不同控釋氮肥對中秈雜交稻產量和氮肥利用效率的影響

吳 周 柯 健 吳晨陽 周 兵

（1廬江縣農業技術推廣中心，安徽廬江 231500；2安徽農業大學，安徽合肥 230036）

水稻是我國主要的糧食作物，全國約60%的人口以稻米為主食，其在保障糧食安全領域發揮著極為重要的作用。提高單位面積水稻產量是維護糧食安全的重要措施。施用氮肥是當前提高水稻單產的主要農藝實踐措施，高產氮素管理方式通常為基肥、分蘗肥和穗肥“一基三追”模式[1-2]，但這種方式存在施肥次數多、技術難度大等諸多問題，導致技術推廣難度大、普及率不高，部分地區氮肥“一炮轟”現象仍存在[3-4]。當前我國稻田的氮肥利用效率較低，不合理氮肥施用引起的環境污染和資源浪費等問題仍然存在[5-6]，環境保護已成為亟待解決的重要問題之一。在水稻規?；a的驅動下，發展新型肥料應用技術已成為當前水稻高產栽培的重要研究課題，開展相關的研究意義重大。

近年來，隨著可降解、廉價包膜材料的研發，以包膜控釋氮肥為主要載體的水稻一次施肥技術受到廣泛關注，并也在相關地區得到應用[7-8]。研究表明包膜控釋氮肥養分釋放采用滲透—吸水—膨脹—擴散的“多級擴散”機制，包括停滯期、初始期、穩定期和衰減期4個連續環節，通常形成“J”或“S”型“單峰”氮素累計釋放曲線[9]，因而很難在一次施肥下匹配水稻分蘗期和穗期“雙峰”氮素需求。相關研究者通過控釋氮肥與尿素基肥配施、控釋氮肥與緩釋氮肥配施、控釋氮肥分次施用等方式優化控釋氮肥的水稻施用效果[10-11]。值得注意的是，上述研究以粳稻為主，而在秈稻中的研究較少?？紤]到秈稻與粳稻存在顯著的“雙峰”需氮差異，因而其適宜的控釋氮肥運用方法與粳稻可能存在較大的不同，需要相關研究進一步明確。

安徽是中秈雜交稻優勢生產區域，年播種面積180萬hm2，約占區域水稻總播種面積的75%。因此，本研究選擇中秈雜交稻典型生態區域，研究不同控釋氮肥養分釋放特性及其對中秈雜交稻產量、氮肥利用效率的調控效應，明確適宜中秈雜交稻生產的控釋氮肥類型，為水稻精準高效施肥技術的研發與應用提供參考。

1 材料方法

1.1 試驗地點與材料

本試驗于2021年5—10月在安徽省廬江縣王世照家庭農場進行，試驗土壤為砂壤土，移栽前0～20 cm土壤主要理化參數：全氮2.1 g/kg，有機質24.4 g/kg，有效磷11.7 mg/kg，速效鉀61.8 mg/kg。采用中秈雜交稻晶兩優8612為供試水稻品種，該品種為長江中下游稻區主推水稻品種，品種生育期138 d左右。

考慮到水稻的生育期，采用氮素釋放期（25 ℃靜水中）為80 d（CRU80）和120 d（CRU120）的控釋氮肥為供試新型肥料，控釋氮肥由安徽茂施農業科技有限公司提供。CRU80和CRU120的含氮肥分別為45.2%和44.8%。采用尿素（46% N）為常規氮源。

1.2 試驗設計

大田試驗，采用隨機區組設計，設置5個肥料處理，分別為不施氮肥（N0），尿素常規分次施肥（CK），CRU80、CRU120 和BBF，3 次重復，單個小區面積120 m2。其中，BBF 為CRU80 和CRU120 按照質量比1∶1混合獲得。除N0以外，所有處理施氮量均為210 kg/hm2，控釋肥作基肥一次施用，CK處理尿素氮肥分3次施用，基肥∶分蘗肥∶穗肥=4∶3∶3。所有處理磷、鉀肥用量相同，分別為P2O590 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2，均一次性基施。采用農膜隔水、肥，各小區獨立排灌。

采用缽苗育秧，每盤播種量為100 g，于2021年5月10日播種，6月5日采用亞美柯2ZB-6A（RXA-60T）型缽苗擺栽機機插，機插行株距為30 cm×16 cm，每穴2～3苗。采用干濕交替高效水分管理，強化病蟲草害防治。

1.3 測定指標

1.3.1肥料養分釋放采用肥包法[5]，將控釋氮肥樣品（10±0.01 g）放入孔徑為1.0 mm 的尼龍網袋（12 cm長×8 cm寬）中，于施肥當天同時埋入小區保護行土壤中。分別于埋藏后的20 d（分蘗盛期）、45 d（穗分化期）、65 d（花粉母細胞減數分裂期）、79 d（抽穗期）、94 d（灌漿期）、115 d（成熟期）取樣，每次取樣重復4次。取得的肥料顆粒用蒸餾水沖洗干凈后，使用冷凍風干機凍干后稱重，根據2次重量差計算肥料對應階段氮素釋放量。

1.3.2干物質積累與氮吸收于穗分化期、抽穗期和成熟期，根據平均莖蘗數，各小區取代表性植株5 穴。去除根系后，將樣品105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干至恒重，稱取地上干重。成熟期的干樣磨碎過0.5 mm篩，使用凱氏定氮法，測定組織中氮含量，計算植株地上部氮吸收和氮肥回收利用效率（NUE）。

