王夢(mèng)凡, 俞映倞, 楊 梖, 侯朋福, 楊林章, 薛利紅**, 孫慶業(yè)

界面阻隔材料對(duì)稻田產(chǎn)量、氮肥利用率和氨揮發(fā)排放的影響*

王夢(mèng)凡1,2, 俞映倞1, 楊 梖1, 侯朋福1, 楊林章1, 薛利紅1**, 孫慶業(yè)2

(1. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長(zhǎng)江下游平原農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所 南京 210014; 2. 安徽大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院 合肥 230601)

氨揮發(fā)是稻田氮素?fù)p失的一個(gè)重要途徑, 有效控制稻田氨揮發(fā)對(duì)水稻增產(chǎn)減排具有重要意義。界面阻隔材料具有環(huán)境友好性和低成本的特點(diǎn), 可以作為一種截然不同的氨揮發(fā)減排方法。本研究比較分析了3種界面阻隔材料對(duì)水稻產(chǎn)量、氮肥利用率和氨揮發(fā)排放的影響, 以期為水稻降本增效及減少環(huán)境污染提供技術(shù)支持。通過在稻田噴施表面分子膜材料和覆蓋稻糠, 比較了兩種表面分子膜材料——聚乳酸(PLA)和卵磷脂(LEC)及稻糠(RB)施用后水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成、稻田田面水pH和銨態(tài)氮及硝態(tài)氮含量動(dòng)態(tài)、稻田氨揮發(fā)及氮肥吸收利用的變化特征。結(jié)果表明, 3種界面阻隔材料均顯著增加了水稻產(chǎn)量, 與常規(guī)施肥對(duì)照(CKU, 無添加界面阻隔材料)相比增幅分別為13.0%(RB)、21.0%(PLA)和24.1%(LEC)。增產(chǎn)主要是因?yàn)橛行霐?shù)的增加, 其中RB和PLA處理與CKU處理差異達(dá)顯著水平; 每穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率均無顯著差異。LEC處理顯著提高了氮肥利用率(19.0%), 但RB處理氮肥利用率顯著低于CKU。與CKU處理相比, 3種界面阻隔材料的添加減少12.3%~19.9%的氨揮發(fā)量。PLA處理氨揮發(fā)減排效果最佳, 達(dá)顯著水平; 其次為L(zhǎng)EC處理。氨揮發(fā)減排可能與界面阻隔材料添加導(dǎo)致的田面水pH、銨態(tài)氮濃度變化和土壤銨態(tài)氮含量的增加有關(guān)。與CKU處理相比, 所有處理均增加了田面水銨態(tài)氮濃度, 但同時(shí)降低了田面水pH, 且在水稻分蘗期影響較明顯。其中PLA處理還提高了土壤銨態(tài)氮含量。本研究表明, 稻田施加界面阻隔材料是稻田氨揮發(fā)減排以及增產(chǎn)增效的另一種可行的技術(shù)途徑。

界面阻隔材料; 表面分子膜; 稻糠; 稻田; 氮肥利用率; 氨揮發(fā)

氮肥是作物生長(zhǎng)的必要營(yíng)養(yǎng)元素, 為保證水稻高產(chǎn), 常被過量施用[1-2]。中國(guó)作為世界上最大的水稻()生產(chǎn)國(guó), 其種植面積約占世界水稻種植面積的20%, 卻消耗了世界水稻氮肥總消費(fèi)量的37%[3]。目前我國(guó)稻田單季水稻氮肥用量平均為180 kg?hm–2, 這一用量比世界稻田氮肥單位面積平均用量高75%左右[4]。過量的氮輸入不僅不會(huì)顯著提高水稻產(chǎn)量, 反而會(huì)導(dǎo)致氮肥利用率(NUE)低下(僅為20%~40%)及嚴(yán)重的氮肥損失[5-6]。氨揮發(fā)作為氮肥損失中的最主要途徑, 氮損失率可高達(dá)施氮量的40%~50%[7]。揮發(fā)到大氣中的NH3部分轉(zhuǎn)化為N2O、NO等溫室氣體, 引起全球氣候變暖等; 還有很大一部分又通過干濕沉降回到地面, 造成雨水酸化、水體富營(yíng)養(yǎng)化等環(huán)境問題[8]。因此, 減少稻田氨揮發(fā)對(duì)減少環(huán)境污染、增加稻田產(chǎn)量和提高氮肥利用率具有重要意義。

