不同类型高效氮肥对麦茬稻产量、氮肥利用率及经济效益的影响

林海涛 吴小宾 王江涛 沈玉文 刘苹 宋效宗

摘要：稻麥轮作是我国黄淮稻区最重要的农业种植模式之一。缓释氮肥作为高效氮肥类型在单双季稻上均具有良好的增产增效作用，但在麦茬稻的肥效研究却鲜有报道，因此研究不同类型高效氮肥的肥效并筛选出合适的种类，对实现麦茬稻减肥增效具有重要意义。本研究通过大田小区试验，以不施氮和农民习惯施氮（普通尿素分次施肥）为对照，在氮肥用量减少20%及一次性施肥条件下研究三种高效氮肥（水性树脂包膜尿素、水性树脂+改性腐植酸包膜尿素、稳定性尿素）对麦茬稻生长中期叶绿素含量、植株氮含量、氮肥利用率、产量构成因子、产量及经济效益的影响。结果表明，与农民习惯施氮相比，三种高效氮肥提高了水稻生长中期的叶绿素含量;植株氮含量却未有明显变化，较好地实现了氮素供需在水稻生长时期的匹配，促进水稻的生殖生长，提高穗实粒数和千粒重;大幅提高氮肥利用率，增加水稻产量和经济效益。三种高效氮肥中，水性树脂+改性腐植酸包膜尿素表现最为突出，是实现水稻减肥增效的最佳选择，比农民习惯施氮氮肥利用率提高62.0%，产量增加4.6%，相对收益增加2 310.5元/hm2。

关键词：高效氮肥;麦茬稻;氮肥利用率;产量;经济效益

中图分类号：S143.1：S511.062  文献标识号：A  文章编号：1001-4942（2020）11-0036-05

Effects of Different Types of High-Efficiency Nitrogen Fertilizers

on Yield， Nitrogen Use Efficiency and Economic

Benefit of Wheat Stubble Rice

Lin Haitao1， Wu Xiaobin2，3， Wang Jiangtao1， Shen Yuwen1， Liu Ping1， Song Xiaozong1

（1. Institute of Agricultural Resources and Environment， Shandong Academy of Agricultural Sciences/

Key Laboratory of Wastes Matrix Utilization， Ministry of Agriculture and Rural Affairs/ Shandong

Provincial Engineering Research Center of Environmental Friendly Fertilizers， Jinan 250100， China;

2. Shandong Rice Research Institute， Jinan 250100， China;

3. Hydrobiology Research Center， Shandong Academy of Agricultural Sciences， Jinan 250100， China）

Abstract Rice-wheat rotation is one of the most important agricultural cultivation patterns in Huanghe-Huaihe-Haihe rice area of China. Slow-release nitrogen fertilizers as a type of high-efficiency nitrogen fertilizers have good effects on increasing yield and nitrogen use efficiency （NUE） in single and double cropping rice production， but researches on fertilizer efficiency in the wheat stubble rice field were rarely reported. Therefore， it is of great significance to studying the fertilizer efficiency of different types of high-efficiency nitrogen fertilizers and selecting the appropriate kinds to achieve higher efficiency with less nitrogen application. In this study， field experiment was conducted to study the effects of three kinds of high-efficiency nitrogen fertilizer （waterborne resin coated urea， waterborne resin and humic acid coated urea and stable urea） on chlorophyll content， nitrogen content of plant， NUE， yield components， yield and economic benefits in wheat stubble rice under different treatments of 20% reduction in nitrogen application， one-off application of high-efficiency nitrogen fertilizer， no nitrogen and conventional nitrogen fertilization. The results showed that compared with conventional nitrogen fertilization， the chlorophyll content in the middle period of rice growth increased significantly under the three kinds of high-efficiency nitrogen fertilizer treatments， but the nitrogen content of rice plants did not change significantly， indicating that the three kinds of high-efficiency nitrogen fertilizer realized the matching of nitrogen supply and demand in temporal. The three high-efficiency nitrogen fertilizer treatments promoted the reproductive growth so as to increase the grain number per ear， effective grain number per ear and 1 000-grain weight， and also greatly improved the NUE， yield and economic benefit of rice. Among the three kinds of high-efficiency nitrogen fertilizers， waterborne resin and humic acid coated urea was the best choice to achieve nitrogen reduction and NUE increase in rice;compared with the conventional fertilizer treatment， the NUE， yield and relative income increased by 62.0%， 4.6% and 2 310.5 yuan/hm2， respectively.

