氮肥减量与替代方式对华南稻区水稻产量及氮肥利用效率的影响

郑华斌，傅荣富，贾 巍，唐启源*

（1湖南农业大学农学院，长沙410128；2江门市农业科学研究所，广东江门529700）

合理施用氮肥能够确保水稻稳产和高产，对于保障我国粮食安全具有重要意义。但是，随着氮肥施用量增加，氮肥的负效应逐渐显现并加剧，如地表水富营养化、地下水的NO3－－N含量超标、大气中N2O排放量增加等环境污染问题。为此，前人开展了大量的以氮肥减量和提高氮肥利用效率为目标的研究。李波等［1］研究指出，基肥施用有机肥并减施氮肥能提高水稻产量；谷学佳等［2］研究发现，秧肥一体化技术能够减少氮肥施用量，增加产量，减少氮素流失；刘红江等［3］通过基肥机械深施和秸秆还田等技术的应用，在减少10%的氮肥施用量的前提下，能够保证水稻高产稳产。上述研究结果表明，氮肥减量和替代确保水稻稳产和提高氮肥利用效率是可行的、有效的。随着人们生态和环保意识提升，水稻栽培方式越来越注重资源节约和环境友好［4，5］，国家也将化肥农药零增长逐步从政策、技术方面不断完善和落实，以驱动水稻栽培方式的转变。鉴此，笔者开展了以生物有机肥配施及有机复合液肥为手段的氮肥减量和替代方式研究，观测了其对华南稻作区早、晚稻产量形成及氮肥利用效率的影响，以期为氮肥减量和替代方式、科学减少化肥施用量提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 供试地点与材料

试验于2016～2017年在广东省江门市农业科学研究所（21°27′N，111°59′E）基地进行。供试水稻品种为华航48、广8优金占。

1.2 试验设计

随机区组设计，设8个处理，其中，1个不施氮（N0）处理，减氮配施生物有机肥和减氮配施钮翠绿有机复合液肥处理各3个（T1～T6），以当地施肥水平（施纯氮180 kg／hm2）为对照（表 1）。分蘖肥和穗肥叶面喷施高氮型钮翠绿腐植酸有机复合液肥1500 mL／hm2，纯 N含量为 120 g／L，3次重复，小区面积20 m2。

表1 试验设计

氮肥按基肥∶分蘖肥∶穗肥＝5∶4∶1的比例施入。N∶P2O5∶K2O＝1∶0.5∶0.8，N按 180 kg／hm2投入，磷肥全部作基肥施入，钾肥按基肥∶穗肥＝5∶5分别施用。秧龄控制在20 d以内，人工移栽，移栽密度20 cm×20 cm，每蔸3～5苗。其他田间管理按当地水稻高产栽培技术进行。

1.3 观测项目与方法

（1）成熟期干物质积累。成熟期从每小区随机选取生长均匀且具有代表性的植株10穴（边3行除外），用水将植株冲洗干净，然后剪去根，按叶、茎＋鞘、穗分开，于105℃杀青30 min，转至80℃烘干至恒重，密封冷却至室温，测定其干物质量。

（2）测产与考种。于小区中央选取约5 m2的正方形区域进行测产，称重记录的同时用自动数字水分仪（DMC－700，Seedburo，Chicago，IL，USA）测定稻谷子粒含水量，并按标准方法将收割产量换算成14.0%的含水量来计算水稻的实际产量。并调查小区内20穴植株穗数，计算有效穗数。按对角线取样法，从每小区除边3行外取12穴植株样品，在计算穗数后人工脱粒，用水选法分离实粒和空秕粒，80℃烘干直到重量恒定，计算每穗粒数、结实率和千粒重。

1.4 数据处理

氮肥利用效率，包括氮肥农学利用率（AEN，kg／kg）、氮肥偏生产力（PFPN，kg／kg）的计算方法参照参考文献［6］。采用 Excel 2007对数据进行处理，利用STATISTIC 8.0进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 氮肥减量与替代方式对产量的影响

