盐碱地水稻最佳生长状态及产量的氮肥比例研究

齐国峰 ，于亚辉 ，刘中卓 ，孙 杰 ，张 战 ，付雪蛟 ,钟顺成 ，王诗宇 , 李 楠 ,王立飞

（1 辽宁省盐碱地利用研究所，辽宁 盘锦 124010；2 辽宁省现代农业生产基地建设工程中心，沈阳 110000）

水稻是我国第二大粮食作物， 在我国的种植面积可以达到3 000 万公顷以上， 总产量可以达到2.1 亿t 以上， 占据我国粮食总产量的1/3 以上。 所以保证水稻的高产对我国粮食安全的维持起着重要的作用［1］。 在水稻的生长过程中，需要多种元素的摄入， 其中对水稻的生长发育和产量具有关键作用的是氮素， 氮素也是一种极为敏感的元素，氮元素与水稻对磷元素、钾元素的吸收存在着密切地联系［2］。 但是在水稻生产的过程中，存在一些不合理以及盲目使用氮肥的情况， 在很大程度上降低了水稻的产量， 同时水稻的品质以及对氮肥的利用效率产生大幅度的下降，除此之外，氮素的不合理使用使土壤的质量出现退化、 地表水和地下的水体内的硝酸盐的含量出现严重的超标等一系列的问题， 这将在很大程度上影响到水稻农田的可持续利用［3］。 针对目前水稻田种植过程中出现的一系列的问题，例如氮肥的摄入量过多、氮肥的利用率相对较低等问题。 开展氮肥对水稻生长发育以及产量的影响， 旨为探究盐碱地水稻对氮肥的最有效吸收含量以及对水稻的摄入比例进行分析，探究盐碱地水稻最佳的氮肥比例，形成一种可以量化的氮肥高效运筹技术。

1 材料与方法

1.1 试验地基本情况概述

试验于2018 年和2019 年在辽宁省盘锦市某牧场的盐碱地进行水稻的种植研究 （121°34’E、40°41N），该地区位于辽宁省的西南部，气候区域属于温带季风性气候，四季分明，根据当地气象局相关资料显示，2018 年前盘锦市的水稻生长区内超过10 ℃的积温可以达到3 519 ℃， 降水量为650.22 mm，2019 年前盘锦市的水稻生长区内超过10℃的积温可以达到3 619 ℃， 降水量为672.45 mm， 对该牧场水稻种植区域的0～20 cm的土壤层的基本养分进行研究分析， 具体情况详见表1。

表1 试验土壤养分的基本情况

1.2 试验方法

试验设5 个氮含量的处理， 即氮用量分别为0、60、120、180、240 kg/hm2， 并将其分别表示为N0、N60、N120、N180、N240。 使用的肥料比例为基肥：分蘖肥：孕穗肥=0.3:0.4:0.3，在水稻进行移栽前3 d对其进行基肥的摄入，移栽后的20 d，摄入分蘖肥；移栽后的70 d 左右，摄入孕穗肥。同时对水稻进行P2O5和K2O 的摄入。 氮肥为尿素，氮含量为47.5%， 使用的磷肥为磷酸钙，P2O5含量为46%，使用的钾肥为氯化钾，K2O 含量为60%。水稻的移栽日期为5 月25 日，收获日期为9 月29 日。2018年使用的水稻品种为辽粳294、2019 年使用的水稻品种为辽粳454。 水稻的栽培密度为21 万株/hm2， 各个水稻田区间设有塑料薄膜进行包裹，为将各个水稻田之间的相互影响减少， 其他的田间管理模式按照正常的生产田进行。

1.3 研究样本的确定及检测

水稻在种植前和收获后， 采取其0～100 cm的土壤样品，将其分为5 层，采用环刀法的方式对土壤的容重进行测量，每20 cm 为一层。 每个区域测量的点为5 个，将土壤的样品进行混合，再将其置于零下20 ℃的冷冻内进行保存。 待进行试验时，将样品进行解冻处理，随后使用2 mm 的筛子对样品进行混匀过筛，并称取5 g 的土壤样品，将其加入CaCl2溶液对其进行浸泡、 提取，CaCl2溶液加入的含量为100 ml 质量分数为0.01 mol/L，再将样品进行震荡，震荡的时间保持在1 h 左右， 再将其进行过滤， 浸提液采用的是丹麦Foss流动注射分析仪， 使用该分析仪对样品中的铵态氮以及硝态氮的含量进行测量， 并根据0～20 cm层面中的土壤容重和其含有的氮含量换算成0～100 cm 中的氮累积含量。

