陳 琨，秦魚生，喻 華，樊紅柱，曾祥忠，孫錫發(fā)，涂仕華*，陳光輝，劉應(yīng)發(fā)，張先德，劉 平，羅 華

(1.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，四川 成都 610066；2. 彭州市農(nóng)村發(fā)展局，四川 成都 611930；3.瀘州市農(nóng)業(yè)局，四川 瀘州 646000)

【研究意義】氮素是生命繁衍、成長和活動(dòng)的重要元素，在作物產(chǎn)量和品質(zhì)形成中起著關(guān)鍵作用[1-2]。中國氮肥消費(fèi)量占世界氮肥總量的30 %，水稻生產(chǎn)所消耗的氮肥占世界水稻氮肥總消耗量的37 %[3]。但是，我國水稻生產(chǎn)中氮肥施用量高而肥料利用率低的問題尤為突出，水稻單季平均施氮量為180 kg/hm2，比世界平均水平高出約75 %，而稻田氮肥吸收利用率僅為30 %～35 %，低于發(fā)達(dá)國家10～15個(gè)百分點(diǎn)[4-5]，不僅造成氮肥嚴(yán)重浪費(fèi)，還產(chǎn)生了一系列環(huán)境污染問題[6]。當(dāng)前，我國正開展化學(xué)肥料零增長行動(dòng)，化肥減施增效已成為重大科學(xué)命題，而控釋氮肥是提高氮肥利用率、減少稻田氮素?fù)p失以及化肥減施增效調(diào)控的重要途徑和措施之一[7-8]。因此，開展控釋氮肥應(yīng)用評(píng)價(jià)研究具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】現(xiàn)有研究已表明，控釋氮肥通過各種調(diào)控機(jī)制能有效控制養(yǎng)分釋放速度和時(shí)間，延長植物對(duì)其養(yǎng)分吸收利用的有效期[7]，提高氮肥利用率，但由于不同控釋氮肥的氮素控制和釋放特性不同，其施用效果和氮肥利用率也有差異[8]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】四川是農(nóng)業(yè)大省，水稻常年種植面積為19.3萬hm2，水稻產(chǎn)量1526.5萬t[6]。肥料上的投入量較大，但利用率低，損失大。為此，以加拿大Agrium公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的高分子材料包膜的控釋尿素(含氮量44 %)為材料，在四川盆地一季中稻免耕栽培區(qū)域開展研究，【擬解決的關(guān)鍵問題】以期探究控釋氮肥在免耕條件下的適應(yīng)性與效果，為水稻簡化高效施肥提供新技術(shù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)安排在四川省彭州市升平鎮(zhèn)龍富村17社，土壤系第四紀(jì)新沖積母質(zhì)形成的灰棕水稻土，質(zhì)地中壤，富含氮、磷，缺鉀，肥力水平較高，旱育秧，翻耕移栽，前作為油菜，供試品種為涪優(yōu)838。2009-2010 供試土壤基本肥力性狀見表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2009和2010年試驗(yàn)均設(shè)9個(gè)處理: 1、N0(CK)；2、N75(RU)底； 3、N75(CRU) 底；4、N112.5(RU) 底；5、N112.5(CRU) 底；6、N150(RU) 底；7、N150(CRU) 底；8、N150(40 %RU底+60 %RU追)；9、N150(40 %RU+60 %CRU)底。RU=普通尿素，CRU=控釋尿素，下標(biāo)數(shù)字為純氮用量(kg N/hm2)，底指底肥，追指追肥。此外，每個(gè)處理都施用60 kg P2O5/hm2和90 kg K2O/hm2。試驗(yàn)設(shè)3次重復(fù)，小區(qū)隨機(jī)排列，面積4 m×5 m=20 m2。磷肥用過磷酸鈣，鉀肥用氯化鉀，第2、3、4、5、6、7、9處理的氮肥及所有處理的磷肥栽秧時(shí)底肥一次施用，氯化鉀底肥和分蘗時(shí)各50 %。

