別為270、67.5、135 kg/hm2，純氮按基肥、分蘗肥、穗肥依次施用108、81、81 kg/hm2，磷肥、鉀肥作基肥，基肥均一次性施用。稻季緩控釋摻混氮肥施用量設置為270 kg/hm2。氮肥處理采用2因素裂區試驗，設置緩控釋氮肥釋放期為60 d（硫包衣尿素，含氮37%）、90 d（樹脂包膜尿素，含氮44%）、60 d+90 d（60 d和90 d各占一半）等3個肥料處理；緩控釋氮肥比例占40%、50%、60%等3個處理，9個緩控釋摻混氮肥處理組合，合計11個處理（表1），小區面積6 m×8 m，重復3次。緩控釋肥料由漢楓緩釋肥料（江蘇）有限公司研發。試驗用常規肥料：含氮（N）量46%的尿素、含磷（P2O5）量12%的過磷酸鈣、含鉀（K2O）量60%的氯化鉀。

1.3 田間管理

供試水稻品種為本區域普遍種植的優良食味水稻蘇香粳1176。2021年6月18日插秧，移栽行株距30 cm×12 cm，規格3～4株/穴，11月5日收獲。田間水分管理措施按當地高產栽培進行，適時進行病蟲草害防治。水分管理：6月18日至 7月15日采用淺水（約5 cm）灌溉，7月16日至 8月6日2次脫水中度擱田，8月7日至10月26日實行間隙灌溉。其他種植管理方式，按照水稻優質高產栽培措施進行。

1.4 測定內容與方法

1.4.1 水稻產量及其構成因素

于水稻成熟期選擇田間長勢均衡的水稻100穴，調查并折算每穴平均穗數，據此取5穴具有代表性的稻株，脫粒，水漂法區分飽粒和秕粒，純計飽粒數和秕粒數，折算每穗總粒數、結實率；稱取飽粒質量，計算千粒質量及水稻理論產量。

1.4.2 水稻生物產量、植株氮素養分含量

于水稻成熟期取樣5穴考種的同時，將余下莖鞘和葉片一并于烘箱內烘干，稱質量，折算其生物產量；然后將水稻穗部、莖鞘和葉片分別粉碎，再用半微量蒸餾滴定法測定全氮含量［17］。

1.4.3 土壤速效氮含量

氨態氮和硝態氮含量：用2 mol/L KCl浸提，振蕩，過濾，使用Skalar流動分析儀檢測。

1.4.4 氮素吸收利用計算方法

水稻植株的氮素干物質和籽粒生產效率、水稻氮肥的農學利用率、吸收利用率和生理利用率及氮肥偏生產力參考吳越等的計算方法［18］。

1.5 數據處理

以Excel制表和作圖，用SPSS 13.0進行多重比較統計分析。

2 結果與分析

2.1 緩控釋摻混氮肥對水稻產量及其構成因素的影響

如表2所示，不施氮肥N0處理有效穗數顯著最低，其他處理之間差異均不顯著；隨著緩控釋氮肥替代比例的增加，水稻的有效穗數呈下降趨勢。不施氮肥N0處理的每穗粒數顯著最低，常規施肥N1處理每穗粒數最多；隨著緩控釋氮肥比例的增加，水稻的每穗粒數呈增加的趨勢。不施氮肥、常規施肥和緩控釋氮肥釋放期為60 d等處理的結實率相對較高，處理間的差異未達到顯著水平。總體以不施氮肥、緩控釋氮肥釋放期為90 d等處理的千粒質量相對較大，處理間的差異未達到顯著水平。

水稻產量以不施氮肥N0處理最低，常規施肥N1處理最高；N4處理的水稻產量與常規施肥處理較為接近；釋放期為90 d的緩控釋氮肥水稻產量較N1處理顯著降低。說明本地區水稻實際生產中，在施氮量保持不變的條件下為了節省施肥用工成本，建議應當選用釋放期為60 d的緩控釋氮肥，并適當增加緩控釋摻混氮肥的比例，一次性基施以利于形成較為協調的水稻穗粒結構，從而保證水稻不減產。

