陳玥 宮亮 金丹丹 張?chǎng)?李波 鄒曉錦 隋世江 葉鑫 劉艷

（遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營(yíng)養(yǎng)與環(huán)境資源研究所，110161，遼寧沈陽(yáng)）

水稻是中國(guó)主要的糧食作物，占中國(guó)糧食總產(chǎn)量的1/3，對(duì)保障中國(guó)糧食安全起著舉足輕重的作用。氮肥是影響作物產(chǎn)量的主要因子之一，對(duì)糧食增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率高達(dá)40%[1]，我國(guó)稻田氮肥消費(fèi)量占氮肥總消費(fèi)量的30%以上[2]，但當(dāng)季回收利用率僅為27.2%[3]，過(guò)量的氮肥投入一方面增加了生產(chǎn)成本，降低了氮肥利用效率，另一方面，導(dǎo)致氮素以各種途徑流失到環(huán)境中，引發(fā)了一系列環(huán)境問(wèn)題[4-5]。研究以維持作物高產(chǎn)和降低環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)為限量依據(jù)的氮肥施用量，對(duì)保障國(guó)家糧食和環(huán)境安全具有重要意義[6]。目前，我國(guó)常用的推薦施肥方法有基于土壤養(yǎng)分的推薦施肥方法，如通過(guò)測(cè)土配方施肥法設(shè)計(jì)“3414”田間試驗(yàn)來(lái)建立推薦施肥指標(biāo)體系，實(shí)現(xiàn)平衡施肥，提高作物產(chǎn)量[7]；基于作物的推薦施肥方法，有實(shí)時(shí)氮肥管理模式[8]和實(shí)時(shí)實(shí)地氮肥管理技術(shù)[9]，根據(jù)水稻氮素營(yíng)養(yǎng)狀況實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)氮肥用量，實(shí)現(xiàn)了田塊尺度的氮肥精量管理[10]；通過(guò)肥料效應(yīng)函數(shù)法建立作物產(chǎn)量與肥料用量的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，可作為推薦施肥的依據(jù)[11-12]；基于作物產(chǎn)量反應(yīng)和農(nóng)學(xué)效率的農(nóng)田養(yǎng)分專家系統(tǒng)（nutrient expert）以多年多點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，在測(cè)土條件不充分時(shí)，仍可針對(duì)農(nóng)田快速生成個(gè)性化的施肥方案[13]，實(shí)現(xiàn)節(jié)肥增效[14]。上述推薦施肥方法分別提出了有利于土壤肥力、作物生長(zhǎng)或者減少氮肥損失的氮肥推薦施用量，但利用不同推薦施肥方法確定的施肥量往往存在差異。王永歡等[15]利用一元二次方程函數(shù)模型計(jì)算得出遼河三角洲稻區(qū)最佳純N 用量為270～315kg/hm2，李波等[16]利用線性加平臺(tái)肥料效應(yīng)函數(shù)法計(jì)算該地區(qū)合理施氮量為221～235kg/hm2，應(yīng)用“作物理論施氮量”[17]計(jì)算得到該區(qū)域水稻氮肥推薦用量為214～245kg/hm2，氮素歸還指數(shù)（RNRI）法[18]則預(yù)測(cè)該地區(qū)合理氮素投入量為209kg/hm2。已有研究在氮肥區(qū)域宏觀用量推薦及田塊尺度上的微觀調(diào)節(jié)方面取得了很大進(jìn)展，然而氮肥推薦用量的周年變化及其影響因素則少見(jiàn)報(bào)道。本研究通過(guò)8 年的田間定位試驗(yàn)，研究氮肥輸入（施肥、灌溉、降水）和輸出（作物吸收、損失、土壤殘留）等土壤氮素表觀平衡影響因子年際間變化特征，分析其對(duì)推薦施氮量周年變化的影響，為科學(xué)制定氮肥減施奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