稻田界面阻隔材料多由高碳醇乳化后配制而成,是一種特制的液體乳劑, 噴施于稻田表面后能迅速形成一層膜覆蓋于水面, 且成膜材料多具有無污染可降解的特性[10]。稻田界面阻隔材料可通過降低氣液兩相間的物質(zhì)交換來降低NH3揮發(fā)損失[11]。研究表明, 界面阻隔材料能顯著抑制水面氨揮發(fā), 且可逐漸自然降解, 其降解成分還能為土壤微生物提供有機(jī)碳源, 不會(huì)帶來二次污染[12], 是一種低成本且環(huán)境友好的減少氨揮發(fā)的方法。史青山等[13]研究表明施用界面阻隔材料可增加水稻產(chǎn)量8.0%~13.1%。何文壽等[14]的試驗(yàn)結(jié)果表明施用液態(tài)分子膜材料能顯著減少棵間水分蒸發(fā)量, 提高田面溫度0.4~0.6 ℃, 同時(shí)可使水稻產(chǎn)量增加6.5%~7.9%。然而, 前人研究多基于界面阻隔材料對(duì)稻田產(chǎn)量和水分蒸發(fā)的影響,對(duì)于不同界面阻隔材料對(duì)氨揮發(fā)和氮素利用率的影響研究較少。

聚乳酸是以乳酸為原料聚合而成的聚酯, 擁有良好的透明性和一定的韌性、生物相容性及耐熱等性能, 但具有一定的疏水性, 是一種典型的合成類可完全生物降解材料, 其降解產(chǎn)物無毒無害[15]。卵磷脂是精煉食用大豆油時(shí)得到的一種黏稠的含油很高的毛磷脂, 是一類天然的表面活性劑, 不溶于水, 易溶于多種有機(jī)溶劑, 形成反膠團(tuán)[16]。磷脂作為乳化劑已在農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)藥等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用[17]。聚乳酸和卵磷脂均有一定的成膜性能, 其應(yīng)用于稻田中是否能減少氨揮發(fā)還有待于研究驗(yàn)證。此外, 在水稻有機(jī)生產(chǎn)中, 稻糠常被用來覆蓋于水稻行間來防治稻田雜草, 且稻糠中含有豐富的營(yíng)養(yǎng), 還田后可為水稻提供各種養(yǎng)分, 減少化肥投入[18]。同時(shí)其也影響了田面水中氮濃度和pH的變化, 從而對(duì)氨揮發(fā)有所影響, 但是稻糠覆蓋對(duì)氨揮發(fā)排放影響的研究少見報(bào)道。

