氮肥不同施用方式對稻麥輪作體系作物產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)成的影響

浦漢春 陳留根 任立凱 秦裕營 梁長東 譚一羅蘇文英 劉紅江 楊和川?

(1.連云港市農(nóng)業(yè)科學院,江蘇 連云港 222000;2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學院循環(huán)農(nóng)業(yè)研究中心,南京 210014)

適宜的氮素施用技術(shù)是實現(xiàn)作物高產(chǎn)的有效途徑。然而由于栽培和施肥技術(shù)推廣等原因,我國許多地方的氮肥施用方法仍普遍較為粗放,不當?shù)氖┓史绞綍黾拥亓魇У娘L險。氨揮發(fā)、反硝化、地表徑流、淋溶是農(nóng)田栽培系統(tǒng)的主要損失途徑[2-3],降低了氮肥利用效率,造成水環(huán)境污染,嚴重威脅農(nóng)田生態(tài)平衡。提高氮肥利用率是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的主要目標。為此,筆者在江蘇省連云港農(nóng)業(yè)科學院東興農(nóng)場試驗基地以氮肥不同施用方式,研究不同施肥處理組合對稻麥輪作體系作物產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)成以及氮肥利用率的影響,確定最佳施肥方式,從而為當?shù)剞r(nóng)田作物高產(chǎn)、化肥高效利用與養(yǎng)分流失控制提供試驗依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 試驗設計與方法

1.1 試驗材料及試驗點概況

試驗于2016年6月-2017年6月在農(nóng)場試驗田中進行。該地區(qū)年降水量為900-1000 mm,試驗期間降水量為920 mm,年平均溫度為14℃,7月平均溫度26.5℃,常年無霜期為220天。土壤類型為黃黏泥土,其基本理化性質(zhì)為：全氮(N)1.43 g/kg,有效磷(P)56.92 mg/kg,速效鉀(K)814.45 mg/kg,有機質(zhì)25.16 g/kg,pH 5.68。

1.2 試驗處理

耕作方式為稻麥輪作。

稻季,氮肥基肥采用深施和面施兩種方式,追肥采用水施和濕施兩種方式,共四個處理組合。每667m2氮、磷、鉀肥施用量分別為 20、4.5、9 kg,其他均按照常規(guī)農(nóng)藝管理措施。以不施氮肥作為對照。

表1 稻季施肥處理組合

11月份安排了麥季有關(guān)實驗。

小麥試驗方案：麥季,基肥采用深施和面施兩種方式,追肥采用面施。共兩個處理,命名為G1、G2。每667m2氮、磷、鉀肥施用量分別為18、9、9 kg,其他均按照常規(guī)農(nóng)藝管理措施。以不施氮肥作為對照。

N肥根據(jù)試驗方案施用,磷肥全部作為基肥施用,鉀肥基肥和穗肥分別施用50%,供試水稻品種為連粳9號,模擬機插秧,2016年6月24日插秧,分蘗肥1施于移栽后5-7天,分蘗肥2施于移栽后15天左右,促花肥分別施于葉齡余數(shù)4、葉齡余數(shù)2時。2016年10月26日收獲。11月9-10日種麥,供試小麥品種為連麥7號,3月2日施返青肥,4月20日施穗肥,6月6日查穗數(shù)、取植株樣,6月13日收獲小麥、取土樣。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 水稻、小麥產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)成 于水稻、小麥成熟期,每小區(qū)調(diào)查100穴植株的穗數(shù),根據(jù)調(diào)查的平均穗數(shù)取代表性植株10穴,測定每穗穎花數(shù),用水漂法區(qū)分飽粒和空癟粒,計算水稻、小麥的飽粒結(jié)實率和飽粒千粒重。

1.3.2 氮肥偏生產(chǎn)力 氮肥偏生產(chǎn)力(kg/kg)=施氮區(qū)產(chǎn)量/氮肥施用量

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

差異顯著性分析采用統(tǒng)計軟件SPSS 22.0完成,各處理的比較采用最小顯著差數(shù)(LSD)法,超過LSD 0.05(或LSD 0.01)水平的視為顯著(或極顯著)。作圖采用Origin 8.6。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥方式對作物產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)成的影響