取水稻返青期、分蘖期、抽穗期、灌浆期以及成熟期的植株作为样品的样本进行相关的试验，在试验中的每个小区内采取5 棵植株作为实验样品， 将植株的根部进行剪除， 再将植株放入105℃的温度下进行杀青处理， 处理的时间为30 min， 再将其使用75 ℃的温度进行烘干处理，称重并计算地上部分的干物重。 使用0.5 mm 的过筛对样品进行粉碎过筛，将其中含有的氮、磷、钾含量进行测量。 对三种元素的含量进行分析过程中均采用的是H2SO4－H2O2法，其中氮元素含量的测定方式为凯氏定氮法， 磷元素含量的测定方式为钒钼黄比色法， 钾元素含量的测定方式为火焰光度法。

1.4 计算标准

氮收获指数(%)=成熟期水稻籽粒氮吸收量/水稻植株氮总吸收量×100；

氮肥当季回收率(%)=(收获期施氮区地上部水稻的总吸氮量－收获期不施氮区地上部水稻的总吸氮量)/氮肥施用量×100；

氮肥农学效率(kg/kg)=(施氮区的水稻产量－不施氮区的水稻产量)/氮肥施用量；

氮肥偏生产力(kg/kg)=施氮区的水稻产量/氮肥施用量；

1.5 统计学处理

本次试验的数据采用Microsoft Excel 2020和SPSS23.0 软件进行处理。

2 结果与分析

2.1 对比不同氮肥比例对水稻产量及构成因子的影响

从试验结果来看，2018 年和2019 年的水稻产量基本一致，且和不进行施氮肥的水稻相比，进行氮肥摄入的水稻产量明显较高，P＜0.05；对水稻进行不同比例氮肥的处理下， 水稻的产量出现较为明显的差异， 水稻的产量随着氮肥的增加而增加（氮肥在60～180 kg/hm2之间），当氮肥达到180 kg/hm2时，水稻产量达到了最大值，当对水稻的施氮肥达到240 kg/hm2时，水稻的产量降低；从水稻构成因子角度呈现的结果来看， 和水稻产量的变化基本一致， 水稻的有效穗数和穗粒数也随着氮肥比例的增加而增加， 当氮肥在180～240 kg/hm2时，水稻的有效穗数和穗粒数减少，且水稻的千粒数随着对水稻施氮肥量增加而降低。 所以对水稻进行适宜氮肥的摄入可以将水稻的有效穗数和穗粒数进行增加，从而将水稻的产量进行提升。详见表2。

表2 不同处理对水稻产量及其构成因子的影响

2.2 对比不同氮肥比例对水稻养分吸收动态的影响

从不同施氮比例对水稻养分吸收的动态结果可以看出，从水稻的返青期起至水稻的分蘖期，水稻的生长较为缓慢，从而导致水稻对氮、磷、钾的吸收相对较少； 但是从水稻的分蘖期到水稻的灌浆期，水稻的生长会逐渐加快，从而对氮、磷、钾的吸收量逐渐增多；同时可以发现，对水稻进行氮肥的摄入，可以将水稻各个时期对氮、磷、钾的吸收量增加。和不摄入氮肥的试验水稻相比，进行氮肥摄入的水稻各个生长时期的氮、磷、钾吸收量明显增高，增高的效果较为显著，P＜0.05；在对水稻进行比例不同的氮肥处理下， 水稻对氮磷钾的吸收随着氮肥比例的增加而增加， 但是在水稻的生长期内的表现存在一定的差异， 从水稻的返青期至水稻的抽穗期， 在氮肥比例达到180 kg/hm2时，水稻对氮、磷的吸收量最高，和氮磷的吸收情况不同， 钾元素的吸收量在氮肥比例达到240 kg/hm2时最高， 主要的原因是钾元素在营养体内的所占比例较大，但是在籽粒中的含量较少。所以对水稻进行比例较大的氮肥供应， 可以将水稻植株中的养分总积累量进行提升，但是对水稻生长发育过程中的籽粒养分积累十分不利，从而导致水稻灌浆期到水稻成熟期养分积累的总量下降，详见表3。

表3 不同氮肥比例对水稻养分吸收动态的影响(kg/hm2)

