缓释配方肥在水稻生产中的应用效果及其施用技术研究

陆阳，何建桥，孙永泉，陈吉，刘文秀，沈明星，王海候*

(1.苏州市耕地质量保护站，江苏 苏州 215400；2.南京市耕地质量保护站，江苏 南京 210019；3.苏州市农业科学院，江苏 苏州 215100)

围绕实施乡村振兴战略，紧扣深化农业供给侧结构性改革这一主线，守住国家粮食安全底线，持续推动质量兴农和绿色发展，全面推进种植业高质量发展，农业农村部制定了《2019年种植业工作要点》，明确指出：坚持绿色引领，加快推进发展方式转变，深入开展化肥使用量零增长行动，保持化肥使用量负增长，确保到2020年化肥利用率提高到40%以上。为此，加快新型化肥技术集成创新，提炼一批化肥减量增效技术模式，示范推广化肥减量增效技术，增强科学施肥意识，十分迫切[1-3]。

“华昌”稳定性缓释配方肥是在现有复合肥产品基础上，根据水稻生长发育进程中的需肥特点，集合硝化抑制剂和脲酶抑制剂、氨稳定剂等长效肥料技术[4-7]，研发而成的一类新型水稻专用缓释配方肥料，具有肥效释放缓慢[7-9]、肥效持续期长[10-11]、肥料利用率高等特点[12]，在提升产品附加值的同时也有效降低了农民种植水稻的成本[13-14]。为有效发挥“华昌”稳定性缓释配方肥在水稻生产上的节肥、省工、节本、增产、增效作用，选择在苏州地区典型性黏性与砂性土壤区域，围绕水稻新型缓释肥料替代普通化肥、农机农艺结合等技术或模式，集成化学肥料减量的技术模式与要点，形成适合苏州市的科学施肥意见并推广应用，以期为“华昌”稳定性缓释配方肥在苏州地区水稻生产上的应用提供技术依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2019年6—11月，分别在黏性和砂性土壤区域进行。田块地力均匀一致、成片相连、灌排设施齐全、适合机械化作业。黏性土壤试验点选择在昆山市张浦镇农林科教示范园，前茬为小麦，土壤类型为黄泥土，土壤pH为6.15，有机质38.34 g·kg-1，全氮2.23 g·kg-1，速效氮181.44 mg·kg-1，速效磷16.76 mg·kg-1，缓效钾488.67 mg·kg-1，速效钾18.44 mg·kg-1；砂性土壤试验点选择在张家港市乐余镇联丰村，前茬为小麦，土壤类型为砂夹黄土，土壤pH为7.26，有机质22.8 g·kg-1，全氮1.58 g·kg-1，速效磷21.4 mg·kg-1，速效钾65.9 mg·kg-1。

“华昌”稳定性缓释配方肥(简称缓释配方肥)由张家港市华昌化工股份有限公司提供，产品含N 26%，P2O510%，K2O 15%。常规对照配方肥分别由各试验点购买当地主推的普通配方肥料，其中张家港市的水稻普通配方肥含N 15%，P2O510%，K2O 17%，昆山市的水稻普通配方肥含N 19%，P2O59%，K2O 17%。以常规粳稻品种南粳46作为供试水稻品种。

1.2 处理设计

基于缓释配方肥条件下水稻生产过程中氮素适宜减量比例试验。氮肥以当地常规用量为基准，即每667 m2用量黏性土壤18 kg、砂性土壤20 kg。以当地常规配方肥为对照，设缓释配方肥减(量)0%、8%、16%、24%、32%处理。肥料运筹：常规配方肥基肥、第1次蘖肥、第2次蘖肥、穗肥分别占50%、10%、10%和30%；缓释配方肥基肥、穗肥分别占70%和30%。基肥全部在机插秧时进行侧深施肥(5～10 cm深度)。

基于缓释配方肥条件下水稻生产过程中适宜施肥次数试验。在相同施氮水平条件下，以当地常规配方肥4次施肥措施(基肥、第1次蘖肥、第2次蘖肥、穗肥分别占50%、10%、10%和30%)为对照，设计减少施肥次数处理，主要是将蘖肥或穗肥与基肥一起施用，即设缓释配方肥基肥结合尿素4次施肥(基肥、第1次蘖肥、第2次蘖肥、穗肥分别占50%、10%、10%和30%)、3次施肥(基肥、第1次蘖肥、穗肥分别占50%、20%和30%)、2次施肥(基肥、穗肥分别占70%和30%)、1次施肥(100%基肥)处理。基肥全部采用侧深施肥(5～10 cm深度)。

