减氮和侧深基施缓混肥对‘南粳5055’产量、品质及氮素吸收利用的影响

阚建鸾，石吕，韩笑，周志宏，苏建平，刘建，薛亚光

（1如皋市农业技术推广中心，江苏如皋 226500；2江苏沿江地区农业科学研究所/南通市循环农业重点实验室，江苏南通 226002）

0 引言

水稻机插同步侧深施肥技术是在水稻插秧的同时，将肥料条状施于秧苗侧3 cm、深5 cm 的土壤中[1]。相比较目前生产上以人工表面撒施为主的施肥方式，这一方法减少了肥料的挥发和流失，实现了插秧与施肥同步，减少作业次数与施肥量[2-4]。众多研究发现机械侧深施缓释氮肥可以提高根区土壤供氮能力，减少淋溶、氨挥发等造成的氮素损失[5-6]，增加稻谷产量和经济效益[7-8]。钟雪梅等[9]研究认为，机插同步一次性精量施肥以减氮20%～30%应用效果最佳，能增加植株生物量，实现稳产增产、节本增效。白雪等[10]研究也表明，机插秧同步侧深施肥在减氮25%下水稻增幅达20.19%。但季雅岚等[11]研究发现，采用水稻机插同步侧深施用复合肥和缓释肥，当基蘖肥减少超过20%则会由于营养供给量过少导致水稻有效穗数降低从而减产。刘红江等[12]两年试验结果也表明，基于机械侧位深施配方缓释肥，氮肥减量超过10%会显著降低水稻穗数，大幅降低生物产量导致库容不足，难以获得高产。而关于侧深施肥技术对稻米品质的影响，前人研究也不尽相同[9,13-16]。赵立军等[14]研究表明，侧深施肥对稻米的加工品质、外观品质和营养品质均无明显影响。卞景阳等[15]则认为，侧深施肥可以显著提高稻米的外观品质、降低蛋白质含量，但对食味品质无显著影响，而李殿平等[16]研究结果则发现全层深施肥能够提高水稻的蛋白质含量，却降低了稻米的直链淀粉含量和食味值。由于土壤类型、水稻品种、肥料种类以及氮肥运筹等因素差异，水稻机插秧同步侧深施肥技术对氮肥减施作用尚不明确[17]，其丰产优质的作用也有待进一步研究。因此，本试验拟以优质食味粳稻‘南粳5055’为材料，在总氮量减施25%的情况下，分别在如皋东陈和白蒲两地研究缓释肥侧深基施对水稻产量、品质以及氮素吸收与利用的影响，以期为水稻绿色优质高效生产提供技术支撑和实践依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况和供试材料

试验于2021年在如皋市东陈镇南庄村(120°43′E，32°24′N)和白蒲镇合兴村(120°47′E，32°17′N)进行。两地前茬作物均为小麦，秸秆全量粉碎旋耕还田。东陈镇南庄村和白蒲镇合兴村试验田土壤质地均为沙壤土，分别含有机质32.98 g/kg 和29.57 g/kg、全氮1.93 g/kg 和1.91 g/kg、碱解氮169.87 mg/kg和158.67 mg/kg、有效磷16.90 mg/kg 和21.61 mg/kg、速效钾105.42 mg/kg 和75.41 mg/kg。水稻分别于6月20日和6月23日移栽，行距均为30 cm，株距分别为12 cm和14 cm，每穴均为3～5苗，分别于10月29日和31日收获。

供试水稻选用当地主推优良食味粳稻品种‘南粳5055’。供试肥料为46%缓混肥（N、P2O5、K2O 质量比为30:4:12）、45%复合肥（N、P2O5、K2O 质量比为15:15:15）、普通尿素（含N 量为46.1%）、过磷酸钙（含P2O516%）、氯化钾（含K2O 60%）和40%掺混肥（N、K2O 质量比为28:12）。

1.2 试验设计

本试验设置4种施肥模式。0N：氮空白区；CK：当地常规施肥方式（对照）；S1：减氮25%，一次性侧深施缓混肥（简称一次性侧深施肥）；S2：减氮25%，侧深基施缓混肥+追施速效氮肥（简称基缓追速）。采取随机区组试验，每个小区面积200 m2，重复3次。试验小区四周作埂，并用塑料包埂，防止肥水串灌。各处理水浆管理、病虫害防治与常规稻田管理一致。各处理的施肥量和施肥方式见表1。

