新型肥料在机插优质粳稻上的应用效果
2021-05-06张军刘忠红周冬冬
张军 刘忠红 周冬冬
摘要：以优良食味粳稻品种南粳2728和徐稻9号为材料，机插条件下，通过设置常规高产施肥（CK，施纯氮 300 kg/hm2），同时设置较CK减氮20%的缓混肥料一次性基施（B-BBF）和有机硅高塔肥加尿素分次施肥（HTC-U）2种新型肥料处理，来研究新型肥料处理对机插优质粳稻产量、氮素利用率及稻米品质等指标的影响。结果表明，2种新型肥料处理对2个水稻品种均有一定的增产效应，B-BBF处理实际产量分别较CK增加2.35%、2.61%，HTC-U处理分别较CK增加1.36%、1.27%，增产主要原因是穗粒数增加，进而增加群体颖花量，同时保持较高的结实率和千粒质量。与CK相比，2种新型肥料处理的水稻群体茎蘖消长动态平稳，最终成穗率较高，后期叶面积指数衰减慢，最终干物质积累量较高。2个品种的氮素积累总量表现出B-BBF>HTC-U>CK的趋势;2个品种B-BBF处理的氮素利用率分别较CK高49.76%和50.51%，HTC-U处理分别较CK高40.82%、43.84%。新型肥料较CK可以改进稻米加工品质、外观品质和食味品质，但使得稻米营养品质变劣。
关键词：掺混肥;有机硅高塔肥;优质粳稻;产量形成;氮素利用率;稻米品质
氮肥是水稻高产必需的物质资料之一，但一味增加氮肥投入，不仅大幅提升生产成本，且会带来一定的面源污染[1]。针对这一问题，研究人员开展了大量的替代肥料筛选及肥料运筹相关试验研究，初步形成了稻田氮肥減施的相关技术[2-5]。随着肥料产业研究的深入和工艺流程的优化，新型肥料发展取得了长足的进步。推广应用新型肥料是当前减少稻田施肥、提高肥效的重要举措。缓控释肥料的养分释放速率缓慢，释放期较长，在作物的整个生长期都可以满足作物生长需求[6]。高塔复合肥是利用较为先进的料浆高塔造粒工艺生产的复合肥，具有养分含量高、水溶性好、物理性状优良等特点[7]。上述2种新型肥料已逐步成为传统化学肥料较好的替代品，且在不同作物上取得较好成效。
江苏省淮安市是水稻主产区和优势区，同时也是国家商品粮生产基地。而随着供给侧结构性改革的推进，当地优质粳稻生产面临稻米品质竞争力不强、种植成本高、收益逐年降低等问题，如何在水稻丰产的基础上降低施肥成本、改良稻米品质、增加稻农收入成为当前水稻生产亟待改进的技术难题之一。为此，笔者以当地常规高产施肥技术为对照，研究不同新型肥料处理对机插优质粳稻产量、氮素利用率及稻米品质等指标的影响，以期为当地机插优质粳稻的科学施肥提供技术参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
2019年，试验在江苏省淮安市稻麦综合示范基地淮阴区凌桥镇（118°51′E，33°35′N）进行。试验地前茬作物为小麦（产量为7 585.95 kg/hm2），土壤类型属淤泥质土，0～20 cm土层有机质含量为 18.63 g/kg、全氮含量为1.30 g/kg、速效磷含量为58.71 mg/kg、速效钾含量为101.69 mg/kg。
供试水稻品种为中熟中粳品种南粳2728和徐稻9号，分别由江苏省农业科学院和江苏徐淮地区徐州农业科学研究所育成并提供。供试肥料为尿素（U，氮含量为46%）、复合肥（N ∶ P2O5 ∶ K2O=15 ∶ 15 ∶ 15）、掺混控释肥料（BBF，N ∶ P2O5 ∶ K2O=27 ∶ 10 ∶ 12，含氯）、有机硅高塔肥（HTC，N ∶ P2O5 ∶ K2O=25 ∶ 10 ∶ 15），氮、磷、钾的比例均为质量比。其中掺混肥由汉枫缓释肥料（江苏）有限公司提供，有机硅高塔肥由河北省硅谷农业科学研究院提供。
1.2 试验设计
2019 年5 月28日在28 cm×58 cm 的秧盘中播种，每盘播干种质量为125 g，旱育壮秧，同年6 月23 日机插，栽插规格为30 cm×12 cm，每穴4 苗。