Keywords  High-efficiency nitrogen fertilizer; Wheat stubble rice; Nitrogen use efficiency; Yield; Economic benefit

稻麦轮作是我国一种主要的粮食作物种植制度，在黄淮海稻区具有突出的重要地位，仅在江苏一省就超过130万公顷。大量研究表明，我国稻麦轮作区普遍存在化肥过量施用的现象[1-3]。过量施用氮肥不仅加剧氮的损失，造成资源浪费和农业生产成本增加，还对环境质量构成威胁。缓释氮肥作为高效氮肥，具有增产、提高肥料利用率和保护生态环境的作用[4-16]。目前，缓释氮肥的肥效研究主要集中在单双季稻上，而关于缓释氮肥对麦茬稻产量和肥料利用率的影响报道较少，尤其涉及麦茬稻高效氮肥减量一次性施用的研究则更少。由于稻麦轮作涉及水旱轮作，其土壤供肥特征不同于长江中下游的单季稻和华南的双季稻，不同高效氮肥种类减量一次性施用的肥效在稻麦轮作体系中会出现差异[17，18]。因此，研究不同高效氮肥品种减量一次性施用对麦茬稻产量和肥料利用率的影响具有重要意义。本研究通过田间小区试验，探讨高效氮肥减量对麦茬稻产量、氮肥利用率和经济效益的影响，以期为筛选出适用于麦茬稻的高效氮肥品种，实现麦茬稻减肥增效提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试肥料：普通氮肥为小颗粒尿素（N≥43%），高效氮肥分别为水性树脂包膜尿素（N≥43%）、水性树脂+改性腐植酸包膜尿素（N≥43%）、稳定性尿素（N≥43%，含硝化抑制剂），磷肥为重过磷酸钙（P2O5≥46%），钾肥为氯化钾（K2O≥46%）。供试水稻品种为临稻16，茬口是麦茬稻。试验地土壤为潮土型淹水水稻土，耕层土壤（0～20 cm）有机质含量为22.3 g/kg、碱解氮98.3 mg/kg、有效磷35.7 mg/kg、速效钾167.4 mg/kg，pH值7.4。

1.2 试验设计

试验于2018年6月在山东省临沂市河东区郭太平镇进行。共设5个处理，分别为CK：对照（不施氮）;FP处理：农民习惯施肥，即氮肥基施50%，分蘖、拔节期各追施25%;SRF1处理：水性树脂包膜尿素，一次性基施;SRF2处理：水性树脂+改性腐植酸包膜尿素，一次性基施;SRF3处理：稳定性尿素，一次性基施。随机区组排列， 重复3次。小区面积为10 m×3 m=30 m2。

1.3 试验方法

农民习惯施肥处理施氮量为270 kg/hm2;高效氮肥各处理施氮量均为216 kg/hm2，比农民习惯施氮减量20%。所有处理磷、钾肥种类和用量相同且均为基施。磷肥用重过磷酸钙，施磷（P2O5）量为120 kg/hm2，钾肥用氯化钾，施钾（K2O）量为120 kg/hm2。基肥施用方法为一次性地面撒施后立即旋耕翻地，之后耙平起垄整畦灌水;追肥为人工畦间表面撒施。整个试验过程中，除了氮肥施用不同外，灌溉、除草、喷洒农药等其它农艺措施均相同。

