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緩控釋肥配施速效氮對優(yōu)良食味粳稻南粳9108生長和產(chǎn)量的影響

2024-04-30 10:45:47胡中澤楊大柳衣政偉王安楊亞云陳春英王顯
江蘇農(nóng)業(yè)科學 2024年6期
關(guān)鍵詞:水稻產(chǎn)量

胡中澤 楊大柳 衣政偉 王安 楊亞云 陳春英 王顯

摘要:在一次性基施模式下,探討緩控釋肥與速效氮的合理配比,實現(xiàn)水稻的輕簡化生產(chǎn)。以南粳9108為試材,開展2個稻季的田間試驗,以常規(guī)施肥為對照,設(shè)置3個緩控釋肥與速效氮比例(緩控釋肥∶速效肥=80%∶20%、65%∶35%、50%∶50%),研究對水稻產(chǎn)量及構(gòu)成因素、莖蘗動態(tài)、葉面積指數(shù)(LAI)、干物質(zhì)積累、氮素含量及氮肥利用率的影響。結(jié)果表明,與常規(guī)施肥相比,配施處理通過提高水稻穗數(shù)和每穗粒數(shù),提高水稻籽粒產(chǎn)量,較常規(guī)施肥處理2年平均增產(chǎn)0.11%~11.69%,其中80%緩控釋肥+20%速效肥、65%緩控釋肥+35%速效肥處理水稻籽粒產(chǎn)量顯著高于常規(guī)施肥處理(P<0.05);緩控釋肥占比越高,水稻籽粒和秸稈產(chǎn)量越高。水稻成熟期,與常規(guī)施肥處理相比,3個配施處理水稻莖蘗數(shù)2年平均分別增加1.35%、0.72%和0.42%。配施處理2年水稻4個時期平均LAI和地上部干物重均高于常規(guī)施肥處理。分析緩控釋肥與速效肥配比處理間差異,發(fā)現(xiàn)速效肥比例越高,對水稻前期LAI和地上部干物重影響越大;反之,對水稻后期LAI和地上部干物重影響越大。與常規(guī)施肥相比,2年試驗中3個緩控釋肥配施速效肥處理能夠分別平均提高氮素利用率49.93%、29.18%、9.96%,同時分別增加水稻氮素吸收量16.67%、9.07%、1.96%,緩控釋肥配施速效氮能夠促進水稻對氮素的吸收利用。以上結(jié)果表明,一次性基施模式下,選擇80%緩控釋肥+20%速效肥配比能有效促進水稻生長和對氮素的吸收利用,最終提高水稻產(chǎn)量。

關(guān)鍵詞:緩控釋肥;水稻;南粳9108;產(chǎn)量;氮素吸收利用

中圖分類號:S511.2+20.6? 文獻標志碼:A

文章編號:1002-1302(2024)06-0125-06

收稿日期:2023-04-25

基金項目:泰州市科技支撐計劃(農(nóng)業(yè))(編號:YN202129);2022年泰州市級財政專項資金(編號:TNY202205);泰州市“鳳城引才計劃”青年科技人才托舉工程資助培養(yǎng)項目。

作者簡介:胡中澤(1987—),男,江蘇興化人,碩士,助理研究員,從事農(nóng)業(yè)科技服務(wù)、稻麥綠色生態(tài)栽培技術(shù)研究等工作。E-mail:huzhongze@126.com。

通信作者:王顯,碩士,副研究員,從事稻麥生態(tài)種植技術(shù)研究等工作。E-mail:43850149@qq.com。

江蘇省是我國重要的水稻主產(chǎn)區(qū)之一,水稻常年種植面積約為2.22×106hm2,承擔著重要的糧食安全重任[1-2]。為謀求糧食高產(chǎn),農(nóng)戶在生產(chǎn)過程中往往施用過量的氮肥,然而這樣不但不會增加作物產(chǎn)量,反而降低肥料利用效率,造成了資源浪費,造成農(nóng)業(yè)面源污染,增加環(huán)境壓力[3-5]。因此,為實現(xiàn)水稻豐產(chǎn)、生態(tài)、綠色且高效的產(chǎn)業(yè)目標,研究應(yīng)用高效的新型肥料迫在眉睫。