2.3 对比不同氮肥比例对水稻氮肥利用率的影响

试验中对水稻氮肥利用率进行分析， 结果显示，对水稻进行不同比例的氮肥处理，随着氮肥比例的增加， 水稻的氮肥农学利用率和氮肥的偏向生产力逐渐下降， 氮肥比例从60～240 kg/hm2，水稻的氮肥农学利用率和氮肥的偏向生产力从26.12 kg/kg、153.21 kg/kg 下降至14.15 kg/kg、44.53 kg/kg；但氮肥的当季回收率不同，随着氮肥使用比例的增加，在60～180 kg/hm2内，氮肥的当季回收率随着氮肥的使用量增加而增加， 当氮肥的使用比例在180～240 kg/hm2时，氮肥的当季回收率会出现下降； 同时可以发现水稻的收获指数随着氮肥摄入比例的增加而增加， 和水稻的当季回收率基本一致， 说明氮肥比例的增加可以将水稻秸秆中的氮元素比例进行提升， 使得水稻植株对氮元素的吸收成为过度吸收，详见表4。

表4 不同施氮比例对水稻氮肥利用率的影响

3 讨论

盐碱地在我国的分布较为广泛， 从南到北均有分布。盐碱地的分布地区大多较为集中，且面积正逐渐地扩大，同时由于盐碱地地区的雨热同季。雨量也较为丰沛， 一直是我国水稻开发的重点区域［4］。 但是盐碱地的土壤含盐量较高，土壤较为贫瘠，所以如果栽培不当，往往不会增加作物的产量［5］。 对于水稻而言，氮肥的使用会影响水稻的农学效应、品质以及产量［6］。 在不同比例的氮肥使用下， 施氮水平对水稻的产量和水稻对氮元素的吸收产生重要的作用， 但是氮肥的比例却无法很好的调节，若对水稻进行过量氮肥的使用，不仅不会增加水稻的产量， 同时氮肥将以硝态氮的形式残留在土壤中，并随着雨水和灌溉水源冲置地下，污染环境， 所以对氮肥的使用比例进行调节对水稻的产量和品质是极为重要的［7－8］。

iaohui F［9］学者指出，一般情况下，农作物的产量和对氮元素的吸收量会随着氮肥用量的增加而增加， 但是对氮肥的利用效率会相对较低。Sultana R F 等［10］学者指出，对农作物进行适量氮肥的摄入，而不是过量的氮肥，可以保证农作物产量的同时提高对氮素的利用效率。在本次研究中，水稻的产量随着氮肥的增加而增加 （氮肥在60～180 kg/hm2之间）， 随后当氮肥达到180 kg/hm2时，水稻产量达到了最大值，当对水稻的施氮肥达到240 kg/hm2时，水稻的产量降低；从水稻构成因子角度呈现的结果来看， 和水稻产量的变化基本一致， 所以对水稻进行适宜氮肥的摄入可以将水稻的有效穗数和穗粒数进行增加， 从而将水稻的产量进行提升。

万淑红［11］的研究结果显示，对水稻进行氮肥的使用， 可以增加水稻对氮磷钾的吸收总量。Gerard[12]学者的研究表明，水稻处于成熟期对氮的吸收总量与磷钾的吸收总量存在正相关。 在本次研究中，和不摄入氮肥的试验水稻相比，进行氮肥摄入的水稻各个生长时期的氮、磷、钾吸收量明显增高，增高的效果较为显著，P＜0.05；且水稻对氮磷钾的吸收随着氮肥比例的增加而增加， 但是在水稻的生长期内的表现存在一定的差异， 从水稻的返青期至水稻的抽穗期， 在氮肥达到180 kg/hm2时，水稻对氮磷的吸收量最高，和氮磷的吸收情况不同， 钾元素的吸收量在氮肥达到240 kg/hm2时最高， 主要的原因是钾元素在营养体内的所占比例较大，但是在籽粒中的含量较少。所以对水稻进行不同比例的氮肥供应， 会影响水稻对其他养分元素的摄入，同时影响水稻的产量。

总之， 在水稻生长的各个时期进行氮肥的摄入可以将其对氮磷钾的吸收量和产量进行增加，同时对水稻进行适宜氮肥的摄入， 可以提高水稻植株的养分吸收总量， 并增加抽穗期至成熟期的养分含量，从而增加水稻的产量，减少土壤中氮元素的残留和损失，降低了对环境造成地污染，具有较高的推广价值。