養分管理對直播稻產量和氮肥利用率的影響

郭九信　孔亞麗　謝凱柳　李東?！●T緒猛，3　凌　寧　王 敏　郭世偉，*

1南京農業大學資源與環境科學學院， 江蘇南京 210095；2扶余市農業技術推廣中心， 吉林松原 138000；3南京農業大學農村發展學院， 江蘇南京 210095

養分管理對直播稻產量和氮肥利用率的影響

郭九信1孔亞麗1謝凱柳1李東海2馮緒猛1，3凌寧1王 敏1郭世偉1，*

1南京農業大學資源與環境科學學院， 江蘇南京 210095；2扶余市農業技術推廣中心， 吉林松原 138000；3南京農業大學農村發展學院， 江蘇南京 210095

為探明不同養分管理模式在實地農戶種植條件下對直播水稻產量和氮肥利用率的影響。本試驗于2011年6月至2013年11月在江蘇省興化市茅山鎮基本農田保護區的田間稻麥輪作條件下， 分別選取茅山東村、茅山西村和馮顧村各8個農戶， 開展3個不同養分管理模式試驗， 設置了不施肥對照（CK）、農民習慣施肥（FFP）和優化施肥（OPT1和OPT2） 4個處理， 主要研究了水稻產量及構成因子、氮累積分配和氮肥利用率等對不同養分管理模式的響應。結果表明: （1）施肥較不施肥顯著提高水稻產量， 優化施肥（226 kg N hm–2）在較習慣施肥（333 kg N hm–2）平均減氮32.1%的基礎上顯著提高水稻產量5.5%， 增產原因是提高了穗粒數、結實率和千粒重； OPT2較OPT1平均增產3.1%， 其原因是在孕穗期增施了鉀肥（18 kg hm–2K2O）。（2）優化施肥水稻植株各部位氮濃度、百千克籽粒需氮量和秸稈氮累積均顯著低于習慣施肥， 且降低營養器官的氮素分配比例。（3）優化施肥較習慣施肥顯著提高水稻氮肥利用率， 其氮肥偏生產力（PFPN）、氮肥農學效率（AEN）、氮肥回收效率（REN）和氮肥生理效率（PEN）分別平均增加55.5%、79.1%、18.7%和48.7%。（4）水稻植株氮累積與產量呈顯著正相關， 且優化施肥單位氮累積的增產效果高于習慣施肥。因此， 基于氮肥總量控制、分期調控和增施鉀肥的養分優化管理措施可在實地農戶直播稻種植上協同實現水稻高產和氮肥高效。

水稻； 產量； 養分管理； 氮肥利用率； 實地農戶種植

水稻是我國的三大糧食作物之一， 種植區域主要分布于我國華南、華中、西南以及東北， 其種植面積分別約占我國糧食作物播種面積和世界水稻種植面積的25%和20%［1-2］。氮素養分是影響水稻產量和品質的主要因子之一， 農民常常過量施用氮肥以期獲得作物高產， 致使我國氮肥用量和稻田氮肥用量分別約占全球該用量的30%和37%， 已成為世界第一氮肥消費國［3-4］。然而過量和不合理地施用氮肥不但不利于水稻增產和氮肥利用率的提高， 還會引發一系列的環境污染問題， 如湖泊水體富營養化、沿海城市的赤潮現象［5-6］、地下水中硝酸鹽污染等［7］，進而嚴重影響農業、社會和生態的可持續發展。據報道［2］， 中國稻田氮肥吸收利用率為30%～35%， 江蘇省水稻的氮肥吸收利用率僅19.9%， 顯著低于全國平均水平， 這主要是江蘇省稻田過量施氮所致。針對以上資源及環境問題， 對氮素養分進行優化管理、保持養分合理流動和循環是提高作物產量和品質、保障資源可持續利用的有效途徑， 如何協同提高水稻產量、氮肥利用率及降低環境風險已成為當前研究的一個熱點和難點［8-9］。