氮肥平均减氮30%（20%～40%）的情况下，配施生物有机肥处理的2个品种的产量低于常规施肥（CK）处理；配施钮翠绿有机复合液肥处理的2个品种的产量，除2016年华航48的产量较高外，都低于常规施肥（CK）处理。不同处理的产量变化趋势不一，氮肥配施生物有机肥处理表现为随着减氮比例增加至40%，华航48和广8优金占的产量呈下降趋势，而氮肥配施钮翠绿有机复合液肥处理随着减氮比例增加至40%，2016年华航48的产量表现为下降趋势，2017年华航48的产量表现为上升趋势，广8优金占的产量呈下降趋势，不同减氮处理的产量差异不显著（表2，3）。

表2 不同处理的华航48产量及氮肥利用效率（2016年）

表3 不同处理的产量结果比较（2017年）

2.2 氮肥减量与替代方式对氮肥利用效率的影响

从表2和表4可知，钮翠绿有机复合液肥配施模式的氮肥农学利用效率和偏生产力分别为17.12 kg／kg和58.44 kg／kg，比常规施肥模式分别提高了67.8%和50.9%。由此可见，钮翠绿有机复合液肥配施模式能减少至少20%的氮肥总量而不降低产量，同时能显著提高氮肥农学利用效率和偏生产力，是一条化肥减量和水稻稳产的有效途径。

表4 不同处理的早稻和晚稻氮肥利用效率比较（2017年）

3 讨论

生物有机肥是指特定功能微生物与主要以如畜禽粪便、农作物秸秆等为来源并经无害化处理、腐熟的有机物料复合而成的一类兼具微生物肥料和有机肥效应的肥料，可以改善土壤结构，提高土壤养分含量及其有效性［7，8］。本研究结果表明，生物有机肥配施模式平均减氮30%（20%～40%）的情况下，水稻平均产量有所降低，且品种间存在差异。生物有机肥模式下，华航48品种2016年减氮30%的产量和2017年减氮20%的产量均高于对照，而广8优金占的产量均低于对照，但差异不显著。廖萍等［9］研究也表明，生物有机肥替代基肥中的化肥处理有降低早稻产量的趋势，但未达到显著水平；对晚稻产量无显著影响。但与王显等［10］、凌启鸿等［11］的研究结果不一致，他们的结果是施用生物有机肥能提高水稻产量；罗连光等［12］以超级稻Y两优1号为对象的研究也表明，无机肥配施生物有机肥同样能提高水稻产量。可能的原因是有机肥养分释放速率不及化肥，同时生物有机肥提高了土壤微生物对氮素的固持率［13］，显著降低氮素吸收利用率［14］，导致水稻生育前期土壤供肥能力不足。此外，本研究结果表明，生物有机肥配施模式下减氮能提高氮肥的偏生产力，年份间与品种间氮肥农学利用效率则表现不一。

有机液肥是一种高浓缩、高肥效、多功能、全营养增效型的新型肥料，相对传统的化肥，它能够在极短时间里被植物吸收，避免流失，且施用简单方便，容易运输储存。本研究结果表明，钮翠绿有机复合液肥配施模式平均减氮30%（20%～40%）的情况下，水稻产量基本持平或略有下降，但差异不显著，这与李国雷等［15］、李国俊等［16］的研究结果一致。而氮肥农学利用效率和偏生产力整体表现为随着减氮比例的增加而增加。这可能与有机液肥在分蘖期和幼穗分化期采用叶面喷施有关，氮素被叶面直接吸收利用，随着减氮比例的增大，叶面喷施有机液肥的效果更加显著。

4 结论

生物有机肥配施模式平均减氮30%（20%～40%）的情况下，早、晚稻的平均产量略低于常规施肥模式，钮翠绿有机复合液肥配施模式表现出类似的趋势。与常规施肥模式相比，生物有机肥或钮翠绿有机复合液肥配施平均减氮30%（20%～40%）的情况下，氮肥偏生产力平均提高了34.3%，表明通过施用生物有机肥或钮翠绿有机复合液肥配施减量化肥是可行的，是一条化肥减量和水稻稳产的有效途径。