水稻秸秆还田条件下氮肥前移效果初探

丛日环+张智+刘秋霞+戴志刚+曾艳芹+李小坤+任涛+鲁剑巍

摘要：在湖北省水稻主产区布置秸秆还田条件下水稻氮素养分运筹试验，分析水稻种植时秸秆还田对氮肥不同施用时期及比例的响应。结果表明，在等量氮肥条件下2次施肥处理的稻谷产量显著低于3次施肥处理，而在秸秆还田条件下氮肥3次施用的稻谷产量略低于2次施肥处理，试验表明氮肥2次施用配合秸秆还田能够保持稻谷产量持续在较高水平，其产量与3次施氮、3次施氮配合秸秆还田以及高量氮肥3次施用配合秸秆还田均无显著性差异。氮肥2次施用配合秸秆还田处理的氮肥偏生产力最高，可达到41.6～60.8 kg/kg。研究结果说明秸秆还田条件下可以通过氮肥前移的调控措施保证稻谷产量，同时将氮肥利用效率维持在较高水平。

关键词：秸秆还田；氮；后肥前移；水稻；产量

中图分类号：S147.5文献标识码：A文章编号：0439-8114（2014）10-2261-03

Effects of the Nitrogen Fertilization Advance on Rice under

Straw Returning Condition

CONG Ri-huan1，ZHANG Zhi1，LIU Qiu-xia1，DAI Zhi-gang2，ZENG Yan-qin3，LI Xiao-kun1，REN Tao1，LU Jian-wei1

（1.College of Resources and Environment，Huazhong Agricultural University/Key Laboratory of Arable Land Conservation （Middle and Lower Reaches of Yangtze River），Ministry of Agriculture，Wuhan 430070，China； 2.Soil and Fertilizer Station of Hubei Province，Wuhan 430070，China；3.Environment Inspection Station of Zhijiang City，Zhijiang 443200，Hubei，China）

Abstract： Nitrogen（N） fertilizer operational experiment with straw returning in three main rice planting counties of Hubei province was conducted to find effects of nitrogen fertilization time and ratio on rice yield and partial factor productivity of nitrogen application（PFPN） under straw returning condition. The results showed that rice yield was significant（P<0.05） lower in the two-split N fertilization than that in the three-split N fertilization with the same total N fertilization rate. With straw returning，rice yield was relatively lower in the three-split N fertilization than that in the two-split N fertilization. For all these three sites，two-split N fertilization with straw returning could maintain high level yield of presenting no significant difference（P<0.05） with the yield in the three-split N fertilization，three-split N fertilization with straw returning and three-split of high N rate with straw returning. The PFPN value was highest in the two-split N fertilization with straw returning treatment，reaching to 41.6～60.8 kg/kg among the three sites. It is indicated that two-split N fertilization（i.e.，moving the panicle fertilization forward） with straw returning can be used to ensure high level of rice yield and N efficiency.

Key words： straw returning； nitrogen； reducing topdressing proportion to basal； rice； yield

基金项目：国家自然科学基金项目（41301319）；湖北省自然科学基金项目（2013CFB203）；国家土壤有机质提升项目；中央高校基本科研业务费专项（2012BQ059）

施用氮肥是保证水稻高产稳产的重要措施之一[1，2]。在水稻的氮肥运筹上，过去存在前期施用比例过高而导致氮肥用量过大和利用率低的问题，近年来水稻生产中的氮肥后移措施推广很快，其基本做法是按50%基肥、20%分蘖肥和30%穗肥进行运筹，这一技术具有明显的减少氮肥用量和增产的效果[2-4]。随着我国秸秆还田的推广力度不断加大[5]，在实际生产中如果按照氮肥后移进行氮肥运筹，在秸秆还田条件下常出现水稻前期缺氮现象。有研究表明，这一现象主要是由于秸秆投入后土壤微生物在腐解秸秆过程中与作物争氮所导致[6]，所以提出在秸秆还田条件下水稻基肥每公顷需增施30 kg左右氮肥这一应对策略。有研究发现，在水稻生长后期土壤中的微生物将逐步释放氮素，这部分氮素可以被植物所吸收利用[7]，这导致在氮肥后移和秸秆还田前期增氮的情况下秸秆还田的水稻田常出现水稻贪青晚熟的现象。在秸秆还田条件下，如何利用前期多施用的氮素从而减少后期氮肥的投入是一个有意义的研究课题。因此，本研究在氮肥施用总量不变的情况下，通过调整不同时期的施肥量，研究氮素后肥前移对水稻产量的影响，以期为秸秆还田条件下的氮肥高效利用提供依据。