因此, 在保證材料的低成本及環(huán)境友好性的條件下, 本研究選取聚乳酸、卵磷脂、稻糠3種材料, 研究其稻田添加后對(duì)水稻氮肥吸收利用、產(chǎn)量及構(gòu)成和氨揮發(fā)損失的影響, 分析影響水稻產(chǎn)量、氮肥利用率和控制氨揮發(fā)的關(guān)鍵因素和控制效果, 以期為提高水稻產(chǎn)量和氮肥利用率、減少氨揮發(fā)提供另外一種技術(shù)途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)選擇聚乳酸[(C3H4O2), PLA, 購(gòu)自華創(chuàng)塑化]、卵磷脂(購(gòu)自安耐吉化學(xué))和稻糠(購(gòu)自農(nóng)家細(xì)稻糠)為供試材料。根據(jù)聚乳酸和卵磷脂的成膜特性, 加入一定比例的無水乙醇(C2H6O, 含量≥99.7%, 分析純), 在60 ℃下進(jìn)行乳化后配制成相應(yīng)的乳液, 無水乙醇與去離子水的比例為2∶3。將稻糠材料過20目篩后, 放置于烘箱中去除稻糠水分烘干至恒重, 密封后待用。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2018年6月27日至11月13日在中國(guó)南京江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院的長(zhǎng)期水稻-小麥()輪作農(nóng)田基地進(jìn)行(32°02′N, 118°51′E)。該地區(qū)屬于典型的亞熱帶季風(fēng)氣候, 年平均氣溫為16.2 ℃, 降水量為1 106.5 mm。0~15 cm表層土壤的基本理化特性如下: pH(1∶2.5, H2O) 7.1, 有機(jī)質(zhì)12.4 g?kg–1, 總氮1.8 g?kg–1, 總磷 0.7 g?kg–1, 速效氮85.9 mg?kg–1, 速效磷30.3 mg?kg–1, 速效鉀101.8 mg?kg–1。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)處理, 分別為: 不施氮肥(CK)、常規(guī)施肥(CKU), 在常規(guī)施肥基礎(chǔ)上添加稻糠(RB)、添加聚乳酸(PLA)和添加卵磷脂(LEC)。每個(gè)處理3次重復(fù), 共有15個(gè)小區(qū), 隨機(jī)排列, 小區(qū)面積為4 m2(2 m′2 m)。小區(qū)四周由水泥制成, 具有獨(dú)立的灌溉口和排水口。水稻品種采用當(dāng)?shù)刂髟云贩N‘南粳46’。除不施氮肥處理外, 其余4個(gè)處理氮肥用量均為210 kg?hm–2, 分別在2018年6月27日移栽后1 d、13 d和45 d施用, 比例為3∶3∶4?；势凇⒎痔Y期和穗肥期分別為水稻3次施肥后一周。所有處理磷鉀肥用量一致, 分別為60 kg?hm–2磷肥和80 kg?hm–2鉀肥, 于基肥期一次性撒入田間。前期針對(duì)研究涉及的每個(gè)材料做了探索性預(yù)試驗(yàn), 通過為期15 d的室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)選擇出了各材料適宜的添加量。稻糠添加量為150 g?m–2, 于3次施肥后均勻撒于田面, 田面水稻糠的覆蓋率為98%以上; 聚乳酸和卵磷脂的添加量均為8 g?m–2, 在3次施肥當(dāng)天將配制完成的聚乳酸和卵磷脂溶液混合均勻, 每個(gè)小區(qū)5 L, 分別于施肥后立即用噴壺均勻噴撒入田間。除烤田期8月10—20日外, 田間小區(qū)日常保持3~5 cm水層, 灌溉水為自來水, 田間液面日常保持平整, 無異物破環(huán)液面。水稻幼苗于2018年6月27日移栽(每小區(qū)為每行8株, 共8行64株), 于2018年10月23日進(jìn)行收獲。

1.4 測(cè)定指標(biāo)與計(jì)算公式

1.4.1 植物樣品的采集與測(cè)定

水稻植株于收獲期采用5點(diǎn)法取樣, 每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取5株水稻將莖葉、穗和根部進(jìn)行分離, 105 ℃下殺青30 min, 然后65 ℃下烘干。將烘干后的植物磨碎后, 采用H2SO4-H2O2法消煮后用凱氏定氮法測(cè)定各部位植株全氮含量。每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取35株水稻植株進(jìn)行水稻產(chǎn)量構(gòu)成的測(cè)定。

將小區(qū)所有水稻自然風(fēng)干后脫粒稱重考種, 產(chǎn)量折算為標(biāo)準(zhǔn)含水量時(shí)的產(chǎn)量。氮肥利用率采用下式計(jì)算:

氮肥利用率(%)=[(施氮肥作物收獲時(shí)地上部吸氮總量-未施氮肥作物收獲時(shí)地上部吸氮總量)/化肥氮的投入量]×100 (1)

氮肥農(nóng)學(xué)效率(kg?kg–1)=(施氮肥區(qū)作物產(chǎn)量-無氮肥區(qū)作物產(chǎn)量)/施氮量 (2)

