程凱凱，李 超，譚 麗，聶澤民，廖世喜，聶麗群，汪 柯，肖小平*

（1湖南省土壤肥料研究所，長沙410125；2醴陵市農(nóng)業(yè)局土壤肥料工作站，湖南醴陵412200；3南縣農(nóng)業(yè)局，湖南南縣413200）

水稻是世界上主要的三大糧食作物，約為一半以上人口提供了35%～60%的飲食熱量［1，2］。不斷提高水稻產(chǎn)量和品質(zhì)一直是水稻研究者的目標(biāo)［3，4］。近半個世紀(jì)以來，化肥施用量在以驚人速度增長，人們逐步意識到化肥在有效推動作物增產(chǎn)、保障食物安全的同時，也會對生態(tài)環(huán)境造成多方面的影響：由于淋失、徑流和土壤侵蝕作用引起的化肥氮素?fù)p失導(dǎo)致地表水和地下水嚴(yán)重污染；化肥不當(dāng)施用顯著改變耕層土壤理化性狀，導(dǎo)致重金屬污染、土壤酸化和土壤板結(jié)；同時，由于化肥施用引致的氨氣、一氧化氮等排放加速溫室效應(yīng)和臭氧層破壞［5～7］。

據(jù)報道，我國每年的肥料使用量約5 000萬噸（折純），占全世界肥料消耗量的35%。我國水稻生產(chǎn)中氮肥施用量高而氮肥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個百分點(diǎn)［8～10］，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［11］。當(dāng)前，我國正開展化學(xué)肥料零增長行動。化肥減施增效是提高氮肥利用率、減少稻田氮素?fù)p失的重要途徑和措施之一［12～14］。AGROTAIN氮穩(wěn)定劑是美國Koch公司生產(chǎn)的一種加入脲酶抑制劑NBPT（N-丁基硫代磷酰三胺）的新型穩(wěn)定劑，可延緩?fù)寥乐心蛩氐乃馑俣龋瑴p少氨的揮發(fā)損失，施用方法簡便，可提高水稻產(chǎn)量和氮肥利用率。2017年，筆者開展了AGROTAIN氮穩(wěn)定劑在中稻上的應(yīng)用效果研究，旨在探明該穩(wěn)定劑在中稻上的增產(chǎn)效益和氮肥利用效率，為引進(jìn)該氮穩(wěn)定劑提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點(diǎn)

試驗地點(diǎn)兩個：醴陵市來龍門街道莊埠村，供試土壤為黃泥田；南縣三仙湖鎮(zhèn)太平橋村，供試土壤為紫潮泥（表 1）。供試肥料：氮肥為普通尿素（46%），磷肥為過磷酸鈣（12%），鉀肥為氯化鉀（60%）。供試中稻品種（組合）：醴陵試驗點(diǎn)選用超級雜交稻晶兩優(yōu)華占，南縣試驗點(diǎn)選用常規(guī)優(yōu)質(zhì)稻黃花占。

表1 試驗前土壤基本性狀

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)5個處理（表2），所有處理重復(fù)4次。小區(qū)面積20 m2，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計。水稻采取育秧移栽，尿素作N源，用量180 kg／hm2。60%N作基肥，30%N作分蘗肥，10%N作穗肥，AGROTAIN氮穩(wěn)定劑（ATU）和氮肥一起施用，所有處理肥料P和K的施用量相同，都作基肥。其中過磷酸鈣用作P源，用量為P2O552.5 kg／hm2。KCl用作 K源，用量為K2O 130 kg／hm2。管理措施同常規(guī)大田生產(chǎn)。

表2 試驗處理

根據(jù)生長發(fā)育進(jìn)程，在田間調(diào)查水稻生育期。在水稻成熟期選擇有代表性的5穴水稻考種，調(diào)查穗粒數(shù)、結(jié)實率、空秕率、千粒重、單株產(chǎn)量等。分小區(qū)單收單曬，測定各小區(qū)實際產(chǎn)量。

成熟期每處理取樣5穴洗凈，分為葉、莖、穗等部分，105℃殺青30 min，75℃烘干至恒重后稱干物質(zhì)重。之后將樣品粉碎過篩再烘干，用靛酚藍(lán)比色法測定植株各部分的含氮率。