1.3 測定項(xiàng)目

水稻移栽前取試驗(yàn)田土壤分析pH、有機(jī)質(zhì)、全氮磷鉀、堿解氮、有效磷、有效鉀；定期調(diào)查水稻基本苗、分蘗動(dòng)態(tài)、有效穗、最高苗、產(chǎn)量等指標(biāo)，收獲后每小區(qū)取3株植株樣考察千粒重、籽粒重、秸稈重、穗長、株高等性狀，并分析植株全量氮磷鉀指標(biāo)。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析及計(jì)算公式

對(duì)以上考察性狀和測試指標(biāo)進(jìn)行平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和方差分析。所有計(jì)算由 DPS 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和 Microsoft Excel 操作系統(tǒng)完成。

植株氮磷鉀吸收量(kg/hm2)= 收獲期單位面積地上部干物重×植株含氮磷鉀量(%)

2 結(jié)果與分析

2.1 控釋尿素對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

2009年水稻產(chǎn)量總體高于2010年產(chǎn)量(表2)，這可能與2年試驗(yàn)地的肥力和氣候因素等差異有關(guān)。2009年，普通尿素處理的水稻產(chǎn)量隨著氮肥施用量增加而逐漸增加，而控釋尿素處理的產(chǎn)量則先隨氮肥施用量增加而增加，施氮量>112.5 kg N/hm2后產(chǎn)量下降。在等N量條件下2009年施氮75 kg N/hm2時(shí)控釋尿素比普通尿素增產(chǎn)276.9 kg/hm2(3.61 %)，112.5 kg N/hm2時(shí)增產(chǎn)829.6 kg(9.35 %)，150 kg N/hm2時(shí)增產(chǎn)755.4 kg(增長8.59 %)。

無論是普通尿素還是控釋尿素，2010年的水稻產(chǎn)量均隨施氮量的增加而增加。與普通尿素相比，等N量時(shí)75 kg N/hm2控釋尿素增產(chǎn)599.3 kg/hm2(11.36 %), 112.5 kg N/hm2增產(chǎn)363.3 kg(6.52 %), 150 kg N/hm2增產(chǎn)657.7 kg(9.67 %)。

2年結(jié)果都表明普通尿素分次施用較底肥一次施用顯著增產(chǎn)水稻產(chǎn)量；雖然40 %普通尿素+60 %控釋尿素配合作底肥一次施用效果不如100 %控釋尿素底肥一次施用，但增產(chǎn)效果又明顯優(yōu)于普通尿素作底肥一次施用或分次施用。

表1 供試土壤基本肥力性狀(2009-2010)

表2 控釋尿素對(duì)灰棕水稻土水稻產(chǎn)量的影響

注：同列數(shù)據(jù)后不同字母表示處理間差異達(dá)5 % 顯著水平。

Note: Values followed by different letters in a column are significantly different at 5 % level.

經(jīng)二次多項(xiàng)擬合分析，控釋尿素的多項(xiàng)式為y= 2.285 + 4.76x-0.74x2,R2= 0.9893；普通尿素的多項(xiàng)式為y= 2.9625 + 4.0395x-0.6525x2，R2= 0.9517，都屬于二次曲線。施N量大于125.5 kg/hm2時(shí)稻谷產(chǎn)量下降(圖1)。

圖1 灰棕水稻土控釋尿素用量對(duì)水稻產(chǎn)量的影響Fig.1 Effects of different rates of controlled-release urea on rice yields in grey-brown paddy soils

2.2 控釋尿素對(duì)水稻最高苗和產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

2009-2010年間，在移栽后35 d左右對(duì)水稻最高苗的調(diào)查表明，所有控釋尿素處理的最高苗都不同程度地低于對(duì)應(yīng)等氮量的普通尿素處理，但在生長后期其有效穗和成穗率又明顯高于對(duì)應(yīng)的普通尿素處理(表3)。這表明控釋尿素確實(shí)能有效控制水稻生長前期的氮素釋放速率和水稻無效分蘗的生長，而生長后期又能保證充足的氮素供應(yīng)形成更多的有效穗。

與普通尿素相比，施用控釋尿素能顯著增加水稻成穗率：2009年(150 kg N/hm2)增加26.10 %，2010年(112.5 kgN/hm2)增加32.59 %。40 %普通尿素+60 %控釋尿素作底肥處理比普通尿素40 %作底肥+60 %作追肥處理成能明顯提高水稻穗率。

