秸秆与缓释肥配施对水稻产量及氮素吸收利用率的影响

秸秆与缓释肥配施对水稻产量及
氮素吸收利用率的影响
孙会峰1，2周胜1，2*付子轼1，2陈桂发1，2邹国燕1，2宋祥甫1，2
（1上海市农业科学院生态环境保护研究所，上海201403；2上海低碳农业工程技术研究中心，上海201415；
第一作者：*****************；通讯作者：*************）
我国秸秆资源丰富，目前秸秆年均生产量高达6亿t ，大量的秸秆未被有效利用，而是被直接焚烧，造成资源浪费和大气环境污染[1]。

秸秆还田是消纳庞大秸秆资源的重要途径，也是构建生态农业的重要举措[2]。

秸秆还田对于改善土壤物理结构，增加农田土壤有机质，保持和提高土壤肥力具有重要作用[3]。

我国是世界上最重要的水稻生产国，2013年水稻种植面积约为3030万hm 2[4]。

太湖流域以稻麦轮作体系作为主要的作物种植模式，拥有耕地面积143万hm 2，其中水田面积为120万hm 2，约占总耕地面积的85%[5]。

在水稻插秧之前，前季小麦的秸秆被直接全量还田，已成为当地相当普遍的秸秆处置方法。

有研究表明，与常规施肥相比，适量小麦秸秆还田可增加水稻产量[6-7]，提高氮素吸收利用率[8]。

但也有小麦秸秆还田致使水稻减产的报道[9-10]。

化肥的施用，对于中国乃至全球的粮食增产有着
举足轻重的作用。

但是目前中国的肥料利用率偏低，氮肥、磷肥和钾肥的利用率分别只有30%~35%、10%~25%和35%~50%[11]。

施用缓/控释肥料是提高肥料利用率的一种方法。

有研究表明，水稻生产过程中，施用缓/控释肥料也可明显提高水稻产量和氮素吸收利用率[11-12]。

缓/控释肥料可较好控制肥料养分释放速度，可将氮
素吸收利用率提高到80%左右[12]。

然而，目前为止，关于秸秆与缓/控释肥料配合施用的研究不多。

为进一步提高氮素吸收利用率，减轻面源污染负荷，研究秸秆与
缓/控释肥料配合施用对水稻产量及氮素吸收利用率的影响是十分必要的。

1材料与方法
1.1
试验设计
试验地点位于上海市农业科学院庄行综合试验站（30°53＇N ，121°23＇E ），隶属于上海低碳农业工程技术研究中心。

“水稻-小麦”轮作是当地典型的轮作体系。

试验时间为2012年和2013年稻季。

试验品种为花优14（粳型三系杂交水稻），采用二段育秧法进行育秧：5月上旬利用塑盘播种育秧，5月下旬将塑盘上的秧苗转移到大田秧田中，6月中旬进行人工插秧。

栽插行株距20cm ×25cm 。

试验设置4个施肥处理：处理1，常规施肥（纯化肥）；处理2，秸秆与化肥配施；处理3，秸秆与缓释肥配施；CK ，空白对照。

其中，秸秆为小麦秸秆，施用量为3
t/hm 2
（约为秸秆产出量的一半）；缓释肥为树脂和硫磺
双包膜尿素，含氮量42%。

试验小区采用完全随机区组设计，每个小区面积60m 2，3次重复，共计12个小区。

试验小区间以水泥田埂配合防渗膜的形式相互隔开，
摘要：以花优14为材料，研究了秸秆与缓释尿素配施对水稻产量及氮素吸收利用率的影响。

结果表明，秸秆与缓释肥配施处理较常规施肥处理有效穗数和千粒重明显增加，从而显著提高水稻产量，增幅达到13.4%~17.8%。

秸秆与缓释肥配施能明显提高秸秆生物量、籽粒及秸秆含氮量，将氮素吸收利用率从28.7%~40.2%（常规施肥处理）提高到71.6%~77.6%。

缓释肥作基肥一次性施入，可有效节省人力成本。

秸秆与缓释肥配施能增加水稻产量，提高氮素吸收利用率，减少人力成本，具有很大的应用前景。

关键词：水稻；秸秆还田；缓释肥料；氮素吸收利用率；产量中图分类号：S511.062
文献标识码：A
文章编号：1006-8082（2015）04-0095-04
专论与研究
收稿日期：
２０15－06－24
基金项目：上海市农委科技兴农推广项目[沪农科推字（2013）第1-1号]；上海市科委基础研究重点项目（12JC1407900）