缓释配方肥适宜施用方式试验。在相同施氮水平条件下，设4个施用方式处理，分别为常规配方肥面施、侧深施肥，缓释配方肥面施、侧深施肥。肥料运筹：常规配方肥基肥、第1次蘖肥、第2次蘖肥、穗肥分别占50%、10%、10%和30%；缓释肥料运筹基肥、穗肥分别占70%和30%。侧深施肥深度5～10 cm。

采用大区试验法，大区面积1 334～2 000 m2。每667 m2用种量4～5 kg，5月10—12日适时育秧，6月1日适时机插作业。试验以氮素为因子进行设计，氮肥常规用量在黏性、砂性土壤区域分别以每667 m218、20 kg为基准，不单独施用磷肥，钾肥在穗期追施，每667 m2总量控制在9～11 kg(根据基肥中K2O含量，在穗肥中补齐差异)。蘖肥于移栽后3～5 d、10～12 d追施，穗肥于8月中下旬追施。播栽作业、水浆管理、病虫害防治等其他农事作业措施与常规生产一致。

1.3 测定项目

水稻产量。每大区选择3个点，每个点10 m2，水稻齐根人工割下，装入尼龙网袋中，自然风干脱粒，计实际产量。

田面水总氮含量。于施用基肥后，分别在第2、5、8天左右，每个处理于田块前、中、后位置，各取1次田面水200 mL，于-18 ℃冷冻储存，采用Skalar流动分析仪测定总氮含量。

1.4 数据处理

数据采用Excel 2010整理，SPSS 26.0进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 减量比例

图1为基于缓释配方肥条件下不同氮肥减量处理的水稻产量测定结果。由图1可知，以常规配方肥为对照，黏性与砂性土壤区域对照的水稻667 m2产量分别为629、606 kg，在相同氮素用量条件下，施用缓释配方肥处理(减0%)较对照有显著的增产作用，增产率分别为7.8%和8.8%；随着缓释配方肥减量比例的增大，水稻产量均呈下降的变化趋势，减8%处理的水稻产量仍表现为高于常规对照，但两者差异不显著，减16%处理的水稻产量与常规施肥对照的水稻产量相近，减24%、减32%处理的水稻产量则显著低于常规施肥对照。可见，在黏性与砂性土水稻生产区域常规氮素施用水平基础上，通过施用缓释配方肥，氮素施用量减少16%并不影响水稻的稳产性。

柱上无相同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。图3、5同。

图2为基于缓释配方肥条件下不同氮肥减量处理在基肥后2、5、8 d稻田田面水总氮含量的测定结果。由图2可知，施肥之后砂性土壤的稻田田面水总氮含量总体低于黏性土生产区域，这可能与砂性土壤保肥性差等有关。施肥之后2种类型土壤田面水总氮含量随着施肥天数的增加呈下降趋势；不同处理之间，常规对照基肥后第2天的田面水总氮含量最高，明显高于缓释配方肥处理，常规对照田面水总氮含量在第5、8天迅速下降，这与常规肥料养分释放较快有关。随着减量比例的提高，田面水总氮含量也呈下降的变化趋势，缓释配方肥处理的田面水总氮含量在施用后2～8 d，虽然也表现为下降趋势，但变化幅度明显小于常规对照，且2种土壤类型的田面水总氮含量表现为相同的变化趋势。基肥施用第8天时常规对照、减0%、减8%、减16%、减24%、减32%处理的田面水总氮含量占施用第2天的比例，黏性土壤区域分别为14.3%、55.1%、62.6%、37.6%、39.9%和41.3%，砂性土壤区域分别为10.9%、52.6%、65.6%、68.4%、84.6%和73.6%。可见，缓释配方肥能有效控制氮素养分的释放。

图2 缓释配方肥减量处理对田面水总氮含量的影响

2.2 施肥次数

由图3可知，在相同施氮量条件下，缓释配方肥一次性基施，产量较常规对照有所降低，其中，黏性土壤区域减产3.7%，差异未达显著水平，砂性土壤区域减产12.3%，差异达显著水平，可见，将缓释配方肥一次性基施存在降低水稻产量稳定性的风险。缓释配方肥结合尿素等进行分次施用条件下，其中2次、3次、4次施肥处理均较常规对照有增产的趋势，但无显著差异性。众所周知，施肥次数越多，虽然产量有小幅的提升，但增加施肥的用工成本。因此，在保障水稻稳产的条件下，缓释配方肥结合尿素分次施肥，优选2次施肥模式。