從水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素來看，2009年水稻實(shí)粒數(shù)總體上明顯高于2010年，但穗粒重年際間差異不大；2009年穗稈重上總體上高于2010年，但千粒重低于2010年(表4)。2年緩釋尿素處理的穗粒數(shù)、穗粒重和千粒重(2009年150 kg N/hm2處理除外)均高于比普通尿素，每穗粒數(shù)高10～20粒。

表3 控釋尿素量對(duì)水稻分蘗率和有效穗的影響

續(xù)表3 Continued table 3

年份Year處理Treatments基本苗(萬/hm2)Initialstanding最高苗(萬/hm2)Max.tillers有效穗(萬/hm2)Effectivepanicles成穗率(%)Earingrate有效穗增加(萬/hm2)Earsincreased成穗率增加(%)EarsincreasedN150(RU)底66.15296.25178.5960.28--N150(CRU)底65.25295.35224.5176.0245.9226.10N150(RU40%底+60%追)65.55286.34199.0069.50--N150(40%RU+60%CRU)底65.70263.83204.1077.365.1011.322010N0(CK)70.16163.70144.5688.31--N75(RU)底70.16278.50195.5970.23--N75(CRU)底68.03272.12199.8473.444.254.57N112.5(RU)底72.28329.52204.0961.94--N112.5(CRU)底74.41321.02263.6282.1259.5332.59N150(RU)底74.41314.64263.6283.78--N150(CRU)底70.16310.39267.8786.304.253.00N150(RU40%底+60%追)68.03321.02246.6176.82--N150(40%RU+60%CRU)底74.41325.27259.3779.7412.763.80

表4 控釋尿素對(duì)水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

2.3 控釋尿素對(duì)氮肥利用率和農(nóng)學(xué)效率的影響

2.3.1 控釋尿素對(duì)N肥利用率的影響 2年的試驗(yàn)結(jié)果表明，控釋尿素的氮肥利用率顯著高于等氮量普通尿素。無論控釋尿素還是普通尿素，氮肥利用率都隨施氮量的增加而降低，2010年出現(xiàn)了反常情況，其原因有待進(jìn)一步分析確認(rèn)。氮肥分次施用的利用率明顯高于底肥一次施用(表5)。這些結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了控釋尿素能增加水稻產(chǎn)量和提高氮肥利用率的作用與效果，為今后控釋尿素的應(yīng)用推廣提供了理論依據(jù)與技術(shù)支撐。

表5 控釋尿素對(duì)N利用率的影響

續(xù)表5 Continued table 5

年份Year處理Treatments籽粒產(chǎn)量(kg/hm2)Grainyield谷草產(chǎn)量(kg/hm2)Strawyield籽粒吸收(kg/hm2)Ningrain稻草吸收(kg/hm2)Ninstraw合計(jì)吸收(kg/hm2)TotalNuptakeN利用率(%)NUEN75(CRU)底9037.85063.1113.442.5156.070.44N112.5(RU)底8876.74562.2112.633.9146.538.51N112.5(CRU)底9706.35924.8126.152.0178.166.65N150(RU)底8794.45080.4115.539.5155.034.58N150(CRU)底9549.87131.2118.160.8178.950.51N150(RU40%底+60%追)9056.26299.5117.142.8159.937.87N150(40%RU+60%CRU)底9312.56048.7127.155.0182.152.652010N0(CK)4167.41924.459.218.077.2-N75(RU)底5276.82381.269.320.389.616.46N75(CRU)底5876.02644.888.222.4110.644.47N112.5(RU)底5568.72829.675.824.6100.520.66N112.5(CRU)底5932.03013.194.631.0125.542.93N150(RU)底6801.93374.099.029.2128.234.00N150(CRU)底7459.73513.8129.536.8166.359.38N150(RU40%底+60%追)6995.83281.4110.735.1145.845.71N150(40%RU+60%CRU)底7120.42990.9120.131.3151.449.46

Note: NUE——Nitrogen use efficiency.

表6 控釋尿素對(duì)N農(nóng)學(xué)效率的影響

Note: NAE——Nitrogen agronomic efficiency.

