机插同步一次性精量施肥对双季稻养分累积及利用率的影响

钟雪梅 黄铁平 彭建伟, * 卢文璐 康兴蓉 孙梦飞 宋思明 唐启源 陈裕新 湛冬至 周旋

机插同步一次性精量施肥对双季稻养分累积及利用率的影响

钟雪梅1黄铁平2彭建伟1, *卢文璐3康兴蓉1孙梦飞1宋思明4唐启源1陈裕新5湛冬至3周旋6, *

(1湖南农业大学 资源环境学院, 长沙 410128;2湖南省农业委员会, 长沙 410005;3汨罗市农业局, 湖南 汨罗 414400;4湖南龙舟农机股份有限公司, 湖南 汨罗 414400;5湖南金叶众望科技股份有限公司, 湖南 岳阳 414300;6湖南省土壤肥料研究所, 长沙 410125;*通讯联系人, E-mail: 314967900@qq.com; Zhouxuan_123@126.com)

【】为保证水稻施肥的准确性，揭示水稻机插与同步一次性侧深减量施肥的养分利用特征，为机插双季稻的氮(N)肥高效利用提供依据。在典型双季稻种植区，以测土配方施肥量为依据，结合精量施肥机，2017−2018年研究机插同步一次性精量施肥对双季稻养分吸收和利用的影响。与常规施肥处理相比，机插同步一次性减N 10%~30%处理早稻N、P、K累积量分别提高7.9%~11.7%、9.4%~25.9%和2.0%~6.5%(2017)，8.2%~15.0%、9.0%~12.1%和14.0%~18.1%(2018)；晚稻分别提高−0.6%~5.7%、9.1%~14.4%和3.7%~19.6%(2017)，6.1%~8.5%、9.4%~19.3%和18.7%~22.2%(2018)；早稻N肥吸收利用率(NRE)、N肥农学利用率(NAE)、N肥偏生产力(NPFP)分别提高38.6%~92.7%、49.9%~103.6%和29.5%~71.7%(2017)，35.4%~71.4%、46.0%~98.4%和20.7%~75.4%(2018)；晚稻分别提高20.8%~43.1%、31.3%~64.2%和18.3%~48.5% (2017)，26.8%~99.1%、60.0%~82.9%和26.6%~60.5%(2018)。其中，早晚稻以减N 20%~30%处理效果较好。水稻机插同步一次性精量施肥随着施N量的降低，双季稻NRE先增加后降低，NHI、NAE和NPFP呈上升趋势，而土壤碱解氮含量呈下降趋势。通过施肥技术和机插模式的集成与优化，能有效减少稻田N肥施入，利于N、P、K吸收积累，同步提高双季稻的产量和N肥利用效率。

双季稻；机插稻；侧深施肥；养分累积；氮肥利用率

氮(N)素是水稻生产的主要养分限制因子。我国水稻生产中N肥施用量高、肥料利用率低的问题尤为突出，单季平均施N量为180 kg/hm2，较世界平均水平高约75%，而稻田N肥吸收利用率仅为30%~35%[1-2]。农户为了获得高产往往增加N肥用量，尤其随着水稻品种的改良和产量水平的提高，施N量不断加大。过量施用N肥不仅造成N素大量损失，还会引起地下水硝酸盐污染、湖泊富营养化及温室气体排放增加等诸多问题[3]。同时，水稻N肥利用率与种植季节、栽培体系、N肥运筹、栽插密度及品种本身特性等有关[4]。因此，如何有效提高N肥利用率、保证作物高产并降低环境风险，是农业生产与环境保护迫切需要解决的问题[5]。

面对我国耕地面积不断减少而粮食需求不断增长的局面，稳定和增加双季稻种植面积、提高单产是提高粮食总产的重要途径[6]。长江中下游地区具备种植双季稻的土壤和气候条件，是我国最重要的生产区域[7]。但随着经济快速发展和农村劳动力大量转移，双季稻生产区适龄劳动力季节性短缺的矛盾日益突出，劳动力成本迅速上升，水稻生产迫切需要发展以机插秧为主的移栽方式，以适应稻农对现代稻作技术的要求[8-9]。近年来，随着机插秧技术的发展，机插水稻高产栽培配套技术已成为水稻栽培研究的热点，而针对双季稻鲜有报道[10]。