遼河三角洲稻區(qū)是北方單季粳稻主產(chǎn)區(qū)之一，水稻常年種植面積在15.33 萬(wàn)hm2（230 萬(wàn)畝）以上，產(chǎn)量最高可達(dá)12 750kg/hm2，但氮肥投入量較大，農(nóng)民習(xí)慣純氮施用量可達(dá)260～300kg/hm2。試驗(yàn)于2011-2018 年在遼寧省盤(pán)錦市盤(pán)山縣墻子鎮(zhèn)航呈農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行，該地位于遼河三角洲中心地帶，屬溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候類(lèi)型，年均降水量650mm，年均氣溫8℃～9℃，無(wú)霜期165～170d。供試土壤為鹽堿型水稻土，0～20cm 土壤理化性質(zhì)為pH 8.2、有機(jī)質(zhì)22.57g/kg、全氮 1.42g/kg、堿解氮105.24mg/kg、有效磷 21.61mg/kg、速效鉀164.22mg/kg、容重1.39g/cm3。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)置6 個(gè)氮肥水平，純氮用量分別為0（N0）、160（N160）、210（N210）、260（N260）、315（N315）和420kg/hm2（N420），小區(qū)面積50m2，3 次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。氮肥為尿素（含N 46%），基肥:分蘗肥:穗粒肥=40:30:30。各處理磷肥（P2O5）和鉀肥（K2O）用量均為90kg/hm2，磷肥為磷酸二銨（P2O546%，N 18%）和過(guò)磷酸鈣（P2O518%），鉀肥為氯化鉀（K2O 60%），全部基施。各小區(qū)之間用PVC 板分隔并筑埂，PVC 板埋深30cm，以減少小區(qū)間肥水滲透。各小區(qū)均設(shè)有單獨(dú)的排水口和進(jìn)水口，單排單灌。供試水稻品種為鹽豐47，插秧密度為30cm×16.5cm。每年5 月下旬插秧，10 月上旬收獲，田間管理措施按當(dāng)?shù)亓?xí)慣統(tǒng)一進(jìn)行管理。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

用LXS-15E 型流量計(jì)測(cè)定各小區(qū)灌溉量，再折算成單位面積灌溉量。每次灌溉開(kāi)始15min 后，取灌渠中段水樣500mL，3 次重復(fù)。用SDM6A 型雨量器測(cè)定降水量并收集雨水樣品，24h 降水量超過(guò)5mm 時(shí)，單獨(dú)采集降水水樣；全年所有小于5mm降水的水樣混合成一個(gè)樣品。雨水樣品和灌溉水樣品采集后立即冷凍保存，并于1 個(gè)月內(nèi)完成化驗(yàn)。采用連續(xù)流動(dòng)分析儀（AA3，德國(guó)布朗盧比公司）測(cè)定樣本NO3--N 和NH4+-N 含量。

收獲后每個(gè)小區(qū)用“十字交叉”法采取5 點(diǎn)土壤樣品，采樣深度20cm，混合為1 個(gè)土樣。冷藏保存帶回實(shí)驗(yàn)室后立即測(cè)定，如當(dāng)天未能完成測(cè)定，將樣品放置-20℃冰柜中保存。用烘干法測(cè)定新鮮土壤水分含量，用連續(xù)流動(dòng)分析儀（AA3，德國(guó)布朗盧比公司）測(cè)定新鮮土壤樣本NO3--N 和NH4+-N 含量。

水稻成熟后，各處理隨機(jī)選3 塊樣方測(cè)定水稻產(chǎn)量，每個(gè)樣方6m2，將樣方產(chǎn)量折算成單位面積產(chǎn)量。各處理隨機(jī)取10 穴水稻，按莖、葉和籽粒分別測(cè)定全氮含量，測(cè)定方法為H2SO4―H2O2消煮―凱氏定氮法。

1.4 模型選擇

二次項(xiàng)、指數(shù)、直線及直線加平臺(tái)等肥料效應(yīng)函數(shù)分別適用于不同條件下計(jì)算肥料用量和作物產(chǎn)量的相關(guān)性。函數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的擬合程度、同一產(chǎn)量水平下推薦施肥量的節(jié)省程度和穩(wěn)定性是選擇效應(yīng)函數(shù)的3 個(gè)重要條件[19]。作物產(chǎn)量與肥料用量?jī)烧叻蠄?bào)酬遞減率關(guān)系，因此，通常利用二次多項(xiàng)式函數(shù)模型計(jì)算作物最高理論產(chǎn)量及對(duì)應(yīng)的施肥量。而近年來(lái)，隨著育種水平的不斷提高，高產(chǎn)作物品種通常具有基礎(chǔ)產(chǎn)量高、耐肥水、抗倒伏等特點(diǎn)，在某一產(chǎn)量范圍內(nèi)，施肥量與作物產(chǎn)量無(wú)顯著相關(guān)性，產(chǎn)量和施氮量曲線在適宜施氮量附近已相當(dāng)平緩，少量增加或減少氮肥的施用量對(duì)產(chǎn)量的影響很小[6,20]，因此，可應(yīng)用線性加平臺(tái)函數(shù)擬合作物產(chǎn)量與施氮量的相關(guān)性[21]，計(jì)算得到作物目標(biāo)產(chǎn)量和推薦施氮量。

