水稻土壤养分释放特性对施氮模式的响应

隽英华　宫亮　孙文涛等

摘要：从氮肥高效利用的角度出发，通过田间试验研究了不同施氮模式作用下辽南地区的水稻土壤养分动态变化特征。结果表明：与对照相比，施氮明显提高了耕层土壤的碱解氮含量，并且随着施氮量增加，耕层土壤的碱解氮含量升高；有效磷含量在拔节期之前呈增加趋势，而在拔节期之后则呈波浪形变化；速效钾含量先增加后降低；随着追氮次数的增加，土壤碱解氮和速效钾含量均先增加后降低，有效磷含量则呈无规律性变化；随着生育期推进，土壤碱解氮和速效钾含量均降低，而有效磷含量则呈无规律性变化。与其他施氮模式相比，3次追肥的施氮模式能够在整个生育期为水稻提供较充足的有效养分，满足植株的生理需求。综合考虑土壤的养分动态变化特性、产量性状、产投比、氮肥农学效率等因素，初步筛选出3次追肥为辽南地区水稻生产中的高效施氮模式。

关键词：养分释放；施氮模式；高效施肥

中图分类号： S158.2 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2014）07-0074-03

收稿日期：2013-10-08

基金项目：国家公益性行业（农业）专项（编号：20100314-4）；国家科技支撑计划（编号：2013BAD05B07）；辽宁省重大科技攻关计划（编号：2011201029）。

作者简介：隽英华（1979—），男，山东莒南人，博士，副研究员，主要从事作物营养与土壤氮转化的生物化学调控研究。Tel：（024）31028698；E-mail：juanyong_001@sohu.com。

通信作者：于涛。E-mail：13940000176@163.com。氮是农业生产中重要的养分限制因子，土壤氮损失严重、氮肥利用率低是制约我国发展高产、高效和优质农业的重要因素之一[1]。由于水稻等禾本科植物自身不具备固氮能力，其生长发育所需的氮素主要依靠根系从土壤中吸收，但土壤中可利用的氮素又难以满足其高产优质的需要[2]，因而以施肥的方式补充土壤氮素是作物优质、高产、稳产的有效措施。但是长期过量施氮会造成土壤中氮素的大量赢余，从而降低氮肥的增产效率和利用率，并给生态环境带来严重威胁[3]。目前世界各国都很重视提高氮肥利用率的研究[4-6]，并且研究发现，氮肥施用方式对氮肥利用率的影响较大[7]。不同施氮模式在农业生产中所起的作用存在差异，不同的养分释放特性会造成土壤养分供应能力的变化，同时也会影响作物对养分的吸收。目前，关于施氮模式的研究大多集中在施肥期和施用量对作物产量及氮肥利用率的影响方面[8-10]，而在施氮模式作用下的水稻土壤养分供应能力方面鲜有报道。本试验在辽南地区的水稻种植地中实施了不同的施氮模式，并研究了土壤养分的动态变化特性，以期为该地区水稻生产中的合理施氮和提高氮肥利用率提供数据支持。

1材料与方法

1.1试验材料

水稻供试品种为港源4115杂交稻。试验在辽宁省瓦房店市仙浴湾镇进行，该地区属于暖温带大陆性季风气候，年平均气温9.3 ℃，无霜期165～185 d，年平均降水量580～750 mm。供试土壤为水稻土，耕层土壤（0～20 cm）的理化性质：有机质12.62 g/kg，全氮0.71 g/kg，有效磷（P2O5） 14.36 mg/kg，速效钾（K2O）157.53 mg/kg，pH值8.30。