合理施用N肥是兼顾作物产量、增加经济效益、提高N素利用效率和控制农业面源污染的重要举措。N肥适宜施入量受目标产量、品种、土壤、气候特点、秧苗素质及基本苗移栽量等多因素制约。肥料深施能提高利用率，减少损失，改善农业生态环境[11-13]。水稻侧深施肥是在机械插秧的同时，将颗粒肥料(基肥和蘖肥)一次性施于水稻秧苗侧位一定深度土壤中的施肥方式，即肥料呈条带状施于耕层，距根系近，利于根系吸收利用，可提高肥料利用率[14-15]。相关研究认为，N素供应与水稻需N相匹配是提高N素利用效率的有效途径之一[16]。目前，侧深一次性施肥对双季稻养分吸收利用和分配特征影响鲜有报道。本研究在原有测土配方施肥工作基础上，于2017−2018年将机插和施肥技术等结合起来，利用电机螺旋挤压的原理深施肥，探讨水稻机插同步精量一次性施肥下，不同N肥用量对双季稻N、P、K吸收利用特点的影响，并比较各养分吸收、分配及其与产量间的关系，以期为双季稻两熟区绿色轻简化生产和施肥精细化提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

2017年3月−10月在湖南省汨罗市古培镇三港村稻田(28°77'93"N，113°06'10"E)进行试验。该区以丘岗、山地为主，气温、雨量适宜，属于典型亚热带湿润气候，四季分明。年均降水量1537.8 mm，年日照时数为1271.0 h，海拔39.6 m。2017年早稻生长季4−7月平均气温28.9℃，晚稻生长季7−10月平均气温18.1℃，供试土壤为发育于粉砂质页岩的白鳝泥，中等地力，前茬为水稻。0−20 cm耕层土壤基本理化性质为pH 6.1 (土∶水=1∶2.5)，有机质31.62 g/kg，全N 1.79 g/kg，全磷0.47 g/kg，全钾16.08 g/kg，碱解N 133.74 mg/kg，有效磷9.5 mg/kg，速效钾103.37 mg/kg。

2018年3月−10月在湖南省益阳市赫山区兰溪镇椆木垸村稻田(28°58'25"N，112°45'47"E)进行试验。该地属亚热带季风性湿润气候，四季分明，光热丰富，雨量充沛。年均降水量1465.0 mm，年日照时数为1560.0 h，海拔63.7 m。2018年早稻生长季4−7月平均气温23.8℃，晚稻生长季7−10月平均气温26.4℃，供试土壤红黄泥，中等地力，前茬为水稻。0−20 cm耕层土壤基本理化性质为pH 6.1，有机质39.21 g/kg，全氮 1.95 g/kg，全磷0.54 g/kg，全钾11.26 g/kg，碱解氮157.15 mg/kg，有效磷7.8 mg/kg，速效钾118.6 mg/kg。

1.2 供试材料

2017年供试早稻品种为杂交籼稻两优25(生育期137 d)，晚稻品种为杂交籼稻H优518(生育期130 d)。2018年供试早稻品种为杂交籼稻湘早籼45(生育期107 d)，晚稻品种为杂交籼稻湘晚籼12(生育期128 d)。供试N肥为尿素(含N 46%)，磷肥为过磷酸钙(含P2O512%)，钾肥为氯化钾(含K2O 60%)；水稻侧深施专用肥(基蘖同施)，分别由湖南金叶众望公司(2017年)和湖南华绿公司配制生产(2018年)。

表1 施肥方式及施肥用量

T1－农民习惯施肥处理(早稻施N量折合纯N为150 kg/hm2, 晚稻为165 kg/hm2)；T2－机插同步一次性减N 10%施肥处理(早稻施N量折合纯N为135 kg/hm2, 晚稻为148.5 kg/hm2)；T3－机插同步一次性减N 20%施肥处理(早稻施N量折合纯N为120 kg/hm2, 晚稻为132 kg/hm2)；T4－机插同步一次性减N 30%施肥处理(早稻施N量折合纯N为105 kg/hm2, 晚稻为115.5 kg/hm2)；T5－机插同步一次性减N 40%施肥处理(早稻施N量折合纯N为90 kg/hm2,晚稻为99 kg/hm2)；CK－不施N处理(0 kg/hm2)。

