长期定位氮肥减施对水稻产量和氮素吸收利用的影响

doi:10.3969/j.issn.1006-8082.2022.03.007

摘要/Abstract

摘要：

在农业绿色发展的大背景下，我国肥料用量持续下降，提前实现了“到2020年化肥使用零增长”的目标。但长期降低肥料用量后，是否会对作物产量造成影响，需要进一步研究。本文基于8年的田间定位试验，以水稻为研究对象，设置N0（不施氮）、N160（氮肥用量160 kg/hm²）、N210（氮肥用量210 kg/hm²）、N260（氮肥用量260 kg/hm²，农民习惯施肥）、N315（氮肥用量315 kg/hm²）等5个施氮水平，研究长期氮肥减施对水稻产量和氮素吸收利用的影响。结果表明，与N260处理相比，N160处理产量逐年下降，且差异达显著水平;N210处理减产0.69%~1.34%，N315处理增产0.23%~0.26%或减产0.05%~1.92%，差异均未达到显著水平。可见，氮肥过量或不足，水稻产量均存在下降的风险。相关分析表明，施氮量为237.39 kg/hm²时，籽粒吸氮量最高;施氮量低于232.64 kg/hm²时，氮素收获指数保持在70.31%;施氮量为230.73 kg/hm²时，氮肥当季回收利用率最高为38.89%;施氮量为227.63 kg/hm²时，氮肥农学效率最高为15.56 kg/kg。减少氮肥用量后，氮肥偏生产力和生理利用率均有所提高。土壤供氮占水稻吸氮量的53.36%以上，施氮量低于225.95 kg/hm²时，存在消耗土壤氮库的风险。综合考虑产量和多年平均肥料利用率等数据，试验区适宜的氮肥用量为225.95~232.64 kg/hm²，可实现长期稳产增效。

关键词: 水稻, 化肥减施, 肥料利用率, 产量

Abstract:

Under the background of agriculture eco-friendly development, the fertilizer application decreased constantly in China, which made the goal of “zero growth of the fertilizer rates by 2020” achieved in advance. However, it needs further study whether the long-term reduction of fertilizers application would have an impact on rice yield. Based on an 8-year experiment in the paddy fields, we conducted the effects of long-term position nitrogen （N） fertilizer reduction on the yield and N utilization of rice among the different amounts of N applied （N0, N160, N210, N260 and N315, representing 0, 160, 210, 260, 310 kg/hm² N respectively）. The results showed that compared with the N260 treatment, the yield of the N160 treatment decreased year by year, and the difference reached a significant level（p<0.05）. The yield of N210 treatment decreased by 0.69%~1.34%, while The yield of N315 treatment increased by 0.23%~0.26% in some years and decreased by 0.05%-1.92% in the other, and the differences did not reach a significant level. The overuse or underuse of N fertilizer would tend to cause the reduction of rice yield. Relation analgsis showed when the N rate was 237.39 kg/hm², the grain N uptake reached peak level. When the N rate was lower than 232.64 kg/hm², the N harvest index remained at 70.31%. When the N rate was 230.73 kg/hm², the N recovery efficiency was the highest at 38.89%. When the N rate was 227.63 kg/hm², the N agronomic efficiency reached peak at 15.56 kg/kg. N partial factor productivity and N use efficiency increased with the reduction of N application rates. Soil N supply accounted for more than 53.36% of the rice N uptake. When the N rate was lower than 225.95 kg/hm², there was a risk of depletion of soil N pool. Considering the yield and the average fertilizer use efficiency over the years, we recommended that the N application rate in the test area would be 225.95-232.64 kg/hm², which could achieve the long-term stable yield.

Key words: rice, fertilizer applied reduction, fertilizer use efficiency, yield

中图分类号:

S511.062

宫亮, 金丹丹, 牛世伟, 王娜, 徐嘉翼, 隋世江. 长期定位氮肥减施对水稻产量和氮素吸收利用的影响[J]. 中国稻米, 2022, 28(3): 42-46.

GONG Liang, JIN Dandan, NIU Shiwei, WANG Na, XU Jiayi, SUI Shijiang. Effects of Long-term Position Nitrogen Fertilizer Reduction on Rice Yield and Nitrogen Absorption and Utilizationn[J]. China Rice, 2022, 28(3): 42-46.

