关键词：氮肥；粳稻；生理特性；产量
中图分类号：S143.1 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）24-6195-04
DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2015.24.024
Abstract： Using the northern japonica rice Tiejing 11 as test material， the differences in their physiological characteristics and yield under different nitrogen fertilization patterns were studied. The results showed that while the nitrogen of basal： tillering： panicle was 6∶3∶1，the higher amount of nitrogen would improve the chlorophyll content， photosynthetic capacity， effective panicle， grain weight and yield； the medium nitrogen level had advantage under the ratio 4∶3∶3； nitrogen application at late growth stage was suitable for low or medium nitrogen level， which could increase photosynthetic capacity and optimize the yield components and increase yield； under the same ratio for basic tiller and ear fertilizer，the increase of nitrogen could improve total nitrogen uptake and protein content，decrease nitrogen physiological efficiency and milled rice and tasting，but nitrogen recovery and harvest index changes had difference； as application at late growth stage in same nitrogen rate， total nitrogen uptake and protein content increased， nitrogen physiological efficiency and milled rice and amylose content and tasting decreased， nitrogen recovery and harvest index increased under low or medium nitrogen level and decreased under high nitrogen level. Nitrogen application 210 kg/hm2 and the ratio 4∶3∶3 of basal： tillering： panicle made the yield increase by 2.8%～11.3%， and this is the optimal mode of nitrogen fertilizer application.
Key words：nitrogen；japonica rice；physiological characteristics；yield
随着人民生活水平的提高，中国水稻栽培目标已逐步由过去的追求高产单一目标，向高产、优质、高效、生态、安全5方面综合目标的方向转变[1]。氮素对水稻的生长发育具有极其重要的作用，是影响水稻光合效率、氮素利用率、品质以及产量的敏感因素[2-4]；合理施用氮肥是实现水稻多目标协调发展的关键环节。然而目前在水稻生产上施氮量过大，导致水稻氮肥利用率降低、品质变劣。
环境污染、施肥经济效益下降，而且采用的“重施基肥、早施分蘖肥、轻施穗肥”方式易引起水稻前期分蘖过多、后期养分不足，造成成穗率和结实率下降，不利于水稻单产的提高[5，6]。因此合理确定水稻施氮量，科学运筹氮肥前后期比例，探明其光合能力的变化特征，指导和改变生产中不科学的施氮方式，使产谷效率与氮素利用率得以协调统一，对实现水稻优质高产具有重要意义。
1 材料与方法
1.1 供试材料
试验于2012年设在铁岭市农业科学院内水稻试验田。供试土壤为棕壤土，耕层0～20 cm土层营养指标含量见表1。供试品种为铁岭市农业科学院选育的优质、高产水稻新品种铁粳11号，半散穗型，主茎15片叶，生育期156 d左右。
1.2 试验设计
采用随机区组设计，4个施氮量（纯氮）水平处理，即对照0 kg/hm2，低氮165 kg/hm2，中氮210 kg/hm2，高氮255 kg/hm2。2个氮素的基蘖穗肥不同比例处理，即重基肥模式的基肥∶蘖肥∶穗肥的比例为6∶3∶1，而前氮后移模式的基肥∶蘖肥∶穗肥的比例为4∶3∶3。所有处理均施用12%过磷酸钙875 kg/hm2和52%硫酸钾202 kg/hm2。磷肥做基肥100%一次施用，钾肥做基肥和穗肥各施50%。氮肥统一用46%的尿素，分基肥（耙地前施）、分蘖肥（移栽后7 d施）、穗肥（倒4叶期施）3次施用。育苗方式为塑料小棚旱育苗，4月16日播种，5月26日移栽，10月8日收获。插秧规格30 cm×13.3 cm，每穴3苗，重复3次，共计21个小区，小区面积24 m2，各小区单独打埂，单灌单排，除草、病虫害防治等栽培措施同一般生产田。
1.3 测定项目及方法
1.3.1 叶绿素含量及光合特性 于灌浆期选择具有代表性的植株，用SPAD502型叶绿素仪测定顶三叶叶绿素含量（SPAD值），同时采用美国LI-COR公司生产的LI-6400便携式光合测量系统测定剑叶的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率。