目前， 針對稻田體系的氮肥管理已有很多報道，Haefele等［10］和李敏等［11］研究表明， 水稻氮肥利用率存在顯著的基因型差異， 且高產氮高效品種可維持生育后期較高的干物質生產和體內氮轉運， 利于產量及氮肥利用率的提高； 王紹華等［12］和孫永健等［13］研究表明， 水氮耦合效應顯著影響水稻氮肥吸收利用及產量； Sui等［14］研究表明， 氮肥優化管理可以通過調控水稻的產量構成和提高氮肥的高級養分貢獻階段實現水稻高產和氮肥高效。上述研究表明， 高產品種的選用、栽培措施的配套和養分資源的優化管理對提高水稻氮肥利用率和促進增產均具顯著作用， 但這些研究主要集中于田間控制下微區養分試驗（常20～67 m2）， 而于農戶實際種植條件下的研究較少， 也缺乏大面積的應用效果評價。因此， 本文擬在農戶田間實際種植條件下對直播水稻進行連續3年較大面積上（1334 m2）的優化養分管理技術的應用與實踐， 通過對水稻產量及構成因子、氮素吸收、累積與分配和氮肥利用率等參數的測定和評估， 為進一步豐富和完善水稻養分資源綜合管理技術進而實現水稻高產高效生產提供理論與實踐依據。

1　材料與方法

1.1試驗地基本情況

從江蘇省興化市茅山鎮（33.13° N， 119.43° E）茅山東村、茅山西村和顧馮村基本農田保護區各選取8個農戶的試驗田， 均為常規稻麥輪作生態系統， 供試土壤為黏壤土， 地力均勻， 各位點土壤基本理化性狀見表1。根據土壤肥力分級和評價指標， 該位點屬于中高肥力土壤（中磷中鉀區）。水稻生長期（6月至10月）降水量、平均溫度等氣象數據由江蘇省興化市氣象局提供（圖1）， 2011—2013年總降水量分別為584.6、656.3和629.6 mm， 其中， 2012年6月份的降雨量延后至7月至8月份； 2011—2013年月平均氣溫分別為21.2、22.1和22.8℃， 且月平均氣溫呈略增加的趨勢； 總體而言， 2011—2013年際間總降雨量和月平均氣溫差異較小， 且降雨量和高溫主要分布于6月至8月份， 即水稻生長前期（播種至孕穗）。

1.2試驗設計

供試水稻品種為該地區農戶普遍種植的粳稻品種， 如泗稻10號、寧粳4號、淮稻5號、直播豐和1350， 各試驗點農戶自選水稻品種。供試肥料為尿素（46% N）、氯化鉀（60% K2O）、常規復合肥（N-P2O5-K2O為15-15-15）和水稻配方肥（N-P2O5-K2O為18-12-10）。

設不施肥處理（CK， 對照）、農民習慣施肥處理（FFP）、優化施肥處理1 （OPT1）、優化施肥處理2（OPT2）。其中， CK處理為全生育期均不施用任何肥料； FFP處理按前期農戶調研結果， 基肥（6月10日至15日）施常規復合肥750 kg hm–2， 分蘗肥（6月25日至30日）施尿素300 kg hm–2， 促花肥（7月10日至15日）施尿素180 kg hm–2， 即全生育期總N、P2O5和K2O分別為333、113和113 kg hm–2； OPT1處理依據江蘇省測土配方施肥數據庫分析結果和推薦的“大配方”， 基施配方復合肥450 kg hm–2， 分蘗肥施尿素135 kg hm–2， 促花肥施尿素120 kg hm–2， ?；ǚ剩?月5日至10日）施尿素90 kg hm–2， 即全生育期總N、P2O5和K2O分別為226、54和45 kg hm–2； OPT2處理在OPT1處理的基礎上進行“大配方、小調整”，肥料運籌與OPT1一致， 且在促花肥時增施氯化鉀30 kg hm–2， 即全生育期總N、P2O5和K2O分別為226、54和63 kg hm–2。各處理小區面積1334 m2， 不設重復。每個小區均單設進、排水口， 四周設保護行。采用先整地施足基肥后濕直播的水稻種植方式（6月15日至20日）， 播種量為75 kg hm–2， 水分按照淹水—烤田—復水—落干和花后輕干濕交替的模式管理， 同時使用化學藥劑嚴格控制病蟲草害， 其他田間管理均按當地農戶實際方式， 10月15日至11月5日收獲。

表1　試驗點土壤基本理化性狀Table 1 Physical and chemical properties of the soil in the experiment