在此背景下,以緩控釋肥為代表的新型肥料應(yīng)運而生。該肥具有養(yǎng)分釋放緩慢、肥效持久穩(wěn)定等特點,能夠提高肥料利用率、減少化肥用量、省工環(huán)保,對實現(xiàn)節(jié)肥增效具有重大的現(xiàn)實意義[6]。王玉紅等研究發(fā)現(xiàn),與普通尿素相比,樹脂包膜尿素可以通過緩慢釋放肥效,提高作物產(chǎn)量和氮肥利用率[7];侯紅乾等通過2年田間定位試驗發(fā)現(xiàn),在推薦施肥基礎(chǔ)上減量20%施用緩控釋肥并不影響產(chǎn)量[8]。多項研究表明,控釋氮肥與普通尿素按適宜比例摻混施用,能夠有效提高作物氮肥利用效率,減少生產(chǎn)人工投入,最終獲得較高收益[9-14]

前人已開展許多關(guān)于緩控釋肥在水稻生產(chǎn)上的研究,然而在一次性側(cè)深施肥模式下,緩控釋肥與速效肥配比對水稻生長、產(chǎn)量及氮肥利用率的研究卻不多。因此,本研究以常規(guī)施肥為對照,設(shè)置3個緩控釋肥和速效肥配施處理,分析比較水稻生長、產(chǎn)量和氮肥利用率的差異,以期為水稻綠色豐產(chǎn)生態(tài)生產(chǎn)推廣提供理論依據(jù)和技術(shù)參考。

1? 材料與方法

1.1? 試驗地概況

試驗于2021—2022年在江蘇省農(nóng)業(yè)科學院泰州農(nóng)科所試驗基地(119°59′38″E,32°32′23″N)進行。基地位于江蘇里下河地區(qū),年平均溫度和降水量分別為14.8 ℃和1 011.6 mm左右,屬于北亞熱帶濕潤氣候區(qū)。土壤類型為勤泥土,質(zhì)地黏性,地力中等,其中速效鉀含量為176.25 mg/kg,速效磷含量為71.57 mg/kg,速效氮含量為109.54 mg/kg,有機質(zhì)含量為32.17 g/kg,pH值為6.7。

1.2? 供試材料

供試粳稻品種為南粳9108,由江蘇省農(nóng)業(yè)科學院糧食作物研究所育成,屬于遲熟粳稻品種。供試肥料有48%緩控釋肥(N、P2O5、K2O含量分別為26%、10%、12%)、常規(guī)復合肥(N、P2O5、K2O含量均為15%)、尿素(含N 46.4%)、過磷酸鈣(含P2O512%)、硫酸鉀(含K2O 52%),均由江蘇蘇中農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司提供。

1.3? 試驗設(shè)計

分別于2021年、2022年5月初干種播種,6月上旬移栽,10月底收獲。試驗設(shè)置5個施肥處理:T1(80%緩控釋肥+20%尿素)、T2(65%緩控釋肥+35%尿素)、T3(50%緩控釋肥+50%尿素)、T4(常規(guī)農(nóng)戶施肥對照)、CK(不施氮處理)。T1~T3處理為一次性基施,T4處理基肥∶蘗肥∶穗肥=3∶3∶4,每個處理P2O575 kg/hm2、K2O 80 kg/hm2,T1~T4處理總施氮量為240 kg/hm2。處理中P、K元素不足的加入過磷酸鈣及氯化鉀補足相關(guān)元素施用量。每個處理重復3次,隨機區(qū)組排列,小區(qū)面積 20 m2。小區(qū)之間用0.5 m寬雙膜埂隔開,單灌單排。移栽時,統(tǒng)一將肥料均勻撒入秧苗一側(cè)4 cm處的 4 cm 深的溝中,并及時覆蓋。常規(guī)和不施氮處理按當?shù)剞r(nóng)戶習慣進行人工撒施。其余田間管理均統(tǒng)一按常規(guī)方法實施。