1材料与方法

1.1试验材料

2013年在湖北省水稻主产区的红安、应城、监利3个县布置秸秆还田水稻氮养分后肥前移田间效果试验。试验田基础土壤养分状况如表1所示。

供试水稻品种为当地主要推广品种，分别为金优38（红安）、广两优476（应城）、丰乐王稻（监利）。

1.2试验设计

试验共设5个处理，分别为氮肥3次施用（基肥∶蘖肥∶穗肥为6∶3∶2）、氮肥3次施用配合秸秆还田（基肥∶蘖肥∶穗肥为6∶3∶2）、氮肥2次施用（基肥∶蘖肥为8∶3）、氮肥2次施用配合秸秆还田（基肥∶蘖肥为8∶3）、高量氮肥3次施用配合秸秆还田（基肥∶蘖肥∶穗肥为8∶3∶2）。所有处理中磷、钾肥一次性施用，施用量分别为60 kg P2O5/hm2、60 kg K2O/hm2。高量氮肥处理氮肥用量为195 kg/hm2，其他4个处理氮肥用量为165 kg/hm2。肥料品种分别为尿素（含N 47%）、过磷酸钙（含P2O5 12%）、氯化钾（含K2O 60%）。秸秆还田后翻压施用，灌水7～10 cm泡田。其中红安县还田秸秆为小麦秸秆6 000 kg/hm2，应城县和监利县还田秸秆均为油菜秸秆和荚壳混合物，都为3 000 kg/hm2。

各试验处理设3次重复，每个小区20 m2。试验小区间用宽30 cm、高30 cm的土埂隔开，上覆盖薄膜，防止串水串肥。同时整个试验区外围用土埂围起，与保护行隔离，有独立的灌排水沟，防止保护区肥水串进试验各小区。其他生产管理措施均采用当地常规方法。

1.3测试项目及方法

供试农田的土壤基础理化性状采用常规测试方法进行测定。土壤有机质采用重铬酸钾容量法测定；全氮采用浓H2SO4消化-半微量凯氏法测定；碱解氮采用碱解扩散法，标准酸滴定；速效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-钼锑抗比色法；速效钾采用1.0 mol/L NH4Ac浸提-火焰光度法；pH则按照水土比2.5∶1，pH计测定。

