DMPP对水稻产量和氮吸收及氮利用率的影响

陈秋好，吴子松，黄佳晗，许 超,，鲁艳红，廖育林，毛小云，曾巧云

（1.华南农业大学资源环境学院，广东 广州 510642；2.湖南农业大学资源环境学院，湖南 长沙 410128；3.湖南省土壤肥料研究所，湖南 长沙 410125）

中国是水稻种植大国，占世界水稻总产量的35%，氮肥消费量占世界氮肥总量的30%，水稻生产所消耗的氮肥占世界水稻氮肥总消耗量的37%，而我国水稻的氮肥利用率比主要产稻国低[1]，施入农田中的氮肥，当季被作物利用的仅有30%～40%[2]。如何提高水稻产量及氮肥利用率成为我国农业发展的重要方向。

大多数研究表明，DMPP在提高水稻产量、提高氮肥利用率方面的作用明显[3-5]。施用含DMPP氮肥能提高水稻产量，含DMPP尿素比含DMPP硫硝铵的效果好；DMPP能提高水稻植株地上部、稻谷的氮含量，对水稻氮营养有促进作用[3]。施用含DMPP尿素比施用普通尿素的水稻产量高，且其一次施用比分次施用经济效益高[4]。而王斌等[5]对双季稻早稻的研究结果表明，与习惯施肥相比，早稻施用含DMPP氮肥并未增产，晚稻增产显著；由于早稻和晚稻所处时间跨度不同，生长季节气象条件不同，所表现出来的效果存在一定差异。

华南地区是我国主要的水稻种植分布区域之一，该区域土壤为高度风化和淋溶的地带性土壤，处于高温多雨季风气候下。在这种气候和土壤条件下，施用DMPP氮肥对水稻生产、氮吸收和利用有何影响，值得探讨。本研究采用盆栽试验，研究施用DMPP氮肥对水稻生产、氮素吸收及利用的影响，为其推广应用、氮肥的高效管理与利用提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试土壤为取自华南农业大学跃进北校区水稻田0～5 cm、5～10 cm、10～15 cm、15～20 cm和20～25 cm层的剖面土壤，各层土壤基本理化性状见表1；供试肥料为含硝化抑制剂DMPP硫硝铵氮肥（总氮26%，硝态氮7.5%、铵态氮18.5%，DMPP添加量为总氮量的1%）和普通硫硝铵氮肥（总氮26%，硝态氮7.5%、铵态氮18.5%），供试水稻为黄华占苗（Oryza.sativa L.）。

1.2 试验方法

设3个处理，分别为：不施氮肥（对照，CK）、普通氮肥（N 150 mg/kg）和DMPP氮肥（N 150 mg/kg），每个处理重复3次。各处理配施P2O5150 mg /kg和K2O 200 mg/kg，磷肥和钾肥分别用磷酸二氢钾和氯化钾调节用量平衡。

模拟实际土壤分布状况，将20-25 cm层、15-20 cm层、10-15 cm层、5-10 cm层和0-5 cm层土样装入直径20 cm，高40 cm的塑料桶内，每层高度控制在5 cm，称重，计算土壤肥料添加量。往土柱的边缘加入泥浆水，以消除塑料桶边缘渗漏效应的影响，保持3 cm水层淹水条件。稳定一周后即2012年8月21日，将肥料全部作为基肥一次性施入0-2 cm层土壤，肥料施入后，同天将培育了17天的水稻幼苗移栽于塑料桶中，每桶3株。水稻生长期间，保持3 cm层的淹水状态，无追肥。水稻种植100天后于2012年11月28日收获水稻地上部植株样品，将植株茎叶和稻谷分开，分别测定其干重、全氮和全磷含量；同时采集各层土壤样品，一部分土壤鲜样用于测定铵态氮和硝态氮含量；一部分土壤样品风干、过20目筛，用于测定土壤pH值。

表1 供试土壤的基本理化性状Table 1 The basic physical and chemical properties of the tested soil

