摘要:【目的】探討2種不同釋放期控釋尿素不同配施模式對水稻產(chǎn)量、氮素吸收累積及氮肥利用率的影響,以期為我國華南雙季稻區(qū)優(yōu)化施氮提供科學依據(jù)?!痉椒ā坎捎锰镩g試驗,設6個處理:T1,不施氮處理;T2,速效氮肥單施處理;T3,60 d控釋尿素單施處理;T4,90 d控釋尿素單施處理;T5,60 d控釋尿素配施處理(30%60 d控釋尿素+70%速效氮肥);T6,90 d控釋尿素配施處理(30%90 d控釋尿素+70%速效氮肥)。動態(tài)分析不同處理的水稻葉片SPAD值,灌漿后地上部、劍葉、穗部氮含量及干物重;收獲期測定水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素;計算不同施肥處理的氮肥利用效率。【結(jié)果】由早、晚稻年平均產(chǎn)量可知,施用控釋尿素的T3~T6處理較速效氮肥單施的T2處理產(chǎn)量顯著增加(Plt;0.05,下同),增幅為4.7%~8.5%。其中,T5處理產(chǎn)量(5.8 t/ha)最高,顯著高于T3和T4處理,但與T6處理差異不顯著(Pgt;0.05)。與T1處理相比,施用氮肥提高了早稻劍葉SPAD值,T6處理的劍葉SPAD值一直處于較高水平,且始終高于T5處理,T3處理的劍葉SPAD值總體高于T4處理。T5處理產(chǎn)量較高歸因于其有效穗數(shù)和穗粒數(shù)同時保持較高水平。隨著時間的推移,水稻植株地上部氮含量逐漸下降,而干物重逐漸增加,且各處理不同部位干物重存在明顯差異,至收獲期,T5和T6處理穗干物重均顯著高于T2處理,但T5處理地上部氮素累積量相對低于其他施氮處理。各控釋尿素處理的氮素表觀回收率和氮肥農(nóng)學效率均顯著高于T2處理,其中氮素表觀回收率以T3處理最高(35.7%),氮肥農(nóng)學利用率以T5處理最高(7.3%)?!窘Y(jié)論】等氮肥用量下,30%60 d控釋尿素配施70%速效氮肥處理在提高籽粒產(chǎn)量和養(yǎng)分利用效率方面具有優(yōu)勢,可作為華南雙季稻區(qū)的推薦施肥模式。
關鍵詞:控釋尿素;養(yǎng)分配施;氮素吸收積累;氮肥利用率;產(chǎn)量
中圖分類號:S511.42文獻標志碼:A文章編號:2095-1191(2024)05-1307-10
Effects of different ratios of controlled release urea on grain yield,nitrogen uptake and accumulation,and nitrogen fertilizer useefficiency of double cropping rice in southern China
YI Qiong1,WU Teng-fei1,ZENG Zhao-bing2,TANG Shuan-hu1,F(xiàn)U Hong-ting1,LI Ping1,DAI Wen-ju2,ZHANG Mu1*
(1Institute of Agricultural Resources and Environment,Guangdong Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory ofPlant Nutrition and Fertilizer in South Region,Ministry of Agriculture and Rural Affairs/Guangdong Key Laboratory ofNutrient Cycling and Farmland Conservation,Guangzhou,Guangdong 510640,China;2Protection Center of Agricul-tural Environment and Cultivated Land Quality of Guangdong Province(Guangdong Agricultural and Rural InvestmentProject Center),Guangzhou,Guangdong 510500,China)
Abstract:【Objective】This study investigated the effects of different application modes of two controlled release urea(CRU)with different release periods on grain yield,nitrogen(N)uptake and accumulation,and N use efficiency(NUE),providing scientific guidance for optimizing N fertilization in double cropping rice region in southern China.【Method】A field experiment was conducted,six treatments were established:T1,no N application;T2,single basal fer-tilization with normal urea only;T3,single basal fertilization application of 60 d CRU only;T4,single basal fertilization application of 90 d CRU only;T5,60 d CRU treatment(single basal fertilization application of 30%60 d CRU and 70%normal urea);T6,90 d CRU treatment(single basal application of 30%90 d CRU and 70%normal urea).Dynamic mea-surements were taken for the SPAD value of flag leaf,N content and dry matter accumulation in shoot,flag leaf,leaf and panicle after grain filling in early rice.The grain yield and yield components of double cropping rice were detected athar-vest and the NUE were calculated for each treatment.【Result】Annual average yield data of early and laterice showed that CRU application treatments(T3-T6)significantly increased grain yield by 4.7%-8.5%compared with the single applica-tion of urea(T2)(rlt;0.05,the same below).Among these treatments,T5 achieved the highest grain yield(5.8 t/ha),which was significantly higher than that of T3 and T4,but not significantly different from T6(rgt;0.05).Compared with T1 treatment,the application of nitrogen fertilizer improved the SPAD value of early rice,the SPAD value of T6 treat-ment was always at a high level and always higher than T5 treatment,and the SPAD value in flag leaf of T3 treatment was generally higher than that of T4 treatment.The higher yield of T5 was mainly attributed to its higher effective panicle num-ber and grain number per panicle.Over time,the aboveground N content in rice gradually decreased,while dry matter ac-cumulation gradually increased.Obvious differences in dry matter accumulation were observed among treatments and plant parts.At harvest,T5 and T6 showed significantly higher panicle dry weight than T2.However,the aboveground N accumulation of T5 was relatively lower than that of other fertilization treatments.Meanwhile,the recovery efficiency of N fertilizer(REN)and agronomic efficiency of N fertilizer(AEN)of CRU treatments were significantly higher than those of T2 treatment,among which the highest REN was observed in T3(35.7%)and the highest AEN in T5(7.3%).【Conclu-sion】Under the same N application rate,combining 30%60 d CRU with 70%normal urea offers advantages in improving grain yield and nutrient use efficiency.This fertilization mode is recommended for double-cropping rice region in southern China.
