氮肥減量對連作晚稻產量及其構成和氮肥效率的影響

王朝賢 王寶檔 董作為

（蒼南縣農業農村局，浙江蒼南 325800）

水稻是浙江省乃至中國最主要的糧食作物，單產較世界平均水平高60%以上，為確保糧食安全作出了重要貢獻[1－2]，但是隨著社會和經濟的不斷發展，尤其是近10年，勞動力和生產成本急劇增加，導致我國水稻生產的比較效益明顯較低[3]。中國稻田單季氮肥施用量平均在180 kg/hm2以上，氮肥表觀吸收利用率平均在33%左右，僅為發達國家的50%左右[4－5]，通過氨揮發、硝化與反硝化作用和淋溶等途徑造成大量氮素流失，給生態環境帶來了巨大的壓力[6]。同時，氮素的過量施用還會使稻米食味品質下降[7]。因此，減少氮肥不合理投入，既可以節約生產成本，又可以提高經濟效益。但由于肥力水平的差異，不同的土壤綜合生產和增產能力差異非常大，減少氮肥投入有可能會減少土壤中的氮素庫容量，從而降低作物產量[8]。因此，本研究在高肥力土壤上，采用高產田的氮肥用量和施肥模式（尿素一基二追），研究不同氮肥施用量對連作晚稻籽粒產量及其構成、地上部氮素累積量和氮肥效率的影響，以期為促進水稻生長和減少化學肥料的施用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地點設在溫州市錢庫鎮雅店橋村（地處北緯 27°31′01″，東經 120°34′46″）。 耕層土壤（0～20 cm）基本理化性狀為 pH 值 5.84，含有機質 34.6 g/kg、總氮2.21 g/kg、水解性氮 130.2 mg/kg、有效磷 14.1 mg/kg、速效鉀155.4 mg/kg。試驗地前茬作物為早稻。

1.2 試驗材料

供試水稻品種為甬優15號。氮肥為尿素（含純N 46%），磷肥為鈣鎂磷肥（含P2O512%），鉀肥為氯化鉀（含K2O 60%）。

1.3 試驗設計

根據施氮量的不同，試驗共設5個處理，分別為：CK，種植作物，不施肥；N100，施氮量 225 kg/hm2；N90，減氮 10%，施氮量 202.5 kg/hm2；N85，減氮 15%，施氮量 191.3kg/hm2；N80，減氮 20%，施氮量 180kg/hm2。3次重復，隨機區組排列，共15個小區，小區面積30 m2。各處理田塊間設置塑料薄膜包裹田埂，單排單灌，避免串灌串排，試驗區域外圍設置保護行，各小區其他田間管理措施一致。

1.4 試驗過程

氮肥分2次施用，基肥和分蘗肥分別占60%、40%。 磷肥（P2O5）和鉀肥（K2O）的施用量分別為 60、105 kg/hm2，磷、鉀肥作基肥一次性施入。

田間管理按當地常規栽培措施進行。連作晚稻于2019年7月1日播種育秧，8月11日移栽，11月18日收獲。

1.5 取樣與分析

采用手工收獲，測定籽粒和秸稈產量。收獲的同時取植株樣品，經烘干、粉碎后用于植株養分分析。土壤、植株中各養分含量均按土壤農化常規分析方法測定[9]。其中，有機質采用重鉻酸鉀容量法測定，水解性氮采用堿解擴散法測定，有效磷采用碳酸氫鈉提取-鉬銻抗比色法測定，速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定，電導率采樣電位法（水土比例1∶5）測定，pH值采用電位法（水土比例1∶2.5）測定。植株經硫酸-過氧化氫消煮，采用半微量蒸餾法測全氮。