圖1　試驗點水稻生育期間降雨量和平均溫度Fig. 1 Rainfall and mean temperature during rice growth period in the experiment site

1.3測定項目與方法

1.3.1產量及產量構成因素 水稻成熟后， 隨機調查每小區30穴植株的穗數， 并隨機選取其中40個植株， 測定穗粒數、千粒重等。生物量和實際產量測定樣方為5 m2。

1.3.2植株養分含量的測定 將植株樣品于105℃殺青30 min， 75℃烘至恒重， 用不銹鋼樣品粉碎機粉碎。采用濃H2SO4-H2O2法消煮提取， 全自動連續流動分析儀（AA3， BRAN-LuEBBE， 德國）測定全氮。標準樣品來自環境保護部標準樣品研究所。

1.3.3相關計算方法［15］氮累積量（kg hm–2） =地上部生物量×植株氮含量；

各器官氮分配（%）=各器官氮累積量/總氮累積量×100；

氮肥偏生產力（partial factor productivity of N，PFPN， kg kg–1） = 施氮區產量/施氮量；

氮肥農學效率（agronomic efficiency of N， AEN，kg kg–1） = （施氮區產量-無氮區產量）/施氮量；

氮肥回收效率（recovery efficiency of N， REN， %）= （施氮區氮累積量-無氮區氮累積量）/施氮量×100；

氮肥生理效率（physiological efficiency of N， PEN，kg kg–1） = （施氮區產量-無氮區產量）/（施氮區氮累積量-無氮區氮累積量）。

百千克籽粒需氮量（N requirement for 100 kg grain， NRG， kg） = 總氮累積量/稻谷產量×100。

1.4數據處理與分析

采用SAS 9.0和Microsoft Excel 2010進行統計、作圖和方差分析。

表2　不同養分管理對水稻產量及構成因素的影響Table 2 Effects of different nutrient managements on yield and its components of rice

2　結果與分析

2.1優化養分管理對水稻產量及構成因素的影響

由表2可知， 連續3年農戶水平多點實地不同養分管理均能顯著影響水稻產量及構成因素?？傮w而言， 不同年份不同養分管理下水稻籽粒產量均表現為OPT2 ＞ OPT1 ＞ FFP ＞ CK， 且OPT2較FFP處理增產率均超過5%顯著水平， 而OPT1較FFP處理增產率均未達到5%顯著水平。從產量構成因素可知，施肥處理（FFP、OPT1、OPT2）較不施肥CK對照顯著提高水稻的穗數和穗粒數， 而水稻的結實率和千粒重則均表現為CK處理顯著高于施肥處理。不同施肥處理的穗數、穗粒數和結實率之間的差異不顯著， 而FFP處理的結實率顯著低于OPT1和OPT2處理， 但OPT1和OPT2之間差異不顯著。從年份和施肥處理雙因素方差分析的結果可知， 水稻產量及構成因素在年份間、施肥處理間和年份與施肥處理的交互作用間均達到顯著差異水平。

不同養分管理也顯著地影響水稻產量（圖2），CK、FFP、OPT1和OPT2處理的產量分別為4953～ 6357、6590～9182、7038～9194和7353～9357 kg hm–2，其平均值分別為5748、7748、8055和8303 kg hm–2。CK和OPT2處理的離散程度最高， OPT1次之， FFP最低。

2.2優化養分管理對水稻植株氮累積和氮分配的影響

不同養分管理顯著影響水稻各部位的氮濃度、累積和分配（表3）， 且差異達顯著水平?？傮w而言，不同養分管理下水稻各部位氮濃度在不同年份間均表現出一致的趨勢， 即FFP處理最高， OPT1和OPT2次之， CK最低； 秸稈和籽粒的平均氮濃度分別為8.20 mg g–1和13.5 mg g–1， 籽粒氮濃度顯著高于秸稈64.6%。水稻秸稈的氮累積與氮濃度的變化趨勢相似， 而籽粒氮濃度則表現為施肥處理（FFP、OPT1、OPT2）顯著高于不施肥（CK）處理， 但不同施肥處理之間差異不顯著； 水稻秸稈和籽粒的平均氮累積分別為57.5 kg hm–2和101.8 kg hm–2， 籽粒氮累積顯著高于秸稈77.0%。水稻秸稈和籽粒氮分配表現出不同的變化， 秸稈氮分配在2011—2012年FFP處理最高， 優化施肥處理（OPT1和OPT2）次之， CK處理最低， 而籽粒氮分配趨勢則與秸稈相反； 水稻秸稈和籽粒的平均氮分配分別為35.2%和64.8%， 籽粒氮累積顯著高于秸稈84.1%， 除2013年各處理水稻秸稈和籽粒氮分配沒有差異外。從年份和施肥處理雙因素方差分析的結果可知， 水稻各部位氮濃度、氮累積和氮分配在年份間、施肥處理間和年份與施肥處理的交互作用間均達到顯著差異水平。