1.3.2 品质 参照中华人民共和国国家标准《GB/T 17891-1999优质稻谷》测定精米率、蛋白质含量、直链淀粉含量和食味值。
1.3.3 氮素利用率 将成熟期烘干的叶、茎、穗样品分别粉碎过筛后采用凯氏定氮法测定氮素含量，并计算氮素利用率。其中总吸氮量=成熟期植株总干物质重×植株总含氮量；氮素回收率=（施氮区植株总吸氮量-空白区植株总吸氮量）/施氮量×100；氮素收获指数=子粒吸氮量/植株总吸氮量；氮素生理利用率=（施氮区产量-空白区产量）/（施氮区植株总吸氮量-空白区植株总吸氮量）。
1.3.4 产量及其构成因素 成熟期调查有效穗数，选6 m2实割，晾干，人工脱粒后计算产量，另外每小区分别取具有代表性的植株4穴，风干后进行室内考种，测定其穗粒数、结实率、千粒重等。
1.4 数据处理与分析
采用EXCEL、DPS软件进行数据处理和方差分析。
2 结果与分析
2.1 不同氮肥施用模式下铁粳11号叶绿素含量差异
从表2可以看出，基肥∶蘖肥∶穗肥为6∶3∶1时，随施氮量的增加，剑叶、倒二叶和倒三叶的叶绿素含量（SPAD值）呈增加趋势，且剑叶和倒二叶的叶绿素含量在高氮与低氮水平下差异达显著水平（P
2.2 不同氮肥施用模式下铁粳11号光合特性差异
从表3可知，基肥∶蘖肥∶穗肥为6∶3∶1时，随施氮量的增加，净光合速率、气孔导度以及蒸腾速率呈增加趋势，且处理间差异基本达到显著水平（P
2.3 不同氮肥施用模式下铁粳11号品质差异
表4显示的是不同施氮模式下铁粳11号稻米品质的变化特征。基肥∶蘖肥∶穗肥为6∶3∶1时，随施氮量的增加，精米率和食味值呈下降趋势，蛋白质含量呈增加趋势，且高氮水平下的蛋白质含量显著（P
2.4 不同氮肥施用模式下铁粳11号氮素利用率差异
表5表明，基肥∶蘖肥∶穗肥为6∶3∶1时，随施氮量的增加，总吸氮量、氮素回收率和氮素收获指数呈增加趋势，氮素生理利用率呈降低趋势；基肥∶蘖肥∶穗肥为4∶3∶3时，随施氮量的增加，总吸氮量呈增加趋势，氮素回收率和氮素收获指数呈先增后减趋势，而氮素生理利用率仍表现为降低趋势。在165 kg/hm2和210 kg/hm2施氮量水平下，前氮后移分别使总吸氮量增加15.4%和24.6%，氮素回收率提高36.7%和43.1%，氮素收获指数增加6.5%和8.5%，差异均达到显著水平（P
2.5 不同氮肥施用模式下铁粳11号产量及构成因素差异
从表6可以看出，基肥∶蘖肥∶穗肥为6∶3∶1时，有效穗数、千粒重和产量随施氮量的增加而增加，成穗率和结实率呈降低趋势，实粒数以中氮水平下最高；基肥∶蘖肥∶穗肥为4∶3∶3时，随施氮量的增加，有效穗数呈递增趋势，成穗率、实粒数和千粒重呈先增后减趋势，结实率呈递减趋势，产量则表现为中氮水平下最高。在低、中氮水平下，前氮后移有利于各产量构成因素的提高，进而使产量分别增加4.0%和5.3%，且在中氮水平下差异显著（P
3 小结与讨论
光合作用是利用光能将CO2和H2O等无机物转化成有机物，植物干物质的90%～95%来自光合作用[7]。水稻叶片是最重要的光合器官，后期叶片的叶绿素含量是表征作物后期生长发育状态的重要生理性状，与作物的光合特性密切相关[8]。水稻产量的形成过程实质上就是光合产物的积累和分配的过程，灌浆时期光合作用较强，产生的光合物质较多，干物质运输较快，对产量的贡献率较大[9]。杨惠杰等[10]认为在稳定穗数的基础上，扩大产量库是实现高产必须寻求的有效途径，而库的充实则取决于光合生产能力（源）和光合产物的运转和分配（流）。本试验结果表明，重施基肥时，叶绿素含量、光合能力、有效穗数、千粒重和产量随施氮量的增加而提高，而在前氮后移时，中氮水平下更具有优势；在低、中氮水平下，前氮后移有利于增加叶绿素含量、提高光合能力，改善产量构成因素，使产量分别提高4.0%和5.3%；高氮水平下，前氮后移致使光合能力下降，产量降低了1.6%。总体来看，施氮量210 kg/hm2、基肥∶蘖肥∶穗肥为4∶3∶3时可以使水稻生育后期抗氧化系统的诱导增加，在一定程度上缓解了水稻的逆境状态，减轻功能叶片的损伤，从而使功能叶维持较高的叶绿素水平，增强了光合作用[11]，获得适宜的穗数，提高了成穗率、实粒数和千粒重，使产量增加了2.8%～11.3%，成为本试验中氮肥施用的最优模式。
稻米品质主要受品种基因型和环境因素如气候、营养、水分状况等因子控制[12]，有研究认为氮肥用量增加和施肥时期后移可以提高稻米的蛋白质含量，提高整精米率，而当氮肥用量过大或者氮肥追肥比例增大，则不利于稻米品质的改善，尤其是降低食味品质[13，14]。本试验结果表明，同一基蘖穗肥比例下，增加施氮量有利于提高蛋白质含量，而精米率和食味值呈下降趋势，直链淀粉含量表现有一定差异；同一施氮水平下，前氮后移使得精米率和直链淀粉含量以及食味值呈下降趋势，但促进了蛋白质含量的增加。
提高氮素利用率至少有两种含义，第一是不同水稻类型或品种在整个生育期中从土壤吸收的氮素多；第二是成熟时氮素最大限度地存留在干物质中，并且生理活性强[15]。中国稻田氮素利用率大多在30%～40%，较发达国家低10%～15%[16]，在不提高施肥量甚至适当减少的基础上，根据水稻对氮素的需求进行分次施肥，适当增加穗粒肥比例是提高水稻氮素利用率的一个有效途径[17]。本试验结果表明，同一基蘖穗肥比例下，施氮量越高，总吸氮量越大，氮素生理利用率越低，氮素回收率和收获指数变化存在差异；同一施氮量下，前氮后移使总吸氮量增加、氮素生理利用率降低，但对于氮素回收率和收获指数而言，低、中氮水平有促进作用，而高氮水平则使之降低。可见氮素利用率的高低与产谷的多少，不尽完全一致，只有当氮素基蘖肥适宜、穗肥与其比例适当时，才能实现统一[15]。
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关键词：花生；生物固氮；氮肥用量
中图分类号：S565．2；S143．1；S147．22文献标识码：A 文章编号：0439－8114（2012）04－0677-03