Key words:controlled release urea;nutrient allocation and fertilization;nitrogen uptake and accumulation;nitrogen use efficiency;yield
Foundation items:National Natural Science Foundation of China(42107374);Project of Low-carbon Agriculture and Carbon Neutrality Research Center,Guangdong Academy of Agricultural Sciences(XTXM202204);“Golden Star”Discipline Leader Training Project of Guangdong Academy of Agricultural Sciences(R2023PY-JX020)
0引言
【研究意義】化肥是作物增產(chǎn)增收的最基本物質(zhì)保障,自1993年以后,我國一直是世界第一化肥消費大國(朱兆良和金繼運,2013)。然而,長期過量施用化肥引起了土壤有機質(zhì)匱乏、肥料利用率下降及一系列環(huán)境問題,不利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展(Rah-man et al.,2021;Liu et al.,2023)。在化肥減量與雙碳背景下,不同類型和功能型化肥應運而生,如緩控釋肥料、穩(wěn)定性化肥等(Beig et al.,2022;Das and Ghosh,2022)。緩控釋肥料主要采用化肥進行微溶化或包膜處理來實現(xiàn)肥料養(yǎng)分的緩釋或控釋(金丹丹等,2020),不僅有利于減少養(yǎng)分用量和養(yǎng)分損失,提高肥料利用率,還能有效減少碳排放(張金萍等,2021;Guo et al.,2022;Jarivala et al.,2022)。但控釋氮肥作為重要的改性氮肥,制造過程較普通尿素生產(chǎn)工藝更復雜、生產(chǎn)成本更高(Lawrencia et al.,2021)。此外,單一控釋肥作為基肥一次性施用,其氮素養(yǎng)分釋放僅有一次峰值,與普通尿素相比只是氮素供應峰值向后推移,依然無法滿足作物生長發(fā)育各階段對氮素的需求(魏海燕等,2017)。因此,探尋合理的氮肥優(yōu)化管理措施依然是目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中迫切需解決的問題(Zhao et al.,2023)。據(jù)統(tǒng)計,華南稻區(qū)水稻種植面積為4.45×106 ha,水稻平均施肥量為161.4 kg/ha,當前水稻生產(chǎn)過程中,普遍存在施肥不合理,施肥環(huán)節(jié)繁瑣且勞動力成本高等問題(國家統(tǒng)計局,2022;閆聰碩等,2023)。通過優(yōu)化新型肥料品種及其施用方式,探索輕簡化水稻施肥模式,對華南雙季稻種植體系科學施肥具有重要指導意義,也有利于該區(qū)域水稻產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。【前人研究進展】前人研究表明,不論單施、配施或減量施用,緩控釋肥均能促進作物生長發(fā)育,提高養(yǎng)分效率和土壤肥力,并實現(xiàn)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)(Gao et al.,2021;盧文等,2022;于祥等,2022;Chenget al.,2022)。然而,不同緩控釋肥品種及其施用方式對不同作物的影響存在明顯差異,如李夢月等(2020)綜合增產(chǎn)節(jié)肥節(jié)水效果,認為緩控釋肥類型對冬小麥產(chǎn)量有明顯影響,其中120 d聚氨酯包膜尿素為冬小麥季適宜的控釋肥類型;解文艷等(2020)研究表明,控釋尿素配施比例與春玉米產(chǎn)量、氮肥表觀利用率和施肥收益均存在顯著一元二次關系,黃土高原東部春玉米生產(chǎn)的控釋尿素適宜配比為60%~75%。在水稻生產(chǎn)中,將控釋氮肥與速效氮肥進行配合施用,既能減少控釋氮肥的投入成本,又能優(yōu)化養(yǎng)分在不同時期的供應(Xu etal.,2021;王寶檔等,2022)。張木等(2018)研究表明,100%緩釋尿素處理水稻氮素供應過旺,水稻后期出現(xiàn)貪青,甚至減產(chǎn),因此推薦緩釋尿素與普通尿素3∶1配施效果最好。潘建清等(2020)研究認為,緩控釋氮占總氮60%時,氮肥表觀利用率最高。姜恒鑫等(2022)研究表明,采用緩釋尿素作基肥側(cè)深施并追施穗肥,當基肥施氮量較常規(guī)施肥處理基蘗肥施氮量減少20%時,水稻產(chǎn)量高于常規(guī)施肥處理,還能改善稻米品質(zhì)。張蛟等(2023)研究指出,鹽逆境下施用大顆粒尿素并減氮20%,可使水稻在不減產(chǎn)的情況下提高水稻莖蘗成穗率、氮素利用率及食味品質(zhì)。【本研究切入點】上述關于緩控釋肥在水稻上的應用效果研究多集中在某種控釋肥不同配比對水稻產(chǎn)量、氮肥利用率和稻米品質(zhì)的影響等方面,而不同釋放期控釋尿素對水稻整個生育期內(nèi)植株氮素養(yǎng)分吸收動態(tài)的影響存在差異,且控釋肥與尿素不同配比模式下水稻養(yǎng)分的供應特征也需深入研究?!緮M解決的關鍵問題】采用早、晚稻田間試驗,將2種釋放期控釋尿素與速效氮肥按不同比例混合施用,研究控釋尿素與速效氮肥配施處理對水稻整個生育期地上部植株生物量、氮素吸收累積及氮肥利用率的影響,明確不同施肥處理養(yǎng)分的釋放特征,為我國華南雙季稻區(qū)優(yōu)化施氮提供科學依據(jù)。