不同養分管理也顯著地影響水稻籽粒氮濃度（圖3）， CK、FFP、OPT1和OPT2處理的籽粒氮濃度分別為10.17～13.56、13.25～16.40、12.30～14.20和12.36～15.10 mg g–1， 其平均值分別為11.88、14.79、13.44和13.96 mg g–1。CK處理的離散程度最高， FFP和OPT2次之， OPT1最低。

2.3優化養分管理對水稻氮肥利用率的影響

如圖4所示， 不同養分管理顯著影響水稻的氮肥利用率?？傮w而言， 優化養分管理處理（OPT1和OPT2）的水稻氮肥偏生產力（FPFN）、氮肥農學效率（AEN）、氮肥回收效率（REN）和氮肥生理利用率（PEN）均明顯高于FFP處理， 其中， 優化養分處理的PFPN和PEN與FFP處理間的差異顯著， 而OPT1和OPT2之間的差異不顯著； 不同養分管理下AEN和REN的表現趨勢一致為OPT2＞OPT1＞FFP， 且OPT2與FFP處理間差異顯著。

圖2　不同養分管理對水稻產量的影響Fig. 2 Effects of different nutrient managements on rice yieldCK: 不施肥對照； FFP: 農民習慣施肥； OPT1: 優化施肥1； OPT2:優化施肥2。不同處理間標以不同小寫字母的柱值在5%水平上差異顯著。CK: fertilizer free control； FFP: farmers’ fertilizer practice；OPT1: optimal fertilizer management 1； OPT2: optimal fertilizer management 2. Bars superscripted by different small letters are significantly different between treatments at the 5% probability level.

表3　不同養分管理對水稻氮濃度、累積和分配的影響Table 3 Effects of different nutrient managements on N concentration， accumulation， and distribution of rice

圖3　不同養分管理對水稻籽粒氮濃度的影響Fig. 3 Effects of different nutrient managements on grain N concentration of riceCK: 不施肥對照； FFP: 農民習慣施肥； OPT1: 優化施肥1； OPT2:優化施肥2。不同處理間標以不同小寫字母的柱值在5%水平上差異顯著。CK: fertilizer free control； FFP: farmers’ fertilizer practice； OPT1: optimal fertilizer management 1； OPT2: optimal fertilizer management 2. Bars superscripted by different small letters are significantly different between treatments at the 5% probability level.

圖4　不同養分管理對水稻氮肥利用率的影響Fig. 4 Effects of different nutrient managements on nitrogen use efficiency of riceFFP: 農民習慣施肥； OPT1: 優化施肥1； OPT2: 優化施肥2； PFPN: 氮肥偏生產力； AEN: 氮肥農學效率； REN: 氮肥回收效率； PEN: 氮肥生理效率。標以不同小寫字母的值表示同一年份下不同處理間在5%水平上差異顯著。FFP: farmers’ fertilizer practice； OPT1: optimal fertilizer management 1； OPT2: optimal fertilizer management 2； PFPN: partial factor productivity of N； AEN: agronomic efficiency of N； REN: recovery efficiency of N； PEN: physiological efficiency of N. Bars within the same year superscripted by different small letters are significantly different between different treatments at the 5% probability level.