花生作为主要的油料作物，合理的养分管理不仅能提高产量，还能减少不合理的肥料投入，提高农户经济效益［1，2］。但从湖北省花生农户施肥调查结果看，总体氮肥用量过多，施用过量与不足现象又同时存在，影响了产量的增加和种植效益的提高。鉴于此，在湖北省花生主产区进行了氮肥用量田间试验，以期为促进农户科学施肥、提高花生氮素管理水平提供依据。
1材料与方法
1．1试验设置
2009年在红安和蔡甸各安排不同氮肥施用水平田间试验1个，氮肥用量分别为0、30、60、90、120 和150 kg／hm2（蔡甸点未设此施氮量），各处理再分别施P2O5 90 kg／hm2，K2O 120 kg／hm2，硼砂9 kg／hm2，3次重复，小区面积14．4 m2，花生品种分别为中花6号和海花8号，15万穴／hm2。
上述试验所用肥料包括：尿素（N为46％）；过磷酸钙（P2O5为12％）；氧化钾（K2O为60％），硼砂（B为10．7％）。肥料开沟条施，氮肥60％基施，40％在初花期追施，其他肥料均作基肥一次施用。
1．2样品采集分析方法
试验前采集基础土壤样品，采用传统方法测定［3］，红安点土壤pH 4．96，有机质7．4 g／kg，速效氮51．2 mg／kg，速效磷4．3 mg／kg，速效钾61．6 mg／kg。蔡甸点土壤pH 7．65，有机质8．6 g／kg，速效氮94．6 mg／kg，速效磷12．6 mg／kg，速效钾124．5 mg／kg。
在花生成熟后，先采集各小区花生功能叶片和试验地周边田埂无固氮能力杂草的叶片，带回实验室风干粉碎，用同位素质谱仪测定δ15N；再采集各处理全株样品，考种后烘干磨碎，用浓硫酸－双氧水消煮，凯氏定氮法测定N浓度［3］。全小区收获，晾干称重，计算单位面积花生荚果产量。
1．3数据分析方法
花生固氮比例和固氮量采用下列公式计算［4］：
P（Ndfa ）＝（δ15N杂草－δ15N花生）／（δ15N杂草－B）×100%
Ndfa＝N花生×P（Ndfa ）
其中，P（Ndfa ）是花生固氮比例，δ15N杂草是参比植物杂草的δ15N，δ15N花生是供试花生的δ15N，B是无氮水培花生的δ15N，Ndfa是花生的固氮总量，N花生是花生的氮积累量。以上δ15N花生和δ15N杂草分别通过测定花生功能叶片和杂草叶片获得，B选择已发表文献中花生的B，N花生通过计算花生各部位的生物量和氮浓度获得。
2结果与分析
2．1不同氮肥用量对花生农艺性状的影响
试验结果（表1）表明，相比不施氮，红安点施氮后花生的主茎高、分枝数、百果重都明显增加，而饱果率、百仁重下降；与之相比，蔡甸点的百果重、百仁重施氮后增加，主茎高、分枝数和饱果率变化规律不明显。两个点统一表现为施氮后百果重增加，说明施氮能够促进花生果实对养分吸收，增加个体重量。农艺性状可能受多种因素的影响，两个试验点的表现趋势并不完全相同。
2．2不同氮肥用量对花生产量和固氮的影响
随着氮肥用量的增加，红安点花生产量显著上升，在施氮120 kg／hm2时产量最高（表2）；蔡甸点花生产量在施氮30 kg／hm2时就达最高，进一步增加氮肥用量产量有降低趋势。各试验点的氮积累量与产量变化规律基本一致。
随着氮肥用量的增加，红安点花生固氮比例显著降低，最高与最低值间相差约3.6倍（表2）；而蔡甸点变化趋势不明显，平均固氮比例在50.0％左右。各试验点的固氮量也与固氮比例变化规律一致。
2．3花生适宜氮肥用量的确定
将花生氮肥用量与产量、固氮比例和固氮量分别进行相关性分析，获得最佳氮肥用量。结果表明（表3），红安试验点最佳产量氮肥用量为128．35 kg／hm2，最佳固氮比例氮肥用量和最佳固氮量氮肥用量都为0；蔡甸试验点最佳产量氮肥用量是57．04 kg／hm2，最佳固氮比例氮肥用量为42．75 kg／hm2，最佳固氮量氮肥用量是39．15 kg／hm2。
可以看出，如果考虑产量最大化，则氮肥用量较高，此时生物固氮发挥的作用很小；如果只考虑生物固氮性能最大化，则氮肥用量较低，但此时产量又较低。因此，应该针对田间实际情况，考虑如何使产量和固氮性能达到动态平衡，保证一定产量下尽量减少氮肥用量，发挥生物固氮作用。以本试验为例，在红安试验点，土壤可提供氮素水平较低，生物固氮水平受肥料氮影响很大，施氮后固氮比例可从92．9％降至20．1％，可以考虑不追求太高的固氮比例以保证一定的产量；在蔡甸试验点，土壤供氮能力较强，生物固氮受施氮影响不大，产量也较稳定，则可以考虑按最大固氮比例确定氮肥用量。
3小结与讨论
在红安试验点低肥力土壤上，施氮促进花生产量和氮累积量的显著增加，但固氮比例和固氮量则降低；在蔡甸试验点高肥力土壤上，施氮达到一定量后，增加氮肥用量对产量和氮累积量的贡献不明显，固氮比例和固氮量无显著变化。
如果考虑产量最大化，则氮肥用量较高，此时生物固氮发挥的作用很小；如果只考虑生物固氮性能最大化，则氮肥用量较低，但此时产量又较低。因此，生产实践中，应该针对田间情况，考虑如何使产量和固氮性能达到动态平衡，保证一定产量水平下尽量减少氮肥用量，发挥生物固氮作用。以本试验为例，在红安试验点，土壤可提供氮素水平较低，施氮增产效果明显，生物固氮水平受肥料氮的影响很大，施氮后固氮比例可从92．9％降至20．1％，可以考虑不追求太高的固氮比例以保证一定的产量，如施氮128．35 kg／hm2使产量达到最高；在蔡甸试验点，土壤供氮能力较强，施氮增产效果不太显著，生物固氮能力受施氮影响也不大，则可以考虑按最大固氮比例确定氮肥用量，如施氮42．75 kg／hm2使固氮比例达到最大。
参考文献：
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关键词 水稻；氮素运筹；产量形成；氮素利用率；滨海稻区；辽宁省
中图分类号 S511；S143.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）13-0022-03
水稻是重要的粮食作物，提高水稻产量对促进国民经济发展和保证中国人的粮食安全具有举足轻重的作用。影响水稻生产的因素较多，氮素是众多因素中的重要因子之一[1-3]，一般来说氮素的施用量以及基蘖肥、穗肥的比例可在一定程度上对水稻的生产造成影响[4-6]。近年来，农民为了实现更高的产量水平，在水稻生产中过量施入氮肥，不仅浪费了肥料资源，增加了水稻生产中的成本，还降低了氮素的利用效率，且对环境也会造成污染[7-9]。因此，深入研究氮素施入量及施入方式对水稻产量提高及资源合理利用具有重要意义。本研究以辽宁滨海稻区高产水稻盐粳933为试验材料，采用小区对比试验方法，探讨氮素运筹对辽宁滨海稻区水稻产量形成及氮素利用率的影响，旨在揭示辽宁滨海稻区水稻品种适宜的氮肥施入量和施入比例，形成可量化的氮肥高效运筹技术，以期为水稻高产和优质栽培提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验概况