1.2试验设计

2结果与分析

2.1不同施氮模式作用下的土壤养分变化行为

由图1可见，土壤碱解氮含量的动态变化受施氮量和追氮次数的双重制约，与不施氮相比，施氮明显提高了整个生育期内土壤碱解氮含量，增加幅度为5.33%～73.62%。随着施氮量增加，碱解氮含量显著增加，说明通过增加氮肥用量可提高土壤碱解氮含量。随着生育期推进，土壤碱解氮含量呈下降趋势，以分蘖期含量最高，到乳熟期达到较低水平。在分蘖期，N210 3次追肥和N210 1次基施处理的土壤碱解氮含量分别为164.1、116.6 mg/kg，较不施氮处理分别增加48.24%、5.33%。随着追氮次数增加，土壤碱解氮含量先增加后降低再增加，以3次追肥处理的最高，其变化范围为121.3～1641 mg/kg。随着追氮次数增加，土壤碱解氮含量下降幅度随生育期的推进逐渐降低，以N210 1次追肥处理的下降幅度最大，到孕穗期下降了36.7%，其次为N210 2次追肥处理的20.0%和N210 3次追肥的13.5%。表明减少基肥施入量，适当增加追氮次数可以显著提高生育后期土壤碱解氮含量。

由图2可见，土壤有效磷含量的动态变化受施氮量和追氮次数的双重制约，随着施氮量增加，土壤有效磷含量在拔节期以前逐渐增加，而在拔节期以后呈波浪形变化。总体比较不同施氮水平下的土壤有效磷含量，以施氮量 255 kg/hm2 时土壤有效磷含量较高，且在整个生育期内均保持基本稳定，仅到成熟期略有下降，表明适当提高氮肥施用量可显著增加土壤有效磷含量。随着生育期推进，对照、N210 1次追肥、N165 2次追肥和N210 2次追肥处理的土壤有效磷含量均呈双峰曲线变化，峰值分别在拔节期和乳熟-成熟期；而N255 2次追肥、N210 3次追肥和N210 1次基施处理均逐渐降低。随着追氮次数增加，土壤有效磷含量在分蘖期和孕穗期增加，在拔节期和成熟期先增加后降低，而在乳熟期则先降低后增加，表明单独增加追氮次数对土壤有效磷含量影响呈无规律性变化。

由图3可见，土壤速效钾含量的动态变化受施氮量和追氮次数的双重制约，随着施氮量增加，土壤速效钾含量先增加后降低，当施氮量为210 kg/hm2时达到最大；之后进一步增加施氮量，土壤速效钾含量变化不大，甚至降低，表明适当增加氮肥用量可以提高水稻土壤速效钾含量。随着生育期推进，土壤速效钾含量呈现先缓慢下降后迅速下降的变化趋势，直至成熟期达到最小值。随着追氮次数增加，土壤速效钾含量先增加后减小，以2次追氮处理的土壤速效钾含量最高，表明适当增加追肥次数可以有效提高土壤速效钾含量。

2.2不同施氮模式作用下的水稻产量性状及经济效益

从表2可见，与对照相比，施氮处理明显增加了水稻穗长、株高、穗粒数、 千粒重和籽粒产量。比较对照、N165二次追肥、N210二次追肥、N255二次追肥可知，随着施氮量增加，水稻穗长、株高、穗粒数、千粒重及籽粒产量均有增加。在施氮量相同的情况下，基肥比例最高的N210 1次追肥处理，其千粒重高于N210 2次追肥处理，说明水稻千粒重随基肥比例提高而增加。N210 3次追肥处理的株高、穗长、千粒重及籽粒产量均明显高于其他大部分处理，说明提高中后期施氮比例有助于改善水稻产量性状及提高产量。从产投比和氮肥农学效率的角度看，以N210 3次追肥处理的最高，其次为N210 1次基施处理。这是因为，常规的施肥方法（基肥、分蘖肥、穗肥）由于前期施肥量较大，在满足水稻对养分需求的同时也引起了氮素的大量损失，而在生育后期不能提供给水稻充足的养分，限制了籽粒的形成与累积；1次基施施氮方法由于氮肥的深施而减轻了外界因素的不利影响，降低了氮肥损失，延长了对水稻养分的持续供给能力；3次追肥施氮方法（分蘖肥、穗肥、粒肥）由于增加了追肥次数，同样也满足了水稻生长发育对养分氮的需求。

