魏 靜，郭樹芳，翟麗梅*，劉宏斌，孫本華，華玲玲，王洪媛，楊 波

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有機(jī)無機(jī)肥配施對水稻氮素利用率與氮流失風(fēng)險(xiǎn)的影響①

魏 靜1,2，郭樹芳1，翟麗梅1*，劉宏斌1，孫本華2，華玲玲1，王洪媛1，楊 波1

(1中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，農(nóng)業(yè)部面源污染控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081；2西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，陜西楊凌 712100)

農(nóng)田土壤–作物系統(tǒng)對畜禽糞便有一定的消納作用，有機(jī)糞肥與無機(jī)氮肥配施是未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)一步增加產(chǎn)量、減少化肥施用和保護(hù)環(huán)境的重要生產(chǎn)模式。本研究采用盆栽試驗(yàn)，分析在施用一定量有機(jī)糞肥基礎(chǔ)上，不同無機(jī)氮肥用量對水稻產(chǎn)量、氮素利用率和氮流失風(fēng)險(xiǎn)的影響，探討有機(jī)肥與無機(jī)氮肥的最優(yōu)比例，為有機(jī)肥施用條件下稻田無機(jī)氮肥的合理施用提供科學(xué)依據(jù)。結(jié)果表明：與單施有機(jī)肥（M）相比，配施0.8倍的無機(jī)氮肥效果最佳，水稻產(chǎn)量、株高、分蘗數(shù)、籽粒吸氮量和氮肥利用率達(dá)最高。有機(jī)肥作底肥時(shí)，水稻生長前期田面水無機(jī)氮濃度隨配施無機(jī)氮肥量的增加而增加，而后期配施無機(jī)氮肥各處理田面水氮素濃度則隨著氮肥施用量的增加呈現(xiàn)先降低后升高趨勢，其中，增施0.4倍、0.6倍和0.8倍無機(jī)氮肥時(shí)稻田田面水氮素濃度較單施有機(jī)肥處理分別降低17.5%、11.9% 和9.3%，差異達(dá)顯著水平（<0.05）。與單施無機(jī)氮肥處理（N）相比，同樣以0.8倍無機(jī)氮肥+有機(jī)肥處理作物產(chǎn)量和氮肥利用率最高，田面水氮濃度降低了30.2%，差異達(dá)顯著水平（<0.05）。綜上，消納有機(jī)肥基礎(chǔ)上，在滿足作物需氮量的前提下，無機(jī)氮肥與其配比為1︰1時(shí)，既可以提高水稻增產(chǎn)潛力，又降低稻田氮素流失風(fēng)險(xiǎn)和適當(dāng)減少稻田無機(jī)氮肥施用量。

產(chǎn)量；氮肥利用率；有機(jī)無機(jī)肥；田面水

近年來，隨著我國規(guī)?；B(yǎng)殖業(yè)的迅猛發(fā)展，畜禽數(shù)量猛增，產(chǎn)生了大量畜禽糞便[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010年全國畜禽糞便有機(jī)肥排放總量為22.35億t[2]，有研究預(yù)測，2020年我國畜禽糞便排放量將會比2007年增加37%[3]。水稻是我國種植面積最大的糧食作物，在保障國家的糧食安全方面發(fā)揮著重要作用[4-5]，研究水稻的合理施肥仍然是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)中的重要問題。因此，依靠稻田消納畜禽糞便有機(jī)肥對于實(shí)現(xiàn)畜禽糞便資源化利用，促進(jìn)農(nóng)牧良性循環(huán)、維持生態(tài)平衡和降低農(nóng)業(yè)環(huán)境壓力具有重要意義[6]。