1材料與方法
1.1試驗地概況
試驗于2022年3—12月在廣東省江門市臺山都斛鎮(zhèn)南村(22°2′29″N、112°56′34″E)開展,試驗區(qū)屬亞熱帶海洋性季風氣候,年均氣溫21.8℃,年均日照時數(shù)2006 h,年均降水量1936 mm。供試土壤為水稻土,土壤質(zhì)地為黏壤土,基本化學性狀:pH 4.58、有機質(zhì)50.4 g/kg、堿解氮171mg/kg、有效磷16.3 mg/kg、速效鉀170 mg/kg。
1.2試驗材料
供試早稻品種為十九香(雜交稻),晚稻品種為臺優(yōu)811(常規(guī)稻),由臺山市農(nóng)業(yè)科學研究所提供。試驗用肥料包括尿素(含N 46%)、鈣鎂磷肥(含P2O5 15%)、氯化鉀(含K2O 60%);控釋尿素屬樹脂包膜類肥料,60和90 d釋放期控釋尿素含氮量分別為44.5%和44.0%,由廣東天禾中加化肥有限公司提供。
1.3試驗方法
采用田間小區(qū)試驗,早、晚稻處理保持一致且各處理均在同一田塊實施。試驗共設6個處理:T1,不施氮處理;T2,速效氮肥一次施用處理;T3,60 d控釋尿素單施處理;T4,90 d控釋尿素單施處理;T5,60 d控釋尿素配施處理(30%60 d控釋尿素+70%速效氮肥);T6,90 d控釋尿素配施處理(30%90 d控釋尿素+70%速效氮肥)。各處理完全隨機排列,每處理重復4次。小區(qū)面積22.5 m2,田脊高約30 cm、寬約20 cm,田脊采用塑料薄膜覆蓋以避免養(yǎng)分橫向遷移,各小區(qū)排灌水用獨立溝渠以避免養(yǎng)分徑流污染,在高于正常田面水位置預留排水口避免雨水串肥。除T1處理外,其他處理的氮、磷、鉀用量一致,分別為N 150 kg/ha、P2O5 45 kg/ha、K2O 130 kg/ha。所有速效氮肥和控釋尿素、磷肥、鉀肥均作基肥一次性施用。早、晚稻均采用軟盤水田育秧,移栽時秧齡約20 d,移栽密度為20 cm×25 cm。早稻試驗于3月30日施肥,4月1日插秧,7月10日收獲,生育期100 d;晚稻試驗于8月15日施肥,8月16日插秧,12月3日收獲,生育期109 d。晚稻主要是對早稻不同施肥處理的應用效果進行驗證。水稻采用拉繩移栽定苗,移栽后一周內(nèi)根據(jù)苗情及時補苗,確保各小區(qū)苗數(shù)相同。田間灌排水、病蟲害防治等管理均保持一致,各環(huán)節(jié)嚴格管控,確保試驗數(shù)據(jù)真實并準確有效。
1.4測定項目及方法
田間試驗開展前,多點次采集供試田塊混合樣品,測定土壤pH及有機質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量。早稻生育期內(nèi)進行動態(tài)采樣監(jiān)測,分別于4月26日、5月10日、5月23日、6月7日、6月21日、7月10日采集植株樣品(2株)測定植株地上部氮含量,于6月21日、6月25日、6月30日、7月5日和7月10日測定葉片SPAD值并采集劍葉和穗樣(2株)測定各部位氮含量。樣品采回后用自來水清洗干凈,再用純水潤洗,105℃殺青30min再降溫至65℃烘干至恒重,記錄各部位干物重后再粉碎,測定氮含量。早、晚稻收獲后記錄籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成要素,水稻收獲后采集植株分析氮含量。氮含量采用硫酸—雙氧水消解,凱氏定氮法測定(鮑士旦,2002)。由于采樣較頻繁,小區(qū)劃分為樣品采集區(qū)與測產(chǎn)區(qū),以減少因采樣導致的產(chǎn)量誤差。相關計算公式如下:
植株氮素累積量(g/株)=植株氮含量×植株干物重
氮素表觀回收率(%)=(施氮處理地上部吸氮量-不施氮處理地上部吸氮量)/施氮量×100
氮肥農(nóng)學效率(kg/kg)=(施氮處理籽粒產(chǎn)量-不施氮處理籽粒產(chǎn)量)/施氮量
氮肥偏生產(chǎn)力(kg/kg)=施氮處理產(chǎn)量/施氮量
1.5統(tǒng)計分析
試驗數(shù)據(jù)均采用Excel 2010和SAS 9.0進行統(tǒng)計分析,采用Duncan’s法進行多重比較。
2結(jié)果與分析
2.1不同施肥處理對水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響
由圖1可知,各施氮處理水稻產(chǎn)量均較不施氮處理顯著增加(rlt;0.05,下同)。早稻季,T3處理產(chǎn)量顯著高于T2處理,而T4處理產(chǎn)量與T2處理差異不顯著(rgt;0.05,下同);T5和T6處理產(chǎn)量差異不顯著,但二者均顯著高于T2處理。此外,早稻灌漿期因遭遇臺風,水稻后期出現(xiàn)大面積倒伏,存在一定程度的減產(chǎn),導致早稻產(chǎn)量整體相對偏低。晚稻季,各施肥處理產(chǎn)量均高于早稻季,T3處理產(chǎn)量較T2處理有所增加但差異不顯著;T4處理較T2處理顯著增產(chǎn),但與T3處理產(chǎn)量差異不顯著;與T2處理相比,T5和T6處理產(chǎn)量均顯著提高,且T5處理較T3處理產(chǎn)量顯著增加,但T6處理與T4處理產(chǎn)量差異不顯著。進一步分析早、晚稻年平均產(chǎn)量可知,施用控釋尿素的T3~T6處理均較速效氮肥單施的T2處理產(chǎn)量顯著增加,增幅在4.7%~8.5%;T5處理產(chǎn)量最高,為5.8 t/ha,顯著高于控釋尿素單施的T3和T4處理,但與T6處理差異不顯著。
