不同施氮量对水稻产量及肥料利用率的影响

朱荣松 沈家禾 李 勇 邱淑芬 储亚云 （江苏省常州市金坛区土壤肥料技术指导站 213200）

不同施氮量对水稻产量及肥料利用率的影响

朱荣松 沈家禾*李 勇 邱淑芬 储亚云 （江苏省常州市金坛区土壤肥料技术指导站 213200）

通过田间试验，研究了不同施氮量对水稻产量及肥料利用率的影响。结果表明，较不施氮肥处理，施氮处理的水稻增产率为45.7%-68.1%，氮肥贡献率为31.4%-40.5%，且氮肥利用率随施肥量的增加而下降。氮肥农学利用率、偏生产力、吸收利用率和生理利用率分别为8.6-18.3kg/kg、21.9-58.4 kg/kg、30.9%-51.5%和27.7-35.6 kg/kg。土壤氮素依存率为41.4%-55.9%，说明水稻氮肥吸收依赖于土壤，因此通过均衡施肥、改善土壤供氮能力，是提高水稻产量和节约氮肥资源的有效措施。

氮肥；水稻；产量；肥料效率

水稻是我国重要的粮食作物之一，在我国粮食生产和国民经济中占有重要地位。氮肥施用是提高水稻产量和品质的重要手段，近年来，随着社会经济压力对农业增产的需求，使水稻生产中氮肥施用量不断加大。据统计，我国水稻生产上每年氮肥施用量占全球水稻生产氮肥用量的1/3左右，单季每1 hm2氮肥用量远高于全球平均水平，氮肥的大量施用使我国成为全世界最大的氮肥生产国、进口国和消费国[1]。然而，我国的水稻生产上氮肥利用率却远低于发达国家，仅为30%-35%。氮肥的不合理施用和较低的利用率，在带来水稻生产上氮肥增产效益逐渐下降的同时[2]，也引发了肥料资源浪费、生产效益低、生态环境污染等一系列问题[3]。针对这些问题，前人做了大量研究[4]，虽对水稻增产及提高氮肥利用率起到了重要作用，但这些成果主要针对某一田块的水稻施肥研究，从区域性角度开展的研究较少，很难为区域性水稻施肥及调控提供参考和借鉴。水稻是金坛市主要粮食作物之一，明确氮肥对金坛市水稻的增产效应及其利用率，对解决当前金坛地区水稻生产上不合理施肥等问题具有重要意义。为此，笔者于2007-2010年在金坛市布置了16个田间试验，研究了不同施氮量对水稻产量、养分吸收及肥料利用率等的影响，以期为水稻高产高效生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于江苏省金坛市内，供试土壤为中产田水稻土。土壤有机质含量、全氮、有效磷（P）、速效钾（K）、pH分别为20.1-25.3 g/kg、1.17-1.52 g/kg、12.3-18.5 mg/kg、75.3-91.2 mg/kg、6.8-7.1。

1.2 供试材料

供试水稻品种与当地农户种植品种一致。肥料选用尿素（N含量46%）、普钙（P2O5含量12%）和氯化钾（K2O含量60%）。

1.3 肥料运筹

氮肥运筹为基肥占30%、苗肥占20%、促花肥占30%、保花肥占20%。磷肥作基肥一次性投入。钾肥运筹为基肥占40%、促花肥占60%。

1.4 田间管理措施

采用机插秧，在秧龄20 d、叶龄3.5叶时移栽，插秧2.5万穴/hm2，每穴3-4苗。小区筑埂覆盖厚塑料膜，用以隔水隔肥。其它田间管理措施与当地农户栽培一致。

1.5 试验设计

试验为2007-2010年连续4年进行的16个多点试验，共4个处理，分别为N0、N1、N2和N3。其中氮肥施用量分4个水平：0水平不施肥，2水平指当地推荐均衡施肥量，1水平=2水平×0.5，3水平=2水平×1.5。2水平氮（N）肥施用量为270 kg/hm2。磷（P2O5）、钾（K2O）肥施用量分别为67.5和135 kg/hm2。每小区面积20 m2。

1.6 数据计算公式

总吸氮量（TNA）（kg/hm2）=收获期单位面积地上部干物质重×植株含氮量；氮肥贡献率（NCR）（%）=（施氮区产量-无氮区产量）/施氮区产量×100；氮素收获指数（NHI）=稻谷吸氮量/植株总吸氮量；每100 kg籽粒吸氮量 (kg)=植株总吸氮量/稻谷产量×100；氮肥偏生产力（PFPN）（kg/kg）=施氮区产量/施氮量；氮肥农学利用率（NAE）（kg/kg）=（施氮区产量-无氮区产量）/施氮量；土壤氮素依存率（SNDR）（%）=无氮区植株总吸氮量/施氮区植株总吸氮量×100；氮肥生理利用率（NPE）（kg/ kg）=（施氮区产量-无氮区产量）/（施氮区植株总吸氮量-无氮区植株总吸氮量）；氮肥吸收利用率（NRE）（%）=（施氮区植株总吸氮量-无氮区植株总吸氮量）/施氮量× 100。试验数据用Excle进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 对水稻产量影响

