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不同类型缓控释肥对水稻南粳9108氮素利用的影响

范文

徐辰峰

摘要?[目的]研究3種缓释肥施肥处理和农民常用施肥处理间氮肥的综合利用情况，，更好地展现不同肥料之间的性价比。[方法]采用收集氨气的方法，土壤总氮径流失量计算是通过稻田排水前后水位差值计算出径流量然后将水样进行分析，总氮采用碱性过硫酸钾氧化紫外分光光度法进行测定。[结果]缓释肥的氮肥利用率高达60%～70%，是传统肥料利用率的1倍多。相比常规肥料缓释肥不仅减少了人工施肥次数，还可显著提高氮肥利用率和吸收率从而减少氮肥的损失。[结论]硫包膜缓释肥前期释放快后期乏力，树脂包膜缓释肥前期释放慢后劲强，缓释掺混肥释放较为均匀因此表现最为稳定。而常规施肥肥料施肥快易溶于水造成大量的径流和挥发不利于肥料的利用和环境的保护。

关键词?水稻;缓控释肥;氮肥利用率

中图分类号?S511.2+2;S147.5?文献标识码?A

文章编号?0517-6611（2021）03-0156-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.03.043

Abstract?[Objective]To?study?the?comprehensive?utilization?of?nitrogen?fertilizer?between?the?three?slowrelease?fertilizer?treatments?and?the?commonly?used?fertilizer?treatments?of?farmers.It?can?better?show?the?cost?performance?of?different?fertilizers.[Method]The?method?of?ammonia?collection?in?this?experiment?was?aeration?method.The?calculation?of?total?nitrogen?runoff?in?soil?was?to?calculate?the?runoff?through?the?difference?of?water?level?before?and?after?drainage?in?paddy?field，and?then?analyze?the?water?sample.The?total?nitrogen?was?measured?by?alkaline?potassium?persulfate?oxidation?ultraviolet?spectrophotometry.[Result]The?nitrogen?utilization?rate?of?slowrelease?fertilizer?could?be?as?high?as?60%-70%，which?was?more?than?one?time?as?that?of?traditional?fertilizer.Compared?with?conventional?slowrelease?fertilizer，slowrelease?fertilizer?could?not?only?reduce?the?number?of?times?of?artificial?fertilization，but?also?significantly?improve?the?utilization?and?absorption?rate?of?nitrogen?fertilizer?and?reduce?the?loss?of?nitrogen?fertilizer.[Conclusion]The?release?of?sulfur?coated?slowrelease?fertilizer?is?fast?in?the?early?stage?and?weak?in?the?later?stage，while?the?release?of?resin?coated?slowrelease?fertilizer?is?strong?in?the?early?stage，and?the?release?of?slowrelease?mixed?fertilizer?is?more?uniform，so?it?is?the?most?stable.However，conventional?fertilization?is?not?conducive?to?the?utilization?of?fertilizer?and?environmental?protection?because?of?its?fast?dissolving?in?water?and?causing?a?lot?of?runoff?and?volatilization.

Key?words?Rice;?Slowrelease?fertilizer;Nitrogen?utilization?rate

水稻是非常依赖氮肥的一种作物，但不合理使用氮肥，不但降低了氮肥的利用率，引起资源的浪费增加了成本，还会导致氨挥发，损失的氮不仅造成严重的经济损失，而且对环境造成巨大的压力[1]。推广缓控释肥的应用，提高氮肥利用率，改善水稻种植环境，对缓控释肥的推广具有参考意义。笔者选用3种较为新型的不同类型缓控释肥在减氮施肥后与农民常用施肥进行对比，探究缓控释肥对水稻氮肥利用率的影响。

1?材料与方法

1.1?试验材料?试验地点在金湖县前锋镇。水稻品种为金湖县推广面积较大的粳稻品种南粳9108。?缓控释氮源：缓控释掺混肥（23%?N）、硫包膜缓控释肥（SCU，37%?N）和树脂包膜缓控释肥（PCU，43%?N），以复合肥（15%?N）和尿素（46%?N）为常规速效氮肥。