1.3 分析方法

土壤pH值采用pH计（雷磁PHBJ-260）（水土质量比为1:2.5）测定，铵态氮用2 mol/L氯化钾浸提后靛酚蓝比色法测定，硝态氮用2 mol/L氯化钾浸提-紫外分光光度法测定；有机质用水合热重铬酸钾氧化-比色法测定；有效磷采用碳酸氢钠法测定；土壤全氮用高锰酸钾-还原性铁修正开氏法测定[6]。植物样品置于105 ℃烘箱杀青1 h后，再于60 ℃烘48 h至恒重，冷却后用分析天平称重测定其干重。植物样品用H2SO4-H2O2消煮后，全氮用靛酚蓝比色法测定，全磷用钼锑抗比色法测定[6]。

1.4 数据处理

水稻氮累积量=水稻生物量×氮含量；水稻磷累积量=水稻生物量×磷含量。所有数据输入Excel 2003（Microsoft，USA）软件作预处理，然后利用SPSS16.0软件（Statistical Product and Service Solution，USA）进行数据统计和分析。

本研究采用评价水稻氮素利用效率的主要指标有5个[7]，指标与计算方法如表2。

表2 评价水稻氮素利用效率的主要指标Table 2 The main evaluation indexes of N element use efficiency inrice

2 结果与分析

2.1 不同氮肥处理对水稻生物量的影响

DMPP氮肥和普通氮肥处理茎叶干重比CK分别显著增加106.3%和109.1%（P<0.05），普通氮肥和DMPP氮肥处理间茎叶干重无显著差异（表3）。DMPP氮肥和普通氮肥处理籽粒产量比CK分别显著增加90.7%和88.2%（P<0.05），DMPP氮肥和普通氮肥处理籽粒产量间无显著差异（表3）。与不施氮肥相比，普通氮肥和DMPP氮肥处理均提高水稻产量，DMPP氮肥处理水稻地上部产量比普通氮肥处理略高。

2.2 不同氮肥处理对水稻氮素吸收的影响

DMPP氮肥处理茎叶氮含量比CK和普通氮肥处理分别升高4.7%和4.9%，但差异不显著；普通氮肥和DMPP氮肥处理籽粒氮含量比CK有所降低，DMPP氮肥处理籽粒氮含量比普通氮肥处理升高13.6%（表3）。

普通氮肥和DMPP氮肥处理茎叶氮积累量比CK分别显著增加108.2%和122.4%（P<0.05），DMPP氮肥处理茎叶氮积累量比普通氮肥处理增加6.8%、但差异不显著（表3）。普通氮肥和DMPP氮肥处理籽粒氮积累量比CK分别显著增加70.6%和88.8%（P<0.05），DMPP氮肥处理籽粒氮积累量比普通氮肥处理增加10.7%（表3）。水稻茎叶和籽粒氮积累量差异顺序为：DMPP氮肥处理>普通氮肥处理>CK。

表3 水稻地上部生物量、氮含量及积累量Table 3 The biomass, N contents and accumulation of the rice plant aboveground

2.3 不同氮肥处理对水稻磷吸收的影响

DMPP氮肥处理茎叶磷含量比CK和普通氮肥处理分别显著增加23.7%和20.4%（P<0.05）；CK和普通氮肥处理间茎叶磷含量无显著差异（表4）。CK、普通氮肥和DMPP氮肥处理间籽粒磷含量无显著差异（表4）。

普通氮肥和DMPP氮肥处理茎叶磷积累量比CK分别显著增加115.1%和161.6%（P<0.05），DMPP氮肥处理茎叶磷积累量比普通氮肥处理显著提高21.6%（P<0.05）（表4）。普通氮肥和DMPP氮肥处理籽粒磷积累量比CK处理分别显著增加104.7%和62.7%（P<0.05），普通氮肥处理籽粒磷积累量比DMPP氮肥处理高25.8%、但差异不显著（表4）。