1.4? 測定項目和方法

1.4.1? 莖蘗動態(tài)每個小區(qū)定點選取長勢一致的植株10穴,自移栽后開始,每20 d調(diào)查1次莖蘗數(shù),直到莖蘗數(shù)不再變化為止。

1.4.2? 葉面積動態(tài)及干物質(zhì)自移栽后開始,每個生育進程調(diào)查選取有代表性的植株9穴,運用比葉重法計算水稻總?cè)~面積指數(shù)。105 ℃殺青 30 min 后,75 ℃烘干至恒重,測定植株干物重。

1.4.3? 水稻產(chǎn)量的測定水稻成熟后,脫粒,風干,按含水量 13.5%測實產(chǎn)。每個處理取長勢均勻的10穴進行測產(chǎn),調(diào)查有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重等。

1.4.4? 植株全氮含量測定于成熟期選定長勢相近的水稻植株10穴,取地上部完整植株,殺青烘干后,將籽粒和秸稈分別粉碎消化,用半微量凱氏定氮法測定植株氮元素含量。

1.5? 數(shù)據(jù)計算與統(tǒng)計分析

氮素吸收量(kg/t)=籽粒產(chǎn)量×籽粒氮素含量+秸稈產(chǎn)量×秸稈氮素含量;氮素利用率=(施氮區(qū)水稻吸氮量-無氮區(qū)水稻吸氮量)/施氮量×100%。試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2019進行整理和作圖,采用SPSS 18.0軟件進行單因素方差分析,采用LSD法(α=0.05)進行處理間多重比較。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 不同處理對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響

方差分析結(jié)果(表1)表明,年份對每穗粒數(shù)、結(jié)實率和籽粒產(chǎn)量的影響達到顯著水平,對穗數(shù)、千粒重和秸稈產(chǎn)量無顯著影響;處理對千粒重的影響達到顯著水平,對籽粒產(chǎn)量、秸稈產(chǎn)量、穗數(shù)、每穗粒數(shù)的影響均達到極顯著水平;年份和處理互作對籽粒產(chǎn)量、秸稈產(chǎn)量及其構(gòu)成因素均無顯著影響。

T1處理籽粒產(chǎn)量在2021—2022年2年中均為最高,分別為10.73、10.08 t/hm2,較常規(guī)施肥T4處理分別高14.88%、8.50%。T1~T2處理籽粒產(chǎn)量均顯著高于常規(guī)處理T4,T3與T4處理無顯著差異。不同處理間水稻產(chǎn)量構(gòu)成因子差異顯著,T3處理水稻穗數(shù)2年試驗中均為最高,分別較常規(guī)施肥T4處理高11.06%、14.86%,差異顯著;每穗粒數(shù)以T1處理較高,顯著高于T3處理;T1~T4處理間結(jié)實率和千粒重均無顯著差異。以上結(jié)果表明在一次性基施模式下緩控釋肥與普通尿素配施較常規(guī)處理增產(chǎn)效果明顯,其增產(chǎn)原因可能是通過提高水稻穗數(shù)。