不同養分管理顯著影響水稻百千克籽粒吸氮量（圖5）， CK、FFP、OPT1和OPT2處理的水稻百千克籽粒吸氮量分別為1.42～2.34、2.18～2.76、1.91～2.31和1.96～2.39 kg， 其平均值分別為1.71、2.48、2.10和 2.15 kg， FFP處理百千克籽粒吸氮量最高， OPT1和OPT2次之， CK最低， 且FFP處理的離散程度最大。

2.4水稻氮累積量與籽粒產量的相關性

在本研究條件下， 不同養分管理在顯著影響水稻氮累積量的同時也顯著影響了籽粒產量， 成熟期水稻氮累積量和籽粒產量相關性分析（圖6）， 表明水稻氮累積量和籽粒產量極顯著正相關（P ＜ 0.0001），其總相關系數R2= 0.7793。但概括而言， FFP處理數據均分布在趨勢線的下方， 而優化養分管理處理（OPT1和OPT2）數據大多分布在趨勢線的上方。

3　討論

肥料尤其是氮肥的施用為糧食增產做出了巨大的貢獻， 一定范圍內作物的產量隨氮肥用量的增加而增加， 而過量和不合理施用氮肥則顯著降低氮肥的增產效應和肥料利用率， 同時增加肥料投入成本和環境風險［8-9］。農戶為了片面追求高產的經濟效益，在水稻生產中過量施用氮肥的現象非常普遍。不同區域水稻氮肥用量也存在顯著差異， 如湖南省為195 kg hm–2［16］， 湖北省為170 kg hm–2［17］， 四川省為153 kg hm–2［18］， 安徽省為189 kg hm–2［19］， 江蘇省為332 kg hm–2［20］， 而全國水稻平均施氮量為204 kghm–2［21］， 均顯著高于世界平均水平。概括分析農戶稻田氮肥不合理施用的主要表現有以下幾個方面:（1）農戶間施肥量差異大， 過量與不足現象并存［20］；（2）養分使用不平衡， 偏施氮肥、輕施磷鉀肥和忽視微肥［14，22］， 進而降低肥料效應； （3）氮肥施用時期不合理， 與作物養分需求不同步， 如重施基蘗肥和輕施穗粒肥［14，23］； （4）沒有考慮不同土壤肥力和不同養分效率品種的需肥特性而無差異地習慣施肥［10-11］；（5）沒有考慮除肥料養分以外的養分來源與合理利用，如灌溉水養分含量和農業固體廢棄物的資源化利用等［24-25］； （6）沒有從周年農田生態系統的角度管理養分， 只是關注單季作物施肥情形等［26］。

圖5　不同養分管理對水稻百千克籽粒吸氮量的影響Fig. 5 Effects of different nutrient managements on N requirement for 100 kg grain of riceCK: 不施肥對照； FFP: 農民習慣施肥； OPT1: 優化施肥1；OPT2: 優化施肥2。不同處理間標以不同小寫字母的柱值在5%水平上差異顯著。CK: fertilizer free control； FFP: farmers’ fertilizer practice； OPT1: optimal fertilizer management 1； OPT2: optimal fertilizer management 2. Bars superscripted by different small letters are significantly different between treatments at the 5% probability level.

圖6　水稻氮累積量與籽粒產量的相關性Fig. 6 Relationship between plant N accumulation and grain yield of riceCK: 不施肥對照； FFP: 農民習慣施肥； OPT1: 優化施肥1；OPT2: 優化施肥2。CK: fertilizer free control； FFP: farmers’ fertilizer practice；OPT1: optimal fertilizer management 1； OPT2: optimal fertilizer management 2.