籽粒收獲指數(shù)(HI)=水稻實(shí)際所得籽粒重量/地上部生物量 (3)

1.4.2 氨揮發(fā)的采集與測(cè)定

氨揮發(fā)的測(cè)定采用通氣法[19], 捕獲裝置由聚氯乙烯硬質(zhì)塑料管(PVC)制成, 內(nèi)徑為10 cm, 高為15 cm, 測(cè)定過程中將厚度為1.5 cm、直徑為11 cm的海綿均勻浸入磷酸甘油溶液(50 mL磷酸+40 mL丙三醇, 定容至1 000 mL)后, 置于硬質(zhì)塑料管中, 其中下層1 cm塑料管埋入土壤中, 上層海綿與管頂部平行。氨揮發(fā)的測(cè)定于水稻移栽施肥后開始, 在3個(gè)施肥期期間, 每天8: 00—9: 00測(cè)定。其余水稻生長(zhǎng)周期時(shí)間每3 d換取1次海綿, 直至收獲。收集后的海綿帶回實(shí)驗(yàn)室后, 分別裝入500 mL的塑料瓶中, 加200 mL 1 mol?L–1的KCL溶液, 使海綿完全浸于其中, 振蕩1 h過濾。采用荷蘭Skalar連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定濾液中的銨態(tài)氮含量。氨揮發(fā)積累量為氨揮發(fā)日通量的總和, 氨揮發(fā)通量的計(jì)算公式為:

氨揮發(fā)通量(kg?hm–2?d–1)=//100 (4)

=o(5)

1.4.3 田面水的采集與測(cè)定

田面水于水稻3個(gè)施肥期后1周內(nèi)的每天上午采集, 采集后的水樣利用濾膜過濾后由荷蘭Skalar連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定銨態(tài)氮和硝態(tài)氮濃度。采集水樣的同時(shí)使用德國(guó)pH 3310 SET 2型便攜式pH計(jì)進(jìn)行pH的測(cè)定。

1.4.4 土壤的采集與測(cè)定

稻田土壤于水稻生長(zhǎng)的基肥期、分蘗肥、穗肥期施肥后的第4 d采集, 采用交叉法隨機(jī)用土鉆采集0~20 cm的表層土壤, 每個(gè)小區(qū)隨機(jī)采集2個(gè)點(diǎn), 混勻后作為供試土壤。稱取6 g鮮土裝入100 mL的塑料瓶中, 加入50 mL 2 mol?L–1的KCl溶液進(jìn)行浸提, 在25 ℃恒溫、轉(zhuǎn)速 180 r?min–1條件下震蕩1 h, 過濾, 采用荷蘭Skalar連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定濾液中的銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用 Microsoft Excel 2017軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理, SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析, Origin 8.0和Microsoft Excel 2017作圖。采用單因素方差分析(ANOVA)和最小顯著性差異法(LSD)在0.05水平上比較不同處理的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 界面阻隔材料的成膜特性

PLA和LEC界面阻隔材料的原子力顯微鏡圖(Atomic Force Microscope, AFM)如圖1所示。在三維形貌結(jié)構(gòu)圖中, 顏色越淺, 表示相對(duì)位置越高; 而顏色越深, 表示相對(duì)位置越低?？梢钥闯? PLA和LEC的成分分布有一定的區(qū)域性, 但整體結(jié)構(gòu)較為平整穩(wěn)定, 且膜表面較為光滑。表明不同界面阻隔材料乳化后均有一定的成膜結(jié)構(gòu), 但不同成膜材料之間, 成膜效果有所不同。