本研究中，因受水稻品种、土壤理化性状等因素影响，各试验点的产量等结果变幅较大，为方便计算统计，所有数据剔除不合理数据后取平均值。由表1可知，N0处理产量最低，为5 415 kg/hm2，N2处理产量最高，为9 105 kg/hm2。4个处理的水稻产量表现为随氮肥施用量的增加呈先增后降

的趋势，其中施氮处理较不施氮处理（N0）分别增产2 475-3 690 kg/hm2，增幅45.7%-68.1%，说明增施氮肥能有效提高水稻产量，但过量施用氮肥会导致减产，该结论同样出现在金坛市小麦生产上[5]。氮肥贡献率[6]（反映当年投入氮肥的生产能力）随氮肥施用量的增加呈先增后减，范围为31.4%-40.5%，N2处理氮肥贡献率最高。

表1 氮肥施用对水稻产量及氮肥贡献率的影响

2.2 对水稻氮素吸收的影响

由表2可知，N0处理在水稻收获时，从土壤中带走88.2 kg/hm2的氮素，可见，长期不施氮肥易会因水稻植株吸收而造成土壤氮素亏损。N1、N2、N3处理因施用氮肥，在促使水稻产量增加的同时，水稻TNA（总吸氮量）和每100 kg籽粒吸氮量也均随氮肥施用量的增加而增加，说明促进水稻增产需要以吸收一定的养分为基础[7]。增施氮肥除保障水稻产量外，还能有效补充土壤氮素，保持土壤养分平衡。但若氮肥施用量远远大于植株需求量（N3处理），则易引起氮肥浪费。NHI（氮素收获指数，指籽粒中氮量占地上部分总氮量的比例，反映了氮素在营养器官与生殖器官中的累计和分配[8]）随施氮量的增加而下降，这与张秀芝等[9]的研究结论相似，即增施氮肥会降低氮素在籽粒中的比例，提高其在秸秆中的比例，促进了水稻植株“奢侈”耗氮现象的发生。

表2 氮肥施用对水稻氮素吸收的影响

2.3 对氮肥利用率影响

目前，国内外通用的氮肥利用率定量指标有NAE（氮肥农学利用率）、PFPN（氮肥偏生产力）、NRE（氮肥吸收利用率）和NPE（氮肥生理利用率），这些指标从不同方面描述了作物对氮肥的利用效率。由表3可见，NAE变幅在8.6-18.3 kg/kg之间,PFPN变幅在21.9-58.4 kg/kg之间, NRE变幅在30.9%-51.5%之间,NPE变幅在27.7-35.6 kg/kg之间，这4个指标均随氮肥施用量的增加而下降说明氮肥利用率受氮肥施用量的影响，一般随氮肥施用量的增加而下降[10-11]。Dobermann[12]就养分的利用率做过详细的综述，认为粮食作物氮肥利用率在下述范围内较适宜：NAE为10-30 kg/kg、PFPN为40-70 kg/kg、NRE为30%-50%、NPE为30-60 kg/kg。本研究中N1、N2两种施肥水平下，NAE、NRE和NPE三个指标均已达到适宜范围，但都处于较低水平，而PFPN低于适宜指标。可见，本地氮肥利用率仍有提升空间，减少氮肥施用量、提高水稻产量是提升氮肥利用率的有效措施[7]，但过少施肥不利于水稻高产，因此，要充分挖掘水稻高产潜力，需通过改进施肥和管理措施才能同步实现水稻高产和氮肥高效利用的目标。

表3 氮肥施用对氮肥利用率的影响

SNDR（土壤氮素依存率）反应了土壤氮素对作物氮营养的贡献率，无氮处理的作物产量则反映土壤基础供氮能力和环境因素。朱兆良[13]研究指出，在水稻成熟时地上部积累的含氮量中，由土壤提供的比例都在50%以上，且大多都在60%-80%之间，当地土壤氮素对当季水稻种植的贡献很大。本研究中，SNDR随氮肥施用量的增加而减少，范围为41.4%-55.9%，低于前人研究的数值。同时，相对无氮处理，增施氮肥的水稻增产增幅大，说明当地土壤氮素和水稻氮肥增产潜力尚有提升空间，这进一步表明合理施氮是提升土壤供氮能力和水稻高产的有效措施。

3 结 论

研究结果表明，施用氮肥处理较无氮处理增产2 475-3 690 kg/hm2、增产率45.7%-68.1%，SNDR范围在41.4%-55.9%。以上结果说明，氮肥施用在水稻生产中发挥了重要作用，在提高水稻产量的同时，能有效补充土壤氮素，避免水稻生长从土壤带走大量氮素，造成土壤氮素亏损。但过量施用氮肥，不仅会引起水稻减产，还会造成氮肥流失而影响农田生态环境。可见，合理施用氮肥才能达到保持和提高土壤供氮能力、提高水稻产量的目的[13]。

水稻氮肥利用率的4个指标（NAE、PFPN、NRE、NPE）均随氮肥施用量的增加而下降，说明减少氮肥施用能有效提高氮肥利用率，但过少施用氮肥却不能满足水稻高产的需求，片面追求氮肥高利用率而忽略粮食高产不符合当前我国粮食安全要求，因此，氮肥施用必须以同时满足水稻高产和提升氮肥利用率为目标。

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2016-01-14

测土配方施肥项目。

*为通讯作者。