2.2? 不同處理對水稻莖蘗動態(tài)及成穗率的影響

由表2可知,不同處理水稻莖蘗動態(tài)變化規(guī)律基本一致:分蘗盛期最高,拔節(jié)至成熟期逐步降低。方差分析結(jié)果表明,年份除對成熟期莖蘗數(shù)的影響達到極顯著水平外,對其他3個時期莖蘗數(shù)和成穗率的影響均未達到顯著水平;處理對4個時期的莖蘗數(shù)及成穗率的影響均達到極顯著水平;年份和處理互作對4個時期莖蘗數(shù)以及成穗率的影響均不顯著。進一步分析不同配施方式對水稻莖蘗動態(tài)的影響可知,T3處理在2年4個時期中莖蘗數(shù)均為最高,配施處理T1~T3的莖蘗數(shù)高于常規(guī)施肥處理;除2021年穗期T3處理以及2021年和2022年成熟期T2、T3處理莖蘗數(shù)顯著高于T4處理外,其余時期施氮肥處理間均表現(xiàn)為無顯著差異;成熟期T1~T3配施處理水稻莖蘗數(shù)2年平均較T4常規(guī)施肥處理分別高1.35%、0.72%和0.42%。2年試驗T1~T4處理間成穗率無顯著差異。

2.3? 不同處理對水稻葉面積指數(shù)的影響

葉面積指數(shù)的大小是衡量作物生長發(fā)育的重要指標之一,與肥料效應(yīng)息息相關(guān)[15]。由表3可知,不同處理水稻葉面積指數(shù)(LAI)隨著生育進程推移,均呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢。方差分析結(jié)果表明,年份、年份與處理互作對水稻4個時期LAI的影響未達到顯著水平,處理對水稻4個時期LAI的影響均達到極顯著水平。

進一步分析發(fā)現(xiàn),T3處理水稻LAI在分蘗期和拔節(jié)期均為最高,2年分別平均較T4處理高16.89%(分蘗期)、6.61%(拔節(jié)期);T1處理LAI在水稻穗期和成熟期為最高,2年分別平均較T4處理高4.47%(穗期)、3.49%(成熟期)。配施處理在水稻4個時期2年平均LAI均高于常規(guī)施肥T4處理。分析緩控釋肥與速效肥配比處理間的差異,發(fā)現(xiàn)速效肥比例越高,對水稻前期LAI影響越大;反之,對水稻后期LAI影響越大。

2.4? 不同處理對水稻地上部干物質(zhì)量的影響

方差分析結(jié)果(表4)表明,年份對4個時期水稻地上部干物重均無顯著影響;處理對水稻各生育期地上部干物重的影響均達到極顯著水平;年份與處理互作對成熟期水稻地上部干物重的影響達到顯著水平,而對其余3個時期水稻地上部干物重的影響均無顯著差異。進一步分析發(fā)現(xiàn),隨生育進程的推移,水稻植株干物質(zhì)積累量逐漸增加,成熟期達到峰值,T3處理水稻地上部干物重在2年水稻分蘗期和拔節(jié)期均為最高,2年平均較常規(guī)施肥T4處理分別高13.95%、8.98%。而T1處理水稻地上部干物重在水稻穗期和成熟期均為最高,2年平均較常規(guī)施肥T4處理分別高1.34%、12.34%。分析緩控釋肥與速效肥配比處理差異,發(fā)現(xiàn)速效肥比例越高,對水稻前期地上部干物重影響越大;反之,對水稻后期地上部干物重影響越大。

2.5? 不同處理對水稻氮素含量及氮肥利用率的影響

方差分析結(jié)果(表5)表明,年份、年份和處理互作對籽粒氮素含量、秸稈氮素含量、氮素利用率和氮素吸收量無顯著影響,處理對籽粒氮素含量、秸稈氮素含量、氮素利用率和氮素吸收量的影響均達到極顯著水平。由表5可知,秸稈氮素含量、氮素利用率和氮素吸收量均以T1處理最高,T4處理最低;除籽粒氮素含量無顯著差異外,秸稈氮素含量、氮素利用率和氮素吸收量均顯著高于T4處理。與常規(guī)施肥T4處理相比,2年試驗中T1~T3處理氮素利用率分別平均提高49.93%、29.18%、9.96%,分別增加水稻氮素吸收量16.67%、9.07%、1.96%。以上結(jié)果表明,與常規(guī)施肥相比,緩控釋肥配施速效氮能夠促進水稻對氮素的吸收利用。