1.5 計(jì)算方法和數(shù)據(jù)分析

1.5.1 計(jì)算方法 降雨量（m3/hm2）=降雨量/1000×10000；降雨攜氮量（kg/hm2）=降雨量×（銨態(tài)氮含量+硝態(tài)氮含量）/103/106；植株吸氮量（kg）=（籽粒含氮量×籽粒產(chǎn)量+秸稈含氮量×秸稈產(chǎn)量）/1000；氮素收獲指數(shù)（%）=籽粒氮素積累量/植株氮素積累總量×100；無(wú)機(jī)氮素表觀損失（kg）=（施氮量+土壤起始無(wú)機(jī)氮+土壤氮素凈礦化量）–（作物吸收氮+收獲后土壤殘留無(wú)機(jī)氮），無(wú)機(jī)氮素表觀損失是指銨態(tài)氮和硝態(tài)氮以徑流、淋溶和揮發(fā)等途徑損失的氮素。土壤氮素凈礦化量（kg）=不施氮小區(qū)作物吸氮量+不施氮肥區(qū)土壤殘留無(wú)機(jī)氮–不施氮肥區(qū)土壤起始無(wú)機(jī)氮；其中，氮素礦化是根據(jù)無(wú)氮區(qū)作物吸氮量與試驗(yàn)前后土壤無(wú)機(jī)氮的凈變化來(lái)加以估計(jì)，由于不考慮氮肥的激發(fā)效應(yīng)，故假定施肥處理的土壤礦化量和無(wú)肥區(qū)相同。土壤殘留無(wú)機(jī)氮含量（kg）=（銨態(tài)氮含量+硝態(tài)氮含量）×土層深度×容重×面積/103/106，式中，土層深度為20cm，容重為1.39g/cm3，面積為10 000m2。

1.5.2 推薦施氮量年際間變化因素分析 氮表觀平衡理論認(rèn)為[17]，農(nóng)田氮投入與氮輸出應(yīng)該保持動(dòng)態(tài)平衡，其中氮投入包括化學(xué)氮肥（fertilizer nitrogen，F(xiàn)N）、降雨（nitrogen in precipitation，PN）及灌溉（nitrogen in irrigation，IN）帶入農(nóng)田的氮素和土壤無(wú)機(jī)氮礦化（soil inorganic nitrogen mineralization，SIN）。氮輸出包括植株吸收氮（nitrogen uptake，UN）、土壤殘留無(wú)機(jī)氮（soil residual inorganic nitrogen，SRN）和各種途徑損失的氮素（nitrogen losses，LN）。農(nóng)田氮投入與輸出符合以下關(guān)系：

由此推導(dǎo)出兩者變量符合以下關(guān)系：

因此，影響化學(xué)氮肥投入量變化的因素應(yīng)該與降雨及灌溉帶入農(nóng)田的氮素、農(nóng)田土壤氮庫(kù)、植株吸收氮量及各種途徑損失的氮素等相關(guān)。

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2007和SPSS 19 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 推薦施肥量的年際間變化

利用線性加平臺(tái)函數(shù)和二次多項(xiàng)式函數(shù)分別計(jì)算2011-2018 年目標(biāo)產(chǎn)量及推薦施氮量、最高產(chǎn)量及最高產(chǎn)量施氮量，其年際間變化趨勢(shì)（圖1）表明，試驗(yàn)區(qū)目標(biāo)產(chǎn)量在9860～10 019kg/hm2，推薦施氮量為205.02～220.61kg/hm2，施氮量高低相差7.60%，2011-2015 年有較大波動(dòng)，2016 年開(kāi)始趨于穩(wěn)定。最高產(chǎn)量為9876～9966kg/hm2，最高產(chǎn)量施氮量為258.97～280.41kg/hm2，2011-2013 年逐漸增加，2014 年以后基本保持穩(wěn)定。推薦施氮量與目標(biāo)產(chǎn)量及最高產(chǎn)量的年際間變化趨勢(shì)相近，與最高產(chǎn)量施氮量的年際間變化趨勢(shì)并不相同。

圖1 2011-2018 年水稻推薦施肥量及其周年變化Fig.1 Recommended fertilizer application rate and annual change during 2011-2018