2.2 不同材料對(duì)水稻產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成和氮肥利用率的影響

不同處理的水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成情況如表1所示。與CKU處理相比, 稻糠(RB)、聚乳酸(PLA)和卵磷脂(LEC)處理均顯著增加了水稻產(chǎn)量, 增幅分別為13.0%、21.0%和24.1%, 但3種添加材料之間無顯著差異。不同材料的添加對(duì)水稻的產(chǎn)量構(gòu)成情況也有一定的影響(表1)。除LEC處理外, 各處理的有效穗數(shù)均顯著高于CKU處理, 與CKU處理相比增加13.2%~23.2%, 其中PLA處理的有效穗數(shù)最高。各處理間的每穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率與CKU處理相比均無顯著差異。對(duì)于水稻的千粒重來說, 界面阻隔材料的添加降低了水稻的千粒重, 但各處理與CKU相比無顯著差異(除PLA處理外)。

圖1 聚乳酸(PLA)和卵磷脂(LEC)界面阻隔材料成膜的原子力顯微鏡圖(圖a為PLA處理, 圖b為L(zhǎng)EC處理)

表1 不同界面阻隔材料對(duì)水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

CK: 不施氮肥; CKU: 常規(guī)施肥; RB: 添加稻糠; PLA: 添加聚乳酸; LEC: 添加卵磷脂。同列不同小寫字母表示各處理間差異顯著(<0.05)。CK: no N fertilization; CKU: conventional fertilization without interface barrier materials; RB: conventional fertilization and rice bran application; PLA: conventional fertilization and polylactic acid application; LEC: conventional fertilization and lecithin application. Different lowercase letters in the same column indicate significant differences among treatments (< 0.05).

PLA和LEC兩種界面阻隔材料處理的地上部氮素吸收量均高于對(duì)照(CKU), 與對(duì)照相比分別增加11.8%和40.8%(表2)。其中LEC處理達(dá)顯著水平, 主要是顯著提高了秸稈氮素吸收量。稻糠RB處理則顯著降低了地上部的氮素吸收量。PLA和LEC兩種界面阻隔材料的添加均提高了氮肥利用率和氮肥農(nóng)學(xué)效率, 尤其是LEC處理, 氮肥利用率提高至40.3%, 顯著高于對(duì)照。3種添加材料的氮肥農(nóng)學(xué)效率均顯著高于CKU處理, 其中PLA處理的氮肥農(nóng)學(xué)效率最高, 為30.4%。RB處理氮肥利用率和籽粒收獲指數(shù)最低, 僅為8.5%和0.4, 均顯著低于對(duì)照。

表2 不同界面阻隔材料對(duì)水稻氮肥利用率、氮肥農(nóng)學(xué)效率和收獲指數(shù)的影響

CK: 不施氮肥; CKU: 常規(guī)施肥; RB: 添加稻糠; PLA: 添加聚乳酸; LEC: 添加卵磷脂。同列不同小寫字母表示各處理間差異顯著(<0.05)。CK: no N fertilization; CKU: conventional fertilization without interface barrier materials; RB: conventional fertilization and rice bran application; PLA: conventional fertilization and polylactic acid application; LEC: conventional fertilization and lecithin application. Differenct lowercase letters in the same column indicate significant differences among treatments (< 0.05).

2.3 不同材料對(duì)水稻施肥期氨揮發(fā)通量的影響

有研究表明, 氨揮發(fā)主要發(fā)生在施肥后的1周內(nèi), 施肥期內(nèi)的氨揮發(fā)積累量約占整個(gè)水稻周期的86%[20], 因此氨揮發(fā)測(cè)定在3次施肥期后的7 d內(nèi)。氨揮發(fā)日通量在施肥后1周內(nèi)整體呈現(xiàn)逐漸下降趨勢(shì)(圖2), 3個(gè)施肥期的峰值均出現(xiàn)在施肥后1~3 d內(nèi), 但在施肥后4~5 d后會(huì)有一個(gè)上升趨勢(shì)。施肥后前4 d各處理間氨揮發(fā)日通量差異較明顯, 第5~7 d(除分蘗期外)無明顯差別?；势诓煌牧系奶砑釉黾恿税睋]發(fā)通量, 尤其是稻糠處理。分蘗期CKU處理氨揮發(fā)日通量顯著高于其他處理, 而3種添加材料處理之間無明顯差別。