3? 討論

3.1? 對水稻產(chǎn)量的影響

針對傳統(tǒng)生產(chǎn)上過度施肥、缺乏農(nóng)村勞動力和人工成本上升等現(xiàn)象,采用一次性基施緩控釋肥模式,既能滿足水稻生長需求,又能簡化施肥次數(shù),省工節(jié)本,最終提高經(jīng)濟效益。與常規(guī)肥料相比,緩控釋肥能夠按照作物需肥規(guī)律緩慢釋放養(yǎng)分[16]。楊陽等研究發(fā)現(xiàn),相同施氮量下,新型基質(zhì)緩釋肥可使水稻增產(chǎn)13.4%(P<0.05);即使減量10%施用緩釋肥也能使水稻增產(chǎn)9.6%(P<0.05)[16]。本研究通過設(shè)置3個緩控釋肥與速效肥比例處理,發(fā)生三者籽粒產(chǎn)量較常規(guī)施肥處理2年平均增產(chǎn)0.11%~11.69%。其中80%緩控釋肥+20%速效肥、65%緩控釋肥+35%速效肥處理水稻產(chǎn)量顯著高于常規(guī)施肥處理(P<0.05)。這一結(jié)論與前人的研究結(jié)論[16-17]一致。也有研究認為,基施緩控釋氮肥,減氮處理比常規(guī)施肥處理增產(chǎn)6.00%~12.26%[18]。推測用緩控釋氮部分代替速效氮,保障水稻后期生長對氮素的需求,從而提升水稻產(chǎn)量潛力[19-20]。本研究表明,配施處理中2年籽粒和秸稈產(chǎn)量均表現(xiàn)為T1>T2>T3,表明緩控釋肥比例越高,產(chǎn)量越高,這為一次性基施緩控釋肥+速效肥模式合理減少肥料用量提供了有力依據(jù)。

水稻產(chǎn)量由有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重等4個因素共同構(gòu)成。不少研究認為提高有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)是水稻增產(chǎn)的關(guān)鍵措施[16-17,20-21]。王海月等在將緩釋氮肥與速效肥配比為7∶3的基礎(chǔ)上,保障了充足有效穗數(shù),促進了穗粒數(shù)增多,進而提高群體潁花數(shù),最終實現(xiàn)增產(chǎn)[21]。本研究結(jié)果表明,配施處理在2年試驗中平均穗數(shù)較常規(guī)施肥T4處理高9.31%~12.93%,呈顯著差異;雖然T1處理在2年試驗中平均每穗粒數(shù)較常規(guī)施肥T4處理高0.69%,但T2和T3處理平均每穗粒數(shù)較常規(guī)施肥T4處理減少2.52%~4.84%,這可能與緩控釋肥占比有關(guān),推測合理調(diào)控緩控釋肥與速效肥比例可促進水稻群體形成和前期生長點的生殖生長,提高每穗粒數(shù),增加有效穗數(shù),最終影響產(chǎn)量形成。也有研究認為,緩控釋肥若過早釋放肥力導致水稻后期生長不足,籽粒不能順利灌漿,影響結(jié)實率和千粒重,最終導致減產(chǎn),表明結(jié)實率和千粒重也是決定水稻籽粒產(chǎn)量的重要因素[22]。本試驗結(jié)果與之基本一致,2年試驗中80%緩控釋肥配施20%速效肥水稻結(jié)實率和千粒重分別平均較常規(guī)施肥處理高0.30百分點、0.18 g,緩控釋肥占比越高,結(jié)實率和千粒重越高,表明合理調(diào)整緩控釋肥與速效肥比例,既能滿足水稻前期群體的形成,又能保障水稻后期生殖生長產(chǎn)量形成。

