氮肥用量对双季稻产量和氮肥利用率的影响

王秀斌， 徐新朋， 孙 刚， 孙静文, 梁国庆， 刘光荣， 周 卫*

(1 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，农业部植物营养与肥料重点实验室，北京 100081； 2 江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所，南昌 330200)

氮肥用量对双季稻产量和氮肥利用率的影响

王秀斌1， 徐新朋1， 孙 刚2， 孙静文1, 梁国庆1， 刘光荣2， 周 卫1*

(1 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，农业部植物营养与肥料重点实验室，北京 100081； 2 江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所，南昌 330200)

试验采用田间小区试验，设置7个氮肥用量(N 0、 60、 120、 180、 240、 300和360 kg/hm2)，研究了江西省高产田、 中产田和低产田双季稻最佳施氮量，以及不同施氮水平对水稻产量、 氮肥贡献率、 土壤氮素依存率和氮肥利用率的影响。结果表明，低产田、 中产田和高产田分别在施氮量为120、 180和240 kg/hm2处理取得高产； 氮肥贡献率在低产田和中产田上大于高产田，且分别在施氮处理为N 120、 180和240 kg/hm2达到最大；土壤氮素依存率为高产田>中产田>低产田，且在一定范围内随着施氮量的增加，土壤氮素依存率逐渐降低； 氮肥吸收利用率为低产田>中产田>高产田，氮肥农学效率、 氮肥生理利用率和氮肥偏生产力低、 中、 高产田间差异不大。高、 中、 低产田氮肥农学利用率、 氮肥吸收利用率和氮肥偏生产力随氮肥用量增加而降低，而氮肥生理利用率各施氮处理间变化不大。综合产量和氮肥利用率得出，低产田、 中产田和高产田双季稻适宜施氮量分别为N 120、 180和240 kg/hm2。

高、 中、 低产田； 双季稻； 产量； 氮肥施用量； 氮肥利用率

Abstract: Field trials with seven treatments of N application rates(N 0, 60, 120, 180, 240, 300 and 360 kg/ha) were set up to determine the optimum N application rate, and to identify the responses of N fertilization contribution rate, soil N dependent rate and N use efficiency to different N application rates in paddy fields with different yield levels(high, middle and low). The results show that the low-, middle-, and high-yield paddy fields have the highest grain yields under the application rates of N 120, 180 and 240 kg/ha, respectively. The nitrogen fertilization contribution rates(NCR) in the low- and middle- yield fields are larger than that in the high-yield field, and the highest NCRs are acquired in the treatments of N 120, 180 and 240 kg/ha for the three fields separately. Soil nitrogen dependent rates(SNPR) are in the order: high-yield field > middle-yield field > low-yield field, and the SNPR is decreased with the increase of N application rates to some extent. The trend of nitrogen recovery efficiency(NRE) is low-yield field > middle-yield field > high-yield field, whereas no distinct differences exist for nitrogen agronomic efficiency(NAE), nitrogen physiological efficiency(NPE) and nitrogen partial factor productivity(PFPN) among high-, middle-, and low-yield paddy fields. All NAE, NRE and PFPNin high-, middle-, and low-yield paddy fields are decreased with the increase of N application rates, while NPE remains relatively stable among different fertilization treatments. The optimum N application rates for double cropping rice in low-, middle- and high- yield fields are N 120, 180 and 240 kg/ha, respectively.

Keywords: High-, middle-, and low-yield paddy fields; double cropping rice; yield; nitrogen fertilizer application rate; nitrogen use efficiency

1 材料与方法

1.1 试验材料

表1 试验地块土壤理化性质

注(Note)： LYF—Low yield field； MYF—Middle yield field； HYF—High yield field.

1.2 试验设计

早稻与晚稻试验设置7个施氮处理，具体为施氮(N)0、 60、 120、 180、 240、 300和360 kg/hm2，分别以N0、 N60、 N120、 N180、 N240、 N300和N360表示。小区面积20 m2，重复3次。所有小区磷肥施用量均为P2O590 kg/hm2，钾肥施用量为K2O 120 kg/hm2。磷、 钾肥均在基肥一次施入，氮肥按基 ∶蘖 ∶穗肥比例40 ∶30 ∶30施用。氮肥用尿素(含N 46.4%)，磷肥用过磷酸钙(含P2O512%)，钾肥用氯化钾(含K2O 60%)。试验小区田埂用塑料薄膜包裹覆盖以防止窜水窜肥，其他按当地高产方案管理。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 氮含量测定 植株样品整株取样装网袋放入烘箱中于105℃杀青后，75℃烘干，称重，粉碎，过筛。样品经H2SO4-H2O2消煮后定容，过滤，采用流动注射分析仪测定全氮含量。