1.2?试验方法

毯苗硬盘旱育，潮种120?g/盘，5月18日落谷，6月14日移栽，秧龄26?d。各缓释肥处理总施氮量按照当地施氮量的70%，所有处理P、K肥用量相同，同当地高产水平。采用相邻且土壤肥力相当的田块进行大区对比，各区面积0.067～1.00?hm2，各处理重复3次，每个区之间筑隔离埂，单独排灌。机插秧以行距30?cm，株距12?cm为宜，每穴3～4苗。

处理T1：常规施肥处理，总施纯氮量322.5?kg/hm2。处理T2：硫包衣尿素SCU，总施氮322.5?kg/hm2。处理T3：树脂包衣尿素PCU，总施氮322.5?kg/hm2。处理T4：缓控释掺混肥，总施氮322.5?kg/hm2。各处理磷、钾肥用量均相同。水分管理和病虫草害防治同当地常规。

1.3?测定指标与方法

1.3.1?氨挥发收集与通量计算。收集氨气的方法为通气法，吸收氨气的载体海绵浸泡在KCl溶液振荡1?h。KCl一般使用200?mL浓度2?mol/L吸收载体，根据试验需求定期更换。测定使用SKalar流动分析仪测定液体中NH4+-N含量后通过计算得出氨挥发通量，计算公式：

氨挥发通量（kg/（hm2·d）=M×A-1×D-1×10-2，其中M=c×v×M0（M为通气法单个装置每次测得的NH4+-N含量;A为捕获装置的横截面积;D为捕获的天数;c为KCl溶液中NH4+-N含量;v为KCl溶液的體积）。

1.3.2?土壤总氮径流失量计算。通过稻田排水前后水位差值计算出径流量，然后将水样进行分析，总氮采用碱性过硫酸钾氧化紫外分光光度法进行测定。

1.4?数据分析?试验数据采用Excel和SPSS软件进行数据统计分析，采用LSD法进行差异性分析（P<0.05）。

2?结果与分析

2.1?不同缓控释肥对土壤总氮含量的影响

自6月14日水稻下田的7?d后6月21日开始测量，之后每隔20?d测量一次，直到9月27日为止。4组处理的总氮含量均呈先升高后降低的趋势，处理T1、T3和T4在8月18日测量结果达到最高之后逐步降低。而处理T2在7月10日最快达到了峰值。6月21日水稻生长初期土壤中总氮含量为T1

2.2?不同缓控释肥对土壤硝态氮含量的影响

自6月14日水稻下田的7?d后6月21日开始测量，之后每隔20?d测量一次，直到9月27日为止。4组处理的硝态氮含量均先升高后降低，且均在8月18日达到最高之后逐步降低。TI处理的硝态氮在6个测量时期均为最低。硝态氮6月21日及7月10日T2处理含量最高之后上升缓慢但总体上除T1处理其余3组处理之间差异不显著（图2）。

2.3?不同缓控释肥对土壤铵态氮含量的影响

4组处理土壤中的铵态氮含量见图3。测量自6月14日水稻下田的7?d后6月21日开始测量，之后每隔20?d测量一次，直到9月27日为止。4组处理的铵态氮含量均呈先升高后降低的趋势，且均在8月18日测量结果达到最高之后逐步降低。4组处理土壤中铵态氮的总体差异较总氮含量和硝态氮含量要小。表现在T1处理和T2处理6个测量时期的铵态氮含量差异不显著。9月7日和9月27日2个测量时期4组处理的铵态氮含量差异不显著。土壤铵态氮含量在8月18日达到最大值，其中铵态氮含量为T3>T4>T2>T1。在6个测量时期中T1和T2处理的铵态氮含量均差异不显著，T3和T4处理铵态氮含量差异不显著。T3和T4处理只在6月21日、7月10日、7月30日、8月18日4个测量时期的铵态氮含量与T1和T2处理差异显著。