3種材料均在不同程度上減少了稻田累積氨揮發(fā)量, PLA處理的氨揮發(fā)累積量最低, 較CKU處理降低了19.9%, LEC和RB處理分別降低14.2%和12.3%, 但不同處理間差異不顯著(表3)。3個(gè)時(shí)期中, 穗肥期的氨揮發(fā)累積量明顯高于分蘗期和基肥期(除CKU處理外)。3種材料添加處理均提高了基肥期的累積氨揮發(fā)量, 稻糠處理最為明顯; 但顯著降低了分蘗期的累積氨揮發(fā)量, 以LEC處理最低; 對(duì)穗肥期的氨揮發(fā)影響不大, 但LEC處理有所提高。

2.4 不同材料對(duì)田面水濃度和pH的影響

圖2 3個(gè)肥期不同界面阻隔材料處理的稻田氨揮發(fā)日通量變化

CK: 不施氮肥; CKU: 常規(guī)施肥; RB: 添加稻糠; PLA: 添加聚乳酸; LEC: 添加卵磷脂。CK: no N fertilization; CKU: conventional fertilization without interface barrier materials; RB: conventional fertilization and rice bran application; PLA: conventional fertilization and polylactic acid application; LEC: conventional fertilization and lecithin application.

表3 不同界面阻隔材料對(duì)水稻不同施肥期氨揮發(fā)累積損失量的影響

CK: 不施氮肥; CKU: 常規(guī)施肥; RB: 添加稻糠; PLA: 添加聚乳酸; LEC: 添加卵磷脂。同列不同小寫字母表示各處理間差異顯著(<0.05)。CK: no N fertilization; CKU: conventional fertilization without interface barrier materials; RB: conventional fertilization and rice bran application; PLA: conventional fertilization and polylactic acid application; LEC: conventional fertilization and lecithin application. Different lowercase letters in the same column indicate significant differences among treatments (< 0.05).

圖 3 3個(gè)肥期不同界面阻隔材料對(duì)稻田田面水濃度的影響

CK: 不施氮肥; CKU: 常規(guī)施肥; RB: 添加稻糠; PLA: 添加聚乳酸; LEC: 添加卵磷脂。CK: no N fertilization; CKU: conventional fertilization without interface barrier materials; RB: conventional fertilization and rice bran application; PLA: conventional fertilization and polylactic acid application; LEC: conventional fertilization and lecithin application.

3個(gè)施肥期田面水pH的范圍和均值如表4所示。在基肥期, 施加界面阻隔材料處理的田面水pH均值都略高于CKU處理, 但不同處理間差異不顯著。但在分蘗期和穗肥期, 施加界面阻隔材料的田面水平均pH比CKU低0.01~0.4個(gè)單位, 其中, RB處理在分蘗期和穗肥期均最低。

表4 3個(gè)施肥期不同界面阻隔材料對(duì)稻田田面水pH的影響

CK: 不施氮肥; CKU: 常規(guī)施肥; RB: 添加稻糠; PLA: 添加聚乳酸; LEC: 添加卵磷脂。同列不同小寫字母表示各處理間差異顯著(<0.05)。CK: no N fertilization; CKU: conventional fertilization without interface barrier materials; RB: conventional fertilization and rice bran application; PLA: conventional fertilization and polylactic acid application; LEC: conventional fertilization and lecithin application. Different lowercase letters in the same column indicate significant differences among treatments (< 0.05).

2.5 不同材料對(duì)土壤礦質(zhì)態(tài)氮含量的影響

3 討論

3.1 不同界面阻隔材料對(duì)水稻產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成和氮肥利用率的影響

水稻產(chǎn)量是植株物質(zhì)積累、轉(zhuǎn)運(yùn)和分配的最終結(jié)果[21]。氮肥利用率通過反映作物對(duì)土壤中肥料氮的吸收與利用效果來體現(xiàn)[22]。許前欣等[11]研究表明, 添加聚乳酸、卵磷脂和稻糠界面阻隔材料能增產(chǎn)5.8%~6.8%, 且提高氮肥利用率6.5%~11.6%。尹斌等[23]研究也表明, 界面阻隔材料的添加能增產(chǎn)4%~12%。本研究結(jié)果表明, 添加PLA和LEC界面阻隔材料能增加13.0%~24.1%的水稻產(chǎn)量和5.5%~19.0%的氮肥利用率, 這與前人[9]的研究結(jié)果一致, 說明界面阻隔材料的施用可較好地滿足作物生育后期生殖生長(zhǎng)對(duì)氮素的需求。