稻谷产量以各小区实际收获产量计产。

氮肥偏生产力（PFPN，kg/kg）的计算公式为：

PFPN=■

其中Y为水稻产量（kg/hm2），FN为氮肥施用量（kg/hm2）。

1.4数据处理

试验数据利用EXCEL软件进行计算处理，采用SPSS17.0 数据处理软件进行数据的统计分析，结果则采用LSD法在P<0.05水平上进行显著性分析。

2结果与分析

2.1秸秆还田条件下氮肥调控对水稻产量的影响

由结果（表2）可知，各试验点3次施氮处理水稻产量均明显高于2次施氮处理，增产233～1 065 kg/hm2，增产幅度最高可达到12.4%。3次施氮处理与3次施氮+秸秆处理相比，各试验点水稻产量均无明显差异，表明3次施氮条件下，秸秆还田对水稻增产贡献不明显。与2次施氮处理相比，各试验点2次施氮+秸秆处理能够显著增加水稻产量。2次施氮+秸秆处理水稻产量水平与3次施氮、3次施氮+秸秆处理均无显著差异，3个试验县产量均值分别为8 540、8 196、8 238 kg/hm2。同时，高量3次施氮+秸秆处理与2次施氮+秸秆处理水稻产量仍没有明显差别，表明秸秆还田条件下水稻基肥每公顷增施30 kg纯氮对产量影响不大。红安县各处理水稻产量最低，其中2次施氮处理水稻产量最低（6 631 kg/hm2），其余4个处理间无显著差异（P<0.05）。监利县水稻产量水平最高，其2次施氮+秸秆处理水稻产量可达到10 035 kg/hm2。研究结果表明氮素后肥前移能够满足水稻生育期氮素吸收需求，其产量与目前氮肥3次施用无差异。

2.2秸秆还田条件下氮肥调控对水稻氮肥偏生产力的影响

3次施氮（高量）配合秸秆还田处理的氮肥偏生产力最低，红安县、应城县、监利县分别为35.4、46.5、50.9 kg/kg。而等化学氮肥用量投入的处理中，3个试验县的两次施氮配合秸秆还田处理的氮肥偏生产力均最高，红安县、应城县、监利县分别为41.6、52.9、60.8 kg/kg。研究结果（图1）表明氮素后肥前移能够明显提高氮肥利用效率。

3小结与讨论

有关秸秆还田条件下水稻氮肥用量及利用效率报道较多，实际生产中一般采用增施30 kg/hm2左右氮的措施来防止秸秆腐解初期微生物与水稻苗争氮，但未考虑后期微生物提供氮素养分这一因素。本研究通过大田试验，在不增加水稻全生育期氮肥投入的情况下，将作为穗肥的氮素提前用于基肥，可以维持较高稻谷产量、提高氮肥利用效率。结果说明，在秸秆还田条件下氮肥前移是减少氮肥用量和提高稻谷产量的有效措施。

参考文献：

[1] 李庆逵，朱兆良，于天仁. 中国农业持续发展中的肥料问题[M].南京： 江苏科学技术出版社，1998.

[2] 张福锁，王激清，张卫峰，等. 中国主要粮食作物肥料利用率现状与提高途径[J].土壤学报，2008，45（5）： 915-924.

[3] 彭少兵，黄见良，钟旭华，等. 提高中国稻田氮肥利用率的研究策略[J].中国农业科学，2002，35（9）：1095-1103.

[4] 毕于运. 秸秆资源评价与利用研究[D]. 北京：中国农业科学院研究生院，2010.

[5] 叶全宝，张洪程，魏海燕，等. 不同土壤及氮肥条件下水稻氮利用效率和增产效应研究[J].作物学报，2005，31（11）：1422-1428.

[6] CASSMAN K G，PENG S，OLK D C，et al. Opportunities for increased nitrogen use efficiency from improved resource management in irrigated rice systems[J]. Field Crops Research，1998，56（1-2）：7-38.

[7] FAGERIA N K，BALIGAR V C. Methodology for evaluation of lowland rice genotypes for nitrogen use efficiency[J]. Journal of Plant Nutrition，2003，26（6）：1315-1333.

1材料与方法

1.1试验材料

2013年在湖北省水稻主产区的红安、应城、监利3个县布置秸秆还田水稻氮养分后肥前移田间效果试验。试验田基础土壤养分状况如表1所示。

供试水稻品种为当地主要推广品种，分别为金优38（红安）、广两优476（应城）、丰乐王稻（监利）。

1.2试验设计

试验共设5个处理，分别为氮肥3次施用（基肥∶蘖肥∶穗肥为6∶3∶2）、氮肥3次施用配合秸秆还田（基肥∶蘖肥∶穗肥为6∶3∶2）、氮肥2次施用（基肥∶蘖肥为8∶3）、氮肥2次施用配合秸秆还田（基肥∶蘖肥为8∶3）、高量氮肥3次施用配合秸秆还田（基肥∶蘖肥∶穗肥为8∶3∶2）。所有处理中磷、钾肥一次性施用，施用量分别为60 kg P2O5/hm2、60 kg K2O/hm2。高量氮肥处理氮肥用量为195 kg/hm2，其他4个处理氮肥用量为165 kg/hm2。肥料品种分别为尿素（含N 47%）、过磷酸钙（含P2O5 12%）、氯化钾（含K2O 60%）。秸秆还田后翻压施用，灌水7～10 cm泡田。其中红安县还田秸秆为小麦秸秆6 000 kg/hm2，应城县和监利县还田秸秆均为油菜秸秆和荚壳混合物，都为3 000 kg/hm2。