T1, Farmers’ traditional fertilization practice(150 kg/hm2in nitrogen term for early rice, 165 kg/hm2for late rice); T2, Mechanical transplanting under one-time precise fertilization with reduced nitrogen application of 10%(135 kg/hm2for early rice and 148.5 kg/hm2for late rice); T3, Mechanical transplanting under one-time precise fertilization with reduced nitrogen application of 20%(120 kg/hm2for early rice and 132 kg/hm2for late rice); T4, Mechanical transplanting under one-time precise fertilization with reduced nitrogen application of 30%(105 kg/hm2for early rice and 115.5 kg/hm2for late rice); T5, Mechanical transplanting under one-time precise fertilization with reduced nitrogen application of 40%(90 kg/hm2for early rice and 99 kg/hm2for late rice); CK, Zero nitrogen application.

供试机械为2FH-8插秧同步精量施肥机，由湖南龙舟农机股份有限公司研发。该机采用国内独创的螺杆强制推肥结构，配合搭载插秧机实现施肥与插秧同步作业，利用机械侧深施肥，将肥料定量、定点(深度：35−65 mm；侧距：40−80 mm)地深施到秧苗一侧的泥土里，实现全程监控作业，可通过控制减速电机旋转速度，采用屏显控制面板调节施肥量，保证施肥均匀。

1.3 试验设计

采用田间小区试验，早稻设6个处理：T1，农民习惯施肥处理(折合纯N 150 kg/hm2)；T2，机插同步一次性减N 10%施肥处理(N 135 kg/hm2)；T3，机插同步一次性减N 20%施肥处理(N 120 kg/hm2)；T4，机插同步一次性减N 30%施肥处理(N 105 kg/hm2)；T5，机插同步一次性减N 40%施肥处理(N 90 kg/hm2)；CK，不施N肥处理(N 0 kg/hm2)。磷(折合成P2O5)、钾(折合成K2O)用量分别为45 kg/hm2和90 kg/hm2。

晚稻设6个处理：T1，农民习惯施肥处理(折合纯N 165 kg/hm2)；T2，机插同步一次性减N 10%施肥处理(N 148.5 kg/hm2)；T3，机插同步一次性减N 20%施肥处理(N 132 kg/hm2)；T4，机插同步一次性减N 30%施肥处理(N 115.5 kg/hm2)；T5，机插同步一次性减N 40%施肥处理(N 99 kg/hm2)；CK，不施N肥处理(N 0 kg/hm2)。磷(折合成P2O5)、钾(折合成K2O)用量分别为36 kg/hm2和90 kg/hm2。具体施肥方式及用量见表1。

各处理重复3次，随机区组排列。小区面积48 m2(12 m×4 m)，栽插密度12 cm×25 cm(早稻)和16 cm×25 cm(晚稻)，每穴插3~4苗。T1、CK处理提前半个月筑好小区田埂，并按小区机插前施好基肥，插后马上完善小区田埂。T2~T5处理都采用PVC板(宽度为60 cm)，先按小区长度固定不同小区间PVC板，在机插同步施肥后马上固定小区两端PVC板。区组间设置4~6 m宽的保护区，便于插秧机回转操作，区组间设排灌沟，单灌单排。2017年早稻于3月15日播种，4月20日移栽，7月17日收获；晚稻于6月16日播种，7月19日移栽，10月24日收获。2018年早稻3月25日播种，4月19日移栽，7月10日收获；晚稻6月16日播种，7月18日移栽，11月1日收获。移栽至返青保持水稻田浅水层，返青至有效分蘖临界叶龄期进行间歇湿润灌溉，当田间群体苗数达到计划穗数的85%时排水搁田7~8 d，以后采用间歇湿润灌溉，在抽穗期间采用浅水灌溉，之后干湿交替灌溉，成熟前7 d断水。田间其他管理按常规进行。