2.4?不同缓控释肥对土壤总氮径流失量的影响

金湖县金湖属亚热带温润季风气候带，四季分明，气候温和，光、热、水资源均较丰富。气温：年平均温度14.6?℃。极端最高气温36.9?℃，出现在7月中旬;极端最低气温-7.5?℃，出现在12月下旬到1月上旬。日最高气温大于35?℃的高温日数为5?d左右，出现在7、8月。四季年平均气温：冬季2.2?℃，春季13.8?℃，夏季26.1?℃，秋季16.1?℃。

降水：年均降水量1?085?mm。全年降水日数110?d左右，最長连续降水日数10?d左右，最长连续无降水日数25?d左右。四季年平均降水量：冬季76.3?mm，春季206.5?mm，夏季531.5?mm，秋季179.3?mm。

日照：年均日照总时数2?183?h。四季年平均日照时数：冬季468.8?h，春季537.3?h，夏季603.5?h，秋季529?h。试验期间即2018年6—9月的气温及降水情况见图4。

总氮径流失量不仅与降水量有关，还与土壤总氮的含量、氮素释放速度、土壤的保水程度、温度、湿度等因素相关，是一个复杂的参数。由图5可知，6月21日T3处理和T4处理的总氮径流失量最低且差异不显著。T2处理的总氮径流失量排在第二位，T1处理的总氮径流失量最大。T1处理和T2处理差异显著，且T1和T2处理与T3处理和T4处理差异显著。7月10日总氮径流失量与6月21日相比各个处理显著降低，主要是因为降雨量的降低。总体上的差异与6月21日测量结果一致。7月30日测量结果显示，4组处理的总氮径流失量进一步降低且4组处理差异均不显著。由于降水频繁，8月18日的总氮径流量较7月30日显著上升。T2处理的总氮径流失量最大。T1处理和T2处理差异不显著，T3处理和T4处理差异不显著。?T1和T2处理与T3和T4处理差异显著。9月7日和9月27日总氮径流量逐步降低且4组差异均不显著。

2.5?不同缓控释肥对铵挥发量的影响

铵是氮挥发的主要成分，铵挥发共测定25次，每隔3?d一次。铵挥发通量测定结果见图6。4组处理总体挥发集中在前30?d，之后逐渐平缓达到稳定。在30?d的挥发期前12?d挥发量逐步提高之后12～15?d下降之后再升高，趋于平稳后于21?d后逐渐降低，30?d后基本稳定挥发。在挥发期T1处理的挥发量较大，之后是T2处理和T3处理，铵挥发量最低的是T4处理。尤其是9～12?d显著低于其余3组处理。最后的30～72?d铵挥发T4处理的水平也最低。

2.6?不同缓控释肥对氮肥流失率和利用率的影响

综合上述氮肥的流失量和氮肥的施用量计算出氮肥的流失率，结果见图7。氮肥流失率表现为T1>T2>T3>T4。T1氮肥流失率高达31.01%，T2氮肥流失率为30.43%，T3氮肥流失率为28.92%，T4氮肥流失率为25.21%。

由图8可知，4组处理的氮肥利用率表现为T4>T3>T2>T1。T4处理的氮肥利用率达41.88%，T3的氮肥利用率达41.37%，T2的氮肥利用率为36.52%，T1氮肥利用率最低为30.82%。

