陳洋洋 洪金枝 張子涵 金佳雯 唐心傲 李剛?cè)A

（三亞南京農(nóng)業(yè)大學(xué)研究院/江蘇省現(xiàn)代作物生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心/南京農(nóng)業(yè)大學(xué)作物生理生態(tài)與生產(chǎn)管理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210095；第一作者：31319103@njau.edu.cn；*通信作者：lgh@njau.edu.cn）

水稻是我國重要的糧食作物，65%的人口以大米為主食，據(jù)預(yù)測到2030 年我國水稻需求量在現(xiàn)有基礎(chǔ)上將增加20%[1]。常規(guī)水稻栽培模式是淹水栽培，且施肥量大，常造成水分和肥料利用率低等問題[2-4]。隨著覆膜材料和栽培技術(shù)的發(fā)展，水稻覆膜栽培逐漸被關(guān)注，其主要特征是在土壤表層覆蓋薄膜，只在土壤表層保留淺層水分并且保持土壤水分始終飽和。眾多研究表明，覆膜栽培具有增溫保水、減蟲減草和增產(chǎn)增效作用[5-8]。針對(duì)水稻栽培過程中施肥量高、施肥次數(shù)多等問題，研究者從尿素、復(fù)合肥等常規(guī)肥料開始關(guān)注一次施肥即能滿足水稻整個(gè)生育期的特殊緩混肥[9]。丁艷鋒等[10]研究表明，與傳統(tǒng)施肥模式相比，機(jī)插緩混一次施肥技術(shù)在減氮25%條件下，水稻產(chǎn)量仍表現(xiàn)出增加趨勢(shì)。目前的研究大多僅針對(duì)覆膜或機(jī)插緩混一次施肥技術(shù)對(duì)水稻產(chǎn)量和氮肥利用效率的影響，尚未見覆膜（生物可降解膜）栽培和緩混肥一次施用相結(jié)合對(duì)水稻產(chǎn)量和氮肥利用效率影響的報(bào)道。本研究將覆膜栽培技術(shù)和機(jī)插緩混一次施肥技術(shù)有機(jī)結(jié)合，探究其對(duì)水稻產(chǎn)量和氮肥利用效率的影響，為綠色高產(chǎn)的稻作方式提供新思路。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地及相關(guān)材料概況

本試驗(yàn)于2022 年在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)白馬教學(xué)科研基地（31.61°N 119.18°E）進(jìn)行，基地屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，水稻季（6—10 月）平均氣溫24.6 ℃，總降水量443.2 mm。試驗(yàn)地土質(zhì)為黏質(zhì)水稻土，0~20 cm 土層有機(jī)質(zhì)含量18.1 g/kg，全氮1.3 g/kg，速效磷13.4 mg/kg，速效鉀101.7 mg/kg。試驗(yàn)所用膜為全生物可降解地膜，寬1.9 m、厚度0.01 mm，降解時(shí)間小于60 d。試驗(yàn)所用緩混肥是南京農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻栽培課題組研發(fā)的水稻專用緩混肥（專利號(hào)：ZL201410175904.8）。參試水稻品種為寧香粳9 號(hào)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和田間管理

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，分別設(shè)置不施氮處理（N0）、常規(guī)分次施肥（CK）、緩混肥一次基施（T1）、覆膜緩混肥一次基施（T2）、覆膜尿素兩次分施（T3）。所有施肥處理氮肥總量均為210.0 kg/hm2（純N），CK 分3 次施用（基肥∶分蘗肥∶穗肥為3∶3∶4），T3 分2 次施用（基肥∶穗肥為6∶4）；磷肥用量105.0 kg/hm2（P2O5），鉀肥用量168.0 kg/hm2（K2O），鉀肥和磷肥全部作基肥。每個(gè)處理3 次重復(fù)。5 月中下旬播種，6 月中下旬移栽。在移栽時(shí)采用機(jī)插覆膜與基施一體化操作，機(jī)插規(guī)格30.0 cm×12.1 cm，其余栽培管理措施按試驗(yàn)基地高產(chǎn)栽培要求進(jìn)行。

1.3 測定性狀及方法

1.3.1 莖蘗動(dòng)態(tài)

于水稻移栽后第12、21、31、45、74 和130 d 調(diào)查各小區(qū)莖蘗數(shù)，每個(gè)小區(qū)選取具有代表性的3 行水稻植株，調(diào)查每行10 叢的莖蘗數(shù)，每小區(qū)莖蘗數(shù)取3 行莖蘗數(shù)的平均值。

1.3.2 SPAD 動(dòng)態(tài)

于水稻移栽后第12、21、31、45、74 和94 d，每個(gè)小區(qū)調(diào)查具有代表性的植株5 株，用SPAD-502 葉綠素儀測定頂3 葉的SPAD 值，每小區(qū)取5 葉的平均值作為該小區(qū)水稻植株頂3 葉SPAD 值。

