稻麦轮作制下缓释氮肥减量一次性施用效应研究

来源:用户上传      作者:高正宝 朱国美 赵怀瑾

　　摘要 针对皖东地区稻麦轮作制度下氮肥减施和简化施肥需求，以普通氮肥为对照，通过2地田间小区试验，研究缓释氮肥减量一次性施用对稻麦产量、氮素吸收、氮肥利用率和经济效益的影响。结果表明，在稻麦轮作制度下缓释氮肥减量一次性施用较分次施用普通氮肥均可提高作物周年产量、氮肥利用率和纯收入，分别提高了0.3%～8.1%、5.2～9.0百分点和15.9%～76.3%。缓释氮肥减施对水稻产量具有较好的稳定效果，但个别缓释氮肥减施对小麦有减产风险。综合产量、效率、效益等因素，建议稻麦轮作制度下缓释氮肥減量10%～20%一次性施用，具有稳产增收和省工节肥的效果。
　　关键词 稻麦轮作;缓释氮肥;一次性施用;产量;氮肥利用效率;经济效益
　　中图分类号 S143.1 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2020）03-0152-03
　　Abstract The effects of slowrelease nitrogen fertilizer reduction on rice and wheat yield， nitrogen uptake， nitrogen fertilizer utilization and economic benefit were studied by using the conventional nitrogen fertilizer as control and the plot experiment in 2 fields. The results showed that the annual yield， nitrogen utilization rate and net income of the crops were increased by 0.3%-8.1%， 5.2-9.0 percentage points and 159%-76.3%， respectively， when the slowrelease nitrogen fertilizer was applied in a single application compared with the conventional nitrogen fertilizer. The reduced application of slowrelease nitrogen fertilizer had a good stable effect on rice yield， but the reduced application of slowrelease nitrogen fertilizer had a risk to wheat yield. Considering the factors of yield， efficiency and benefit， it was suggested that slowrelease nitrogen fertilizer could be applied in one time by reducing 10%-20% under the rotation system of rice and wheat.
　　Key words Ricewheat rotation;Slowrelease nitrogen fertilizer;Onetime use;Production;Nitrogen utilization efficiency;Economic benefits
　　氮是作物生长发育必需营养元素，也是影响产量最重要的养分限制因子，在作物产量和品质形成中起着关键作用[1]。我国粮食作物生产中氮肥施用量高而利用率低的问题尤为突出，不仅造成氮肥严重浪费，还产生了一系列环境污染问题[2]。当前，我国正开展化肥使用量零增长行动，化肥减量增效已成为重大科学命题，提高氮肥利用率是国家“十三五”节肥减药目标中的核心问题[3-4]。
　　缓释肥料一次性施用技术作为一项高产高效、环境友好和节约劳动力的农业生产技术，在我国未来农业发展中具有良好的应用前景[5]。因此，基于作物稳产、氮肥减施前提下的一次性施肥技术研究具有重要的现实意义和推广前景[6]。针对缓释氮肥减量一次性施用的研究表明，缓释尿素具有一次性基施后养分释放与作物吸收基本同步的特点，能够提高作物产量和氮肥利用率[7-9]。皖东地区是安徽省粮食主产区，稻麦轮作是该地区的主要种植制度，为此，笔者在皖东地区进行了缓释氮肥2地田间试验，研究在稻麦轮作制度下缓释氮肥减量一次性施用对作物产量、氮肥利用效率及经济效益的影响，旨在为缓释氮肥一次性施用和氮肥减量增效提供理论依据。
