不同施氮量對(duì)水稻產(chǎn)量及肥料利用率的影響

朱榮松 沈家禾 李 勇 邱淑芬 儲(chǔ)亞云 （江蘇省常州市金壇區(qū)土壤肥料技術(shù)指導(dǎo)站 213200）

不同施氮量對(duì)水稻產(chǎn)量及肥料利用率的影響

朱榮松 沈家禾*李 勇 邱淑芬 儲(chǔ)亞云 （江蘇省常州市金壇區(qū)土壤肥料技術(shù)指導(dǎo)站 213200）

通過田間試驗(yàn)，研究了不同施氮量對(duì)水稻產(chǎn)量及肥料利用率的影響。結(jié)果表明，較不施氮肥處理，施氮處理的水稻增產(chǎn)率為45.7%-68.1%，氮肥貢獻(xiàn)率為31.4%-40.5%，且氮肥利用率隨施肥量的增加而下降。氮肥農(nóng)學(xué)利用率、偏生產(chǎn)力、吸收利用率和生理利用率分別為8.6-18.3kg/kg、21.9-58.4 kg/kg、30.9%-51.5%和27.7-35.6 kg/kg。土壤氮素依存率為41.4%-55.9%，說明水稻氮肥吸收依賴于土壤，因此通過均衡施肥、改善土壤供氮能力，是提高水稻產(chǎn)量和節(jié)約氮肥資源的有效措施。

氮肥；水稻；產(chǎn)量；肥料效率

水稻是我國(guó)重要的糧食作物之一，在我國(guó)糧食生產(chǎn)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。氮肥施用是提高水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的重要手段，近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)壓力對(duì)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的需求，使水稻生產(chǎn)中氮肥施用量不斷加大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)水稻生產(chǎn)上每年氮肥施用量占全球水稻生產(chǎn)氮肥用量的1/3左右，單季每1 hm2氮肥用量遠(yuǎn)高于全球平均水平，氮肥的大量施用使我國(guó)成為全世界最大的氮肥生產(chǎn)國(guó)、進(jìn)口國(guó)和消費(fèi)國(guó)[1]。然而，我國(guó)的水稻生產(chǎn)上氮肥利用率卻遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家，僅為30%-35%。氮肥的不合理施用和較低的利用率，在帶來水稻生產(chǎn)上氮肥增產(chǎn)效益逐漸下降的同時(shí)[2]，也引發(fā)了肥料資源浪費(fèi)、生產(chǎn)效益低、生態(tài)環(huán)境污染等一系列問題[3]。針對(duì)這些問題，前人做了大量研究[4]，雖對(duì)水稻增產(chǎn)及提高氮肥利用率起到了重要作用，但這些成果主要針對(duì)某一田塊的水稻施肥研究，從區(qū)域性角度開展的研究較少，很難為區(qū)域性水稻施肥及調(diào)控提供參考和借鑒。水稻是金壇市主要糧食作物之一，明確氮肥對(duì)金壇市水稻的增產(chǎn)效應(yīng)及其利用率，對(duì)解決當(dāng)前金壇地區(qū)水稻生產(chǎn)上不合理施肥等問題具有重要意義。為此，筆者于2007-2010年在金壇市布置了16個(gè)田間試驗(yàn)，研究了不同施氮量對(duì)水稻產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收及肥料利用率等的影響，以期為水稻高產(chǎn)高效生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于江蘇省金壇市內(nèi)，供試土壤為中產(chǎn)田水稻土。土壤有機(jī)質(zhì)含量、全氮、有效磷（P）、速效鉀（K）、pH分別為20.1-25.3 g/kg、1.17-1.52 g/kg、12.3-18.5 mg/kg、75.3-91.2 mg/kg、6.8-7.1。

1.2 供試材料

供試水稻品種與當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶種植品種一致。肥料選用尿素（N含量46%）、普鈣（P2O5含量12%）和氯化鉀（K2O含量60%）。

1.3 肥料運(yùn)籌

氮肥運(yùn)籌為基肥占30%、苗肥占20%、促花肥占30%、保花肥占20%。磷肥作基肥一次性投入。鉀肥運(yùn)籌為基肥占40%、促花肥占60%。

1.4 田間管理措施

采用機(jī)插秧，在秧齡20 d、葉齡3.5葉時(shí)移栽，插秧2.5萬穴/hm2，每穴3-4苗。小區(qū)筑埂覆蓋厚塑料膜，用以隔水隔肥。其它田間管理措施與當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶栽培一致。