2.2 降雨及灌溉帶入農(nóng)田氮素的變化

圖2 表明，2011-2018 年，從泡田到水稻收獲（5-9 月）期間降雨量（R）為266.4～665.4mm，折合用水量為2.66×103～6.65×103m3/hm2，攜帶無(wú)機(jī)氮含量（PN）為7.04～16.83kg/hm2；灌溉用水量（I）為8.56×103～10.33×103m3/hm2，攜帶無(wú)機(jī)氮含量（IN）為17.61～21.39kg/hm2；水稻生育期內(nèi)凈用水總量折合11.23×103～15.50×103m3/hm2，灌溉和降雨總攜氮量為24.66～34.96kg/hm2。降雨和灌溉輸入農(nóng)田無(wú)機(jī)氮含量年際間變化分別為-9.64～7.56m3/hm2和-3.11～3.26m3/hm2。降雨和灌溉總輸入無(wú)機(jī)氮含量周年變化為-10.30～4.62×103m3/hm2，2011-2012年和2017-2018 年變化分別為0.06m3/hm2和0.03m3/hm2，波動(dòng)較小，其他年份間變化均較大。

圖2 水稻生育期內(nèi)降雨量、灌溉量及輸入無(wú)機(jī)氮含量（2011-2018 年）Fig.2 Rainfall,irrigation and inorganic N input during the rice growth period(2011-2018)

2.3 土壤氮素含量年際間變化

圖3 表明，與試驗(yàn)前相比，N0 和N160 處理土壤無(wú)機(jī)氮含量分別下降了15.99～25.53 和11.91～19.30kg/hm2，呈現(xiàn)出逐年下降的趨勢(shì)；年際間變化量分別為-2.08～-0.89 和-2.20～-0.20kg/hm2，表現(xiàn)出逐年虧缺的規(guī)律。N210 處理土壤無(wú)機(jī)氮含量為78.19～81.38kg/hm2，與基礎(chǔ)土壤無(wú)機(jī)氮含量基本持平，呈現(xiàn)盈余與虧缺互現(xiàn)的變化規(guī)律。N260、N315和N420 處理土壤無(wú)機(jī)氮含量分別增加31.65～41.79、38.35～43.84 和42.66～45.31kg/hm2，呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)；年際間變化分別為0.35～2.06、0.27～2.75 和-0.81～1.69kg/hm2，均表現(xiàn)出逐年盈余的規(guī)律。

圖3 不同處理0～20cm 土層土壤無(wú)機(jī)氮含量變化趨勢(shì)Fig.3 Variation tendency of inorganic N concentration in the soil arable layer(0-20cm)under different treatments

0～20cm 土層土壤無(wú)機(jī)氮含量與施氮量呈線性加平臺(tái)相關(guān)性（表1），利用該函數(shù)模型可計(jì)算得到，土壤無(wú)機(jī)氮含量峰值為121.15～125.86kg/hm2，其對(duì)應(yīng)的施氮量為273.61～289.71kg/hm2，呈現(xiàn)出先逐年下降，再趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)；推薦施氮量條件下的土壤無(wú)機(jī)氮含量為81.87～89.31kg/hm2，較基礎(chǔ)土壤無(wú)機(jī)氮含量增加了1.31%～10.52%，與推薦施氮量年際間波動(dòng)趨勢(shì)一致，含量達(dá)到約89kg/hm2時(shí)，趨于穩(wěn)定。

表1 土壤無(wú)機(jī)氮含量與施氮量的相關(guān)性Table 1 Correlation of soil inorganic N content and N applicationkg/hm2

2.4 植株吸收氮量與施氮量的相關(guān)性

圖4 表明，水稻籽粒吸氮量隨著施氮量的增加呈現(xiàn)出先明顯增加，隨后趨于穩(wěn)定，再下降的趨勢(shì)，在氮肥用量低于315kg/hm2范圍內(nèi)，兩者符合線性加平臺(tái)相關(guān)性，籽粒最大吸氮量為140.18kg/hm2，對(duì)應(yīng)氮肥用量為237.39kg/hm2；水稻秸稈吸氮量隨施氮量的增加呈逐漸增加的趨勢(shì)。氮素收獲指數(shù)與施氮量符合平臺(tái)加線性的相關(guān)性（圖5），施氮量低于232.64kg/hm2時(shí)，氮素收獲指數(shù)保持在70.31%，高于此施氮量，氮素收獲指數(shù)開(kāi)始下降，水稻秸稈吸收氮素比例增加，出現(xiàn)奢侈吸收現(xiàn)象。

