稻田节氮的水肥综合管理技术的研究

研究证明,本文推荐的改进施肥技术能显著减少稻田氮肥损失、提高氮肥的利用率和增产效果,但在高肥力土壤上,以及在过量施用氮肥时,改进的施肥技术的增产效果则不显著。     

水稻氮磷肥料减施途径研究

通过大田双季稻轮作试验,研究了在农民习惯施肥的基础上,不同减少氮磷肥料用量的施肥措施对水稻生长、产量的影响。减施氮肥处理结果表明:比农民习惯施肥减施20%氮肥的条件下,施用缓释肥料(80R)产量最高,比传统不减少施氮处理(CFN)增产0.4%,比等养分量纯化肥处理(80F)增产6.0%;用有机肥和化肥配施的处理(30F+50M)比80F增产1.9%;绿肥和化肥配施的处理(50F+30A)比80F显著减产7.2%(P<0.05)。因此,施缓释肥料或用有机肥和化肥配施均能提高产量,减少氮肥施用量。减施磷肥处理结果表明:比农民习惯施肥减少施磷20%的处理均没有减产,说明在本地区减少施磷20%,具有一定的可行性。     

氮肥运筹对稻田田面水氮素动态变化及氮素吸收利用效率影响

通过大田试验,设计3个不同氮肥水平（0、150、240kgN·hm-2）和两种不同施肥比例（基肥：分蘖肥：穗粒肥=40%：30%：30%、基肥：分蘖肥：穗粒肥=30%：20%：50%）,研究了氮肥运筹对稻田田面水氮素动态变化特征和氮素吸收利用效率的影响。结果表明,稻田田面水NH4＋-N和总N浓度在施肥后第1d达到最大值,随后降低,在施肥后的第7d,分别降为峰值的7.88%～17.84%和29.71%～45.55%。施氮水平介于0～240Nkg·hm-2时,水稻产量随着氮素水平的提高而显著增加,氮素的吸收利用率和偏生产力却随之降低。在高氮水平（240kgN·hm-2）下,与氮肥前移相比（基肥：分蘖肥：穗粒肥=40%：30%：30%）,采用氮肥后移（基肥：分蘖肥：穗粒肥=30%：20%：50%）的施肥比例,水稻产量增加了6.2%、氮素吸收利用率和农学利用率分别提高了30.49%和23.72%,而氮素生理利用率和偏生产力差异不显著,说明适宜的氮肥运筹可以增加水稻的产量,提高氮素的吸收利用率和农学利用率,减少氮素损失。     

秸秆还田配施氮肥对稻田增产及田面水氮动态变化的影响

针对我国南方稻田氮素流失污染严重问题,为明确高产稻田秸秆还田下氮肥施用效应,采用田间试验,研究秸秆全量还田下不同氮肥用量对水稻产量及稻田田面水氮素动态变化的影响,以期为长江下游径流易发地区探寻兼顾产量与环境效益的秸秆还田配施氮肥措施。结果表明:(1)秸秆还田下配施氮肥可显著提高水稻产量,但当氮肥用量过高则增产效应降低,连续秸秆还田4年以上可以发挥秸秆部分替代氮肥的增产效应;(2)稻田田面水总氮TN、NH₄⁺-N在每次施肥后1～2 d达到峰值,之后迅速下降至相对低浓度水平,施肥后一周内是氮素径流损失的风险期,秸秆还田可有效降低水稻生育前期稻田田面水TN浓度,但同时一定程度增大了可溶性有机氮(DON)的流失潜力;(3)秸秆还田下搭配减氮施肥(SN1)较推荐氮肥(SN2)与常规施肥(SN3)可分别减少25%、40%氮肥用量,同时可分别降低田面水中9.6%、20.8%TN含量(P <0.05),是兼顾产量与环境效益的最佳措施。因此,推荐长江中下游径流易发的水稻种植区,对秸秆长期全量还田,配施氮肥用量180～225 kg·hm^–2     

脲酶抑制剂配施比例对红壤双季稻产量的影响

在施肥量一致的前提下,研究了红壤稻田脲酶抑制剂(NBPT)与尿素的配比对双季稻产量的影响。结果表明:配施NBPT可以增加红壤稻田双季稻的产量,提高氮肥农学利用率;其中以配施0.75%NBPT处理效果最好,与不添加NBPT处理相比,水稻增产14.75%,氮肥农学利用率提高18.41%。但NBPT配施比例超过1%时,增产作用逐渐下降。因此,在每季135 kg N hm-2尿素施肥水平下,红壤稻田配施0.75%NBPT具有明显的增产效果。     