目前，我國畜禽糞便有機(jī)肥利用率不足50%[7]，而我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)十分重視畜禽有機(jī)肥的使用，施用有機(jī)肥不但能夠有效地改善土壤地力、提高作物產(chǎn)量[8-9]，適量施用還可以增加土壤固碳，減少溫室氣體CO2的排放[10]，對改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)、減輕環(huán)境污染、減少化肥投入和節(jié)本增效方面具有重要作用。相關(guān)研究表明，有機(jī)無機(jī)肥配施有利于作物增產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)性能增強(qiáng)、氮素利用率顯著增加，對于減少氮素?fù)p失帶來的環(huán)境負(fù)荷、改善土壤環(huán)境具有重要意義[11-15]。李冬初等[14]研究發(fā)現(xiàn)，在紅壤稻田上有機(jī)無機(jī)肥配合施用水稻產(chǎn)量較單施有機(jī)肥處理增加5.2%，比單施化肥處理增加16.4%，且水稻田面水全氮含量比單施化肥的處理下降了32.0 mg/L。張發(fā)明等[15]通過化肥與不同用量牛糞配施對水稻產(chǎn)量的影響研究表明，不同量有機(jī)肥與無機(jī)肥配施，顯著提高了水稻產(chǎn)量、植株吸氮量和水稻氮素利用率。目前關(guān)于有機(jī)無機(jī)肥配施的研究大多集中在基于一定量無機(jī)氮肥條件下尋求有機(jī)肥最佳配施量，但對有機(jī)糞肥一定消納量條件下，適宜無機(jī)氮肥配施量的研究還較少見。因此，本研究綜合考慮糞肥適宜消納量(歐盟農(nóng)業(yè)政策規(guī)定，糞肥年施氮量的限量標(biāo)準(zhǔn)定為170 kg/hm2[16])的前提下，通過分析配施不同量無機(jī)氮肥對水稻產(chǎn)量、氮素利用率及氮流失風(fēng)險(xiǎn)的影響，確定在施用有機(jī)肥條件下，稻田無機(jī)氮肥的最佳施用量和比例，以達(dá)到有效利用有機(jī)肥、增加作物產(chǎn)量和減少氮流失風(fēng)險(xiǎn)的目的，為水稻優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境友好和集約化生產(chǎn)條件下制定最佳施肥策略提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試土壤采自北京市昌平區(qū)國家褐潮土土壤肥力與肥料效益監(jiān)測站，土壤為潮褐土，采樣深度0 ~ 20 cm。土壤pH為8.4，有機(jī)質(zhì)含量13.2 g/kg，全氮0.7 g/kg，堿解氮55.2 mg/kg，全磷0.6 g/kg，有效磷5.6 mg/kg，全鉀17.7 g/kg，速效鉀78.1 mg/kg。土樣收集風(fēng)干后，過2 mm土篩用于盆栽試驗(yàn)；另取部分土樣進(jìn)一步過篩，用于土壤全氮、有機(jī)質(zhì)、全磷和全鉀等的測定。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)8個(gè)處理，分別為：①CK；②N；③M；④0.4N+M；⑤0.6N+M；⑥0.8N+M；⑦N+M；⑧1.2N+M。其中N和M分別為氮肥和有機(jī)肥，N為單施無機(jī)氮肥2.60 g/盆(約N 190 kg/hm2)；M是指牛糞用量為65.4 g/盆；折合純氮0.955 g/盆。0.4N、0.6N、0.8N、N和1.2N分別指單施無機(jī)氮肥的0.4倍、0.6倍、0.8倍、1.0倍和1.2倍。采用塑料盆缽，每盆裝土7 kg，所有處理均施等量的磷鉀肥，具體施肥情況如表1。牛糞和磷鉀肥作基肥一次性施入，尿素分底肥和兩次追肥施入土壤，底肥和兩次追肥比例為0.5︰0.25︰0.25，底肥施于種植前(6月13日)、2次追肥分別施于分蘗前期(7月18日)和孕穗前期(8月11日)。底肥在裝盆時(shí)與土混勻后一起裝盆。氮肥為尿素(含N 46%)，磷肥為過磷酸鈣(含P2O512%)，鉀肥為氯化鉀(含K2O 60%)；有機(jī)肥為牛糞，鮮基含N 1.46%，K2O 0.86% 和P2O50.80%，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。供試水稻品種為中作59，每年4月下旬水稻育秧，6月14日定植，每盆移栽4株，移栽后，保持水層深度5 ~ 10 cm，9月20日收獲計(jì)實(shí)產(chǎn)。