本試驗表明， 優化氮肥管理處理（226 kg hm–2）相對于農民習慣施肥處理（333 kg hm–2）氮肥用量下降32.1%， 而水稻產量不僅沒有降低， 還平均增產5.5%， 其增產主要來自穗粒數、結實率和千粒重的增加， 表明在水稻生產中“氮肥總量控制和分期調控”的優化管理措施可避免和降低“重施基肥和早施分蘗肥、輕施穗粒肥”的習慣氮肥運籌所導致的前期無效分蘗大量發生、中期群體過大、后期成穗率和結實率大幅下降， 不利于飽滿度一致的大穗型稻穗形成， 進而顯著降低氮肥利用率［14，27］。安寧等［21］從2008—2011年在全國開展403個水稻田間試驗的研究表明養分優化管理較農民習慣施肥平均降低氮肥用量20.3%增產9.6%， Chen等［28］比較分析2009—2012年水稻農戶（6592戶）調研結果和57個水稻田間試驗的施氮量和產量表明， 試驗中優化處理的施氮量相比試驗農戶習慣和實地調研農戶用量分別降低10.5%和22.5%， 而產量卻分別增加21.4%和2.9%，說明試驗農戶與實地調研農戶之間存在著顯著差異，其原因是試驗條件下的田間管理較實地調研農戶種植更加規范和科學， 因此， 采用實地調研農戶種植水平研究水稻養分管理則更具有現實指導意義和科學評估價值。我們的試驗還指出， 優化施肥處理2（OPT2）水稻產量較優化施肥處理1 （OPT1）平均增產3.1%， 差異未達顯著水平， 這可能是由于在水稻孕穗期增施鉀肥的原因［21］。張玲等［29］和Zhang等［30］研究指出增施鉀肥能通過提高作物的光合作用、同化物運輸和抗逆性來提高作物產量， 且作物氮鉀營養之間存在顯著交互作用。另外， 不施氮處理水稻產量和氮累積量均較高， 3年平均分別為5748 kg hm–2和97.6 kg hm–2， 表明該地區土壤具有較高氮素供應的基礎地力， 這可能是農戶長期過量施用氮肥所致； 而不施肥的產量變幅高于施肥也表明不同土壤地力的產量貢獻能力差異大， 施肥可以降低土壤地力的貢獻差異。據Chen等［28］報道， 我國農戶種植水稻平均施氮量、產量和氮盈余分別為209 kg hm–2、7000 kg hm–2和82 kg hm–2。這與許多前人的研究結果相似， Deng等［31］建議太湖地區實現7600～8300 kg hm–2水稻產量和降低110 kg hm–2氮損失的推薦氮肥用量為150～200 kg hm–2， Sui等［14］在江蘇省連續2年6個位點試驗的結果表明施用180～300 kg hm–2氮肥可以同時實現9000～9400 kg hm–2的水稻高產和氮肥高效， 且通過土壤作物綜合管理可使我國水稻平均施氮量和氮盈余分別降為162 kg hm–2和16 kg hm–2，而平均產量卻達到8500 kg hm–2［28］。因此， 在水稻生產上進行養分優化管理應綜合應用土壤養分供應的空白產量和目標產量施肥量的方法， 協同實現水稻高產和養分高效， 同時獲得較大的經濟效益［32-34］。

我們的結果還表明， 優化養分管理在降低氮肥用量提高產量的同時， 也顯著地影響水稻植株對氮的吸收、累積、分配和氮肥利用率。習慣施肥處理水稻植株體內的氮濃度和氮累積均顯著地高于優化施氮處理， 這主要是過量施氮所引起的奢侈吸收結果； 且習慣施肥處理的氮素主要分配于水稻莖稈中，降低籽粒的分配比例， 表明氮素在體內再轉運的能力降低， 這與孫永健等［35］的研究結果一致。另外， 水稻籽粒氮濃度和百千克籽粒需氮量的變化趨勢一致，均為習慣施肥處理顯著高于優化施氮處理， 且結合籽粒產量和氮累積的變化， 表明單位氮素所能生產的水稻產量習慣施肥處理顯著低于優化施氮， 這與優化施氮下水稻的氮肥偏生產力（PFPN）、氮肥農學效率（AEN）、氮肥回收效率（REN）和氮肥生理效率（PEN）均高于習慣施肥的結果一致， 進而表明習慣施肥過多的氮肥損失于環境中， 加大環境風險。據文獻報道， 江蘇省太湖水體硝酸鹽濃度在過去20年里增加了5倍， 其原因主要是由于農戶過量施用氮肥和早期集中施用與梅雨季節耦合作用的結果［36-38］，這與本研究水稻生長前期環境因素相似（6月至8月份）， 該時期既是水稻生長中降雨量和平均氣溫最高時期， 也是農戶水稻氮肥集中施用期， 其苗小苗弱需肥少、高溫灌溉蒸騰大和高降雨后易淋洗的特性共同加劇了無效氮肥損失至環境中， 而在水稻生長中期（最大需肥期）往往出現由于養分供應不足而限制生長的情形［39-40］。另一方面， 從水稻產量和氮累積量極顯著正相關（R2= 0.7793， P ＜ 0.0001）的結果可知， 水稻產量隨植株氮累積量的增加而增加， 但不同養分管理處理的趨勢線分布位置不同， 優化施氮處理數據的趨勢線分布位置高于習慣施肥處理，表明優化施氮處理水稻相同氮累積的增產效果高于習慣施肥處理。