結(jié)合產(chǎn)量表現(xiàn)對早、晚稻的產(chǎn)量構(gòu)成因素(表1)進行分析。早稻季,不施氮的T1處理產(chǎn)量最低主要是因其穗粒數(shù)和結(jié)實率均低于其他處理,而T4處理產(chǎn)量偏低則可能是由于穗粒數(shù)較低所致。晚稻季,T2處理穗粒數(shù)雖最高,但有效穗數(shù)和千粒重偏低,以致其產(chǎn)量明顯偏低;T3處理因穗粒數(shù)較低導致產(chǎn)量不高;T5處理產(chǎn)量較高歸因于有效穗數(shù)和穗粒數(shù)同時保持較高水平,但限制其產(chǎn)量進一步提升的因素為千粒重;T6處理較T5處理產(chǎn)量有所降低,原因在于其穗粒數(shù)較低。
2.2不同施肥處理早稻劍葉SPAD值動態(tài)變化
動態(tài)監(jiān)測灌漿后各處理早稻劍葉SPAD值,圖2顯示,各處理葉片SPAD值分布范圍在27.3~38.6;與T1處理相比,施用氮肥提高了劍葉SPAD值,T6處理的劍葉SPAD值一直處于較高水平,且始終高于T5處理,T3處理的劍葉SPAD值總體高于T4處理。
2.3不同施肥處理早稻各部位氮含量動態(tài)變化
圖3為不同施肥處理早稻植株地上部氮含量、劍葉氮含量和穗氮含量的動態(tài)變化。圖3-A顯示,早稻生長觀測期內(nèi),植株地上部氮含量范圍在0.8%~3.8%,且隨著時間的推移呈下降趨勢;不施氮T1處理的地上部氮含量始終低于各施氮處理;T2處理地上部氮含量與其他控釋尿素施肥處理差異不明顯;6月7日后T4處理地上部氮含量均低于T3處理且一直處于較低水平;除5月10日外,其他測定日期T5和T6處理的地上部氮含量無顯著差異。圖3-B顯示,與植株地上部氮含量變化相似,早稻劍葉氮含量也隨著時間的推移整體呈下降趨勢,但從6月21日至7月5日,不同施氮處理間的劍葉氮含量多無顯著差異,生長末期(7月10日),T2處理劍葉氮含量低于其他控釋尿素施肥處理,且除T5處理外差異均達顯著水平;除6月21日外,其他觀測時間控釋尿素配施的T6處理劍葉氮含量均高于T5處理,但控釋尿素單施的T3和T4處理并無規(guī)律變化。圖3-C顯示,整個早稻生長期內(nèi),各施氮處理的穗氮含量均高于不施氮的T1處理,不同施氮處理間穗氮含量在前期差異明顯,至收獲期時,各施氮處理的穗氮含量水平相當,均無顯著差異。
2.4不同施肥處理早稻各部位干物重動態(tài)變化
圖4為不同施肥處理早稻地上部、劍葉和穗干物重的動態(tài)變化。圖4-A顯示,隨著時間的推移,各處理早稻地上部干物重均迅速增加,到后期增幅放緩,其中,T3和T4處理的早稻地上部干物重整體較高,且5月10日后T3處理一直高于T4處理,表明控釋尿素單施處理有利于促進水稻地上部干物重增加,且60 d釋放期控釋尿素的效果相對較好;而控釋尿素配施的T5和T6處理早稻地上部干物重差異不顯著,且二者與T2處理的地上部干物重也無顯著差異。圖4-B顯示,自早稻灌漿開始,除T2和T5處理外,其他處理的早稻劍葉干物重在觀測期內(nèi)均呈先升高再降低的變化趨勢;6月21日,T4處理劍葉干物重均低于其他施氮處理,且與T2和T3處理差異顯著;但至7月10期收獲期時,各施氮處理間劍葉干物重均無顯著差異。圖4-C顯示,隨著時間的推移,各處理穗干物重呈增加趨勢,各施氮處理的穗干物重均高于T1處理,收獲期T2處理的穗干物重低于控釋尿素施肥處理,且與T5和T6處理差異顯著。
2.5不同施肥處理早稻地上部氮素累積量動態(tài)變化由圖5可知,整個觀測期內(nèi),各施氮處理的早稻植株氮素累積量均高于不施氮處理;6月7日后,不同施氮處理的植株氮素累積量均以T3處理最高,T4或T6處理次之,T5處理最低。
2.6不同施肥處理對水稻氮肥利用效率的影響
由表2可知,不同施氮處理氮肥利用效率存在明顯差異,與T2處理相比,各控釋氮肥處理的水稻氮素表觀回收率均顯著增加,增幅為7.9%~20.5%(絕對值),以T3處理最高(35.7%)。同樣,各控釋氮肥處理的氮肥農(nóng)學效率也均顯著高于T2處理,增幅為50.0%~76.5%,以T5處理最高(7.3%)。T2處理的氮肥偏生產(chǎn)力也低于控釋氮肥處理,但各施氮處理間的差異均未達顯著水平。
3討論
3.1不同施肥處理對水稻產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響
