有机氮素肥料对水稻植株生长及产量和品质的影响

杜白 谢桐洲 胡贤巧 张寿江 张卫星

摘  要：为了明确有机活性氮素肥料（简称OAN）对水稻植株生长和产量、品质的影响，提出其生产应用配套技术。以‘嘉引2号为供试水稻品种，设置不施任何肥料的空白对照和4种不同施肥处理，开展了田间小区对比试验。T2处理（OAN配合磷钾肥施用）与对照及其他施肥处理相比，水稻单株有效穗数增多，成熟期植株干物质积累量增加;产量比T1处理（尿素配合磷钾肥施用）增产0.95%，比T3处理（单施OAN）增产12.94%，比T4处理（单施尿素）增产9.45%;稻米粒长和胶稠度增加，垩白米率降低，蛋白质和直链淀粉的含量提高，外观品质、蒸煮食味与营养品质有所改善。OAN与磷钾肥配合施用，具有促进水稻植株生长、增加籽粒产量和改善稻米品质的应用效果。

关键词：水稻;产量;品质;干物质积累;有机氮素肥料

中图分类号：S511    文献标志码：A    论文编号：cjas19040027

Abstract： The objective is to study the effects of organic active nitrogen fertilizer （OAN） on plants growth， yield and quality of rice， and provide supporting technologies of production and application of the fertilizer. ‘Jiayin 2 was used as the material， 4 fertilizer treatments and one control with no fertilizer were set up. The field plot comparative experiment was conducted. Compared with control and other fertilization treatments， in T2 （OAN combined with phosphate and potash fertilizer） had more effective panicles per plant and high dry matter accumulation at maturity. The yield of T2 was increased by 0.95% compared with that of T1 （urea combined with phosphate and potash fertilizer）， by 12.94% compared with T3 （only OAN）， and by 9.45% compared with T4 （only urea）. Meanwhile， the grain length and gel consistency was improved， while the chalk white rice rate was decreased; the protein， amylase， appearance quality， cooking and taste quality， and nutritional quality were improved. Thus， the organic active nitrogen fertilizer （OAN） should be applied with phosphate and potash fertilizer， which could promote rice plants growth， increase grain yield and improve rice quality.

Keywords： Rice; Yield; Quality; Dry Matter Accumulation; Organic Active Nitrogen Fertilizer

0  引言

隨着中国社会经济的快速发展和人民生活水平的日益提高，农产品质量安全问题倍受关注，对有机食品、绿色食品的需求也不断增加。科学施肥尤其是合理施用氮素肥料[1-2]，对提高作物产量[3-5]、改善产品品质[3-4]、保障农产品质量安全和保护生态环境[6-9]都有重要意义。增施有机肥料是科学施肥和持续培肥土壤的重要措施[10-11]，对水稻生长发育、产量品质以及土壤供肥特性均有一定影响[12]。邓小华等[13]、赵婷婷等[14]研究了减少氮肥、增施有机肥的施肥效果，有学者[15-17]探讨了有机肥的适宜配施比例，近年来学者们更加关注长期施用有机肥对水稻生长发育[18-19]、产量[20-21]及土壤养分利用[22-24]的影响，一定程度上反映了当前减量施用化学氮肥、合理增施有机氮素的技术发展与生产需求。有机活性氮素肥料（简称OAN）是世纪德源农业生物科技发展有限公司研究生产的一种有机活性腐植酸类氮素肥料，为解决农产品生产特别是有机农业生产中持续培肥土壤、稳定提高产量和保障产品质量安全等关键问题提供了一种重要的肥源选择。为研究OAN在水稻生产上应用的田间肥效及其对稻米产品质量安全和稻田土壤质量的影响，明确其使用方法、时期和用量等相关技术参数，提出适宜于水稻尤其是有机水稻生产的配套应用技术，中国水稻研究所与江苏嘉贤米业有限公司合作开展OAN的定点试验应用验证研究。本文报道施用OAN对水稻植株生长和产量、品质等性状的影响。

1  材料与方法

1.1  试验设计

本试验在江苏省丹阳市延陵镇西洲村进行。试验田位于江苏嘉贤米业有限公司绿色食品水稻生产基地，是中国水稻研究所稻米质量安全评估创新团队的长期定位试验点。供试土壤基础肥力状况详见表1。

供试品种为当地粳稻主栽品种‘嘉引2号，由江苏嘉贤米业有限公司提供，按照当地水稻正常生长季节播种、移栽和收割，育秧和大田管理均按当地正常操作。设5个处理，每处理重复3次，共15个小区，小区面积为6 m×12.5 m=75 m2，小区之间空留1 m单独做田埂并用塑料农膜包裹以防灌水串肥。试验所用的OAN由世纪德源农业生物科技发展有限公司提供，尿素和钙镁磷肥、氯化钾购自当地农资商店。