4　結論

結合施用水稻專用配方肥和應用氮肥總量控制與分期調控技術的實地養分優化管理， 可較農民習慣施肥減氮30%的基礎上增加直播稻產量5%和氮肥利用率（PFPN） 55%。因此， 因地制宜地采用土壤-植株養分優化管理的綜合措施， 可在江蘇省實地農民直播稻種植上協同實現水稻高產和養分高效。

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Effects of Nutrient Management on Yield and Nitrogen Use Efficiency of Direct Seeding Rice

GUO Jiu-Xin1， KONG Ya-Li1， XIE Kai-Liu1， LI Dong-Hai2， FENG Xu-Meng1，3， LING Ning1， WANG Min1， and GUO Shi-Wei1，*1College of Resources and Environmental Sciences， Nanjing Agricultural University， Nanjing 210095， China；2Agricultural Technology Extension and service station of Fuyu County， Songyuan 138000， China；3College of Country Development， Nanjing Agricultural University， Nanjing 210095， China

The effects of different nutrient management models on the yield and nitrogen （N） use efficiency （NUE） of direct seeding rice were investigated under site-specific farmers cultivate practice situation. We conducted a field experiment at eight farmers’ field in basic farmland protection region with a rice–wheat rotation ecosystem in Xinghua County， Maoshan Town， Jiangsu Province， from June 2011 to November 2013. Three different nutrient management models and a control were used in this experiment including fertilizer free treatment （CK）， farmers’ fertilizer practice （FFP） and optimal fertilizer management 1 and 2（OPT1 and OPT2）. The rice yield and its components， N accumulation and distribution， and NUE were determined. The results showed that the rice grain yield of OPT treatments （226 kg ha–1N） significantly increased 5.5% due to the increase of grains per panicle， seed setting percentage， and 1000-grain weight while the N fertilizer application reduced 32.1% as compared with FFP treatment （333 kg ha–1N）. The rice grain yield of OPT2 treatment was 3.1% higher than that of OPT1 treatment while resulted from increasing potassium application （18 kg ha–1K2O） at booting stage. The N concentration of different parts of plant， N requirement for 100 kg grain， straw N accumulation and N distribution in vegetative organs of OPT treatment were significantlylower than these of FFP treatment. Compared with FFP treatment， OPT treatment also significantly improved NUE of rice plants，in which partial factor productivity of N （PFPN）， agronomic efficiency of N （AEN）， the recovery efficiency of N （REN） and physiological efficiency of N （PEN） increased by 55.5%， 79.1%， 18.8%， and 48.7%， respectively. There was a significantly positive correlation between plant N accumulation and grain yield in rice， and the effect of yield increase per unit N accumulation in OPT treatment was higher than that in FFP treatment. Therefore， the optimal nutrition management model， including controlling total N rate， regulating application stage of N fertilizer and increasing potassium application， can be need to obtain a comprehensive effect for high grain yield and high N fertilizer use efficiency in direct seeding rice planted by farmers.

Rice； Yield； Nutrient management； Nitrogen use efficiency； Site-specific farmer cultivate

10.3724/SP.J.1006.2016.01016

本研究由國家重點基礎研究發展計劃（973計劃）項目（2013CB127403）和國家公益性行業（農業）科研專項（201103003和201203013）資助。This study was supported by the National Basic Research Program of China （973 Program， 2013CB127403） and the China Special Fund for Agro-scientific Research in the Public Interest （201103003 and 201203013）.

（Corresponding author）: 郭世偉， E-mail: sguo@njau.edu.cn， Tel: 025-84396393

聯系方式: E-mail: jiuxinguo@sina.com

Received（）: 2015-12-09； Accepted（接受日期）: 2016-03-14； Published online（網絡出版日期）: 2016-03-22.

URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20160322.1601.006.html