氮肥作為農(nóng)作物生產(chǎn)力的主要驅(qū)動因子,是現(xiàn)代集約化農(nóng)業(yè)的基礎(Grant et al.,2012)。氮肥的用量、品種、施用時間及施用方式均會對作物產(chǎn)量造成明顯影響(Jariwala et al.,2022)。緩控釋肥具有適用性較廣的特點,被列為我國常用的9種優(yōu)化施肥方式之一(Vejan et al.,2021;Zhuang et al.,2022)。本研究選取2種不同釋放期控釋氮肥在早稻上進行試驗,并在晚稻上進行驗證,結(jié)果表明,不同控釋尿素施用處理對水稻產(chǎn)量的影響存在差異,可能由水稻品種、種植季溫度、降水等因素的差異所致。Zhang等(2022)的研究也曾指出,不同水稻類型高產(chǎn)的側(cè)重點不同,早稻需吸收大量氮素以促進有效穗的形成,中稻更側(cè)重稻穗數(shù)和穎花數(shù)的增加,而晚稻生育中后期氮素吸收增加是促進干物質(zhì)積累的重要過程,有利于籽粒產(chǎn)量的提高。此外,水稻籽粒產(chǎn)量高低還和控釋尿素的養(yǎng)分供應及水稻不同生育階段對氮素養(yǎng)分的需求是否同步有關(Zhao et al.,2023)。然而,由本研究中早、晚稻兩季年平均產(chǎn)量結(jié)果可知,控釋尿素不論是單施還是配施速效氮肥,均較速效氮肥一次施用處理顯著提高了水稻產(chǎn)量,其原因可能是控釋氮肥養(yǎng)分的釋放促進水稻前期有效分蘗并提高有效穗數(shù),進而保證較高的產(chǎn)量水平。其中,60 d控釋尿素配施處理較60 d控釋尿素單施處理產(chǎn)量穩(wěn)產(chǎn)或顯著增加,前者在肥料投入成本和產(chǎn)量方面均具有優(yōu)勢,在水稻生產(chǎn)上切實可行,更具推廣應用前景。與60 d控釋尿素配施處理相比,90 d控釋尿素配施處理的晚稻產(chǎn)量水平相當而早稻產(chǎn)量有所有下降。從產(chǎn)量構(gòu)成因素分析,可歸因于后者早稻穗粒數(shù)明顯低于前者;從養(yǎng)分供應角度分析,可能是由于生長后期,后者養(yǎng)分釋放期較長,水稻劍葉氮含量依然較高,葉片顏色相對偏深,但該處理后期氮素養(yǎng)分供應并未呈現(xiàn)供過于求態(tài)勢。因此,應根據(jù)不同類型水稻品種氮素吸收特征,有針對性地設計開發(fā)相應的產(chǎn)品配方,才有利于提高養(yǎng)分利用效率(魏海燕等,2017;Zhang et al.,2022;Sun et al.,2023)。
3.2不同施肥處理對水稻氮含量和累積量的影響
本研究結(jié)果表明,早稻生育前期,各施氮處理間植株地上部氮含量和劍葉氮含量總體差異不明顯,但生長后期T4處理地上部氮含量和劍葉SPAD值明顯下降,該趨勢與早稻產(chǎn)量變化規(guī)律一致,可能是因為灌漿后期T4處理的劍葉光合功能快速衰退,導致單株凈同化產(chǎn)物不能滿足籽粒灌漿需求,進而導致該處理產(chǎn)量明顯偏低(翟虎渠等,2002);但T4處理的晚稻產(chǎn)量并未明顯下降,早、晚稻產(chǎn)量表現(xiàn)不一致,其養(yǎng)分釋放規(guī)律有待進一步跟蹤與探討。本研究中,各處理氮素累積規(guī)律與地上部干物重變化基本保持一致,2種控釋尿素配施速效氮肥處理較控釋尿素單施處理的氮素累積量稍有下降。相關研究表明,當施氮量保持一定時,氮素供應能力越強,有效持續(xù)時間越長,則水稻生育后期干物質(zhì)積累量越大,水稻產(chǎn)量越高(Wu et al.,2021)。在同等養(yǎng)分用量前提下,氮肥后移20%施氮處理生育后期養(yǎng)分的投入比例相對高于傳統(tǒng)施氮處理,對有效調(diào)控群體發(fā)展,優(yōu)化群體結(jié)構(gòu),延緩后期植株衰老具有重要作用(魏廷邦等,2017)。此外,因早稻生長后期受臺風影響出現(xiàn)部分倒伏,水稻生物量在一定程度上也可能受到影響。
3.3不同施肥處理對水稻氮肥利用率的影響
緩控釋氮肥作為重要的改性氮肥,具有優(yōu)異的氮素釋放性能,能將肥料養(yǎng)分按要求在一定時間內(nèi)釋放到土壤溶液中,進而減少氮素損失,提高作物生產(chǎn)力和養(yǎng)分利用率(Rahman et al.,2021)。理論上講,控釋尿素單施或配施速效氮肥本質(zhì)上屬于氮肥后移的范疇,70%速效氮肥配合30%的控釋尿素,后者養(yǎng)分相對緩慢釋放,養(yǎng)分持效期相對延長。本研究中,同等氮素養(yǎng)分供應條件下,控釋氮肥無論單施還是配施速效氮肥,氮素表觀回收率和氮肥農(nóng)學效率均較速效氮肥處理顯著提高,尤其是60 d控釋尿素配施速效氮肥處理的氮肥農(nóng)學效率較高。Lyu等(2021)研究指出控釋氮肥的應用使環(huán)境可持續(xù)性提高2.82%~4.61%,并使經(jīng)濟效益提高5.21%~11.44%。
與控釋尿素單施處理相比,控釋尿素配施速效氮肥以更多的氮肥作為基肥施入土壤,當然,生產(chǎn)中需綜合考慮養(yǎng)分的投入量,養(yǎng)分用量過大,前期基肥過量會導致養(yǎng)分損失,不利于養(yǎng)分利用率的提高。本研究中,控釋尿素單施或配施速效氮肥在產(chǎn)量、氮素吸收和累積方面存在不一致性,接下來仍需開展相關試驗對不同模式下土壤和化肥中養(yǎng)分釋放和轉(zhuǎn)運進行動態(tài)跟蹤,明確不同養(yǎng)分管理模式下養(yǎng)分釋放特征和去向,進而更好的服務生產(chǎn)實踐。
4結(jié)論
不同釋放期控釋尿素對水稻生長的影響存在差異,等氮肥用量下,30%60 d控釋尿素配施70%速效氮肥處理在提高籽粒產(chǎn)量和養(yǎng)分利用效率方面具有優(yōu)勢,可作為華南雙季稻區(qū)的推薦施肥模式。
參考文獻(References):
鮑士旦.2002.土壤農(nóng)化分析[M].第3版.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社.[Bao S D.2002.Soil and agricultural chemistry analy-sis[M].The 3rd Edition.Beijing:China Agricultural Press.]
