王柏秋　全革　劉中卓　呂小紅

摘? 要：以穗型直立的緊湊型水稻品種沈農(nóng)07425和穗型彎曲的松散型水稻品種秋光為材料，在不同氮素水平下研究兩種株型水稻品種的土壤氨化強(qiáng)度和氮肥利用率。結(jié)果表明，沈農(nóng)07425 施氮處理的土壤氨化強(qiáng)度隨生育進(jìn)程的推進(jìn)表現(xiàn)為上升趨勢(shì)，松散型秋光施氮處理的土壤氨化強(qiáng)度隨生育進(jìn)程的推進(jìn)表現(xiàn)為下降趨勢(shì)，但兩品種間土壤氨化強(qiáng)度均呈現(xiàn)N1>N2>N3的關(guān)系。沈農(nóng)07425的氮肥農(nóng)學(xué)利用率遵循N1>N2>N3的趨勢(shì)，秋光N2處理的氮肥農(nóng)學(xué)利用率最大。土壤氨化強(qiáng)度受品種株型、施氮水平及二者交互作用共同影響。為減少氮素氨化損失，建議不同株型水稻品種采取相應(yīng)追氮模式，緊湊型沈農(nóng)07425適宜低氮、氮肥早施，而松散型秋光中氮、氮肥晚施。

關(guān)鍵詞：氮;株型;氨化強(qiáng)度;氮肥農(nóng)學(xué)利用率

Study on Soil Ammonification Intensity and Nitrogen Fertilizer Utilization Efficiency between Different Plant Type Rice under Several Nitrogen Levels

WANG Bai-qiu ， QUAN-Ge ， LIU Zhong-zhuo ， LV Xiao-hong*

（Liaoning Institute of Saline-Alkali Land Utilization， Panjin Liaoning 124010， China）

Abstract： The soil ammonification intensity of Shennong-07425 under the nitrogen application treatments showed an upward trend with the advancement of growth process， while that of loose Akihikari showed a downward trend. However， the soil ammonification intensity between the two varieties showed a relationship of N1>N2>N3. The nitrogen agronomy efficiency of Shennong-07425 followed a trend of N1>N2>N3， and Akihikari get its highest nitrogen agronomy efficiency under N2 treatment. The soil ammonification intensity was influenced by the variety， nitrogen application and their interaction. To reduce nitrogen ammoniation loss， it is recommended to adopt corresponding nitrogen application modes for different plant types of rice varieties. The compact type Shennong-07425 is suitable for early application of low nitrogen ， while the loose type Akihikari is suitable for late application of medium nitrogen.

Key words： Nitrogen; Plant type; Ammonifying intensity; Nitrogen agronomy efficiency

氮素是土壤中重要的養(yǎng)分限制因子，也是水稻生長中不可缺少的最重要營養(yǎng)元素，外施氮肥不僅可調(diào)節(jié)作物產(chǎn)量品質(zhì)，還影響氮肥的利用效率[1]。研究證明，在施用氮肥的前提下，水稻所需氮素有50%以上來自土壤[2]，而土壤供氮的主要方式來自于土壤有機(jī)氮的礦化[3]。氨化作用指微生物分解有機(jī)氮化物產(chǎn)生氨的過程，土壤中氨化作用的強(qiáng)弱除與有機(jī)含氮化合物的數(shù)量有關(guān)外，還受土壤環(huán)境條件的影響[4]。稻田氮肥損失中，氨揮發(fā)占很大比例，也是稻田氮肥損失的主要機(jī)制之一。目前稻田土壤氮礦化、氨化研究主要圍繞熱帶和亞熱帶地區(qū)[5，6]，而北方溫帶地區(qū)稻田土壤氨化方面的報(bào)道較少。因此，在當(dāng)前化肥減施的大背景下，以北方稻區(qū)育成的穗型直立的緊湊型水稻品種沈農(nóng)07425和穗型彎曲的松散型水稻品種秋光為試材，進(jìn)行施氮條件下不同株型水稻品種土壤氨化研究，旨在了解北方溫帶稻田土壤的氨化特征，以期豐富水稻土壤研究理論，為不同株型水稻品種的科學(xué)施肥、提高肥料利用效率提供理論依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)在沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所進(jìn)行，以穗型直立、株型緊湊的沈農(nóng)07425和穗型彎曲、株型松散的秋光為試驗(yàn)材料。