1.5 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)為2007-2010年連續(xù)4年進(jìn)行的16個(gè)多點(diǎn)試驗(yàn)，共4個(gè)處理，分別為N0、N1、N2和N3。其中氮肥施用量分4個(gè)水平：0水平不施肥，2水平指當(dāng)?shù)赝扑]均衡施肥量，1水平=2水平×0.5，3水平=2水平×1.5。2水平氮（N）肥施用量為270 kg/hm2。磷（P2O5）、鉀（K2O）肥施用量分別為67.5和135 kg/hm2。每小區(qū)面積20 m2。

1.6 數(shù)據(jù)計(jì)算公式

總吸氮量（TNA）（kg/hm2）=收獲期單位面積地上部干物質(zhì)重×植株含氮量；氮肥貢獻(xiàn)率（NCR）（%）=（施氮區(qū)產(chǎn)量-無氮區(qū)產(chǎn)量）/施氮區(qū)產(chǎn)量×100；氮素收獲指數(shù)（NHI）=稻谷吸氮量/植株總吸氮量；每100 kg籽粒吸氮量 (kg)=植株總吸氮量/稻谷產(chǎn)量×100；氮肥偏生產(chǎn)力（PFPN）（kg/kg）=施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量；氮肥農(nóng)學(xué)利用率（NAE）（kg/kg）=（施氮區(qū)產(chǎn)量-無氮區(qū)產(chǎn)量）/施氮量；土壤氮素依存率（SNDR）（%）=無氮區(qū)植株總吸氮量/施氮區(qū)植株總吸氮量×100；氮肥生理利用率（NPE）（kg/ kg）=（施氮區(qū)產(chǎn)量-無氮區(qū)產(chǎn)量）/（施氮區(qū)植株總吸氮量-無氮區(qū)植株總吸氮量）；氮肥吸收利用率（NRE）（%）=（施氮區(qū)植株總吸氮量-無氮區(qū)植株總吸氮量）/施氮量× 100。試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excle進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)水稻產(chǎn)量影響

本研究中，因受水稻品種、土壤理化性狀等因素影響，各試驗(yàn)點(diǎn)的產(chǎn)量等結(jié)果變幅較大，為方便計(jì)算統(tǒng)計(jì)，所有數(shù)據(jù)剔除不合理數(shù)據(jù)后取平均值。由表1可知，N0處理產(chǎn)量最低，為5 415 kg/hm2，N2處理產(chǎn)量最高，為9 105 kg/hm2。4個(gè)處理的水稻產(chǎn)量表現(xiàn)為隨氮肥施用量的增加呈先增后降

的趨勢(shì)，其中施氮處理較不施氮處理（N0）分別增產(chǎn)2 475-3 690 kg/hm2，增幅45.7%-68.1%，說明增施氮肥能有效提高水稻產(chǎn)量，但過量施用氮肥會(huì)導(dǎo)致減產(chǎn)，該結(jié)論同樣出現(xiàn)在金壇市小麥生產(chǎn)上[5]。氮肥貢獻(xiàn)率[6]（反映當(dāng)年投入氮肥的生產(chǎn)能力）隨氮肥施用量的增加呈先增后減，范圍為31.4%-40.5%，N2處理氮肥貢獻(xiàn)率最高。

表1 氮肥施用對(duì)水稻產(chǎn)量及氮肥貢獻(xiàn)率的影響

2.2 對(duì)水稻氮素吸收的影響

由表2可知，N0處理在水稻收獲時(shí)，從土壤中帶走88.2 kg/hm2的氮素，可見，長(zhǎng)期不施氮肥易會(huì)因水稻植株吸收而造成土壤氮素虧損。N1、N2、N3處理因施用氮肥，在促使水稻產(chǎn)量增加的同時(shí)，水稻TNA（總吸氮量）和每100 kg籽粒吸氮量也均隨氮肥施用量的增加而增加，說明促進(jìn)水稻增產(chǎn)需要以吸收一定的養(yǎng)分為基礎(chǔ)[7]。增施氮肥除保障水稻產(chǎn)量外，還能有效補(bǔ)充土壤氮素，保持土壤養(yǎng)分平衡。但若氮肥施用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于植株需求量（N3處理），則易引起氮肥浪費(fèi)。NHI（氮素收獲指數(shù)，指籽粒中氮量占地上部分總氮量的比例，反映了氮素在營(yíng)養(yǎng)器官與生殖器官中的累計(jì)和分配[8]）隨施氮量的增加而下降，這與張秀芝等[9]的研究結(jié)論相似，即增施氮肥會(huì)降低氮素在籽粒中的比例，提高其在秸稈中的比例，促進(jìn)了水稻植株“奢侈”耗氮現(xiàn)象的發(fā)生。

