水稻秸稈還田條件下氮肥前移效果初探

叢日環+張智+劉秋霞+戴志剛+曾艷芹+李小坤+任濤+魯劍巍

摘要：在湖北省水稻主產區布置秸稈還田條件下水稻氮素養分運籌試驗，分析水稻種植時秸稈還田對氮肥不同施用時期及比例的響應。結果表明，在等量氮肥條件下2次施肥處理的稻谷產量顯著低于3次施肥處理，而在秸稈還田條件下氮肥3次施用的稻谷產量略低于2次施肥處理，試驗表明氮肥2次施用配合秸稈還田能夠保持稻谷產量持續在較高水平，其產量與3次施氮、3次施氮配合秸稈還田以及高量氮肥3次施用配合秸稈還田均無顯著性差異。氮肥2次施用配合秸稈還田處理的氮肥偏生產力最高，可達到41.6～60.8 kg/kg。研究結果說明秸稈還田條件下可以通過氮肥前移的調控措施保證稻谷產量，同時將氮肥利用效率維持在較高水平。

關鍵詞：秸稈還田；氮；后肥前移；水稻；產量

中圖分類號：S147.5文獻標識碼：A文章編號：0439-8114（2014）10-2261-03

Effects of the Nitrogen Fertilization Advance on Rice under

Straw Returning Condition

CONG Ri-huan1，ZHANG Zhi1，LIU Qiu-xia1，DAI Zhi-gang2，ZENG Yan-qin3，LI Xiao-kun1，REN Tao1，LU Jian-wei1

（1.College of Resources and Environment，Huazhong Agricultural University/Key Laboratory of Arable Land Conservation （Middle and Lower Reaches of Yangtze River），Ministry of Agriculture，Wuhan 430070，China； 2.Soil and Fertilizer Station of Hubei Province，Wuhan 430070，China；3.Environment Inspection Station of Zhijiang City，Zhijiang 443200，Hubei，China）

Abstract： Nitrogen（N） fertilizer operational experiment with straw returning in three main rice planting counties of Hubei province was conducted to find effects of nitrogen fertilization time and ratio on rice yield and partial factor productivity of nitrogen application（PFPN） under straw returning condition. The results showed that rice yield was significant（P<0.05） lower in the two-split N fertilization than that in the three-split N fertilization with the same total N fertilization rate. With straw returning，rice yield was relatively lower in the three-split N fertilization than that in the two-split N fertilization. For all these three sites，two-split N fertilization with straw returning could maintain high level yield of presenting no significant difference（P<0.05） with the yield in the three-split N fertilization，three-split N fertilization with straw returning and three-split of high N rate with straw returning. The PFPN value was highest in the two-split N fertilization with straw returning treatment，reaching to 41.6～60.8 kg/kg among the three sites. It is indicated that two-split N fertilization（i.e.，moving the panicle fertilization forward） with straw returning can be used to ensure high level of rice yield and N efficiency.

Key words： straw returning； nitrogen； reducing topdressing proportion to basal； rice； yield

基金項目：國家自然科學基金項目（41301319）；湖北省自然科學基金項目（2013CFB203）；國家土壤有機質提升項目；中央高校基本科研業務費專項（2012BQ059）