3.2? 對水稻生長的影響

本研究結(jié)果表明,一次性基肥緩控釋肥處理最終成穗率高于常規(guī)施肥處理。這一結(jié)論與前人的結(jié)論一致,表明緩控釋肥可以減少無效分蘗的產(chǎn)生,提高成穗率,使得成熟期水稻配置更加科學合理的群體[17]。體現(xiàn)水稻群體優(yōu)劣的另一項重要指標便是葉面積指數(shù)(LAI)。本試驗結(jié)果表明,T1~T3處理能夠提高水稻LAI,與常規(guī)施肥處理相比,2年4個關(guān)鍵生育期水稻LAI平均提高5.05%。王海月等的研究表明,合理配施緩控釋氮肥與尿素,增加水稻中期光合勢,建立合理群體,可有效提高植株LAI,促進水稻生長[21]。朱從樺等研究發(fā)現(xiàn),控釋尿素能夠提高水稻葉面積指數(shù),增加光合勢,提高增產(chǎn)潛力[17]。本研究結(jié)果顯示,分蘗期至穗期,緩控釋肥促進水稻形成高光效莖蘗群體,為水稻增產(chǎn)奠定了堅實基礎(chǔ)。而水稻成熟期LAI緩控釋肥T3處理幾乎與常規(guī)處理齊平,推測可能與50%緩控釋肥配施50%速效肥處理后期供肥能力不足有關(guān),T1和T2處理建立較高的水稻群體和LAI可以獲得充足的光合作用產(chǎn)量,增加水稻干物質(zhì)的積累,為高產(chǎn)奠定物質(zhì)基礎(chǔ)[23]。程建平等研究發(fā)現(xiàn),水稻抽穗至成熟期的干物質(zhì)積累量以及各器官積累比例協(xié)調(diào)是影響高產(chǎn)的重要因素[19]。合理的肥料運籌有利于水稻中后期營養(yǎng)物質(zhì)的積累,尤其是水稻齊穗后光合產(chǎn)物向穗的運轉(zhuǎn)是提高產(chǎn)量的關(guān)鍵[24]。本研究表明,成熟期各處理地上部干物重差異顯著,2年試驗中T1和T2處理分別平均較常規(guī)施肥處理提高水稻地上部干物重12.35%、6.13%;緩控釋肥占比越高,水稻地上部干物重越高,推測緩控釋肥處理可以促進水稻成熟期養(yǎng)分由營養(yǎng)器官向籽粒轉(zhuǎn)運,這一結(jié)論與前人的結(jié)果[23]基本一致。

3.3? 對水稻氮素吸收利用的影響

肥料運籌對水稻的氮素吸收利用有著重要影響,施用緩控釋肥后,可通過降低稻田氨揮發(fā)、徑流以及氮素淋溶損失,最大程度減少肥料損失,促進有效分蘗對養(yǎng)分的吸收與利用[16,25-27]。王海月等研究認為緩釋氮肥與常規(guī)尿素配施,可以增強水稻對養(yǎng)分元素的吸收利用,促進氮素向籽粒運轉(zhuǎn),提高氮肥利用率[21],本研究的結(jié)果與之基本一致。本研究表明,2年試驗中3個緩控釋肥配施速效肥處理較常規(guī)施肥T4處理分別平均提高氮素利用率49.93%、29.18%、9.96%,分別增加水稻氮素吸收量16.67%、9.07%、1.96%。這可能與緩控釋肥增加土壤氮素含量,保障水稻后期生長對氮素的需求,從而提升水稻對氮素的吸收,提高氮素利用率。陳立等認為緩釋肥是今后肥料發(fā)展的主要方向之一,具有環(huán)境友好且高效等優(yōu)點,能夠有效提高成熟期植株氮素積累和籽粒含氮量[28]。本研究表明,2年試驗中緩控釋肥配施速效肥處理較常規(guī)施肥T4處理分別平均提高籽粒氮素含量和秸稈氮素含量 1.14%、8.79%,這與前人的研究結(jié)果[28]一致。

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