表1 各处理的施肥量及施肥方式

1.3 测定项目与分析方法

1.3.1 成熟期干物质重和氮素含量测定于成熟期每小区选取具有代表性的水稻植株10穴，按茎鞘、叶片、穗分别单独装袋，经105℃杀青0.5 h，75℃烘至恒重。保留样品采用海能K9840凯氏定氮仪测定全氮含量。

1.3.2 考种与计产成熟期每小区调查30 穴计算有效穗数，按平均穗数取12穴，进行室内考种，考察每穗粒数、结实率和千粒重。每小区实收5 m2进行脱粒，用于计算实际产量。

1.3.3 稻米品质测定前各处理统一风选。参照中华人民共和国国家标准《GB/T 17891—1999优质稻谷》测定稻米的糙米率、精米率、整精米率、垩白粒率、垩白大小、垩白度、直链淀粉含量、胶稠度和粗蛋白含量（精米）[18]。

1.4 数据处理与统计方法

采用Excel 和SPSS 19.0 系统进行数据处理和分析。相关指标计算方法如式(1)～(3)所示[19]。

2 结果与分析

2.1 产量及其构成因素

东陈和白蒲两地的试验结果均表明，4 个处理中以0N水稻产量最低，CK产量最高，S1和S2的产量则要低于CK。与CK相比，S1和S2两地的平均产量分别较CK 减少了5.12%和1.27%，其中S1的产量与CK 达到显著差异。从产量构成因素来看，S1和S2的单位面积穗数、结实率和千粒重与CK均无显著差异，但S1和S2的每穗粒数分较CK减少了8.8%和4.4%（两地平均），S1每穗粒数的显著降低是导致其产量显著降低的主要原因（表2）。

表2 各处理对水稻产量及其构成因素的影响

2.2 稻米品质

2.2.1 稻米加工和外观品质从表3 可以看出，各处理的糙米率均无显著差异，但相较未施氮处理，CK 和S2显著提高了稻米的精米率和整精米率，明显改善稻米的加工品质；各处理的稻米垩白粒率和垩白度则表现为未施氮处理最高，CK 其次，而S1和S2则最低，两者之间无显著差异，表明S1和S2有利于改善稻米的外观品质（表3）。

表3 各处理对稻米加工和外观品质的影响%

2.2.2 稻米的营养品质和蒸煮食味品质两地的试验表明，各处理的粗蛋白含量均表现为CK＞S2＞S1＞0N，表明常规施肥下稻米的营养品质更高，而随着施氮量减少也会降低营养品质，其中S1较S2下降的更多（表4）。与CK相比，S1和S2的直链淀粉含量均显著降低，但胶稠度则显著增加，表现为S1和S2有更高的蒸煮食味品质（表4）。

表4 各处理对稻米营养品质和蒸煮食味品质的影响

2.3 氮肥吸收与利用

2.3.1 水稻氮素的吸收从表5 可以看出，东陈和白蒲两地各处理的籽粒含氮率表现为CK＞S2＞S1＞0N，其中S2和CK 无显著差异，秸秆含氮率则以S1最高，CK和S2则略有降低，差异不显著。从地上部植株吸氮量来看，CK、S1和S2两地水稻籽粒的平均吸氮量分别为109.0、92.5、103.33 kg/hm2，秸秆平均吸氮量则分别76.91、75.64、77.45 kg/hm2，其中S1和S2的籽粒吸氮量和总吸氮量均要低于CK，分别减少了15.13%、9.53%和5.20%、2.77%，S1与CK差异均达到显著水平（表5）。

表5 各处理对水稻氮素吸收的影响

2.3.2 水稻氮肥利用效率表6为各处理的水稻氮肥利用效率。东陈和白蒲两地的趋势相一致，均表现为S2处理的水稻氮肥吸收利用率、农学效率和偏生产力均最高，分别较CK 增加了14.82%～15.86、15.61%～17.64%和19.36%～19.97%。而S1处理的氮肥吸收利用和农学效率则与CK 无显著差异，仅氮肥偏生产力显著提高，较CK增加了14.91%～15.09%（表6）。

