緩釋肥對水稻嘉67 產量及氮肥利用率的影響

劉潔琪, 郭金偉, 費維, 方紅玲, 楊梢娜

(1.舟山市定海區農業技術推廣中心, 浙江 舟山 316000; 2.岱山縣農業農村局, 浙江 岱山 316299;3.舟山市農業技術推廣中心, 浙江 舟山 316021)

水稻是我國最主要的糧食作物之一, 水稻的高產穩產對于保障國家糧食安全具有重要意義[1]。化肥是糧食的 “糧食”, 對保證糧食的穩定增長起著不可替代的作用, 其中氮肥在提高水稻產量與品質方面具有重要作用[2-3]。然而, 我國水稻氮肥利用率僅為30%～35%, 與發達國家相比, 還處于較低水平[4]。肥料低利用率與高損失率會引起一系列生態環境問題, 如土壤酸化、溫室氣體排放、地表水富營養化等[5]。因此, 如何提高肥料利用率、降低農業面源污染是水稻生產上亟待解決的一個問題。

在水稻生產上, 農戶為了獲得高產, 通常會施用3～4 次肥料[6]。緩釋肥是一種新型肥料, 由于其養分釋放能夠與作物養分吸收需求相對同步, 不僅可以減少施肥量及施肥次數, 同時還能減少勞動力成本[7]。前人的研究[8-10]表明, 緩釋肥施用相較于常規施肥可以提高水稻產量和氮肥利用率。張木通過田間試驗發現, 60 d 釋放期的緩釋肥一次基施可以滿足早稻和晚稻生長的氮素需求。張金萍等[12]研究認為, 緩釋肥不僅可以保證單季稻穩產或增產, 還可顯著降低稻田氨揮發和氮素徑流損失。近年來, 市場上緩釋肥品種層出不窮, 然而不同的緩釋肥在水稻生產上的應用效果必然會有所不同。

自2005 年我國啟動了測土配方施肥工作, 在當地農技人員的積極推廣應用下, 舟山地區單季稻上肥料施用量逐年下降。但在生產中仍存在過量施肥現象, 造成資源浪費、生產成本增加, 甚至引起對生態環境的負面影響[6]。此外, 舟山地區從事農業生產的勞動人口逐年減少, 水稻種植面臨用工難, 用工成本上升等問題。水稻緩釋肥一次性施用的研究對于提高水稻產量和氮肥利用率, 降低勞動力成本具有重要的意義。

本研究選擇RCU 和PCU 2 種緩釋肥, 通過2 a(2021—2022 年) 田間小區試驗, 探討不同緩釋肥類型對水稻嘉67 產量及氮肥利用率的影響, 以期為浙東海島區單季稻上化肥減量增效提供重要的理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2021—2022 年在舟山市定海區小沙街道進行。

該地區為亞熱帶濕潤季風性氣候, 年平均降雨量為1 420 mm, 年平均氣溫為16.6 ℃。試驗地主要種植制度為單季稻, 土壤類型為灘涂泥田。試驗地土壤pH 值5.73, 有機質含量為39.8 g·kg-1,全氮含量為2.64 g·kg-1, 堿解氮含量為189 mg·kg-1, 有效磷含量為7.36 mg·kg-1, 速效鉀含量為161 mg·kg-1。

1.2 試驗設計

試驗共設置4 個處理: 不施氮肥 (CK) 為空白對照; 常規施肥(CF), N 165 kg·hm-2, 氮肥分次施用; 聚氨酯包膜緩釋肥 (PCU), N 165 kg·hm-2, 氮肥一次施用; 樹脂包膜緩釋肥 (RCU),N 165 kg·hm-2, 氮肥一次施用。每個處理4 次重復, 隨機區組排列。每個小區面積為30 m2, 每個小區之間用30 cm 寬的田埂進行分割, 田埂高出地面30 cm, 用黑色塑料膜進行包裹, 以防止各小區間水肥串流, 各小區獨立排灌。

所有處理的磷和鉀肥施用量分別為P2O560 kg·hm-2和K2O 90 kg·hm-2, 一次性作基肥施用。CF處理的氮肥按基肥∶分蘗肥∶穗肥= 4 ∶3 ∶3 施用; PCU 和RCU 處理的氮肥在水稻移栽前一次性作基肥施入。

供試水稻品種為當地主栽水稻品種嘉67, 由浙江勿忘農種業股份有限公司提供。供試緩釋肥分別為RCU 和PCU, 分別由金正大生態有限公司和茂施農業科技有限公司提供。供試常規氮、磷、鉀肥分別為尿素 (46% N)、過磷酸鈣 (12% P2O5)、氯化鉀 (60% K2O), 市售。其他田間管理按當地農戶習慣進行。

2021 年分別在6 月10 日、6 月17 日和8 月1日施基肥、分蘗肥和穗肥, 11 月10 日收獲。2022年分別在6 月11 日、6 月20 日和7 月30 日施基肥、分蘗肥和穗肥, 11 月18 日收獲。

1.3 測定項目與方法

在水稻成熟后采集水稻地上部樣品, 每個小區隨機采集具有代表性的6 篼, 裝入尼龍網袋中, 帶回實驗室, 在105 ℃下殺青30 min, 然后在75 ℃下烘至恒重。烘干的樣品分為籽粒和秸稈兩部分,用粉碎機粉碎后過0.15 mm 篩用以測定全氮、全磷和全鉀含量[11]。