图3 基于缓释配方肥条件下施肥次数对水稻667 m2产量的影响

由图4可知，缓释配方肥一次性基施，提高了田面水总氮含量，但其第8天的变化幅度明显小于常规对照。总的来说，减少肥料施用次数主要是将分蘖肥与穗肥合并到基肥中施用，因此，施用次数越少，则基肥施用的缓释氮肥则越多。虽然缓释配方肥具有缓慢释放的特性，但施用后，除了被作物吸收之外，同样存在一定程度的肥料流失，田面水总氮含量随着缓释配方肥用量的下降呈下降的变化趋势。综合考察水稻生长及环境负荷风险，缓释配方肥结合尿素分2次施用较合适。

图4 基于缓释配方肥条件下施肥次数对田面水总氮含量的影响

2.3 施用方式

由图5可知，无论施用常规普通配方肥还是缓释配方肥，采用侧深施肥方式较面施方式有增产的作用趋势。2种土壤类型条件下普通配方肥面施处理的水稻产量最低，缓释配方肥侧深施肥处理的水稻产量最高。统计分析结果表明，缓释配方肥侧深处理的水稻产量显著高于常规面施处理，与其他处理之间无显著差异性。可见，缓释配方肥采用侧深施肥措施有利于水稻的稳产与增产。

图5 缓释配方肥施用方式对水稻667 m2产量的影响

由图6可知，肥料面施会导致田面水总氮含量明显提升，且施肥后田面水总氮含量迅速下降。缓释配方肥结合侧深施肥条件下，田面水总氮含量较低，且随着时间的延长，总氮含量下降幅度也相应平缓。可见，缓释配方肥结合侧深施肥有利于氮素养分的缓慢释放，降低水稻前期施肥对水体环境的污染风险，利于提高养分的利用率。

图6 缓释配方肥施用方式对田面水总氮含量的影响

3 小结与讨论

3.1 适宜减量比例

水稻生产过程中施用缓释配方肥是实现化肥减量、提高肥料利用率的重要技术措施[3]。本试验采用“华昌”缓释配方肥作为供试肥料，研究了黏性与砂性土壤条件下，减量施肥对水稻产量和田面水含氮量的影响。结果表明，在相同氮素用量条件下，施用缓释配方肥处理较常规对照有显著的增产作用，增产率分别为7.8%和8.8%。减量8%处理的水稻产量仍表现为高于常规对照，但差异不显著；减量16%不会影响水稻的稳产性，与施俭等[14-16]的研究结果一致。主要原因在于缓释配方肥具有肥效长、肥效高等特点，能有效地优化肥料养分的溶解和释放速度，降低分解、挥发、淋溶等造成的养分损失，提高肥料利用率，有利于作物高产、稳产，从而达到肥料减量目的[17]。

3.2 适宜施肥次数

缓释配方肥具有缓慢释放养分的特性，许多研究重点进行缓释肥料一次性施肥技术研发[5-6]，通过减少施肥次数甚至只施一次满足水稻整个生育期的养分需求，但是不同制取原理的缓释肥料养分释放原理并不一样[4]。本试验结果表明，供试的“华昌”缓释配方肥与尿素结合，分2次施肥较合适，即“一基肥一穗肥”模式，这与金树权等[18]研究结果一致。另外，本试验结果发现，黏土条件下田面水总氮含量“华昌”缓释配方肥一次性施用处理略低于常规施肥处理，差异未达显著水平，意味着在黏土稻区实施一次性施肥具有应用潜力，但确保稳产前提条件下，优选2次“一基肥一穗肥”模式；然而，在砂性土条件下，“华昌”缓释配方肥一次性施用处理显著低于常规施肥处理，虽然缓释肥通过降低养分的释放速率实现长效，但是砂性土壤不良的保肥特性导致不宜实施一次性施肥，2次施肥虽然可以保障水稻稳产，但要提高水稻产量仍需要分多次施肥。

3.3 适宜施用方式

水稻生产中农民习惯通过增加施肥量的方式来保证产量，施肥方式一般都为田面撒施，造成稻田氨挥发和径流损失严重[19]，施肥方式不合理是导致氮肥过量施用的重要原因。侧深施肥是指在插秧时通过机械将肥料条状深施于水稻秧苗一侧的施肥方式。与传统基肥撒施方式相比，侧深施肥具有施肥效率高、施肥位置和施肥量精准等优点[19-20]。本试验结果表明，在黏性与砂性2类土壤生产区域，侧深施肥处理的水稻产量均高于面施处理，“华昌”缓释配方肥结合侧深施肥具有增产潜力，与怀燕等[20]将缓释肥(CRF)结合侧深施肥获得的研究结果一致，主要原因为缓释肥具有养分释放速率慢、养分释放与作物需肥同步率高的特点，将肥料集中深施可将更多的肥料养分长时间保留在施肥点周围的土壤中，增加水稻对肥料的吸收，从而提高氮肥利用率和水稻产量[21]。