氮肥不同施用方式对稻麦轮作体系作物产量及其产量构成的影响

浦汉春 陈留根 任立凯 秦裕营 梁长东 谭一罗苏文英 刘红江 杨和川∗

(1.连云港市农业科学院,江苏 连云港 222000;2.江苏省农业科学院循环农业研究中心,南京 210014)

适宜的氮素施用技术是实现作物高产的有效途径。然而由于栽培和施肥技术推广等原因,我国许多地方的氮肥施用方法仍普遍较为粗放,不当的施肥方式会增加氮素流失的风险。氨挥发、反硝化、地表径流、淋溶是农田栽培系统的主要损失途径[2-3],降低了氮肥利用效率,造成水环境污染,严重威胁农田生态平衡。提高氮肥利用率是现代农业的主要目标。为此,笔者在江苏省连云港农业科学院东兴农场试验基地以氮肥不同施用方式,研究不同施肥处理组合对稻麦轮作体系作物产量及其产量构成以及氮肥利用率的影响,确定最佳施肥方式,从而为当地农田作物高产、化肥高效利用与养分流失控制提供试验依据和技术支撑。

1 试验设计与方法

1.1 试验材料及试验点概况

试验于2016年6月-2017年6月在农场试验田中进行。该地区年降水量为900-1000 mm,试验期间降水量为920 mm,年平均温度为14℃,7月平均温度26.5℃,常年无霜期为220天。土壤类型为黄黏泥土,其基本理化性质为：全氮(N)1.43 g/kg,有效磷(P)56.92 mg/kg,速效钾(K)814.45 mg/kg,有机质25.16 g/kg,pH 5.68。

1.2 试验处理

耕作方式为稻麦轮作。

稻季,氮肥基肥采用深施和面施两种方式,追肥采用水施和湿施两种方式,共四个处理组合。每667m2氮、磷、钾肥施用量分别为 20、4.5、9 kg,其他均按照常规农艺管理措施。以不施氮肥作为对照。

表1 稻季施肥处理组合

11月份安排了麦季有关实验。

小麦试验方案：麦季,基肥采用深施和面施两种方式,追肥采用面施。共两个处理,命名为G1、G2。每667m2氮、磷、钾肥施用量分别为18、9、9 kg,其他均按照常规农艺管理措施。以不施氮肥作为对照。

N肥根据试验方案施用,磷肥全部作为基肥施用,钾肥基肥和穗肥分别施用50%,供试水稻品种为连粳9号,模拟机插秧,2016年6月24日插秧,分蘖肥1施于移栽后5-7天,分蘖肥2施于移栽后15天左右,促花肥分别施于叶龄余数4、叶龄余数2时。2016年10月26日收获。11月9-10日种麦,供试小麦品种为连麦7号,3月2日施返青肥,4月20日施穗肥,6月6日查穗数、取植株样,6月13日收获小麦、取土样。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 水稻、小麦产量及其产量构成 于水稻、小麦成熟期,每小区调查100穴植株的穗数,根据调查的平均穗数取代表性植株10穴,测定每穗颖花数,用水漂法区分饱粒和空瘪粒,计算水稻、小麦的饱粒结实率和饱粒千粒重。

1.3.2 氮肥偏生产力 氮肥偏生产力(kg/kg)=施氮区产量/氮肥施用量

1.4 数据处理方法

差异显著性分析采用统计软件SPSS 22.0完成,各处理的比较采用最小显著差数(LSD)法,超过LSD 0.05(或LSD 0.01)水平的视为显著(或极显著)。作图采用Origin 8.6。

2 结果与分析

2.1 不同施肥方式对作物产量及其产量构成的影响

有效穗数、每穗总粒数、千粒重是构成产量的综合指标。由表2可知,与对照相比,G1、G2、G3、G4单位有效穗数分别提高37.1%、38.0%、31.1%、34.1%,所有施肥处理间有效穗数差异性显著,基肥深施较高,比基肥面施提高了3.7%。不施用氮肥显著降低了水稻每穗总粒数。与施用氮肥处理相比,对照的千粒重最高,基肥深施较面施千粒重较高。施用氮肥是保证水稻获得高产的关键,G1、G2、G3、G4的增产效果分别达26.2%、28.7%、23.6%、22.1%。同等条件下,基肥深施的增产效果大于基肥面施的,且达极显著水平。在4种施肥方式水平下,以 G2 的产量最高,表现为 G2＞G1＞G4＞G3＞CK。

表2 不同施肥方式对水稻及其产量构成的影响

表3显示了不同施肥方式对小麦产量及其产量构成的影响。与不施用氮肥相比,施用氮肥能够明显增加小麦单位面积上的有效穗数、每穗总粒数,基肥深施、基肥面施的增产率分别为84.2%、73.3%。与基肥面施相比,氮肥以基肥深施投入农田系统可更大程度发挥增产潜力,增产6.3%。

表3 不同施肥方式对小麦及其产量构成的影响

2.2 不同施肥方式对作物氮肥偏生产力的影响

由图1可以看出,不同施肥方式对氮肥偏生产力的影响与作物产量规律保持一致。基肥深施能明显提高氮肥偏生产力。水稻对氮肥的偏生产力为35.4%-37.3%,小麦的氮肥偏生产力较低,基肥深施和基肥面施处理分别为22.2%、21.8%,这与前人研究结果相符[8]。

图1 不同施肥方式对作物氮肥偏生产力的影响.(A)水稻;(B)小麦

3 讨论与结论

3.1 氮肥施用可显著提高作物产量

水稻、小麦是我国最重要的粮食作物。在农用土地愈趋紧张的当前,提高作物单位面积产量具有重要的战略意义。大量研究表明,施用化肥对世界范围内的粮食作物产量的贡献率达50%左右,这一数字在我国更高,为55%-57%[9]。

3.2 基肥深施有助于提高作物产量构成及产量性状

基肥可为作物的生理生长提供养分,追肥对作物的生殖生长有利。赵荣广等研究氮肥基穗型施肥对水稻产量的影响,表明基穗肥施用对有效穗数、千粒重、产量等性状的提高有良好的促进作用[10]。拔节前的追肥施加可促进营养器官中的氮素向籽粒中转移,从而提高产量。本研究中基肥采用深施和面施,试验结果表明基肥深施的增产效果明显高于面施。追肥于分蘖期、成花时以水施和湿施两种方式追加。试验结果表明湿施更有助于提高水稻的产量构成指标和产量性状。这可能是因为水施造成的氮素损失较大,降低了作物的氮素利用率。

3.3 基肥深施能够提高作物的氮肥偏生产力

基肥深施能够提高氮肥偏生产力其原因在于其氮素流失途径较少,保肥能力强,可保证氮素最大程度上被植物利用吸收[11]。Wu等研究结果表明,稻田中基肥面施的氮素回收率仅为12.8%,而氮肥深施时,氮素回收率可提高到37.2%[12]。本研究中,氮肥深施处理的氮肥偏生产力均高于面施,与前人研究结果一致。同时,追肥湿施比水施更有助于氮肥偏生产力的提高。

4 结论

合理的基肥-追肥比例可增加作物产量,提高氮素利用率。本研究探索了不同的基肥-追肥处理组合对稻麦轮作体系中作物产量及产量构成、氮肥偏生产力的影响。追肥深施、追肥湿施对作物的增产效果最为显著,可在最大程度上提高氮肥偏生产力。该研究可为高效农业和农业可持续发展的实现提供理论支撑。