缓释肥对水稻嘉67 产量及氮肥利用率的影响

刘洁琪, 郭金伟, 费维, 方红玲, 杨梢娜

(1.舟山市定海区农业技术推广中心, 浙江 舟山 316000; 2.岱山县农业农村局, 浙江 岱山 316299;3.舟山市农业技术推广中心, 浙江 舟山 316021)

水稻是我国最主要的粮食作物之一, 水稻的高产稳产对于保障国家粮食安全具有重要意义[1]。化肥是粮食的 “粮食”, 对保证粮食的稳定增长起着不可替代的作用, 其中氮肥在提高水稻产量与品质方面具有重要作用[2-3]。然而, 我国水稻氮肥利用率仅为30%～35%, 与发达国家相比, 还处于较低水平[4]。肥料低利用率与高损失率会引起一系列生态环境问题, 如土壤酸化、温室气体排放、地表水富营养化等[5]。因此, 如何提高肥料利用率、降低农业面源污染是水稻生产上亟待解决的一个问题。

在水稻生产上, 农户为了获得高产, 通常会施用3～4 次肥料[6]。缓释肥是一种新型肥料, 由于其养分释放能够与作物养分吸收需求相对同步, 不仅可以减少施肥量及施肥次数, 同时还能减少劳动力成本[7]。前人的研究[8-10]表明, 缓释肥施用相较于常规施肥可以提高水稻产量和氮肥利用率。张木通过田间试验发现, 60 d 释放期的缓释肥一次基施可以满足早稻和晚稻生长的氮素需求。张金萍等[12]研究认为, 缓释肥不仅可以保证单季稻稳产或增产, 还可显著降低稻田氨挥发和氮素径流损失。近年来, 市场上缓释肥品种层出不穷, 然而不同的缓释肥在水稻生产上的应用效果必然会有所不同。

自2005 年我国启动了测土配方施肥工作, 在当地农技人员的积极推广应用下, 舟山地区单季稻上肥料施用量逐年下降。但在生产中仍存在过量施肥现象, 造成资源浪费、生产成本增加, 甚至引起对生态环境的负面影响[6]。此外, 舟山地区从事农业生产的劳动人口逐年减少, 水稻种植面临用工难, 用工成本上升等问题。水稻缓释肥一次性施用的研究对于提高水稻产量和氮肥利用率, 降低劳动力成本具有重要的意义。

本研究选择RCU 和PCU 2 种缓释肥, 通过2 a(2021—2022 年) 田间小区试验, 探讨不同缓释肥类型对水稻嘉67 产量及氮肥利用率的影响, 以期为浙东海岛区单季稻上化肥减量增效提供重要的理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2021—2022 年在舟山市定海区小沙街道进行。

该地区为亚热带湿润季风性气候, 年平均降雨量为1 420 mm, 年平均气温为16.6 ℃。试验地主要种植制度为单季稻, 土壤类型为滩涂泥田。试验地土壤pH 值5.73, 有机质含量为39.8 g·kg-1,全氮含量为2.64 g·kg-1, 碱解氮含量为189 mg·kg-1, 有效磷含量为7.36 mg·kg-1, 速效钾含量为161 mg·kg-1。

1.2 试验设计

试验共设置4 个处理: 不施氮肥 (CK) 为空白对照; 常规施肥(CF), N 165 kg·hm-2, 氮肥分次施用; 聚氨酯包膜缓释肥 (PCU), N 165 kg·hm-2, 氮肥一次施用; 树脂包膜缓释肥 (RCU),N 165 kg·hm-2, 氮肥一次施用。每个处理4 次重复, 随机区组排列。每个小区面积为30 m2, 每个小区之间用30 cm 宽的田埂进行分割, 田埂高出地面30 cm, 用黑色塑料膜进行包裹, 以防止各小区间水肥串流, 各小区独立排灌。

所有处理的磷和钾肥施用量分别为P2O560 kg·hm-2和K2O 90 kg·hm-2, 一次性作基肥施用。CF处理的氮肥按基肥∶分蘖肥∶穗肥= 4 ∶3 ∶3 施用; PCU 和RCU 处理的氮肥在水稻移栽前一次性作基肥施入。

供试水稻品种为当地主栽水稻品种嘉67, 由浙江勿忘农种业股份有限公司提供。供试缓释肥分别为RCU 和PCU, 分别由金正大生态有限公司和茂施农业科技有限公司提供。供试常规氮、磷、钾肥分别为尿素 (46% N)、过磷酸钙 (12% P2O5)、氯化钾 (60% K2O), 市售。其他田间管理按当地农户习惯进行。

2021 年分别在6 月10 日、6 月17 日和8 月1日施基肥、分蘖肥和穗肥, 11 月10 日收获。2022年分别在6 月11 日、6 月20 日和7 月30 日施基肥、分蘖肥和穗肥, 11 月18 日收获。

1.3 测定项目与方法

在水稻成熟后采集水稻地上部样品, 每个小区随机采集具有代表性的6 篼, 装入尼龙网袋中, 带回实验室, 在105 ℃下杀青30 min, 然后在75 ℃下烘至恒重。烘干的样品分为籽粒和秸秆两部分,用粉碎机粉碎后过0.15 mm 筛用以测定全氮、全磷和全钾含量[11]。