各试验处理设3次重复，每个小区20 m2。试验小区间用宽30 cm、高30 cm的土埂隔开，上覆盖薄膜，防止串水串肥。同时整个试验区外围用土埂围起，与保护行隔离，有独立的灌排水沟，防止保护区肥水串进试验各小区。其他生产管理措施均采用当地常规方法。

1.3测试项目及方法

供试农田的土壤基础理化性状采用常规测试方法进行测定。土壤有机质采用重铬酸钾容量法测定；全氮采用浓H2SO4消化-半微量凯氏法测定；碱解氮采用碱解扩散法，标准酸滴定；速效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-钼锑抗比色法；速效钾采用1.0 mol/L NH4Ac浸提-火焰光度法；pH则按照水土比2.5∶1，pH计测定。

稻谷产量以各小区实际收获产量计产。

氮肥偏生产力（PFPN，kg/kg）的计算公式为：

PFPN=■

其中Y为水稻产量（kg/hm2），FN为氮肥施用量（kg/hm2）。

1.4数据处理

试验数据利用EXCEL软件进行计算处理，采用SPSS17.0 数据处理软件进行数据的统计分析，结果则采用LSD法在P<0.05水平上进行显著性分析。

2结果与分析

2.1秸秆还田条件下氮肥调控对水稻产量的影响

由结果（表2）可知，各试验点3次施氮处理水稻产量均明显高于2次施氮处理，增产233～1 065 kg/hm2，增产幅度最高可达到12.4%。3次施氮处理与3次施氮+秸秆处理相比，各试验点水稻产量均无明显差异，表明3次施氮条件下，秸秆还田对水稻增产贡献不明显。与2次施氮处理相比，各试验点2次施氮+秸秆处理能够显著增加水稻产量。2次施氮+秸秆处理水稻产量水平与3次施氮、3次施氮+秸秆处理均无显著差异，3个试验县产量均值分别为8 540、8 196、8 238 kg/hm2。同时，高量3次施氮+秸秆处理与2次施氮+秸秆处理水稻产量仍没有明显差别，表明秸秆还田条件下水稻基肥每公顷增施30 kg纯氮对产量影响不大。红安县各处理水稻产量最低，其中2次施氮处理水稻产量最低（6 631 kg/hm2），其余4个处理间无显著差异（P<0.05）。监利县水稻产量水平最高，其2次施氮+秸秆处理水稻产量可达到10 035 kg/hm2。研究结果表明氮素后肥前移能够满足水稻生育期氮素吸收需求，其产量与目前氮肥3次施用无差异。

2.2秸秆还田条件下氮肥调控对水稻氮肥偏生产力的影响

3次施氮（高量）配合秸秆还田处理的氮肥偏生产力最低，红安县、应城县、监利县分别为35.4、46.5、50.9 kg/kg。而等化学氮肥用量投入的处理中，3个试验县的两次施氮配合秸秆还田处理的氮肥偏生产力均最高，红安县、应城县、监利县分别为41.6、52.9、60.8 kg/kg。研究结果（图1）表明氮素后肥前移能够明显提高氮肥利用效率。

3小结与讨论

有关秸秆还田条件下水稻氮肥用量及利用效率报道较多，实际生产中一般采用增施30 kg/hm2左右氮的措施来防止秸秆腐解初期微生物与水稻苗争氮，但未考虑后期微生物提供氮素养分这一因素。本研究通过大田试验，在不增加水稻全生育期氮肥投入的情况下，将作为穗肥的氮素提前用于基肥，可以维持较高稻谷产量、提高氮肥利用效率。结果说明，在秸秆还田条件下氮肥前移是减少氮肥用量和提高稻谷产量的有效措施。

参考文献：

[1] 李庆逵，朱兆良，于天仁. 中国农业持续发展中的肥料问题[M].南京： 江苏科学技术出版社，1998.

