机插侧深施肥对水稻氮素吸收和氨挥发的影响

官彩红， 王强， 孔祎昕， 茅希丁

(1.浙江省农业科学院a农产品质量标准与营养研究所，b环境资源与土壤肥料研究所，浙江 杭州 310021；2.杭州市萧山区新塘街道办事处，浙江 杭州 311201； 3.杭州萧山丰鼎家庭农场，浙江 杭州 311253)

氮肥是水稻稳产高产的主要限制因子。我国水稻生产中施氮量长期居高不下，不但影响了施肥的经济效益，而且带来地下水污染、湖泊富营养和温室气体排放等问题[1]。施肥方式不合理是影响氮肥利用率的重要因素。我国水稻生产中基肥施用仍然以撒施为主，不但增加了施肥的劳动强度，而且单位面积施肥量难以精准控制。氮肥撒施减少了土壤胶体对铵根离子的吸附，从而增加稻田氨挥发和径流损失风险，是影响氮肥利用率的重要原因。

研究表明，氮肥深施是减少氮素损失、提高氮肥利用率的有效措施[2-3]。刘晓伟等[4]研究表明，根区一次施氮技术的氮肥利用率可提高到50%以上，而且显著降低稻田氨挥发和径流损失比例。但受到施肥机械的影响，氮肥深施技术在我国水稻生产中应用较少。近年来由于水稻机插侧深施肥机械的推广，侧深施肥技术在浙江、江苏和湖南等水稻产区推广迅速[5]。水稻机插侧深施肥技术指在秧苗移栽的同时，将肥料颗粒精准施用在水稻秧苗侧面3～5 cm的土壤中[6-7]。与传统基肥撒施方式相比，侧深施肥具有施肥效率高、施肥位置和单位面积施肥量精准等优点。已有研究表明，侧深施肥可以明显减少氮肥损失，提高氮肥利用效率[8]。氮肥集中深施在肥料根部，提高了根部供氮能力，是增加水稻氮素累积量和氮肥利用效率的主要原因[9]。本文通过田间大区对比试验，研究了机插侧深施肥技术对单季稻氮素吸收和氨挥发的影响，拟为该技术的推广提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验位于浙江省杭州市萧山区进化镇，土壤类型为水稻土，土壤pH值为5.4，有机质含量为44.1 g·kg-1，全氮含量为2.5 g·kg-1，碱解氮含量为96.1 g·kg-1，有效磷含量为4.2 g·kg-1，速效钾含量为68.0 g·kg-1。

1.2 处理设计

试验设5个处理：1)不施氮(N0)；2)常规施肥(FF)，按照当地高产施肥方式，氮肥运筹比例为4∶3∶3(基肥∶分蘖肥∶穗肥)；3)基肥侧深施(40% NDF)，氮肥运筹与常规施肥处理一致，基肥采用侧深施肥；4)基肥增氮侧深施(55% NDF)，氮肥运筹比例为5.5∶1.5∶3(基肥∶分蘖肥∶穗肥)，基肥采用侧深施肥；5)一次性侧深施(100% NDF)，氮肥全部作为基肥侧深施肥。供试氮肥为市售颗粒尿素，含氮量46%。各处理氮肥运筹方式和施氮量见表1。各处理磷肥和钾肥施用量分别为60 kg·hm-2和120 kg·hm-2，分别用过磷酸钙和氯化钾，均作为基肥撒施。采用大区对比试验，每个处理大区面积为200 m2。

表1 各处理氮肥运筹和施氮量

试验时间为2018年5—11月，供试水稻品种为甬优538。供试机插侧深施肥机械为洋马2FC-6。试验采用机插塑盘育秧，5月15日播种，6月12日移栽，栽插密度为18.5万穴·hm-2(株行距18.0 cm×30.0 cm)，每穴2株苗；11月1日收割。

1.3 取样与分析

将每个大区等距离分成3个区域，在每区域中间定位10株。分别在水稻分蘖盛期和幼穗分化期用SPAD-502叶绿素仪测定叶绿素含量。测定位置为每株水稻所有分蘖最新完全展开叶的中部。

稻田氨挥发测定采用王朝晖等[10]的通气法。测定时每个大区等距离分成3个区域，在每区域中间放置2个氨挥发测定装置，该测定装置采用厚度为6 mm、直径为15 cm的不透光聚氯乙烯(polyvinyl chloride，PVC)管制作，管子上部开透气孔。测定时将海绵朝下的一面浸透磷酸甘油，放入PVC管中，在PVC管顶部盖上塑料盖，防止雨水进入和污染。分别在每次施肥后1、3和5 d取海绵测定，然后放入新的海绵。第5天更换后的海绵持续到下一次施肥或收获。将海绵样品放入塑料袋中密封，带回实验室后，用100 mL KCl溶液(1.0 mol·L-1)浸提吸收在海绵中的氨，采用AA3型连续流动分析仪测定浸提液中的铵态氮含量，再根据测定装置面积折算成每公顷氨挥发量。

