水稻氮肥運籌及施用模式簡述

賈 東，徐 漫，韓 雷

（1遼寧省鹽堿地利用研究所，遼寧 盤錦 124010;2大洼縣農業機械化學校，遼寧 盤錦 124200；3沈陽農業大學附屬實驗場，沈陽 110161）

1 氮肥運籌研究的目的和意義

氮是作物生長必需的三大元素之一，對作物生長效果明顯。在稻田生態系統中，氮素是水稻產量提高的巨大動力，對水稻生產的影響很大，如何合理施用氮肥一直是水稻栽培體系中重要的研究課題。

我國是世界上水稻生產與消費的第一大國，種植面積僅次于印度，總產占世界第一，全國有三分之二以上人口以稻米為主食。資料顯示，我國水稻種植面積占世界水稻種植面積的20%，但水稻氮肥用量卻占全球水稻氮肥總用量的37%。隨著耕地面積的減少和人口的不斷增長，我國資源消耗與糧食安全和環境保護的矛盾日趨突出，究其原因，這與氮肥的不合理運籌和過量施用均有很大的連帶關系。長期以來，農民形成了施肥越多越增產的錯誤的傳統觀念，常常施用過量氮肥以期獲得高產，導致集約化農作區的氮肥施用量越來越高，作物施肥量超過作物的吸收量；另一方面，氮肥價格的相對偏低也導致了氮肥的過量施用。基于此，我國化肥投入的增加與糧食產出的比例遠遠高于世界平均水平，成為世界氮肥第一消費大國（謝建昌，1998）。

我國肥料利用率低下的主要原因包括：施肥過量；忽視土壤養分資源的利用；作物增產潛力未得到充分挖掘；環境養分來源多，數量大等。國內外許多學者對如何提高肥料效率進行了深入的研究，并且取得了相應的研究成果。一般認為，氮肥利用率隨著施氮量的增加會呈現出顯著降低的趨勢，不合理的氮肥運籌方式也會導致田間生產力和氮肥利用率的降低。因此，合理運籌氮肥，在保證一定產量的前提下提高氮肥利用率是科技工作者需要研究的重大課題。

傳統的施肥理念由于偏愛施用氮肥而又缺乏環境保護意識和平衡施肥的技術，盲目的追求經濟效益而重施氮肥，這不僅造成了作物生產成本的增加、肥料的浪費，而且因氨揮發、地表徑流、排水導致地表水體的富營養化、地下水污染和溫室氣體N2O的排放等一系列的負面的環境效應。針對不同施肥方法體系來指導水稻生產，根據水稻的氮肥適宜施用方法和施用量，建立水稻氮肥高產高效的管理模式，在保證水稻穩產高產的前提下，提高稻米品質，降低病蟲害發生，降低農藥等生產資料的投入，減輕因氮肥揮發和淋失對環境造成的威脅，提高氮肥利用率，是目前我國水稻生產上亟需解決的科學問題，對于水稻生產可持續發展，提高水稻生產的競爭力，保障國家糧食安全具有重要的戰略意義。

2 水稻氮肥施用模式的研究動態

2.1 國內外主要氮肥施用方法簡介

2.1.1 深層施肥法 將氮肥施用總量的1/3作為全層肥施入土壤，剩余的2/3肥料量于抽穗前35 d以球肥深施到10～12 cm的土壤中。該法是由日本農學家田中稔提出的，該作者以成穗率84%～95%、結實率85%以上作為目標，并認為當成穗率小于80%時，說明基肥過量；當結實率小于80%時，說明追肥過量，此時應對基肥、追肥數量及其比例進行調整。

2.1.2 側深施肥法 該方法是將肥料在水稻插秧的同時施于秧苗一側土壤，可以促進水稻秧苗的早期生育，因此最適宜在寒地稻作區應用。側深施肥法能夠確保充足的莖數，促進秧苗前期的營養生長，進而解決早期溫度低、冷水灌溉和地涼等所造成的生育早期水稻養分供應滯后的問題，在我國東北三省寒地水稻種植區以及日本寒地稻作區采用該施肥方法比較多。