國家統(tǒng)計局.2023.2022中國統(tǒng)計年鑒[M].北京:中國統(tǒng)計出版社.[National Bureau of Statistics.2023.China statis-tical yearbook 2022[M].Beijing:China Statistics Press.]
姜恒鑫,黃恒,汪源,趙燦,王維領,霍中洋.2022.緩釋尿素減量側(cè)深施用對長江中下游水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學,51(3):20-29.[Jiang H X,Huang H,Wang Y,Zhao C,Wang W L,Huo Z Y.2022.Effect of side deep and reduced application of slow-release urea on yield and quality of rice in middle and lower reaches of the Yangtze River[J].Journal of Henan Agricultural Sciences,51(3):20-29.]doi:10.15933/j.cnki.1004-3268.2022.03.003.
金丹丹,宮亮,李波,曲航,孫文濤,張文忠.2020.2種緩/控釋肥對濱海鹽堿地區(qū)水稻產(chǎn)量及氮代謝的影響[J].水土保持學報,34(4):334-339.[Jin D D,Gong L,Li B,Qu H,Sun W T,Zhang W Z.2020.The effects of two slow/con-trolled release fertilizers on the productivity and nitrogen metabolism of rice in coastal saline-alkaline regions[J].Journal of Soil and Water Conservation,34(4):334-339.]doi:10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.04.048.
李夢月,胡田田,崔曉路,羅利華,陸軍勝.2020.不同釋放期控釋肥和水氮用量對冬小麥產(chǎn)量的綜合影響[J].農(nóng)業(yè)工程學報,36(23):153-161.[Li M Y,Hu T T,Cui X L,Luo L H,Lu J S.2020.Comprehensive effects of irrigation water and nitrogen levels for controlled release fertilizer with different release periods on winter wheat yield[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engi-neering,36(23):153-161.]doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2020.23.018.
盧文,盧永鋒,王南通,梁承周,梁闐,何為中.2022.宿根蔗一次性施用專用緩釋肥的效果[J].廣西糖業(yè),42(1):9-12.[Lu W,Lu Y F,Wang N T,Liang C Z,Liang T,He W Z.2022.Efficacy of one-time application of special slow-release fertilizer on ratoon sugarcane[J].Guangxi SugarIndustry,42(1):9-12.]doi:10.3969/j.issn.1007-4732.2022.01.002.
潘建清,李路菲,薛美琴.2020.緩控釋肥不同配比對水稻秀水33產(chǎn)量與氮肥利用率的影響[J].浙江農(nóng)業(yè)科學,61(12):2511-2514.[Pan J Q,Li L F,Xue M Q.2020.Effects of different ratios of slow/controlled release ferti-lizer on rice yield and nitrogen use efficiency of rice variety Xiushui 33[J].Journal of Zhejiang Agricultural Sciences,61(12):2511-2514.]doi:10.16178/j.issn.0528-9017.20201219.
王寶檔,王朝賢,董作為,陳慶梅.2022.緩釋氮肥與尿素配施對早稻產(chǎn)量和氮肥效率的影響[J].浙江農(nóng)業(yè)科學,63(2):265-267.[Wang B D,Wang C X,Dong Z W,Chen Q M.2022.Effects of slow-release nitrogen fertilizer and urea combined application on yield and nitrogen efficiency of early rice[J].Journal of Zhejiang Agricultural Sciences,63(2):265-267.]doi:10.16178/j.issn.0528-9017.20212535.
魏海燕,李宏亮,程金秋,張洪程,戴其根,霍中洋,許軻,郭保衛(wèi),胡雅杰,崔培媛.2017.緩釋肥類型與運籌對不同穗型水稻產(chǎn)量的影響[J].作物學報,43(5):730-740.[Wei H Y,Li H L,Cheng J Q,Zhang H C,Dai Q G,Huo Z Y,Xu K,Guo B W,Hu Y J,Cui P Y.2017.Effects of slow/controlled release fertilizer types and their application regime on yield in rice with different types of panicle[J].ActaAgronomica Sinica,43(5):730-740.]doi:10.3724/SP.J.1006.2017.00730.
