不同缓释氮肥运筹方式对稻油轮作周年作物产量及氮肥利用率的影响

刘晓成 张强 沈杰 杨国栋 王聪

（1光明农业发展（集团）有限公司，上海 202171；2上海光明长江现代农业有限公司，上海 202178）

稻油轮作是我国长江中下游地区农业生产上的主要轮作模式，是保证我国粮油生产安全的重要举措。稻油生产上常规施肥一般采用一次基肥加多次追肥的施肥方式，随着劳动力日益紧张，常规施肥方式的用工矛盾十分突出。缓控释氮肥因养分释放缓慢的特性，能在作物生长阶段长期稳定地为作物供应养分，因此缓释肥在农业生产上的推广应用面积逐年增加。目前，有关缓释肥在水稻、小麦、玉米、油菜等单季作物上增产增效、提高肥料利用率方面的报道已有很多[1-5]，而关于缓释氮肥与速效氮肥配施对周年轮作作物产量和肥料利用率影响的报道较少。鉴于此，笔者进行了稻油轮作两周年（4季作物）的田间试验，对缓释氮肥与速效氮肥配合施用对稻油轮作体系中作物产量、氮肥利用率等的影响进行研究，以期为稻油轮作体系中简化施肥、降低施肥劳动强度、提高肥料利用率提供技术支撑。现将相关试验结果报道如下。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2019—2020年在位于上海市崇明区的上海光明长江现代农业有限公司长江103队进行。供试田块的土壤类型为沙壤土，土壤肥力均匀，土壤耕层有机质含量为17.35 g/kg，全氮含量为1.26 g/kg，速效氮含量为73.5 mg/kg，有机磷含量为32.0 mg/kg，有效钾含量为106.5 mg/kg，pH为7.5。

1.2 试验材料

供试水稻品种为“南粳9108”，采用机直播种植方式，2019年和2020年的播种时间分别为5月26日和5月27日，基本苗数均为165万苗/hm2。供试油菜品种为“秦油10号”，采用机直播种植方式，2019年和2020年的播种时间分别为10月17日和10月19日，基本苗数均为37.5万苗/hm2。供试肥料为恩倍力缓释肥(N∶P∶K=26∶11∶11)，速效氮肥为普通尿素，磷肥为普钙，钾肥为硫酸钾。

1.3 试验设计及实施

试验共设5个处理，分别为：（1）不施氮对照（CK）；（2）全部施用速效氮肥，基肥∶分蘖肥（苗肥）∶穗肥（苔肥）=6∶2∶2；（3）基肥一次性施用缓释氮肥；（4）80%缓释氮肥+20%速效氮肥，基肥（全部为缓释肥）∶穗肥（苔肥）=8∶2；（5）60%缓释氮肥+40%速效氮肥，基肥（全部为缓释肥）∶分蘖肥（苗肥）∶穗肥（苔肥）=6∶2∶2。试验采用随机区组设计，每处理重复3次，小区面积为40 m2（5 m×8 m），小区和区组之间均筑田埂隔离，四周设保护行。稻油两季的磷、钾肥均作基肥一次性施用，水稻季纯N施用量 210 kg/hm2、P2O575 kg/hm2、K2O 90 kg/hm2，油菜季纯N施用量180 kg/hm2、P2O575 kg/hm2、K2O 90 kg/hm2。各处理其他田间管理措施均保持一致。

1.4 样品采集与测定

施肥前采集基础土样，以整个试验田为采样单元，采用“S”形取样法在试验田块内采集0～20 cm土层土样，均匀风干过筛后备用。采用重铬酸钾容量法测定土壤有机质含量，采用浓H2SO4消化-半微量开氏法测定全氮含量，采用碱解扩散法测定碱解氮含量，采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定有效磷含量，用1 mol/L NH4Ac浸提-火焰光度法测定速效钾含量，用电位法（水土比2.5∶1）测定土壤pH。

在水稻和油菜收获前1 d，每个小区选择10株水稻和油菜植株，风干后将水稻和油菜按照籽粒和茎秆分开后称重、烘干和粉碎。采用H2SO4-H2O2消化，凯氏定氮法测定植株各部分氮含量，计算水稻和油菜的氮素吸收量。收获时，各个小区单打单收测水稻和油菜的实际产量。

1.5 数据处理

试验数据利用EXCEL软件进行计算处理，采用SPSS软件进行统计分析，结果采用LSD法进行差异显著性分析。

计算公式：氮肥利用率=[（施氮区地上部吸氮量-不施氮区地上部吸氮量）÷施氮量]×100%，氮肥农学效率=（施氮区籽粒产量-不施氮区籽粒产量）÷施氮量，氮肥贡献率=[（施氮区籽粒产量-不施氮区籽粒产量）÷施氮区籽粒产量]×100%，氮肥偏生产力=施氮区籽粒产量÷施氮量，土壤氮素表观平衡=氮肥投入量-作物收获带走氮量。