3?结论与讨论

3.1?讨论

土壤中总氮、硝态氮及铵态氮含量反映了肥料的吸收程度，侧面反馈代表着一种肥料的利用率，土壤中氮含量高，氮肥利用的上限也就越高，利用率同时越高。研究发现缓释肥的氮肥利用率高达60%～70%，是传统肥料利用率的1倍多[2]。相比常规肥料缓释肥不仅减少了人工施肥次数，还可显著提高氮肥利用率和吸收率从而减少氮肥的损失[3-4]。同时与常规施肥相比缓释肥的肥料稳定性更强，不易发生径流和挥发肥料的损失率较低[5-6]。减少氮的径流失和硝化-反硝化的流失，延缓水稻的衰老，提高水稻产量[7]。研究发现施用缓释肥可以显著降低稻田表土和表水的NH4+-N的含量，降低氮的挥发和流失[8]。而且一次性施肥减少追肥也避免发生贪青晚熟现象造成减产和品质的下降[9]。该试验探究了各个时期不同形态氮的含量及各个时期氮的挥发及径流情况，基本上与前人研究结果一致。研究发现使用缓释肥处理的水田NO3-含量在施肥30?d后才降到最低，可以显著防止氮流失，相比常规施肥可以减少氮流失，提高氮肥利用率[10]。缓释肥是降低氨挥发的有效方法[11-14]。在氨挥发流失中氮的集中释放导致水体中NH4+浓度升高和pH的提高是最关键的原因。常规施肥则恰恰存在这个缺点，由于不存在缓慢释放过程，导致了水中NH4+浓度和pH的提高，最终氨挥发速率提高，大量的氮通过氨挥发白白浪费[15]。而缓释肥具有缓慢释放的这一特性，使得稻田水体中的pH及NH4+浓度趋于稳定，所以氨的挥发氮的浪费要大大降低。而且也避免了水中氨浓度对水稻的毒害[16-19]。而研究发现缓释肥的释放效率上，树脂包衣要明显优于硫包衣。对水稻田表层的缓释肥颗粒溶解情况进行调查，发现硫包衣缓释肥基本溶解完、树脂包膜缓释颗粒溶解了1/3[20]。也正是如此，树脂包膜的缓释肥在氮素流失率和利用率上优于硫包膜缓释肥。缓释掺混肥释放速率均匀，且磷元素及钾元素也缓慢释放营养均衡pH及NH4+浓度趋于稳定，氨挥发稳定因此氮的损失最低且利用率最高[21-22]。径流失与排水量和土壤中含氮呈正相关。缓释肥硝态氮和铵态氮均呈较高水平，肥料的利用率高因此径流失损失就越少，从结果上看整体也是径流失量和硝态氮氨态氮的含量成反比关系[23]。该试验结果基本上与前人研究结果相似[24]。

3.2?结论

施用缓释肥均在一定程度上提高了土壤中总氮、硝态氮、铵态氮的含量。在总氮上前期硫包膜缓释肥释放速度最快含量最多，过早达到了峰值，而树脂包膜缓释肥和缓释掺混肥释放较为均匀，树脂缓释肥后期释放效果更好。硝态氮的含量硫包膜缓释肥也是前期释放过快达到之后释放较为缓慢，而树脂包膜缓释肥和缓释掺混肥释放均匀无显著差别。氮肥径流失总体上与雨水呈正相关，缓释肥处理相比于常规施肥径流失量有所降低。其中缓释掺混肥与树脂包膜缓释肥径流失量最低。氨挥发方面缓释肥处理相比于常规处理也有所降低。掺混缓释肥降低的效果最为明显。综合氮素的吸收和施用及径流失和挥发的氮损失，计算得出了氮肥的流失率和氮肥利用率结果显示，缓释掺混肥的流失率最低且利用率最高。缓释掺混肥的氮流失率最低为25.21%，相比常规处理的31.01%降低了5.8%。氮肥利用率最高为46.88%，相比于常规处理的30.82%提高了16.06%。总体上看硫包膜缓释肥前期释放快后期乏力，树脂包膜缓释肥前期释放慢后劲强，缓释掺混肥释放较为均匀因此表现最为稳定。而常规施肥肥料快易溶于水，造成大量的径流和挥发是不利于肥料的利用和环境的保护。

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