减氮配合增效剂和缓释肥对玉米田土壤温室气体排放和产量的影响

为了明确适宜的氮肥管理措施、减少旱地黑土温室气体排放和提高氮肥利用率,采用静态箱-气相色谱法研究了减氮配合施用肥料增效剂和缓释常量氮肥对玉米田温室气体排放、产量和氮肥利用率的影响。结果显示,增效70%常量氮肥的平均N2O排放通量显著低于常量施肥;各试验处理均比常量施肥的平均CO2排放通量低;增效70%常量氮肥表现为吸收CH4,增效70%常量氮肥和增效常量氮肥较常量施肥和缓释常量氮肥处理明显降低N2O排放系数、全球变暖潜能值和温室气体排放强度。增效常量氮肥较常量施肥处理增产2.5%,70%常量氮肥、增效70%常量氮肥和缓释常量氮肥分别较常量施肥处理减产7.23%、4.53%和5.87%。缓释常量氮肥处理氮肥表观利用率最高,达36.70%,增效70%常量氮肥处理的氮肥表观利用率27.28%,均明显高于常量施肥。在本实验条件下,减氮30%并添加氮定NMAX肥料增效剂在保证玉米产量的同时,减少温室气体排放效果优于其他施肥措施,适合推广使用。     

腐植酸与氮肥配施对冬小麦氮素吸收利用及产量的影响

研究腐植酸与氮肥配施对冬小麦产量、氮素吸收及经济效益的影响,可为提高氮肥的增产效益,减少氮肥对生态环境的污染提供理论指导。在河南褐土区冬小麦-夏玉米轮作制度下,于2014年开始在河南省南阳市卧龙区开展田间定位试验,共设置单施磷钾肥、常规施肥、单施腐植酸、常规施肥+腐植酸、常规施肥减氮15%+腐植酸、常规施肥减氮30%+腐植酸6个处理,分析不同氮肥与腐植酸配施下冬小麦产量和氮肥利用的特征。结果表明,腐植酸与氮肥配施可以有效提高冬小麦的产量及其构成要素,促进植株对氮素的累积,提高氮肥利用率。其中,常规施肥减氮15%+腐植酸处理下冬小麦产量、籽粒氮含量、籽粒氮累积量、地上部总氮累积量、氮肥利用效率和纯收益均增加,与常规施肥相比,冬小麦产量增加4.96%,氮肥利用效率增加23.42%,纯收益增加2.18%。常规施肥减氮30%+腐植酸条件下冬小麦产值和收益降低。因此,在施用腐植酸的基础上,配施适量氮肥才能获得较高的产值和收益。常规施肥减氮15%+腐植酸是本研究区域最佳的施肥模式,对实现现代化农业生产的高产高效、资源节约和生态环境保护具有重要意义。     

脲胺氮肥对太湖地区稻田氨挥发及氮肥利用率的影响

采用田间小区试验,以普通尿素和氯化铵为对照,研究脲胺氮肥对太湖地区稻田氨挥发及氮肥利用率的影响。结果表明:氮肥施入后,氨挥发损失主要发生在施肥后5~7天内,氨挥发损失量与田面水NH4+-N浓度呈线性正相关关系。不同氮肥的氨挥发损失差异显著(P0.05),脲胺氮肥的氨挥发损失分别比普通尿素和氯化铵减少了2.71和6.41 kg/hm2,并且该氮肥对水稻有增产的趋势,氮肥利用率分别比普通尿素和氯化铵显著提高了10.43%和10.64%。此外,综合考虑经济和环境效益,该氮肥净收益高于尿素和氯化铵。因此,脲胺氮肥值得在太湖地区推广。     