2 结果与分析

2.1 不同缓释氮肥运筹方式对作物产量的影响

由表1可知，与CK相比较，施用氮肥能显著提高油菜和水稻的产量。其中，2019年各施氮处理的油菜产量较CK增加121.6%～175.4%，水稻产量较CK增加60.8%～87.9%；2020年各施氮处理的油菜产量较CK增加186.8%～254.6%，水稻产量较CK增加70.9%～99.1%。以上结果表明，在本试验条件下，氮肥对油菜的增产效果高于水稻，在2020年对作物的增产效果好于2019年，且均表现为处理（5）的增产效果最好。

表1 不同缓释氮肥运筹方式对作物产量的影响 （单位：kg/hm2）

与常规施肥处理（2）相比，处理（5）于2019年的油菜、水稻产量分别增加8.9%、4.0%，2020年的油菜、水稻产量分别增加6.2%、5.1%；处理（3）于2019年的油菜、水稻产量分别降低12.4%、11.0%，2020年的油菜、水稻产量分别降低14.1%、9.8%；处理（4）于2019年的油菜、水稻产量分别降低1.7%、1.6%，2020年的油菜、水稻产量分别降低1.0%、1.1%。以上结果表明，在合适的肥料运筹方式下，施用缓释肥对作物有增产效果，其中以缓释氮肥占比为60%最能发挥作物的产量潜能。

2.2 不同缓释氮肥运筹方式对作物产量构成因素的影响

2.2.1 对水稻产量构成因素的影响

由表2可知，施用氮肥能显著提高水稻的有效穗数和每穗粒数。在施氮量相同的情况下，有效穗数、每穗粒数均表现为处理（5）>处理（2）>处理（4）>处理（3），而处理间千粒重和结实率无显著性差异。以上结果说明，缓释氮肥占比为60%时，能更好地优化水稻群体结构，协调水稻产量构成因素，提高水稻有效穗数和每穗粒数。

表2 不同缓释氮肥运筹方式对水稻产量构成因素的影响

2.2.2 对油菜产量构成因素的影响

由表3可知，施用氮肥能显著提高油菜产量构成因素的各项指标。在施氮量相同的情况下，收获株数、单株角果数大体表现为处理（5）>处理（2）>处理（4）>处理（3），处理（5）和处理（2）的每角粒数均较高，且两个处理间差异不显著，但均高于处理（4）和处理（3）。以上结果说明，缓释氮肥占比为60%时，能够优化群体结构，协调油菜产量构成因素，提高油菜的收获株数和单株角果数。

表3 不同缓释氮肥运筹方式对油菜产量构成因素的影响

2.3 不同处理对稻油轮作两周年作物吸氮量和氮肥利用率的影响

氮肥利用率、氮肥农学利用率和氮肥偏生产力都是衡量肥料利用率的重要指标。由表4可知，与不施氮肥（CK）相比，施氮处理均显著提高了作物的总吸氮量。在施氮量相同的情况下，总吸氮量、氮肥利用率、氮肥农学利用率和氮肥偏生产力均表现为处理（5）>处理（2）>处理（4）>处理（3）。以上结果说明，缓释氮肥占比为60%时，能够提高作物对氮素的吸收利用效率。

表4 不同缓释氮肥运筹方式对稻油轮作两周年作物吸氮量和氮肥利用率的影响

2.4 不同处理对稻油轮作两周年土壤养分表观平衡的影响

通过对不同处理稻油轮作两周年的氮素累积投入量和作物氮携出量的差值来计算土壤养分表观平衡。由表5可知，除不施氮肥处理氮亏缺外，其余处理均表现为氮盈余。其中处理（3）的氮盈余量最高，处理（5）的氮盈余量最低，说明缓释氮肥占比为60%时，有利于作物对氮的吸收，减少氮养分盈余，从而减少对土壤环境的不良影响。

表5 水稻和油菜轮作两周年土壤氮养分表观平衡情况

3 结论与讨论

3.1 不同缓释氮肥运筹方式对稻油轮作两周年作物产量的影响

肥料的施用量与作物产量的提高密切相关，合理施肥可以提高肥料利用。前人研究表明，施用氮肥能显著增加水稻、油菜产量和氮素吸收利用量，同时施用控释肥料能显著增加作物产量及提高氮肥利用率[6-7]。在本试验条件下，与常规施肥相比[处理（2）]，处理（5）的2019年油菜、水稻产量分别增加8.9%、4.0%；2020年油菜、水稻产量分别增加6.2%、5.1%；说明缓释氮肥占比为60%时，能通过提高水稻有效穗数和每穗粒数，增加油菜的收获株数和单株角果数，优化水稻和油菜的群体结构，协调产量构成因素，从而更好地发挥作物的产量潜能。

3.2 不同缓释氮肥运筹方式对稻油轮作周年作物氮肥吸收利用的影响

李敏等[8]研究认为，成熟期氮素积累量、穗部氮素增加量、氮肥偏生产力及氮肥农学利用率均在缓释氮肥与常规氮肥配施比例为7∶3 时表现最优。在本试验条件下，在施氮量相同的情况下，缓释氮肥替代60%速效氮肥时，作物的总吸氮量、氮肥利用率、氮肥农学利用率和氮肥偏生产力表现最好，氮表观平衡最低，说明缓释氮肥占比为60%时更有利于作物吸收氮，减少氮养分盈余，提高作物对氮素的吸收利用效率，从而减少对土壤环境的不良影响。