新型控释氮肥不同配施比例对水稻生长及养分利用的影响

王家宝，邬 刚，袁嫚嫚，耿 维，井玉丹，孙义祥

（安徽省农业科学院 土壤肥料研究所 养分循环与资源环境安徽省重点实验室，安徽 合肥 230031）

近年来，由于氮肥施用量增加和施用方法不合理所带来的环境污染、资源浪费、农产品质量下降等问题日益突出［1］。缓控释肥因具有肥效长、肥料利用率高以及养分流失少等优点而被广泛关注，将缓释肥料与速效肥料按一定比例配施，不仅可以满足作物前期生长所需养分，同时可以解决作物后期脱肥的问题，从而降低施肥成本［2-3］。前人对缓控释肥的研究多为单一品种，对不同释放期的控释氮肥与速效氮肥之间的配施研究较少，本研究探讨了两种不同控释期的控释氮肥（CRU40、CRU90）与尿素（CU）配施对水稻生长及养分利用的影响，为验证缓控释肥料在水稻生产中的节肥潜力及增产效果以及探索简化栽培的施肥技术模式提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用速效肥料为尿素（w（N）46%）、过磷酸钙（w（P2O5）12%）和氯化钾（w（K2O）60%），控释氮肥为安徽茂施新型肥料有限公司生产。

水稻品种为禾两优1号，水稻三叶期移栽，基本苗为22.2万穴/hm2，行距30 cm，株距15 cm。

1.2 试验地概况

试验于2017年5月至9月，在安徽省明光市古沛镇进行。试验地耕层土壤w（全氮）0.78 g/kg，w（有机质）11.83 g/kg，w（速效磷）18.60 mg/kg，w（速效钾）97.75 mg/kg，pH为5.83。

1.3 试验设计

试验设置不施氮处理作为对照（CK），试验设计及施肥方案见表1，每个处理重复3 次，小区面积为30 m2，随机排布，小区间田埂用防水布覆盖，隔离防渗。各处理施P2O575 kg/hm2、K2O 90 kg/hm2，所有处理肥料均一次性基施。

表1 试验设计与施肥方案

1.4 样品采集及分析方法

在试验小区定点10穴，分别在6月19日、7月1日和8月11日记载分蘖数，同时每小区选取长势中等且一致的水稻2穴采样，测定干物质量。

收获期，每小区分别采集水稻籽粒、秸秆样品，测定样品氮磷钾含量（样品采用H2SO4-H2O2消煮，待测液中氮、磷、钾分别用凯氏定氮法、钒钼黄比色法和火焰光度法测定［4］），实验室常规考种。水稻用小型收割机全部实收，单独计产。

肥料的表观利用率和农学利用率计算公式：

试验数据用EXCEL2007 和SPSS19.0 软件进行处理和分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对水稻各时期干物质量及分蘖数的影响

2.1.1 不同施氮量对水稻各时期干物质量及分蘖数的影响

水稻干物质积累及茎蘖动态对产量有一定影响。以m（CU）∶m（CRU40）∶m（CRU90）为5 ∶3 ∶2 为例，研究2 种不同施氮量对水稻各时期干物质量及分蘖数的影响，结果见图1。

图1 不同施氮量水稻各时期干物质量及分蘖数的变化

由图1a.可知，各处理水稻干物质量随着生育期的变化都在增加，且3次采样各施氮处理干物质量均高于CK，但不同施氮量间又表现出差异。水稻生长前期，高施氮量处理T2 的干物质量高于低施氮量处理T7；但随着水稻生育进程的延续，在第2次、第3次采样时，T7处理的干物质量均高于T2。这说明高施氮量在水稻生长前期，有利于加快干物质的积累，但随着生育期的延续，在水稻生育后期可能限制干物质的积累。