试验地点选择在大洼县盐碱地利用研究所的试验基地上。土壤类型为滨海盐渍型水稻土，偏碱性（pH值为7.42）。0～15 cm的耕层土壤中的养分含量：有机质为17.53 g/kg、全氮1.02 g/kg、碱解氮83.44 mg/kg、速效磷15.66 mg/kg、速效钾197.33 mg/kg、全盐1.51 g/kg。供试水稻品种为辽宁滨海稻区盐粳933。
1.2 试验设计
本试验的氮肥（纯N）水平共设3个处理，分别为195 kg/hm2、240 kg/hm2、285 kg/hm2；基蘖肥与穗粒肥的比例共设3个处理，分别为8∶2、7∶3、6∶4，此外，还设置了不施氮肥（0 kg/hm2）的处理作为对照（CK）。磷肥（P2O5 105 kg/hm2）、钾肥（K2O 45.0 kg/hm2），其中磷肥作为基肥施用，钾肥作为基肥、一次蘖肥（7∶3）施用。育秧的方式可采用隔离层旱育秧技术，播种时间选择在4月17日，播种量约为200 g/m2。行穴距30.0 cm×16.5 cm，每穴以4～5株为宜，3次重复。小区面积为72 m2（20.0 m×3.6 m）。CK水耙地后、移栽前采用塑料波纹板分隔，其他处理机械移栽后采用塑料波纹板分隔。灌溉、病虫害防治及田间管理按常规大田进行。
1.3 测定项目与方法
茎蘖动态：每小区定植10穴，从水稻分蘖开始至孕穗期每隔7 d调查1次茎蘖数。
干物质积累：分别在水稻处于齐穗期和成熟期时，选择在每个小区选择有代表性的6穴水稻植株，连根全部拔起，去掉根部。分别对茎鞘、叶片、穗进行烘干称重。
产量及其构成因素：在水稻进入成熟期后，在每个小区选择5穴有代表性的植株进行室内考种，对每穴内的平均有效穗数、株高、穗长等性状进行测定，收获后脱谷测产。
氮素含量：分别将水稻进入成熟期烘干的叶、茎、穗等进行处理后，测定其中氮素的含量，测量的方法可选择凯氏定氮法。
2 结果与分析
2.1 不同氮肥运筹方式对盐粳933茎蘖动态的影响
由表1可知，盐粳933生产中适当地施入氮肥，可以增加其茎蘖数，在移栽后23、37 d，以纯N施入量为240 kg/hm2的处理茎蘖数为最高，其他时期则以施纯N 285 kg/hm2处理占有优势。当纯N的用量为195 kg/hm2的情况下，基蘖肥与穗粒肥比例为8∶2、7∶3、6∶4的3个处理下最高分蘖临界期都出现在水稻移栽后的44 d，以基蘖肥与穗粒肥比为6∶4的处理茎蘖数最高，达到310万个/hm2。在施纯N 240 kg/hm2处理下，基蘖肥与穗粒肥比为8∶2处理的最高分蘖临界期在移栽后的44 d，最高茎蘖数达最高，为339万个/hm2。在纯N施入量为285 kg/hm2的情况下，基蘖肥与穗粒肥比为8∶2、7∶3、6∶4的3个处理下最高分蘖临界期都出现在水稻移栽后的44 d，其中8∶2处理的最高茎蘖数为347万个/hm2。
2.2 不同氮肥运筹方式对盐粳933干物质积累的影响
由表2可知，随着氮肥用量的增加，盐粳933齐穗期的叶、茎、总干重表现出逐渐增加的趋势，穗干重表现为先增加，后降低；进入成熟期后，茎和穗的干重、总的干重均逐渐增加，叶片的干重表现的趋势为先增加、后降低。在纯N施入量为195 kg/hm2的情况下，基蘖肥与穗粒肥比控制在8∶2可以使水稻成熟期叶片干重、茎的干重以总干重量均表现出增加的态势；基蘖肥与穗粒肥比控制在7∶3，可使水稻进入齐穗期的穗部干重、总干重逐渐增加，且进入成熟期后的穗重也逐渐增加；基蘖肥与穗粒肥比控制在6∶4，能够使水稻进入齐穗期后的叶片干重、茎干重逐渐增加，而进入成熟期后，叶片、茎部、穗及总干物重均最低。纯N 施用量为240 kg/hm2的情况下，基蘖肥与穗粒肥比控制在8∶2，能够使水稻进入成熟期的穗部干重逐渐增加；基蘖肥与穗粒肥比控制在7∶3的情况下，能够使水稻进行齐穗期后的叶片干重、茎干重以及总的干重量逐渐增加，但水稻进入成熟期后，叶片、茎等各个部位的干重量有所降低；基蘖肥与穗粒肥比控制在6∶4的情况下，能够使水稻进入齐穗期的穗干重逐渐增加，进入成熟期后的叶片、茎干重以及总的干重均表现出增加的趋势。在纯N的用量为285 kg/hm2的情况下，基蘖肥与穗粒肥比控制在8∶2时，能够使水稻齐穗期、成熟期的茎干重、穗干重以及总的干重逐渐提高；基蘖肥与穗粒肥比控制在7∶3的情况下，进入齐穗期后，水稻各个器官的干物重降低，进入成熟期后，干物重有一定的增加；基蘖肥与穗粒肥比控制在6∶4的情况下，能够使水稻进入齐穗后的叶片干重以及进入成熟期的茎干重逐渐增加。
2.3 不同氮肥运筹方式对盐粳933产量及其构成因素的影响
由表3可知，盐粳933的生产过程中，随着氮肥用量的增加，穗长表现出降低的态势，有效穗数、产量逐渐增加，穗实粒数、结实率、千粒重表现出的趋势为先逐渐增加，再逐渐降低，而成穗率表现的趋势为先逐渐降低、再逐渐增加。在纯N的施用量为195 kg/hm2的条件下，基蘖肥与穗粒肥比控制在8∶2，可以使水稻的成穗率以及穗实粒数均表现出增加的趋势；基蘖肥与穗粒肥比控制在7∶3的情况下，可以使水稻的穗长、结实率以及千粒重逐渐增加；基蘖肥与穗粒肥比为6∶4处理可以提高有效穗数。在施纯N 240 kg/hm2处理下，基蘖肥与穗粒肥比为8∶2处理可以提高穗长、有效穗数；基蘖肥与穗粒肥比为7∶3处理的各项产量构成因素处于中间状态；基蘖肥与穗粒肥比为6∶4处理可以提高成穗率、穗实粒数和千粒重。在施纯N 255 kg/hm2处理下，基蘖肥与穗粒肥比为8∶2处理可以提高穗长、有效穗数、每穗实粒数；基蘖肥与穗粒肥比为7∶3处理可以提高结实率；基蘖肥与穗粒肥比为6∶4处理可以提高水稻成穗率和千粒重。盐粳933的实际产量以施纯N 285 kg/hm2、基蘖肥与穗粒肥比控制在8∶2的情况下最高（9 270.1 kg/hm2），施纯N 240 kg/hm2、基蘖肥与穗粒肥比控制在6∶4的情况下次之（9 131.5 kg/hm2），以较高的穗实粒数和千粒重来获得高产，二者产量差异不大。