表6 各处理对水稻氮肥利用效率的影响

3 结论

本研究表明，与常规施肥相比，基缓追速施肥处理在减少25%氮肥用量的情况，其水稻产量和总吸氮量均无明显降低，显著提高了氮肥的利用效率，同时也明显改善了稻米的外观品质和蒸煮食味品质，有利于实现水稻的绿色优质高效生产。

4 讨论

4.1 减氮和侧深基施缓混肥对水稻产量的影响

利用缓释肥、侧深施肥技术将整个水稻生长季的肥料作为基肥一次性施用是提高稻谷产量最有效且简单的途径[20-22]。前人研究认为，根区侧深施肥能提高水稻生育前期的供氮能力，促进水稻分蘖早生快发，显著提高水稻有效穗数和穗粒数，进而提高水稻产量[7,23-24]。本研究结果则表明，在减氮25%条件下，一次性侧深施肥下两地的平均产量较常规施肥减少了5.12%，主要是由于每穗粒数的显著降低，但减氮25%的基缓追速处理则与常规施肥的产量相当，未有明显差异。与一次性侧深施肥相比，基缓追速处理由于后期追施穗肥，氮肥的分解释放与机插稻需肥关键期相契合，在巩固前期有效分蘖、减少和防止颖花退化的基础上，能提高齐穗叶片的光合作用，延缓植株衰老，确保穗、粒的协调生长[13,25]，更有利于提高水稻产量，而且可以替换约27%左右的缓混肥，进一步起到节本增效的作用。

4.2 减氮和侧深基施缓混肥对稻米品质的影响

糙米率、精米率和整精米率是评价稻米加工品质的主要指标。晏军等[26]研究表明，机械深施缓控释肥一定程度上可以提高糙米率、精米率和整精米率，改善稻米的加工品质，但姜恒鑫等[27]研究则认为，与常规施氮相比，采用缓释尿素侧深施减少一定量的氮可以改善稻米加工品质，但施氮量减少超过20%则会明显降低稻米加工品质。本研究也发现，与常规施肥相比，减氮25%的一次性侧深施肥和基缓追速处理的稻米整精米率均有所降低，其中尤以一次性侧深施肥下降最为显著。李武等[28]研究发现，与常规施肥处理相比，缓控释氮肥处理能在一定程度上降低垩白度和垩白粒率，提高稻米外观品质。有研究认为，增加施氮量能明显改善稻米的外观品质和营养品质[29]，但也有研究认为，稻米垩白粒率和垩白度均随施氮量的增加而上升，并且垩白度与蛋白质含量呈极显著正相关[30]。本研究结果表明，与常规施肥处理相比，减氮25%的一次性侧深施肥和基缓追速处理的籽粒蛋白质含量均有不同程度降低，同时也显著降低了垩白粒率和垩白度，提高了外观品质。石吕等[31]研究认为，水稻籽粒中蛋白质、直链淀粉含量与食味值也呈负相关关系，其含量越高，食味值越低，蒸煮食味品质越低。而本研究中一次性侧深施肥和基缓追速处理均显著降低了直链淀粉含量，增加了胶稠度长度，明显改善了稻米的蒸煮食味品质，与前人的研究相一致[32-33]。

4.3 减氮和侧深基施缓混肥对水稻氮的吸收与利用

氮素吸收量主要由干物质积累量和含氮率2个因素决定。研究表明，与氮素积累少的品种相比，氮素积累量大的水稻品种其植株含氮率较低[34-35]，或者没有明显规律[36]，但其干物质积累量都明显偏高[37-38]。而本研究则发现，与常规施肥相比，一次性侧深施肥和基缓追速处理的籽粒含氮率和吸氮量均有所降低，两者的总吸氮量也分别减少了5.20%和2.77%，可能与其减少25%吸氮量有关。但本研究也发现，基缓追速处理的吸氮量虽略有减少，但与对照无明显差异，并且显著提高了氮肥的吸收利用率、农学效率和偏生产力。相较于一次性侧深施肥，基缓追速处理更有利于植株氮素后期的积累，以及增加灌浆结实期茎叶氮素的转移量，提高氮肥的吸收利用效率和农学效率。这与前人研究结果相一致[19]。