图/表 4

图1 不同年份间不同施肥处理水稻产量表现

图2 植株吸氮量、氮收获指数与施氮量的关系（2011—2018）

图3 施氮量对水稻氮肥利用率的影响

图4 土壤氮素依存率与施氮量的关系

参考文献 45

[1]	GUO G H, LIU X J, ZHANG Y, et al. Significant acidification in major Chinese croplands[J]. Science, 2010, 327: 1008-1010.
[2]	俞巧钢, 叶静, 杨梢娜, 等. 不同施氮量对单季稻养分吸收及氨挥发损失的影响[J]. 中国水稻科学, 2012, 26(4):487-494.
[3]	郭腾飞, 梁国庆, 周卫, 等. 施肥对稻田温室气体排放及土壤养分的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2016, 22(2):337-345.
[4]	CONLEY G H, HAN S H, HUANG Y. Controlling eutrophication: nitrogen and phosphorus[J]. Science, 2009, 323: 1014-1015.
[5]	闫湘, 金继运, 梁鸣早. 我国主要粮食作物化肥增产效应与肥料利用效率[J]. 土壤, 2017, 49(6): 1067-1077.
[6]	张福锁, 张卫峰, 陈新平. 对我国肥料利用率的分析[M]// 第二届全国测土配方施肥技术研讨会论文集. 北京: 中国农业大学出版社, 2007:10-12.
[7]	PAN J R, JU X T, LIU X J, et al. Fate of fertilizer nitrogen for winter wheat /summer maize rotation in North China Plain under optimization of irrigation and fertilization[J]. Journal of Nuclear Agricultural Sciences, 2009, 23(2): 334-340.
[8]	贺帆, 黄见良, 崔克辉, 等. 实时实地氮肥管理对不同杂交水稻氮肥利用率的影响[J]. 中国农业科学, 2008, 41(2):470-479.
[9]	刘晓伟, 陈小琴, 王火焰, 等. 根区一次施氮提高水稻氮肥利用效率的效果和原理[J]. 土壤, 2017, 49(5):868-875.
[10]	张爱平, 刘汝亮, 杨世琦, 等. 基于缓释肥的侧条施肥技术对水稻产量和氮素流失的影响[J]. 农业环境科学学报, 2012, 31(3):555-562.
[11]	赵红玉, 徐寿军, 杨成林, 等. 侧深施肥技术对寒地水稻生长及产量形成的影响[J]. 内蒙古民族大学学报:自然科学版, 2017, 32(4):347-352.
[12]	彭玉, 孙永健, 蒋明金, 等. 不同水分条件下缓/控释氮肥对水稻干物质量和氮素吸收、运转及分配的影响[J]. 作物学报, 2014, 40(5):859-870.
[13]	YE Y S, IANG X Q, CHEN Y X, et al. Alternate wetting and drying irrigation and controlled-release nitrogen fertilizer in late-season rice. effects on dry matter accumulation, yield, water and nitrogen use[J]. Field Crops Research, 2013, 144: 212-224.
[14]	孙会峰, 周胜, 付子轼, 等. 秸秆与缓释肥配施对水稻产量及氮素吸收利用率的影响[J]. 中国稻米, 2015, 21(4):95-98.
[15]	徐国伟, 谈桂露, 王志琴, 等. 秸秆还田与实地氮肥管理对直播水稻产量、品质及氮肥利用的影响[J]. 中国农业科学, 2009, 42(8): 2736-2746.
[16]	朱菜红, 董彩霞, 沈其荣, 等. 配施有机肥提高化肥氮利用效率的微生物作用机制研究[J]. 植物营养与肥料学报, 2010, 16(2):282-288.
[17]	尹彩侠, 孔丽丽, 李前, 等. 优化施肥条件下有机肥部分替代化肥对水稻产量、养分吸收及转运的影响[J]. 东北农业科学, 2020, 45(6):59-63.
[18]	付浩然, 李婷玉, 曹寒冰, 等. 我国化肥减量增效的驱动因素探究[J]. 植物营养与肥料学报, 2020, 26(3):561-580.
[19]	何欣, 荣湘民, 谢勇, 等. 化肥减量与有机肥替代对水稻产量与养分利用率的影响[J]. 湖南农业科学, 2017(3):31-34.
[20]	康洪灿, 李国生, 钏兴宽, 等. 水稻化肥减量增效施用技术试验初探[J]. 中国稻米, 2017, 23(4):176-179.
[21]	黄璐璐, 金海洋, 王站付, 等. 化肥减量配施有机肥对水稻产量及氮肥利用率的影响[J]. 安徽农业科学, 2021, 49(1):138-142.
[22]	汪峰, 谌江华, 陈若霞, 等. 不同减氮模式下籼粳杂交稻甬优1540的产量和肥料利用率[J]. 中国稻米, 2021, 27(3):93-97.