表1 水稻生長季不同處理間肥料施用量(g/盆)

1.3 樣品采集與分析

盆栽試驗(yàn)前采集土樣，用于土壤基本理化性狀的測定。土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀、土壤全氮、全磷、全鉀和土壤pH的測定參考《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》[17]和《土壤農(nóng)化分析與環(huán)境監(jiān)測》[18]。水稻成熟期，分別測定水稻籽粒產(chǎn)量和秸稈產(chǎn)量，同時(shí)，測定籽粒和秸稈中的氮含量。采用H2SO4-H2O2消煮，靛酚藍(lán)比色法測定植株全氮[17]。

稻田田面水于追肥施用后第1、5、9、17天在水面無擾動的條件下用100ml注射器在田面水中隨機(jī)抽取3處，制成混合水樣，帶回實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)定量濾紙過濾后用流動分析儀測定水樣的NH4+-N和NO– 3-N含量。

1.4 計(jì)算方法

氮肥貢獻(xiàn)率(NCR，%)=(施氮區(qū)產(chǎn)量－不施氮區(qū)產(chǎn)量)/施氮區(qū)產(chǎn)量×100%；土壤氮素依存率(SNDR，%)=不施氮區(qū)地上部吸氮量/施氮區(qū)地上部吸氮量×100%；氮素收獲指數(shù)(NHI，%)=成熟期植株籽粒氮積累總量/植株氮素積累總量×100%；氮肥農(nóng)學(xué)效率(NAE，kg/kg)=(施氮區(qū)產(chǎn)量－不施氮區(qū)產(chǎn)量)/施氮量；氮肥吸收利用率(NRE，%)=(施氮區(qū)地上部分吸氮量－不施氮區(qū)地上部吸氮量)/施氮量× 100%；氮肥偏生產(chǎn)力(PFPN，kg/kg)=施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2010處理數(shù)據(jù)，Origin 8.5制圖，運(yùn)用SPSS 19.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差和相關(guān)性分析，不同施肥處理間采用LSD法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 水稻產(chǎn)量性狀指標(biāo)與氮素吸收量

在有機(jī)肥作底肥的條件下，施用無機(jī)氮肥顯著(<0.05)提高了秸稈和籽粒產(chǎn)量(表2)，且隨無機(jī)氮肥施用量的增加，水稻籽粒產(chǎn)量、株高和分蘗數(shù)呈先升高后降低的趨勢；當(dāng)增施無機(jī)氮肥用量的0.8倍(0.8N+M處理)時(shí)，籽粒產(chǎn)量和株高最高，分蘗數(shù)較多，分別為52.2 g/盆、97.2 cm和32個(gè)，較單施有機(jī)肥處理分別提高283.8%、26.7% 和166.7%；較單施無機(jī)氮肥處理分別提高45.8%、5.5% 和23.1%，差異達(dá)顯著水平(<0.05)；水稻秸稈產(chǎn)量則隨無機(jī)氮肥施用量的增加而增加，當(dāng)超過0.8倍無機(jī)氮肥施用量時(shí)，水稻秸稈產(chǎn)量雖增加但各處理間差異不顯著(<0.05)。隨著無機(jī)肥配施量增加，0.8N+M處理籽粒吸氮量提高幅度最大，較單施無機(jī)氮肥處理提高85.0%，秸稈吸氮量隨無機(jī)氮肥施用量的增加持續(xù)增加。有機(jī)肥作為底肥配施不同量無機(jī)氮肥的水稻氮素收獲指數(shù)均顯著(<0.05)低于單施有機(jī)肥處理(M)。

