缓控释氮肥施用对冷浸田单季晚稻生长和氮肥效率的影响

陈凯，徐欣欣，谢小聪，王慧荣，施黎云，陈建民

(泰顺县农业农村局，浙江 温州 325500)

施肥能为水稻生长提供充足的养分，但随着化肥施用量的增加，稻田氮肥利用率却仅有28.3%[1]。而且大量氮肥的施用还会造成氮素资源的浪费，并造成土壤酸化、氮素淋失、地下水富营养化等环境问题[2-3]。而施肥的同时也会花费大量的人工。由于缓释肥氮素释放速率与水稻需求契合，可以提高水稻生育后期氮素吸收，减少氮素养分流失[4]。以往的研究也表明与普通尿素相比，施缓控释尿素能提高水稻产量和氮肥利用效率，降低施肥次数[5-7]。冷浸田是一类特殊的中低产田，在中国面积达200万hm2以上，在浙江省也有少量分布[8-9]。尽管冷浸田土壤有机质含量高，其相应的氮素也处于较高水平，但养分供应是制约冷浸田水稻产量的重要因子，由于冷浸田土壤有效磷、钾水平普遍较低，增施磷钾肥增产效果明显，以往对冷浸田施肥多集中于土壤磷素与钾素研究[10-12]，但对冷浸田施用缓控释肥料以提高产量与效率尚鲜见报道。为此，本研究于2021年以浙江省泰顺县主要类型冷浸田为研究对象，通过不同地块和不同供试水稻品种研究缓控释氮肥施用对冷浸田单季晚稻生长及施肥效应，以期为促进冷浸田水稻生长和肥料合理施用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验分别设在浙江省温州市泰顺县罗阳镇月山下村(27°30′25″N，119°43′38″E)和泗溪镇企石村(27°27′8″N，120°0′53″E)，试验地区属低中山区高丘山地地貌，中亚热带海洋季风气候区。月山下村试验地耕层土壤(0～20 cm)基本理化性状：pH值5.14、电导率 23.2 μS·cm-1、有机质含量21.2 g·kg-1、全氮含量0.97 g·kg-1、水解性氮含量90.6 mg·kg-1、有效磷含量13.7 mg·kg-1、速效钾含量30.3 mg·kg-1。企石村试验地耕层土壤基本理化性状：pH值5.84、电导率 31.5 μS·cm-1、有机质含量35.6 g·kg-1、全氮含量1.93 g·kg-1、水解性氮含量151.0 mg·kg-1、有效磷含量73.6 mg·kg-1、速效钾含量57.1 mg·kg-1。

1.2 试验设计

试验共设5个处理：1)CK，种植水稻，不施肥；2)PK，磷钾肥配施，不施氮肥；3)NPK，氮磷钾肥配施，传统氮肥施肥方式为一基二追；4)T1，缓控释尿素全做基肥；5)T2，80%氮肥来源于缓控释尿素+20%氮肥来源于普通尿素做基肥。每个处理重复3次，共15个小区，每个小区面积30 m2(12 m×2.5 m)，随机区组排列。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。

氮(N)、磷(P2O5)和钾(K2O)肥施用量分别为210、60和120 kg·hm-2。缓控释尿素、磷和钾肥作基肥一次性施入。NPK处理氮肥分3次施用，基肥、分蘖肥和孕穗肥各占40%、40%和20%。普通氮肥用尿素(46%)，磷肥用钙镁磷肥(P2O512%)，钾肥用氯化钾(K2O 60%)，缓控释尿素由山东茂施生态肥料有限公司生产，为可降解的水溶性聚氨脂包裹尿素缓控释肥，氮素释放周期为60天，含氮量均为44%。

田间管理按当地常规栽培措施进行。月山下村试验地前茬作物为水稻，水稻于5月1日播种育苗，6月12日移栽，9月27日收获，供试水稻品种为隆两优1687。企石村试验地前茬作物为马铃薯，水稻于4月22日播种育苗，6月12日移栽，9月27日收获，供试水稻品种为中浙优8号。

1.3 取样与分析

采用手工收获，籽粒和秸秆产量来源于整个小区。收获的同时取植株样品，经烘干、粉碎后用于植株养分分析。试验开始前利用直径3.5 cm不锈钢中空钻多点采取0～20 cm土壤，并制成混合土样盛于塑料袋带回实验室自然风干后，过2.00 mm和0.15 mm筛，用于土壤养分分析。

