鄂中地区油菜-水稻轮作制度中的氮肥适宜用量

伍德春， 肖习明， 刘丰国， 周健华， 张顺陶

(荆门市土壤肥料工作站， 湖北 荆门 448000)



鄂中地区油菜-水稻轮作制度中的氮肥适宜用量

伍德春， 肖习明， 刘丰国， 周健华， 张顺陶

(荆门市土壤肥料工作站， 湖北 荆门 448000)

为明确鄂中地区油菜-水稻轮作条件下适宜的氮肥施用量，在水稻土上进行油菜-水稻轮作中不同氮肥施用量对作物产量及土壤碱解氮含量影响的田间试验。结果表明，在土壤碱解氮为125 mg/kg的中等肥力水稻土，施氮肥后的增产率油菜为3.9%～41.5%，水稻为7.3%～42.5%，全年8.3%～41.3%；氮肥最高施用量为水稻78.1 kg/hm2，油菜62.3 kg/hm2，全期72.4 kg/hm2；氮肥最佳施用量为水稻75.8 kg/hm2，油菜58.0 kg/hm2，全期70.9 kg/hm2。土壤碱解氮与油菜、水稻施氮增产率符合二次曲线关系，土壤施氮前后碱解氮增量与施氮量符合线性关系。

油菜-水稻轮作； 氮肥； 适宜用量； 鄂中地区

近年来，随着单位面积肥料用量的不断增加，土壤养分收支平衡均表现由亏缺逐渐转为盈余[1-2]。但施用氮肥在增加产量效益的同时，也出现了一系列的问题，如土壤肥力不断升高，肥料的增产效应逐渐降低，单位面积氮肥残留量增加等[3-5]。为此，前人针对不同区域、不同土壤肥力及不同作物进行大量的肥料效应试验，确定了一定区域范围内适宜的施肥指标体系[6]，以提高肥料利用率和生产效益。曾祥明等[7]研究表明，在不同基础地力水平下，优化施肥处理均能提高氮肥吸收利用率及偏生产力；合理的施肥能够明显提高土壤有机质含量、土壤肥力及作物产量[8-10]。但这些研究均以单季作物为主要对象，与油菜-水稻轮作结合的研究鲜有报道，并且从区域角度开展的研究也较少，很难为区域性的氮肥合理配置及调控提供依据[11]。油菜-水稻轮作制是长江中下游最具代表性和分布最广泛的耕作制度，而鄂中地区作为油菜-水稻轮作的主要生产区之一，在农业生产中占有举足轻重的地位。目前，油菜-水稻轮作制度下的氮肥适宜施用量未见研究，其投入适宜量仍不明确。为此，笔者等以鄂中地区油菜-水稻轮作模式为研究对象，分析不同氮肥投入量对土壤肥力及作物产量的影响，并探讨二者与氮肥投入量的关系，以期为该区域内油菜-水稻轮作制中氮肥合理施用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验在湖北省荆门市掇刀区何场村进行，土壤质地中壤，地力水平中等。土壤基础理化性质为有机质21.4 g/kg，碱解氮125 mg/kg，有效磷13.5 mg/kg，速效钾116 mg/kg，容重1.03 g/cm3，pH6.1。油菜品种为中油杂12号，水稻品种为扬两优6号。试验肥料为尿素(N 46%)、过磷酸钙(P2O512%)和氯化钾(K2O 60%)。

1.2 试验设计

根据氮肥用量不同，设置N0(CK)、N1、N2、N3、N4、N5、N6和N7共8个处理，即油菜、水稻种植季每季分别施N量为0 kg/hm、30 kg/hm2、45 kg/hm2、60 kg/hm2、75 kg/hm2、90 kg/hm2、105 kg/hm2和120 kg/hm2。小区面积20 m2，随机区组排列，3次重复。油菜种植季施P2O5195 kg/hm2，K2O 67.5 kg/hm2； 水稻种植季施P2O5180 kg/hm2，K2O 75 kg/hm2。氮肥按基肥、苗肥和拔节肥以5∶2∶3比例分配，磷肥全部作底肥，钾肥按底肥70%、拔节肥30%施用。