魏廷邦,胡發(fā)龍,趙財,馮福學,于愛忠,劉暢,柴強.2017.氮肥后移對綠洲灌區(qū)玉米干物質(zhì)積累和產(chǎn)量構(gòu)成的調(diào)控效應[J].中國農(nóng)業(yè)科學,50(15):2916-2927.[Wei T B,Hu F L,Zhao C,F(xiàn)eng F X,Yu A Z,Liu C,Chai Q.2017.
Response of dry matter accumulation and yield compo-nents of maize under N-fertilizer postponing application in oasis irrigation areas[J].Scientia Agricultura Sinica,50(15):2916-2927.]doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.15.006.
解文艷,周懷平,楊振興,劉志平,杜艷玲,郭晉,呂倩倩.2020.控釋尿素與普通尿素配施對春玉米產(chǎn)量、氮肥利用及經(jīng)濟效益的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,38(5):31-38.[Xie WY,Zhou H P,Yang Z X,Liu Z P,Du Y L,Guo J,LüQ Q.2020.Effects of different ratios of controlled-release urea and common urea on yield,nitrogen utiliza-tion and economic benefit of spring maize[J].Agricultural Research in the Arid Areas,38(5):31-38.]doi:10.7606/j.issn.1000-7601.2020.05.05.
閆聰碩,楊莉莉,周奇,陳林,支金虎.2023.我國水稻不同產(chǎn)區(qū)施氮量與產(chǎn)量分析比較[J].農(nóng)業(yè)科技與裝備,(1):17-19.[Yan C S,Yang L L,Zhou Q,Chen L,Zhi J H.2023.Analysis and comparison of nitrogen application rate and yield in different rice production areas in China[J].Agri-cultural Scienceamp;Technology and Equipmentn,(1):17-19.]doi:10.16313/j.cnki.nykjyzb.2023.01.027.
于祥,梁熠,王浩,代曉華,馬琨,馬瑞萍.2022.覆蓋及配施控釋尿素對玉米氮素利用及產(chǎn)量的影響[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學學報,57(2):54-63.[Yu X,Liang Y,Wang H,Dai X H,Ma K,Ma R P.2022.Effects of controlled-release urea input on nitrogen utilization and yield of spring maize under different mulching methods[J].Journal of Gansu Agricultural University,57(2):54-63.]doi:10.13432/j.cnki.jgsau.2022.02.007.
翟虎渠,曹樹青,萬建民,陸巍,張榮銑,李良璧,匡廷云,閡紹楷,朱德峰,程式華.2002.超高產(chǎn)雜交稻灌漿期光合功能與產(chǎn)量的關系[J].中國科學(C輯),32(3):211-217.[Zhai H Q,Cao S Q,Wan J M,Lu W,Zhang R X,Li L B,Kuang T Y,He S K,Zhu D F,Cheng S H.2002.Relation-ship between photosynthetic function and yield of super high yield hybrid rice at filling stage[J].Scientia Sinica(Series C),32(3):211-217.]doi:10.3969/j.issn.1674-7232.2002.03.003.
張蛟,陳澎軍,韓繼軍,翟彩嬌,繆源卿,崔士友.2023.鹽逆境下施用緩釋肥及其減氮處理對水稻生長、穗部性狀、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)學報,39(7):1483-1491.[Zhang J,Chen P J,Han J J,Zhai C J,Miao Y Q,Cui S Y.2023.Effects of slow-release fertilizer and nitrogen reduc-tion on the growth characteristics,panicle traits,yield and quality of rice under salt stress[J].Jiangsu Journal of Agri-cultural Sciences,39(7):1483-1491.]doi:10.3969/j.issn.1000-4440.2023.07.005.
張金萍,陳照明,王強,馬軍偉,俞巧鋼,葉靜,馬進川,孫萬春,潘建清.2021.緩釋氮比例對一次性施肥單季晚稻生長和氮素利用的影響[J].水土保持學報,35(6):207-212.[Zhang J P,Chen Z M,Wang Q,Ma J W,Yu Q G,Ye J,Ma J C,Sun W C,Pan J Q.2021.Effect of slow-release nitrogen ratio on growth and nitrogen utilization of single-cropping laterice with one-time fertilization[J].Journal of Soil and Water Conservation,35(6):207-212.]doi:10.13870/j.cnki.stbcxb.2021.06.028.
張木,唐拴虎,黃巧義,逄玉萬,易瓊,黃旭,李蘋,付弘婷.2018.緩釋尿素配施普通尿素對雙季稻養(yǎng)分的供應特征[J].中國農(nóng)業(yè)科學,51(20):3985-3995.[Zhang M,Tang S H,Huang Q Y,Pang Y W,Yi Q,Huang X,Li P,F(xiàn)u H T.2018.The nutrient supply characteristics of co-application of slow-release urea and common urea in double-croppingrice[J].Scientia Agricultura Sinica,51(20):3985-3995.]doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.016.
朱兆良,金繼運.2013.保障我國糧食安全的肥料問題[J].植物營養(yǎng)與肥料學報,19(2):259-273.[Zhu Z L,Jin J Y.2013.Fertilizer use and food security in China[J].Journal of Plant Nutrition and Fertilizers,19(2):259-273.]doi:10.11674/zwyf.2013.0201.
Beig B,Niazi M B K,Sher F,Jahan Z,Malik U S,Khan M D,Américo-Pinheiro J H P,Vo D V N.2022.Nanotechnology-based controlled release of sustainable fertilizers.A review[J].Environmental Chemistry Letters,20(4):2709-2726.doi:10.1007/s 10311-022-01409-w.
Cheng S,Xing Z P,Tian C,Li S P,Tian J Y,Liu Q Y,Hu Y J,Guo B W,Hu Q,Wei H Y,Gao H,Zhang H C.2022.Effects of controlled release urea formula and conventional urea ratio on grain yield and nitrogen use efficiency of direct-seeded rice[J].Agriculture,12(8):1230.doi:10.3390/AGRICULTURE12081230.