圖4 植株吸氮量與施氮量的關(guān)系Fig.4 Correlation of N uptake and N application

圖5 氮素收獲指數(shù)與施氮量的關(guān)系Fig.5 Correlation of N harvesting index and N application

2.5 無(wú)機(jī)氮表觀損失總量與氮肥用量的關(guān)系

各處理無(wú)機(jī)氮表觀損失量為24.65～368.52 kg/hm2，無(wú)論是否過(guò)量施肥，各處理均有無(wú)機(jī)氮表觀損失，且無(wú)機(jī)氮表觀損失量與施氮量呈正相關(guān)（圖6a）。N0、N160 和N210 處理無(wú)機(jī)氮表觀損失量年際間變化量為-10.31～7.29kg/hm2；N260、N315 和N420 處理2011-2012 年度間無(wú)機(jī)氮表觀損失量相差38.85～42.38kg/hm2（圖6b），在試驗(yàn)第2 年損失量即達(dá)到峰值，但隨著時(shí)間推移各處理無(wú)機(jī)氮表觀損失量年際間變化量逐漸降低。

圖6 0～20cm 土壤無(wú)機(jī)氮表觀損失量與施氮量的關(guān)系Fig.6 Relationship between the apparent loss amount of inorganic N in the soil arable layer(0-20cm)and N application

2.6 推薦施氮量與各因素通徑分析

2011-2018 年推薦施氮量及氮表觀平衡各因素氮含量如表2 所示，其中植株吸氮量、土壤無(wú)機(jī)氮含量和氮表觀損失量由其與推薦施氮量的相關(guān)性計(jì)算獲得，降雨和灌溉攜氮量由當(dāng)年實(shí)地監(jiān)測(cè)獲得。推薦施氮量與植株吸氮量、土壤無(wú)機(jī)氮?dú)埩袅?、氮損失量、灌溉和降雨攜帶無(wú)機(jī)氮的周年變化線性回歸方程為y=3.94301+2.63267x1+1.80279x2–0.57659x3+1.28852x4–4.13286x5，R2=0.951，F(xiàn)=58.21（P＜0.0001）達(dá)極顯著水平，說(shuō)明對(duì)其進(jìn)行通徑分析有意義（表3）。

表2 2011-2018 年推薦施氮量條件下的氮表觀平衡Table 2 N apparent balance at recommended N application rates from 2011 to 2018kg/hm2

表3 氮表觀平衡條件下各因素對(duì)推薦施氮量周年變化的影響分析Table 3 Effects of various factors on annual changes of recommended N application rate under N apparent equilibrium condition

通徑分析結(jié)果（表4）表明，直接影響推薦施氮量周年變化的因素按照影響程度依次為土壤無(wú)機(jī)氮含量＞植株吸氮量＞灌溉輸入無(wú)機(jī)氮＞降雨攜帶無(wú)機(jī)氮量＞氮損失量的周年變化。其中，推薦施氮量周年變化與植株吸氮量、土壤無(wú)機(jī)氮含量和灌溉攜氮量的周年變化呈顯著正相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)均低于直接通徑系數(shù)，表明這3 個(gè)因素直接影響推薦施氮量的周年變化；降雨攜氮量變化相關(guān)系數(shù)為負(fù)，且其直接通徑系數(shù)為正，表明其主要受土壤無(wú)機(jī)氮量、植株吸氮量和灌溉攜氮量變化來(lái)間接影響推薦施氮量變化。

表4 氮表觀平衡各因素與推薦施氮量周年變化的通徑分析Table 4 Path analysis of the annual changes of nitrogen apparent balance and recommended nitrogen application

3 討論

已有研究[22-23]證實(shí)了氮肥推薦量存在空間變異性，其原因主要是地區(qū)間氣候和土壤肥力的差異，導(dǎo)致這種區(qū)域間大尺度的推薦施肥量存在較大差異[24]，但不同學(xué)者得出的同一地區(qū)的推薦施肥量也可能相差懸殊[25]，本研究也得到了相似的結(jié)論。8 年試驗(yàn)結(jié)果表明，最高產(chǎn)量施氮量在試驗(yàn)開(kāi)展前3 年波動(dòng)較大，而目標(biāo)產(chǎn)量推薦施氮量在試驗(yàn)開(kāi)展前5 年變化較大。在保證目標(biāo)產(chǎn)量變化1%以內(nèi)的條件下，推薦施氮量與最高產(chǎn)量施氮量相比，2011-2014 年減少18%～25%，表現(xiàn)出降低―升高―降低的變化規(guī)律；2015-2018 年減少約20%，較為穩(wěn)定。