2.2 緩控釋摻混氮肥對水稻生物產量及經濟系數的影響

如圖1所示，不施氮肥N0處理水稻生物產量最低；常規施肥N1處理最高，達2 282.4 g/m2；N4處理的生物產量接近N1處理。除N0處理外，其他處理間差異多不明顯。水稻經濟系數以N4處理最低，以不施氮肥N0處理最高，但各處理間差異均不明顯。可見，N4處理水稻產量較高，主要是因為其較大幅度提高了水稻的生物產量，但其經濟系數并不高。

2.3 緩控釋摻混氮肥對水稻氮素吸收利用效率的影響

如表3所示，水稻吸氮量以不施氮肥N0處理最低；以N7處理最高，達到19.07 g/m2。與常規施肥N1處理相比，施用緩控釋摻混肥均能提高水稻的吸氮量；隨著緩控釋氮肥比例的增加，水稻吸氮量呈逐漸增加的趨勢，不同處理間的差異多未達到顯著水平。

水稻氮素干物質生產效率以N7處理最低，以不施氮肥N0處理最高。與常規施肥N1處理相比，施用緩控釋摻混氮肥的處理均降低了水稻氮素干物質生產效率，不同處理間多未達到顯著差異水平。水稻氮素籽粒生產效率以N7處理最低，以不施氮肥N0處理最高。與常規施肥N1處理相比，施用緩控釋摻混氮肥均降低了水稻氮素籽粒生產效率。隨著緩控釋氮肥比例的增加，水稻氮素籽粒生產效率呈逐漸下降趨勢，不同處理間多未達顯著差異水平。

2.4 緩控釋摻混氮肥對水稻氮素吸收利用率的影響

如表4所示，水稻氮肥農學利用率以N6處理最低，常規施肥N1處理最高。與常規施肥N1處理相比，施用緩控釋摻混肥均降低了水稻氮肥農學利用率。隨著緩控釋氮肥比例的增加，水稻氮肥農學利用率呈逐漸增加的趨勢。不同處理間的差異多不顯著。 水稻氮肥吸收利用率以常規施肥N1處理最低，以N7處理最高，達37.0%。與常規施肥N1處理相比，施用緩控釋摻混氮肥均提高了水稻氮肥吸收利用率。隨著緩控釋氮肥比例的增加，水稻氮肥吸收利用率呈逐漸增加的趨勢，不同處理間的差異多未達顯著水平。水稻氮肥生理利用率以N7處理最低，以常規施肥N1處理最高。與常規施肥N1處理相比，施用緩控釋摻混氮肥均降低了水稻氮肥生理利用率。水稻氮肥生理利用率隨緩控釋氮肥比例的提高呈降低趨勢，不同處理間差異多未達顯著水平。水稻氮肥偏生產力以N6處理最低，以常規施肥N1處理最高，較常規施肥N1處理，施用緩控釋摻混肥均降低了水稻氮肥偏生產力。隨著緩控釋氮肥比例的增加，水稻氮肥吸收利用率呈逐漸提高的趨勢。不同處理間的差異多未達顯著水平。綜上，N7處理的水稻氮肥吸收利用率最高，但水稻氮肥農學利用率、氮肥生理利用率及氮肥偏生產力則均以常規施肥N1處理最高，主要是因為N1處理的水稻產量最高。

2.5 緩控釋摻混氮肥對稻田土壤速效氮含量的影響

如圖2所示，不施氮肥N0處理稻田土壤速效氮含量最低。常規施肥N1處理最高，達64.16 mg/kg；其次是N7處理。說明稻季采用緩控釋摻混氮肥一次性基施時，應選用緩控釋期較長且緩控釋氮肥比例較高的處理，有利于提高水稻成熟期稻田土壤的速效氮含量。