表4 水稻地上部生磷含量及积累量Table 4 The P content and accumulation of the rice plant aboveground

2.4 不同氮肥处理对水稻氮素利用率的影响

根据水稻各器官的生物量、氮含量、以及氮肥施用量，计算出水稻的氮利用率如表5。DMPP氮肥处理氮吸收效率和氮素收获指数比普通氮肥处理分别增加8.6%和2.9%。氮吸收效率反映植株对投入氮素的吸收效果。氮素收获指数表示植株对氮素向子粒转化的效率。可知，DMPP氮肥提高了水稻对投入氮素的吸收以及氮素向水稻子粒转化的效率。总体来说，DMPP氮肥的氮素利用率比普通氮肥高。

表5 水稻氮利用率表Table 5 The Nuse efficiency in rice

2.5 不同氮肥处理对各层土壤pH、铵态氮和硝态氮含量的影响

与CK相比，普通氮肥和DMPP氮肥处理各土层土壤pH均降低，普通氮肥处理0-5 cm和5-10 cm土层土壤pH下降程度大于DMPP氮肥处理，DMPP氮肥处理10-15 cm、15-20 cm和20-25 cm土层土壤pH下降程度大于普通氮肥处理（表6）。

CK、普通氮肥和DMPP氮肥处理0-5 cm、5-10 cm、10-15 cm和15-20 cm土层土壤铵态氮含量间无显著差异；普通氮肥和DMPP氮肥处理20-25 cm土层铵态氮含量比CK分别显著增加40.7%和56.3%（P<0.05），普通氮肥和DMPP氮肥处理间无显著差异（图1）。DMPP氮肥处理、普通氮肥处理和CK各土层土壤硝态氮含量间无显著性差异（图1）。

表6 不同氮肥处理对各层土壤pH值的影响Table 6 Effect of different N fertilizer treatments on the pH at depths

图1 不同氮肥处理对各层土壤铵态氮和硝态氮含量的影响Fig.1 Effect of different N fertilizer treatments on

3 结 论

（1）与不施氮肥相比，普通氮肥和DMPP氮肥处理均提高水稻产量，DMPP氮肥处理水稻地上部产量比普通氮肥处理略高。

（2）DMPP氮肥处理氮吸收效率和氮素收获指数比普通氮肥要高，DMPP氮肥可以有效提高水稻氮素利用率。

4 讨 论

本研究结果表明，DMPP氮肥和普通氮肥间水稻籽粒产量没有显著差异，王斌等[5]在华中江汉平原地区双季稻早稻上的研究结果也表明添加DMPP氮肥处理产量与常规施肥差异不显著。在宁夏灵武市李家圈村和河中堡村水稻田试点施用含DMPP尿素，一季水稻产量增产率分别为10.6%和1.8%[8]。在海口市的永朗村和澄迈县的长福村早稻生产中施用DMPP尿素，早稻产量均有所提高，永朗村增产效果不显著、长福村增产效果显著[4]。不同地区的研究结果表明，DMPP氮肥对水稻产量的影响存在一定的差异；这与DMPP抑制作用受到气候条件[9-12]、土壤特征[13-14]和作物种类的影响[13]有关。研究表明在培养实验条件下温度对DMPP的有效性有着显著影响，10℃下DMPP能稳定NH4+长达100天以上，20℃和30℃条件下硝化作用加速、NH4+的半衰期分别为18 d和8 d[11]。土壤含沙量、H+浓度、过氧化氢酶活性等都影响DMPP在土壤中的抑制作用效果，沙土中DMPP作用效果更佳[13]；在高湿环境，尤其是硝酸盐易淋失环境，DMPP在沙土中的抑制效果更好[14]。硝化抑制剂DMPP促产效果存在一定的差异，这可能与气候、土壤、水稻品种等有关，王斌等[5]推测可能在高温条件下抑制剂减排促产效果要高于常规温度；究其深层次的原因需继续探索。

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