氮肥对稻田土壤反硝化细菌群落结构和丰度的影响

以氮肥田间定位试验为研究对象,利用PCR-DGGE(聚合酶链反应变性梯度凝胶电泳)和荧光定量PCR(real-time PCR)技术,通过对反硝化细菌nirS基因的检测,分析了定位试验第2年稻田反硝化细菌群落结构和丰度的变化。DGGE图谱及依据其条带位置和亮度数字化数值进行的主成分分析(PCA)结果均显示:在氮肥定位试验第2年,与不施肥对照(CK)比较,在水稻各个生育期(分蘖期、齐穗期和成熟期)内,施用氮肥[150kg(N)·hm-2]的稻田根层土或表土中的反硝化细菌群落结构均无明显变化;且稻田根层土或表土中的反硝化细菌群落结构在水稻各个生育期间也均无明显差异。荧光定量PCR结果显示,在水稻生长发育过程中,施用氮肥的稻田根层土或表土中的反硝化细菌nirS基因拷贝数始终显著(P<0.05)高于其对应的不施肥对照。此外,无论施用氮肥与否,根层土中的反硝化细菌nirS基因拷贝数在水稻成熟期时都会显著(P<0.05)降低;但表土中的nirS基因拷贝数在水稻各生育期间无明显变化;且水稻成熟期时施用氮肥和不施肥的稻田表土中nirS基因拷贝数都显著(P<0.05)高于根层土。同时,与对照比较施用氮肥可促进水稻增产44%。研究表明,短期定位试验中施用氮肥能够显著提高稻田土壤反硝化细菌的丰度,但对其群落结构没有明显影响。     

灌溉与施肥对稻田氮磷径流流失的影响

通过大田试验探索不同灌溉模式下氮肥分次施用对稻田氮磷径流流失的影响.结果表明,传统灌溉条件下,不同施肥处理总氦、总磷流失量分别约为4.4l～17.85 kg/hm2和0.28～0.44 kg/hm2,其氮、磷流失率分别为3.2%和0.17%.相对于传统灌溉,间歇灌溉模式下的氮、磷流失量分别降低了约22.99%和10.01%,其氮肥流失率降低了1%,磷肥流失率与其大致相当.通过研究得出,间歇灌溉各施肥处理下小区产量较传统灌溉的平均增产约7.35%.在间歇灌溉条件下氮肥分四次施用处理下的径流氮、磷流失量相对较低,且增产效果明显.     

长期绿肥与氮肥减量配施对水稻产量和土壤养分含量的影响

为探明湘南双季稻区绿肥还田下的氮肥适宜施用量,设计了始于2008年冬季开展的长期田间定位试验(2009-2017),研究绿肥与氮肥减量配施对双季稻的产量、氮肥农学效率、氮肥偏生产力以及2017年稻田耕层土壤养分含量的影响。共设计6个施肥处理:不施氮肥空白对照、仅紫云英、习惯施肥、紫云英与100%无机氮配施、紫云英与80%无机氮配施、紫云英与60%无机氮配施。结果表明:与习惯施氮量相比,绿肥结合习惯施肥以及绿肥与化肥氮减量20%~40%配施均能保持甚至提高2009-2017年稻谷周年产量,显著提高早、晚稻氮肥偏生产力和氮肥农学效率。绿肥与化肥氮减40%时,产量变异系数最低和产量可持续指数最高。试验9 a后,与2008年相比,稻田土壤有机质和全氮含量呈上升趋势。与习惯施肥相比,绿肥与化肥氮减量20%~40%能维持土壤磷素与钾素的供给。综合考虑,紫云英还田下,化肥氮减施40%仍能获得高产稳产,且氮肥利用率最高,产量稳定性最好,并可缓慢提高土壤肥力,是湘南双季稻种植区较好的施肥模式。     

杂交晚稻氮肥施用技术的研究

试验结果表明,杂交晚稻在中等肥力稻田种植,亩施纯氨4.8～13.8公斤,均比不施氮的获得不同程度增产。同一施氮水平不同施肥方法增产效果不同。高氮水平“前重法”增产效果最好;“匀施法”次之;“攻中法”最差。中、低氮水平以“攻中法”和“匀施法”。增产效果较好;“前重法”较差。不同施肥方法适于不同施氮水平。杂交晚稻氮肥施用技术必须根据施氮水平,同时考虑土壤、气候条件等因素的影响,选用适当的施肥方法,才能提高氮肥的增产效率。     

改进的稻田氮肥施用技术在红壤上的应用

目前,我国稻田多施用碳酸氢铵和尿素,但碳铵的氮素利用率不足30%,尿素的利用率虽略高,也仪为30-40%。而施入稻田中的氮肥残留于田面水中的损失量却十分可观。为了减少氮肥在稻田中的损失量,朱兆良等在中国科学院封丘农业生态实验站内推行了经改进的稻田氮肥施用技术^[1],取得了良好的效果。     