2.4 不同氮肥运筹方式对盐粳933氮素利用率影响
由表4可知，随着肥料用量的不断增加，盐粳933对氮肥的总吸收量表现出逐渐提高的趋势，氮素的回收率以及氮素收获指数逐渐降低，而对于氮素生理利用率，表现出来的特点为先有所增加，然后再有一定的下降。在施入的纯N用量为195 kg/hm2的情况下，对于基蘖肥与穗粒肥比为8∶2的处理，氮肥利用率并不高；对于7∶3的处理，则对氮肥的总吸收量、氮素的回收效率以及氮素的收获指数均有所增加；对于6∶4的处理，则可以提高氮素生理利用率和氮素收获指数。在施入的纯N用量为240 kg/hm2的情况下，基蘖肥与穗粒肥比控制在8∶2的处理可以使氮素生理利用率和氮素收获指数有一定的提高；7∶3的处理下，氮素利用率属于中等水平；对于6∶4的处理，能使氮肥的总吸收量、氮素的回收效率有所提高。在施入的纯N用量为295 kg/hm2的情况下，基蘖肥与穗粒肥比控制在8∶2的处理能够促使总氮素的生理利用率得以提高；对于7∶3的处理，则能够使氮肥的总吸收量、氮素回收效率以及氮素的收获指数等得以提高；对于6∶4的处理，除了氮素生理利用率较高外，氮素利用的效率处于较低的水平。
3 结论与讨论
在传统的水稻施肥方式下，可使水稻封行的时间提前，虽然增加了分蘖高峰期茎蘖数与齐穗期干物质的产量，但没有增加籽粒的产量，同时降低了群体质量与抗病性，导致资源浪费和环境污染[10-11]。有研究表明，两系杂交稻穗粒氮肥占25%～45%可取得较高产量[12]，前氮后移可以满足水稻分蘖期对氮素的需求，又可以有效地控制无效分蘖，提高水稻群体质量。本试验结果表明：从施氮量上看，高氮水平下增加基蘖肥，提高有效穗数来获得高产；对于中、低氮水平，采用前氮后移的施肥方式，可以有效提高有效穗数、结实率及千粒重，从而获得高产。从不同的施氮比例来看，当基蘖肥∶穗粒肥为8∶2时，高氮水平下水稻产量达最高，主要以较高的有效穗数和穗实粒数获得高产；当基蘖肥∶穗粒肥为6∶4时，中氮水平下水稻产量较高，原因在于获得较高的每穗实粒数和千粒重，不难看出前氮后移适合低氮水平，这与前人研究结果一致[13]。
前人研究结果表明：随着施氮量的增加，氮肥吸收利用效率和氮素收获指数均呈下降趋势[14]。调节施肥量和施肥方式成为提高氮素利用率的新方法。本研究表明，随施氮量提高盐粳933的总吸氮量增加，而氮素回收率和氮素收获指数呈下降趋势。氮素生理利用率以中氮处理最高。可见低氮处理水平下，前氮后移更易获得较高氮素利用率，这可能是适当增加穗粒肥氮肥比例，有利于生育期氮肥的供应平衡，促进植株氮素吸收，物质运转能力加强，进而提高了植株的氮素利用率[15-16]。
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关键词 水稻；精确施氮；效果
中图分类号 S511；S143.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）21-0011-02
水稻高产离不开氮、磷、钾肥以及微肥的合理配套施用，其中氮肥对其生长影响的敏感度最大，因此科学施用氮肥显得尤其重要[1-2]。然而，目前普遍存在过量施用氮肥的现象，导致氮肥的利用率偏低，出现较大的无效损耗，且污染生态环境[3]。因此，依据调控措施定量的原理和方法把精确施氮技术指标全程定量化，根据斯坦福公式计算氮肥施用量，以期合理解决好节氮与增产的最佳效果[4]。通过对黄泥土不同地力水平地块进行水稻精确施氮试验研究，为实现水稻“高产、优质、高效、生态、安全”的综合目标奠定基础。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
选择在北联村、白蚬湖村和湘娄村地力水平分别为高、中、低地块上进行，土种为黄泥土，地力情况如表1所示。依据《全国耕地类型区、耕地地力等级划分》NY/T309-1996和吴江市水田土壤耕地地力等级划分标准，评价供试地块的地力水平。北联村供试地块的地力属中等偏高水平，有机质和全氮含量处于较高水平，分别为2级和1级水平，有效磷和速效钾均为3级，属缺乏水平，pH值呈微酸性，属较适合水平；白蚬湖村供试地块的地力属中等偏下水平，有机质和全氮含量分别为达3级和1级，有效磷和速效钾分别为3级和4级，属缺乏和极缺水平，pH值呈酸性，对后期水稻养分吸收有一定的影响；湘娄村供试地块的地力属下等水平，有机质和全氮含量为3级和2级，有效磷和速效钾分别为3级和4级，属缺乏和极缺水平，pH值呈酸性，对后期水稻养分吸收有一定的影响。
1.2 试验材料
供试水稻品种为加33。供试肥料为复合肥（15-10-15）、尿素（含纯N 46%）、过磷酸钙（含P2O5 12%）、氯化钾（含K2O 50%）。
1.3 试验设计
试验在3个点分别设3个处理，即无氮空白区、精确施氮区和常规施氮区。每个试验点空白小区面积33.3 m2，精确施氮区和常规对照区均为66.7 m2。
1.4 试验方法
种植方式为常规人工移栽。试验区水稻生长过程中肥料使用采用复合肥和单一肥料配合使用，但不使用有机肥和叶面肥[5-6]。氮肥分批施用，复合肥和磷钾肥作为基肥一次性施入，肥料运筹见表2。
2 结果与分析
2.1 精确施氮使用量确定
根据无氮试验，计算土壤供氮量，结果见表3。
2.2 氮肥使用量
水稻目标产量分别设定9 750、9 000、8 250 kg/hm2，根据斯坦福公式计算氮肥使用量，结果见表4。
2.3 高地力水平氮肥吸收情况
在高地力水平下，目标产量确定9 750 kg/hm2的情况下施折纯N为245.10 kg/hm2，实际产量为9 040.75 kg/hm2，与目标产量基本吻合，说明此次试验比较成功。精确施氮区产量明显高于常规区，氮肥利用率显著提高。通过比较可以得出精确施氮区稻谷产量、氮肥利用率分别比常规施肥区高出324.60 kg/hm2、5.6个百分点，而100 kg稻谷吸氮量略有减少，减少0.69 kg（表5）。
2.4 中地力水平氮肥吸收情况
在中地力水平下，目标产量确定9 000 kg/hm2的情况下施纯N为238.20 kg/hm2，实际产量为8 592.26 kg/hm2，与目标产量基本吻合，说明此次试验比较成功。精确施氮区产量明显高于常规施肥区，氮肥利用率显著提高。通过比较可以得出，精确施氮区稻谷产量、氮肥利用率分别比常规施肥区高出326.27 kg/hm2、5.1个百分点，而100 kg稻谷吸氮量略有减少，减少0.74 kg（表6）。
