氮肥减量对连作晚稻产量及其构成和氮肥效率的影响

王朝贤 王宝档 董作为

（苍南县农业农村局，浙江苍南 325800）

水稻是浙江省乃至中国最主要的粮食作物，单产较世界平均水平高60%以上，为确保粮食安全作出了重要贡献[1－2]，但是随着社会和经济的不断发展，尤其是近10年，劳动力和生产成本急剧增加，导致我国水稻生产的比较效益明显较低[3]。中国稻田单季氮肥施用量平均在180 kg/hm2以上，氮肥表观吸收利用率平均在33%左右，仅为发达国家的50%左右[4－5]，通过氨挥发、硝化与反硝化作用和淋溶等途径造成大量氮素流失，给生态环境带来了巨大的压力[6]。同时，氮素的过量施用还会使稻米食味品质下降[7]。因此，减少氮肥不合理投入，既可以节约生产成本，又可以提高经济效益。但由于肥力水平的差异，不同的土壤综合生产和增产能力差异非常大，减少氮肥投入有可能会减少土壤中的氮素库容量，从而降低作物产量[8]。因此，本研究在高肥力土壤上，采用高产田的氮肥用量和施肥模式（尿素一基二追），研究不同氮肥施用量对连作晚稻籽粒产量及其构成、地上部氮素累积量和氮肥效率的影响，以期为促进水稻生长和减少化学肥料的施用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地点设在温州市钱库镇雅店桥村（地处北纬 27°31′01″，东经 120°34′46″）。 耕层土壤（0～20 cm）基本理化性状为 pH 值 5.84，含有机质 34.6 g/kg、总氮2.21 g/kg、水解性氮 130.2 mg/kg、有效磷 14.1 mg/kg、速效钾155.4 mg/kg。试验地前茬作物为早稻。

1.2 试验材料

供试水稻品种为甬优15号。氮肥为尿素（含纯N 46%），磷肥为钙镁磷肥（含P2O512%），钾肥为氯化钾（含K2O 60%）。

1.3 试验设计

根据施氮量的不同，试验共设5个处理，分别为：CK，种植作物，不施肥；N100，施氮量 225 kg/hm2；N90，减氮 10%，施氮量 202.5 kg/hm2；N85，减氮 15%，施氮量 191.3kg/hm2；N80，减氮 20%，施氮量 180kg/hm2。3次重复，随机区组排列，共15个小区，小区面积30 m2。各处理田块间设置塑料薄膜包裹田埂，单排单灌，避免串灌串排，试验区域外围设置保护行，各小区其他田间管理措施一致。

1.4 试验过程

氮肥分2次施用，基肥和分蘖肥分别占60%、40%。 磷肥（P2O5）和钾肥（K2O）的施用量分别为 60、105 kg/hm2，磷、钾肥作基肥一次性施入。

田间管理按当地常规栽培措施进行。连作晚稻于2019年7月1日播种育秧，8月11日移栽，11月18日收获。

1.5 取样与分析

采用手工收获，测定籽粒和秸秆产量。收获的同时取植株样品，经烘干、粉碎后用于植株养分分析。土壤、植株中各养分含量均按土壤农化常规分析方法测定[9]。其中，有机质采用重铬酸钾容量法测定，水解性氮采用碱解扩散法测定，有效磷采用碳酸氢钠提取-钼锑抗比色法测定，速效钾采用乙酸铵浸提-火焰光度法测定，电导率采样电位法（水土比例1∶5）测定，pH值采用电位法（水土比例1∶2.5）测定。植株经硫酸-过氧化氢消煮，采用半微量蒸馏法测全氮。