表2 氮肥施用量對水稻產(chǎn)量性狀指標(biāo)和氮素吸收量的影響

注：表中同列數(shù)據(jù)小寫字母不同表示處理間差異達(dá)到<0.05顯著水平，下表同。

2.2 水稻氮素利用率

有機(jī)肥作為底肥施入農(nóng)田后，隨著無機(jī)氮肥施用量的增加，各處理的水稻氮肥農(nóng)學(xué)效率、氮肥吸收利用率、氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥貢獻(xiàn)率均呈先升高后降低的趨勢(表3)。當(dāng)有機(jī)肥配施0.8倍無機(jī)氮肥時(shí)，氮素農(nóng)學(xué)效率、氮肥吸收利用率和氮肥貢獻(xiàn)率達(dá)到最大，分別為21.0 kg/kg、51.8% 和76.9%，繼續(xù)增施無機(jī)氮肥，水稻氮素農(nóng)學(xué)效率、氮肥吸收利用率、氮肥偏生產(chǎn)力則呈顯著下降趨勢(<0.05)；表明施氮量達(dá)到一定水平，繼續(xù)增施氮肥，提高氮素在水稻秸稈中的比例，不利于作物對氮的吸收利用和作物產(chǎn)量的提高；而與單施無機(jī)氮肥相比，0.8N+M處理氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥吸收利用率分別提高了6.0% 和16.9%。有機(jī)肥作底肥，隨著無機(jī)氮施用量的增加，各處理的土壤氮素依存率逐漸降低，范圍為13.2% ~ 88.8%；最高產(chǎn)量施氮量時(shí)(0.8N+M)土壤氮素依存率最低，為13.2%，說明有機(jī)肥作底肥基礎(chǔ)上，增施0.8倍的無機(jī)氮肥時(shí)，水稻對土壤氮的依賴性減弱，而對外源投入氮的依賴性增強(qiáng)，施肥保證了水稻的高產(chǎn)；與單施無機(jī)氮肥相比，0.8N+M處理的土壤氮素依存率降低了40.3%。

表3 氮肥施用量對水稻氮素利用率的影響

2.3 水稻田面水無機(jī)氮濃度動態(tài)變化

田面水無機(jī)氮主要由NH4+-N和NO– 3-N組成，主要以NH4+-N為主，濃度比值NH4+-N/ NO– 3-N為5.05 ~ 14.2。第一次追肥后，有機(jī)肥作為底肥施入農(nóng)田，隨著無機(jī)氮肥施用量的增加，田面水無機(jī)氮濃度呈顯著增高趨勢(圖1)。第二次追肥時(shí)期，施肥后5 d內(nèi)田面水無機(jī)氮濃度較高，各施肥處理田面水中無機(jī)氮濃度分布在1.11 ~ 1.92 mg/L之間，施肥9 d以后無機(jī)氮濃度降低68.1% ~ 79.3%，分布在0.30 ~ 0.45 mg/L之間。有機(jī)肥作為底肥施入農(nóng)田后，配施0.4倍、0.6倍和0.8 倍無機(jī)氮肥各處理均能夠降低田面水無機(jī)氮濃度，較單施有機(jī)肥分別降低17.5%、11.9% 和9.3%，其中，增施0.4倍無機(jī)氮肥量時(shí)田面水氮素濃度降低幅度最大。另外，施用有機(jī)肥作底肥時(shí)，施氮處理(N+M)田面水中氮含量顯著(<0.05)低于單施無機(jī)氮肥處理(N)。由于0.4N+M和0.6N+M處理水稻產(chǎn)量低于單施無機(jī)氮肥處理，因此，綜合考慮高產(chǎn)和氮流失風(fēng)險(xiǎn)，0.8N+M處理既能保證產(chǎn)量又顯著(<0.05)降低了氮流失風(fēng)險(xiǎn)。

(圖中小寫字母不同表示處理間差異達(dá)到P<0.05顯著水平，平均值為第二次追肥的均值)