Das S K,Ghosh G K.2022.Hydrogel-biochar composite for agricultural applications and controlled release fertilizer:Astep towards pollution free environment[J].Energy,242(C):122977.doi:10.1016/j.energy.2021.122977.
Gao Y X,Song X,Liu K X,Li T G,Zheng W K,Wang Y,Liu Z G,Zhang M,Chen Q,Li Z L,Li R C,Zheng L,Liu W L,Miao T Y.2021.Mixture of controlled-release and con-ventional urea fertilizer application changed soil aggregatestability,humic acid molecular composition,and maize nitrogen uptake[J].Science of the Total Environment,789(3):147778.doi:10.1016/j.scitotenv.2021.147778.
Grant CA,Wu R,Selles F,Harker K N,Clayton G W,Bittman S,Zebarth B J,Lupwayi N Z.2012.Crop yield and nitro-gen concentration with controlled release urea and split applications of nitrogen as compared to non-coated urea applied at seeding[J].Field Crops Research,127:170-180.doi:10.1016/j.fcr.2011.11.002.
Guo Y Q,Ma Z T,Ren B Z,Zhao B,Liu P,Zhang J W.2022.Effects of humic acid added to controlled-release fertilizer on summer maize yield,nitrogen use efficiency and green-house gas emission[J].Agriculture,12(4):448.doi:10.3390/agriculture 12040448.
Jarivala H,Santos R M,Lauzon J D,Dutta A,Chiang Y W.2022.Controlled release fertilizers(CRFs)for climate-smart agriculture practices:A comprehensive review on release mechanism,materials,methods of preparation,and effect on environmental parameters[J].Environmen-tal Science and Pollution Research,29:53967-53995.doi:10.1007/s 11356-022-20890-y.
Lawrencia D,Wong S K,Low D Y S,Goh B H,Goh J K,Ruk-tanonchai U R,Soottitantawat A,Lee L H,Ying P T S.2021.Controlled release fertilizers:A review on coating materials and mechanism of release[J].Plants,10(2):238.doi:10.3390/plants 10020238.
Liu Y Q,Hu B,Chu C C.2023.Toward improving nitrogen use efficiency in rice:Utilization,coordination,and availability[J].Current Opinion in Plant Biology,71:102327.doi:10.1016/j.pbi.2022.102327.
Lyu Y F,Yang X D,Pan H Y,Zhang X H,Cao H X,Ulgiati S,Wu J,Zhang Y Z,Wang G Y,Xiao Y L.2021.Impact of fertilization schemes with different ratios of urea to con-trolled release nitrogen fertilizer on environmental sustain-ability,nitrogen use efficiency and economic benefit of rice production:A study case from Southwest China[J].Journal of Cleaner Production,293:126198.doi:10.1016/j.jclepro.2021.126198.
Rahman M H,Haque S,Khan M Z H.2021.A review on appli-cation of controlled released fertilizers influencing the sus-tainable agricultural production:A cleaner production pro-cess[J].Environmental Technologyamp;Innovation,23(5):101697.doi:10.1016/j.eti.2021.101697.
Sun Y Y,Yuan X J,Chen K R,Wang H Y,Luo Y H,Guo C C,Wang Z L,Shu C H,Yang Y G,Weng Y F,Zhou X B,Yang Z Y,Chen Z K,Ma J,Sun Y J.2023.Improving the yield and nitrogen use efficiency of hybrid rice through rational use of controlled-release nitrogen fertilizer and urea topdressing[J].Frontiers in Plant Science,14:1240238.doi:10.3389/fpls.2023.1240238.
Vejan P,Khadiran T,Abdullah R,Ahmad N.2021.Controlled release fertilizer:A review on developments,applications and potential in agriculture[J].Journal of Controlled Re-lease,339:321-334.doi:10.1016/j.jconrel.2021.10.003.
Wu Q,Wang Y H,Ding Y F,Tao W K,Gao S,Li Q X,Li W W,Liu Z H,Li G H.2021.Effects of different types of slow-and controlled-release fertilizers on rice yield[J].Journal of Integrative Agriculture,20(6):1503-1514.doi:10.1016/S2095-3119(20)63406-2.
Xu D,Zhu Y,Zhu H B,Hu Q,Liu G D,Wei H Y,Zhang H C.2021.Effects of a one-time application of controlled-release nitrogen fertilizer on yield and nitrogen accumula-tion and utilization of late japonica rice in China[J].Agri-culture,11(11):1041.doi:10.3390/agriculture 11111041.
Zhang G X,Liu S J,Dong Y J,Liao Y C,Han J.2022.A nitro-gen fertilizer strategy for simultaneously increasing wheat grain yield and protein content:Mixed application of controlled-release urea and normal urea[J].Field Crops Research,277:108405.doi:10.1016/j.fcr.2021.108405.
Zhao C,Gao Z J,Liu G M,Chen Y,Ni W,Lu J M,Shi Y,Qian Z H,Wang W L,Huo Z Y.2023.Combining controlled-release urea and normal urea to improve the yield,nitrogen use efficiency,and grain quality of single season late japonica rice[J].Agronomy,13(1):276.doi:10.3390/agronomy13010276.
Zhuang Y H,Ruan S H,Zhang L,Chen J R,Li S S,Wen W J,Liu H B.2022.Effects and potential of optimized fertiliza-tion practices for rice production in China[J].Agronomy for Sustainable Development,42(2):32.doi:10.1007/s13593-022-00759-7.
(責任編輯王暉)