表2 氮肥施用對(duì)水稻氮素吸收的影響

2.3 對(duì)氮肥利用率影響

目前，國(guó)內(nèi)外通用的氮肥利用率定量指標(biāo)有NAE（氮肥農(nóng)學(xué)利用率）、PFPN（氮肥偏生產(chǎn)力）、NRE（氮肥吸收利用率）和NPE（氮肥生理利用率），這些指標(biāo)從不同方面描述了作物對(duì)氮肥的利用效率。由表3可見，NAE變幅在8.6-18.3 kg/kg之間,PFPN變幅在21.9-58.4 kg/kg之間, NRE變幅在30.9%-51.5%之間,NPE變幅在27.7-35.6 kg/kg之間，這4個(gè)指標(biāo)均隨氮肥施用量的增加而下降說明氮肥利用率受氮肥施用量的影響，一般隨氮肥施用量的增加而下降[10-11]。Dobermann[12]就養(yǎng)分的利用率做過詳細(xì)的綜述，認(rèn)為糧食作物氮肥利用率在下述范圍內(nèi)較適宜：NAE為10-30 kg/kg、PFPN為40-70 kg/kg、NRE為30%-50%、NPE為30-60 kg/kg。本研究中N1、N2兩種施肥水平下，NAE、NRE和NPE三個(gè)指標(biāo)均已達(dá)到適宜范圍，但都處于較低水平，而PFPN低于適宜指標(biāo)。可見，本地氮肥利用率仍有提升空間，減少氮肥施用量、提高水稻產(chǎn)量是提升氮肥利用率的有效措施[7]，但過少施肥不利于水稻高產(chǎn)，因此，要充分挖掘水稻高產(chǎn)潛力，需通過改進(jìn)施肥和管理措施才能同步實(shí)現(xiàn)水稻高產(chǎn)和氮肥高效利用的目標(biāo)。

表3 氮肥施用對(duì)氮肥利用率的影響

SNDR（土壤氮素依存率）反應(yīng)了土壤氮素對(duì)作物氮營(yíng)養(yǎng)的貢獻(xiàn)率，無氮處理的作物產(chǎn)量則反映土壤基礎(chǔ)供氮能力和環(huán)境因素。朱兆良[13]研究指出，在水稻成熟時(shí)地上部積累的含氮量中，由土壤提供的比例都在50%以上，且大多都在60%-80%之間，當(dāng)?shù)赝寥赖貙?duì)當(dāng)季水稻種植的貢獻(xiàn)很大。本研究中，SNDR隨氮肥施用量的增加而減少，范圍為41.4%-55.9%，低于前人研究的數(shù)值。同時(shí)，相對(duì)無氮處理，增施氮肥的水稻增產(chǎn)增幅大，說明當(dāng)?shù)赝寥赖睾退镜试霎a(chǎn)潛力尚有提升空間，這進(jìn)一步表明合理施氮是提升土壤供氮能力和水稻高產(chǎn)的有效措施。

3 結(jié) 論

研究結(jié)果表明，施用氮肥處理較無氮處理增產(chǎn)2 475-3 690 kg/hm2、增產(chǎn)率45.7%-68.1%，SNDR范圍在41.4%-55.9%。以上結(jié)果說明，氮肥施用在水稻生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用，在提高水稻產(chǎn)量的同時(shí)，能有效補(bǔ)充土壤氮素，避免水稻生長(zhǎng)從土壤帶走大量氮素，造成土壤氮素虧損。但過量施用氮肥，不僅會(huì)引起水稻減產(chǎn)，還會(huì)造成氮肥流失而影響農(nóng)田生態(tài)環(huán)境。可見，合理施用氮肥才能達(dá)到保持和提高土壤供氮能力、提高水稻產(chǎn)量的目的[13]。

水稻氮肥利用率的4個(gè)指標(biāo)（NAE、PFPN、NRE、NPE）均隨氮肥施用量的增加而下降，說明減少氮肥施用能有效提高氮肥利用率，但過少施用氮肥卻不能滿足水稻高產(chǎn)的需求，片面追求氮肥高利用率而忽略糧食高產(chǎn)不符合當(dāng)前我國(guó)糧食安全要求，因此，氮肥施用必須以同時(shí)滿足水稻高產(chǎn)和提升氮肥利用率為目標(biāo)。

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2016-01-14

測(cè)土配方施肥項(xiàng)目。

*為通訊作者。