２０15，21（4）：95-98
DOI ：10.3969/j.issn.1006-8082.2015.04.02195··
表1不同试验处理对水稻产量、秸秆生物量及收获指数的影响试验处理
处理1处理2处理3 CK
2012
8.9±0.0b
8.9±0.1b
10.5±0.2a
4.1±0.2c
2013
9.5±0.1b
9.2±0.1b
10.7±0.2a
4.3±0.2c
2012
7.8±0.4b
7.8±0.4b
10.9±0.2a
3.5±0.2c
2013
8.7±0.1b
9.1±0.3b
10.1±0.5a
3.7±0.2c
2012
0.50±0.01a
0.49±0.01a
0.45±0.00b
0.50±0.01a
2013
0.48±0.00ab
0.47±0.01b
0.48±0.01b
0.50±0.00a
同列数据后不同小写字母表示在0.05水平上差异显著。

以防小区间因侧渗而引起串水串肥的现象。

防渗膜插入土壤的深度为50cm；水泥田埂宽30cm，高30cm （15cm处于土壤表面以下，15cm在土壤表面以上）。

1.2施肥量及施肥方法
氮、磷、钾肥的施用量分别为225kg/hm2、112.5kg/ hm2、255kg/hm2。

在有秸秆添加的处理中，扣除秸秆本身含有的氮、磷、钾等养分含量后，再配施化肥或缓释肥，最终与常规施肥处理的施肥量一致。

处理1和处理2中，氮肥按基肥、蘖肥和穗肥5∶3∶2的比例施入；而处理3的氮肥则作基肥一次性施入。

磷肥作基肥一次性施入。

钾肥施用量的44%作基肥施入，剩下的作穗肥施。

1.3田间管理
采用中期搁田的水分管理方式，时间在7月下旬，持续时间为1周左右。

水稻收获前25d左右排水落干。

其余时间稻田表面水层深度维持在2~7cm范围内。

根据虫害、杂草的发生情况适度采取喷洒杀虫剂、人工拔草等田间管理措施。

1.4测定项目及方法
1.4.1产量及秸秆生物量
每个试验小区的水稻采用人工收割、小型脱粒机脱粒，分别称取籽粒质量和秸秆质量，并用烘箱烘干法测定产量及秸秆生物量。

本试验中的水稻产量为标准产量，其标准含水量为14.5%。

收获指数的计算方法为：籽粒干质量/（籽粒干质量+秸秆生物量）
1.4.2产量构成因素分析
收割前，在每个试验小区内进行有效分蘖数的调查。

根据调查的结果，选取5丛水稻植株进行产量构成因素分析。

1.4.3籽粒、秸秆含氮量及氮素吸收利用率
取少量籽粒、秸秆样品，烘干磨碎后，采用碳氮元素分析仪进行其含氮量的测定。

氮素吸收利用率的计算方法为：（施肥处理的籽粒和秸秆吸收的总氮量-空白对照处理的籽粒和秸秆吸收的总氮量）/氮素施用量×100%[11-12]。

氮素施用量是化肥含氮量和秸秆含氮量的总和。

1.5数据分析与制图
数据采用SPSS20.0软件进行分析，制图采用Ex－cel2013软件。

2结果与分析
2.1不同处理对水稻产量、秸秆生物量及产量构成因素的影响
2.1.1水稻产量
从表1可见，施肥处理的水稻产量范围为8.9~ 10.7t/hm2之间。

与处理1相比，处理2水稻产量有降低趋势，降幅为0.4%~2.3%；处理3则显著提高13.4% ~17.8%；CK的水稻产量则明显降低了54.4%~54.9%。

2.1.2水稻秸秆生物量
从表1可见，处理2与处理1的秸秆生物量没有显著差异；处理3的秸秆生物量较处理1显著增加15.7%~40.5%；CK的秸秆生物量不到处理1的一半。

2.1.3收获指数
从表1可见，所有处理的收获指数在0.45~0.50范围内，处理2和处理3较处理1有降低的趋势，而CK 的收获指数与处理1基本相近。

2.1.4水稻产量构成因素
从图1可见，处理2的千粒重、结实率、颖花数及有效穗数与处理1基本相近；处理3的千粒重较处理1有所提高，有效穗数较处理1显著增加7.5%~23.6%；与处理1相比，CK的千粒重增加5.5%~6.9%，但有效穗数则明显降低52.5%~53.4%。