有效穗數(shù)、每穗總粒數(shù)、千粒重是構(gòu)成產(chǎn)量的綜合指標。由表2可知,與對照相比,G1、G2、G3、G4單位有效穗數(shù)分別提高37.1%、38.0%、31.1%、34.1%,所有施肥處理間有效穗數(shù)差異性顯著,基肥深施較高,比基肥面施提高了3.7%。不施用氮肥顯著降低了水稻每穗總粒數(shù)。與施用氮肥處理相比,對照的千粒重最高,基肥深施較面施千粒重較高。施用氮肥是保證水稻獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵,G1、G2、G3、G4的增產(chǎn)效果分別達26.2%、28.7%、23.6%、22.1%。同等條件下,基肥深施的增產(chǎn)效果大于基肥面施的,且達極顯著水平。在4種施肥方式水平下,以 G2 的產(chǎn)量最高,表現(xiàn)為 G2＞G1＞G4＞G3＞CK。

表2 不同施肥方式對水稻及其產(chǎn)量構(gòu)成的影響

表3顯示了不同施肥方式對小麥產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)成的影響。與不施用氮肥相比,施用氮肥能夠明顯增加小麥單位面積上的有效穗數(shù)、每穗總粒數(shù),基肥深施、基肥面施的增產(chǎn)率分別為84.2%、73.3%。與基肥面施相比,氮肥以基肥深施投入農(nóng)田系統(tǒng)可更大程度發(fā)揮增產(chǎn)潛力,增產(chǎn)6.3%。

表3 不同施肥方式對小麥及其產(chǎn)量構(gòu)成的影響

2.2 不同施肥方式對作物氮肥偏生產(chǎn)力的影響

由圖1可以看出,不同施肥方式對氮肥偏生產(chǎn)力的影響與作物產(chǎn)量規(guī)律保持一致。基肥深施能明顯提高氮肥偏生產(chǎn)力。水稻對氮肥的偏生產(chǎn)力為35.4%-37.3%,小麥的氮肥偏生產(chǎn)力較低,基肥深施和基肥面施處理分別為22.2%、21.8%,這與前人研究結(jié)果相符[8]。

圖1 不同施肥方式對作物氮肥偏生產(chǎn)力的影響.(A)水稻;(B)小麥

3 討論與結(jié)論

3.1 氮肥施用可顯著提高作物產(chǎn)量

水稻、小麥是我國最重要的糧食作物。在農(nóng)用土地愈趨緊張的當前,提高作物單位面積產(chǎn)量具有重要的戰(zhàn)略意義。大量研究表明,施用化肥對世界范圍內(nèi)的糧食作物產(chǎn)量的貢獻率達50%左右,這一數(shù)字在我國更高,為55%-57%[9]。

3.2 基肥深施有助于提高作物產(chǎn)量構(gòu)成及產(chǎn)量性狀

基肥可為作物的生理生長提供養(yǎng)分,追肥對作物的生殖生長有利。趙榮廣等研究氮肥基穗型施肥對水稻產(chǎn)量的影響,表明基穗肥施用對有效穗數(shù)、千粒重、產(chǎn)量等性狀的提高有良好的促進作用[10]。拔節(jié)前的追肥施加可促進營養(yǎng)器官中的氮素向籽粒中轉(zhuǎn)移,從而提高產(chǎn)量。本研究中基肥采用深施和面施,試驗結(jié)果表明基肥深施的增產(chǎn)效果明顯高于面施。追肥于分蘗期、成花時以水施和濕施兩種方式追加。試驗結(jié)果表明濕施更有助于提高水稻的產(chǎn)量構(gòu)成指標和產(chǎn)量性狀。這可能是因為水施造成的氮素損失較大,降低了作物的氮素利用率。

3.3 基肥深施能夠提高作物的氮肥偏生產(chǎn)力

基肥深施能夠提高氮肥偏生產(chǎn)力其原因在于其氮素流失途徑較少,保肥能力強,可保證氮素最大程度上被植物利用吸收[11]。Wu等研究結(jié)果表明,稻田中基肥面施的氮素回收率僅為12.8%,而氮肥深施時,氮素回收率可提高到37.2%[12]。本研究中,氮肥深施處理的氮肥偏生產(chǎn)力均高于面施,與前人研究結(jié)果一致。同時,追肥濕施比水施更有助于氮肥偏生產(chǎn)力的提高。

4 結(jié)論

合理的基肥-追肥比例可增加作物產(chǎn)量,提高氮素利用率。本研究探索了不同的基肥-追肥處理組合對稻麥輪作體系中作物產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成、氮肥偏生產(chǎn)力的影響。追肥深施、追肥濕施對作物的增產(chǎn)效果最為顯著,可在最大程度上提高氮肥偏生產(chǎn)力。該研究可為高效農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的實現(xiàn)提供理論支撐。