表5 不同界面阻隔材料下稻田氨揮發(fā)日通量與田面水pH、氮濃度的相關(guān)性

CK: 不施氮肥; CKU: 常規(guī)施肥; RB: 添加稻糠; PLA: 添加聚乳酸; LEC: 添加卵磷脂。*和***分別表示<0.05和<0.001。CK: no N fertilization; CKU: conventional fertilization without interface barrier materials; RB: conventional fertilization and rice bran application; PLA: conventional fertilization and polylactic acid application; LEC: conventional fertilization and lecithin application. * and *** represent significant correlation at< 0.05 and< 0.001, respectively.

圖4 不同界面阻隔材料水稻分蘗期施肥4 d后的土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量

CK: 不施氮肥; CKU: 常規(guī)施肥; RB: 添加稻糠; PLA: 添加聚乳酸; LEC: 添加卵磷脂。不同小寫字母表示各處理間差異顯著(<0.05)。CK: no N fertilization; CKU: conventional fertilization without interface barrier materials; RB: conventional fertilization and rice bran application; PLA: conventional fertilization and polylactic acid application; LEC: conventional fertilization and lecithin application. Different lowercase letters indicate significant differences among treatments (< 0.05).

3.2 不同界面阻隔材料對(duì)稻田氨揮發(fā)的影響

4 結(jié)論

3)綜合來說, PLA處理不僅顯著增加了水稻產(chǎn)量和氮肥利用率, 還有一定的降低氨揮發(fā)作用, 在稻田增產(chǎn)減排中具有潛在應(yīng)用前景, 但后續(xù)關(guān)于界面阻隔材料對(duì)稻田產(chǎn)量和氨揮發(fā)的影響機(jī)制還需進(jìn)一步研究。

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Effects of interface barrier materials on rice yield, nitrogen use efficiency, and NH3volatilization*

WANG Mengfan1,2, YU Yingliang1, YANG Bei1, HOU Pengfu1, YANG Linzhang1, XUE Lihong1**, SUN Qingye2

(1. Key Lab of Agro-Environment in Downstream of Yangtze Plain, Ministry of Agriculture and Rural Affairs / Institute of Agricultural Resources and Environment, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China; 2. College of Resources and Environmental Engineering, Anhui University, Hefei 230601, China)

Interface barrier materials; Surface molecular film; Rice bran; Rice field; Nitrogen use efficiency; NH3volatilization

S5-33

10.13930/j.cnki.cjea.200049

王夢(mèng)凡, 俞映倞, 楊梖, 侯朋福, 楊林章, 薛利紅, 孫慶業(yè). 界面阻隔材料對(duì)稻田產(chǎn)量、氮肥利用率和氨揮發(fā)排放的影響[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)(中英文), 2020, 28(6): 803-812

WANG M F, YU Y L, YANG B, HOU P F, YANG L Z, XUE L H, SUN Q Y.Effects of interface barrier materials on rice yield, nitrogen use efficiency, and NH3volatilization[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2020, 28(6): 803-812

* 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題(2016YFD0801101)和江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金[CX(19)3646]資助

薛利紅, 主要研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)面源污染治理。E-mail: njxuelihong@gmail.com

王夢(mèng)凡, 主要研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)面源污染治理。E-mail: 15855966880@163.com

2020-01-28

2020-03-31

* This study was supported by the National Key Research and Development Project of China (2016YFD0801101) and the Jiangsu Agricultural Science and Technology Innovation Fund [CX(19)3646].

, E-mail: njxuelihong@gmail.com

Jan. 28, 2020;

Mar. 31, 2020