不同氮肥施用模式对杂交稻嘉禾优7245产量和氮素利用率的影响

杨俞娟 袁玲 余薇 曹小闯 叶放 金千瑜

摘要：采用大田小区试验，研究不同新型氮肥施用模式对杂交稻嘉禾优7245产量和氮吸收利用的影响。结果表明，常规施氮（225 kg/hm2）和减氮20%（180 kg/hm2）水平下，水稻产量均以稳定性复合肥+普通尿素一基一追（SF1N70+PUN30、SF2N70+PUN30）处理最高，分别达11 771、10 760 kg/hm2;且减氮20%（SF2N70+PUN30）处理产量与常规施氮（PUN100）、缓控释肥一次性基施（CRN100）和有机缓控释肥+普通尿素一基一追（OCR1N70+PUN30）处理均无显著差异。相反，減氮20%显著降低了PUN80、CRN80、OCR2N70+PUN30处理水稻产量，较PUN100分别降低12.3%、12.1%、11.8%。OCR2N70+PUN30、SF2N70+PUN30处理显著降低了分蘖期水稻叶片、茎鞘氮累积量，但OCR2N70+PUN30增加了齐穗期和成熟期水稻叶片氮累积量，而SF2N70+PUN30增加了齐穗—成熟期水稻叶片、茎鞘氮转运量、转运率及其叶片转运氮贡献率。二者不同的氮累积、利用转运策略均有助于维持较高的水稻产量和氮素利用效率。因此，推荐180 kg/hm2施氮水平下70%稳定性复合肥+30%普通尿素一基一追可作为当地杂交稻嘉禾优7245适宜的氮肥管理模式。

关键词：稳定性复合肥;有机缓控释肥;产量;氮素利用率;嘉禾优7245

中图分类号： S511.06  文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2021）22-0110-06

收稿日期：2021-02-19

基金项目：浙江省重点研发计划（编号：2021C02035）;国家重点研发计划（编号：2017YFD0300106、2016YFD0200800）。

作者简介：杨俞娟（1985—），女，浙江武义人，硕士，农艺师，从事水稻高效施肥技术研究。 E-mail：592214410@qq.com。

通信作者：叶 放，硕士，工程师，主要从事农业技术推广应用研究。E-mail：269967347@qq.com。

水稻（Oryza sativa L.）是我国主要的粮食作物，当前氮素利用率仅35%～40%，远低于世界平均水平[1]。长期过量施氮是造成水稻氮素利用效率低的主要原因，也导致土壤酸化[2]、农业面源污染[3]、温室气体排放[4]等系列问题，严重影响农业生态环境和人类健康。水稻高产与养分高效的本质是确保养分供应的时空有效性与作物需求同步。适宜的氮肥运筹模式，如叶色营养诊断、前氮后期、实时实地氮肥管理等，可通过合理调控水稻各生育期需氮量和施氮比例，提高产量和氮素利用效率[5-6]，但其多次施肥的要求同当前我国农业劳动力短缺的社会现实相矛盾。常规尿素施入农田后迅速转化为NH+4和NO-3，存在较大的氨挥发和径流损失风险，很难实现肥料养分供给与水稻需肥规律同步[7]。随着现代农业技术不断提升，环境友好型肥料产品的研发与轻简配套施用技术已成为当前研究热点。通过添加生化抑制剂、新型包膜材料研发的系列缓控释肥、稳定性肥料及其配套施肥技术（如一次性施肥、侧深施肥等技术），能有效降低施氮水平，简化施肥管理，提高水稻产量和养分利用效率[7-9]。

协调产量和氮素利用率之间的矛盾，应在保证作物产量的前提下实现水稻对肥料氮的大量吸收、源-库氮高效运转，进而协同实现水稻高产高效[10]。因此，探明水稻关键生育期氮吸收、累积及其转运规律，有助于了解和调控其生长发育特性，进而根据作物的养分需求科学施肥。当前，人们对不同氮肥运筹在提高水稻产量和氮素利用效率方面的作用已有明确认识，但是新型绿色肥料最优施用量及其轻简配套施用模式仍不清楚。为了充分发挥缓/控释肥养分调控优势，拟通过研究不同新型氮肥施用模式对水稻产量、氮吸收利用的影响，以期为南方稻区水稻轻简绿色高效栽培技术集成提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2020年在浙江省台州市仙居县双庙乡进行。供试土壤为青紫泥，pH值为4.5，有机质含量为28.0 g/kg、全氮含量为1.35 g/kg、有效磷含量为 38.8 mg/kg、速效钾含量为34.2 mg/kg、碱解氮含量为115 mg/kg、阳离子交换量为5.6 cmol/kg。供试水稻品种为粳型三系杂交水稻嘉禾优7245，由中国水稻研究所、中国农业科学院深圳农业基因组研究所等单位合作育成，具有产量高、品质优、抗性好、适应广等特点。