施用氮肥是保證水稻高產穩產的重要措施之一[1，2]。在水稻的氮肥運籌上，過去存在前期施用比例過高而導致氮肥用量過大和利用率低的問題，近年來水稻生產中的氮肥后移措施推廣很快，其基本做法是按50%基肥、20%分蘗肥和30%穗肥進行運籌，這一技術具有明顯的減少氮肥用量和增產的效果[2-4]。隨著我國秸稈還田的推廣力度不斷加大[5]，在實際生產中如果按照氮肥后移進行氮肥運籌，在秸稈還田條件下常出現水稻前期缺氮現象。有研究表明，這一現象主要是由于秸稈投入后土壤微生物在腐解秸稈過程中與作物爭氮所導致[6]，所以提出在秸稈還田條件下水稻基肥每公頃需增施30 kg左右氮肥這一應對策略。有研究發現，在水稻生長后期土壤中的微生物將逐步釋放氮素，這部分氮素可以被植物所吸收利用[7]，這導致在氮肥后移和秸稈還田前期增氮的情況下秸稈還田的水稻田常出現水稻貪青晚熟的現象。在秸稈還田條件下，如何利用前期多施用的氮素從而減少后期氮肥的投入是一個有意義的研究課題。因此，本研究在氮肥施用總量不變的情況下，通過調整不同時期的施肥量，研究氮素后肥前移對水稻產量的影響，以期為秸稈還田條件下的氮肥高效利用提供依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

2013年在湖北省水稻主產區的紅安、應城、監利3個縣布置秸稈還田水稻氮養分后肥前移田間效果試驗。試驗田基礎土壤養分狀況如表1所示。

供試水稻品種為當地主要推廣品種，分別為金優38（紅安）、廣兩優476（應城）、豐樂王稻（監利）。

1.2試驗設計

試驗共設5個處理，分別為氮肥3次施用（基肥∶蘗肥∶穗肥為6∶3∶2）、氮肥3次施用配合秸稈還田（基肥∶蘗肥∶穗肥為6∶3∶2）、氮肥2次施用（基肥∶蘗肥為8∶3）、氮肥2次施用配合秸稈還田（基肥∶蘗肥為8∶3）、高量氮肥3次施用配合秸稈還田（基肥∶蘗肥∶穗肥為8∶3∶2）。所有處理中磷、鉀肥一次性施用，施用量分別為60 kg P2O5/hm2、60 kg K2O/hm2。高量氮肥處理氮肥用量為195 kg/hm2，其他4個處理氮肥用量為165 kg/hm2。肥料品種分別為尿素（含N 47%）、過磷酸鈣（含P2O5 12%）、氯化鉀（含K2O 60%）。秸稈還田后翻壓施用，灌水7～10 cm泡田。其中紅安縣還田秸稈為小麥秸稈6 000 kg/hm2，應城縣和監利縣還田秸稈均為油菜秸稈和莢殼混合物，都為3 000 kg/hm2。

各試驗處理設3次重復，每個小區20 m2。試驗小區間用寬30 cm、高30 cm的土埂隔開，上覆蓋薄膜，防止串水串肥。同時整個試驗區外圍用土埂圍起，與保護行隔離，有獨立的灌排水溝，防止保護區肥水串進試驗各小區。其他生產管理措施均采用當地常規方法。

1.3測試項目及方法

供試農田的土壤基礎理化性狀采用常規測試方法進行測定。土壤有機質采用重鉻酸鉀容量法測定；全氮采用濃H2SO4消化-半微量凱氏法測定；堿解氮采用堿解擴散法，標準酸滴定；速效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法；速效鉀采用1.0 mol/L NH4Ac浸提-火焰光度法；pH則按照水土比2.5∶1，pH計測定。