式中，UN和U0分別表示成熟期施氮區和不施氮區水稻地上部吸氮量，FN-1表示施氮量。

1.3.3產量及構成于成熟期，各小區取代表性植株5 穴考種，測定穗粒數、結實率、千粒重。根據普查有效穗數，計算理論產量。

1.4 數據統計分析

數據采用EXCEL 2010和SPSS 18.0軟件進行統計分析，采用LSD法進行差異顯著性分析（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 控釋氮肥田間氮素釋放特性

不同肥料的田間累計氮素釋放曲線具有明顯差異（圖1～2）。CRU80、CRU120 和BBF 的田間累計氮素釋放分別為92.4%、74.0%和83.2%，均實現了水稻生育階段的集中釋放。在水稻移栽后0～45 d（水稻移栽-穗分化期），CRU80、CRU120 和BBF 的階段氮素供應量分別為76.7%、4.7%和40.7%，表現CRU80最高，BBF 次之，而CRU120 最低。而在水稻移栽后31～79 d（水稻穗分化-抽穗期），CRU80、CRU120和BBF 的階段氮素供應量分別為6.2%、34.8% 和20.5%，表現CRU120 最高，BBF 次之，而CRU80 最低。在水稻移栽后80～115 d（水稻抽穗-成熟期），CRU80、CRU120 和BBF 的階段氮素供應量分別為9.6%、34.6%和21.1%，表現CRU120最高，BBF次之，而CRU80 最低?？偟膩碚f，BBF 較CRU80 和CRU120表現更為平衡的水稻全生育期氮素供應。

圖1 不同控釋肥田間氮素累計釋放曲線

2.2 不同肥料處理對水稻干物質積累的影響

不同肥料處理顯著影響水稻階段干物質積累和總干物質積累（表1）。與N0 不施氮肥相比，添加氮肥顯著增加水稻干物質80.0%～103.6%。在控釋氮肥處理中，BBF的成熟期總干物質積累最高，這主要與其穩定增加移栽-穗分化期和穗分化-抽穗期干物質積累的同時，顯著增加抽穗-成熟期干物質積累有關。與CRU80 和CRU120 相比，BBF 顯著增加總干物質積累6.3%～15.4%。另外，BBF 的成熟期干物質積累與CK無顯著差異。

表1 不同肥料處理對水稻干物質積累的影響

注：不同小寫字母表示在0.05水平下差異顯著，下同。

2.3 不同肥料處理對水稻產量及構成的影響

不同肥料處理顯著影響水稻產量及構成因子（表2）。與N0不施氮肥相比，添加氮肥顯著增加水稻產量52.7%～104.2%。在控釋氮肥處理中，BBF的產量最高，這主要由于其協同高的有效穗數和每穗粒數穩定增加群體穎花量，同時顯著提高了結實率和千粒重。與CRU80和CRU120相比，BBF顯著增加水稻產量17.4%～33.7%。另外，BBF的產量與CK無顯著差異。

表2 不同肥料處理對水稻產量及構成的影響

2.4 不同肥料處理對水稻氮肥回收利用效率的影響

不同肥料處理顯著影響水稻植株氮肥回收利用效率（NUE）（圖3）。在控釋氮肥中，CRU120的NUE最高，BBF 次之，2 個處理均顯著高于CK。BBF 的NUE為53.8%，較CK處理顯著提高21.0%。

圖3 不同肥料處理對水稻植株氮肥回收利用效率的影響

3 討論與結論

本研究中的3 種控釋氮肥具有顯著的供氮差異，其中CRU80 主要集中于水稻移栽-穗分化期供氮，階段供氮達到76.7%，而在隨后的時期，氮素階段供應量顯著低于其他控釋氮肥處理。因而其主要增加了水稻移栽-穗分化期干物質積累，表現最高的有效穗數，而每穗粒數、結實率和千粒重較其他控釋氮肥無明顯優勢，表現最低的水稻產量。CRU120則主要在水稻穗分化-抽穗期和抽穗-成熟期集中供氮，表現最高的水稻穗分化-抽穗期干物質積累，顯著增加水稻每穗粒數，這與前人在中粳稻的研究結果基本一致[12-13]。此外，盡管CRU120表現最高的抽穗-成熟期集中供氮，但其抽穗-成熟期干物質積累、結實率和千粒重并沒有對應表現。這可能與其高的氮素供應導致水稻貪青晚熟有關，Ke等[14]使用長釋放期控釋肥下的粳稻中也有相似結論。上述表明，單一控釋氮肥一次施用下不能匹配中秈雜交稻“雙峰”需氮規律。

與CRU80和CRU120不同的是，BBF表現較為平衡的水稻各生育階段氮素供應，因而穩定提高了水稻有效穗數和每穗粒數，同時維持了水稻灌漿結實期的高光效，顯著增加了結實率和千粒重。本研究中，BBF的產量為11 233.3 kg/hm2，顯著高于其他控釋氮肥處理，且與CK 無顯著差異。這表明，采用CRU80和CRU120按照1∶1復配適用于中秈雜交稻一次施肥生產，較常規分次施肥可保證穩產的水稻產量。

前人研究表明，稻田NUE受氮肥施用時期顯著影響，其中基蘗肥的利用效率顯著低于穗肥[7]。這意味著，在相同供氮水平下，隨著氮素供應的推遲，水稻的NUE將呈逐漸增加趨勢。因此，在控釋氮肥中，CRU120表現最高的NUE與其后移集中供氮有關。但值得注意的是，CRU120的后移集中供氮不利于水稻結實率、粒重和產量的提高。此外，CRU80由于前移供氮，因而表現最低的NUE。在控釋氮肥處理中，BBF表現為次高的NUE，這與其平衡供氮有關。本研究中BBF的NUE為53.8%，較CK處理顯著提高21.0%。這表明采用CRU80和CRU120按照1∶1復配在促進中秈雜交稻豐產的同時，還可以顯著增加氮肥利用效率。