3 討論

3.1 有機(jī)無機(jī)肥配施對水稻產(chǎn)量的影響

有機(jī)肥中含有豐富的有機(jī)質(zhì)和各種營養(yǎng)元素，但其礦化速度慢，釋放的養(yǎng)分少，增產(chǎn)效果不明顯。有機(jī)肥與無機(jī)肥配合施用時(shí)，水稻生長前期無機(jī)氮肥釋放養(yǎng)分供作物吸收，水稻生長中后期，隨微生物的死亡，其固持的氮素釋放增多，有利于水稻產(chǎn)量的提高[19-20]。

本研究表明，有機(jī)肥配施無機(jī)氮肥處理較單施有機(jī)肥處理均顯著提高水稻株高、分蘗數(shù)、秸稈和籽粒產(chǎn)量，這可能是由于單施有機(jī)肥氮素釋放延后使水稻前期缺氮，造成微生物與作物爭奪養(yǎng)分[21]，而配施無機(jī)氮肥后，不僅滿足了微生物活動所需養(yǎng)分，也保障了水稻整個(gè)生育期的正常生長，從而增加作物產(chǎn)量。研究還表明，當(dāng)有機(jī)肥與0.8倍無機(jī)氮肥(有機(jī)氮︰無機(jī)氮=1︰1)配施的稻谷產(chǎn)量最高，繼續(xù)增加無機(jī)氮肥，水稻籽粒產(chǎn)量降低，稻草產(chǎn)量增加，氮素收獲指數(shù)下降，且差異達(dá)顯著水平(<0.05)，說明氮肥施入量不宜過大，當(dāng)施肥量超過一定數(shù)值后，水稻產(chǎn)量就不再增加甚至可能減產(chǎn)[22-23]。主要是由于氮素會較多地向秸稈轉(zhuǎn)移并積累，導(dǎo)致秸稈含氮量過高，造成水稻貪青晚熟[24]，不利于水稻增產(chǎn)。因此，有機(jī)氮︰無機(jī)氮=1︰1條件下可能是保證水稻產(chǎn)量最佳的比例。但是由于不同區(qū)域土壤條件和作物品種存在差異，其他研究也得出了不同的比例關(guān)系，例如，侯紅乾等[25]研究表明紅壤稻田系統(tǒng)的增產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)性能均以高量有機(jī)肥配施無機(jī)肥(比例為7︰3)最佳，較等養(yǎng)分條件下化肥處理高3.9% ~ 7.8%。因此，根據(jù)區(qū)域差異，在推薦有機(jī)肥施用量條件下，配施一定量的無機(jī)氮肥可獲得更大程度的增產(chǎn)，同時(shí)更好地消納了有機(jī)糞肥，且減少了無機(jī)氮肥的施用量。