1.3.3 LAI

于水稻分蘗期、拔節(jié)期、抽穗期調(diào)查各小區(qū)莖蘗數(shù)，后按平均莖蘗數(shù)取3 叢代表性植株，用葉面積儀（LICOR）測量每個(gè)小區(qū)3 叢代表性植株的葉面積指數(shù)。

1.3.4 地上部干物質(zhì)量和氮素積累量

于水稻分蘗期、拔節(jié)期、抽穗期和成熟期，調(diào)查各小區(qū)莖蘗數(shù)，按平均莖蘗數(shù)取3 叢代表性植株，按莖、葉和穗分樣裝袋。各部位植株樣品在105 ℃恒溫下殺青30 min，后于80 ℃下烘干至恒質(zhì)量，稱重后磨樣，使用Dumas 快速定氮儀測定各器官的含氮量。

器官氮素吸收量（kg/hm2）=器官干物質(zhì)量×器官氮含量；

氮素利用率（NUE，%）=（施氮區(qū)氮素積累量－不施氮區(qū)氮素積累量）/施氮量；

氮素農(nóng)學(xué)利用率（NAE，kg/kg）=（施氮區(qū)產(chǎn)量－不施氮區(qū)產(chǎn)量）/施氮量；

氮肥偏生產(chǎn)力（NPP，kg/kg）=單位面積產(chǎn)量/單位面積施氮量；

氮收獲指數(shù)（NHI，%）=收獲時(shí)籽粒氮素積累量/植株氮素積累量。

1.3.5 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成

于成熟期，在每個(gè)小區(qū)考察30 叢水稻有效穗數(shù)，并計(jì)算平均值，按每小區(qū)平均有效穗數(shù)取4 叢有相同有效穗數(shù)的水稻，考察其穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重。每小區(qū)選定60 叢水稻單收，曬干后測產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Excel 2021 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，使用IBM SPSS Statistics 27 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用單因素（one-way ANOVA）方差分析和Duncan 法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 覆膜機(jī)插緩混一次施肥對(duì)水稻生長和產(chǎn)量的影響

2.1.1 水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

從表1 可見，與CK 相比，T2 處理產(chǎn)量顯著提高9.1%、有效穗數(shù)顯著提高18.0%，T1、T3 處理產(chǎn)量分別提高6.0%和6.5%、有效穗數(shù)分別提高10.4%和12.8%；與CK 相比，T1、T2 和T3 處理結(jié)實(shí)率分別顯著提高15.1%、12.5%和9.1%。

表1 不同處理水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

2.1.2 莖蘗動(dòng)態(tài)

從圖1 可見，所有處理均在移栽后第31 d 達(dá)到分蘗高峰，之后隨著無效分蘗的退化，分蘗數(shù)逐漸穩(wěn)定。T2 處理在各時(shí)期的分蘗數(shù)均大于其他處理，CK 的莖蘗數(shù)始終少于其他處理。

圖1 不同處理對(duì)水稻莖蘗動(dòng)態(tài)的影響

2.1.3 地上部干物質(zhì)量

從表2 可見，分蘗期，T1 和T2 處理地上部干物質(zhì)量較CK 分別顯著提高40.2%和49.2%，T3 處理較CK提高18.9%；拔節(jié)期，T2 處理較CK 顯著提高25.0%，T1和T3 處理較CK 分別提高10.0%和12.8%；抽穗期，T1和T2 處理較CK 分別顯著提高17.8%和22.2%，T3 處理較CK 提高10.5%; 成熟期，T1、T2 和T3 分別較CK顯著提高11.2%、12.5%和17.2%。

表2 不同處理對(duì)地上部干物質(zhì)量的影響（單位：t·hm-2）

2.1.4 LAI

從圖2 可見，分蘗期，T1 和T2 處理LAI 較CK 分別顯著提高51.3%和62.0%，T3 與CK、T1 和T2 處理差異不顯著；拔節(jié)期，T2 處理LAI 較CK、T1、T3 處理分別顯著提高26.7%、28.2%和29.4%；抽穗期，T2 處理LAI與其他處理差異不顯著，T1 處理較CK 顯著提高35.0%。

圖2 不同處理對(duì)各生育時(shí)期葉面積指數(shù)的影響

2.2 覆膜機(jī)插緩混一次施肥對(duì)氮肥吸收利用的影響

2.2.1 SPAD 動(dòng)態(tài)

從圖3 可見，水稻頂3 葉SPAD 動(dòng)態(tài)總體呈先增大后減小的趨勢(shì)。水稻拔節(jié)期前（移栽31 d 前），4 個(gè)處理SPAD 值相差不大；移栽后45 d，CK 和T3 處理的SPAD 值較分蘗期下降，而T1 和T2 處理到達(dá)高峰；移栽后74 d，CK 和T3 處理的SPAD 值恢復(fù)至移栽后31 d的水平，而T1 和T2 處理的SPAD 值不斷下降。在水稻生育中后期，T1 和T2 處理的SPAD 值下降較快，葉色較CK 和T3 處理植株褪淡更明顯。