采用大田小区试验，设置9个施肥处理：不施氮肥（CK）、常规施氮（PUN100）、缓控释复合肥一次性基施（CRN100）、70%有机缓释肥+30%普通尿素一基一追（OCR1N70+PUN30）、70%稳定性复合肥+30%普通尿素一基一追（SF1N70+PUN30）、普通尿素减氮20%（PUN80）、减氮20%基础上缓控释复合肥一次性基施（CRN80）、减氮20%基础上70%有机缓释肥+30%普通尿素一基一追（OCR2N70+PUN30）、减氮20%基础上70%稳定性复合肥+30%普通尿素一基一追（SF2N70+PUN30）。常规施氮处理，N、P2O5、K2O施用量分别为225、120、180 kg/hm2。处理PUN100、PUN80氮肥按照基肥 ∶蘖肥 ∶穗肥=4 ∶3 ∶3的比例施用。处理PUN100、CRN100、OCR1N70+PUN30和SF1N70+PUN30为等氮量处理，CRN100处理中有机缓释肥100%一次性基施，OCR1N70+PUN30和SF1N70+PUN30分别按照常规施氮量的70%施用有机缓释肥和稳定性复合肥，并在孕穗期追施30%施氮量的尿素作促花肥。处理PUN80、CRN80、OCR2N70+PUN30、SF2N70+PUN30中除施氮量外，肥料施用方式与常规施氮处理相同。所有处理中磷、钾肥等量施用，磷肥于插秧前全部作基肥一次性施入，钾肥按照基肥 ∶穗肥=6 ∶4分2次施入。

该试验中缓控释复合肥（CRN）由山东金正大生态工程股份有限公司提供，N、P2O5、K2O养分含量分别为22%、8%、12%，控释期3个月;有机缓释肥（OCRN）由浙江万里神农有限公司提供，N、P2O5、K2O养分含量分别为18%、5%、10%，其中有机质含量>15%;稳定性复合肥（SFN）由施可丰化工股份有限公司提供，N、P2O5、K2O养分含量分别为24%、10%、14%。各处理小区面积为33 m2，重复3次，随机区组排列，小区之间设置田埂，并用塑料薄膜包裹，区组之间设排灌沟。田间其他管理按常规进行。

1.2 测定项目与方法

1.2.1 干物质质量和氮含量

在水稻分蘖盛期、齐穗期和成熟期采集具代表性的3穴水稻，分成茎鞘（茎和叶鞘）、叶和穗3部分，105 ℃杀青30 min，75 ℃ 烘干至恒质量。样品磨细后用H2SO4-H2O2消煮，采用凯氏定氮法测定氮含量。

1.2.2 产量及其构成因子

成熟后，每个小区随机调查10株水稻有效穗，取3丛考察每穗粒数、千粒质量和结实率，各小区实收测产。

1.3 计算与分析

水稻氮素积累、转运和氮素利用率相关指标计算公式[10]如下：

氮累积量（kg/hm2）=某生育期单位面积氮积累量;

氮转运量（kg/hm2）=抽穗期至成熟期单位面积某器官氮积累量;

氮转运率（%）=植株叶（茎鞘）的氮转运量/抽穗期叶（茎鞘）的氮积累量×100%;

氮转运贡献率（%）=茎鞘和叶片氮转运量之和/抽穗至成熟期穗部氮积累总量×100%;

氮回收利用率（%）=（施氮区氮累积量-空白区氮累积量）/施氮量×100%;

氮农学利用率（kg/kg）=（施氮区产量-空白区产量）/施氮量;

氮偏生产力（kg/kg）=各处理产量/施氮量;