由图1b.可知，水稻分蘖数随着生长期的变化均呈现出先增加后减少的规律，且施氮处理在3次采样中的分蘖数均显著高于CK（P＜0.05），但不同施氮量处理间又表现出差异。第1次采样时，T2处理的分蘖数最高；第2次、第3次采样时，T7处理的分蘖数超过T2 处理，这可能是由于施氮量的增加易使水稻无效分蘖数增多，群体过大，后期分蘖死亡率高。

2.1.2 不同释放期氮素分配比例对水稻各时期干物质量及分蘖数的影响

施氮量为165 kg/hm2时，不同释放期氮素分配比例对水稻各时期干物质量及分蘖数的影响见图2。

图2 氮肥不同配施比例下水稻各时期干物质量及分蘖数变化

由图2a.可知，3次采样施氮处理干物质量均高于CK。第1次采样时，T8 处理干物质量最高，处理T7次之，二者差异不显著（P＞0.05），处理T6和T10的干物质量基本持平，T9处理的干物质量显著低于上述4个处理；第2次采样时，T7处理的干物质量最大，其次为T8 和T6 处理；第3 次采样时，T7 处理的干物质量依然最高，其次为T8 和T10处理，但3者差异不显著。这说明适当提高速效氮比例有利于前期水稻干物质的积累，同时，水稻在生育后期对氮素需求量降低，因此适当控制CRU90的施用比例，可以保证肥料中氮素的供应与水稻整个生育期对氮素的需求基本吻合。

由图2b.可知，第1 次采样时，T8 处理分蘖数最高，其次为T9处理，二者差异不显著；第2次采样时，T7 处理分蘖数最高，其次为T8 和T6 处理，3 个处理间差异不显著；随着水稻生育进程的延续，无效分蘖死亡，第3次采样时，各处理分蘖数均低于第2 次采样，但T7 处理分蘖数仍为各处理中最高，其次为T8和T10处理，三者差异不显著。

2.2 不同施肥处理对水稻农学性状及产量的影响

施用氮肥可以显著提高水稻每穗粒数、有效穗数和产量，而对株高、谷草比和千粒质量的影响不显著（见表2）。

表2 不同施肥处理对水稻农学性状及产量的影响

施氮量为195 kg/hm2和165 kg/hm2的各处理中，水稻最高产量分别出现在T1 和T7 两个处理，分别比CK增产53.76%、56.36%，但两个处理间差异不显著。同时，两个施肥水平下，对水稻产量形成要素影响也不明显，说明适当减少施氮量不会造成水稻减产。

在同一施氮水平下，不同释放期氮素配施比例各处理间，产量形成要素差异均不显著。在195 kg/hm2氮水平下，T3处理产量最低；在165 kg/hm2氮水平下，T9 处理产量最低；普通尿素比例为50%时（T1、T2、T6、T7），水稻产量较其他处理高，这是由于尿素能够满足水稻生长前期对速效养分的需求，后期随着缓释肥料中氮素的逐步释放，保证了水稻整个生育期对养分的需求。

2.3 控释氮肥不同配施比例对水稻氮含量及氮肥利用率的影响

各处理水稻籽粒氮含量均高于秸秆，秸秆氮含量最高和最低的处理分别为T7 和CK，二者相差3.04 mg/g，差异显著；籽粒氮含量最高和最低的处理分别为T6和CK，各施氮处理间籽粒氮含量差异不显著，但与CK差异显著（见表3）。

表3 不同施肥处理对水稻氮含量及氮肥利用率的影响

施氮量为195 kg/hm2时，各处理氮肥表观利用率和农学利用率平均为37.01%、13.43 kg/kg，其中T1处理最高，但与同一施氮水平下的其余处理差异不显著；施氮量为165 kg/hm2时，氮肥表观利用率和农学利用率平均为42.34%、16.84 kg/kg，其中，T7最高，其次为T6，二者差异不显著（见表4）。