氮肥后移对冬小麦产量、氮肥利用率及氮素吸收的影响

为改变小麦“一炮轰”施肥存在的弊端,通过两个田间试验,研究了不同氮肥后移模式对冬小麦产量、氮肥利用率及氮素吸收、累积的影响,旨在了解冬小麦对氮素吸收和转运规律,为实现冬小麦超高产和合理施肥提供依据。结果表明,与传统“一炮轰”施肥技术相比,氮肥后移可以提高冬小麦的子粒产量、穗数及氮肥利用率,以N4处理（50%作为基肥,50%返青后追施）最高,两个试验点产量分别达到3857和8240kg/hm2,增产25.8%和17.3%,穗数增加6.0%和18.1%,氮肥利用率提高111.8%和107.4%。冬小麦氮素累积主要集中在返青后期至灌浆期阶段,因此在保证基肥的条件下,返青期后追施氮肥显得尤为重要。表明在本试验条件下,比较合理的氮肥施肥模式为50%作为基肥,50%返青后追施。     

控释氮肥的氮素释放特征及其对水稻的增产效应

采用浸水释放试验和水稻田间试验方法研究了疏水性材料有机高分子聚合物包膜控释氮肥的释放特征,并以普通氮肥作对照研究了包膜控释氮肥对水稻的增产效应。研究结果表明,包膜控释氮肥养分释放达到了控释效果;与普通氮肥相比,施用控释氮肥有效提高了稻田土壤中碱解氮和铵态氮含量,促进了水稻植株和根系对氮素的吸收利用;两种处理的水稻总生物量差异不显著,但是在籽粒产量上,控释氮肥各处理两年的试验结果均比普通氮肥增产10%~40%,尤其是控释氮肥施用量为普通氮肥1/3时仍有增产效果,2003年高达15·1%;在当地稻田条件下,2002年控释氮肥氮素利用率最高达到了51·2%。采用疏水性包膜材料有机高分子聚合物包膜的控释氮肥比普通氮肥具有控制释放、促进水稻吸收氮素养分、提高籽粒产量和肥料的当季利用率与降低施肥量的优越性。     

不同水氮管理下稻田氨挥发损失特征及模拟

为了探讨减少稻田氨挥发的合理水氮管理措施,基于田间试验资料,分析了不同水氮管理稻田氨挥发损失规律及其交互影响,并用DNDC(土壤碳氮循环模型)模型模拟了节水灌溉条件下不同氮肥管理稻田氨挥发损失动态特征。结果表明,控制灌溉和实地氮肥管理的联合应用既大幅降低了稻田氨挥发峰值,又降低了稻田大部分无施肥时段的氨挥发损失,稻田氨挥发损失量为39.63kg/hm2,较常规水肥管理稻田降低44.69%。采用DNDC模型模拟节水灌溉条件下不同氮肥管理稻田氨挥发损失量是可行的,稻季氨挥发总量模拟值与实测值相对误差均在±10%以内。节水灌溉和实地氮肥管理的水氮联合调控显著降低了稻田氨挥发损失量,且实地氮肥管理对氨挥发损失降低的贡献率要大于节水灌溉。该文研究结果可为稻田的水肥科学管理,减少稻田氨挥发损失提供依据。     

江淮丘陵区不同氮肥管理模式下稻田氨挥发损失特征研究

为了探索减少江淮丘陵区稻田氨挥发损失和提高其氮肥利用率的途径,采用密闭室连续抽取法,研究了不同氮肥管理模式对稻田氨挥发损失特征和氮肥利用率的影响。结果表明,整个稻季,氨挥发损失率以分蘖肥期最高,基肥期次之,穗肥期最低。较常规施肥(CN),缓释尿素与普通尿素配施(CRU)处理稻季氨挥发损失总量和损失率分别降低了26.23%和4.52%,氮肥利用率提高了6.07%;各施肥处理的氨挥发量与同期田面水中的铵态氮浓度呈线性正相关。综合分析,缓释尿素与普通尿素配施既能减少氨挥发损失,又能获得较高的经济效益,在江淮丘陵区具有推广应用价值。     

水稻测土配方施肥增产效果研究

为探明重庆市江津区水稻测土配方施肥的增产效果,特进行测土配方施肥的大区对比试验。结果表明各试验点测土配方施肥,相比不施肥平均增产49.9%,相比常规施肥平均增产7.7%,增产效果显著,但对平坝区的增产效果不明显,需进一步调整配方肥方案;江津区平坝区水稻生产中增施单位肥料的增产效果氮肥>钾肥>磷肥,主要限制因子是氮肥;江津区深丘区和南部山区水稻生产中增施单位肥料的增产效果磷肥>氮肥>钾肥,主要限制因子是磷肥。     