1.4 测定项目及方法

分别于水稻分蘖盛期、抽穗期、灌浆期(2017年早稻抽穗后17 d，晚稻抽穗后19 d；2018年早稻抽穗后25 d，晚稻抽穗后28 d)及成熟期，按各小区平均茎蘖数各取代表性稻株5穴，剪去根后，分茎叶和穗(抽穗后两部分烘干称重并粉碎)，测定各器官中养分含量，用H2SO4-H2O2消煮，凯氏定氮法测N含量(KDN-102C定氮仪)；钒钼黄比色法测P含量(UV-5100分光光度计)；火焰光度计法测K含量(FP 640火焰光度计)。成熟期各小区单收，按实收株数计产，测定0−20 cm土壤碱解氮含量。

收获指数(Harvest index, HI)=成熟期籽粒干质量/成熟期植株总干质量;

N、P、K素积累总量(Total N, P, K accumulation, TNA, TPA, TKA)分别为成熟期单位面积植株(茎叶和穗)N、P、K积累量的总和;

N、P、K收获指数(N, P, K harvest index， NHI, PHI, KHI)分别为成熟期单位面积植株籽粒N、P、K素积累量/植株该元素总积累量;

N肥吸收利用率(N recovery efficiency, NRE)=(施N区N总吸收量−无N区N总吸收量)/施N量×100%；

当前我国在商业预付卡的法律规范方面相对分散，基本是处于地方性立法及不同层级的部门规章、法律中，且很多都属于原则性规定，可操作性和统一性不强，在法律适用范围极易出现冲突[5]。这样的法律规范往往会使法律监管的效果有所削弱，不能很好地规制商业预付卡所产生的法律关系。鉴于此，我国应该专门出台针对性强的“商业预付卡监管法”，从法律层面进行专项立法，从而使商业预付卡市场得以规范化和系统化，提高监管效率，更好地保障消费者的合法权益。

N肥农学利用率(N agronomic efficiency, NAE)=(施N区稻谷产量−无N区稻谷产量)/施N量；

N肥生理利用率(N physiological efficiency, NPE)=(施N区稻谷产量−无N区稻谷产量)/(施N区N总吸收量−无N区N总吸收量)；

N肥偏生产力(N partial factor productivity, NPFP)=施N区稻谷产量/施N量；

N素干物质生产效率(N biomass production efficiency, NBPE)=干物质积累量/N总吸收量；

N素稻谷生产效率(N grain production efficiency，NGPE)=稻谷产量/N总吸收量。

1.5 数据处理

2 结果与分析

2.1 双季稻产量

由图1可知，早、晚稻施N处理产量较CK处理2017年增幅分别为90.1%~128.5%和54.9%~ 72.1%，2018年增幅为38.1%~55.6%和11.9%~ 28.7%。与T1处理相比，T2、T3、T4和T5处理2017年早稻产量分别提高16.5%、18.8%、20.2%和8.3%，差异显著，晚稻分别提高6.4%、11.1%、3.9%和1.3%，差异不显著；2018年早稻分别提高7.9%、11.9%、10.0%和4.6%，差异不显著；晚稻分别提高13.9%、15.0%、12.4%和9.8%，差异不显著。说明机插侧深一次性施肥定位、定量、均匀，虽然较农民习惯施肥降低施肥用量，但能有效提高双季稻产量，实现高产稳产，而过量减N施用增产效果不佳。

2.2 双季稻干物质积累

由表2可知，整个生育期双季稻各处理干物质累积量呈上升趋势，各生育期均以CK处理最低。说明N肥施用有利于双季稻干物质的积累。分蘖盛期、抽穗期和灌浆期施N处理干物质累积量处理间差异不大。早、晚稻侧深施肥处理(T2−T5)HI较T1处理2017年增幅分别为−2.2%~8.2%和0.1%~6.4%；2018年增幅分别为3.4%~13.2%和3.2%~10.6%。