1.6 有關參數的計算

氮素累積回收率（ARE）指在某段時間內作物地上部吸氮量占氮肥施入量的百分率[10]，計算公式如下：

ARE（%）=U/F×100

式中，U為水稻收獲時地上部吸氮量（kg/hm2），F代表氮肥的投入量（kg/hm2）。

氮肥偏生產力（PFP）是指單位投入的氮肥所能生產的水稻籽粒產量[11]，計算公式如下：

PFP（kg/kg）=Y/F

式中，Y為施用氮肥后所獲得的水稻籽粒產量（kg/hm2），F 代表氮肥的投入量（kg/hm2）。

氮素內部利用率（IE）是指水稻籽粒產量與地上部吸氮量的比值，它表示水稻每吸收單位氮素所獲得的水稻籽粒產量[12]。計算公式如下：

IE（kg/kg）=Y/U

式中，Y是水稻籽粒產量（kg/hm2），U為水稻收獲時地上部吸氮量（kg/hm2）。

1.7 統計分析

試驗數據采用Excel軟件進行整理，并采用SAS統計軟件對數據進行分析。

2 結果與分析

2.1 籽粒產量及其構成

由表1可知，施肥顯著提高了水稻籽粒產量，與CK相比，各施肥處理水稻籽粒產量（6 906 kg/hm2）提高了18.1%。CK水稻籽粒產量為5 847 kg/hm2，占施肥處理產量的84.7%。這說明該試驗地具有很強的養分供應能力，肥料增產貢獻率僅有15.3%。施肥顯著提高了水稻株高和有效穗數，從而提高了水稻籽粒產量。但不同施氮量處理間籽粒產量及其構成因素均無顯著差異，這可能是因為土壤本身供氮能力比較強。

表1 不同氮肥施用量對水稻產量及其構成的影響

2.2 植株氮含量和吸氮量

由表2可知，CK水稻籽粒全氮含量和秸稈全氮含量分別為9.24、5.31 g/kg，施肥顯著提高了水稻籽粒和秸稈中的氮含量。各施肥處理水稻的籽粒和秸稈氮含量比CK分別高 12.6%～21.2%和 16.2%～37.7%。盡管N85處理水稻籽粒吸氮量和地上部吸氮量在數值上高于其他施氮處理，但各施氮處理間水稻籽粒和秸稈氮含量沒有顯著差異。

表2 不同氮肥施用量對水稻氮含量和吸氮量的影響

與氮含量的變化趨勢相似，CK水稻籽粒和秸稈吸氮量分別為54.1、20.7 kg/hm2，各施肥處理水稻的籽粒和秸稈吸氮量比CK分別高33.1%～45.8%和77.3%～88.4%。在本試驗條件下，施肥水稻吸收的氮66.2%被存儲在籽粒中，通過收獲可帶走約73.3kg/hm2的氮，秸稈全部還田相當于施氮肥37.4 kg/hm2。

2.3 氮素表觀平衡

由表3可知，由于作物不斷吸收，造成不施肥土壤氮素虧缺74.8 kg/hm2。施氮肥可使土壤氮素出現盈余，隨著施氮量的提高，土壤盈余量從71.0 kg/hm2增長到112.7 kg/hm2。盡管N85處理水稻氮肥累積利用率與N80處理相似，但比N90處理和N100處理分別高13.5%和23.2%。這也說明隨著氮肥施用量的增加，水稻吸收的氮素占施氮量的比例明顯下降。

2.4 氮素內部利用率和氮肥偏生產力

由表3可知，CK水稻每吸收1 kg純N，可以生產籽粒78.0 kg。施氮降低了水稻氮素內部效率，N80、N85和N90處理氮素內部利用率相似，平均為63.2 kg/kg，而N100處理只有58.9 kg/kg。同樣，隨著施氮量的增加，氮肥偏生產力逐漸下降，從每施1 kg氮可生產38.7kg水稻籽粒（N80處理）下降到N100處理的29.0kg，下降了25.1%。

表3 不同氮肥施用量對氮素表觀平衡和氮肥效率的影響

3 結論與討論

該試驗結果表明，在不施肥水稻每季可吸收氮74.8 kg/hm2，生產籽粒5 847 kg/hm2的肥力條件下，施肥可顯著提高水稻株高、有效穗數和地上部吸氮量。隨著氮肥施用量的提高，不同施氮量處理籽粒產量及其構成因素沒有顯著變化，氮盈余量從71.0 kg/hm2提高到112.7 kg/hm2，氮素內部利用率和氮肥偏生產力顯著下降。因此，在本試驗條件下，以191.3 kg/hm2為最佳氮肥施用量。