3.2 有機(jī)無機(jī)肥配施對水稻氮肥利用率的影響

有機(jī)肥配施無機(jī)氮肥能較好地保證作物所需養(yǎng)分的均衡供應(yīng)，促進(jìn)干物質(zhì)積累，并通過促進(jìn)土壤微生物對氮肥的有效調(diào)控，改善土壤理化性質(zhì)，使肥效穩(wěn)長，在供肥強(qiáng)度和容量上更適于作物生長，從而提高作物的氮肥利用率[15,26]。Nishikawa等[27]研究表明在適當(dāng)?shù)氖┓蕳l件下，畜禽糞便是一種寶貴的有機(jī)資源，并且連續(xù)使用可以代替部分化學(xué)肥料，從而提高水稻的氮肥利用率。Dobermann[28]認(rèn)為糧食作物氮肥偏生產(chǎn)力為40 ~ 70 kg/kg，氮肥農(nóng)學(xué)效率為10 ~ 30 kg/kg，氮肥吸收利用率為30% ~ 50% 范圍內(nèi)比較適宜，該研究氮肥利用率水平與此相當(dāng)。本研究中，有機(jī)肥配施無機(jī)氮肥處理的氮肥農(nóng)學(xué)效率、氮肥吸收利用率和氮肥偏生產(chǎn)力較單施有機(jī)肥處理均顯著提高。當(dāng)有機(jī)無機(jī)肥各半配合施用時(shí)(0.8N+M處理)，水稻產(chǎn)量、氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥吸收利用率達(dá)到最高，且在此施氮水平上增加或減少無機(jī)氮肥投入量都不利于作物產(chǎn)量和氮肥利用率的提高。究其原因，一是有機(jī)肥配施無機(jī)氮肥較單施有機(jī)肥提高了水稻產(chǎn)量和氮素積累量，其中在一定施氮范圍內(nèi)籽粒吸氮量增加幅度高于秸稈吸氮量，表明有機(jī)肥配施無機(jī)氮肥可以促進(jìn)水稻對氮的吸收，并促使氮素由莖稈向籽粒遷移[29]，從而提高了氮肥利用率；當(dāng)超過最佳施氮量后，導(dǎo)致水稻產(chǎn)量和氮素累積量降低，氮素利用率顯著下降，說明過量的氮肥不利于作物產(chǎn)量的提高；二是有機(jī)肥中養(yǎng)分全面，促進(jìn)了作物根系生長，且配施無機(jī)氮肥減少了氮素的損失，從而促進(jìn)作物吸收養(yǎng)分[30-31]。此外，在一定施氮范圍內(nèi)，有機(jī)無機(jī)肥配合程度的增加顯著提高了氮肥貢獻(xiàn)率，降低了土壤氮素依存率，說明優(yōu)化施肥措施能夠降低水稻對土壤氮的依賴，提高氮肥的利用效率。

3.3 有機(jī)無機(jī)肥配施對水稻田面水無機(jī)氮濃度的影響

有機(jī)肥由于本身成分的復(fù)雜性及受微生物作用，其氮素釋放通常呈現(xiàn)一個(gè)長期的波動過程。目前關(guān)于氮肥施用對于水稻田面水NH4+-N 和 NO– 3-N 的動態(tài)變化的研究較多，研究表明[32-34]，不同時(shí)期施肥后一周內(nèi)對田面水中氮的動態(tài)變化影響較大，有機(jī)肥部分替代無機(jī)化肥降低了基肥期無機(jī)氮肥施用量，從而降低了田面水的無機(jī)氮濃度。本研究第一次追肥后第一天的田面水氮素濃度的結(jié)果也表明，不施肥和單施有機(jī)肥背景下，第一次追肥時(shí)期田面水的無機(jī)氮濃度顯著(<0.05)低于施用化肥氮處理，且有機(jī)肥作底肥時(shí)，隨無機(jī)氮肥施用量的增加，田面水無機(jī)氮濃度逐漸升高，表明這個(gè)時(shí)期田面水氮素濃度還是主要受化肥氮的影響。朱利群等[35]通過盆栽試驗(yàn)對稻田田面水氮素濃度在不同農(nóng)業(yè)措施條件下動態(tài)變化的試驗(yàn)結(jié)果表明，在較短時(shí)間內(nèi)有機(jī)肥對田面水總氮含量影響不大，田面水總氮含量保持在較低水平，與有機(jī)肥氮肥釋放緩慢有關(guān)。而第二次追肥時(shí)期分析田面水氮素濃度變化，該時(shí)期單施有機(jī)肥條件下田面水濃度變化較大，且有機(jī)肥作底肥條件下，施用0.4 倍、0.6 倍、0.8 倍和 1 倍的無機(jī)氮肥處理較單施有機(jī)肥和單施無機(jī)氮肥處理均能顯著降低田面水氮素濃度。其原因可能是有機(jī)肥作底肥條件下，配施化肥能顯著降低農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)總氮的遷移，降低初始碳氮比，并為異養(yǎng)微生物提供充足的無機(jī)氮源，促進(jìn)有機(jī)肥氮素礦化，增加氮素礦化量[36-38]。而試驗(yàn)后期由于水稻對土壤和水體中氮肥的吸收作用，從而加快了田面水總氮含量的降低，且有機(jī)肥的施入改善了土壤結(jié)構(gòu)、提高了土壤團(tuán)聚體對養(yǎng)分的吸持能力[39]，提高了土壤的C/N，降低氮素在土體中的釋放轉(zhuǎn)化速率，提高了土壤的保肥性[40]，進(jìn)而減少氮素向田面水的遷移。