1.6 有关参数的计算

氮素累积回收率（ARE）指在某段时间内作物地上部吸氮量占氮肥施入量的百分率[10]，计算公式如下：

ARE（%）=U/F×100

式中，U为水稻收获时地上部吸氮量（kg/hm2），F代表氮肥的投入量（kg/hm2）。

氮肥偏生产力（PFP）是指单位投入的氮肥所能生产的水稻籽粒产量[11]，计算公式如下：

PFP（kg/kg）=Y/F

式中，Y为施用氮肥后所获得的水稻籽粒产量（kg/hm2），F 代表氮肥的投入量（kg/hm2）。

氮素内部利用率（IE）是指水稻籽粒产量与地上部吸氮量的比值，它表示水稻每吸收单位氮素所获得的水稻籽粒产量[12]。计算公式如下：

IE（kg/kg）=Y/U

式中，Y是水稻籽粒产量（kg/hm2），U为水稻收获时地上部吸氮量（kg/hm2）。

1.7 统计分析

试验数据采用Excel软件进行整理，并采用SAS统计软件对数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 籽粒产量及其构成

由表1可知，施肥显著提高了水稻籽粒产量，与CK相比，各施肥处理水稻籽粒产量（6 906 kg/hm2）提高了18.1%。CK水稻籽粒产量为5 847 kg/hm2，占施肥处理产量的84.7%。这说明该试验地具有很强的养分供应能力，肥料增产贡献率仅有15.3%。施肥显著提高了水稻株高和有效穗数，从而提高了水稻籽粒产量。但不同施氮量处理间籽粒产量及其构成因素均无显著差异，这可能是因为土壤本身供氮能力比较强。

表1 不同氮肥施用量对水稻产量及其构成的影响

2.2 植株氮含量和吸氮量

由表2可知，CK水稻籽粒全氮含量和秸秆全氮含量分别为9.24、5.31 g/kg，施肥显著提高了水稻籽粒和秸秆中的氮含量。各施肥处理水稻的籽粒和秸秆氮含量比CK分别高 12.6%～21.2%和 16.2%～37.7%。尽管N85处理水稻籽粒吸氮量和地上部吸氮量在数值上高于其他施氮处理，但各施氮处理间水稻籽粒和秸秆氮含量没有显著差异。

表2 不同氮肥施用量对水稻氮含量和吸氮量的影响

与氮含量的变化趋势相似，CK水稻籽粒和秸秆吸氮量分别为54.1、20.7 kg/hm2，各施肥处理水稻的籽粒和秸秆吸氮量比CK分别高33.1%～45.8%和77.3%～88.4%。在本试验条件下，施肥水稻吸收的氮66.2%被存储在籽粒中，通过收获可带走约73.3kg/hm2的氮，秸秆全部还田相当于施氮肥37.4 kg/hm2。

2.3 氮素表观平衡

由表3可知，由于作物不断吸收，造成不施肥土壤氮素亏缺74.8 kg/hm2。施氮肥可使土壤氮素出现盈余，随着施氮量的提高，土壤盈余量从71.0 kg/hm2增长到112.7 kg/hm2。尽管N85处理水稻氮肥累积利用率与N80处理相似，但比N90处理和N100处理分别高13.5%和23.2%。这也说明随着氮肥施用量的增加，水稻吸收的氮素占施氮量的比例明显下降。

2.4 氮素内部利用率和氮肥偏生产力

由表3可知，CK水稻每吸收1 kg纯N，可以生产籽粒78.0 kg。施氮降低了水稻氮素内部效率，N80、N85和N90处理氮素内部利用率相似，平均为63.2 kg/kg，而N100处理只有58.9 kg/kg。同样，随着施氮量的增加，氮肥偏生产力逐渐下降，从每施1 kg氮可生产38.7kg水稻籽粒（N80处理）下降到N100处理的29.0kg，下降了25.1%。

表3 不同氮肥施用量对氮素表观平衡和氮肥效率的影响

3 结论与讨论

该试验结果表明，在不施肥水稻每季可吸收氮74.8 kg/hm2，生产籽粒5 847 kg/hm2的肥力条件下，施肥可显著提高水稻株高、有效穗数和地上部吸氮量。随着氮肥施用量的提高，不同施氮量处理籽粒产量及其构成因素没有显著变化，氮盈余量从71.0 kg/hm2提高到112.7 kg/hm2，氮素内部利用率和氮肥偏生产力显著下降。因此，在本试验条件下，以191.3 kg/hm2为最佳氮肥施用量。