2.2.2 氮肥利用率

從表3 可見，氮素積累量和氮素利用率各處理表現(xiàn)為T3＞T2＞T1＞CK，T3 處理的氮素積累量和氮素利用率較CK 分別顯著提高18.3%和43.9%；T2 處理的氮肥偏生產(chǎn)力和氮素農(nóng)學(xué)利用率較CK 顯著提高9.1%和47.7%；T1、T2 和T3 處理的氮素生產(chǎn)效率和氮收獲指數(shù)與CK 差異不顯著。

表3 不同處理對(duì)氮肥利用率的影響

3 討論

3.1 覆膜機(jī)插緩混一次施肥對(duì)水稻生長和產(chǎn)量的影響

本研究發(fā)現(xiàn)，僅T2 處理的產(chǎn)量顯著大于CK（表1），增產(chǎn)原因在于T2 處理提高了有效穗數(shù)和結(jié)實(shí)率。覆膜具有增溫效應(yīng)，提高了水稻分蘗期的有效積溫和生育前期的光合有機(jī)物質(zhì)積累，促進(jìn)水稻分蘗的早發(fā)和形成[12]；同時(shí)由于緩混肥料養(yǎng)分的合理充分供應(yīng)，也在一定程度上促進(jìn)了水稻分蘗發(fā)生，而前期的分蘗可為后期有效穗數(shù)奠定基礎(chǔ)，最終使得T2 處理的有效穗數(shù)顯著大于CK（表1），這與LIU 等[8]研究結(jié)果一致。而T1處理得益于其肥料供應(yīng)合理和充分，一定程度促進(jìn)水稻生長，促進(jìn)分蘗發(fā)生[13]，但效果不如覆膜。

T2 處理抽由于前期覆膜條件下分蘗的早發(fā)提高了分蘗數(shù)量，緩混肥有效釋放滿足了拔節(jié)期水稻需肥，共同作用下使得拔節(jié)期T2 處理的干物質(zhì)量和LAI 顯著高于CK（表2、圖2），為籽粒灌漿提供了充分的物質(zhì)保障，產(chǎn)量提高。

3.2 覆膜機(jī)插緩混一次施肥對(duì)水稻氮素吸收利用的影響

水稻對(duì)氮素的吸收利用不僅與水稻品種固有特性有關(guān)，而且受施肥量和施肥方式影響很大[14-15]。本試驗(yàn)各處理施氮量相同，但存在多次施肥和一次施用緩混肥的氮肥運(yùn)籌差異和有無覆膜的栽培措施差別，均對(duì)水稻的氮肥吸收利用產(chǎn)生影響。覆膜尿素兩次分施處理（T3）氮素積累量較CK 顯著提高18.3%，這與董瑜皎等[16]研究結(jié)果一致，但覆膜緩混肥一次基施處理（T2）較CK 只提高7.7%，且未達(dá)到顯著，原因可能是生育后期土壤中銨態(tài)氮含量差異導(dǎo)致，具體原因需進(jìn)一步探究。

對(duì)于水稻頂3 葉SPAD 來說，覆膜尿素兩次施肥處理（T3）其氮肥是作為基肥和穗肥，在移栽后45 d由于植株分蘗消耗大量營養(yǎng)以及肥料的供應(yīng)不足，另外一方面，由于2022 年夏季溫度較高加上覆膜本身的增溫效應(yīng)，稻田溫度較高，水稻生長受到一定的影響，導(dǎo)致其SPAD 低于T1 和T2 處理（圖3），在分次施肥后，SPAD 得以恢復(fù)并在中后期高于非分次施肥的處理。覆膜機(jī)插緩混一次施肥（T2）顯著提高了氮肥偏生產(chǎn)力，相同施氮量下，其產(chǎn)量顯著提高、氮肥農(nóng)學(xué)利用率顯著提高，可能與覆膜下溫度和肥料氮素釋放效應(yīng)有關(guān)。

需要指出的是，本研究僅為1 年期試驗(yàn)，緩混肥和覆膜具有的互作效應(yīng)本試驗(yàn)并未明晰，因此，還需要進(jìn)行多年試驗(yàn)。

4 結(jié)論

相比單一覆膜處理或緩混肥處理，覆膜機(jī)插緩混一次施肥顯著提高水稻產(chǎn)量、氮素農(nóng)學(xué)利用率、氮肥偏生產(chǎn)力。覆膜機(jī)插緩混一次施肥能夠有效促進(jìn)水稻分蘗早發(fā)，顯著增加分蘗數(shù)，顯著提高植株干物質(zhì)積累量和生育前期的葉面積指數(shù)，還可以提高分蘗后期的葉片SPAD，提高氮素積累量。