有机肥替代尿素对水稻氮素吸收利用和产量的影响

作者: 黄文 李金锦

有机肥替代尿素对水稻氮素吸收利用和产量的影响0

摘 要:针对江苏省宿迁市水稻种植中存在的氮肥过量施加,导致氮肥利用率下降、氮肥淋失量增加、水稻产量下降等问题,通过开展田间试验,研究有机肥替代尿素对水稻氮素吸收利用和产量的影响,以期探寻出水稻种植生产中最佳有机肥替代比例,促进区域水稻种植业绿色可持续发展。研究结果表明:较常规尿素施加处理相比,有机肥替代尿素处理均可显著提升水稻对氮素的吸收利用能力、产量,在处理5即在当地常规尿素施用量为基础上,75%有机肥替代尿素处理下水稻各项指标表现最优,水稻地上部植株吸氮量、氮素回收利用率、氮肥农学效率、氮肥偏生产力、单位面积有效穗数、穗粒数、千粒质量、结实率及产量分别为256.73 kg/hm2、33.28%、18.59 kg/kg、71.61 kg/kg、278.67万穗/hm2、108.85粒/穗、24.65 g、74.83%及9 834.26 kg/hm2

关键词:水稻;有机肥;尿素;产量

中图分类号:S511 文献标志码:B 文章编号:1674-7909(2023)19-73-3

0 引言

水稻(Oryza sativa Linn.)是禾本科一年生水生草本植物(目前已有多年生水稻品种),秆直立,株高在0.5~1.5 m(随品种而异)。水稻是人类主要的粮食作物之一,具有悠久的耕种与食用历史。水稻作为我国主要的粮食作物,其在促进农民增收、保障粮食安全、维护社会稳定等方面具有十分重要的意义[1-2]。但是近年来,随着人口数量的不断增加,人们对于粮食产量提出了更高的要求,这就不可避免地需要在水稻种植中投入大量无机氮肥。尤其无机化肥在我国大规模推广使用以来,实际生产中的化肥投入量逐渐增加,而氮肥利用率却在不断下降,这就导致农业面源污染等问题逐渐加重,水稻产量和品质逐渐下降[2]。基于此,笔者针对江苏省宿迁市水稻种植过程中存在的氮肥过量施加,导致氮肥利用率下降、氮肥淋失量增加、水稻产量下降等问题,通过开展田间试验,研究有机肥替代尿素对水稻氮素吸收利用和产量的影响,以期探寻出水稻种植生产中最佳有机肥替代比例,促进区域水稻种植业绿色可持续发展。

1 试验材料与方法

1.1 试验地概况

2022年在江苏省宿迁市沭阳县胡集镇绿田向阳粮食种植家庭农场(东经118°70′45″,北纬34°02′69″)开展田间研究。该地区属暖温带季风气候区,四季分明,光照充足,年日照时间2 000 h以上,年平均气温14 ℃,年平均降水量850 mm,特别适宜水稻等粮食作物的生长。该试验点0~20 cm土层土壤有机质质量分数为17.68 g/kg、全氮质量分数为1.65 g/kg、全磷质量分数为0.83 g/kg、全钾质量分数为13.65 g/kg、速效磷质量分数为65.18 mg/kg,pH值为6.54。

1.2 试验材料

供试水稻品种为南粳5718,是由江苏省农业科学院粮食作物研究所和江苏神农大丰种业科技有限公司选育的中晚熟水稻品种。供试尿素含氮量46%,磷肥为过磷酸钙(含磷量12%),钾肥为硫酸钾(含钾量52%),均由湖北源丰化工有限公司生产;供试有机肥为鸡粪发酵有机肥(有机质含量≥45%,氮磷钾总含量≥3%),由山东益九生物科技有限公司生产。

1.3 试验设计

采用单因素随机区组试验设计,以当地常规尿素施用量210 kg/hm2为基础,共设置6个处理,分别为:处理1,不施肥;处理2,当地常规尿素施加量;处理3,以当地常规尿素施用量为基础,25%有机肥替代尿素;处理4,以当地常规尿素施用量为基础,50%有机肥替代尿素;处理5,以当地常规尿素施用量为基础,75%有机肥替代尿素;处理6,以当地常规尿素施用量为基础,100%有机肥替代尿素。氮肥40%作基肥、20%作分蘖肥、40%作穗肥;磷肥、钾肥施加量分别为180、135 kg/hm2,均50%作基施,50%作分蘖肥。每个处理设3次重复,共计18个小区,小区面积为30 m2(5 m×6 m)。2022年5月16日播种,6月18日移栽,水稻种植行距为30 cm、株距为20 cm,机插密度为16.7万穴/hm2。除有机肥替代量不同外,其他田间管理措施一致。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 水稻植株氮含量的测定

在水稻成熟收获期,每个处理选取3个0.24 m2(0.4 m×0.6 m)的样方,将水稻植株带回实验室105 ℃杀青30 min,然后80 ℃烘干至质量恒定,记录数据,粉碎后全部通过1 mm孔径筛,采用H2SO4-H2O2消煮法、半微量凯氏定氮法测定全氮质量分数,然后计算水稻植株吸氮量、氮素回收利用率、氮肥偏生产力及氮肥农学效率等指标,计算公式同朱爱玲[3]、向开宏等[4]研究中的一致。