除用元素分析仪进行土壤和植株全量C、N含量的测定外，土壤、植株中其他养分含量都按土壤农化常规分析方法测定[13]。其中水解性氮采用碱解扩散法，有效磷采用碳酸氢钠提取-钼锑抗比色法，速效钾采用乙酸铵浸提-火焰光度计法，电导率采用电位法(水土比例1∶5)，pH值采用电位法(水土比例1∶2.5)。

1.4 有关参数的计算

收获指数(HI)是水稻收获时籽粒产量与地上部生物量的比值，反映了作物同化产物在籽粒和营养器官上的分配比例，作物群体光合同化物转化为经济产品的能力，是评价作物品种产量水平和栽培成效的重要指标。

氮素内部利用率[14](IE，kg·kg-1)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，即：IE=Y/U，其中Y是水稻籽粒产量(kg·hm-2)，U为水稻收获时地上部吸氮量(kg·hm-2)。

氮素表观利用率[14](RE，%)指施氮水稻地上部吸氮量与不施氮肥水稻地上部吸氮量之差占氮肥施入量的百分率，即：RE=(UN-U0)/F，其中UN为施氮水稻地上部吸氮量(kg·hm-2)，U0为不施氮肥水稻地上部吸氮量(kg·hm-2)，F为施氮肥量(kg·hm-2)。

氮肥偏生产力[15](PFP，kg·kg-1)是指单位投入的氮肥所能生产的水稻籽粒产量，即：PFP=YK/F，其中YK为施氮肥后所获得的水稻籽粒产量(kg·hm-2)，F为施氮肥量(kg·hm-2)。

1.5 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

在月山下村，水稻收获期籽粒产量为5 312～8 471 kg·hm-2，顺序为T2>T1>NPK>PK>CK(表1)。在所有处理中，不施肥(CK)水稻籽粒产量最低，只有5 312 kg·hm-2。施肥显著提高了籽粒产量。与CK相比，施肥水稻籽粒产量显著提高了17.9%～59.5%。不施肥水稻籽粒产量占常规施肥(NPK)的68%，这说明在月山下村肥料增产贡献率为32%。不施氮肥(PK)水稻籽粒产量占NPK处理的80.2%，这说明氮肥增产贡献率为19.8%。施氮肥也显著提高了水稻籽粒产量，与PK相比，施氮处理水稻籽粒产量显著提高了24.7%～35.2%。与月山下村变化规律相同，在企石村，施肥也显著提高了水稻籽粒产量，肥料和氮肥增产贡献率分别为42.3%和13.9%。与PK相比，施氮处理水稻籽粒产量显著提高了16.2%～17.8%。无论在月山下村还是在企石村，尽管在数值上80%氮肥来源于缓控释尿素+20%氮肥来源于普通尿素做基肥(T2)水稻籽粒产量高于NPK和缓控释尿素全做基肥(T1)的，但是3个处理间没有显著差异。

表1 不同施肥处理水稻籽粒产量及其构成

在月山下村，不施肥处理的收获指数是最高的，为0.603，比施氮处理的显著高了16.4%～18.0%，但与PK没有显著差异，但施氮处理间收获指数没有显著差异。在企石村，水稻收获指数在0.498～0.546，平均值为0.518，但各处理间收获指数没有显著差异。在月山下村和企石村水稻千粒重在24.0～25.7 g和24.2～26.1 g，平均值分别为24.9和25.1 g，但各处理间水稻千粒重没有显著差异。在月山下村和企石村水稻穗粒数在189～205和173～189个，平均值为194和179个，但各处理间水稻穗粒数也没有显著差异。这说明在本试验条件下施肥对水稻千粒重和穗粒数没有显著影响。施肥提高了水稻的有效穗数，在月山下村，与CK水稻相比，施肥处理水稻有效穗数显著提高了25.3%～83.2%。施氮肥也能明显提高水稻的有效穗数，与不施氮水稻(PK)相比，施氮水稻有效穗数显著提高了33.6%～46.2%。与月山下村变化规律相同，在企石村，与CK水稻相比，施肥处理水稻有效穗数显著提高了47.3%～121.6%。与PK相比，施氮处理水稻有效穗数也显著提高了45.0%～50.5%。无论在月山下村还是在企石村，施氮处理间水稻有效穗数都没有显著差异。