T0为不施任何肥料，即空白对照，只反映基础地力。T1为施尿素+磷钾，即当地正常施肥水平，氮肥为含氮量46%的尿素，施用量225.0 kg N/hm2，其中基肥占60%、分蘖肥占20%、穗肥占20%;磷肥为钙镁磷肥，施用量135.0 kg P2O5/hm2;钾肥为氯化钾，施用量135.0 kg K2O/hm2，均作基肥。T2为施OAN+磷钾，氮肥为含氮量30%的OAN，施用量、施用时期和比例均与T1相同，磷钾肥用量和时期同T1。T3为单施OAN，氮肥种类、施用量、时期和比例同T2，但不施磷钾肥。T4为单施尿素，氮肥种类、施用量、时期和比例同T1，但不施磷钾肥。

1.2  测定项目及方法

齐穗灌浆后，按主茎穗顶长用直尺测量株高，每小区10丛。成熟期调查有效穗数，每小区30丛。收获前，每小区取代表性的5丛植株考种和测定干物质积累量，先将叶片、茎鞘和稻穗分开并装袋烘干称重，测定各器官干物重并计算单株生物产量，留存的稻穗考查穗长、每穗总粒数和实粒数、结实率;每个小区实收50丛植株的稻穗（即连片实割5行，每行10丛）脱粒后风干称重，再从中取3份500粒称重测定千粒重。并计算理论产量（见公式（1））和实测产量（见公式（2））。

理论产量=每公顷有效穗×每穗总粒数×结实率×千粒重…（1）

实测产量=风干籽粒重/50×每公顷的丛数…（2）

成熟期实割测产的稻谷样品，每个小区留存1 kg，自然保存3个月后，按照农业行业标准《NY/T 83—2017米质测定方法》测定稻米加工、外观、蒸煮食味、营养等品质指标。

试验数据采用EXCEL和SAS软件进行统计分析。

2  结果与分析

2.1  施用有机氮素肥料对水稻产量性状的影响

由图1可看出，T2处理以OAN配合磷鉀肥施用，理论产量为12.96 t/hm2，比其他4个处理均有不同幅度的增产。比T1处理以尿素配合磷钾肥施用的理论产量增加0.12 t、增产率为0.95%，比T3处理单施OAN增加1.48 t、增产幅度达到12.94%，比T4处理单施尿素增加1.12 t、增产幅度为9.45%，比T0空白对照增加0.78 t、增产幅度为6.38%。从实测产量来看，T2处理OAN配施磷钾肥的产量为10.74 t/hm2，仅比T3处理单施OAN增产0.20 t （1.87%）、比T0空白对照增产0.47 t （4.57%），却比T1尿素配施磷钾肥减产1.23 t （10.24%）、比T4单施尿素减产0.44 t （3.91%）。

方差分析（表2）显示，处理间实测产量和有效穗的差异较大，而理论产量及总粒数、实粒数、结实率和千粒重等的差异未达显著水平。进一步分析各处理的产量构成因素，以OAN配施磷钾肥的T2处理单株有效穗数最多，比T0空白对照显著增加3.3个、增穗23.15%，比单施OAN的T3处理增穗1.35个（8.38%），比单施尿素的T4处理增穗1.95个（12.57%），与施尿素配合磷钾肥的T1处理单株有效穗略微增加。单施OAN的单株有效穗比单施尿素和空白对照有所增加，但其每穗总粒数和实粒数均较少，最终理论产量和实测产量不高，这说明OAN需与磷钾肥配合施用才能更好发挥肥效。不施任何肥料的空白对照，虽然单株有效穗数最少（显著低于以尿素或OAN与磷钾肥配施的处理），但由于每穗粒数和结实率均高于其他4种施肥处理，对产量有一定的补偿效应，最终理论产量较高，这可能与本试验所选稻田土壤基础肥力较好有关。

2.2  施用有机氮素肥料对水稻干物质积累量的影响

由图2和表3可看出，施用OAN能明显增加水稻成熟期的单株干物质积累量和各器官干物质分配量。T2处理OAN配施磷钾肥的单株生物量分别比T3处理单施OAN、T1处理尿素配施磷钾肥、T4处理单施尿素、T0处理不施任何肥料依次增加10.00、17.04、20.04、29.36 g，增重率依次达到9.21%、16.78%、20.34%、32.91%。施用OAN后，成熟期的单株干物重增加，且稻穗、茎鞘和叶片各器官积累和分配的干物质也增多，配合施用磷钾肥的T2处理干物质积累量和分配量增加幅度更大。这表明OAN有机活性氮素肥料对水稻植株生长具有一定的促进作用。