稻谷產量以各小區實際收獲產量計產。

氮肥偏生產力（PFPN，kg/kg）的計算公式為：

PFPN=■

其中Y為水稻產量（kg/hm2），FN為氮肥施用量（kg/hm2）。

1.4數據處理

試驗數據利用EXCEL軟件進行計算處理，采用SPSS17.0 數據處理軟件進行數據的統計分析，結果則采用LSD法在P<0.05水平上進行顯著性分析。

2結果與分析

2.1秸稈還田條件下氮肥調控對水稻產量的影響

由結果（表2）可知，各試驗點3次施氮處理水稻產量均明顯高于2次施氮處理，增產233～1 065 kg/hm2，增產幅度最高可達到12.4%。3次施氮處理與3次施氮+秸稈處理相比，各試驗點水稻產量均無明顯差異，表明3次施氮條件下，秸稈還田對水稻增產貢獻不明顯。與2次施氮處理相比，各試驗點2次施氮+秸稈處理能夠顯著增加水稻產量。2次施氮+秸稈處理水稻產量水平與3次施氮、3次施氮+秸稈處理均無顯著差異，3個試驗縣產量均值分別為8 540、8 196、8 238 kg/hm2。同時，高量3次施氮+秸稈處理與2次施氮+秸稈處理水稻產量仍沒有明顯差別，表明秸稈還田條件下水稻基肥每公頃增施30 kg純氮對產量影響不大。紅安縣各處理水稻產量最低，其中2次施氮處理水稻產量最低（6 631 kg/hm2），其余4個處理間無顯著差異（P<0.05）。監利縣水稻產量水平最高，其2次施氮+秸稈處理水稻產量可達到10 035 kg/hm2。研究結果表明氮素后肥前移能夠滿足水稻生育期氮素吸收需求，其產量與目前氮肥3次施用無差異。

2.2秸稈還田條件下氮肥調控對水稻氮肥偏生產力的影響

3次施氮（高量）配合秸稈還田處理的氮肥偏生產力最低，紅安縣、應城縣、監利縣分別為35.4、46.5、50.9 kg/kg。而等化學氮肥用量投入的處理中，3個試驗縣的兩次施氮配合秸稈還田處理的氮肥偏生產力均最高，紅安縣、應城縣、監利縣分別為41.6、52.9、60.8 kg/kg。研究結果（圖1）表明氮素后肥前移能夠明顯提高氮肥利用效率。

3小結與討論

有關秸稈還田條件下水稻氮肥用量及利用效率報道較多，實際生產中一般采用增施30 kg/hm2左右氮的措施來防止秸稈腐解初期微生物與水稻苗爭氮，但未考慮后期微生物提供氮素養分這一因素。本研究通過大田試驗，在不增加水稻全生育期氮肥投入的情況下，將作為穗肥的氮素提前用于基肥，可以維持較高稻谷產量、提高氮肥利用效率。結果說明，在秸稈還田條件下氮肥前移是減少氮肥用量和提高稻谷產量的有效措施。

參考文獻：

[1] 李慶逵，朱兆良，于天仁. 中國農業持續發展中的肥料問題[M].南京： 江蘇科學技術出版社，1998.

[2] 張福鎖，王激清，張衛峰，等. 中國主要糧食作物肥料利用率現狀與提高途徑[J].土壤學報，2008，45（5）： 915-924.

[3] 彭少兵，黃見良，鐘旭華，等. 提高中國稻田氮肥利用率的研究策略[J].中國農業科學，2002，35（9）：1095-1103.

[4] 畢于運. 秸稈資源評價與利用研究[D]. 北京：中國農業科學院研究生院，2010.

[5] 葉全寶，張洪程，魏海燕，等. 不同土壤及氮肥條件下水稻氮利用效率和增產效應研究[J].作物學報，2005，31（11）：1422-1428.

[6] CASSMAN K G，PENG S，OLK D C，et al. Opportunities for increased nitrogen use efficiency from improved resource management in irrigated rice systems[J]. Field Crops Research，1998，56（1-2）：7-38.

[7] FAGERIA N K，BALIGAR V C. Methodology for evaluation of lowland rice genotypes for nitrogen use efficiency[J]. Journal of Plant Nutrition，2003，26（6）：1315-1333.