　　1 材料与方法
　　1.1 试验地概况
　　试验分别设置在来安县舜山镇和平村（118.43°E，32.52°N）和天长市永丰镇现代农业科技园区（119.05°E，32.75°N），土壤类型为潴育型水稻土，土地利用类型为多年水稻-小麦轮作。来安试验点（试验点I）试验前0～20 cm耕层土壤有机质19.59 g/kg，全氮1.28 g/kg，有效磷8.0 mg/kg，速效钾140 mg/kg，pH 6.7;天长试验点（试验点II）土壤有机质27.7 g/kg，全氮1.85 g/kg，有效磷17.9 mg/kg，速效钾135 mg/kg，pH 6.0。
　　1.2 试验材料
　　试验点I水稻品种为深两优1813，小麦品种为扬麦20;试验点II水稻品种为Y两优900，小麦为镇麦9号。试验点I水稻于2017年4月14日育秧，5月23日移栽，移栽密度18.75万穴/hm2，9月29日收获;之后于11月12日播种小麦，播种量180 kg/hm2，2018年5月29日收获。试验点II水稻于2017年5月9日育秧，6月1日移栽，移栽密度19.80万穴/hm2，10月9日收获;小麦11月6日播种，播种量225 kg/hm2，2018年6月1日收获。整个试验过程中的田间管理与当地农民习惯保持一致。 　　1.3 试验设计
　　试验采用随机区组设计，共设5个处理：①不施氮肥（N0）;②普通氮肥分次施用;③缓释氮肥（与处理②施氮量相等）;④缓释氮肥减量10%;⑤缓释氮肥减量20%。小区面积40 m2（10 m×4 m），每小区和区组之间均筑田埂覆膜隔离，四周设保护行。
　　各处理磷钾肥和缓释氮肥全部作基肥一次施用，水稻季施肥量：试验点I 1 hm2施N 210 kg、P2O5 75 kg、K2O 120 kg，试验点II 1 hm2施N 195 kg、P2O5 90 kg、K2O 135 kg，普通氮肥均按基肥、分蘖肥、穗肥5∶3∶2比例3次施入;小麦季试验点I 1 hm2施N 180 kg、P2O5 58.5 kg、K2O 67.5 kg，试验点II 1 hm2施N 210 kg、P2O5 90 kg、K2O 135 kg，普通氮肥均按基肥、拔节肥6∶4比例2次施入。
　　缓释氮肥为树脂包膜缓释尿素（含N44%，释放期120 d），普通氮肥为尿素（含N 46%），磷肥为重过磷酸钙（含P2O5 46%），钾肥为氯化钾（含K2O 60%）。
　　1.4 测定项目与项目
　　土壤样品采集与测定：在水稻试验开始前采用“S”形取样的方法，在试验田块内采集0～20 cm基础土样，混匀风干过筛后测定土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾含量和pH，测定参照鲁如坤[10]的方法。
　　植株样品采集与测定：在水稻和小麦收获前每个小区随机抽取5穴水稻和0.25 m2小麦，风干后按照籽粒和茎秆分开后称重、烘干和粉碎。采用浓H2SO4-H2O2消化，凯氏定氮法测定植株各部分氮含量。
　　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（kg/kg）=（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（kg/kg）=施氮区产量/施氮量;总收入=产值-肥料成本-追肥劳动力成本，纯入收=总收入-不施氮肥区总收入。
　　1.5 数据处理
　　试验数据利用WPS表格软件进行处理，采用SPSS 13.0软件进行数据统计分析，结果采用LSD法在P<0.05水平上进行差异显著性分析。
　　2 结果与分析
　　2.1 稻麦轮作制度下缓释氮肥施用对作物产量的影响
　　由表1可知，各缓释氮肥处理在小麦和水稻的有效穗数、穗粒数和千粒重等经济性状指标上，除缓释氮肥减量20%处理在穗粒数上略低于普通氮肥处理外，其他均高于普通氮肥处理，但均未达显著水平。其中，水稻季各缓释氮肥处理平均有效穗数、穗粒数和千粒重较普通氮肥处理分别增加1.0%～4.6%、0.4%～3.1%和0.5%～2.3%，小麦季分别增加0.3%～4.0%、-2.5%～4.3%和0.4%～4.3%，说明缓释氮肥较普通氮肥对水稻和小麦的经济性状有促进作用，但缓释氮肥减量20%处理有降低小麦穗粒数的风险。