2.2 氮含量和吸氮量

在月山下村，在所有处理中，不施肥水稻籽粒和秸秆氮含量均是最低的，为9.9和5.77 g·kg-1(表 2)。施氮肥促进了水稻对氮的吸收和利用，与PK相比，施氮肥水稻籽粒和秸秆中氮含量显著提高了19.0%～22.9%和18.9%～51.2%。尽管T1水稻籽粒氮含量是最高的，但与NPK和T2在数值上没有显著差异。与NPK相比，T1和T2水稻秸秆氮含量显著提高了22.2%和27.1%，但T1和T2处理间没有显著差异。水稻吸氮量与氮含量变化规律相似，在所有处理中，不施肥水稻籽粒和秸秆吸氮量均是最低的，分别为52.6和20.2 kg·hm-2。施氮肥促进了水稻对氮的吸收和累积，与PK相比，施氮肥籽粒和秸秆中吸氮量显著提高了45.8%～59.5%和85%～169%。尽管T2水稻籽粒吸氮量是最高的，但与其他施氮处理间没有显著差异。与NPK相比，T1和T2水稻秸秆吸氮量显著提高了23.9%和45.6%，而T2比T1的也显著提高了17.5%。与月山下村变化规律相似，在企石村，在所有处理中，不施肥水稻籽粒和秸秆氮含量均是最低的，分别为9.77和2.95 g·kg-1。施氮肥促进了水稻对氮的吸收和利用，与PK相比，施氮肥处理水稻籽粒和秸秆中氮含量显著提高了32.9%～44.3%和101%～167%。尽管T1水稻籽粒氮含量在数值上是最高的，但与NPK和T2相比没有达到显著水平。与NPK相比，T1和T2水稻秸秆氮含量显著提高了32.9%和28.8%，但T1和T2处理间没有显著差异。水稻吸氮量与氮含量变化规律相似，在所有处理中，不施肥水稻籽粒和秸秆吸氮量均是最低的，分别为49.0和12.6 kg·hm-2。施氮肥促进了水稻对氮的吸收，与PK相比，施氮肥的籽粒和秸秆中吸氮量显著提高了48.5%～64.6%和159.3%～264.1%。T2水稻籽粒吸氮量是最高的，与NPK相比，T1和T2水稻秸秆吸氮量显著提高了36.2%和40.4%，但T1和T2处理间没有显著差异。

2.3 氮肥效率

由于水稻对氮素不断的吸收，造成在月山下村和企石村不施肥稻田土壤氮素分别亏缺72.8和61.6 kg·hm-2(表3)，而在偏施磷钾肥条件下，加剧了稻田氮素亏缺，亏缺量分别达93.6和95.1 kg·hm-2，施氮肥土壤每年氮素均有盈余。在月山下村和企石村，常规施肥条件下，氮肥表观利用率分别只有25.5%和34.2%，改施缓释肥氮肥表观利用率分别提高了34.5%～60.4%和45.3%～49.7%，尤其是缓控释尿素和普通尿素按比例混施效果更好。无论是在月山下村还是在企石村，在所有处理中，不施肥水稻氮素内部效率均是最高的，其次是PK处理的。施氮肥显著降低了水稻内部利用率。与PK处理相比，在月山下村和企石村，施氮处理水稻氮素内部利用率分别显著降低了20.3%～28.9%和36.1%～46.1%。这说明在施氮肥条件下每生产100 kg籽粒，需要水稻吸收氮1.99(1.86～2.08)kg；而在企石村，每生产100 kg籽粒，需要水稻吸收氮2.21(1.99～2.36)kg。表3的数据还表明，在月山下村和企石村每施1 kg氮肥，常规施肥处理分别可以生产37.2和39.8 kg籽粒，而改施缓控释尿素可提高到38.3～40.3 kg和40.3～41.9 kg籽粒。

3 结论

在本试验条件下，缓释尿素施用与常规推荐的分次施肥的水稻产量水平无明显差异，但缓释肥施用既可以提高水稻氮素含量和吸氮量，从而提高氮肥利用效率，又可以省工稳产。因此，在本地区80%氮肥来源于缓控释尿素+20%氮肥来源于普通尿素做基肥能达到常规氮肥一基二追的效果。