1.4.2 水稻产量及其构成因素指标的测定

2022年10月26日收获水稻。在水稻收获期,每个处理随机选取2个2.00 m2(2.0 m×1.0 m)的小样方,收割全部水稻,然后带回考种,统计有效穗数、穗粒数、千粒质量、结实率等指标,最后计算水稻产量。

1.5 试验数据统计与分析

使用Excel 2020软件整理与分析试验数据,SPSS23.0软件进行相关性分析,采用最小显著差数法(Least Significant Difference,LSD)进行显著性分析,显著性水平设定为α=0.05。

2 试验结果与分析

2.1 有机肥替代尿素对水稻氮素吸收利用的影响

有机肥替代尿素对水稻氮素吸收利用的影响如表1所示。由表1可知,与常规氮肥施加处理相比,施加有机肥处理均可以显著提升水稻地上部植株吸氮量、氮素回收利用率、氮肥农学效率、氮肥偏生产力。随着有机肥替代尿素比例的增加,水稻地上部植株吸氮量、氮素回收利用率、氮肥农学效率、氮肥偏生产力表现为先上升后下降的趋势,在处理5(以当地常规尿素施用量为基础,75%有机肥替代尿素)下各项指标表现最优,分别为256.73 kg/hm2、33.28%、18.59 kg/kg、71.61 kg/kg。

2.2 有机肥替代尿素对水稻产量及其构成要素指标的影响

由表2可知,施加有机肥可以显著提升水稻有效穗数、穗粒数、千粒质量、结实率、产量。与常规尿素施加相比,有机肥替代尿素处理均可显著提升水稻产量及其构成要素指标,其中以处理5(以当地常规尿素施用量为基础,75%有机肥替代尿素)下水稻产量及其构成要素指标表现最优,其中水稻单位面积有效穗数、穗粒数、千粒质量、结实率、产量分别为278.67万穗/hm2、108.85粒/穗、24.65 g、74.83%、9 834.26 kg/hm2,与处理2(当地常规尿素施用量)相比,增幅分别为3.79%、9.75%、5.84%、4.89%、7.64%。

3 讨论与结论

在作物种植生产中,如何应用适宜的栽培技术促进作物氮素吸收利用对于提升作物产量和品质至关重要[3]。此次研究发现,施加有机肥可以显著提升水稻地上部植株吸氮量、氮素回收利用率、氮肥农学效率及氮肥偏生产力。与常规尿素施加处理相比,有机肥替代尿素处理均可显著提升水稻对氮素的吸收利用能力,这与贾晴晴等[5]的研究结果一致。与无机氮肥相比,有机肥料含有丰富的矿质元素,改善了无机氮肥养分单一、容易流失等问题,同时有机肥含有益微生物,更利于土壤培肥,改善作物生长环境,提升作物对养分的吸收利用能力。有机肥含有丰富的有机质,有机质可以促进土壤团粒结构的形成,提高土壤温度、保肥能力等,同时可以增强作物对营养物质的吸收能力,有利于作物高产[3,5-6],这一点在上文(2.2)中也得到体现。此次研究发现,有机肥替代尿素处理均可显著提升水稻产量及其构成因素指标,其中以处理5(以当地常规尿素施用量为基础,75%有机肥替代尿素)表现最优,其中水稻单位面积有效穗数、穗粒数、千粒质量、结实率、产量分别为278.67万穗/hm2、108.85粒/穗、24.65 g、74.83%、9 834.26 kg/hm2,与处理2(当地常规尿素施用量)相比,增幅分别为3.79%、9.75%、5.84%、4.89%、7.64%。同时研究发现,随着有机肥替代尿素比例的增加,水稻地上部植株吸氮量、氮素回收利用率、氮肥农学效率、氮肥偏生产力表现为先上升后下降的趋势,这与植株本身吸收氮素的能力有限有关[3],具体原因还有待进一步探究。

综上可知,在江苏省宿迁市沭阳县水稻种植生产中,有机肥替代尿素处理均可显著提升水稻对氮素的吸收利用的能力、产量及其构成因素指标的形成,其中以75%有机肥替代尿素处理下各项指标表现最优。

参考文献:

[1]杨德生,黄冠军,李勇,等.水稻氮高效栽培技术、品种改良和生理机制研究进展[J].华中农业大学学报,2022(1):62-75.

[2]郭明亮.中国水稻氮过量对农药用量的影响[D].北京:中国农业大学,2016.

[3]朱爱玲.有机肥部分替代化肥对水稻生产的影响[J].中国农业文摘-农业工程,2022(6):39-44.

[4]向开宏,吕旭,舒川海,等.有机无机肥配施对精量穴直播水稻产量及氮素利用的影响[J].中国农业科技导报,2022(9):149-165.

[5]贾晴晴,董洋阳,张中华,等.有机肥替代化肥对水稻产量及氮肥利用率的影响初探[J].上海农业科技,2019(6):98-99.

[6]代小兵,李青山,张国斌.有机肥部分替代化肥对水稻产量及农艺性状的影响[J].湖北植保,2020(2):37-38.

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