试验采用裂区设计，以施肥处理为主区，水稻品种为裂区，裂区面积为40 m2，每个处理重复3次。各小区间作埂隔离，并用塑料薄膜覆盖埂体，单独排灌。设置2种新型肥料处理，设置掺混肥料的一次性基施（B-BBF）和高塔复合肥加尿素的分次施肥（HTC-U），以当地高产施肥方式为对照（CK）。当地高产施肥施用纯氮300 kg/hm2，基肥于移栽前施用，分蘖肥于栽后8～10 d施用，促花肥和保花肥分别于倒3叶和倒2叶龄施用。其余2种施肥处理总氮较CK减少20%，即施用240 kg/hm2。同时增设不施氮肥的空白对照，以计算肥料利用率。小区分开进行水分管理并保持相同的水层。田间管理与当地常规高产管理一致。具体施肥处理名称、肥料用量与施用时期见表1。
1.3 测定项目与方法
1.3.1 茎蘖动态 从每个小区选择长势较一致的连续20 穴定点调查茎蘖动态，每7 d调查1 次。
1.3.2 叶面积指数、干物质积累量和含氮率的测定 有效分蘖临界叶龄（N-n）期、拔节期、抽穗期、乳熟期（抽穗后20 d）、成熟期每个处理取代表性植株3穴，其中1穴样本用于测叶面积指数，采用长宽系数法测定。另2穴样本于105 ℃条件下杀青 30 min，80 ℃烘箱烘至恒质量后，测定大田干物质质量。样品粉碎后采用H2SO4-H2O2 消化，用半微量凯氏定氮法测定植株含氮率。
1.3.3 产量及稻米品质测定 于成熟期普查每个小区50穴，计算每穴有效穗数;根据栽插密度求得单位面积穗数;取有代表性的5 穴，风干脱粒，计算千粒质量和结实率，计算出各小区理论产量，并实收小区计产。将小区收获水稻晒干3个月后，依照GB/T 17891—1999《优质稻谷》测定稻米的糙米率、精米率、整精米率、垩白度、蛋白质含量和直链淀粉含量，采用米饭食味计（STA1A型，日本佐竹公司）测定米饭的综合评分值。
1.4 数据计算与统计分析
氮肥吸收利用率=（施氮处理总吸氮量-无氮处理总吸氮量）/施氮量×100%。
2 结果与分析
2.1 新型肥料对机插优质粳稻产量的影响
由表2可知，与常规高产施肥（CK）相比，新型肥料（B-BBF、HTC-U）处理在减氮20%条件下，2个品种水稻实际产量仍有一定增加。南粳2728和徐稻9号的B-BBF处理的实际产量分别较CK增加2.35%、2.61%，HTC-U处理实际产量分别较CK增加136%、1.27%。实际产量高的原因，主要是新型肥料处理下2个品种的群体颖花量、结实率和千粒质量均高于CK。具体分析群体颖花量的构成可知，与CK相比，新型肥料减氮条件下虽然穗数有所减少，但每穗粒数有所增加，所以群体颖花量仍高于CK。
2.2 新型肥料对机插优质粳稻茎蘖动态及成穗率的影响
如表3所示，2个品种不同处理的茎蘖动态变化规律基本一致。从（N-n）期直至成熟期，CK的群体茎蘖数均高于B-BBF和HTC-U处理，说明减氮条件下，2个品种的群体茎蘖数较CK有所降低，而HTC-U处理的群体茎蘖数略高于B-BBF处理，可能是由于该处理分蘖期追施速效氮肥的原因。2个品种中，B-BBF和HTC-U处理的群体最终成穗率均高于CK，南粳2728、徐稻9号B-BBF处理分别比CK提高2.77%、292%，南粳2728、徐稻9号HTC-U处理分别比CK提高0.97%、2.38%。
2.3 新型肥料对机插优质粳稻叶面积指数的影响
2个品种的（N-n）期至拔节期，CK处理的叶面积指数（LAI）高于新型肥料处理（图1）。抽穗期后， 新型肥料处理的绿叶衰减速率低于CK，直至成熟期，均是新型肥料处理的叶面积指数高于CK。2个品种，成熟期B-BBF处理的叶面积指数分别较CK高11.27%、18.67%，HTC-U处理的分别较CK高5.63%、10.67%。
2.4 新型肥料对机插优质粳稻干物质积累量的影响