2.2不同试验处理对水稻籽粒、秸秆含氮量及氮素吸收利用率的影响
2.2.1水稻籽粒、秸秆含氮量
从表2可见，处理1和处理2籽粒和秸秆含氮量没有显著差异；处理3的籽粒含氮量较处理1显著增加13.4%~13.8%，秸秆含氮量显著提高90.0%~
水稻产量（t/hm2）秸秆生物量（t/hm2）收获指数96
··
图1不同处理对水稻产量构成因素的影响
表2不同处理对水稻籽粒、秸秆含氮量及氮素吸收利用率的影响
试验处理处理1处理2处理3CK
20121.11±0.02b 1.10±0.01b 1.26±0.01a 1.09±0.02b 20131.37±0.04b 1.41±0.05b 1.55±0.02a 1.33±0.01b
20120.37±0.00b 0.38±0.00b 0.89±0.00a 0.32±0.01c 20130.51±0.04b 0.60±0.06b 0.98±0.13a 0.45±0.02b
2012
28.7±0.1b
28.6±0.4b 71.6±2.0a -201340.2±1.5b 44.9±0.9b 77.6±1.6a
-
同列数据后不同小写字母表示在0.05水平上差异显著。

氮素吸收利用率（%）
籽粒含氮量（
%）秸秆含氮量（%）
137.3%；CK 的籽粒、秸秆含氮量较处理1有所降低。

2.2.2
氮素吸收利用率
从表2可见，处理1的氮素吸收利用率为28.7%~40.2%；处理2的氮素吸收利用率与处理1基本一致。

处理3的氮素吸收利用率达到71.6%%~77.6%，远高于处理1。

3结论与讨论
在太湖流域，稻麦轮作体系和农业的机械化程度较高，利用大型收割机对小麦进行收获时，小麦秸秆随即被切碎并还入大田中。

秸秆还田有利于增加土壤有机质，提高土壤肥力[3]。

本研究表明，秸秆与化肥配施对
氮素吸收利用率没有显著影响，但有降低水稻产量的风险，这与一些学者的研究结果一致[8-10]。

可能是秸秆在淹水厌氧环境下降解容易产生大量硫化氢等有害气体，毒害水稻根系，影响水稻的生长发育，最终导致产量降低[13]。

然而，也有研究指出，秸秆还田能够提高水稻产量，但对产量构成因素的影响不一致[6-7，14-15]。

造成结果不同的原因可能与土壤性质、秸秆还田量、秸秆还田方式、施肥量等因素有关。

很多学者研究表明，施用缓/控释肥料可大幅提高水稻产量[11-12，16-17]和氮素吸收利用率[12，17]。

本研究中，秸秆与缓释肥配施明显增加有效穗数和千粒重，从而增加水稻产量。

根据水稻对氮素养分的需求规律，缓释肥
250230210190170150
颖花数（个/穗）
常规施肥秸秆+常规秸秆+缓释空白对照
3332313029282726
88848076726864
结实率（%）
250
200
150
100
50
有效穗数（万/h m 2）
2012
2013
2012
2013
2012
2013
20122013
千粒重（g ）
常规施肥
秸秆+常规秸秆+缓释
空白对照
常规施肥
秸秆+常规
秸秆+缓释
空白对照
常规施肥秸秆+常规秸秆+缓释
空白对照
97··
Effects of Application of Controlled-release Fertilizer Combined with Wheat Straw on Rice
Yield and Nitrogen Use Efficiency
SUN Huifeng 1,2,ZHOU Sheng 1,2*,FU Zishi 1,2,CHEN Guifa 1,2,ZOU Guoyan 1,2,SONG Xiangfu 1,2
（1Eco-Environmental Protection Research Institute,Shanghai Academy of Agricultural Sciences ，Shanghai 201403,China;
2
Shanghai Engineering
Research Center of Low-carbon Agriculture,Shanghai 201415,China;1st author:*****************;*Corresponding author:*************）
Abstract :The effects of application of controlled-release fertilizer combined with wheat straw on rice yield and nitrogen use efficiency were studied in this paper ,with Huayou 14（Oryza sativa L.）as material.The results showed that application of controlled-release fer －tilizer combined with wheat straw clearly increased rice yield by 13.4%~17.8%,mainly due to the increases of effective panicles and 1000-grain weight compared to common chemical fertilizer application.Application of controlled -release fertilizer combined with wheat straw could also enhance rice straw biomass,nitrogen content in grain and straw,which led to a significantly higher nitrogen use efficiency
（71.6%~77.6%）compared to common chemical fertilizer application （28.7%~40.2%）.Controlled-release fertilizer was ap －plied only once,and as base fertilizer,would effectively save labor costs.Application of controlled-release fertilizer combined with wheat straw increased rice yield,enhanced nitrogen use efficiency,saved labor costs,may have a promising future.Key words :rice;straw-returning;controlled-release fertilizer;nitrogen use efficiency;yield
缓慢释放养分，满足水稻对氮素养分的生理需求，刺激叶片中与氮有关的酶活性[12]，加速水稻生长，同时促进水稻根系生长并向土壤深层分布，并保持根系活力[16]，最终影响水稻的生长发育进程和产量。