1.4 项目测定

叶绿素含量测定：分别于分蘖期（施肥后14 d）、拔节期（施肥后40 d）、孕穗期（施肥后48 d）在每小区内随机选取20片叶，用SPAD-502叶绿素仪测定叶绿素含量。生物量测定：分别在分蘖期、拔节期、孕穗期、收获期每小区随机取5株完整植株，植株混合后经105℃杀青15 min，75℃下烘干至恒重，获得生物量指标。植株氮含量测定：参考《土壤农化分析方法》进行。计产与考种：水稻成熟时，每小区选3个1 m2样方收获测产，同时取1 m双行水稻用于考种，测定公顷穗数、穗粒数、穗实粒数、千粒重。

氮肥利用率（%）=（施氮处理氮吸收量-不施氮处理氮吸收量）/施氮量×100。

氮吸收量为完整植株氮吸收量包括稻谷吸收量和稻草氮吸收量的总和。

1.5 数据处理

用Microsoft Excel 2010软件对试验数据进行整理和作图;用DPS 7.05软件进行单因素方差分析，多重比较采用Duncans新复极差法，显著性水平P<0.05。

2 结果与分析

2.1 不同高效氮肥处理对水稻关键生育期叶片叶绿素含量的影响

从图1可以看出，与不施氮肥对照相比，施氮各处理叶片叶绿素含量在分蘖、拔节、孕穗期均显著增加。不同氮肥处理叶片叶绿素含量在各生育期存在明显差异。分蘖期，4种氮肥处理叶片叶绿素含量差异并不显著;拔节期差异开始显现，SRF2、SRF3处理显著高于SRF1、FP处理， SRF2与SRF3差异不显著， SRF1与FP差异也不显著;孕穗期SRF1显著高于其他2个高效氮肥处理。表明，施用高效氮肥有利于提高水稻生長中期的叶绿素含量，促进光合作用，SRF2、SRF3主要提高拔节期的光合作用，而SRF1主要提高孕穗期的光合作用。

2.2 不同高效氮肥处理对水稻关键生育期植株氮含量的影响

由图2可知，与不施氮肥对照相比，施氮各处理水稻植株氮含量在拔节、孕穗期均显著增加，其中拔节期增幅最大。不同氮肥处理水稻植株氮含量在各生育期也存在差异，拔节期明显高于孕穗期。但4种氮肥处理水稻植株氮含量拔节期差异并不明显，孕穗期差异也不明显。尽管FP处理在分蘖期和拔节期追施两次氮肥，但植株氮含量差异并不明显，表明三种高效氮肥在一次性施用条件下氮素供需在关键生育期均实现了较好匹配，起到分次施氮对氮素供应的保障作用，从而说明高效氮肥一次性施用是可行的。

2.3 不同高效氮肥处理对水稻产量构成因子的影响

由表1看出，与对照相比，施氮各处理公顷穗数显著增加，穗粒数也有增加的趋势。不同氮肥处理对水稻产量构成因子的影响也存在明显差异。FP处理公顷穗数最多，且与其他处理差异不显著，而施用高效氮肥的2个高效处理间差异不显著;SRF1穗粒数最大，且与其他处理差异显著，SRF2、SRF3与FP差异不显著;SRF1穗实粒数最大，且与FP、SRF3差异显著，但与SRF2差异未达显著水平。各施氮处理中，SRF2千粒重最高，且与FP、SRF1差异显著，但与SRF3差异未达显著水平。表明，与农民习惯施肥相比，高效氮肥处理更有利于水稻的生殖生长，提高穗实粒数和千粒重，其中水性树脂包膜氮肥处理在提高穗粒数和穗实粒数方面更有优势，水性树脂+腐植酸包膜氮肥处理对提高千粒重效果更好。

2.4 不同高效氮肥处理对氮肥利用率的影响

由图3看出，与农民习惯施肥相比，施用高效氮肥的SRF1、SRF2、SRF3处理水稻氮肥利用率均大幅增加，分别提高17.5、18.9、13.3个百分点，即分别增加57.2%、61.7%和43.3%。表明，施用高效氮肥有利于减少氮肥用量，大幅提高水稻氮肥利用率，其中，水性树脂包膜氮肥处理和水性树脂+腐植酸包膜氮肥处理效果较好，而稳定性氮肥处理效果相对较差。