1.3.2 测产与考种 每个小区单打单收，田间直接测定产量，取1 kg水稻子粒样品，烘干后计算含水量，再通过含水量折算出实际产量。

1.3.3 计算方法

氮肥贡献率=(施氮区产量-不施氮区产量)/施氮区产量×100%

土壤氮素依存率=不施氮区地上部吸氮量/施氮区地上部吸氮量×100%

氮肥农学利用率=(施氮区产量-不施氮区产量)/施氮量

氮肥吸收利用率=(施氮区地上部吸氮量-不施氮区地上部吸氮量)/施氮量×100%

氮肥生理利用率=(施氮区产量-不施氮区产量)/(施氮区地上部吸氮量-不施氮区地上部吸氮量)

氮肥偏生产力=施氮区产量/施氮量

1.3.4 统计方法 采用Microsoft Excel 2007软件和SPSS 17.0数据处理系统进行数据统计。

2 结果与分析

2.1不同施氮量对不同产量水平稻田水稻产量的影响

表2显示，不施氮处理(N0)均是高产田产量最高，其次是中产田，低产田最低。高、 中、 低三个产量水平下稻田早稻和晚稻产量变化呈现相同的趋势，即，随着施氮量的增加，产量呈先增加后缓慢减少的趋势，施氮处理比N0的产量均有显著增加。低产田在施氮量为N 120 kg/hm2处理产量达到最大(此后施氮量增加，产量增加不显著)，早稻和晚稻比N0分别增产了72.0%和62.9%；中产田在施氮量N 180 kg/hm2时产量达到最大，早稻和晚稻比N0分别增产了73.5%和77.1%；而高产田则是在施氮量为N 240 kg/hm2时产量达到最大，早稻和晚稻比N0分别增产了64.5%和56.8%。最大增产率表现为低产田和中产田大于高产田，施用氮肥对水稻产量的影响为中、低产田明显高于高产田。

表2 不同施氮量下双季稻产量及增产率

注(Note)： LYF—Low yield field； MYF—Middle yield field； HYF—High yield field.同列数据后不同字母表示相同肥力水平土壤不同处理间在0.05水平差异显著 Values followed by the different letter within a column are significantly different among the treatments in the same fertility level field at the 0.05 level.

2.2不同施氮量对高、中、低产田氮肥贡献率和土壤氮素依存率的影响

由表3可以看出随着施氮量的增加，各试验田的氮肥贡献率(NCR)均呈现先升后降的趋势，且低产田和 中产田大于高产田。低产田、 中产田和高产田的NCR分别在施氮量为N 120、 180和240 kg/hm2的处理中达到最大值(此后施氮量增加， NCR增加不显著)，其早稻分别为41.9%、 42.4%和39.2%， 晚稻分别为38.6%、43.5%和36.2%。

表3 不同施氮量对稻田氮肥贡献率和土壤氮素依存率的影响(%)

注(Note)： LYF—Low yield field； MYF—Middle yield field； HYF—High yield field; NCR—Nitrogen fertilization contribution rate; SNDR—Soil nitrogen dependent rate. 同列数据后不同字母表示相同肥力水平土壤不同处理间在0.05水平差异显著 Values followed by the different letter within a column are significantly different among the treatments in the same fertility level field at the 0.05 level.

这一结果与获得最高产量施氮处理是一致的。而土壤氮素依存率(SNDR)各施氮水平下均表现为高产田>中产田>低产田，且随着施氮量的增加，土壤氮素依存率(SNDR)逐渐降低，当达到最高产量施氮量后不再显著下降。

2.3不同施氮量对高产田、中产田和低产田氮肥利用率的影响

表4和表5显示，无论早稻还是晚稻试验，随氮肥用量增加，高、 中、 低产田氮肥农学利用率(NAE)均呈逐渐降低的趋势，早稻最高产量施氮量下NAE分别为22.3、 17.8和13.5 kg/kg，晚稻分别为20.8、 18.3和13.8 kg/kg。