氮素利用效率指標(biāo)計算方法：

氮肥偏生產(chǎn)力（kg／kg）＝施氮區(qū)產(chǎn)量／施氮量

氮肥農(nóng)學(xué)利用效率（kg／kg）＝（施氮區(qū)產(chǎn)量-不施氮區(qū)產(chǎn)量）／施氮量

氮肥表觀利用率（%）＝（施氮區(qū)地上部吸氮量-不施氮區(qū)地上部吸氮量）／施氮量×100%

1.3 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用DPS和Excel等軟件分析處理數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 AGROTAIN氮穩(wěn)定劑對中稻生育時期的影響

由表3可知，超級雜交稻T3處理的全生育期較普通尿素處理（T2）短2 d，其生育時期在灌漿期之前無差異，灌漿期較T2處理提前1 d，成熟期提前2 d；T4、T5處理的拔節(jié)期較T3處理提前1 d，灌漿期分別提前1、2 d，成熟期分別提前1、2 d。表明施用AGROTAIN氮穩(wěn)定劑可縮短超級雜交稻的全生育期，提前成熟，減施氮肥條件下，AGROTAIN氮穩(wěn)定劑可有效促進(jìn)超級雜交稻提前成熟。施用AGROTAIN氮穩(wěn)定劑對常規(guī)優(yōu)質(zhì)稻生育進(jìn)程的影響基本同超級雜交稻一致，但影響程度小于超級雜交稻。

綜上可知，施用AGROTAIN氮穩(wěn)定劑可縮短中稻的生育期，提前1～2 d成熟，在減施氮肥條件下AGROTAIN氮穩(wěn)定劑可進(jìn)一步促進(jìn)提前成熟。

表3 各處理的中稻生育期

2.2 AGROTAIN氮穩(wěn)定劑對中稻生物學(xué)特性與產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表4可知，超級雜交稻施用AGROTAIN氮穩(wěn)定劑處理的株高較普通尿素處理（T2）有小幅下降；T3處理的有效穗數(shù)及結(jié)實率較普通尿素處理（T2）均呈增加趨勢，其中結(jié)實率增加6.6%；T4、T5處理的有效穗數(shù)較T3處理呈明顯減少趨勢。表明施用AGROTAIN氮穩(wěn)定劑可有效降低超級雜交稻的株高，降低倒伏風(fēng)險。施用AGROTAIN氮穩(wěn)定劑對常規(guī)優(yōu)質(zhì)稻生物學(xué)特性及產(chǎn)量構(gòu)成的影響基本同超級雜交稻一致，但在常規(guī)優(yōu)質(zhì)稻上的應(yīng)用效果優(yōu)于超級雜交稻，高有效穗數(shù)是T3處理產(chǎn)量最高的主要原因。

綜上可知，施用AGROTAIN氮穩(wěn)定劑可有效降低中稻的株高，減少倒伏風(fēng)險；氮肥未減量條件下，有效穗數(shù)及結(jié)實率是其獲得高產(chǎn)的主要產(chǎn)量貢獻(xiàn)因子，氮肥減量后，雖然有效穗數(shù)有所下降，但結(jié)實率大幅增加是其獲得高產(chǎn)的主要原因。

表4 各處理中稻生物學(xué)特性與產(chǎn)量構(gòu)成

2.3 AGROTAIN氮穩(wěn)定劑對中稻產(chǎn)量的影響

由表5可知，超級雜交稻各處理增產(chǎn)率表現(xiàn)為T3＞T4＞T5，處理 T3的產(chǎn)量最高，施用 AGROTAIN氮穩(wěn)定劑處理與施用普通尿素處理相比，增產(chǎn)10.63%，在減施氮肥10%及20%條件下，分別增產(chǎn)9.36%、2.74%；AGROTAIN氮穩(wěn)定劑處理（T3、T4、T5）的平均增產(chǎn)率為7.58%。

施用AGROTAIN氮穩(wěn)定劑對常規(guī)優(yōu)質(zhì)稻產(chǎn)量的影響基本同超級雜交稻一致，但增產(chǎn)率小于超級雜交稻，應(yīng)用 AGROTAIN氮穩(wěn)定劑處理（T3、T4、T5）的平均增產(chǎn)率為5.65%（表5）。

