机械侧深施肥对机插早稻产量及氮肥利用率的影响

朱从桦 陈惠哲 张玉屏 向镜 张义凯 易子豪 朱德峰

（中国水稻研究所/水稻生物学国家重点实验室，杭州310006；第一作者：zchsicau@163.com；*通讯作者：cnrice@qq.com）

我国是水稻种植和稻米消费大国，稻米供应和需求变化与我国及全球其他国家粮食安全关系密切[1]。近年来，规模化种稻蓬勃发展，水稻生产季节雇工困难，生产成本逐年增加，急需进一步完善水稻生产全程机械化，提高种稻效益[2]。在水稻规模化生产中，新型经营主体为了进一步节约用工，施肥通常采用“一道清”模式，将整个水稻生产季的肥料作为基肥一次性施用，以省去后期追肥用工成本，导致肥料利用率不高、稻谷产量低。利用缓/控释肥、侧深施肥技术是提高氮肥利用率和稻谷产量最有效且最简便的途径[3-7]。缓/控释氮肥具有养分释放速率慢的特点，整个生育期的养分释放与植株对养分的吸收基本同步，能够减少后期追肥次数，节肥省工[5-6，8-9]。侧深施肥技术可将养分精确送达根区，减少氮素损失，促进稻株吸收氮素，提高氮肥利用率和稻谷产量[4，10]。根区一次性施氮能够增加养分在土壤中的贮存时间，肥料氮损失从73.0%降低至29.7%，氮肥表观利用率提高22.6%～30.6%[11]。尿素、NPK复合肥深施可以提高直播稻的光合速率，减缓衰老，提高氮肥利用率和稻谷产量，增加经济效益[12]。目前我国稻田氮肥利用率仅为30%～35%，氮肥偏生产力远低于泰国、菲律宾和日本等国[13-14]。

以往深施肥主要依靠人力或简易机械设备完成，缺乏配备动力的全自动深施肥机械，更缺乏机械侧深施肥对早稻生产及氮素利用方面的研究；并且缓释氮肥采用机械化深施后能否进一步提高水稻产量和氮素利用也鲜见报道。本研究以甬籼15为材料，研究了普通尿素和缓释尿素机械侧深施用对机插早稻氮肥吸收利用、水稻产量及产量构成的影响，旨在进一步优化水稻机械侧深施肥技术。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验于2017年设在浙江省金华市婺城区琅琊镇琅新粮食合作社农场（119.47'E，29.02'N）。试验地土壤为沙壤土，试验前0～25 cm土壤基本性质为：pH值5.3、有机质 35.0 g/kg、全氮 1.8 g/kg、速效氮 62.6 mg/kg、有效磷 12.8 mg/kg、速效钾 85.5 mg/kg。

1.2 供试材料

供试品种为籼型常规水稻甬籼15，全生育期平均为108.7 d，系浙江省早稻主导品种。

1.3 试验设计

试验设置4个施氮处理：N0，无氮肥；FF，普通尿素撒施；DSF，普通尿素机械侧深施；DSFS，普通尿素和缓释尿素机械侧深施，具体施肥方法详见表1。纯氮用量为180 kg/hm2。所有处理P2O5用量90 kg/hm2，作基肥施用；K2O用量为120 kg/hm2，按照基肥和穗肥各50%施用。磷肥和钾肥在插秧时施入，氮肥按照试验设计施用，分蘖肥在移栽后7 d撒施，穗肥在主茎倒3叶时施用。小区面积100 m2（25 m×4 m），随机区组排列，3次重复，共12个小区。小区间筑宽为30 cm的田埂，并覆塑料膜，独立排灌。采用基质育秧，每盘播种量为80 g干种子。采用水稻宽窄行侧深施肥插秧机（浙江锦禾农业科技有限公司生产）插秧，机插规格为宽行33 cm、窄行17 cm，株距14 cm。前期浅水勤灌，待田间分蘖数达到预期穗数的80%时排水搁田7 d，孕穗至抽穗期采用干湿交替灌溉，收获前7 d停止灌水；病虫和杂草防控同当地一般栽培大田。

表1 不同处理施氮量和施肥方法

表2 早稻产量及产量构成因素

表3 氮素吸收量及氮肥吸收利用率

1.4 测定项目及方法

1.4.1 叶片、茎鞘和籽粒氮积累量

在齐穗期和成熟期，每个小区按照平均分蘖数（取样前调查30丛水稻分蘖数，并计算平均分蘖数）选取代表性植株3株，分叶、茎鞘和穗，105℃杀青30 min，80℃烘干至恒质量，称量后将样品磨碎成粉过80目筛，采用浓H2SO4+H2O2消煮，用全自动凯氏定氮仪（KjeltecTM 2400，FOSS公司生产）测定其含氮量，计算氮积累量。