早、晚稻施N处理成熟期干物质累积量较CK处理2017年增幅为27.2%~45.5%和20.2%~32.6%；2018年增幅分别为37.2%~54.9%和29.4%~45.2%。与T1处理相比，T2、T3和T4处理早稻成熟期干物质累积量2017年分别提高7.3%、8.4%和9.7%，晚稻分别提高4.3%、6.9%和0.7%；2018年早稻分别提高4.9%、6.1%、1.1%，晚稻提高5.9%、11.3%、5.8%；而T5处理早晚稻分别降低4.1%和3.2% (2017)、7.1%和0.8%(2018)。说明机插侧深一次性施肥能有效提高双季稻成熟期干物质积累，为高产稳产奠定基础，而过量减N会导致干物质累积量降低，影响产量构成。

柱上不同小写字母代表处理间在5%水平上差异显著（LSD）。图中数值为平均值±标准误（n=3）。

Fig. 1. Grain yield of machine-transplanted double-cropping rice under different fertilization treatments.

表2 不同施肥处理下机插双季稻各生育期干物质量和收获指数

表中数值为平均值±标准误(=3)。各稻季同列中标以不同字母的值在0.05水平上差异显著(LSD检验)。下同。

Values are Mean±SE(=3). MT, Mid-tillering stage; HS, Heading stage; FS, Filling stage; MS, Maturity stage. HI, Harvest index.Values followed by different letters during different growing seasons are significantly different at<0.05 (LSD). The same as below.

2.3 双季稻N素吸收与利用率

2.3.1 双季稻N素吸收

由表3可知，整个生育期双季稻各处理TNA呈上升趋势，各生育期均以CK处理最低。说明N肥施用有利于双季稻氮的积累。分蘖盛期、抽穗期和成熟期施N处理间TNA差异不大。早、晚稻各处理间NHI的差异不大。

早、晚稻施N处理成熟期TNA较CK处理2017年增幅为39.2%~64.5%和46.0%~74.4%；2018年增幅为45.1%~74.9%和25.6%~38.4%。与T1处理相比，T2、T3和T4处理2017年早稻成熟期TNA分别提高7.9%、11.7%和11.2%，晚稻分别提高3.4%、5.7%和−0.6%；2018年早稻提高8.2%、15.0%、11.9%，晚稻提高6.1%、8.5%、6.1%，而T5处理早晚稻分别降低5.4%和11.5%(2017)，4.6%和1.5%(2018)。说明机插侧深一次性施肥的土壤供N能力持续时间长，有利于满足水稻的N素需求，能有效提高水稻成熟期TNA累积，为高产稳产奠定基础，而过量减N施用会导致TNA降低，影响产量构成。早、晚稻CK处理抽穗后N素积累比例分别为73.2%和69.5%(2017)，58.3%和48.6%(2018)，施N处理分别为43.5%~49.8%和35.0%~38.1% (2017)，37.9%~ 46.2%和26.6%~33.9%(2018)。

表3 不同施肥处理下机插双季稻各生育期N素吸收和N收获指数

TNA－N素累积量; NHI－N素收获指数。

TNA, Total N accumulation; NHI, N harvest index.

由表4可知，与T1处理相比，T2、T3和T4处理早稻施N处理NRE分别提高38.6%、70.7%和92.7%(2017)，21.9%、85.1%和73.0%(2018)；NAE分别提高49.9%、74.5%和103.6%(2017)，46.0%、82.5%和98.4%(2018)；NPFP分别提高29.5%、48.5%和71.7%(2017)，20.7%、40.9%和58.2%(2018)。晚稻施N处理NRE分别提高20.8%、43.1%和40.5%(2017)，35.4%、71.4%和62.1%(2018)；NAE分别提高31.3%、64.2%和58.7%(2017)，60.0%、82.7%和82.9%(2018)；NPFP分别提高18.3%、38.9%和48.5%(2017)，26.6%、43.8%、60.5%(2018)。说明机插侧深一次性施肥能提高水稻NRE、NAE和NPFP，为高产稳产奠定基础。水稻机插同步一次性精量施肥处理随着施N量的降低，双季稻NRE先增加后降低，NHI、NAE和NPFP呈上升趋势。