1.2? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用盆栽方式，盆缽直徑30 cm，高26 cm，裝土13.25 kg/盆。土壤基本理化性質(zhì)如下：全氮含量為1.1 g/kg，全磷含量為2.8 g/kg，全鉀含量為34 g/kg，水解氮84.5 mg/kg，有效磷38.3 mg/kg，有效鉀138.7 mg/kg，有機(jī)質(zhì)29.8 g/kg，pH 值5.65。

參考毛達(dá)如[7]的《植物營養(yǎng)研究法》設(shè)定5個(gè)氮肥水平：低氮（N1，施氮0.1 g/kg土壤）、中氮（N2，施氮0.15 g/kg土壤）、高氮（N3，施氮0.2 g /kg土壤）、完全不施肥（CK）、不施氮肥（PK，磷鉀肥正常施用）。3次重復(fù)，完全隨機(jī)排列。施用磷酸二銨300 kg/hm2，氯化鉀225 kg/hm2。氮肥分基肥、蘗肥、穗肥（按5：3：2比例）施入，其中以尿素作為基肥，硫酸銨作為蘗肥、穗粒肥追施，磷肥和鉀肥作為基肥施入。4月12日育苗，5月20日插秧，3穴/盆，1株/穴。降雨天氣用遮雨棚防止氮素?fù)p失。其它栽培管理措施同生產(chǎn)田。

1.3? 測(cè)定指標(biāo)及方法

分別于分蘗期（T1）、拔節(jié)孕穗期（T2）、齊穗期（T3）、灌漿15 d（T4）、灌漿30 d（T5）、灌漿45 d（T6）取根系土壤用萘氏試劑比色法[8]測(cè)定土壤氨化強(qiáng)度。

1.4? 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用Microsoft Excel和DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)分析。

氮肥農(nóng)學(xué)利用率：施氮肥區(qū)與不施氮肥區(qū)稻谷產(chǎn)量之差與施氮量之比，即單位施氮量的產(chǎn)量增加量。（單位：kg/kg）

2? 結(jié)果與分析

2.1? 施氮條件下不同株型水稻土壤氨化強(qiáng)度隨生育期的變化

如圖1可知，沈農(nóng)07425的N1、N2和N3處理的土壤氨化強(qiáng)度隨生育進(jìn)程的變化走勢(shì)較為相似，整體上表現(xiàn)為上升趨勢(shì)，都在齊穗期達(dá)最低值，灌漿45 d的土壤氨化強(qiáng)度較大，且土壤氨化強(qiáng)度呈現(xiàn)N1>N2>N3的關(guān)系，N1處理的土壤氨化強(qiáng)度較N2、N3高0.43%、7.90%;PK、CK處理在灌漿15 d土壤氨化強(qiáng)度大幅度提升，達(dá)到整個(gè)生育期的最大值，其它生育時(shí)期與N1、N2和N3處理間差異不大。秋光各處理間差異較大：PK、CK處理與沈農(nóng)07425的相似，形成W型走勢(shì)，而N1、N2和N3處理的土壤氨化強(qiáng)度隨生育進(jìn)程的變化走勢(shì)則與沈農(nóng)07425有所區(qū)別，整體上表現(xiàn)為下降趨勢(shì)，N2、N3處理在拔節(jié)期時(shí)表現(xiàn)出極顯著的上升趨勢(shì)，隨后下降，N1處理分蘗期到齊穗期極顯著下降，灌漿后期也表現(xiàn)出微弱的下降趨勢(shì)。各施氮處理間土壤氨化強(qiáng)度呈現(xiàn)N1>N2>N3的關(guān)系。由此可見，無論施肥與否，隨水稻生育期的變化均表現(xiàn)在齊穗期有最低的土壤氨化強(qiáng)度，而不施氮處理在灌漿15 d土壤氨化強(qiáng)度很高，可能是因?yàn)橥寥赖厥顾就寥涝诠酀{15 d表現(xiàn)出了抑制氨化作用的環(huán)境，沈農(nóng)07425成熟期土壤氨化強(qiáng)度大于分蘗和拔節(jié)期，而秋光分蘗和拔節(jié)期的土壤氨化強(qiáng)度大于成熟期。秋光的低氮處理在拔節(jié)期的表現(xiàn)不同于中氮和高氮處理。