4 結(jié)論

在一定量有機(jī)肥作為底肥的基礎(chǔ)上，配施不同量無機(jī)氮肥可不同程度上提高水稻氮素利用率和氮肥貢獻(xiàn)率、增加水稻籽粒秸稈吸氮量，從而提高水稻產(chǎn)量；有機(jī)肥作底肥時(shí)，釋放養(yǎng)分緩慢，因此水稻生長前期田面水無機(jī)氮濃度主要隨追施化肥氮量的增加而升高，而后期追施無機(jī)氮肥并未增加田面水氮流失風(fēng)險(xiǎn)，因此，從降低氮的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)角度可以考慮水稻季消納一定量有機(jī)肥的同時(shí)增施無機(jī)氮肥。綜合考慮水稻產(chǎn)量、氮肥利用效率和氮素流失風(fēng)險(xiǎn)等因素，在推薦畜禽糞便有機(jī)肥還田條件下，需要配施與有機(jī)氮等量的無機(jī)氮肥(有機(jī)氮與無機(jī)氮比為1︰1)。

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Effects of Combined Application of Organic Manure and Different Levels of Chemical Fertilizers on Nitrogen Use Efficiency and Nitrogen Loss Risk in Rice Growing System

WEI Jing1,2, GUO Shufang1, ZHAI Limei1*, LIU Hongbin1, SUN Benhua2, HUA Lingling1, WANG Hongyuan1, YANG Bo1

(1 Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Key Laboratory of Nonpoint Source Pollution Control, Ministry of Agriculture, Beijing 100081, China; 2 College of Natural Resources and Environment, Northwest A＆F University, Yangling, Shaanxi 712100, China)

Soil-crop system plays an important role in the consumption of livestock manure, and the combination of organic manure and inorganic fertilizer is an important agricultural mode in increasing crop production, reducing the application of chemical fertilizer and protecting environment in the future. A pot experiment was conducted to study the effects of different dosages of inorganic nitrogen fertilizer on rice yield, nitrogen utilization and nitrogen loss risk in order to explore the optimal proportion of organic fertilizer and inorganic fertilizer and to provide scientific basis for the rational application of inorganic nitrogen when organic fertilizer used as base fertilizer in paddy fields. The results showed that when organic fertilizer used as base fertilizer in paddy fields, compared to the treatment of single organic fertilizer, crop yield, plant height, tillering number, nitrogen absorption by grains and nitrogen use efficiency all reached the highest when 0.8 times of inorganic nitrogen fertilizer was applied. With the increased application of inorganic nitrogen, nitrogen concentration in surface water of rice fields increased at the early stage of rice growth but decreased and then increased in the later stage of rice. Compared to the treatment of single organic fertilizer, nitrogen concentration in surface water significantly decreased by 17.5%, 11.9% and 9.3%, respectively under the treatments with 0.4, 0.6 and 0.8 times of conventional inorganic N application. Compared with the treatment with single nitrogen application, rice yield and nitrogen use efficiency were the highest under 0.8N+M treatment, and in which nitrogen concentration in surface water decreased by 29.9%. Therefore, based on the consumption of organic fertilizer and meet nitrogen demand of crops, 1:1 of organic nitrogen to inorganic nitrogen can not only increase rice yield, but also reduce nitrogen loss risk and the application rate of nitrogen fertilizer in paddy field.

Rice yield; Nitrogen use efficiency; Organic and inorganic fertilizer; Surface water

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFD0800500)資助。

(zhailimei@caas.cn)

魏靜(1992—)，女，內(nèi)蒙古阿左旗人，碩士研究生，主要從事農(nóng)田面源污染防控方面研究。E-mail: weijing0330@163.com

10.13758/j.cnki.tr.2018.05.003

S511

A