秸秆与缓释肥配施显著增加秸秆生物量，提高籽粒和秸秆含氮量，从而将氮素吸收利用率提高到71.6%~77.6%，与Yang 等
[12]
和Ye 等[17]
的研究结果也基本吻合。

另外，缓释肥料作
为基肥一次性施入，可有效节省人力成本。

在未来的水稻生产过程中，秸秆与缓释肥配施或许是人力投入少、水稻产量和氮素吸收利用率高的施肥方式之一。

参考文献
[1]曹国良，张小曳，郑方成，等.中国大陆秸秆露天焚烧的量的估算
[J].资源科学，2006，28（1）：9-13
[2]刘娣，范炳全，龚明波.秸秆还田技术在中国生态农业发展中的
作用[J].农业资源与环境科学，2008，24（6）：404-407.
[3]劳秀荣，孙伟红，王真.秸秆还田与化肥配合施用对土壤肥力的
影响[J].土壤学报，2003，40（4）：619-623.
[4]中华人民共和国国家统计局.中国统计年鉴2014[Z].北京：中国
统计出版社，2014.
[5]韦雪骐.太湖流域水环境保护对策研究[D].上海：上海交通大
学，2009.
[6]杨滨娟，黄国勤，徐宁，等.秸秆还田配施不同比例化肥对晚稻产
量及土壤养分的影响[J].生态学报，2014，34（13）：3779-3787.[7]汪军，王德建，张刚.秸秆还田下氮肥用量对水稻产量及养分吸
收的影响[J].土壤，2009，41（6）：1004-1008.
[8]严奉君，孙永健，马均，等.不同土壤肥力条件下麦秆还田与氮肥
运筹对杂交稻氮素利用、产量及米质的影响[J].中国水稻科学，2015，29（1）：56-64.
[9]朱利群，张大伟，卞新民.连续秸秆还田与耕作方式轮换对稻麦
轮作田土壤理化性状变化及水稻产量构成的影响[J].土壤通报，2011，42（1）：81-85.
[10]袁大伟，郑宪清，李双喜，等.秸秆类有机物料还田对稻田土壤理
化性状和产量的影响[J].上海农业学报，2013，29
（5）：84-88.[11]诸海焘，朱恩，余廷园，等.水稻专用缓释复合配方肥增产效果研
究[J].中国农学通报,2014，30
（3）：56-60.[12]Yang Y C,Zhang M,Li Y C,et al.Controlled release urea improved
nitrogen use efficiency,activities of leaf enzymes,and rice yield[J].Soil Sci Soc Am J ,2012,76:2307-2317.
[13]曾木祥，张玉洁.秸秆还田对农田生态环境的影响[J].农业环境
与发展，1997（1）：1-7.
[14]裴鹏刚，张均华，朱练峰，等.秸秆还田对水稻固碳特性既产量形
成的影响[J].应用生态学报，2014，25（10）：2885-2891.[15]许轲，刘萌，陈京都，等.麦秸秆全量还田对稻田土壤溶解有机碳
含量和水稻产量的影响[J].应用生态学报，2015，26（2）：430-436.
[16]彭玉，马均，蒋明金，等.缓/控释肥对杂交水稻根系形态、生理特
性和产量的影响[J].植物营养与肥料学报，2013，19（5）：1048-1057.
[17]Ye Y S,Liang X Q,Chen Y X,et al.Alternate wetting and drying ir －
rigation and controlled-release nitrogen fertilizer in late-season rice.Effects on dry matter accumulation,yield,water and nitrogen use[J].Field Crops Res ,2013,144:212-224.
98··。