分蘗期和灌漿15 d左右氮肥對(duì)土壤的氨化強(qiáng)度有抑制作用，使PK、CK處理的土壤氨化強(qiáng)度極顯著高于N1、N2和N3，沈農(nóng)07425的高中低氮三種處理間的整體差異不明顯，說明施氮量對(duì)土壤氨化強(qiáng)度影響沒有顯著差異，秋光的N1處理在拔節(jié)期表現(xiàn)為極顯著低于其他各處理，說明此時(shí)秋光各處理間的土壤氨化強(qiáng)度產(chǎn)生很大變化，低氮肥處理使秋光土壤氨化強(qiáng)度變小，而在成熟期施氮使土壤氨化強(qiáng)度明顯降低。

可見，施氮處理后期兩品種間差異極顯著，表現(xiàn)為沈農(nóng)07425的土壤氨化強(qiáng)度高于秋光，而前期，秋光與沈農(nóng)07425的只有N1的差異不明顯，其他處理均極顯著高于沈農(nóng)07425。沈農(nóng)07425與秋光在低氮條件土壤的氨化強(qiáng)度表現(xiàn)相似。因此，品種的不同使其施氮處理的土壤氨化強(qiáng)度在成熟期產(chǎn)生極顯著的差異，說明不同株型水稻品種在成熟期土壤氨化強(qiáng)度上差異表現(xiàn)明顯，松散型秋光土壤氨化強(qiáng)度比緊湊型沈農(nóng)07425低。

2.2? 品種株型與施氮水平對(duì)土壤氨化作用強(qiáng)度的交互作用

表1中品種株型與施氮水平對(duì)土壤氨化作用強(qiáng)度的影響表明，分蘗期、拔節(jié)期、灌漿30 d和灌漿45 d土壤氨化作用強(qiáng)度受品種株型因素影響達(dá)到了極顯著水平，而施氮水平對(duì)土壤氨化作用強(qiáng)度的影響在分蘗期、灌漿15 d和灌漿30 d達(dá)到極顯著水平。此外，品種株型和施氮水平對(duì)土壤氨化作用強(qiáng)度的影響存在一定的正交互作用，除灌漿30 d外各生育期均達(dá)極顯著水平，說明品種株型與施氮水平的交互作用對(duì)土壤氨化作用強(qiáng)度產(chǎn)生較大影響。

2.3? 施氮條件下不同株型水稻品種氮肥利用率的比較

由表2所示，兩品種各施氮處理的氮肥農(nóng)學(xué)利用率在與PK、CK對(duì)照分別比較時(shí)差異較大。與PK做比較時(shí)，沈農(nóng)07425的氮肥農(nóng)學(xué)利用率較小，而秋光的氮肥農(nóng)學(xué)利用率較大，N1、N2和N3三個(gè)處理下，秋光的氮肥農(nóng)學(xué)利用率均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于沈農(nóng)07425的氮肥農(nóng)學(xué)利用率。沈農(nóng)07425在N3處理下氮肥農(nóng)學(xué)利用率最大，秋光在N2處理下氮肥農(nóng)學(xué)利用率最大。