3结论

研究表明，施氮量只对水稻不同生育期的土壤养分含量有影响，而施氮模式则对土壤养分的变化趋势影响较大。土壤养分的动态特性是土壤、肥料、植株、环境等多因子综合作用的结果。随着施氮量增加，土壤碱解氮含量增加；有效磷含量在拔节期以前增加，而在拔节期以后则呈波浪形变化；速效钾含量先增加后降低。随着追氮次数增加，土壤碱解氮和速效钾含量均先增加后降低，而有效磷含量则呈无规律性变化。随着生育期推进，土壤碱解氮和速效钾含量总体均呈降低趋势，而有效磷含量则呈无规律性变化。综合考虑土壤养分动态特征、产量性状、产投比、氮肥农学效率等因素，初步证实3次追肥（基肥、分蘖肥、穗肥、粒肥）的施氮方法优势较大。

参考文献：

[1]刘益仁，李想，郁洁，等. 有机无机肥配施提高麦-稻轮作系统中水稻氮肥利用率的机制[J]. 应用生态学报，2012，23（1）：81-86.

[2]王林学，杨义，刘帮银，等. 施氮量对玉米植株硝态氮含量及产量的影响[J]. 安徽农业科学，2008，36（15）：6404-6406，6468.

[3]Roelck M，Han Y，Schleef K H，et al.. Recent trends and recommendations for Nitrogen fertilization in intensive agriculture in eastern China[J]. Pedosphere，2004，14（4）：449-460.

[4]朱兆良. 农田中氮肥的损失与对策[J]. 土壤与环境，2000，9（1）：1-6.

[5]Dobermann A，Witt C，Dawe D，et al. Site-specific nutrient management for intensive rice cropping systems in Asia[J]. Field Crops Research，2002，74（1）：37-66.

[6]Peng S B，Huang J L，Zhong X H，et al.. Challenge and opportunity in improving fertilizer-nitrogen use efficiency of irrigated rice in China[J]. Agricultural Sciences in China，2002，1（7）：776-785.

[7]卢树昌，臧凤燕，刘惠芬，等. 不同施氮方式对夏玉米生长性状及氮肥利用率的影响[J]. 天津农学院学报，2002，9（1）：18-21.

[8]杨玉画，褚清河，杜慧玲. 施肥比例及施肥量对玉米吸肥的影响及增产机理[J]. 山西农业科学，2004，32（4）：33-36.

[9]刘迎雪，李文华，李彩凤，等. 不同施氮模式对玉米产量和质量的影响[J]. 玉米科学，2007，15（2）：117-119，126.

[10]陈祥，同延安，杨倩. 氮磷钾平衡施肥对夏玉米产量及养分吸收和累积的影响[J]. 中国土壤与肥料，2008（6）：19-22.

[11]鲁如坤. 土壤农业化学分析方法[M]. 北京：中国农业科学技术出版社，2000：194-195.

[12]吕丽华，陶洪斌，王璞，等. 施氮量对夏玉米碳、氮代谢和氮利用效率的影响[J]. 植物营养与肥料学报，2008，14（4）：630-637.

2.2不同施氮模式作用下的水稻产量性状及经济效益

从表2可见，与对照相比，施氮处理明显增加了水稻穗长、株高、穗粒数、 千粒重和籽粒产量。比较对照、N165二次追肥、N210二次追肥、N255二次追肥可知，随着施氮量增加，水稻穗长、株高、穗粒数、千粒重及籽粒产量均有增加。在施氮量相同的情况下，基肥比例最高的N210 1次追肥处理，其千粒重高于N210 2次追肥处理，说明水稻千粒重随基肥比例提高而增加。N210 3次追肥处理的株高、穗长、千粒重及籽粒产量均明显高于其他大部分处理，说明提高中后期施氮比例有助于改善水稻产量性状及提高产量。从产投比和氮肥农学效率的角度看，以N210 3次追肥处理的最高，其次为N210 1次基施处理。这是因为，常规的施肥方法（基肥、分蘖肥、穗肥）由于前期施肥量较大，在满足水稻对养分需求的同时也引起了氮素的大量损失，而在生育后期不能提供给水稻充足的养分，限制了籽粒的形成与累积；1次基施施氮方法由于氮肥的深施而减轻了外界因素的不利影响，降低了氮肥损失，延长了对水稻养分的持续供给能力；3次追肥施氮方法（分蘖肥、穗肥、粒肥）由于增加了追肥次数，同样也满足了水稻生长发育对养分氮的需求。