2.5 不同高效氮肥处理对水稻产量和经济效益的影响

由表2看出，各处理产量依次表现为：SRF2>SRF1>SRF3>FP>CK，表明施用氮肥仍然是保障水稻高产的重要因素。但不同氮肥处理产量存在显著差异，SRF2、SRF1、SRF3、FP较CK分别增产24.9%、23.6%、19.6%、19.5%，较FP分别增产4.6%、3.5%和0.1%，且SRF2、SRF1与FP、SRF3产量差异达到显著水平。每公顷相对收益，SRF2>SRF1>SRF3>FP，SRF2、SRF1、SRF3较FP分别增加2310.5、2156.0、1608.2元;经济效益，SRF2、SRF1、SRF3较FP分别提高1.88、1.75倍和1.31倍。

3 讨论与结论

提高水稻关键生育期叶片叶绿素含量和植株氮含量对促进水稻光合作用、增加产量非常有利。本研究表明，与农民习惯施肥相比，在减少氮肥用量20%且一次性施用条件下，高效氮肥仍能提高水稻中期叶片叶绿素含量并且使水稻关键生育期植株氮含量不下降。这与前人的研究结果基本一致[16]，原因可能与三种高效氮肥在一次性施用条件下氮素供需在关键生育期均实现了较好匹配，并起到分次施氮对氮素供应的保障作用有关。

提高单位面积穗数、穗粒数和穗实粒数是增加水稻产量的重要途径。本研究表明，减量施用高效氮肥会显著降低公顷穗数，这也与田小海[16]的研究结果一致;同时提高千粒重和穗实粒数，这与前人的研究结果一致[11-13，18]。公顷穗数的下降可能与高效氮肥前期氮素供应相对较少导致水稻分蘖数较小有关，但分蘖数的下降并不意味着产量的下降，施用高量氮肥往往会导致水稻旺长，增加无效分蘖，不利于产量的提高。

缓释氮肥能有效提高氮肥利用率[4-15]。本研究结果表明，与农民习惯施肥相比，施用高效氮肥各处理的氮肥利用率提高43.3%～62.0%。这可能是因为高效氮肥在水稻生长关键期氮素供应充足，保证了氮素的有效性，进而提高了氮肥各项利用指标。

缓释氮肥能有效提高水稻产量和经济效益[12，15]。本研究结果表明，施用氮肥仍然是保障水稻高产的重要因素，施用水性树脂包膜氮肥和施用水性树脂+腐植酸包膜氮肥处理的增产效果显著且经济效益较好，较农民习惯施肥分别增产3.5%和4.6%，每公顷相对收益分别增加2 156.0元和2 310.5元。这与前人的研究结果基本一致。虽然高效氮肥成本高于普通氮肥，但通过减少用量、提高产量、减少追肥人工成本投入后，足以弥补肥料成本劣势。因此施用高效氮肥较普通氮肥均显著提高农民纯收入，可达到减肥增效的目的。

不同类型高效氮肥对水稻产量的影响不同，因此高效氮肥品种的选择对实现麦茬稻减肥增效是至关重要的[11-15，17，18]。本研究表明，在水稻上，水性树脂+腐植酸包膜氮肥增产、增收效果最好，是最优选择，这与胡春花[13]的研究结果基本相符，而与王强[11]的研究结果有差异。这可能与包膜尿素的添加比例有关，后者只添加了20%;稳定性尿素增产效果较差，这与前人的研究结果基本一致。

总之，高效氮肥一次性施用可减少施氮量20%，产量增加0.1%～4.6%，经济效益提高1 608.2～2 310.5元/hm2，肥料利用率提高43.3%～62.0%，其中水性树脂+腐植酸包膜氮肥是实现麦茬稻化肥减施增效且能省工省时的最优选择。

参 考 文 献：

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