无论早稻还是晚稻试验，氮肥吸收利用率(NRE)均表现为低产田>中产田>高产田；随氮肥用量的增加，高、 中、 低产田NRE显著降低，早稻最高产量施氮量下NRE分别为44.2%、 33.2%和23.5%，晚稻分别为43.5%、 30.5%和23.8%。

表4 不同施氮量下早稻氮肥利用率

注(Note)： LYF—Low yield field； MYF—Middle yield field； HYF—High yield field; NAE—Nitrogen agronomic efficiency； NRE—Nitrogen recovery efficiency； NPE—Nitrogen physiological efficiency； PFPN—Nitrogen partial factor productivity. 同列数据后不同字母表示相同肥力水平土壤不同处理间在0.05水平差异显著 Values followed by the different letter within a column are significantly different among the treatments in the same fertility level field at the 0.05 level.

表5 不同施氮量下晚稻氮肥利用率

注(Note)： LYF—Low yield field； MYF—Middle yield field； HYF—High yield field; NAE—Nitrogen agronomic efficiency； NRE—Nitrogen recovery efficiency； NPE—Nitrogen physiological efficiency； PFPN—Nitrogen partial factor productivity. 同列数据后不同字母表示相同肥力水平土壤不同处理间在0.05水平差异显著 Values followed by the different letter within a column are significantly different among the treatments in the same fertility level field at the 0.05 level.

3 讨论

3.1 氮肥用量与水稻产量

3.2 氮肥用量与氮肥利用率

4 结论

1) 随着施氮量的增加，高、 中、 低产田早稻和晚稻产量均呈现先增加后减少的趋势，双季稻低、 中和高产田的适宜施氮量分别是N 120、 180 和240 kg/hm2，在此施氮量下水稻子粒产量均达到最大，此后施氮量增加，产量增加不显著或有降低；最大增产率表现为低产田、 中产田>高产田，施用氮肥对水稻产量的影响为中、 低产田明显高于高产田。

2) 随着施氮量的增加，氮肥贡献率均呈现先升高后降低的趋势，且低、 中产田大于高产田。低产田、 中产田和高产田的氮肥贡献率分别在施氮量为N 120、 180和240 kg/hm2的处理达到最大，而土壤氮素依存率则表现为高产田>中产田>低产田，且在一定范围内随着施氮量增加，土壤氮素依存率逐渐降低，当达到最高产量施氮量后不再显著减少。

3) 氮肥吸收利用率为低产田>中产田>高产田，氮肥农学利用率、 氮肥生理利用率和氮肥偏生产力同一施氮量下低、 中、 高产田间互有高低。高、 中、 低产田氮肥农学利用率、 氮肥吸收利用率和氮肥偏生产力随氮肥用量增加而降低，而氮肥生理利用率各施氮处理间变化不大；最高产量施氮量下氮肥农学利用率低、 中、 高产田早稻分别为22.3、 17.8和13.5 kg/kg，晚稻分别为20.8、 18.3和13.8 kg/kg；最高产量施氮量下氮肥吸收利用率低、 中、 高产田早稻分别为44.2%、 33.2%和23.5%，晚稻分别为43.5%、 30.5%和23.8%。

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Effectsofnitrogenfertilizationongrainyieldandnitrogenuseefficiencyofdoublecroppingrice

WANG Xiu-bin1, XU Xin-peng1, SUN Gang2, SUN Jing-wen1, LIANG Guo-qing1, LIU Guang-rong2, ZHOU Wei1*

(1InstituteofAgriculturalResourceandRegionalPlanning,CAAS/KeyLabofPlantNutritionandFertilizerResearch,MOA,Beijing100081,China; 2InstituteofSoilandFertilizer&ResourcesandEnvironment,JiangxiAcademyofAgriculturalSciences,Nanchang330200,China)

2013-02-28接收日期2013-06-15

现代农业产业技术体系建设专项资金(CARS-01-31)；农业部公益性行业(农业)科研专项(201003016)；国家重点基础研究发展计划(2013CB127405)项目资助。

王秀斌(1975—)， 男， 山西偏关人， 博士， 副研究员， 主要从事作物高效施肥方面的研究。E-mail： wangxb@caas.ac.cn * 通信作者 Tel: 010-82108671, E-mail： wzhou@caas.ac.cn

S511.062.01

A

1008-505X(2013)06-1279-08