3结论

研究表明，施氮量只对水稻不同生育期的土壤养分含量有影响，而施氮模式则对土壤养分的变化趋势影响较大。土壤养分的动态特性是土壤、肥料、植株、环境等多因子综合作用的结果。随着施氮量增加，土壤碱解氮含量增加；有效磷含量在拔节期以前增加，而在拔节期以后则呈波浪形变化；速效钾含量先增加后降低。随着追氮次数增加，土壤碱解氮和速效钾含量均先增加后降低，而有效磷含量则呈无规律性变化。随着生育期推进，土壤碱解氮和速效钾含量总体均呈降低趋势，而有效磷含量则呈无规律性变化。综合考虑土壤养分动态特征、产量性状、产投比、氮肥农学效率等因素，初步证实3次追肥（基肥、分蘖肥、穗肥、粒肥）的施氮方法优势较大。

参考文献：

[1]刘益仁，李想，郁洁，等. 有机无机肥配施提高麦-稻轮作系统中水稻氮肥利用率的机制[J]. 应用生态学报，2012，23（1）：81-86.

[2]王林学，杨义，刘帮银，等. 施氮量对玉米植株硝态氮含量及产量的影响[J]. 安徽农业科学，2008，36（15）：6404-6406，6468.

[3]Roelck M，Han Y，Schleef K H，et al.. Recent trends and recommendations for Nitrogen fertilization in intensive agriculture in eastern China[J]. Pedosphere，2004，14（4）：449-460.

[4]朱兆良. 农田中氮肥的损失与对策[J]. 土壤与环境，2000，9（1）：1-6.

[5]Dobermann A，Witt C，Dawe D，et al. Site-specific nutrient management for intensive rice cropping systems in Asia[J]. Field Crops Research，2002，74（1）：37-66.

[6]Peng S B，Huang J L，Zhong X H，et al.. Challenge and opportunity in improving fertilizer-nitrogen use efficiency of irrigated rice in China[J]. Agricultural Sciences in China，2002，1（7）：776-785.

[7]卢树昌，臧凤燕，刘惠芬，等. 不同施氮方式对夏玉米生长性状及氮肥利用率的影响[J]. 天津农学院学报，2002，9（1）：18-21.

[8]杨玉画，褚清河，杜慧玲. 施肥比例及施肥量对玉米吸肥的影响及增产机理[J]. 山西农业科学，2004，32（4）：33-36.

[9]刘迎雪，李文华，李彩凤，等. 不同施氮模式对玉米产量和质量的影响[J]. 玉米科学，2007，15（2）：117-119，126.

[10]陈祥，同延安，杨倩. 氮磷钾平衡施肥对夏玉米产量及养分吸收和累积的影响[J]. 中国土壤与肥料，2008（6）：19-22.

[11]鲁如坤. 土壤农业化学分析方法[M]. 北京：中国农业科学技术出版社，2000：194-195.

[12]吕丽华，陶洪斌，王璞，等. 施氮量对夏玉米碳、氮代谢和氮利用效率的影响[J]. 植物营养与肥料学报，2008，14（4）：630-637.