界面阻隔材料对稻田产量、氮肥利用率和氨挥发排放的影响

氨挥发是稻田氮素损失的一个重要途径,有效控制稻田氨挥发对水稻增产减排具有重要意义。界面阻隔材料具有环境友好性和低成本的特点,可以作为一种截然不同的氨挥发减排方法。本研究比较分析了3种界面阻隔材料对水稻产量、氮肥利用率和氨挥发排放的影响,以期为水稻降本增效及减少环境污染提供技术支持。通过在稻田喷施表面分子膜材料和覆盖稻糠,比较了两种表面分子膜材料——聚乳酸(PLA)和卵磷脂(LEC)及稻糠(RB)施用后水稻产量及其构成、稻田田面水pH和铵态氮及硝态氮含量动态、稻田氨挥发及氮肥吸收利用的变化特征。结果表明, 3种界面阻隔材料均显著增加了水稻产量,与常规施肥对照(CKU,无添加界面阻隔材料)相比增幅分别为13.0%(RB)、21.0%(PLA)和24.1%(LEC)。增产主要是因为有效穗数的增加,其中RB和PLA处理与CKU处理差异达显著水平;每穗粒数和结实率均无显著差异。LEC处理显著提高了氮肥利用率(19.0%),但RB处理氮肥利用率显著低于CKU。与CKU处理相比,3种界面阻隔材料的添加减少12.3%～19.9%的氨挥发量。PLA处理氨挥发减排效果最佳,达显著水平;其次为LEC处理。氨挥发减排可能与界面阻隔材料添加导致的田面水pH、铵态氮浓度变化和土壤铵态氮含量的增加有关。与CKU处理相比,所有处理均增加了田面水铵态氮浓度,但同时降低了田面水pH,且在水稻分蘖期影响较明显。其中PLA处理还提高了土壤铵态氮含量。本研究表明,稻田施加界面阻隔材料是稻田氨挥发减排以及增产增效的另一种可行的技术途径。     

不同减量氮肥配施紫云英对田面水氮磷流失及水稻生长的影响

为指导水稻田合理施肥,防治稻田面源污染,试验开展了不同氮肥减施比例对紫云英—水稻轮作体系下稻田田面水氮磷流失的影响研究。2020年在浙江建德开展田间小区试验,设置冬闲(CK)和冬种紫云英(CT)2个处理,并在冬种紫云英基础上设置4个减氮比例,分别为0(CT0),10%(CT1),20%(CT2),30%(CT3),共5个处理,每个处理重复3次。在水稻移栽施肥后开始稻田田面水样品采集(包括施肥2周内的连续采样以及2周后相隔7,14,28天的间隔采样),测定田面水氮磷浓度;于水稻成熟后采集土壤和植物样品,测定土壤理化性状以及水稻生长性状和产量。各处理田面水总氮、可溶性氮、铵态氮以及总磷、可溶性磷均在施肥后第1天达到峰值,总氮在基肥后4天内降幅明显,为最大值的4.2%~9.1%,可溶性磷在施基肥5天内降至最大值的4.7%~13.7%。采样期内,CK处理田面水总氮、可溶性氮、总磷和可溶性磷的平均浓度分别为48.87,36.82,0.82,0.64 mg/L,CT0、CT1、CT2、CT3的总氮平均浓度分别为CK的93.9%,78.1%,79.7%,69.7%;可溶性氮平均浓度分别为CK的95.1%,84.1%,85.7%,73.2%;总磷平均浓度分别为CK的90.9%,76.9%,96.2%,81.3%;可溶性磷平均浓度分别为CK的79.4%,73.8%,87.3%,68.7%。与CK相比,CT2、CT3显著提高土壤有效磷含量,增加幅度分别为61.7%和37.0%。比较冬闲处理,翻压紫云英使水稻株高增高0.7%~3.5%,有效穗数增加7.0%~15.2%,水稻增产0.4%~4.9%。与冬闲处理相比,冬种紫云英配合不同比例氮肥减施均能降低稻田田面水氮磷流失风险,其中以30%氮肥减量效果最好;紫云英配合减氮施肥措施能够提升土壤有效磷、全氮含量和水稻产量,其中均以紫云英配合20%减氮施肥效果最好。综合稻田田面水氮磷流失风险、土壤肥力以及水稻产量,紫云英配合20%减氮施肥是较为适合该地区的种植方式。