1.4.2 产量及产量构成

收获前，每个小区调查30丛的有效穗数；按照平均穗数取6丛代表性植株，调查结实率、每穗粒数、千粒重等产量构成指标，选取15 m2人工割穗，晒干后换算成标准含水量（14%），并计产。

1.5 数据分析

本研究所列结果为3次重复测定值的平均值，数据采用DPS 7.05进行方差分析和多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对早稻产量和产量构成因素的影响

从表2可知，与N0处理相比，所有施氮处理的有效穗数、穗粒数和产量均显著增加；与FF处理相比，DSF和DSFS处理的有效穗数、穗粒数和籽粒产量显著增加，增幅分别为5.2%和6.4%、5.6%和11.0%、6.3%和11.6%。

2.2 氮素吸收量及氮肥吸收利用率

从表3可知，与FF处理相比，DSF和DSFS处理齐穗期和成熟期氮素吸收量显著提高，增幅分别为17.8%和29.6%、19.5%和28.6%；DSF和DSFS处理齐穗至成熟期氮素吸收量无显著差异，但均显著高于FF处理。与FF处理相比，DSF和DSFS处理的氮肥吸收利用率显著提高。

从表4可知，氮肥偏生产力、氮素农学利用率均表现为 DSFS＞DSF＞FF，氮素生理利用率表现为 DSF＜DSFS＜FF，氮素籽粒生产效率表现为 N0＞FF＞DSF＞DSFS。可见，侧深施氮不仅可以提高水稻氮素吸收量，还能提高植株体内氮素利用效率。

表4 水稻氮素生产效率与利用率的影响 （kg/kg）

3 讨论

马昕等[15]研究表明，控释尿素机械侧深施用显著增加了水稻早期分蘖和最高分蘖数，成熟期有效穗数提高15.8%～21.1%，产量增加13.4%～18.7%。邢春秋等[16]研究表明，利用锦禾宽窄行侧深施肥机械可以显著提高北方寒地水稻产量。杨成林等[17]研究表明，采用侧深施肥技术，寒地水稻产量显著提高。本研究结果与前人研究基本一致，此外，与尿素按照基肥∶分蘖肥∶穗肥=5∶3∶2撒施相比，基肥和分蘖肥同时侧深施用能显著增加有效穗数和穗粒数，进而显著提高水稻产量。

水稻产量的高低与水稻成熟期的氮素积累量关系十分紧密，此外，水稻绿色环保生产中要求减少氮素损失，增加稻株氮素吸收量，提高水稻氮素利用效率。潘圣刚等[12]研究认为，侧深施肥处理显著提高了直播稻氮肥吸收利用率。稻田氮肥主要通过挥发、硝化-反硝化、径流等途径损失。有研究证实，氮肥深施后，氮素在土壤-水系统中氨的挥发、反硝化作用、表面流失以及渗漏作用等造成氮肥的损失途径明显减弱，氮素利用率显著增加[4，7，17]。本研究结果也表明，与传统施肥相比，机械侧深施肥可以显著提高氮肥吸收利用率，并且更加高效、省工。稻株体内氮素高效利用直接关系到最终稻谷产量的高低。杨成林等[18]研究表明，侧深施肥条件下，水稻氮素农学利用效率和氮素偏生产力显著增加。本研究结果中，普通尿素深施（DSF）、普通尿素和缓释尿素混合深施（DSFS）的氮肥偏生产力和氮肥生理利用率均显著高于普通尿素撒施处理（FF），并且DSFS处理的氮素农学利用率显著高于DSF处理。可见，普通尿素和缓释尿素混合侧深施用可以保证氮素的充足供应与稻株吸氮保持同步，增加稻株氮素积累量，提高稻株氮素利用效率，进而能够生产出更多的稻谷。

4 结论

普通尿素、普通尿素和缓释尿素混合机械侧深施用处理比传统撒施增产6.3%～11.6%，稻株氮素吸收量提高17.8%～29.6%，氮肥吸收效率增加至40.6%～48.0%，氮肥偏生产力提高至40.6～43.1 kg/kg。普通尿素和缓释尿素混合机械侧深施既增产又增效，还能减轻水稻生产对劳动力的依赖程度。