[23]	姜彩霞, 周江明, 夏艺轩, 等. 减量施肥对不同品种水稻产量和肥料效率的影响[J]. 浙江农业科学, 2019, 60(10): 1760-1762.
[24]	葛超楠, 刘荣杰, 罗宝杰, 等. 不同长期施肥方式对淡涂泥土水稻产量和基础地力的影响[J]. 中国农学通报, 2019, 35(3):1-5.
[25]	宫亮, 金丹丹, 牛世伟, 等. 辽宁省水稻主产区化肥减施潜力分析[J]. 中国农业科学, 2021, 54(9): 1926-1936.
[26]	李波, 宫亮, 曲航, 等. 辽河三角洲稻区施氮水平对水稻生长发育及产量的影响[J]. 作物杂志, 2020(1):173-178.
[27]	晏娟, 尹斌, 张绍林, 等. 不同施氮量对水稻氮素吸收与分配的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2008, 14(5):835-839.
[28]	郭晨, 徐正伟, 李小坤, 等. 不同施氮处理对水稻产量、氮素吸收及利用率的影响[J]. 土壤, 2014, 46(4):618-622.
[29]	刘立军, 桑大志, 刘翠莲, 等. 实时实地氮肥管理对水稻产量和氮素利用率的影响[J]. 中国农业科学, 2003, 36(12): 1456-1461.
[30]	潘圣刚, 黄胜奇, 翟晶, 等. 氮肥用量与运筹对水稻氮素吸收转运及产量的影响[J]. 土壤, 2012, 44(1):23-29.
[31]	XING G X, ZHU Z L. An assessment of N loss from agricultural fields to the environment in China[J]. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 2000, 57: 67-73.
[32]	JU X T, XING G X, CHEN X P, et al. Reducing environmental risk by improving N management in intensive Chinese agricultural systems[J]. Proceeding of the National Academy of Sciences of USA, 2009, 106: 3041-3046.
[33]	徐明岗, 孙小凤, 邹长明, 等. 稻田控释氮肥的施用效果与合理施用技术[J]. 植物营养与肥料学报, 2005, 11(4):487-493.
[34]	孙传范, 曹卫星, 戴廷波. 土壤-作物系统中氮肥利用率的研究进展[J]. 土壤, 2001, 33(2):64-69.
[35]	李世清, 王瑞军, 张兴昌, 等. 小麦氮素营养与籽粒灌浆期氮素转移的研究进展[J]. 水土保持学报, 2004, 18(3):106-111.
[36]	易琼, 张秀芝, 何萍, 等. 氮肥减施对稻-麦轮作体系作物氮素吸收、利用和土壤氮素平衡的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2010, 16(5):1069-1077.
[37]	JIN J Y. Changes in the efficiency of fertilizer use in China[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2012, 92: 1006-1009.
[38]	侯云鹏, 韩立国, 孔丽丽, 等. 不同施氮水平下水稻的养分吸收、转运及土壤氮素平衡[J]. 植物营养与肥料学报, 2015, 21(4):836-845.
[39]	彭少兵, 黄见良, 钟旭华, 等. 提高中国稻田氮肥利用率的研究策略[J]. 中国农业科学, 2002, 35(9): 1095-1103.
[40]	张福锁, 王激清, 张卫峰, 等. 中国主要粮食作物肥料利用率现状与提高途径[J]. 土壤学报, 2008, 45(5):915-924.
[41]	叶全宝, 张洪程, 魏海燕, 等. 不同土壤及氮肥条件下水稻氮利用效率和增产效应研究[J]. 作物学报, 2005, 31(11): 1422-1428.
[42]	王秀斌, 徐新朋, 孙刚, 等. 氮肥用量对双季稻产量和氮肥利用率的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2013, 19(6): 1279-1286.
[43]	DOBERMANN A. Nitrogen use efficiency-state of the art[M]. Frankfurt, Germany: IFA International Work Shop on Enhanced-Efficiency Fertilizers, 2005.
[44]	LADHA J K, PATHAK H, KRUPNIK T J, et al. Efficiency of fertilizer nitrogen in cereal production: retrospects and prospects[J]. Advances in Agronomy, 2005, 87: 86-156.
[45]	朱兆良. 农田中氮肥的损失与对策[J]. 土壤与环境, 2000, 9(1):1-6.