控释尿素对双季稻产量、氮素损失及氮肥利用率的影响

发布时间：2020-05-03 14:19

【摘要】：南方双季稻区是我国水稻的主产区,双季稻生产增加了复种指数,其早、晚两季的周年产量远远大于单季稻,并且缓解了单季稻所面临的高产压力和风险,为我国粮食安全做出了重大贡献。但是,由于传统双季稻生产需多次施肥,劳动强度大、生产成本高、费时费工且经济效益低,影响了农民种植双季稻的积极性,导致双季稻的面积不断下降。为了获得高产,农民常常大量施用氮肥。氮肥过量不仅增加了水稻生产成本,降低了氮肥利用率,而且造成资源浪费,氮素损失严重,进而对大气和水环境造成了破坏。缓/控释肥料的问世有效的解决了水稻生产中氮肥利用率低,氮肥损失严重的问题。本研究于2013-2016年在湖北省武穴市开展田间试验,研究控释尿素(CRU)对双季稻产量、氮素损失及氮肥利用率的影响,明确了双季稻的氮素吸收规律和控释尿素的氮素释放特征,筛选了适合华中地区双季早、晚稻施用的控释尿素品种,阐明了控释尿素的增产增效和减少氮素损失的作用机制,并确定了控释尿素的适宜用量及与普通尿素的最佳配比。主要研究结果如下:(1)控释尿素的氮素控释性能需要根据水稻的氮素吸收规律来设计。双季早、晚稻的氮素累积吸收量均呈“S”形曲线变化,其氮素吸收快速增长期分别为27-59d和9-50d;其快速增长期持续时间为早稻30-31d,晚稻36-41d;氮素最大吸收速率出现时间分别为早稻42-43d,晚稻27-30d。可见,双季早、晚稻所需控释氮肥释放期分别应在60d和50d左右。根据双季稻氮素吸收规律研制的3种控释尿素,其氮素养分初期溶出率均不超过15%;28d的养分累积释放率均不超过80%;养分累积释放率达到80%的时间分别为56d、42d和42d,符合我国的缓释肥料生产标准。3种控释尿素在25℃水中和稻田土壤的累积释放率曲线相似。但CRU-1和CRU-2田间养分释放要比25℃水中缓慢,CRU-3在田间的养分释放较快,其释放期小于25℃水中的测定结果。(2)CRU可有效提高双季稻的产量,增加氮素吸收量,提高氮肥利用率,减少氨挥发和氮素径流损失。与普通尿素处理相比,CRU-1和CRU-2显著降低了早稻季氨挥发(23%-62%)和氮素径流损失(8%-58%)。施用CRU降低了田面水和径流水中NH4+-N浓度和p H值。CRU能够维持(-3%-4%)甚至增加(5%-16%)早稻产量,并提高氮肥利用率3%-34%,增加氮素吸收量(3%-55%)。晚稻季各施氮处理中,以CRU-2处理2年均获得最高产量。与普通尿素处理相比,CRU处理籽粒、秸秆和植株地上部吸氮量分别增加了0.1%-34.0%、-0.5%-65.2%和2.6%-33.3%,氮肥利用率提高了2.7-30.2个百分点,氨挥发和氮素径流分别降低了14.3%-65.0%和6.8%-26.9%。(3)应用稳定性同位素15N示踪控释尿素研究氮素在稻田的去向和肥料氮利用率,结果表明,与普通尿素相比,CRU增加了水稻产量4.3%,提高水稻植株15N吸收量13.3%,提高水稻15N利用率13.2%,增加水稻吸收来自肥料的氮素达13.3%,Ndff提高12.4%,增加15N土壤残留率9.9%,提高15N总回收率11.4%,减少15N损失率6.2%。水稻生育期吸收氮素来自土壤的氮素约占70%以上。肥料氮在土壤中的残留量随土层深度的增加而显著下降,水稻收获后,肥料15N主要残留在0-20cm土层中,约占总残留量的78%。其次是20-40cm和40-60cm土层,这两层土壤中肥料15N残留量相近,约占总残留量的19%左右。而在60cm土层以下,仍有微量的肥料15N残留,占总残留量的4%以下。(4)当控释氮肥用量小于165 kg N/hm2时,随着控释氮肥用量的增加,双季稻产量、有效穗数和穗粒数均呈升高趋势,超过这一水平,各指标增加不明显。随着控释氮肥用量的增加,双季早、晚稻植株氮含量和地上部吸氮量均呈增加趋势,虽提高了氮肥利用率,但也增加了稻草中氮素积累的比例,易造成水稻徒长、贪青晚熟。双季稻田氨挥发损失随控释氮肥用量的增加而不断增加,晚稻季氨挥发损失高于早稻季。双季早、晚稻控释尿素推荐用量分别为153和150 kg/hm2。(5)配施一定比例的控释尿素可以增加双季稻产量,提高氮肥利用率,降低肥料成本,增加经济效益。与普通尿素相比,早稻施用控释尿素平均增产12.0%-19.1%,晚稻平均增产3.0%-7.5%。随着CRU配施比例增加,水稻产量呈增加趋势。早稻以单施CRU处理平均产量最高,晚稻以配施60%CRU(Mix-3)处理产量最高。考虑农学效果,配施60%-80%的CRU可以满足多雨季节或年份水稻对氮素的需求,配施20%-40%的CRU可以满足干旱季节或年份水稻的氮素需求。考虑经济效益,配施20%-40%的CRU能获得较好的经济效益。
【图文】：

中国水稻,播种面积,双季稻,总产量

1949-2017 中国水稻播种面积、总产量和单产（数据来源于国家统计局和中国农业 1-1 Planting area, production and yield of rice in China from 1949 to 2017 (The dafrom National Bureau of Statistics of China and China Agricultural Yearbook) 我国双季稻体系发展现状季稻是指一年中，在同一块稻田里种植和收获两茬水稻（《双季稻生产写组编 1976）。头茬是早稻，早稻收获后，及时翻耕耙耘，再抢插晚收抢种，也叫“双抢”。双季稻的发展，对充分利用气候资源和劳动力稻收获面积和提高粮食生产能力起了至关重要的作用（段居琦 2012）。生产增加了复种指数，可以在一定程度上缓解当前单季稻所面临的高（彭少兵 2014；刘义 2015），因为其早、晚两季的周年产量远远大于江和王绎 2013）。2015 年我国双季稻平均周年产量达 11.9 t/hm2，而单仅为 7.5 t/hm2，双季稻周年产量比单季稻产量高 57.9%。另外，双季性有效削弱了由于自然灾害所引起的粮食减产风险（邹应斌和戴魁根季稻区是我国水稻的主要产区，主要分布在华南双季稻稻作区，而华

总产量,中国水稻,播种面积,年鉴

控释尿素对双季稻产量、氮素损失及氮肥利用率的影响8t，增加了 18.5%。1985-1995 年双季稻总产量呈现总产量与 1984 年持平，为 1.01 108t，，下降 0.5%明显下降趋势，降至 0.61 108t，降幅为 39.4%。性增长趋势，到 2015 年提高到 0.71 108t，比 2003稻总产量占全国水稻总产量的比例也呈显著下降1980-2015 年双季早稻和晚稻以及周年的产量基本的单产分别提高了 33.3%和 81.9%，周年产量从 7.74.0%。
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S511.42

【参考文献】