DMPP對水稻產(chǎn)量和氮吸收及氮利用率的影響

陳秋好，吳子松，黃佳晗，許 超,，魯艷紅，廖育林，毛小云，曾巧云

（1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，廣東 廣州 510642；2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，湖南 長沙 410128；3.湖南省土壤肥料研究所，湖南 長沙 410125）

中國是水稻種植大國，占世界水稻總產(chǎn)量的35%，氮肥消費(fèi)量占世界氮肥總量的30%，水稻生產(chǎn)所消耗的氮肥占世界水稻氮肥總消耗量的37%，而我國水稻的氮肥利用率比主要產(chǎn)稻國低[1]，施入農(nóng)田中的氮肥，當(dāng)季被作物利用的僅有30%～40%[2]。如何提高水稻產(chǎn)量及氮肥利用率成為我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要方向。

大多數(shù)研究表明，DMPP在提高水稻產(chǎn)量、提高氮肥利用率方面的作用明顯[3-5]。施用含DMPP氮肥能提高水稻產(chǎn)量，含DMPP尿素比含DMPP硫硝銨的效果好；DMPP能提高水稻植株地上部、稻谷的氮含量，對水稻氮營養(yǎng)有促進(jìn)作用[3]。施用含DMPP尿素比施用普通尿素的水稻產(chǎn)量高，且其一次施用比分次施用經(jīng)濟(jì)效益高[4]。而王斌等[5]對雙季稻早稻的研究結(jié)果表明，與習(xí)慣施肥相比，早稻施用含DMPP氮肥并未增產(chǎn)，晚稻增產(chǎn)顯著；由于早稻和晚稻所處時間跨度不同，生長季節(jié)氣象條件不同，所表現(xiàn)出來的效果存在一定差異。

華南地區(qū)是我國主要的水稻種植分布區(qū)域之一，該區(qū)域土壤為高度風(fēng)化和淋溶的地帶性土壤，處于高溫多雨季風(fēng)氣候下。在這種氣候和土壤條件下，施用DMPP氮肥對水稻生產(chǎn)、氮吸收和利用有何影響，值得探討。本研究采用盆栽試驗，研究施用DMPP氮肥對水稻生產(chǎn)、氮素吸收及利用的影響，為其推廣應(yīng)用、氮肥的高效管理與利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試土壤為取自華南農(nóng)業(yè)大學(xué)躍進(jìn)北校區(qū)水稻田0～5 cm、5～10 cm、10～15 cm、15～20 cm和20～25 cm層的剖面土壤，各層土壤基本理化性狀見表1；供試肥料為含硝化抑制劑DMPP硫硝銨氮肥（總氮26%，硝態(tài)氮7.5%、銨態(tài)氮18.5%，DMPP添加量為總氮量的1%）和普通硫硝銨氮肥（總氮26%，硝態(tài)氮7.5%、銨態(tài)氮18.5%），供試水稻為黃華占苗（Oryza.sativa L.）。

1.2 試驗方法

設(shè)3個處理，分別為：不施氮肥（對照，CK）、普通氮肥（N 150 mg/kg）和DMPP氮肥（N 150 mg/kg），每個處理重復(fù)3次。各處理配施P2O5150 mg /kg和K2O 200 mg/kg，磷肥和鉀肥分別用磷酸二氫鉀和氯化鉀調(diào)節(jié)用量平衡。

模擬實(shí)際土壤分布狀況，將20-25 cm層、15-20 cm層、10-15 cm層、5-10 cm層和0-5 cm層土樣裝入直徑20 cm，高40 cm的塑料桶內(nèi)，每層高度控制在5 cm，稱重，計算土壤肥料添加量。往土柱的邊緣加入泥漿水，以消除塑料桶邊緣滲漏效應(yīng)的影響，保持3 cm水層淹水條件。穩(wěn)定一周后即2012年8月21日，將肥料全部作為基肥一次性施入0-2 cm層土壤，肥料施入后，同天將培育了17天的水稻幼苗移栽于塑料桶中，每桶3株。水稻生長期間，保持3 cm層的淹水狀態(tài)，無追肥。水稻種植100天后于2012年11月28日收獲水稻地上部植株樣品，將植株莖葉和稻谷分開，分別測定其干重、全氮和全磷含量；同時采集各層土壤樣品，一部分土壤鮮樣用于測定銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量；一部分土壤樣品風(fēng)干、過20目篩，用于測定土壤pH值。