氮肥殘效已被眾多學(xué)者所證實(shí)[26-27]，因此，如果肥料管理措施脫離了土壤氮素平衡，將難以實(shí)現(xiàn)持續(xù)增產(chǎn)，甚至?xí)?dǎo)致減產(chǎn)[28]。研究[29]表明，土壤供氮是水稻吸收氮素的主要來(lái)源，然而，土壤飽和施氮增加了氮素?fù)p失風(fēng)險(xiǎn)。已有的研究指出了過(guò)量施氮會(huì)導(dǎo)致氮肥生產(chǎn)效率下降[30]，稻米的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)變差[31]，產(chǎn)量降低[32]，對(duì)環(huán)境造成污染[33]等一系列危害。本研究結(jié)果表明，N260、N315和N420 處理0～20cm 土壤無(wú)機(jī)氮盈余量每年可高達(dá)31.65～45.31kg/hm2，其中，N315 和N420 處理施氮量比N260 分別增加21.15%和61.54%，但無(wú)機(jī)氮盈余量?jī)H分別增加了4.91%～21.14%和8.03%～28.71%，說(shuō)明過(guò)量施氮導(dǎo)致氮素流失風(fēng)險(xiǎn)增加。彭少兵等[34]研究表明，在灌溉稻田中，并不需要保持很高的土壤背景氮來(lái)維持土壤的生產(chǎn)力，以避免過(guò)高的生產(chǎn)投入成本和休耕的氮素?fù)p失。本研究認(rèn)為，0～20cm 土壤無(wú)機(jī)氮含量保持在約89kg/hm2時(shí)，既可達(dá)到保持土壤肥力的目的，又能實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，氮肥施用量為220.61kg/hm2應(yīng)為最優(yōu)產(chǎn)量氮肥閾值上限，高于此施氮量將增加氮素流失風(fēng)險(xiǎn)。Ju 等[35]研究認(rèn)為，在合理施用氮肥條件下，可以將作物獲得目標(biāo)產(chǎn)量時(shí)的地上部分吸氮量近似于理論施氮量，本研究也得到了相似的結(jié)論。水稻地上部分最大吸氮量為201.05～203.89kg/hm2，可作為最優(yōu)產(chǎn)量氮肥閾值下限，低于此施氮量將有減產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。

水稻產(chǎn)量受灌溉量和氮肥用量互作效應(yīng)的影響[36]。一方面，田間水分狀況改變，間接影響土壤含氧量，從而改變氮素形態(tài)，最終導(dǎo)致水稻生長(zhǎng)環(huán)境發(fā)生較大改變[37]。另一方面，水分脅迫和氮素形態(tài)變化有利于提高水稻根系活力、總吸收面積和活躍吸收面積，增加分蘗期生物量積累及產(chǎn)量[38]。本研究結(jié)果表明，灌溉可直接影響推薦施氮量年際間變化，與上述研究結(jié)論一致。而降雨則間接影響推薦施氮量，可能是因?yàn)樗旧趦?nèi)灌溉量相對(duì)穩(wěn)定，已經(jīng)能夠滿足水稻生長(zhǎng)需要，降雨帶來(lái)的水量變化對(duì)水稻生長(zhǎng)影響較小，其攜帶的氮素不能顯著影響水稻對(duì)氮素的吸收利用效率。但需要注意的是應(yīng)該盡量減少雨季追施氮肥，減少氮素徑流損失風(fēng)險(xiǎn)[39]，以降低其對(duì)推薦施氮量的影響。

4 結(jié)論

試驗(yàn)區(qū)水稻目標(biāo)產(chǎn)量為9860～10 019kg/hm2，氮肥閾值為205.02～220.61kg/hm2，基于稻田氮素表觀平衡的目標(biāo)產(chǎn)量氮肥閾值周年變化最大幅度為7.60%，其直接影響因素按照影響程度從大到小依次為土壤無(wú)機(jī)氮含量、植株吸氮量和灌溉輸入無(wú)機(jī)氮含量，降雨攜帶無(wú)機(jī)氮含量是間接影響因素。