2.2不同施氮模式作用下的水稻产量性状及经济效益

从表2可见，与对照相比，施氮处理明显增加了水稻穗长、株高、穗粒数、 千粒重和籽粒产量。比较对照、N165二次追肥、N210二次追肥、N255二次追肥可知，随着施氮量增加，水稻穗长、株高、穗粒数、千粒重及籽粒产量均有增加。在施氮量相同的情况下，基肥比例最高的N210 1次追肥处理，其千粒重高于N210 2次追肥处理，说明水稻千粒重随基肥比例提高而增加。N210 3次追肥处理的株高、穗长、千粒重及籽粒产量均明显高于其他大部分处理，说明提高中后期施氮比例有助于改善水稻产量性状及提高产量。从产投比和氮肥农学效率的角度看，以N210 3次追肥处理的最高，其次为N210 1次基施处理。这是因为，常规的施肥方法（基肥、分蘖肥、穗肥）由于前期施肥量较大，在满足水稻对养分需求的同时也引起了氮素的大量损失，而在生育后期不能提供给水稻充足的养分，限制了籽粒的形成与累积；1次基施施氮方法由于氮肥的深施而减轻了外界因素的不利影响，降低了氮肥损失，延长了对水稻养分的持续供给能力；3次追肥施氮方法（分蘖肥、穗肥、粒肥）由于增加了追肥次数，同样也满足了水稻生长发育对养分氮的需求。

3结论

研究表明，施氮量只对水稻不同生育期的土壤养分含量有影响，而施氮模式则对土壤养分的变化趋势影响较大。土壤养分的动态特性是土壤、肥料、植株、环境等多因子综合作用的结果。随着施氮量增加，土壤碱解氮含量增加；有效磷含量在拔节期以前增加，而在拔节期以后则呈波浪形变化；速效钾含量先增加后降低。随着追氮次数增加，土壤碱解氮和速效钾含量均先增加后降低，而有效磷含量则呈无规律性变化。随着生育期推进，土壤碱解氮和速效钾含量总体均呈降低趋势，而有效磷含量则呈无规律性变化。综合考虑土壤养分动态特征、产量性状、产投比、氮肥农学效率等因素，初步证实3次追肥（基肥、分蘖肥、穗肥、粒肥）的施氮方法优势较大。

参考文献：

[1]刘益仁，李想，郁洁，等. 有机无机肥配施提高麦-稻轮作系统中水稻氮肥利用率的机制[J]. 应用生态学报，2012，23（1）：81-86.

[2]王林学，杨义，刘帮银，等. 施氮量对玉米植株硝态氮含量及产量的影响[J]. 安徽农业科学，2008，36（15）：6404-6406，6468.

[3]Roelck M，Han Y，Schleef K H，et al.. Recent trends and recommendations for Nitrogen fertilization in intensive agriculture in eastern China[J]. Pedosphere，2004，14（4）：449-460.

[4]朱兆良. 农田中氮肥的损失与对策[J]. 土壤与环境，2000，9（1）：1-6.

[5]Dobermann A，Witt C，Dawe D，et al. Site-specific nutrient management for intensive rice cropping systems in Asia[J]. Field Crops Research，2002，74（1）：37-66.

[6]Peng S B，Huang J L，Zhong X H，et al.. Challenge and opportunity in improving fertilizer-nitrogen use efficiency of irrigated rice in China[J]. Agricultural Sciences in China，2002，1（7）：776-785.

[7]卢树昌，臧凤燕，刘惠芬，等. 不同施氮方式对夏玉米生长性状及氮肥利用率的影响[J]. 天津农学院学报，2002，9（1）：18-21.

[8]杨玉画，褚清河，杜慧玲. 施肥比例及施肥量对玉米吸肥的影响及增产机理[J]. 山西农业科学，2004，32（4）：33-36.

[9]刘迎雪，李文华，李彩凤，等. 不同施氮模式对玉米产量和质量的影响[J]. 玉米科学，2007，15（2）：117-119，126.

[10]陈祥，同延安，杨倩. 氮磷钾平衡施肥对夏玉米产量及养分吸收和累积的影响[J]. 中国土壤与肥料，2008（6）：19-22.

[11]鲁如坤. 土壤农业化学分析方法[M]. 北京：中国农业科学技术出版社，2000：194-195.

[12]吕丽华，陶洪斌，王璞，等. 施氮量对夏玉米碳、氮代谢和氮利用效率的影响[J]. 植物营养与肥料学报，2008，14（4）：630-637.