每个小区采用单打单收方式进行测产, 稻谷含水量用谷物含水量仪进行测定。每个小区秸秆测定鲜重后, 取部分放入网袋, 带回实验室烘干以测定秸秆含水量。

1.4 数据处理

采用Excel 2016 软件进行数据处理, 用SPSS 22.0 进行统计分析, 采用LSD 法进行多重比较,显著性水平为P<0.05。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对水稻产量的影响

从表1 中可以得出, 2021 年和2022 年CK 的水稻产量分别为5 187 和5 315 kg·hm-2, 施用氮肥显著提高了水稻产量。2021 年, 与CK 处理相比, CF、PCU 和 RCU 处 理 的 水 稻 分 别 增 产34.2%、44.7%和41.1%。在2022 年, 与CK 处理相比, CF、PCU 和RCU 处理的水稻分别增产46.2%、58.6%和59.2%。两年的试验结果显示,PCU 和RCU 处理较CF 处理分别增产7.8%～8.5%和5.1%～8.8%。

表1 不同处理对水稻产量的影响

2.2 不同施肥处理对水稻氮素吸收的影响

由表2 可以看出, 施用氮肥显著提高了水稻籽粒、秸秆的总氮吸收量。在2021 年, 各施氮处理间籽粒氮肥吸收量为94.4～99.0 kg·hm-2, 且无显著差异。与籽粒氮素吸收量结果类似, CF、PCU 和RCU 处理间的秸秆氮素吸收量也没有显著差异。CF、PCU 和RCU 处理显著提高水稻氮素总吸收 量, 分 别 较 CK 提 高 了54.8%、64.6% 和68.8%。在2022 年, 缓释肥处理的水稻籽粒氮素吸收量显著高于CK 和CF 处理。RCU 处理的秸秆氮素吸收量显著高于PCU 和CF 处理, 而PCU 和CF 处理间无显著差异。与CF 相比, PCU 和RCU处理的水稻氮素总吸收量分别增加 21.2%和29.3%。

表2 不同处理对水稻植株吸氮量的影响

2.3 不同施肥处理对氮肥利用率的影响

从表3 中可以得知, 施缓释肥较CF 提高了水稻氮肥利用率。在2021 年, PCU 和RCU 处理较CF 处理氮肥表观利用率提高5.5 和7.8 百分点。PCU 处理的氮肥农学效率显著高于CF 处理, 但是RCU 与CF 处理间无显著差异。各处理间氮肥偏生产力没有显著差异。在2022 年, 与CF 处理相比, 缓释肥处理(PCU 和RCU) 提高了氮肥表观利用率、氮肥农学效率和氮肥偏生产力, 分别增加16.9～23.4 百分点、26.8%～28.2%和8.5%～8.9%。

表3 不同处理对水稻氮肥利用率的影响

3 结论

缓释肥作为一种新型肥料, 可一次施用满足作物整个生育期的养分需求, 能够提高肥料利用率,减少劳动力成本[10-11]。有研究显示, 缓释肥一次性施用在水稻生产上具有稳产甚至增产的作用[13]。本试验表明, 与常规施肥相比, 施用缓释肥使水稻增产5.1%～8.8%。前人的研究[11,14]表明, 缓释肥可以促进水稻根系的生长发育, 从而促进水稻对养分的吸收, 最终提高了水稻的产量和养分利用率。有研究[9]显示, 采用RCU 和PCU 一次基施相较于常规分次施肥可以保证水稻稳产, 且RCU 的单季稻产量高于PCU。在本试验中, RCU 处理的水稻产量与PCU 处理无显著差异。这可能是因为缓释肥的施用效果与作物品种、土壤肥力、水肥管理等密切相关[14]。

水稻植株对养分的吸收与产量的形成密切相关。研究[12]认为, 缓释肥一次基施水稻氮素吸收量相较于常规施肥无显著差异。而熊海蓉等[4]通过盆栽试验发现, 缓释肥一次施用能满足水稻生育期的养分需求, 且较常规施肥促进了水稻氮肥吸收利用, 从而提高了水稻产量。本研究显示, 2022年水稻季, 施用缓释肥显著提高了水稻植株吸氮量, 从而提高了氮肥利用率。氨挥发和径流损失是稻田主要的氮素损失形态[15]。前人[12,15-16]的研究显示, 施用缓释肥可以显著降低田面水中铵态氮,从而降低稻田氨挥发和径流损失, 最终提高了氮肥利用率。

综上所述, 缓释肥可以显著提高水稻嘉67 的产量, 同时还能减少施肥次数, 从而降低劳动力成本, 提高经济效益。缓释肥处理的氮肥利用率显著高于常规施肥, 说明缓释肥具有提高氮肥利用率,减少农业面源污染的效果。下一步拟进行长期缓释肥一次施用对土壤肥力影响的研究, 为缓释肥在浙东海岛区的推广普及提供有力支撑。