施用肥料对水稻产量及氮素吸收的影响

2021-08-18任依邵建均鲁长根叶波葛佳颖吕旭东吴家森

浙江农业科学 2021年8期

任依，邵建均，鲁长根，叶波，葛佳颖，吕旭东，吴家森*

(1.浙江农林大学环境与资源学院，浙江杭州 311300； 2.浙江省农业农村生态与能源总站，浙江杭州 310012)

水稻是中国重要的粮食作物[1]。施肥是水稻增产的重要措施，合理施肥可提高肥料的利用率[2]。提高肥料利用率不仅能降低生产成本，而且能减少养分向环境迁移，降低环境污染风险。与纯化肥或纯有机肥相比，有机肥和化肥配施能增加土壤微生物数量和活性[3-4]，显著提高水稻产量和氮肥利用率[5-6]。生物质炭基肥可改良土壤，促进作物生长和增产[7]，使水稻增产11.5%～13.0%[8]。氮总量降低30%+生物质炭基肥施用对水稻产量无显著影响，可显著提高水稻的氮素利用率[9]。为此，我们进行有机肥部分替代、施用炭基肥试验，研究施用不同肥料对水稻产量、养分吸收的影响，以期为水稻科学施肥提供技术依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验在德清县五四村进行，试验田位于30°34′42.22″N、119°55′37.30″E，海拔70 m。属亚热带季风气候，年均气温13.4 ℃，最冷月(1月)平均气温3.5 ℃，最热月(7月)平均气温28.5 ℃。年无霜期226 d，年降水量1 379 mm。土壤为水稻土，pH 4.99，有机碳、全氮、全磷、全钾含量分别为17.98、1.56、0.49和16.37 g·kg-1，碱解氮、有效磷、速效钾含量分别为95.14、2.33和77.45 mg·kg-1。

供试肥料有配方肥(N 18%，P2O58%，K2O 18%)、氯化钾(K2O 62%)、尿素(N 46%)、钙镁磷肥(P2O512%)、菜籽饼肥(N 5.0%，P2O52.5%，K2O 1.0%)和炭基肥(N 18%，P2O55%，K2O 10%，C 25%)。

1.2 处理设计

设不施肥(CK)、纯化肥(CF)、50%有机肥替代化肥(COF)、炭基肥(CBF)4个处理。具体肥料与用量：CF，6月3日基肥施配方肥750 kg·hm-2、钙镁磷肥125 kg·hm-2，6月25日追肥施尿素290.3 kg·hm-2、氯化钾24.3 kg·hm-2；COF，6月3日基肥施菜籽饼2 700 kg·hm-2、钙镁磷肥62.5 kg·hm-2，6月25日追肥施尿素290.3 kg·hm-2、氯化钾198.4 kg·hm-2；CBF，6月3日基肥施炭基肥1 500 kg·hm-2。3个施肥处理氮、磷、钾养分投入量相等(N 270 kg·hm-2，P2O575 kg·hm-2，K2O 150 kg·hm-2)。随机区组排列，重复3次，小区面积30 m2。小区间筑高50 cm、宽35 cm的水泥田埂，以防水肥互相渗漏。2019年6月10日栽秧，7月20日搁田，8月5日复水，10月10日收获水稻。

1.3 样品采集及测定

样品采集。水稻收获后，采用五点取样法每小区采集表层0～30 cm土壤样品约1 kg。每小区中间位置取植株样品5丛。采用全收获法称量小区水稻产量。

样品处理。采回的土壤样品经室内风干后，过2或0.149 mm筛，待用。植株样品用水清洗干净后，置105 ℃烘箱杀青30 min，75 ℃烘48 h。粉碎，过0.149 mm筛，待用。

样品分析[10]。土壤pH采用电位法分析，有机碳采用外加热-重铬酸钾容量法分析，全氮采用半微量开氏法分析，碱解氮采用碱解扩散法分析，有效磷采用0.5 mol·L-1KCl-NH4F浸提-钼锑抗比色法分析，速效钾采用1.0 mol·L-1中性CH3COONH4浸提-火焰分光法测定。植株全氮采用凯氏定氮法测定。