與CK做比較時(shí)，兩株型品種的氮肥農(nóng)學(xué)利用率均較大，且沈農(nóng)07425的氮肥農(nóng)學(xué)利用率大于秋光的氮肥農(nóng)學(xué)利用率。沈農(nóng)07425的氮肥農(nóng)學(xué)利用率遵循N1>N2>N3的趨勢(shì)，且N1與N3處理間差異顯著。秋光N2處理的氮肥農(nóng)學(xué)利用率最大。沈農(nóng)07425的N1處理的氮肥農(nóng)學(xué)利用率達(dá)到34.84 kg/kg，較N2、N3處理的氮肥農(nóng)學(xué)利用率分別提高48.13%、59.45%。秋光N2處理的氮肥農(nóng)學(xué)利用率達(dá)到22.20 kg/kg，較N1、N3處理的氮肥農(nóng)學(xué)利用率分別提高26.42%、10.89%。以PK、CK為對(duì)照，兩株型品種氮肥農(nóng)學(xué)利用率的差異說明，以PK為對(duì)照的單位施氮量的產(chǎn)量增加量小于以CK為對(duì)照的單位施氮量的產(chǎn)量增加量，這與PK處理下產(chǎn)量大于CK處理的結(jié)果吻合。

分析品種株型與施氮水平對(duì)氮肥農(nóng)學(xué)利用率的交互作用發(fā)現(xiàn)，以PK為對(duì)照的氮肥農(nóng)學(xué)利用率受品種影響達(dá)到顯著水平（表1）。

2.4? 施氮水平與不同株型水稻品種土壤氨化強(qiáng)度及氮肥利用率的相關(guān)分析

由表3可知，拔節(jié)孕穗期、灌漿15 d的氨化作用強(qiáng)度（T2、T4）與氮肥農(nóng)學(xué)利用率（與PK比較）極顯著正相關(guān)，灌漿45 d的氨化作用強(qiáng)度（T6）與氮肥農(nóng)學(xué)利用率（與PK比較）顯著負(fù)相關(guān)。齊穗期的氨化作用強(qiáng)度（T3）與施氮水平顯著正相關(guān)。氮肥農(nóng)學(xué)利用率與施氮水平相關(guān)性未達(dá)到顯著水平。