　　与普通氮肥相比，除缓释氮肥减量20%处理小麦产量略有下降外，其他不论是单季产量还是周年产量均高于普通氮肥处理，且稻麦周年产量随缓释氮肥减量而下降。其中，试验点I缓释氮肥各处理水稻提高了1.0%～7.9%，小麦为-0.8%～9.5%，稻麦周年增产0.4%～8.1%;试验点II水稻增幅1.8%～13.3%，小麦为-1.9%～9.5%，稻麦周年增产03%～8.1%。缓释氮肥、缓释氮肥减量10%处理的单季产量和周年产量均与缓释氮肥减量20%处理和普通氮肥处理之间差异显著，缓释氮肥减量20%处理与普通氮肥处理无显著差异。说明在该试验条件下，使用缓释氮肥能显著增加稻麦产量，且采用缓释氮肥减量20%不会降低稻麦周年产量，但对小麦存在减产风险。
　　2.2 稻麦轮作制度下缓释氮肥施用对作物氮素利用特征的影响
　　由表2可知，氮肥施用能显著提高作物氮素吸收量，其中缓释氮肥处理与缓释氮肥减量处理和普通氮肥处理之间周年吸氮量差异显著。不论是试验I还是试验II的氮肥利用率和偏生产力，缓释氮肥各处理均高于普通氮肥处理，提高幅度分别为5.2～9.0百分点和2.5～8.0 kg/kg，且均表现以缓释氮肥减量20%处理显著高于其他处理。氮肥贡献率缓释氮肥各处理也均高于普通氮肥处理，提高幅度为0.2～7.2百分点，并随着施氮量增加而增加，其中以缓释氮肥处理氮肥贡献率最大，且与其他处理存在显著差异。氮肥农学效率仍是缓释氮肥各处理均高于普通氮肥处理，增加幅度为2.1～3.3 kg/kg，且达显著差异，以缓释氮肥减量10%处理氮肥农学效率最大。说明稻麦轮作制度下，周年氮肥利用率、贡献率、农学效率和偏生产力缓释氮肥各处理均优于普通氮肥处理。
　　2.3 稻麦轮作制度下缓释氮肥施用对作物经济效益的影响
　　由表3可知，在肥料成本投入上，虽然缓释氮肥各处理肥料投入成本均高于普通氮肥处理，但由于后期不进行追肥操作，节省了追肥劳动力成本，总成本投入仍低于普通氮肥处理，节省了16.7%～29.3%。缓释氮肥各处理纯收入均高于普通氮肥处理，分别高999～3 658元/hm2，增收15.9%～763%，且均以缓释氮肥处理增收最高，并呈缓释氮肥减量而降低趋势，说明缓释氮肥减量20%以内使用在增收上相比普通氮肥有一定优势。
　　3 结论与讨论
　　氮肥合理施用是水稻和小麦稳产、高产的基本保证，对提高氮肥利用率和增產效果具有双重意义[11-12]。研究表明施用控释氮肥能明显提高氮肥利用率和稻麦产量[3-8，12-13]。该研究中，与普通氮肥相比，缓释氮肥各处理稻麦周年产量提高0.3%～8.1%，且缓释氮肥和缓释氮肥减量10%处理达显著水平。2个试验点缓释氮肥减量20%处理小麦均呈不同幅度的减产趋势，这与前人研究结果基本一致[14-16]，但也有研究表明缓释氮肥减施对小麦产量具有较好的稳产增产效果[5，7-8]，这可能与该研究中小麦作物生长季节较长、温湿度跨度较大以及缓释氮肥释放期有关，有待进一步研究。 　　缓释氮肥能有效提高氮肥利用率、贡献率、农学效率和偏生产力[17-18]。
　　该研究结果表明，施用缓释氮肥各处理较普通氮肥均能提高稻麦周年氮肥利用率、贡献率、农学效率和偏生产力，分别增加5.2～9.0百分点、0.2～7.2百分点、2.1～3.3 kg/kg和2.5～8.0 kg/kg，这可能是缓释氮肥在作物生长后期供氮仍充足，保证了氮素的有效性，进而提高了氮肥各项利用指标。
　　虽然缓释氮肥成本高于普通氮肥，但缓释氮肥通过提高产量、减少追肥人工成本投入后，足以弥补肥料成本劣势。缓释氮肥各处理较普通氮肥处理总投入成本节省16.7%～29.3%，纯收入增收15.9%～76.3%，说明稻麦轮作制度下，施用缓释氮肥较普通氮肥均显著提高农民纯收入，达到节本增收的目的。
　　综上所述，该研究对比了缓释氮肥及其减量处理和普通氮肥处理下稻麦周年产量、氮素利用率和生产经济效益，结果表明，在稻麦轮作制度下，缓释氮肥减量一次性施用能保证作物稳产增产，同时能获得较好相对效益，还能提高氮素利用效率。因此，综合考虑产量、效率、效益等方面，推荐缓释氮肥减量10%～20%在当地及相似地区稻麦轮作制下进行一次性施肥。
　　安徽农业科学 2020年
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