氮素生理利用率（kg/kg）=（施氮区产量-空白区产量）/（施氮区地上部氮吸收量-空白区地上部氮吸收量）。

1.4 数据处理

所有数据均采用Excel 2016、SPSS进行数据整理和方差分析，用最小显著性差异法（least significant difference test，LSD）进行差异显著性多重比较，α=0.05。采用Origin 8.0进行绘图。

2 结果与分析

2.1 不同施氮模式对水稻产量及产量构成因子的影响

由表1可知，与不施氮处理（CK）相比，各施肥处理均可显著增加水稻产量，其中以70%稳定性复合肥+30%普通尿素一基一追（SF1N70+PUN30）产量最高，达11 771 kg/hm2，但其与其他常规施氮各处理无显著差异（P>0.05）。减氮20%水平下，PUN80、CRN80和OCR2N70+PUN30处理水稻产量较SF1N70+PUN30显著降低，分别降低12.3%、12.1%、11.8%;SF2N70+PUN30处理水稻产量与SF1N70+PUN30、PUN100无显著差异。从产量构成因子来看，减氮20%水平下CRN80和OCR2N70+PUN30处理较SF1N70+PUN30水稻有效穗数显著降低，而SF2N70+PUN30处理仍能维持较高的有效穗水平。

2.2 不同施氮模式对水稻关键生育期各器官氮含量的影响

由图1可知，水稻分蘖期叶片氮含量在CRN100和SF2N70+PUN30处理最高，显著高于CK和OCR1N70+PUN30处理。与PUN100处理相比，减氮20%各处理间水稻叶片氮含量无显著差异，但OCR2N70+PUN30和SF2N70+PUN30处理水稻茎鞘氮含量显著降低。齐穗期，除CK处理外，其他各处理叶片氮含量均无显著差异，OCR1N70+PUN30处理茎鞘和穗氮含量最高;与PUN100处理相比，减氮20%各施肥处理显著降低了齐穗期水稻茎鞘氮含量，但对穗氮含量均无显著影响。成熟期，除CK和CRN100处理，其他各施肥处理叶片氮含量无显著差异，且CRN80和SF2N70+PUN30处理水稻穗氮含量显著低于其他各施肥处理。

2.3 不同施氮模式对水稻关键生育期氮累积和转运的影响

随生育期推进，各处理水稻叶片、茎鞘氮积累量均呈现先增加后降低趋势，穗氮积累量明显增加（表2）。与PUN100处理相比，分蘖盛期CRN100、OCR1N70+PUN30和SF1N70+PUN30各处理水稻叶片、茎鞘氮累积量无显著差异;减氮20% OCR2N70+PUN30和SF2N70+PUN30处理水稻茎鞘和OCR2N70+PUN30叶片氮含量显著降低，且其氮含量显著低于PUN80和CRN80。齐穗期，水稻茎鞘和叶片氮累积量在OCR1N70+PUN30和SF1N70+PUN30处理较高，且显著高于CRN100处理。无论是常规施氮、减氮20%水平，CRN100或CRN80一次性基施处理齐穗期水稻穗氮累积量均显著低于PUN100处理，但OCR2N70+PUN30和SF2N70+PUN30（一基一追）处理与PUN100处理无显著差异。成熟期，与PUN100处理相比，OCR1N70+PUN30和SF1N70+PUN30显著提高其穗氮累积量;减氮20%水平下PUN80、CRN80和OCR2N70+PUN30处理水稻穗氮含量均显著降低，但SF2N70+PUN30处理与PUN100处理无显著差异。

由表3可知，与PUN100处理相比，OCR1N70+PUN30和SF1N70+PUN30处理抽穗—成熟期水稻茎鞘、叶片氮转运量和转运率均显著增加，但CRN100处理显著降低。减氮20%水平下，OCR2N70+PUN30和SF2N70+PUN30处理水稻叶片氮转运量和转运率均显著高于PUN100和CRN100（氮轉运率除外）处理。与PUN100处理相比，常规施氮水平下有机缓控释肥和稳定性肥料一基一追（OCR1N70+PUN30、SF1N70+PUN30）均显著增加成熟期水稻穗氮增加量。 进一步对茎鞘、叶氮转运贡献率进行区分，发现OCR1N70+PUN30处理较PUN100显著提高其叶片氮转运贡献率。