1材料與方法

1.1試驗材料

2013年在湖北省水稻主產區的紅安、應城、監利3個縣布置秸稈還田水稻氮養分后肥前移田間效果試驗。試驗田基礎土壤養分狀況如表1所示。

供試水稻品種為當地主要推廣品種，分別為金優38（紅安）、廣兩優476（應城）、豐樂王稻（監利）。

1.2試驗設計

試驗共設5個處理，分別為氮肥3次施用（基肥∶蘗肥∶穗肥為6∶3∶2）、氮肥3次施用配合秸稈還田（基肥∶蘗肥∶穗肥為6∶3∶2）、氮肥2次施用（基肥∶蘗肥為8∶3）、氮肥2次施用配合秸稈還田（基肥∶蘗肥為8∶3）、高量氮肥3次施用配合秸稈還田（基肥∶蘗肥∶穗肥為8∶3∶2）。所有處理中磷、鉀肥一次性施用，施用量分別為60 kg P2O5/hm2、60 kg K2O/hm2。高量氮肥處理氮肥用量為195 kg/hm2，其他4個處理氮肥用量為165 kg/hm2。肥料品種分別為尿素（含N 47%）、過磷酸鈣（含P2O5 12%）、氯化鉀（含K2O 60%）。秸稈還田后翻壓施用，灌水7～10 cm泡田。其中紅安縣還田秸稈為小麥秸稈6 000 kg/hm2，應城縣和監利縣還田秸稈均為油菜秸稈和莢殼混合物，都為3 000 kg/hm2。

各試驗處理設3次重復，每個小區20 m2。試驗小區間用寬30 cm、高30 cm的土埂隔開，上覆蓋薄膜，防止串水串肥。同時整個試驗區外圍用土埂圍起，與保護行隔離，有獨立的灌排水溝，防止保護區肥水串進試驗各小區。其他生產管理措施均采用當地常規方法。

1.3測試項目及方法

供試農田的土壤基礎理化性狀采用常規測試方法進行測定。土壤有機質采用重鉻酸鉀容量法測定；全氮采用濃H2SO4消化-半微量凱氏法測定；堿解氮采用堿解擴散法，標準酸滴定；速效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法；速效鉀采用1.0 mol/L NH4Ac浸提-火焰光度法；pH則按照水土比2.5∶1，pH計測定。

稻谷產量以各小區實際收獲產量計產。

氮肥偏生產力（PFPN，kg/kg）的計算公式為：

PFPN=■

其中Y為水稻產量（kg/hm2），FN為氮肥施用量（kg/hm2）。

1.4數據處理

試驗數據利用EXCEL軟件進行計算處理，采用SPSS17.0 數據處理軟件進行數據的統計分析，結果則采用LSD法在P<0.05水平上進行顯著性分析。

2結果與分析

2.1秸稈還田條件下氮肥調控對水稻產量的影響

由結果（表2）可知，各試驗點3次施氮處理水稻產量均明顯高于2次施氮處理，增產233～1 065 kg/hm2，增產幅度最高可達到12.4%。3次施氮處理與3次施氮+秸稈處理相比，各試驗點水稻產量均無明顯差異，表明3次施氮條件下，秸稈還田對水稻增產貢獻不明顯。與2次施氮處理相比，各試驗點2次施氮+秸稈處理能夠顯著增加水稻產量。2次施氮+秸稈處理水稻產量水平與3次施氮、3次施氮+秸稈處理均無顯著差異，3個試驗縣產量均值分別為8 540、8 196、8 238 kg/hm2。同時，高量3次施氮+秸稈處理與2次施氮+秸稈處理水稻產量仍沒有明顯差別，表明秸稈還田條件下水稻基肥每公頃增施30 kg純氮對產量影響不大。紅安縣各處理水稻產量最低，其中2次施氮處理水稻產量最低（6 631 kg/hm2），其余4個處理間無顯著差異（P<0.05）。監利縣水稻產量水平最高，其2次施氮+秸稈處理水稻產量可達到10 035 kg/hm2。研究結果表明氮素后肥前移能夠滿足水稻生育期氮素吸收需求，其產量與目前氮肥3次施用無差異。