2.1.3 前重—中輕—后補施肥法 該施肥法強調重施基肥（基肥施用量超過總量的80%），少施分蘗肥和酌施粒肥，優點是能夠獲得適當的穗數，從而在后期能爭取到較大的粒重和較多的粒數。我國東北稻區于20世紀80～90年代中期采用這種施肥法較多。但是，此種施肥法容易造成前期生長過旺從而使田間郁蔽，導致較重的病蟲害發生，因此不利于高產優質水稻群體的建立。

2.1.4 前穩—中保—后促施肥法 這是一種平穩促進的施肥方法，其優點是可以避免引起水稻前期生長過旺和分蘗過剩現象的發生，防止夠苗期超前，群體長期處于擁擠狀態，叢間郁蔽，生育環境惡化。該施肥法可減輕病蟲草害，減少田間農藥用量，節約成本，有利于保護生態環境和提高農民種稻效益。前穩—中保—后促施肥法逐漸被廣泛認可，并且已經在生產上開始大面積的推廣應用，取得了較好的社會效益和經濟效益。

2.1.5 前輕—中重—后補施肥法 此種施肥法的操作要點是適量施用基肥和分蘗肥，適當施穗肥，從而達到前期早生穩長、中期促進生長及后期避免早衰現象的效果。前輕—中重—后補施肥法能夠保證足夠的水稻穗數，促進大穗和提高粒重，在我國南方遲熟中稻和單季晚稻普遍采用這種施肥方法。

2.2 近年來新型施肥技術簡介

隨著科學技術的發展，高產和超高產水稻品種（組合）的推廣，與此相適應的施肥技術也得到了發展，當前國內外最新施肥方法有一次性施肥、實地實時施肥管理模式、測土配方施肥、土壤精準施肥技術等。

2.2.1 一次性施肥 水稻一次性施肥 （或稱水稻一次性全層施肥方法）首先在湖南醴陵研制成功，這種施肥方法是一種與水稻一次性專用肥料相結合的方法。一次性專用肥料是按照不同肥力土壤的供肥特征和水稻高產對養分的要求，把氮、磷、鉀、微量元素等肥料混配在一起進行科學配方，把水稻一生中需要的全部營養（包括大量營養、中量營養和微量營養）采用造粒技術，經過一定工藝造粒制成作物專用肥。顆粒專用肥中的速效養分被緩釋化，施入稻田后與土壤融合，肥料養分逐步釋放，能滿足水稻各個生育時期對養分的生理需要，促進水稻生長發育，從而達到省力、節本、節肥增效和高產目的，肥料養分利用率明顯。這項技術不僅適用于水稻，在其他作物上也值得推廣，目前己逐步在棉花、蔬菜上應用。這也是我國肥料施用技術和肥料制作方法上的一次大改革，填補了國內空白，達到了世界先進水平。

2.2.2 實地、實時施肥管理模式 實地、實時施肥管理模式 （site specific nutrient management，SSNM，and real time N management，RTNM）是在采用計算機決策支持系統和葉綠素快速測定儀（SPAD）或葉色卡（LCC）基礎上發展起來的。該施肥模式的要點是：依據土壤養分的有效供給量、水稻產量和稻草對養分的吸收量以及當地政府稻谷收購價格等參數，經綜合分析后為農戶提供最佳經濟有效的施肥方案；一般地講，葉片含氮量與光合速率及干物質增長具有明顯的相關關系。確定水稻葉片含氮量的施肥閾值，利用快速葉綠素測定儀或葉色卡觀測葉片氮素情況對農民指導施肥，可獲得施肥時間和氮肥施用量與作物對氮素吸收的協調一致，最終達到水稻高產、高效。彭少兵根據高產水稻單位面積含氮量及單位水稻干重生物量含氮量的變化特征，提出了應用特定的SPAD閾值進行水稻全程實時氮肥管理模式。試驗證明，這一模式簡單易行，在菲律賓應用這一方法比農民采用的習慣施肥法增產12.5%，氮肥用量降低14 kg/hm2，氮肥農學利用率提高57%。節氮效果明顯，肥料資源利用率明顯提高。