2.4 不同施氮模式对水稻氮素利用率的影响

由表4可知，与PUN100处理相比，常规施氮水平下CRN100、 OCR1N70+PUN30和SF1N70+PUN30各处理均显著提高了水稻氮回收利用率、氮农学利用率和氮生理利用率，其变化范围分别为47.5%～57.5%、11.8～15.1 kg/kg和24.5～26.2 kg/kg。减氮20%显著降低了CRN80处理水稻氮回收利用率、氮农学利用率和氮偏生产力，但OCR2N70+PUN30和SF2N70+PUN30处理仍维持较高的氮素利用率水平，且均显著高于PUN100处理。

3 讨论与结论

无论常规施氮还是减氮20%水平，水稻产量均以70%稳定性复合肥+30%普通尿素一基一追（SF1N70+PUN30、SF2N70+PUN30）处理最高，分别达 11 771、10 760 kg/hm2，且二者与PUN100、CRN100和OCR1N70+PUN30处理均无显著差异。与PUN100处理相比，减氮20%显著降低了PUN80、CRN80和OCR2N70+PUN30水稻产量，但对SF2N70+PUN30处理无显著影响。从产量构成因子来看，CRN80和OCR2N70+PUN30处理显著降低了水稻有效穗数，表明一次性施用缓控释肥和有机缓控释肥一基一追可能存在水稻生育后期肥力供应不足、成穗率较低等问题;相反，SF1N70+PUN30处理中稳定性复混肥和普通尿素一基一追可通过维持较高的有效穗数提高水稻产量。这可能与SFN70+PUN30处理中稳定性复合肥养分释放特性能有效契合水稻生长规律、促进良好水稻群体结构和产量形成密切相关，这与前人的研究结果[11-12]基本一致。本研究结果也表明，采用稳定性复合肥一基一追施肥模式在维持水稻高产的同时可降低20%氮肥施用量，且节本省工。

前人研究发现，通过栽培方式[13]、养分调控[14]、高产品种[10]等维持水稻营养生长期较高的干物质和氮素积累、增强抽穗—成熟期氮素向穗转运是其获得高产和氮高效利用的基础。本研究中，缓控释复合肥一次性基施（CRN100、CRN80）虽然能维持较高的分蘖期氮累积量，但其齐穗期和成熟期各器官氮累积量显著低于其他各处理，不利于水稻营养生长期干物质和氮素的累积。相反，减氮20%条件下OCR2N70+PUN30和SF2N70+PUN30一基一追虽然显著降低了分蘖期水稻叶片、茎鞘氮累积量，但增加了齐穗—成熟期水稻叶片氮累积量，尤其在SF2N70+PUN30处理;而OCRN70+PUN30处理显著增加了齐穗到成熟期水稻叶片、茎鞘氮转运量、转运率及其叶片转运氮贡献率。进一步对茎鞘、叶氮转运贡献率进行区分，发现OCRN70+PUN30处理较PUN100显著提高其叶片氮转运贡献率。这可能与不同处理中肥料养分释放特性有关，水稻高产和氮肥高效要求肥料氮的时空供应特性能与作物营养需求同步[15]。稳定性复合肥中田间硝化抑制剂能有效降低肥料NH+4释放速率及其硝化速率，使稻田中氮素更多地以NH+4形式存在，有利于前期氮素在营养器官中的累积;有机缓控释复合肥，兼具有机-无机复混和缓释特性，更有利于生殖生长期氮素向穗的转运[16-17]。结果表明，有机缓控释肥、稳定性复合肥在提高水稻氮素吸收、转运方面存在明显不同的策略。OCR2N70+PUN30和SF2N70+PUN30处理中，较高的氮累积和花后氮转运均有利于水稻产量和氮肥利用率（如氮回收利用率、氮偏生产力）的提高。另一方面，常规氮肥施用后在脲酶、微生物等作用下被分解为NH+4和NO-3，受挥发损失、硝化作用和反硝化作用等过程影响存在较大的氮损失风险[18]。相反，基施缓控释、稳定性肥料能显著降低稻田氨挥发、淋失和硝化-反硝化的氮损失风险，这也能一定程度提高其肥料利用效率[7，19-20]。

从节本、省工、绿色、高效角度考虑，与当地常规施氮水平相比，本研究推荐减氮20%（180 kg/hm2）水平下70%穩定性复合肥+30%普通尿素（SF2N70+PUN30）一基一追可作为当地杂交稻嘉禾优7245适宜的氮肥管理模式。

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