1.3 测定项目及数据处理

在试验前采集全田基础土样，试验小区划定后，分别在油菜、水稻基肥施肥前和施肥后20 d采集各小区耕种层(0～20 cm)土样，土壤理化指标按土壤常规测试法[12]分析。分别在油菜、水稻成熟收获时各小区测实产。试验数据采用Excel 2003、DPS 2000统计软件进行方差分析和多重比较(LSD法)。

2 结果与分析

2.1 氮肥在油菜-水稻轮作中的增产效果

由表1看出，在油菜-水稻轮作中，各施氮肥处理的作物产量均高于对照(N0)，油菜不同施氮处理较对照的增产率为3.9%～41.5%，其中，以N2处理最高(45 kg/hm2)，之后随施氮量的增加，增产率降低；水稻不同施氮量处理较对照的增产率为7.3%～42.5%，其中，以N3处理的增产幅度最高(60 kg/hm2)，之后随施氮量增加，增产幅度下降。油菜-水稻轮作中，氮肥在水稻上的增产效果优于油菜。

表1 不同施氮量处理油菜和水稻的产量

注：表中同列数字后不同字母表示差异达显著水平(p<0.05)(下同)。

Note: Different letters in the same column indicated 5% significant level. The same below.

2.2 氮肥在油菜-水稻轮作中的最高施用量和最佳施用量

2.2.1 最高施氮量 从氮肥用量(x)与油、稻产量(y)值的肥效回归方程(图1)分析得出，不施氮的基础产量水稻为5 485.6 kg/hm2，油菜为1 764.8 kg/hm2，施氮的初始产量增加值水稻为47.97 kg/hm2、油菜为20.879 kg/hm2，代表肥料效应曲率程度和方向的数值分别为-0.307和-0.167 5。说明，氮肥对水稻的增产效果大于油菜，而过量施用后减产效果也大于油菜。

采用最小二乘法得出氮肥最高施用量为油菜62.3 kg/hm2、水稻78.1 kg/hm2。氮肥最高施用量条件下，产量分别为油菜2 415.4 kg/hm2、水稻7 359.47 kg/hm2。

2.2.2 最佳施氮量 按单价油菜4.8元/kg、水稻2.5元/kg、氮肥(N)3.6元/kg计算，氮肥最佳施用量为油菜58.0 kg/hm2，水稻75.8 kg/hm2。在氮肥最佳施用量条件下，产量分别为油菜2 412.4 kg/hm2，水稻7 357.8 kg/hm2。

图 1 油菜—水稻轮作施氮量与产量的肥效回归曲线

图2 油菜—水稻轮作土壤碱解氮(N)含量与施氮增产率回归曲线

Fig.2 Regression curve of soil available N content and yield increasing rate in rape-rice rotation

2.3 土壤碱解氮与氮肥的增产效应

对土壤碱解氮含量与油菜、水稻施氮量增产率的研究表明，土壤碱解氮含量与氮肥增产率的关系符合二次多项式曲线方程(图2)。根据方程得出，当水稻施氮处理增产率为0%时，土壤碱解氮含量为155 mg/kg；当油菜施氮处理增产率为0%时，土壤碱解氮含量为153 mg/kg。由此可见，土壤碱解氮含量对油菜、水稻施氮量增产率的影响基本一致。

2.4 土壤碱解氮与氮肥施用量的相关性

2.4.1 施氮前后土壤碱解氮的含量变化 从表2看出，在油菜-水稻轮作中，土壤碱解氮含量在氮肥施用前后差异明显。施氮后土壤碱解氮含量较施氮前的增幅为水稻生长季10.6%～38.4%，油菜生长季11.8%～48.3%，且增幅随施氮量的增加而增加。N0处理在施肥前、后土壤碱解氮含量有较小幅度的提升，这可能是由于耕作层水稻土中有机物质(如秸秆类)矿化或厌氧条件下硝态氮转化为铵态氮引起的变化。