2.3.2 控釋尿素對(duì)N肥農(nóng)學(xué)效率的影響 無論是控釋尿素還是普通尿素，氮肥的農(nóng)學(xué)效率都隨氮肥用量的增加而降低 (表6)，2010年的數(shù)據(jù)似乎有點(diǎn)亂, 原因待查?？蒯屇蛩氐霓r(nóng)學(xué)效率總是高于普通尿素，普通尿素分次施用的農(nóng)學(xué)效率總是高于作底肥一次施用。總之，其趨勢與氮肥利用率的趨勢基本一致。

3 討 論

氮肥合理施用是水稻穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的基本保證，對(duì)提高氮肥利用率和增產(chǎn)效果具有雙重意義[10]?？蒯尩实膽?yīng)用就是氮肥合理施用的方法之一，已有研究結(jié)果表明施用控釋氮肥能明顯提高氮肥利用率和水稻產(chǎn)量。本研究結(jié)果顯示控釋尿素較普通尿素能有效提高水稻產(chǎn)量3.61 %～11.36 %，等氮量情況下，控釋尿素氮肥利用較普通尿素提高10個(gè)百分點(diǎn)以上。蔣曦龍等[11]研究發(fā)現(xiàn)控釋尿素養(yǎng)分釋放與水稻養(yǎng)分吸收呈顯著正相關(guān)性，更能滿足水稻對(duì)養(yǎng)分的吸收，氮肥利用率提高了50 % 以上；王曉琪等[12]研究表明控釋尿素配施使土壤硝態(tài)氮、銨態(tài)氮和堿解氮含量維持在較高水平，更有利于水稻中后期氮素供應(yīng)，較普通尿素水稻產(chǎn)量增加了4.08 %～16.99 %，氮肥利用率提高了7.11 %～46.75 %；焦曉光等[13]利用N15標(biāo)記研究發(fā)現(xiàn)控釋尿素比普通尿素氮肥利用率提高了3.64 %～19.92 %，可提高水稻產(chǎn)量8.66 %～25.70 %。

氮肥的合理用量也是關(guān)注的重點(diǎn)。本研究設(shè)置75、112.5、150 kg/hm2低中高3個(gè)梯度氮肥用量，結(jié)果顯示控釋尿素最適宜的施氮量為110～120 kg/hm2。李云春[14]報(bào)道了當(dāng)水稻目標(biāo)產(chǎn)量為8.35～8.41 t/hm2時(shí)，控釋尿素的適宜施用量為氮102～128 kg/hm2；而徐明崗等[8]在雙季稻上的研究結(jié)果表明，控釋肥用量為N 75 kg/hm2時(shí)與等量尿素相比可分別提高早、晚稻氮肥利用率29.9和10.4個(gè)百分點(diǎn)，可獲得高的水稻產(chǎn)量。

本研究2年結(jié)果還顯示控釋尿素(60 %)配施普通尿素(40 %)一次基肥施用效果明顯好于普通尿素分次施用，產(chǎn)量增加2.99～3.78個(gè)百分點(diǎn)，氮肥利用率提高4.36～14.78個(gè)百分點(diǎn)，農(nóng)學(xué)效益增加4.4 %～11.27 %。付月君等[15]研究結(jié)果表明一次性基施40 %CRNF+60 %UR可顯著提高了水稻產(chǎn)量和氮肥利用率，氮肥表觀利用率、農(nóng)學(xué)利用率、生理利用率及氮肥偏生產(chǎn)力也處于較高水平。本研究結(jié)果顯示，控釋尿素(60 %)配施普通尿素(40 %)一次基肥施用的效果不如等氮量控釋尿素(100 %)一次基肥施用，與一些研究報(bào)道的控釋尿素與普通尿素配施效果優(yōu)于控釋尿素單施的結(jié)論不一致[15-16]，這可能與水稻生長的前期溫度和土壤的供肥力差異有關(guān)。當(dāng)水稻栽插后的前期氣溫較低時(shí)，土壤供肥力也不足，配施速效氮肥的效果就會(huì)促進(jìn)水稻早生快發(fā)，反之展示的則是控釋尿素的后期長效優(yōu)勢。