2.5 低地力水平氮肥吸收情况
在低地力水平下，目标产量确定8 250 kg/hm2的情况下施折纯N 234.75 kg/hm2，实际产量为8 246.95 kg/hm2，与目标产量吻合，说明此次试验效果更好。精确施氮区产量明显高于常规施肥区，氮肥利用率显著提高。通过比较可以得出精确施氮区稻谷产量，氮肥利用率分别比常规施肥区高出529.10 kg/hm2、5.3个百分点，而100 kg稻谷吸氮量略有减少，减少0.82 kg（表7）。
2.6 不同地力水平氮肥利用情况
不同地力水平的精确施肥区与常规施肥区比较，其产量增产效果从高、中、低依次提高，分别为3.7%、4.1%、6.9%，折纯N用量减少幅度基本相近，分别为21.1%、21.7%、20.5%，生产100 kg稻谷使用纯N量减幅依次增大，分别为25.5%、26.7%、28.8%，氮肥利用率依次下降，增减幅度基本相近。
3 结论
通过对黄泥土高、中、低不同地力土壤进行化验，结果分析认为：高水平土壤耕地质量好于中、低水平的土壤，其有机质、全氮、有效磷、速效钾、pH值均按高、中、低依次下降。通过试验表明：不同地力水平水稻产量差异较大，高地力水平产量最高，精确区产量达9 040.75 kg/hm2，中地力水平产量中等，为8 592.26 kg/hm2，低地力水平产量最低，为8 246.95 kg/hm2，其他的项目如有效穗数、穗实粒数、结实率等与产量有相同趋势，而千粒重无规律性。不同地力水平的产量、有效穗数、穗粒数、结实率等，其精确施肥区最高，常规施肥区次之，无氮区最低，而千粒重，无氮区最高，精确施肥区次之，常规施肥区最低。
水稻氮肥吸收情况分析，生产100 kg稻谷吸氮量，高地力水平高于中地力水平，中地力水平高于低地力水平，以精确施氮区为例，高地力水平为2.71 kg，中地力水平为2.77 kg，低地力水平为2.85 kg；以无氮区、精确施氮区、常规施氮区比较，常规施氮区最高，精确施氮区中间，无氮区最低，以高水平为例，常规施氮区为3.40 kg，精确施氮区为2.71 kg/hm2，无氮区为1.74 kg。氮肥利用率高地力水平最高，精确区为38.2%，常规区为32.6%，中地力水平中间，精确区为36.6%，常规区为31.5%，低地力水平最低，精确区为35.4%，常规区为30.1%；精确施氮区比常规施氮区高5%以上。
水稻氮肥利用情况分析，生产100 kg稻谷实际纯N用量，精确施氮区比常规施氮区少很多，且高地力水平减少幅度效果低于中地力水平，中地力水平低于低地力水平。高地力水平的精确区为2.71 kg，常规区为3.40 kg，减少了0.69 kg，减少幅度为20.3%；中地力水平的精确区为2.77 kg，常规区为3.51 kg，减少了0.74 kg，减少幅度为21.1%；低地力水平的精确区为2.85 kg，常规区为3.67 kg，减少了0.82 kg，减少幅度为22.3%。
水稻实施精确施氮具有高产、降氮、提高氮肥利用率，降低农业面源污染，改善生态环境等巨大作用，特别对中低等级的土壤，其效果更明显。
4 参考文献
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【关键词】 合理施肥 污染 防治
1.施肥不当造成污染的类型
1.1施用农家肥
如果施用的人畜粪尿、垃圾肥料未经过堆置、高温发酵、微生物分解或灭菌处理,某些有害病菌如破伤风、疟原菌等,可在土壤中继续繁殖而扩大疾病的传染,造成土壤的生物学污染,或直接对蔬菜、瓜果等生产产生影响。使用农家肥对保护环境和提高土壤肥力都大有好处,但所施用的农家肥必须经过充分高温发酵灭菌,才能保证肥效和施用安全。
1.2施用化肥
化肥的施用是提高作物产量的重要措施,随着化肥工业的发展和农业生产水平的提高,化学肥料特别是氮肥施用量不断增加。而化学氮肥的利用率却比较低,一般为30%～50%,氮肥的损失不仅是经济效益问题,更为严重的是会引起土壤、水体、大气、生物、植物的营养富集而造成污染,对人体健康产生危害。化学氮肥的损失途径有硝酸盐的淋溶损失、硝化―反硝化脱氮和氨的挥发与侵蚀流失。
1.2.1硝化―反硝化脱氮硝化―反硝化脱氮损失是氮元素损失的重要途径,土壤中的硝酸盐处于嫌气条件下很容易经反硝化作用以气态化合物向大气流失。一般施入土壤中的化学氮肥反硝化作用损失为20.6%～28.1%,在中性或石灰性土壤中,如氮肥用量过大,与低温反硝化作用的中间产物亚硝酸盐便会在土壤和作物根系中累积,造成亚硝酸盐中毒。
1.2.2氨的挥发氮肥损失的另一途径是氨的挥发。目前我国氮肥主要施用尿素,如果把尿素施在地表面上,在常温下4～5天后,大部分氮素氨化而挥发掉,利用率只有30%,挥发损失相当严重;土壤中的氨与酸性盐可形成NH4+,除一部分被作物吸收以外,剩余的或者被土壤胶体吸收,或者经硝化―反硝化作用而损失。水田施氮肥挥发损失可高达60%。
1.2.3化学肥料对农作物的污染农业生产中过量地使用化学氮肥一方面会造成过量硝酸盐污染水源,另一方面又可使饲料和蔬菜中硝酸盐累积和亚硝酸盐的增加,这两种物质是重要的致癌亚硝胺前体,通过食物链的转移,将对人体健康产生危害;大量使用硝态氮肥,使土壤中硝酸盐含量过多,作物累积后会通过食物链对人畜产生危害,作物中硝酸盐含量是与氮肥的施用量成正比的。例如菠菜每ha用氮80kg时,新鲜菠菜100g干重中硝酸盐含量为500mg,而当每ha的施用量增加到320kg时,则新鲜菠菜100g干重中的硝酸盐含量可高达3500mg,呈较为明显的增长趋势。
2.肥料污染的防治措施
合理施肥防止污染的基本原则:肥料种类必须坚持以有机肥为主,化肥为辅;肥料用法必须坚持以底肥为主,追肥、叶面肥为辅;肥料用量必须根据作物需肥规律,结合测土结果来确定,以保证农田土壤中养分输入输出的基本平衡;肥料品质,农家肥及人畜粪便使用前必须腐熟并达到无公害标准,商品化肥必须达到国家相关行业标准。
2.1强化平衡施肥技术在配方施肥的基础上采用平衡施肥,施用农作物专用复合肥,叶面追肥最后一次应在作物收获前20天施用,以防止对农产品的污染。
2.2推广使用优质有机肥料如绿肥、作物秸秆、堆肥,人畜粪便、饼肥、沼肥、腐殖酸类肥,微生物肥,生物钾肥等。