2.4 双季稻P素吸收

由表5可知，整个生育期各处理TPA以CK处理最低，2017年早稻呈上升趋势，晚稻呈S型曲线；2018年早晚稻均呈上升趋势。说明N肥施用有利于双季稻P的积累。不同生育期早、晚稻TPA以减量20%~30%处理较高，施N处理间TPA差异不大。早、晚稻成熟期施N处理TPA较CK处理增幅为46.8%~84.8%和21.6%~39.0%(2017)，42.6%~ 62.6%和32.2%~48.2%(2018)。与T1处理相比，T2、T3、T4和T5处理早稻成熟期TPA分别提高9.4%、17.2%、25.9%和3.4%(2017)，8.1%、12.1%、9.0%和4.4%(2018)，晚稻分别提高9.1%、14.4%、10.2%和3.0%(2017)，9.4%、19.3%、11.6%和2.0%(2018)。说明机插侧深一次性施肥有利于满足水稻的养分需求，能有效提高双季稻成熟期TPA累积，为高产稳产奠定基础。

表4 不同施肥处理下机插双季稻N肥利用效率

NRE, N recovery efficiency; NAE, N agronomic efficiency; NPFP, N partial factor productivity; NPE, N physiological efficiency; NBPE, N use efficiency for biomass production; NGPE, N use efficiency for grain production.

2.5 双季稻K素吸收

由表6可知，2017年整个生育期双季稻各处理K素累积量大致呈S型曲线变化，于抽穗期至灌浆期达到峰值，各生育期均以CK处理最低；2018年整个生育期双季稻各处理呈上升趋势，各生育期均以CK处理最低，说明N肥施用有利于提高双季稻K素累积量。

早、晚稻成熟期施N处理TKA较CK处理增幅为36.4%~66.8%和21.6%~53.8%(2017)，21.1%~ 43.4%和30.8%~63.9%(2018)。与T1处理相比，2017年T2、T3、T4处理早稻成熟期TKA分别提高2.0%、6.5%和6.0%，晚稻分别提高11.6%、19.6%和3.7%，而T5处理分别降低12.9%和5.5%；2018年T2、T3、T4、T5早稻成熟期TKA分别提高14.0%、18.4%、15.3%和5.7%，晚稻分别提高18.7%、22.2%、18.7%和15.4%。说明机插侧深一次性施肥有利于满足水稻的养分需求，能有效提高水稻成熟期TKA累积，为高产稳产奠定基础，而过量减N施用可能会导致TKA降低。

2.6 土壤碱解氮含量

由图2可知，双季稻成熟期施N处理土壤碱解氮含量较CK处理增幅分别为7.0%~16.4%(2017)、1.6%~5.2%(2018)。与T1处理相比，T2、T3、T4和T5处理土壤碱解氮含量分别提高8.8%、6.7%、2.4%和0.2%(2017)，3.5%、2.4%、1.1%和0.7%(2018)，差异不显著；且随着施N量的降低，呈下降趋势。说明机插侧深一次性施肥定位、定量、均匀，虽然较农民习惯施肥降低施肥用量，但能有效提高稻田土壤碱解氮含量，从而提高对植株的N素供应，进而实现N素的高效利用及土壤N素平衡，而过量减N施用土壤有效养分含量低。

表5 不同施肥处理下机插双季稻各生育期P素吸收和P收获指数

表6 不同施肥处理下机插双季稻各生育期K素吸收和K收获指数

柱上不同小写字母代表处理间在5%水平上差异显著（LSD）。图中数值为平均值±标准误（n=3）。

Fig. 2. Soil alkali-hydrolyzale N content of machine-transplanted double-cropping rice under different fertilization treatments.