[2] 张福锁，王激清，张卫峰，等. 中国主要粮食作物肥料利用率现状与提高途径[J].土壤学报，2008，45（5）： 915-924.

[3] 彭少兵，黄见良，钟旭华，等. 提高中国稻田氮肥利用率的研究策略[J].中国农业科学，2002，35（9）：1095-1103.

[4] 毕于运. 秸秆资源评价与利用研究[D]. 北京：中国农业科学院研究生院，2010.

[5] 叶全宝，张洪程，魏海燕，等. 不同土壤及氮肥条件下水稻氮利用效率和增产效应研究[J].作物学报，2005，31（11）：1422-1428.

[6] CASSMAN K G，PENG S，OLK D C，et al. Opportunities for increased nitrogen use efficiency from improved resource management in irrigated rice systems[J]. Field Crops Research，1998，56（1-2）：7-38.

[7] FAGERIA N K，BALIGAR V C. Methodology for evaluation of lowland rice genotypes for nitrogen use efficiency[J]. Journal of Plant Nutrition，2003，26（6）：1315-1333.

1材料与方法

1.1试验材料

2013年在湖北省水稻主产区的红安、应城、监利3个县布置秸秆还田水稻氮养分后肥前移田间效果试验。试验田基础土壤养分状况如表1所示。

供试水稻品种为当地主要推广品种，分别为金优38（红安）、广两优476（应城）、丰乐王稻（监利）。

1.2试验设计

试验共设5个处理，分别为氮肥3次施用（基肥∶蘖肥∶穗肥为6∶3∶2）、氮肥3次施用配合秸秆还田（基肥∶蘖肥∶穗肥为6∶3∶2）、氮肥2次施用（基肥∶蘖肥为8∶3）、氮肥2次施用配合秸秆还田（基肥∶蘖肥为8∶3）、高量氮肥3次施用配合秸秆还田（基肥∶蘖肥∶穗肥为8∶3∶2）。所有处理中磷、钾肥一次性施用，施用量分别为60 kg P2O5/hm2、60 kg K2O/hm2。高量氮肥处理氮肥用量为195 kg/hm2，其他4个处理氮肥用量为165 kg/hm2。肥料品种分别为尿素（含N 47%）、过磷酸钙（含P2O5 12%）、氯化钾（含K2O 60%）。秸秆还田后翻压施用，灌水7～10 cm泡田。其中红安县还田秸秆为小麦秸秆6 000 kg/hm2，应城县和监利县还田秸秆均为油菜秸秆和荚壳混合物，都为3 000 kg/hm2。

各试验处理设3次重复，每个小区20 m2。试验小区间用宽30 cm、高30 cm的土埂隔开，上覆盖薄膜，防止串水串肥。同时整个试验区外围用土埂围起，与保护行隔离，有独立的灌排水沟，防止保护区肥水串进试验各小区。其他生产管理措施均采用当地常规方法。

1.3测试项目及方法

供试农田的土壤基础理化性状采用常规测试方法进行测定。土壤有机质采用重铬酸钾容量法测定；全氮采用浓H2SO4消化-半微量凯氏法测定；碱解氮采用碱解扩散法，标准酸滴定；速效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-钼锑抗比色法；速效钾采用1.0 mol/L NH4Ac浸提-火焰光度法；pH则按照水土比2.5∶1，pH计测定。