2.3建立标准 建立农产品生产环境质量标准和肥料使用准则,严格控制或限量使用化肥及微肥。
2.4施肥原则 要多元化和集中化施肥,并注意前重后轻的原则。多元素、有机无机复合造粒肥料可以减少肥料与土壤的接触面积,减少土壤固定机会。
2.5控制氮肥用量基本不用硝态氮肥。喜硝态氮作物,特别是喜硝态氮蔬菜可适量使用硝态氮肥,但要保证作物硝态氮指标符合卫生食品要求。禁止使用城市、医院、工业等有害垃圾和污泥。
1 常用氮肥的成分、性质和施用要点
1.1 碳酸氢氨:含氮量16.8%~17.5%,弱酸性,化学性质不稳定,白色结晶,易吸湿,易挥发,有强烈氨味,湿度愈大,温度愈高,分解愈快,易溶于水。其中氨氮可为土壤吸附,碳铵本身易于挥发。适用于各种土壤,应深施10厘米左右覆土,作基肥、追肥均可,不可作种肥。贮藏时要防潮,低温密封。
1.2 硫酸氨:含氮量20%~21%,弱酸性,吸湿性小,生理酸性肥料,易溶于水,作物易吸收。施于石灰性土壤应深施,防止挥发;为防止酸化土壤,应配合有机肥或石灰。
1.3 氯化铵:含氮量24%~25%,弱酸性,吸湿性小,生理酸性肥料,易溶于水,作物易吸收。盐碱地和忌氯作物不宜施用。施于水田,其效果比硫酸铵好。
2 氮肥的合理分配和施用
2.1 氮肥的合理分配
根据气候条件:氮肥肥效受气候条件如降雨量、温度、光照强度等因素影响很大。试验表明一般在干旱条件下,果树对氮肥用量的反应最小,产量曲线较平缓;而在水分供应充足时,对氮肥施用量的反应最大,产量曲线陡直上升。
我国北方地区气候干旱缺雨,土壤墒情较差,在果树生长期间,氮素淋溶损失的问题不大,因此,在氮肥分配上北方用硝态氮肥更适宜。南方气候湿润,年降雨量大,氮素淋溶和反硝化损失问题严重。
根据土壤肥力条件:为了提高氮肥效益,在氮肥分配上应重视中、低产田施肥。而目前一般地方都重视高产田园,忽视中、低产田园,这就不能使现有的化肥发挥最大的经济效益,达到均衡增产。
根据果树种类、品种特性:果树和浆果作物对氮肥非常敏感,需要良好而平衡的氮素供应。氮素营养过多,容易使营养生长过旺,影响坐果率,引起产量和质量下降。通常苹果、梨、樱桃等施氮量为每公顷60~90千克,有时甚至需要施120千克,这主要根据土壤肥力。浆果作物(草莓、醋栗等)每公顷需要45~60千克氮肥。香蕉为密集生长作物,对肥料需要量高,尽管土壤施用厩肥,但发现每公顷施240千克氮肥仍有效果。
2.2 氮肥施用量
掌握适宜氮肥用量是合理施用氮肥的重要环节。最佳产量所需的氮肥用量在很大程度上决定于果树种类、土壤肥力、气候和农业技术条件等。确定某一果树的氮肥施用量主要应根据多年的田间试验。目前也有采用推算法确定氮肥用量。
氮肥适宜用量的推算公式:
年施肥量=(年吸收养分量-天然供给量)/肥料利用率
一般的天然供给量为吸收的1/3,磷和钾分别为吸收量的1/2;肥料利用率氮为50%,磷为30%,钾为40%。
3 氮肥深施
铵态氮肥和尿素深施是防止氮素损失、提高氮肥肥效的一项重要措施。深施可减少氨的直接挥发,减少硝化淋失和反硝化脱氮损失。深施肥效持久,可克服表施造成的前期徒长后期脱肥早衰的缺点。深施有利于促进根系生长,增强对养分的吸收能力。深施方法有基肥深施、追肥沟施、穴施等。
4 氮肥与其他肥料配合施用
4.1 氮肥与有机肥配合施用:氮肥与有机肥配合施用对夺取果树高产、稳产、降低成本具有重要作用,而且又是改良土壤和提高肥力的重要手段。各国长期试验的结果已经说明化学肥料一般不能提高土壤的有机质或氮素含量水平,而且多数情况下会造成土壤有机质和氮素的亏缺。只有加施有机肥才能提高土壤有机质,增加土壤氮素的含量。
我国的氮肥生产量和消费量均居世界首位[4]。据资料统计,在1990~2000年的10年间,我国氮肥施用量增长了40.8%,消耗量已达2500万吨/年(纯氮),占全世界氮肥施用总量的30%左右[5],而且还将呈现继续增加的趋势。预计至2010年,我国氮肥需求量将达到3179~3295万吨[6]。目前,中国高氮肥用量的集约化农田已占到农田总面积的15%以上,城市周边地带通常达30%以上。在经济效益较高的蔬菜、果树、花卉生产中,氮肥用量(纯N)平均为569~2000kghm-2,为普通大田作物的数倍甚至数十倍,且超量使用问题十分普遍[7]。1992~1994年间北京郊区菜田每年氮肥施用量已超过N1000kghm-2,河北省玉田县范庄在甘蓝-芹菜两茬轮作的菜地氮肥年施用量以纯氮计高达1894kghm-2,而作物吸收氮量只有398kghm-2,其余近1500kghm-2的氮是以包括硝酸盐淋溶在内的各种方式损失掉[8]。超高量的氮肥施用,必然造成报酬递减和环境污染的风险。据统计,在过去的30年中,氮肥利用率呈直线下降,上世纪70年代为50%~60%,80年代为40%,90年代后的表观利用率只有30%~35%,高产地区甚至在30%以下[9-10];马文奇等报道,山东寿光蔬菜产区氮磷钾的利用率都在10%以下,浪费的化肥每年使山东农民白白花掉12亿元人民币[11]。面源污染严重的滇池流域菜果花的集约种植面积近年来发展很快,但由于氮肥的超高量施用,利用率仅在10%左右[7]。1986~1996年间,中国投入的氮肥总量约为2.2亿吨氮,按氮肥利用率为35%和土壤残留率为20%计,12年间随雨水流失及进入大气的氮素损失近1亿吨,中国农民仅氮肥投入损失高达2000亿元,平均每年损失近170亿元[12]。以上只是一笔经济帐,氮肥的超量施用所造成的资源浪费以及付出的环境代价更是不可估量的。
2氮肥的不合理施用对土壤环境的影响
2.1土壤的酸化
土壤酸化是指土壤无机组分对酸的中和容量(ANC)的下降[13]。它是由于土壤中的H+循环脱节而引起的[14]。人为因素对N循环的扰动,是造成目前农业土壤酸化的主要原因之一。当氮肥施用量长期或大量超过植物的需氮量,造成肥料氮以NO-3-N的形式在土壤中累积时,会导致土壤严重酸化,并显著提高土壤铝、铁含量[15-16]。徐仁扣等的研究表明,在降雨量相对较低的地区,80kghm-2的铵态氮肥已明显加速了土壤的酸化[17]。杭州市蔬菜基地大棚内土壤pH介于4.8-7.8之间,在总计250个土壤样品中,pH在5.5以下的占到了30%[18]。高弼模等对山东省93个新旧蔬菜大棚的调查结果表明,0~20cm土层pH值比棚外平均降低了0.46个单位,20~40cm土层pH值比棚外平均降低了0.3个单位[19]。广西重点发展的龙眼、荔枝、柑桔及芒果果园,土壤pH平均下降1个单位,pH<4.5的强酸性土壤已占被调查样本数的34%,严重制约了当地果品产业的发展[20]。同时,土壤酸化伴随的碱性离子的淋失以及磷固定的加强,还会影响植物对这些养分的吸收,并最终影响作物产量和品质[21]。