3 讨论

3.1 机插侧深施肥对水稻养分吸收利用的影响

本研究中，插秧同步精量施肥机采用国内独创的螺杆强制推肥结构，搭载配合插秧机能实现施肥与插秧同步作业，将肥料定量、定点(深度：35−65 mm；侧距：40−80 mm)地深施到秧苗一侧的泥土里，实现作业全程监控。与常规施肥处理相比，机插同步一次性减N 10%~30%处理早稻NRE、NAE、NPFP分别提高38.6%~92.7%、49.9%~103.6%和29.5%~ 71.7%(2017)，35.4%~71.4%、46.0%~98.4%和20.7%~ 75.4%(2018)；晚稻NRE、NAE、NPFP分别提高20.8%~43.1%、31.3%~64.2%和18.3%~48.5%(2017)，26.8%~99.1%、60.0%~82.9%和26.6%~60.5%(2018)。进一步反映深施肥能抑制化肥分解减少化肥损失，同时肥床上部有较厚的覆土层，能减缓化肥分解挥发，保存其肥效，延长化肥肥效。

林玉萍等[17]发现，基蘖肥侧深同施处理N、P、K肥利用率分别提高0.9、5.2、9.7个百分点，且较常规施肥增产6.3%，但肥料全量侧深施处理后期出现脱肥现象。同时，马增奇等[18]认为，侧施肥技术可促进水稻前期生育，提高肥料利用率，但免追肥试验各处理后期出现脱肥现象。这与本研究结果相似，早晚稻抽穗后N素积累比例施N处理分别为43.5%~49.8%和35.0%~38.1%(2017)，37.9%~46.2%和26.6%~33.9%(2018)。

而敖和军等[19]发现，超级杂交稻在其生育后期(抽穗至成熟)的N素吸收量高，有利于充实籽粒，提高结实率和NHI。一次性全量基施普通N肥不能满足水稻生长需要，会造成水稻减产；而基施控释N肥能提高群体的有效穗数，改善单株的产量构成结构，显著提高N肥利用率，最终提高水稻产量等[20]。本研究中2017年晚稻的增产效果并不理想，可能是后期养分供应不足以及气候变化所致。马昕等[16]发现，机插侧深施用控释掺混肥能保证水稻整个生育期对氮素的需求，成熟期N积累和干物质积累显著增加，增加水稻产量和N效率。同时，水稻收获后土壤碱解氮含量显著受施氮量影响，随着施用量的降低而下降。施用控释尿素能有效提高土壤耕层N素养分含量[21]。因此，应重点开展配合侧深施肥控释肥料的研发工作，保障水稻生长后期的养分吸收，进一步提高肥料利用率，实现增产增收。

3.2 精量施肥对水稻养分吸收利用的影响

张满利等[22]发现，随着N肥施用量的增加，水稻吸收N素的总量提高，N素生理利用率、农学利用率、N肥偏生产力、N素干物质生产率和N素稻谷生产率随之降低。孙永健等[23]发现，在一定范围内，N、P、K转运量随施N量的增加而提高，但过量施用N肥会使养分转运量下降。这与本研究结果相符，水稻机插同步一次性精量施肥随着施N量的降低，双季稻NRE先增加后降低，NHI、NAE、NPFP和NPE呈上升趋势。与常规施肥处理相比，机插同步一次性减N 10%~30%处理早稻N、P、K积累量分别提高7.9%~11.7%、9.4%~25.9%和2.0%~ 6.5%(2017)，8.2%~15.0%、8.1%~12.1%和14.0%~ 18.4%(2018)；晚稻N、P、K积累量分别提高−0.6%~ 5.7%、9.1%~14.4%和3.7%~19.6%(2017)，6.1%~ 8.5%、9.4%~19.3%和18.7%~22.2%(2018)。因此，协调产量和N肥吸收利用率之间的矛盾，应需在保证作物产量的前提下，提高N肥利用效率，同时避免水稻营养体对N素的奢侈吸收[10, 24]。相关性分析表明，双季稻成熟期N、P、K吸收量与产量均呈显著正相关。

谢小兵等[25]发现，实时N肥处理(早稻110 kg/hm2，晚稻140 kg/hm2)下，机插双季稻群体N素利用率、N吸收率、N肥偏生产力、N素转运率、N素籽粒生产率及N收获指数均高于高N处理(早稻176 kg/hm2，晚稻189 kg/hm2)。杨成林等[26]发现，侧深施肥方式减量后寒地水稻N素籽粒生产效率、N素干物质生产效率和N肥偏生产力有所提高，且N素农学利用率在减量5%后达到最大。白雪等[15]研究表明，侧深施肥减氮25%水稻增产最高，增幅达20.19%。本研究中，农民习惯施肥处理N肥施用量较高，但机插秧一次性N肥适宜减量施用对于水稻籽粒N素累积量具有一定的促进作用。N素施用量较少不能保证后期水稻氮素的充足供应，导致产量降低[26]。2017年早稻氮肥减量30%较常规施肥增产20.2%、晚稻减量20%增产11.1%；2018年早晚稻减量20%分别增产11.9%和15.0%。因此，合理的配方施肥用量更有利于养分的吸收利用。