表1 供試土壤的基本理化性狀Table 1 The basic physical and chemical properties of the tested soil

1.3 分析方法

土壤pH值采用pH計（雷磁PHBJ-260）（水土質(zhì)量比為1:2.5）測定，銨態(tài)氮用2 mol/L氯化鉀浸提后靛酚藍(lán)比色法測定，硝態(tài)氮用2 mol/L氯化鉀浸提-紫外分光光度法測定；有機(jī)質(zhì)用水合熱重鉻酸鉀氧化-比色法測定；有效磷采用碳酸氫鈉法測定；土壤全氮用高錳酸鉀-還原性鐵修正開氏法測定[6]。植物樣品置于105 ℃烘箱殺青1 h后，再于60 ℃烘48 h至恒重，冷卻后用分析天平稱重測定其干重。植物樣品用H2SO4-H2O2消煮后，全氮用靛酚藍(lán)比色法測定，全磷用鉬銻抗比色法測定[6]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

水稻氮累積量=水稻生物量×氮含量；水稻磷累積量=水稻生物量×磷含量。所有數(shù)據(jù)輸入Excel 2003（Microsoft，USA）軟件作預(yù)處理，然后利用SPSS16.0軟件（Statistical Product and Service Solution，USA）進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析。

本研究采用評價水稻氮素利用效率的主要指標(biāo)有5個[7]，指標(biāo)與計算方法如表2。

表2 評價水稻氮素利用效率的主要指標(biāo)Table 2 The main evaluation indexes of N element use efficiency inrice

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮肥處理對水稻生物量的影響

DMPP氮肥和普通氮肥處理莖葉干重比CK分別顯著增加106.3%和109.1%（P<0.05），普通氮肥和DMPP氮肥處理間莖葉干重?zé)o顯著差異（表3）。DMPP氮肥和普通氮肥處理籽粒產(chǎn)量比CK分別顯著增加90.7%和88.2%（P<0.05），DMPP氮肥和普通氮肥處理籽粒產(chǎn)量間無顯著差異（表3）。與不施氮肥相比，普通氮肥和DMPP氮肥處理均提高水稻產(chǎn)量，DMPP氮肥處理水稻地上部產(chǎn)量比普通氮肥處理略高。

2.2 不同氮肥處理對水稻氮素吸收的影響

DMPP氮肥處理莖葉氮含量比CK和普通氮肥處理分別升高4.7%和4.9%，但差異不顯著；普通氮肥和DMPP氮肥處理籽粒氮含量比CK有所降低，DMPP氮肥處理籽粒氮含量比普通氮肥處理升高13.6%（表3）。

普通氮肥和DMPP氮肥處理莖葉氮積累量比CK分別顯著增加108.2%和122.4%（P<0.05），DMPP氮肥處理莖葉氮積累量比普通氮肥處理增加6.8%、但差異不顯著（表3）。普通氮肥和DMPP氮肥處理籽粒氮積累量比CK分別顯著增加70.6%和88.8%（P<0.05），DMPP氮肥處理籽粒氮積累量比普通氮肥處理增加10.7%（表3）。水稻莖葉和籽粒氮積累量差異順序為：DMPP氮肥處理>普通氮肥處理>CK。

表3 水稻地上部生物量、氮含量及積累量Table 3 The biomass, N contents and accumulation of the rice plant aboveground

2.3 不同氮肥處理對水稻磷吸收的影響

DMPP氮肥處理莖葉磷含量比CK和普通氮肥處理分別顯著增加23.7%和20.4%（P<0.05）；CK和普通氮肥處理間莖葉磷含量無顯著差異（表4）。CK、普通氮肥和DMPP氮肥處理間籽粒磷含量無顯著差異（表4）。

普通氮肥和DMPP氮肥處理莖葉磷積累量比CK分別顯著增加115.1%和161.6%（P<0.05），DMPP氮肥處理莖葉磷積累量比普通氮肥處理顯著提高21.6%（P<0.05）（表4）。普通氮肥和DMPP氮肥處理籽粒磷積累量比CK處理分別顯著增加104.7%和62.7%（P<0.05），普通氮肥處理籽粒磷積累量比DMPP氮肥處理高25.8%、但差異不顯著（表4）。

表4 水稻地上部生磷含量及積累量Table 4 The P content and accumulation of the rice plant aboveground