1.4 数据处理与分析

数据应用SPSS 22进行方差分析和统计检验，使用Excel 2016处理数据作图。

2 结果与分析

2.1 对土壤养分含量的影响

表1显示，不同处理间土壤pH、有机碳、全氮差异不显著。3个施肥处理显著提高了土壤速效养分的含量，与CK相比，施肥处理土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量分别显著提高18.1%～37.4%，18.4%～60.1%和19.1%～35.8%，其中COF处理土壤碱解氮、速效钾含量为最高，而有效磷含量则以CBF处理为最高。

表1 各施肥处理对土壤养分含量的影响

2.2 对水稻产量的影响

3个施肥处理显著增加了水稻籽粒和秸秆产量(图1)，与CK相比，水稻籽粒、秸秆产量分别增加19.0%～35.9%和17.2%～34.8%，其中以COF处理产量最高。

同样品柱上无相同小写字母表示组间差异达显著水平(P<0.05)。图2、3同。图1 各施肥处理对水稻籽粒和秸秆产量的影响

2.3 对水稻氮含量的影响

图2所示，水稻籽粒氮含量为10.83～12.83 g·kg-1，不同处理间差异不显著。不同处理间水稻秸秆氮含量差异也不显著，为4.10～5.66 g·kg-1。水稻籽粒氮含量平均值为12.08 g·kg-1，显著高于秸秆的5.17 g·kg-1。

图2 各施肥处理对水稻籽粒和秸秆氮含量的影响

2.4 对肥料利用率的影响

2.4.1 氮积累量

图3可知，水稻籽粒、秸秆氮积累量分别为73.59～115.73和26.75～47.62 kg·hm-2，3种施肥处理水稻籽粒和秸秆氮积累量均显著高于CK，分别增加34.0%～57.3%和61.6%～78.0%。水稻籽粒氮积累量平均值为100.47 kg·hm-2，显著高于秸秆的41.22 kg·hm-2。

图3 各施肥处理对水稻籽粒和秸秆氮积累量的影响

水稻氮素积累总量为籽粒和秸秆氮素积累量之和，不同处理氮素积累总量为100.35～163.35 kg·hm-2(表2)，施肥显著提高了水稻对氮素的吸收，与CK相比，氮素积累量增加41.4%～62.8%。

2.4.2 氮素吸收

3种施肥处理的氮素收获指数为69.5%～70.8%，不同施肥处理间没有显著差异。氮肥吸收利用率和氮肥农学利用率排序均为COF>CBF>CF，与CF相比，COF、CBF的氮肥吸收利用率、农学利用率分别提高7.9、7.1百分点和89.1%、66.7%，差异显著。

表2 各施肥处理对水稻氮素吸收的影响

3 讨论

有机肥替代部分化肥可以改善土壤氮素供给状态，从而促进作物对氮素吸收以达到增产目的[11]。生物质炭基肥可以有效控制水稻的无效分蘖，有利于提高水稻群体质量[12]，还可提高作物净光合速率[13]，而连续施入炭基肥可提高土壤铵态氮含量[14]，从而提高水稻产量。本研究结果表明，水稻产量在3种施肥处理间差异不显著，可能与试验地本底土壤肥力较高有关。

作物的养分含量及积累量可以反映土壤的供肥能力，可以提供适度施肥[15]的依据。与CK相比，3种施肥处理作物地上部分氮、磷吸收量显著提高，说明施肥对维持作物生长，满足作物营养需求是有效的，这与陈红金等[16-17]研究结果相似。3种施肥处理间无显著性差异，这与范星露等[18]研究结果相似，即有机肥和炭基肥的施用对水稻籽粒和秸秆中氮含量没有显著性影响。50%有机肥替代化肥、炭基肥的氮肥吸收利用率和农学利用率均显著高于纯化肥，这与张萌等[19]研究发现，生物质炭基肥肥料利用率高于常规施肥的结果相符。

由于本研究只进行了一年的试验，且土壤本底肥力较高，造成氮肥的利用率较低，为了获得更有价值的研究结果，今后将持续进行定位试验。