4 结论

机插同步一次性精量施肥(深度：35−65 mm；侧距：40−80 mm)虽然降低施肥用量，但能为双季稻整个生育期提供比较平衡的养分供应，促进水稻生长，有利于N、P、K的吸收和积累，提高N肥当季利用效率(NRE、NAE和NPFP)，增加植株生物量，实现增产稳产、节本增效。其中，以减N 20%~30%处理的应用效果最佳。

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Effects of Machine-transplanting Synchronized with One-time Precision Fertilization on Nutrient Uptake and Use Efficiency of Double Cropping Rice

ZHONG Xuemei1, HUANG Tieping2, PENG Jianwei1, *, LU Wenlu3, KANG Xingrong1, SUN Mengfei1, SONG Siming4, TANG Qiyuan1, CHEN Yuxin5, ZHAN Dongzhi3, ZHOU Xuan6, *

(College of Resource 8L Environment,,,;Hunan Provincial Agricultural Committee,,;Miluo Agricultural Bureau,,;Hunan Dragon Boat Agricultural Machinery Co. Ltd.,,;Hunan Jinyezhongwang Technology Co. Ltd.,;Soil and Fertilizer Institute of Hunan Province,,;Corresponding author,:;)

【】Our aim is to ensure the precision in rice fertilization, and to reveal the nutrient utilization characteristics of machine-transplanted rice under one-time, one-side deep fertilization with reduced nitrogen (N) application level and to improve the nitrogen utilization efficiency for double-cropping rice. 【】Field experiments (2017−2018) were conducted using soil-tested formulated fertilization with precise fertilizer distributor to study the effects of one-time precision fertilization on nutrient absorption and utilization of double-cropping rice system in typical growing regions, and to investigate the relationships between nutrient contents and yield.【】As compared with conventional fertilization treatment, the accumulations of N, P, K in machine-transplanted early rice under one-time N application rate (reduced by 10%−30%) increased by 7.9%−11.7%, 9.4%−25.9% and 2.0%−6.5% in 2017, 8.2%−15.0%, 6.9%−14.1% and 13.9%−16.7% in 2018, in late rice by −0.6%−5.7%, 9.1%−14.4% and 3.7%−19.6% in 2017, 6.1%−8.5%, 9.4%−19.3% and 18.7%−22.2% in 2018, and N recovery efficiency (NRE), N agronomic efficiency (NAE) and N partial factor productivity (NPFP) in early rice by 38.6%−92.7%, 49.9%−103.6% and 29.49%−103.6% in 2017, 36.9%−85.1%, 46.0%−98.4% and 20.7%−75.4% in 2018, and NRE, NAE, NPFP in late rice by 20.8%−43.1%, 31.3%−64.2% and 18.3%−48.5% in 2017, 26.8%−99.1%, 60.0%−82.9% and 26.6%−60.5% in 2018. The optimum treatment was obtained with a reduction of 20%−30% in N application rate．With the reduction of N application rate, NRE of double-cropping rice first increased then reduced, while NHI, NAE and NPFP were on the rise, and soil alkali-hydrolyzale N declined. 【】The integration and optimization of fertilization technology and machine-transplanted technique can effectively reduce N application rate, facilitating N, P, K accumulation and utilization, which is conducive to raise grain yield and N use efficiency of double-cropping rice.

double cropping rice; machine-transplanted rice; deep fertilization; nutrient uptake; nitrogen use efficiency

S143.1; S511.048

A

1001-7216(2019)05-0436-11

10.16819/j.1001-7216.2019.8084

2018-07-16；

2019-07-09。

国家重点研发计划资助项目(2017YFD200703-3)；国家水稻产业技术体系资助项目(CARS-01-26)。