2.2.3 測土配方施肥 測土配方施肥是依據作物產量、農產品品質、土壤肥力和作物環境的相互關系，根據作物需肥規律、土壤供肥特性與肥料效應，使有機肥料與無機肥料相結合、必需大量營養元素與微量元素適當配比以及采用相應肥料施用方法的完整施肥技術體系。測土配方施肥是目前中國乃至世界各國比較普遍的一種科學合理的施肥技術。測土配方施肥可根據各地土壤養分測定結果及作物生長發育所需各種養分的多少，科學配比各種養分的比例和施用量，以滿足作物一生所需養分，達到增產、增效的目的；適量施肥，降低用肥成本，減少對環境的污染，防止土壤板結和控制病蟲害。己有的試驗和大面積的推廣結果表明，實施測土配方施肥，大豆、水稻節本、增產、增效明顯；小麥采用測土配方施肥的增產、增效也比較明顯。

2.2.4 土壤精準施肥技術 主要利用不同波段傳感器與衛星、航空器、全球定位系統（GPS）與施肥機相連，獲得地面與養分相關的光譜信息，從而制訂與單塊地相關的精準施肥量。該技術能有效地解決單塊地養分含量的不均勻性問題。精準施肥技術步驟主要包括四個方面：① 土壤數據和作物營養實時數據的采集；② 差分全球定位系統；③決策分析系統；④ 控制施肥。遙感技術主要應用在作物營養診斷和土壤肥力診斷兩個方面，指導作物施肥。缺氮、干旱等脅迫因子都會使作物葉片的光反射特性發生改變，通過檢測植物冠層光學反射特性可以了解作物的營養狀況。眾所周知，葉綠素、蛋白質、水分和含碳化合物是影響葉片中對光吸收和光反射的主要物質，其中影響光吸收和光反射最大的是葉綠素含量。遙感技術主要用于檢測作物冠層的光反射和吸收性質來檢測作物營養狀況，特別是氮素營養狀況。對田間原狀土壤的光譜特性進行檢測的結果證明，可見光波段的一階微分光譜與土壤水分、有機質含量、電導率及pH值呈線性相關，與土壤硝態氮含量則呈多元指數模型關系。假定土壤礦化氮量和土壤有效氮與土壤有機質成比例，可以通過遙感數據估測土壤有機質，從而就可以獲得變量施肥處方圖。

3 氮肥運籌對氮肥利用率的影響

中國稻田氮肥吸收利用率大多在30%～40%（朱兆良，2000），其主要原因可能與氮肥施用量較高、氮肥施用時期以基肥和分蘗肥為主有關。水稻氮素利用率隨著氮肥用量的增加而下降的狀況日益嚴重，氮肥利用率低和大量的氮素損失導致一系列不良的環境反應，因此，提高稻田氮肥利用率己成為人們關注的焦點。