群体干物质积累量与群体叶面积指数变化规律相似，2个品种的（N-n）期至拔节期，CK处理的干物质质量均高于新型肥料处理。抽穗期至成熟期，新型肥料处理的干物质积累量均高于CK。抽穗至成熟阶段的干物质积累量也是新型肥料处理高于CK（表4）。
2.5 新型肥料对机插优质粳稻氮素利用率的影响
2个品种空白对照的氮素积累总量分别为10275、106.80 kg/hm2（图2），2个品种不同肥料处理的氮素积累总量均表现出B-BBF>HTC-U>CK，2个品种B-BBF处理分别较CK高10.59%、1073%，HTC-U处理分别较CK高6.76%、7.93%。
2个品种的氮素利用率均也表现出B-BBF>HTC-U>CK的趋势，2个品种B-BBF处理的氮素利用率分别为58.90%、59.43%，分别较CK高49.76%、50.51%，HTC-U处理的分别为55.38%、5679%，分别较CK高40.82%、43.84%。
2.6 新型肥料对机插优质粳稻品质的影响
从表5可知，3 种肥料处理对2个品种的糙米率和精米率影响不大，新型肥料处理的糙米率略高于CK，新型肥料处理的整精米率均比CK高。从产量构成分析也可看出，新型肥料处理稻谷饱满度要高于常规高产施肥，依照稻谷市场收购依据来看，新型肥料处理提高整精米率利于提高稻谷售价。
2个品种的垩白粒率、垩白度、蛋白质含量大体上呈现B-BBF
3 结论与讨论
关于基施缓控释肥的效果，前人的研究结论不一。有研究认为，单一的缓控释肥肥效释放缓慢，不能满足水稻前期需求，水稻产量不及增施尿素的处理[8];但也有研究认为，缓控释肥一次性施肥产量可以明显提高稻谷产量和生物产量[9];另外，侯朋福等研究认为，与无机化肥常规用量分次施用相比，掺混控释肥减量10% ～ 30%不会影响水稻产量[10]。本试验中的掺混肥（BBF），由南京农业大学研发而成（专利号：ZL201410175904.8），其中含有3种不同释放期的包衣尿素，可以满足水稻不同时期对肥料的需求。高塔复合肥养分全面，含量高，施用一次能提供多种养分，且副成分少，物理性状好，在水稻和玉米生产上会带来一定的增产效应[11-12]。本试验中，2种新型肥料处理在较当地水稻高产施肥减氮20%条件下，南粳2728和徐稻9号产量均有一定增加，掺混肥一次基施处理（B-BBF）实际产量较CK分别增加2.35%、2.61%，有机高塔复合肥加尿素的分次施用处理（HTC-U）实际产量较CK分别增加1.36%、1.27%。虽然新型肥料处理未能增加群体穗数，但增加了每穗粒数，促使群体颖花量仍高于常规高产施肥处理，同时新型肥料处理提高了水稻植株在后期的叶面积指数，增强了植株的抽穗至成熟期干物质的积累量及最终群体氮素积累量，其氮素利用率也较对照高。本试验中，新型肥料处理改良了稻米的加工品质、外观品质及食味品质，可能是因为2种肥料在处理后期能够持续为籽粒灌浆提供充足的养分，提高了籽粒充实度，增加稻米的精米率，同时降低了垩白度和直链淀粉含量，但由于新型肥料处理较对照降低了施氮量又不利于提升蛋白质含量。
节氮高效施肥是当前水稻绿色丰产栽培的重要研究方向之一，如何降低施氮量、减少施肥次数进而降低人工成本是关键，笔者结合江苏省淮安市水稻生产实际，引进新型肥料在示范基地开展相关专题试验。结果表明，较常规高产施肥减氮20%条件下，掺混肥一次性基施和高塔复合肥加尿素的分次施用，优质粳稻不仅未减产且产量有所增加。由南京农业大学发明的掺混肥满足了水稻全生育期生长的营养需求，且利用侧条施肥机器在插秧时将肥料一次性施用，大大降低了施肥成本，在江苏省全省取得了初步成效;高塔肥作为一种养分含量较高的复合肥在本试验中与尿素结合应用，也取得较好成效，减少了施肥次数，一定程度上降低了施肥成本，以上2种新型肥料可在当地进一步进行示范推广。
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