水稻成熟期各大区定点20株调查有效穗数，并按平均穗数取3株测定氮、磷、钾养分含量。采用全田实割测产。

土壤基础肥力指标和植株氮、磷、钾含量测定参考《土壤农化分析方法》[11]。

1.4 数据处理与分析

氮肥表观利用率(%)=(施氮处理吸氮量-不施氮处理吸氮量)/氮肥施用量×100。

吸氮量为稻谷氮素吸收量和秸秆氮素吸收量的总和，采用Excel 2010和DPS 7.5软件进行数据处理及分析。

2 结果与分析

2.1 侧深施肥对水稻产量和氮素吸收量的影响

侧深施肥对水稻产量的影响见表2，N0处理水稻产量为10 316.0 kg·hm-2，占FF施肥处理水稻产量(12 028.7 kg·hm-2)的85.8%，表明土壤具有较好的氮素供应能力。侧深施肥各处理水稻产量与FF处理间差异不明显。40% NDF和55% NDF处理水稻产量分别比FF处理增产145.2 kg·hm-2和128.4 kg·hm-2，100% NDF处理比FF处理减产221.0 kg·hm-2。

侧深施肥明显提高了水稻氮素吸收量和氮素表观利用率(表2)。侧深施肥各处理氮素吸收量为220.8～228.4 kg·hm-2，比FF处理增加了29.4～37.0 kg·hm-2，但侧深施肥各处理间差异较小。侧深施肥各处理氮素表观利用率为35.9%～39.3%，比FF处理增加了13.1～16.5百分点，其中40% NDF和55% NDF处理氮素表观利用率高于100% NDF处理。

表2 侧深施肥对水稻产量和氮素吸收的影响

2.2 侧深施肥对水稻关键生育期叶绿素含量的影响

水稻叶绿素含量和氮素吸收量之间具有明显的相关性，可以反映不同施肥处理对水稻的氮素供应状况。通常采用叶绿素仪测定水稻叶片SPAD值来反映水稻叶绿素含量。由图1可见，N0处理显著降低了水稻分蘖盛期和孕穗期SPAD值。55% NDF处理分蘖盛期叶片SPAD值显著高于其他处理，40% NDF和100% NDF处理分蘖盛期叶片SPAD值与FF处理间没有显著差异。侧深施肥各处理孕穗期水稻叶片SPAD值与FF处理间都没有显著差异。

柱上无相同小写字母表示同时期不同处理间差异达显著水平(P<0.05)。图1 侧深施肥对单季稻关键生育期叶绿素含量的影响

2.3 侧深施肥对稻田氨挥发的影响

侧深施肥对水稻氨挥发量的影响见表3，40% NDF和55% NDF处理基肥氨挥发量分别为5.63 kg·hm-2和4.51 kg·hm-2，与FF处理间差异不显著。100% NDF处理基肥氨挥发量为11.87 kg·hm-2，显著高于其他施肥处理。40% NDF处理分蘖肥施氮量与FF处理一致，分蘖期氨挥发量差异较小。55% NDF处理由于减少了分蘖肥施氮量，分蘖期氨挥发量为6.34 kg·hm-2，显著低于FF处理。100% NDF处理虽然未施分蘖肥，但分蘖期仍然存在明显的氨挥发，氨挥发量为6.40 kg·hm-2，与55% NDF处理间差异不显著，但显著低于FF处理。40% NDF和55% NDF处理穗肥氨挥发量与FF处理间差异不显著，100% NDF处理孕穗期氨挥发量则显著低于其他施肥处理。

侧深施肥对稻田氨挥发损失率有一定的影响，各施肥处理基肥的氨挥发损失率间差异不显著，分蘖肥氨挥发损失率则有一定的差异。其中55% NDF处理分蘖期氨挥发损失率显著低于FF和40% NDF处理。55% NDF和100% NDF处理水稻生育期总氨挥发损失率分别为7.34%和5.28%，都显著低于FF处理，40% NDF处理总氨挥发损失率与FF处理间差异不显著。

表3 侧深施肥对尿素氨挥发量和氨挥发损失率的影响

3 小结与讨论

等施氮量下，不同氮肥运筹比例的侧深施肥处理对水稻产量没有明显影响，但显著提高了水稻地上部氮素吸收量，氮肥利用率比常规施肥处理提高了13.1～16.5百分点。水稻产量受到土壤基础地力和施肥量的影响，当施肥量超出水稻需肥量时，由于不同氮肥运筹方式均能满足水稻生育期养分需求，因此一季度试验中水稻产量差异较小。但机插侧深施肥各处理氮素吸收量和氮肥表观利用率显著高于常规施肥处理，与Liu等[12]的研究结果相似，表明氮肥集中深施促进了水稻生长和氮素吸收。

不同氮肥运筹比例侧深施肥处理对基肥氨挥发损失率没有显著影响，但基肥增氮侧深施和一次性侧深施处理显著降低了水稻生育期总氨挥发量和总损失率，一次性侧深施处理对氨挥发的抑制效果优于基肥增氮侧深施处理。怀燕等[13]的研究表明，单季晚稻上应用缓释肥或水稻专用肥减量侧深施肥，基肥氨挥发量分别较常规施肥减少了32.8%和39.2%，水稻生育期氨挥发损失率也明显降低。本试验中基肥等量侧深施时，基肥氨挥发损失量与常规施肥间没有显著差异，除了肥料品种和施肥量的差异外，田块平整度是影响试验效果的重要原因。试验田块平整度较差，机插秧时田面水深度不够，导致开沟施肥后土壤未能回填覆盖肥料。当灌水后，肥料直接溶解于水中，影响了机插侧深施肥的效果。因此，采用机插侧深施肥技术时，应重视田面平整度和灌水深度，以开沟施肥后土壤能回填覆盖肥料为宜。