氮肥過量施用時，會造成水稻對氮的奢侈吸收，因而氮肥生理利用率將急劇下降。張紹林等（1988）根據在太湖地區進行的26個田間試驗的研究結果指出，當稻田施氮量由46 kgN·hm-2增加到 230 kgN·hm-2時，氮肥的生理利用率由45.0 kg稻谷·kg-1N下降至22.7 kg稻谷·kg-1N。中國稻田單位面積氮肥用量是日本的兩倍，但兩者水稻產量相當（Peng，2002）。國內外對通過肥料運籌以提高水稻氮肥利用率的途徑和措施開展了大量的研究，研究結果表明，氮肥深施、適時施用和平衡施肥等均能有效地提高氮肥利用率 （李慶遺等，1997）。水稻氮肥利用率隨施氮量的增加而降低，過多的吸氮量大部分儲藏在稻草中 （Singh et al.，1998；崔玉亭等，2000；王德建等，2003；凌啟鴻等，2005；馮濤等，2006）。郭熙盛（1992）指出，氮素利用率在相同的施氮量下因氮肥不同施用時期而有所差異。吳安之（1997）、蘇祖芳等（2001）認為，施氮量過多使水稻植株的吸氮量增加，轉移到谷粒中的氮素降低，稻草中的吸氮量多，造成氮素吸收利用率降低。張洪程（2003）的試驗表明，隨施氮量增加，百公斤籽粒需氮量升高，施氮量與百公斤籽粒需氮量均呈極顯著的線性相關。氮肥利用率隨施氮量的增加而上升，至中肥處理達最高，高肥處理則顯著下降。

不同時期施肥水稻對N吸收利用效率存在明顯差異。穗肥N對產量形成的作用明顯高于基肥N和分蘗肥N，水稻對N、P、K均有吸收高峰，分別在幼穗形成至抽穗期、分蘗盛期到抽穗期和發蘗盛期到乳熟期。吳文革（2007）在雙季稻北緣地區的研究表明，適當減少雙季早稻的蘗肥、增加穗肥，可以在穩定單位面積的適宜穗數的基礎上，增加抽穗至成熟期的葉片含氮量，提高葉綠素含量，提高齊穗后的綠葉面積和有效葉面積率以及群體光合勢，有利于促進干物質積累，從而提高產量。前氮后移增施穗肥，能為水稻整個生育期提供比較平衡的氮素供應，可促進氮素的吸收，提高氮肥當季利用效率。

4 結論與討論

氮是植物體內蛋白質、氨基酸、輔酶、核酸以及光合色素分子等的組成成分，因此，葉片氮的營養狀況與許多生理過程有著密切的關系。據王仁雷（2002）研究，隨著施氮水平的提高，氣孔密度減少，水稻葉面積增大，光合速率和RuBP羧化酶活性增加。吳良歡等（1995）也證明了水稻劍葉凈光合速率隨含氮量的增加而提高。增施氮肥和氮素后移能明顯改善水稻生育后期的光合能力。彭顯龍（2006）研究證明，前氮后移施肥不但不會造成水稻貪青晚熟，反而能夠使水稻提早抽穗3～5 d，并顯著減少水稻無效分蘗，提高分蘗成穗率，改善水稻群體質量，顯著減少水稻病害和倒伏的發生，水稻穗型整齊、穗大、結實率高、籽粒飽滿、產量高，在減少20%以上氮肥用量條件下，使氮肥利用率平均提高18%。由此可見，氮肥不同施用模式對水稻產量及品質會產生相應的影響，不同時期施肥水稻對N吸收利用效率存在明顯差異。因此，應進一步明確不同氮肥運籌下水稻產量和品質形成的調控機制，以采取更有效的措施達到水稻高產、優質的目的。進行氮肥的合理運籌，對水稻產量與品質的提高具有重要的現實意義。

在眾多的氮肥施用管理模式中，水稻的前氮后移技術對水稻產量和品質的提升具有重要作用，其主要內容是根據水稻需肥規律和土壤養分供應能力，在減少氮肥總施用量30%左右的基礎上，前氮后移，將穗粒肥比例增加到30%～40%以上，充分滿足水稻生育后期對氮素的需求，提高水稻群體質量，促進大穗形成，提高水稻結實率，大幅度增加水稻產量。劉元英和李廣進等試驗結果表明，應用該項技術有效地防止了水稻倒伏和病害，使水稻結實率提高5個百分點左右，千粒重增加0.6～2.0 g，平均增產稻谷15%左右。應用此項技術還能明顯提高出米率和稻米品質。通過增產、提質和節本，可使水稻增收約100元/667 m2。這對于水稻產業的可持續發展具有深遠的意義，社會和生態效益也十分顯著。

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