2.4 不同氮肥處理對水稻氮素利用率的影響

根據(jù)水稻各器官的生物量、氮含量、以及氮肥施用量，計算出水稻的氮利用率如表5。DMPP氮肥處理氮吸收效率和氮素收獲指數(shù)比普通氮肥處理分別增加8.6%和2.9%。氮吸收效率反映植株對投入氮素的吸收效果。氮素收獲指數(shù)表示植株對氮素向子粒轉(zhuǎn)化的效率。可知，DMPP氮肥提高了水稻對投入氮素的吸收以及氮素向水稻子粒轉(zhuǎn)化的效率。總體來說，DMPP氮肥的氮素利用率比普通氮肥高。

表5 水稻氮利用率表Table 5 The Nuse efficiency in rice

2.5 不同氮肥處理對各層土壤pH、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量的影響

與CK相比，普通氮肥和DMPP氮肥處理各土層土壤pH均降低，普通氮肥處理0-5 cm和5-10 cm土層土壤pH下降程度大于DMPP氮肥處理，DMPP氮肥處理10-15 cm、15-20 cm和20-25 cm土層土壤pH下降程度大于普通氮肥處理（表6）。

CK、普通氮肥和DMPP氮肥處理0-5 cm、5-10 cm、10-15 cm和15-20 cm土層土壤銨態(tài)氮含量間無顯著差異；普通氮肥和DMPP氮肥處理20-25 cm土層銨態(tài)氮含量比CK分別顯著增加40.7%和56.3%（P<0.05），普通氮肥和DMPP氮肥處理間無顯著差異（圖1）。DMPP氮肥處理、普通氮肥處理和CK各土層土壤硝態(tài)氮含量間無顯著性差異（圖1）。

表6 不同氮肥處理對各層土壤pH值的影響Table 6 Effect of different N fertilizer treatments on the pH at depths

圖1 不同氮肥處理對各層土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量的影響Fig.1 Effect of different N fertilizer treatments on

3 結(jié) 論

（1）與不施氮肥相比，普通氮肥和DMPP氮肥處理均提高水稻產(chǎn)量，DMPP氮肥處理水稻地上部產(chǎn)量比普通氮肥處理略高。

（2）DMPP氮肥處理氮吸收效率和氮素收獲指數(shù)比普通氮肥要高，DMPP氮肥可以有效提高水稻氮素利用率。

4 討 論

本研究結(jié)果表明，DMPP氮肥和普通氮肥間水稻籽粒產(chǎn)量沒有顯著差異，王斌等[5]在華中江漢平原地區(qū)雙季稻早稻上的研究結(jié)果也表明添加DMPP氮肥處理產(chǎn)量與常規(guī)施肥差異不顯著。在寧夏靈武市李家圈村和河中堡村水稻田試點(diǎn)施用含DMPP尿素，一季水稻產(chǎn)量增產(chǎn)率分別為10.6%和1.8%[8]。在海口市的永朗村和澄邁縣的長福村早稻生產(chǎn)中施用DMPP尿素，早稻產(chǎn)量均有所提高，永朗村增產(chǎn)效果不顯著、長福村增產(chǎn)效果顯著[4]。不同地區(qū)的研究結(jié)果表明，DMPP氮肥對水稻產(chǎn)量的影響存在一定的差異；這與DMPP抑制作用受到氣候條件[9-12]、土壤特征[13-14]和作物種類的影響[13]有關(guān)。研究表明在培養(yǎng)實(shí)驗條件下溫度對DMPP的有效性有著顯著影響，10℃下DMPP能穩(wěn)定NH4+長達(dá)100天以上，20℃和30℃條件下硝化作用加速、NH4+的半衰期分別為18 d和8 d[11]。土壤含沙量、H+濃度、過氧化氫酶活性等都影響DMPP在土壤中的抑制作用效果，沙土中DMPP作用效果更佳[13]；在高濕環(huán)境，尤其是硝酸鹽易淋失環(huán)境，DMPP在沙土中的抑制效果更好[14]。硝化抑制劑DMPP促產(chǎn)效果存在一定的差異，這可能與氣候、土壤、水稻品種等有關(guān)，王斌等[5]推測可能在高溫條件下抑制劑減排促產(chǎn)效果要高于常規(guī)溫度；究其深層次的原因需繼續(xù)探索。

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