綜上可知，AGROTAIN氮穩(wěn)定劑有利于挖掘超級雜交稻的增產(chǎn)潛力。同時通過氮肥合理運(yùn)籌，可減施10%～20%的氮量，達(dá)到既減少氮肥用量又獲得高產(chǎn)的雙重目標(biāo)，有利于推動水稻產(chǎn)業(yè)綠色環(huán)保與豐產(chǎn)增效的協(xié)同發(fā)展。

表5 各處理中稻產(chǎn)量

2.4 氮素吸收情況

由表6可知，超級雜交稻普通尿素處理（T2）的籽粒及秸稈中的含氮量均要高于其它各施肥處理，且籽粒及秸稈中的含氮量隨施氮量的減少而降低。各處理間的100 kg籽粒及秸稈氮素養(yǎng)分吸收量表現(xiàn)為處理 T3＞T4、T5，處理（T3、T4、T5）的100 kg籽粒氮素養(yǎng)分平均吸收量為1.64 kg，較普通尿素處理（T2）降低了0.18 kg。

施用AGROTAIN氮穩(wěn)定劑對常規(guī)優(yōu)質(zhì)稻氮素吸收的影響基本同超級雜交稻一致，應(yīng)用AGROTAIN氮穩(wěn)定劑處理（T3、T4、T5）的100 kg籽粒氮素養(yǎng)分平均吸收量為1.86 kg，較普通尿素處理（T2）降低了0.06 kg（表6）。

表6 各處理的中稻氮素吸收情況

綜上所述，100 kg籽粒氮素吸收量隨施氮量的減少而減少，常規(guī)優(yōu)質(zhì)稻的100 kg籽粒氮素吸收量大于超級雜交稻。在本試驗條件下，與施用普通尿素處理（T2）相比，施用AGROTAIN氮穩(wěn)定劑處理（T3、T4、T5）100 kg籽粒氮素吸收量平均降低 0.06～0.18 kg。

2.5 氮肥利用效率

氮肥偏生產(chǎn)力反映單位施氮量對產(chǎn)量的影響，是衡量氮肥利用率的重要指標(biāo)。由表7可知，超級雜交稻、常規(guī)優(yōu)質(zhì)稻各處理氮肥偏生產(chǎn)力大小依次為T5＞T4＞T3＞T2，超級雜交稻T2處理 與T4、T5處理達(dá)到極顯著差異，常規(guī)優(yōu)質(zhì)稻T2處理與T4、T5處理達(dá)到極顯著差異，超級雜交稻、常規(guī)優(yōu)質(zhì)稻T5處理氮肥偏生產(chǎn)力最高，分別為56.57、52.63 kg／kg，表明應(yīng)用AGROTAIN氮穩(wěn)定劑可有效增加中稻的氮肥偏生產(chǎn)力，且氮肥偏生產(chǎn)力伴隨氮肥施用量的減少而增加。

氮肥農(nóng)學(xué)利用效率反映單位施氮量下作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的增加情況。由表7可知，超級雜交稻各處理氮肥農(nóng)學(xué)利用效率表現(xiàn)為T4＞T3＞T5＞T2，T4處理氮肥農(nóng)學(xué)利用效率最高，為15.74 kg／kg，和T2處理達(dá)到顯著差異，比T2處理增加5.70 kg／kg。表明應(yīng)用AGROTAIN氮穩(wěn)定劑可有效增加超級雜交稻的氮肥農(nóng)學(xué)利用效率，而且氮肥施用量減量10%時，農(nóng)學(xué)利用效率最高。常規(guī)優(yōu)質(zhì)稻各處理氮肥農(nóng)學(xué)利用率表現(xiàn)為T5＞T4＞T3＞T2，T5處理氮肥農(nóng)學(xué)利用效率最高，為12.22 kg／kg，較T2處理增加4.00 kg／kg。表明應(yīng)用AGROTAIN氮穩(wěn)定劑可有效增加常規(guī)優(yōu)質(zhì)稻的氮肥農(nóng)學(xué)利用效率，且氮肥農(nóng)學(xué)利用效率伴隨氮肥用量的減少而增加。