3? 結(jié)論與討論

稻田氮肥損失中，氨揮發(fā)占比約20%，也是稻田氮肥損失的主要機(jī)制之一[9]。稻田的氨揮發(fā)與土壤的氨化強(qiáng)度是一個(gè)問題的兩方面的指標(biāo)表現(xiàn)形式，土壤氨化強(qiáng)度表達(dá)了稻田氨揮發(fā)的潛力。孫宇賀[10]研究發(fā)現(xiàn)，單施無機(jī)肥、單施有機(jī)肥、無機(jī)肥與有機(jī)肥配施這3 種不同施肥方式下稻田土壤的氨化過程在氮礦化過程中占有重要地位。顧春朝[11]進(jìn)一步研究認(rèn)為，淹水培養(yǎng)的前7天土壤均表現(xiàn)出強(qiáng)烈的氨化和硝化作用，隨著培養(yǎng)時(shí)期延長，氨化過程仍然持續(xù)發(fā)生，且淹水培養(yǎng)的施肥稻田土壤礦化過程均以氨化過程為主。不同施肥措施對(duì)土壤硝態(tài)氮氨化過程的影響具有顯著差異，研究表明長期施氮會(huì)導(dǎo)致土壤硝態(tài)氮氨化速率隨著氮肥施用量的增加而減小[12]，且分蘗期土壤硝態(tài)氮氨化潛力最高[13]。由研究可得，無論施肥與否，隨水稻生育期的變化均表現(xiàn)在齊穗期有最低的土壤氨化強(qiáng)度，而不施加氮肥的處理在灌漿15 d有很高的土壤氨化強(qiáng)度，可能是因?yàn)橥寥赖厥顾就寥涝诠酀{15 d表現(xiàn)出了抑制氨化作用的環(huán)境，沈農(nóng)07425在成熟期的土壤氨化強(qiáng)度大于分蘗和拔節(jié)期，而秋光分蘗和拔節(jié)期的土壤氨化強(qiáng)度大于成熟期。秋光的低氮處理在拔節(jié)期的表現(xiàn)不同于中氮和高氮處理。分蘗期和灌漿15 d左右氮肥對(duì)土壤的氨化強(qiáng)度有抑制作用，使未施加氮肥的PK、CK處理的土壤氨化強(qiáng)度極顯著高于施氮處理，沈農(nóng)07425的高中低氮三種處理間的整體差異不明顯，說明氮肥施用量對(duì)其土壤氨化強(qiáng)度影響沒有顯著差異，秋光的低氮處理在拔節(jié)期時(shí)表現(xiàn)為極顯著低于其他各處理，說明拔節(jié)期使秋光各處理間的土壤氨化強(qiáng)度產(chǎn)生很大變化，低氮肥處理使秋光土壤氨化強(qiáng)度變小，而在成熟期施氮使土壤氨化強(qiáng)度明顯降低。施加氮肥的處理后期兩品種間差異極顯著，表現(xiàn)為沈農(nóng)07425的土壤氨化強(qiáng)度高于秋光，而前期秋光與沈農(nóng)07425的只有低氮處理的差異不明顯，其他處理秋光均極顯著高于沈農(nóng)07425?？梢?，品種的不同使其施氮處理的土壤氨化強(qiáng)度在成熟期產(chǎn)生極顯著的差異，不同株型水稻品種在成熟期土壤氨化強(qiáng)度上差異表現(xiàn)明顯，松散型秋光土壤氨化強(qiáng)度比緊湊型沈農(nóng)07425低。土壤氨化強(qiáng)度受品種株型、施氮水平及二者交互作用共同影響。

適量施氮會(huì)促進(jìn)水稻生長發(fā)育和養(yǎng)分轉(zhuǎn)化，但施氮過量會(huì)導(dǎo)致水稻營養(yǎng)生長過剩和貪青晚熟，造成肥料利用率的降低、化肥資源的浪費(fèi)和生態(tài)環(huán)境的污染[14]。張洪程等[15]研究認(rèn)為，氮肥利用率隨施氮量的增加而增加，至中肥處理達(dá)最大值，而高肥處理則顯著降低。本研究取得相似的結(jié)果，沈農(nóng)07425的氮肥農(nóng)學(xué)利用率遵循N1>N2>N3的趨勢(shì)，秋光N2處理的氮肥農(nóng)學(xué)利用率最大。結(jié)合兩個(gè)品種的土壤氨化強(qiáng)度，沈農(nóng)07425 施氮處理的土壤氨化強(qiáng)度隨生育進(jìn)程的推進(jìn)表現(xiàn)為上升趨勢(shì)，松散型秋光施氮處理的土壤氨化強(qiáng)度隨生育進(jìn)程的推進(jìn)表現(xiàn)為下降趨勢(shì)，兩品種間土壤氨化強(qiáng)度均呈現(xiàn)N1>N2>N3的關(guān)系，建議不同株型水稻品種采取不同的施氮模式以減少氮素氨化損失，其中，緊湊型品種沈農(nóng)07425適宜較低施氮量且氮肥盡早追施，而松散型品種秋光適宜中等施氮量且氮肥盡可能晚施。

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基金項(xiàng)目：遼寧省博士科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目（20141169），遼寧省科技廳重大攻關(guān)項(xiàng)目（2008201002）。

收稿日期：2023-04-28

作者簡(jiǎn)介：王柏秋（1965-），男，副研究員，主要從事作物高產(chǎn)栽培研究工作。

*通訊作者：呂小紅（1983-），女，研究員，主要從事水稻高產(chǎn)栽培研究工作。