表2 油菜-水稻轮作中施氮前后土壤碱解氮(N)的含量

2.4.2 土壤碱解氮与氮肥施用量的直线方程关系 氮肥施用量与施氮后土壤碱解氮增加量符合直线方程关系。应用施氮量与土壤碱解氮增加量的直线方程求出，土壤碱解氮在本底值上每增加1%时，油菜需施氮肥2.8 kg，水稻需施氮肥3.5 kg。由此看出，水稻田需氮量明显多于油菜田。表明，在油菜、水稻生产上，土壤碱解氮的含量可通过施氮肥进行调节。

3 结论与讨论

1) 在鄂中地区中等肥力水稻土，油菜-水稻轮作中，油菜、水稻施氮均有显著增产效果，其中，水稻施用氮肥增产效果优于油菜。在栽培管理中，氮肥最佳施用量为油菜58.0 kg/hm2、水稻75.8 kg/hm2。在氮肥最佳施用量条件下，产量分别为油菜2 412.4 kg/hm2、水稻7 357.8 kg/hm2。土壤的基础地力在作物施肥管理中占有重要的地位。研究结果可看出，在中等地力条件下，降低氮肥投入量并未使作物减产，反而有明显的增产效果，这与韩宝吉等[13]研究结果相似。

2) 有研究表明，提高土壤肥力能够增加作物氮素吸收总量，使当季氮素利用率提高，合理施氮又是保持和提高土壤供氮能力的有效措施[14]。在鄂中地区中等肥力水稻土上，油菜-水稻轮作氮肥最高施用量为油菜62.3 kg/hm2、水稻78.1 kg/hm2，最佳施用量为油菜58.0 kg/hm2、水稻75.8 kg/hm2。

3) 鄂中地区中等肥力水稻土的土壤碱解氮与油菜、水稻施氮增产率关系符合二次曲线模型，土壤施氮前后的碱解氮增加量与氮肥施用量的关系符合线性模型。此关系的得出为鄂中地区油菜-水稻轮作条件下土壤氮素养分正确评价和氮肥的合理施用提供了一定的理论依据。

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(责任编辑： 姜 萍)

Optimum Application Rate of Nitrogen Fertilizer in Rapeseed-rice Rotation System in Central Hubei

WU Dechun, XIAO Ximing, LIU Fengguo, ZHOU Jianhua, ZHANG Shuntao

(JingmenSoilandFertilizerStation,Jingmen,Hubei448000,China)

To explore the optimum application rate of nitrogen fertilizer in rapeseed-rice rotation system in central Hubei, a field experiment was conducted in paddy soil to explore the effects of various N application amount on crop yield and soil alkali-hydrolyzable nitrogen content. Results: In medium-fertility paddy soil with soil available N 125 mg/kg, after applying N fertilizer the yield increasing rate was respectively 3.9%～41.5%(rape), 7.3%～42.5%(rice) and 8.3%～41.3%(whole year); The maximum N application amount was separately 78.1 kg/hm2(rice), 62.3 kg/hm2(rape)and 72.4 kg/hm2(whole period); The optimum N application amount was 75.8 kg/hm2(rice), 58.0 kg/hm2(rape) and 70.9 kg/hm2(whole period) respectively. Soil available N was of conical relationship with rape and rice yield increasing rate. Soil available N increment before and after applying N fertilizer has linear relationship with N application amount.

rice rape rotation; nitrogen fertilizer; optimum application rate; central Hubei

2014-09-24； 2015-04-10修回

伍德春(1973-)，男，农艺师，从事土壤肥料技术推广。 E-mail：1203346660@qq.com

1001-3601(2015)05-0232-0042-03

S344.17

A