氮肥表觀利用率是作物吸收利用氮肥的重要指標(biāo)。由表7可知，超級雜交稻處理氮肥吸收利用率表現(xiàn)為T4＞T3＞T5＞T2，應(yīng)用AGROTAIN氮穩(wěn)定劑處理（T3、T4、T5）的平均氮肥吸收利用率為40.60%，較普通尿素處理（T2）增加了1.49個百分點(diǎn)。表明應(yīng)用AGROTAIN氮穩(wěn)定劑可有效增加超級雜交稻的氮肥表觀利用率。常規(guī)優(yōu)質(zhì)稻各處理氮肥表觀利用率表現(xiàn)為 T5＞T4＞T3＞T2，應(yīng)用AGROTAIN氮穩(wěn)定劑處理（T3、T4、T5）的平均氮肥表觀利用率為42.04%，較普通尿素處理（T2）增加了6.07個百分點(diǎn)。表明應(yīng)用AGROTAIN氮穩(wěn)定劑均可有效增加常規(guī)優(yōu)質(zhì)稻的氮肥表觀利用率，且氮肥表觀利用率伴隨氮肥用量的減少而增加。在本試驗條件下，應(yīng)用AGROTAIN氮穩(wěn)定劑能增加中稻氮肥吸收利用率1.49～6.07個百分點(diǎn)，常規(guī)優(yōu)質(zhì)稻施用AGROTAIN氮穩(wěn)定劑氮肥表觀利用率伴隨氮肥施用量的減少而增加。常規(guī)優(yōu)質(zhì)稻普通尿素與AGROTAIN氮穩(wěn)定劑配施其氮肥表觀利用率高于超級雜交稻。

綜上可知，在本試驗條件下，應(yīng)用AGROTAIN氮穩(wěn)定劑能增加中稻氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)利用效率、氮肥表觀利用率，常規(guī)優(yōu)質(zhì)稻施用AGROTAIN氮穩(wěn)定劑，氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)利用效率、氮肥表觀利用率伴隨氮肥施用量的減少而增加。應(yīng)用AGROTAIN氮穩(wěn)定劑，超級雜交稻的氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)利用效率高于常規(guī)優(yōu)質(zhì)稻。

表7 各處理的中稻氮肥利用效率

3 討論與結(jié)論

氮肥合理施用是水稻穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的基本保證，對提高氮肥利用率和增產(chǎn)效果具有雙重意義［15］。已有研究結(jié)果表明，施用氮穩(wěn)定劑能明顯提高氮肥利用率和水稻產(chǎn)量。焦曉光等［16］利用15N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%，水稻產(chǎn)量提高8.66%～25.70%。吳雙雙等［17］研究表明，在減氮10%條件下水稻施用緩釋氮肥，仍能提高水稻產(chǎn)量且促進(jìn)節(jié)本增效。李旭［18］研究控釋尿素減氮10%處理晚稻產(chǎn)量顯著高于常規(guī)尿素處理，控釋尿素的其他處理早、晚稻產(chǎn)量與常規(guī)尿素處理之間的差異均不顯著，說明控釋尿素減量10%也不會導(dǎo)致水稻顯著減產(chǎn)，這與本研究結(jié)果相同。本研究結(jié)果顯示普通尿素與AGROTAIN氮穩(wěn)定劑配施超級雜交稻增產(chǎn)2.74%～10.63%，常規(guī)優(yōu)質(zhì)稻增產(chǎn)3.84%～7.26%。

氮肥的合理用量也是關(guān)注的重點(diǎn)。李旭［18］研究發(fā)現(xiàn)，等量控釋尿素、控釋尿素減量10%、20%、30%處理晚稻氮肥利用率分別提高36.95%、60.19%、48.07%和39.79%。徐明崗等［19］在雙季稻上的研究結(jié)果表明，控釋氮肥用量為N 75 kg／hm2時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%，可獲得較高的水稻產(chǎn)量，與本實驗結(jié)果相同。

本研究得到如下結(jié)論：AGROTAIN氮穩(wěn)定劑可縮短中稻的生育期，減施氮肥情況下，氮穩(wěn)定劑可進(jìn)一步促進(jìn)提前成熟；氮穩(wěn)定劑可有效降低中稻的株高，減少倒伏風(fēng)險；普通尿素與AGROTAIN氮穩(wěn)定劑配施可穩(wěn)定增產(chǎn)；應(yīng)用AGROTAIN氮穩(wěn)定劑，超級雜交稻氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)利用效率高于常規(guī)優(yōu)質(zhì)稻。