每個小區采用單打單收方式進行測產, 稻谷含水量用谷物含水量儀進行測定。每個小區秸稈測定鮮重后, 取部分放入網袋, 帶回實驗室烘干以測定秸稈含水量。

1.4 數據處理

采用Excel 2016 軟件進行數據處理, 用SPSS 22.0 進行統計分析, 采用LSD 法進行多重比較,顯著性水平為P<0.05。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對水稻產量的影響

從表1 中可以得出, 2021 年和2022 年CK 的水稻產量分別為5 187 和5 315 kg·hm-2, 施用氮肥顯著提高了水稻產量。2021 年, 與CK 處理相比, CF、PCU 和 RCU 處 理 的 水 稻 分 別 增 產34.2%、44.7%和41.1%。在2022 年, 與CK 處理相比, CF、PCU 和RCU 處理的水稻分別增產46.2%、58.6%和59.2%。兩年的試驗結果顯示,PCU 和RCU 處理較CF 處理分別增產7.8%～8.5%和5.1%～8.8%。

表1 不同處理對水稻產量的影響

2.2 不同施肥處理對水稻氮素吸收的影響

由表2 可以看出, 施用氮肥顯著提高了水稻籽粒、秸稈的總氮吸收量。在2021 年, 各施氮處理間籽粒氮肥吸收量為94.4～99.0 kg·hm-2, 且無顯著差異。與籽粒氮素吸收量結果類似, CF、PCU 和RCU 處理間的秸稈氮素吸收量也沒有顯著差異。CF、PCU 和RCU 處理顯著提高水稻氮素總吸收 量, 分 別 較 CK 提 高 了54.8%、64.6% 和68.8%。在2022 年, 緩釋肥處理的水稻籽粒氮素吸收量顯著高于CK 和CF 處理。RCU 處理的秸稈氮素吸收量顯著高于PCU 和CF 處理, 而PCU 和CF 處理間無顯著差異。與CF 相比, PCU 和RCU處理的水稻氮素總吸收量分別增加 21.2%和29.3%。

表2 不同處理對水稻植株吸氮量的影響

2.3 不同施肥處理對氮肥利用率的影響

從表3 中可以得知, 施緩釋肥較CF 提高了水稻氮肥利用率。在2021 年, PCU 和RCU 處理較CF 處理氮肥表觀利用率提高5.5 和7.8 百分點。PCU 處理的氮肥農學效率顯著高于CF 處理, 但是RCU 與CF 處理間無顯著差異。各處理間氮肥偏生產力沒有顯著差異。在2022 年, 與CF 處理相比, 緩釋肥處理(PCU 和RCU) 提高了氮肥表觀利用率、氮肥農學效率和氮肥偏生產力, 分別增加16.9～23.4 百分點、26.8%～28.2%和8.5%～8.9%。

表3 不同處理對水稻氮肥利用率的影響

3 結論

緩釋肥作為一種新型肥料, 可一次施用滿足作物整個生育期的養分需求, 能夠提高肥料利用率,減少勞動力成本[10-11]。有研究顯示, 緩釋肥一次性施用在水稻生產上具有穩產甚至增產的作用[13]。本試驗表明, 與常規施肥相比, 施用緩釋肥使水稻增產5.1%～8.8%。前人的研究[11,14]表明, 緩釋肥可以促進水稻根系的生長發育, 從而促進水稻對養分的吸收, 最終提高了水稻的產量和養分利用率。有研究[9]顯示, 采用RCU 和PCU 一次基施相較于常規分次施肥可以保證水稻穩產, 且RCU 的單季稻產量高于PCU。在本試驗中, RCU 處理的水稻產量與PCU 處理無顯著差異。這可能是因為緩釋肥的施用效果與作物品種、土壤肥力、水肥管理等密切相關[14]。

水稻植株對養分的吸收與產量的形成密切相關。研究[12]認為, 緩釋肥一次基施水稻氮素吸收量相較于常規施肥無顯著差異。而熊海蓉等[4]通過盆栽試驗發現, 緩釋肥一次施用能滿足水稻生育期的養分需求, 且較常規施肥促進了水稻氮肥吸收利用, 從而提高了水稻產量。本研究顯示, 2022年水稻季, 施用緩釋肥顯著提高了水稻植株吸氮量, 從而提高了氮肥利用率。氨揮發和徑流損失是稻田主要的氮素損失形態[15]。前人[12,15-16]的研究顯示, 施用緩釋肥可以顯著降低田面水中銨態氮,從而降低稻田氨揮發和徑流損失, 最終提高了氮肥利用率。

綜上所述, 緩釋肥可以顯著提高水稻嘉67 的產量, 同時還能減少施肥次數, 從而降低勞動力成本, 提高經濟效益。緩釋肥處理的氮肥利用率顯著高于常規施肥, 說明緩釋肥具有提高氮肥利用率,減少農業面源污染的效果。下一步擬進行長期緩釋肥一次施用對土壤肥力影響的研究, 為緩釋肥在浙東海島區的推廣普及提供有力支撐。