2.2秸稈還田條件下氮肥調控對水稻氮肥偏生產力的影響

3次施氮（高量）配合秸稈還田處理的氮肥偏生產力最低，紅安縣、應城縣、監利縣分別為35.4、46.5、50.9 kg/kg。而等化學氮肥用量投入的處理中，3個試驗縣的兩次施氮配合秸稈還田處理的氮肥偏生產力均最高，紅安縣、應城縣、監利縣分別為41.6、52.9、60.8 kg/kg。研究結果（圖1）表明氮素后肥前移能夠明顯提高氮肥利用效率。

3小結與討論

有關秸稈還田條件下水稻氮肥用量及利用效率報道較多，實際生產中一般采用增施30 kg/hm2左右氮的措施來防止秸稈腐解初期微生物與水稻苗爭氮，但未考慮后期微生物提供氮素養分這一因素。本研究通過大田試驗，在不增加水稻全生育期氮肥投入的情況下，將作為穗肥的氮素提前用于基肥，可以維持較高稻谷產量、提高氮肥利用效率。結果說明，在秸稈還田條件下氮肥前移是減少氮肥用量和提高稻谷產量的有效措施。

參考文獻：

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[7] FAGERIA N K，BALIGAR V C. Methodology for evaluation of lowland rice genotypes for nitrogen use efficiency[J]. Journal of Plant Nutrition，2003，26（6）：1315-1333.

1材料與方法

1.1試驗材料

2013年在湖北省水稻主產區的紅安、應城、監利3個縣布置秸稈還田水稻氮養分后肥前移田間效果試驗。試驗田基礎土壤養分狀況如表1所示。

供試水稻品種為當地主要推廣品種，分別為金優38（紅安）、廣兩優476（應城）、豐樂王稻（監利）。

1.2試驗設計

試驗共設5個處理，分別為氮肥3次施用（基肥∶蘗肥∶穗肥為6∶3∶2）、氮肥3次施用配合秸稈還田（基肥∶蘗肥∶穗肥為6∶3∶2）、氮肥2次施用（基肥∶蘗肥為8∶3）、氮肥2次施用配合秸稈還田（基肥∶蘗肥為8∶3）、高量氮肥3次施用配合秸稈還田（基肥∶蘗肥∶穗肥為8∶3∶2）。所有處理中磷、鉀肥一次性施用，施用量分別為60 kg P2O5/hm2、60 kg K2O/hm2。高量氮肥處理氮肥用量為195 kg/hm2，其他4個處理氮肥用量為165 kg/hm2。肥料品種分別為尿素（含N 47%）、過磷酸鈣（含P2O5 12%）、氯化鉀（含K2O 60%）。秸稈還田后翻壓施用，灌水7～10 cm泡田。其中紅安縣還田秸稈為小麥秸稈6 000 kg/hm2，應城縣和監利縣還田秸稈均為油菜秸稈和莢殼混合物，都為3 000 kg/hm2。

各試驗處理設3次重復，每個小區20 m2。試驗小區間用寬30 cm、高30 cm的土埂隔開，上覆蓋薄膜，防止串水串肥。同時整個試驗區外圍用土埂圍起，與保護行隔離，有獨立的灌排水溝，防止保護區肥水串進試驗各小區。其他生產管理措施均采用當地常規方法。

1.3測試項目及方法

供試農田的土壤基礎理化性狀采用常規測試方法進行測定。土壤有機質采用重鉻酸鉀容量法測定；全氮采用濃H2SO4消化-半微量凱氏法測定；堿解氮采用堿解擴散法，標準酸滴定；速效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法；速效鉀采用1.0 mol/L NH4Ac浸提-火焰光度法；pH則按照水土比2.5∶1，pH計測定。