3 討論

緩釋肥料因其養分釋放速度在很大程度上受到控制而能夠持續為作物生長供給養分。通過施用緩釋肥料減少施肥次數而降低種植成本［19］，還能在一定程度上避免養分快速釋放造成的損失，提高肥料的利用效率，以減輕農業生產對環境的不利影響［20］。將普通尿素與緩釋肥料按一定比例配施，既能夠滿足水稻生長前期分蘗快速發生的大量氮素養分需求，又能夠滿足水稻生育后期灌漿結實的持續養分需要，往往更有利于獲得水稻高產［21］。龍瑞平等對高原秈稻的研究結果表明，緩釋氮肥與常規氮肥按5 ∶5的比例配施下，水稻產量最高［21］。付月君等通過對單季粳稻的研究表明，緩釋尿素與普通尿素配比為4 ∶6時能提高水稻產量［22］。本研究結果表明，選用釋放期為60 d結合緩控釋氮肥占總施氮量的比例為60%時，水稻穗粒結構較為均衡，水稻產量較高。這與前人的研究結果［22-23］不同，主要原因可能是前人研究中的水稻品種類型及其生育期不同［22-23］。此外，前人的研究結果還表明，緩控釋肥料與化肥配施能夠提高水稻產量［22-23］，本研究緩控釋肥料與化肥配施處理水稻產量則均低于常規施肥，這可能是因為前人的純化肥處理將普通尿素一次性基施影響了水稻產量［24］，而本研究中常規施肥處理中的氮肥按照基肥 ∶分蘗肥 ∶穗肥= 4 ∶3 ∶3 的比例進行分次合理運籌，這雖然增加了施肥次數，但提高了水稻產量。

本試驗探討了緩控釋摻混氮肥對水稻氮素吸收利用效率的影響，結果表明，緩控釋摻混氮肥處理水稻吸氮量、氮肥吸收利用率均高于常規施肥N1處理，較高比例（60%）的緩控釋氮肥處理有利于提高水稻氮素累積量和氮素吸收利用率；但水稻氮肥農學利用率、氮肥生理利用率及氮肥偏生產力都以常規施肥N1處理最高。曹兵等的研究結果表明，與常規施氮相比，在總施氮量降低20%的條件下施用緩控釋氮肥，能夠顯著提高水稻氮肥農學利用率、氮肥吸收利用率及氮肥偏生產力，而對氮肥生理利用率影響則較小，其氮肥吸收利用率與常規施氮相比較提高幅度較大，其可能原因是緩控釋氮肥處理較大幅度降低了總施氮量［24］。黃巧義等對我國南方早稻的研究表明，常規尿素配置25%、50%控釋氮肥一次性基施與常規分次施肥處理相比較，能夠保證水稻維持較高水平的氮素累積量；緩釋氮肥處理的氮肥農學利用率和氮肥生理利用率大于常規多次施肥處理，氮肥吸收利用效率和氮肥偏生產力與常規多次施肥處理差異不大［25］。這與本研究的結果不同，主要因為2個試驗的供試水稻品種不同，使其對氮素養分的需求規律存在較大差異。同時，本研究還表明，與常規施肥N1處理相比，雖然緩控釋摻混氮肥處理提高了水稻吸氮量，但緩控釋摻混氮肥處理均降低了水稻氮素干物質生產效率和氮素籽粒生產效率。因此，綜合調節栽培措施，同時提高水稻氮素的吸收和利用效率，值得進一步研究。

4 結論

本研究中不同緩控釋摻混氮肥在水稻季一次性基施，與常規施肥相比雖然減少了施肥次數，節省了施肥用工成本，但水稻產量大多略有下降。其中，N4處理的水稻穗粒結構較為均衡，減產幅度最小。與常規施肥處理相比，施用緩控釋摻混肥均提高了水稻的吸氮量，降低了水稻干物質和籽粒的氮素生產效率；提高了水稻氮肥吸收利用率，降低了水稻氮肥農學利用率、氮肥生理利用率及氮肥偏生產力。緩控釋摻混肥處理水稻成熟期時，土壤速效氮含量低于常規施肥處理，這可能與緩控釋摻混氮肥均采用一次性基施有關。因此，在水稻生產實踐中，施用混控釋摻混肥時需要通過配套栽培措施的調節，在提高水稻氮素吸收的同時提高水稻氮素吸收利用效率，以進一步提高水稻產量。此外，關于緩控釋摻混氮肥施用對稻米品質和稻作生產經濟效益的影響值得進一步深入研究。

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