表4 不同施肥处理对水稻氮肥利用率的影响

2.4 控释氮肥配施比例对水稻磷、钾含量的影响

各处理水稻籽粒磷含量均高于秸秆（见表5），秸秆磷含量最高和最低的处理分别为T1和T9，二者差异显著；籽粒w（磷）在2.23 ～3.41 mg/g。在施肥比例相同的各处理中，除T5 处理秸秆磷含量低于T10处理，T2处理籽粒磷含量低于T7处理外，施氮量为195 kg/hm2处理的秸秆磷含量和籽粒磷含量均高于相应的施氮量为165 kg/hm2的处理。这可能是由于在一定施氮范围内，高施氮量可以促进水稻对磷的吸收，但当施氮量比较适宜时，也可以提高水稻对磷的吸收；而对于未施氮处理CK，其秸秆和籽粒磷含量均处于中等水平，这与氮素吸收能促进磷素的吸收相互矛盾，具体原因有待进一步研究。

总含磷量最高和最低的处理分别为T1 和CK，二者相差16.11 kg/hm2，差异显著；施氮量为195 kg/hm2和165 kg/hm2各处理总含磷质量平均值分别为35.16、29.65 kg/hm2，在同一施氮水平下，尿素比例为50%时（T1、T2、T6、T7），总磷含量高于其他配施比例的处理，且在施氮量为165 kg/hm2的各处理中，T7 总磷含量最高，说明当施氮量一定时，m（CU）∶m（CRU40）∶m（CRU90）为5 ∶3∶2时，对磷的吸收及积累有很好的促进作用。

表5 不同施肥处理对水稻磷含量及钾含量的影响

各处理水稻秸秆钾含量均远高于籽粒，但各处理秸秆钾含量、籽粒钾含量以及总含钾量差异均不显著。秸秆钾含量最高和最低的处理分别为CK 和T2，但CK 籽粒的钾含量最低，说明施用氮肥能促进钾向种子器官运输。T7 处理籽粒钾含量最高，说 明， 施 氮 量 为165 kg/hm2且m（CU）∶m（CRU40）∶m（CRU90）为5 ∶3 ∶2 时，有利于钾素向水稻籽粒转移。

3 讨论

3.1 施氮量对水稻生长及养分利用的影响

施氮可以显著提高水稻有效分蘖数、干物质积累量和水稻产量［5］，且在一定范围内，水稻产量随着施氮量的增加而增加，但超出一定范围后，增加施氮量，水稻产量不再增加，甚至会随着施氮量增加而降低。适宜的施氮量可以提高肥料利用率、减少氮肥对环境的污染［6-7］。本研究中，施氮量为165 kg/hm2时最高产量为9 325.9 kg/hm2，施氮量为195 kg/hm2时最高产量为9 171.0 kg/hm2，两者差异很小，两者的氮肥表观利用率和农学利用率分别为57.01%、20.37 kg/kg，45.54%和16.44 kg/kg。

氮素的吸收与磷、钾素的吸收之间存在着密切的关系［8］。本研究中，施氮量为165 kg/hm2时，对磷、钾的吸收及积累也有一定促进作用。

3.2 不同释放期氮素分配比例对水稻生长及养分利用的影响

控释肥料与速效肥料配施可以有效解决作物养分供应不足与养分流失之间的矛盾，适当比例的控释氮肥与尿素配施能够提高水稻籽粒氮素积累量，从而达到提高氮肥利用率的效果［2，9］。本研究中，在施氮水平相同的前提下，不同处理间产量差异不显著，但表观利用率差异较大，这可能是由于适宜的氮肥可以有效增加水稻籽粒的氮含量，从而提高了水稻对氮素的利用率。施氮量为165 kg/hm2时，控释氮肥与普通尿素按m（CU）∶m（CRU40）∶m（CRU90）为5 ∶3 ∶2配施时水稻的产量、氮肥表观利用率、农学利用率最高，分别为9 325.9 kg/hm2、57.01%、20.37 kg/kg。说明不同释放期氮素的配施比例，对水稻吸收氮素的影响较大，这可能与水稻对不同释放期氮素的吸收机制不同有关，有待进一步研究。