稻谷產量以各小區實際收獲產量計產。

氮肥偏生產力（PFPN，kg/kg）的計算公式為：

PFPN=■

其中Y為水稻產量（kg/hm2），FN為氮肥施用量（kg/hm2）。

1.4數據處理

試驗數據利用EXCEL軟件進行計算處理，采用SPSS17.0 數據處理軟件進行數據的統計分析，結果則采用LSD法在P<0.05水平上進行顯著性分析。

2結果與分析

2.1秸稈還田條件下氮肥調控對水稻產量的影響

由結果（表2）可知，各試驗點3次施氮處理水稻產量均明顯高于2次施氮處理，增產233～1 065 kg/hm2，增產幅度最高可達到12.4%。3次施氮處理與3次施氮+秸稈處理相比，各試驗點水稻產量均無明顯差異，表明3次施氮條件下，秸稈還田對水稻增產貢獻不明顯。與2次施氮處理相比，各試驗點2次施氮+秸稈處理能夠顯著增加水稻產量。2次施氮+秸稈處理水稻產量水平與3次施氮、3次施氮+秸稈處理均無顯著差異，3個試驗縣產量均值分別為8 540、8 196、8 238 kg/hm2。同時，高量3次施氮+秸稈處理與2次施氮+秸稈處理水稻產量仍沒有明顯差別，表明秸稈還田條件下水稻基肥每公頃增施30 kg純氮對產量影響不大。紅安縣各處理水稻產量最低，其中2次施氮處理水稻產量最低（6 631 kg/hm2），其余4個處理間無顯著差異（P<0.05）。監利縣水稻產量水平最高，其2次施氮+秸稈處理水稻產量可達到10 035 kg/hm2。研究結果表明氮素后肥前移能夠滿足水稻生育期氮素吸收需求，其產量與目前氮肥3次施用無差異。

2.2秸稈還田條件下氮肥調控對水稻氮肥偏生產力的影響

3次施氮（高量）配合秸稈還田處理的氮肥偏生產力最低，紅安縣、應城縣、監利縣分別為35.4、46.5、50.9 kg/kg。而等化學氮肥用量投入的處理中，3個試驗縣的兩次施氮配合秸稈還田處理的氮肥偏生產力均最高，紅安縣、應城縣、監利縣分別為41.6、52.9、60.8 kg/kg。研究結果（圖1）表明氮素后肥前移能夠明顯提高氮肥利用效率。

3小結與討論

有關秸稈還田條件下水稻氮肥用量及利用效率報道較多，實際生產中一般采用增施30 kg/hm2左右氮的措施來防止秸稈腐解初期微生物與水稻苗爭氮，但未考慮后期微生物提供氮素養分這一因素。本研究通過大田試驗，在不增加水稻全生育期氮肥投入的情況下，將作為穗肥的氮素提前用于基肥，可以維持較高稻谷產量、提高氮肥利用效率。結果說明，在秸稈還田條件下氮肥前移是減少氮肥用量和提高稻谷產量的有效措施。

參考文獻：

[1] 李慶逵，朱兆良，于天仁. 中國農業持續發展中的肥料問題[M].南京： 江蘇科學技術出版社，1998.

[2] 張福鎖，王激清，張衛峰，等. 中國主要糧食作物肥料利用率現狀與提高途徑[J].土壤學報，2008，45（5）： 915-924.

[3] 彭少兵，黃見良，鐘旭華，等. 提高中國稻田氮肥利用率的研究策略[J].中國農業科學，2002，35（9）：1095-1103.

[4] 畢于運. 秸稈資源評價與利用研究[D]. 北京：中國農業科學院研究生院，2010.

[5] 葉全寶，張洪程，魏海燕，等. 不同土壤及氮肥條件下水稻氮利用效率和增產效應研究[J].作物學報，2005，31（11）：1422-1428.

[6] CASSMAN K G，PENG S，OLK D C，et al. Opportunities for increased nitrogen use efficiency from improved resource management in irrigated rice systems[J]. Field Crops Research，1998，56（1-2）：7-38.

[7] FAGERIA N K，BALIGAR V C. Methodology for evaluation of lowland rice genotypes for nitrogen use efficiency[J]. Journal of Plant Nutrition，2003，26（6）：1315-1333.