4 結(jié) 論

無論是普通尿素還是控釋尿素，總體上隨著氮肥施用量的增加，產(chǎn)量有所增加，在成都平原中等肥力土壤上的控釋尿素最適宜施氮量為110～120 kg/hm2。控釋尿素(60 %)配施普通尿素(40 %)一次基肥施用效果明顯好于普通尿素分次施用，產(chǎn)量增加2.99～3.78個(gè)百分點(diǎn)，氮肥利用率提高4.36～14.78個(gè)百分點(diǎn)，農(nóng)學(xué)效率增加4.4 %～11.27 %。但控釋尿素(60 %)+普通尿素(40 %)一次基肥施用的效果不如等氮量控釋尿素(100 %)一次基肥施用。等氮量情況下，控釋尿素較普通尿素增產(chǎn)3.61 %～11.36 %。控釋尿素的氮肥利用率顯著高于等氮量普通尿素，氮肥利用率隨施氮量的增加而降低，普通尿素分次施用的利用率明顯高于底肥一次施用(表5)?？蒯屇蛩氐霓r(nóng)學(xué)效率總是高于普通尿素，普通尿素分次施用的農(nóng)學(xué)效率總是高于作底肥一次施用。

參考文獻(xiàn)：

[1]張衛(wèi)峰，馬 林，黃高強(qiáng)，等. 中國氮肥發(fā)展、貢獻(xiàn)和挑戰(zhàn)[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，46(15)：3161-3171.

[2]巨曉棠，谷保靜. 我國農(nóng)田氮肥施用現(xiàn)狀、問題及趨勢[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2014，20(4)：783-795.

[3]彭少兵，黃見良，鐘旭華，等. 提高中國稻田氮肥利用率的研究策略[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002，35(9)：1095-1103.

[4]李慶逵. 中國農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展中的肥料問題[M]. 南昌：江西科學(xué)技術(shù)出版社，1997.

[5]王秀斌，徐新朋，孫 剛，等. 氮肥用量對(duì)雙季稻產(chǎn)量和氮肥利用率的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2013，19(6)：1279-1286.

[6]蔡祖聰，顏曉元，朱兆良. 立足于解決高投入條件下的氮污染問題[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)， 2014，20(1)： 1-6.

[7]魯艷紅，紀(jì)雄輝，鄭圣先，等. 施用控釋氮肥對(duì)減少稻田氮素徑流損失和提高水稻氮素利用率的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2008，14(3)：490-495.

[8]徐明崗，李菊梅，李冬初，等. 控釋氮肥對(duì)雙季水稻生長及氮肥利用率的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2009，15(5)：1010-1015.

[9]四川省農(nóng)業(yè)廳. 四川省農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒(2009-2014)[Z].

[10]魯艷紅，聶 軍，廖育林，等. 不同控釋氮肥減量施用對(duì)雙季水稻產(chǎn)量和氮素利用的影響[J]. 水土保持學(xué)報(bào)，2016，30(2)：155-161,174.

[11]蔣曦龍，陳寶成，張 民，等. 控釋肥氮素釋放與水稻氮素吸收相關(guān)性研究[J]. 水土保持學(xué)報(bào)，2014，28(1)：216-220.

[12]王曉琪，朱家輝，陳寶成，等. 控釋尿素不同比例配施對(duì)水稻生長及土壤養(yǎng)分的影響[J]. 水土保持學(xué)報(bào)，2016，30(4)：178-182.

[13]焦曉光，羅盛國，聞大中. 控釋尿素施用對(duì)水稻吸氮量及產(chǎn)量的影響[J]. 土壤通報(bào)，2003，34(6)：525-528.

[14]李云春，李小坤，魯劍巍，等. 控釋尿素對(duì)水稻產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收及氮肥利用率的影響[J]. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，33(3)：46-51.

[15]付月君，王昌全，李 冰，等. 控釋氮肥與尿素配施對(duì)單季稻產(chǎn)量及氮肥利用率的影響[J]. 土壤，2016，48(4)：648-652.

[16]孫 磊. 控釋氮肥在水稻上的應(yīng)用效果研究[J]. 作物雜志，2009(2)：76-78.