稻谷产量以各小区实际收获产量计产。

氮肥偏生产力（PFPN，kg/kg）的计算公式为：

PFPN=■

其中Y为水稻产量（kg/hm2），FN为氮肥施用量（kg/hm2）。

1.4数据处理

试验数据利用EXCEL软件进行计算处理，采用SPSS17.0 数据处理软件进行数据的统计分析，结果则采用LSD法在P<0.05水平上进行显著性分析。

2结果与分析

2.1秸秆还田条件下氮肥调控对水稻产量的影响

由结果（表2）可知，各试验点3次施氮处理水稻产量均明显高于2次施氮处理，增产233～1 065 kg/hm2，增产幅度最高可达到12.4%。3次施氮处理与3次施氮+秸秆处理相比，各试验点水稻产量均无明显差异，表明3次施氮条件下，秸秆还田对水稻增产贡献不明显。与2次施氮处理相比，各试验点2次施氮+秸秆处理能够显著增加水稻产量。2次施氮+秸秆处理水稻产量水平与3次施氮、3次施氮+秸秆处理均无显著差异，3个试验县产量均值分别为8 540、8 196、8 238 kg/hm2。同时，高量3次施氮+秸秆处理与2次施氮+秸秆处理水稻产量仍没有明显差别，表明秸秆还田条件下水稻基肥每公顷增施30 kg纯氮对产量影响不大。红安县各处理水稻产量最低，其中2次施氮处理水稻产量最低（6 631 kg/hm2），其余4个处理间无显著差异（P<0.05）。监利县水稻产量水平最高，其2次施氮+秸秆处理水稻产量可达到10 035 kg/hm2。研究结果表明氮素后肥前移能够满足水稻生育期氮素吸收需求，其产量与目前氮肥3次施用无差异。

2.2秸秆还田条件下氮肥调控对水稻氮肥偏生产力的影响

3次施氮（高量）配合秸秆还田处理的氮肥偏生产力最低，红安县、应城县、监利县分别为35.4、46.5、50.9 kg/kg。而等化学氮肥用量投入的处理中，3个试验县的两次施氮配合秸秆还田处理的氮肥偏生产力均最高，红安县、应城县、监利县分别为41.6、52.9、60.8 kg/kg。研究结果（图1）表明氮素后肥前移能够明显提高氮肥利用效率。

3小结与讨论

有关秸秆还田条件下水稻氮肥用量及利用效率报道较多，实际生产中一般采用增施30 kg/hm2左右氮的措施来防止秸秆腐解初期微生物与水稻苗争氮，但未考虑后期微生物提供氮素养分这一因素。本研究通过大田试验，在不增加水稻全生育期氮肥投入的情况下，将作为穗肥的氮素提前用于基肥，可以维持较高稻谷产量、提高氮肥利用效率。结果说明，在秸秆还田条件下氮肥前移是减少氮肥用量和提高稻谷产量的有效措施。

参考文献：

[1] 李庆逵，朱兆良，于天仁. 中国农业持续发展中的肥料问题[M].南京： 江苏科学技术出版社，1998.

[2] 张福锁，王激清，张卫峰，等. 中国主要粮食作物肥料利用率现状与提高途径[J].土壤学报，2008，45（5）： 915-924.

[3] 彭少兵，黄见良，钟旭华，等. 提高中国稻田氮肥利用率的研究策略[J].中国农业科学，2002，35（9）：1095-1103.

[4] 毕于运. 秸秆资源评价与利用研究[D]. 北京：中国农业科学院研究生院，2010.

[5] 叶全宝，张洪程，魏海燕，等. 不同土壤及氮肥条件下水稻氮利用效率和增产效应研究[J].作物学报，2005，31（11）：1422-1428.

[6] CASSMAN K G，PENG S，OLK D C，et al. Opportunities for increased nitrogen use efficiency from improved resource management in irrigated rice systems[J]. Field Crops Research，1998，56（1-2）：7-38.

[7] FAGERIA N K，BALIGAR V C. Methodology for evaluation of lowland rice genotypes for nitrogen use efficiency[J]. Journal of Plant Nutrition，2003，26（6）：1315-1333.