试验还表明，单施OAN的T3处理每个茎蘖总干重及其叶、茎鞘、穗各部位干重相对较高（表3），而以OAN配合磷钾肥施用的T2处理单个茎蘖总干重及其叶、茎鞘、穗各部位干重则相对较低，这与T2处理的单株有效穗较多有关。

2.3  施用有机氮素肥料对水稻植株形态的影响

由图3可以看出，施用OAN对水稻株高有一定影响，但对穗长影响较小。各处理间的株高差异达到显著水平（F=5.09*），以尿素或OAN配合磷钾肥施用的T1、T2处理植株较高，其次是单施OAN或尿素的T3、T4处理，而不施任何肥料的T0处理最矮。这也表明OAN有机活性氮素肥料对促进植株生长具有一定的作用。

2.4  施用有机氮素肥料对稻米品质性状的影响

2.4.1  对稻米加工品质的影响  由表4可看出，施用OAN对稻谷加工品质有一定影响，各处理间糙米率差异较大（F=3.35*），而精米率和整精米率差异较小。不施任何肥料的糙米率显著低于4种施肥处理，精米率和整精米率也低于4种施肥处理。相对而言，以尿素配合磷钾肥施用的T1处理加工品质略好于其他处理。

2.4.2  对稻米外观品质的影响  由表5可看出，施用OAN对稻谷外观品质有一定影响，各处理之间的粒长和垩白粒率差异均显著（F=4.86*、F=4.63*）。粒长而言，单施尿素或OAN的T4、T3处理最长，其次是OAN配施磷钾肥的T2处理，而尿素配施磷钾肥的T1处理和空白对照则最短。垩白粒率而言，单施OAN或尿素的T3、T4处理最低，OAN或尿素配合磷钾肥施用的T2、T1处理其次，而不施任何肥料的空白对照最高。结果表明，OAN有机活性氮素肥料能增加粒长、降低垩白，对改善稻米外观品质有一定的作用。

2.4.3  对稻米蒸煮食味与营养品质的影响  由表6可看出，施用OAN对稻谷蒸煮食味与营养品质有一定的影响，各处理间胶稠度和蛋白质含量差异明显（F=1.25、F=2.40）。以OAN或尿素配合磷钾肥施用的T2、T1处理胶稠度最长，其次是单施OAN或尿素的T3、T4处理，而不施任何肥料的胶稠度最短。以OAN配施磷钾的T2处理直链淀粉和蛋白质含量均高于空白对照和其他3种施肥处理，单施OAN或尿素的T3、T4处理蛋白质含量也略高于空白对照和正常施肥处理。试验结果表明，OAN有机活性氮素肥料能增加胶稠度、提高蛋白质和直链淀粉含量，对改善稻米蒸煮食味与营养品质有一定的作用。

3  讨论与结论

尿素是传统的化学氮素肥料，含氮量高，肥效快，但肥效短、易流失，且长期施用容易造成土壤板结和水体富营养化[1]。一般的有机氮素肥料含氮量低，肥效慢，使用量大，且操作不便，但养分供给平缓持久，有很长的后效，长期施用能改良土壤和培肥地力[10-11]，是有机农业生产的重要肥源。欧杨虹等[25]、刘增兵等[26]、张祥明等[27]研究表明，有机肥氮可在一定范围内部分替代化肥氮，增施部分有机肥能显著增加土壤有机质含量和提升土壤养分供应能力，是实现水稻增产稳产、氮肥增效的合理施肥方式。陈尚宏[28]和陈爱晶等[29]均认为有机氮素替代量以20%效果较好。有机肥原料不同，应用效果也不同，以菌渣为原料的有机肥增产效果好于以鸡粪为原料的有机肥[29];杨建军等[30]施用谷润氨基酸有机肥比常规施肥增产率为4.26%，整精米率提高7.4个百分点;生物有机肥对有机水稻的产品质量和效率提升均有显著作用[31]。

本研究施用的OAN有機活性氮素肥料是含氮量高达30%的腐植酸类氮素肥料，具有较高的供氮活性，肥效快且持久长效。本试验结果表明，OAN与磷钾肥配合施用，能促进水稻植株的生长，增加单株有效穗，提高成熟期干物质积累量及各器官光合物质分配量，最终产量有不同幅度的增加，比以尿素配合磷钾肥施用的T1处理增产0.95%，比单施OAN的T3处理增产12.94%，比单施尿素的T4处理增产9.45%。同时，OAN与磷钾肥配合施用，还能增加粒长和胶稠度，降低垩白米率，提高蛋白质和直链淀粉。这说明OAN有机活性氮素肥料对促进水稻植株生长、增加产量和改善品质具有一定的效果。本试验结果还显示，单施OAN的单株有效穗比单施尿素和空白对照有所增加，但其每穗总粒数和实粒数均较少，最终理论产量和实测产量不高。所以，OAN需与磷钾肥配合施用才能更好发挥肥效。

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