2.2土壤的次生盐渍化
长期大量的施用肥料,特别是超量施用化肥和偏施氮肥,造成保护地土壤的次生盐渍化问题已非常普遍。研究表明,目前硝酸根已成为保护地土壤增加最多的盐分离子,约占到阴离子总量的67%~76%[22-23]。对北京、济南、南京、上海等地土壤表层0~20cm全盐含量的测定结果表明,露地全盐含量均小于1.0gkg-1,大棚为1.0~3.4gkg-1,温室为7.5~9.4gkg-1。上海温室和大棚耕层土壤0~25cm盐分含量分别为露地的11.81倍和4倍,NO-3是露地的16.5倍和5.9倍,盐分的表积现象非常明显,且盐分积累主要是硝酸盐积累[24]。哈尔滨市蔬菜大棚总盐量已达露地土壤的2~13倍,并随着棚龄的增加而增加[25]。土壤次生盐渍化已成制约国内外设施农业生产发展的严重障碍。
3氮肥的不合理施用对水环境的影响
3.1通过淋溶损失造成对地下水的污染
氮肥的长期超量施用和不合理施用,已使我国大部分地区地下水和饮用水的安全质量显著下降。据张维理等对我国北方69个地点的地下水和饮用水硝酸盐含量的调查结果表明,半数以上的水样中硝酸盐含量超标;凡是年施氮量超过500kghm-2,而作物氮素吸收量与施氮量之比低于40%的地区,地下水硝酸盐含量基本上全部超标[8]。吕殿青等的调查表明,当季作物生长期间米脂沙质土壤中的硝态氮可淋移至200cm以下;陕西全省从2~4m土层中可能淋失的硝态氮总量达46万吨。在被调查的93个饮、灌两用水井中,硝态氮含量超过饮用水标准的占21.5%[26]。在山东寿光的蔬菜生产中,实际施肥量一般为实际推荐量的2~6倍,甚至更高。仅以2倍计算,蔬菜大棚里每年淋失的氮素高达2.33万吨,足以使23.3亿立方米地下水的硝态氮含量提高10mgL-1[11]。蔬菜生产中由于氮肥的超量施用以及频繁和过量的灌水,已造成土壤剖面硝态氮的大量残留和淋失。王朝辉等的研究表明,常年露天菜地200cm土层的硝态氮残留总量可达1358.8kghm-2,2年大棚菜田为1411.8kghm-2,5年大棚为1520.9kghm-2。蔬菜作物的根系分布一般较浅,残留在土壤深层的硝态氮难以被作物重新吸收利用,因而必将对菜区地下水环境的安全构成威胁[27]。
3.2通过径流损失或干湿沉降等造成对地表水体的污染
湖泊、水库、河口、海湾等地表水体的富营养化问题,也是世人关注的水污染问题之一。据估计,流入河、湖中的氮素约有60%来自化肥[28],地面水体的富营养导致藻类疯长,赤潮现象频繁发生。其中农村畜禽养殖业的养分流失、地表径流、稻田排水以及氮素气态损失后的干湿沉降等农业面源污染,是造成地表水体富营养化的主要方面。在苏南太湖流域,来源于农田面源的总氮占到了30%[7],稻田泡田和地表径流所损失的氮,分别相当于氮肥(N)施用量345kghm-2的2.7%和5.7%,合计8.4%[29]。彭琳等在陕西安塞径流区的观测表明,牧草地和农田每年因侵蚀而损失的固相氮(N)为11~197kghm-2,以土壤颗粒形式流失的氮占流失氮总量的95%以上[30~31]。室内的模拟降雨试验结果表明,施氮肥后如遇暴雨,以水溶态随水流失的N可占总流失N量的50%~60%[32]。据估计,上海郊区由于氮肥的超量施用,每年约有10000吨的氮素进入水体,直接影响了黄浦江上游自来水取水水口的水质[33]。稻田和石灰性土壤的氨挥发损失量一般都较大。蔡贵信等的研究表明,稻田氨挥发损失量可达施入氮量的9%~42%[34]。从农田中挥发出来的氨,在大气中的滞留时间短,很容易以干湿沉降的形式重新返回排放源及周边地区的水体中。苏成国、尹斌等的研究结果表明,稻田土壤中每次施肥后的1~3天均会出现一个氨挥发高峰,并在随后的降雨中出现氮的湿沉降峰值;稻田土壤的氨挥发与大气氮湿沉降中的铵态氮含量呈明显的相关性[35]。徐仁扣等的研究表明,通过气态损失进入大气中的氨,有90%与大气中的酸作用转化成NH+4,84%的氨以NH+4-N形态随降雨返回到陆地生态系统,成为陆地生态系统一个不可忽视的稳定氮输入源。我国部分城市降水中的NH+4浓度达49~280μmolL-1,约为欧美的几倍至十几倍[36-37]。过去一般认为,亚硝态氮不会在陆地和水生生态系统中累积,但近年来的调查表明,亚硝态氮在生态系统中的存留也已经表现出了明显的增加趋势。我国北方的海河和滦河流域,亚硝态氮的累积平均值已显著超过国家环境标准(NO2-N<60μgL-1)[38]。
4氮肥不合理施用对大气环境的影响
氮素的气态损失,是目前氮素损失的一个重要方面。研究结果表明,氮肥施入稻田后,其中约有50%的氮将以气态形式损失掉(包括氨的挥发损失和反硝化损失)。在石灰性稻田土壤中,碳铵和尿素的总损失分别高达72%和63%,其中氨挥发损失达39%和30%,反硝化损失达33%[39]。随着全球温室效应的加剧,N2O作为一种重要的温室气体,近年来已成为氮素生物地球化学循环研究中的一个新热点。农业生产中以N2O(通过NH3的光化学反应以及硝化、反硝化作用产生)形式损失的氮素占施入氮素的比例不大(占肥料施用氮量的0.7%~1.3%)[40-41],但N2O的增温效应显著。Rodhe的研究表明,1molN2O的增温效应是CO2的150~200倍[42],且在大气中的滞留时间较长,并参与大气中许多光化学反应,破坏大气O3层。因此,N2O的减排问题倍受关注。Bouwman报道,大气中N2O的70%~80%来自地表生物源,是在微生物的参与下经过硝化-反硝化作用的产物,全球由于大量施用氮肥导致土壤N2O的释放约达3Tg[43]。我国农田N2O的排放,根据IPCC1996年的方法进行估算,1990年的排放通量为282GgN,1995年增至336GgN。其中,来源于旱地的占78%,来自化肥N的占到了74%[44-45]。
5氮肥的不合理施用对农产品产量和品质的影响
5.1对农产品产量的影响
从植物营养学的角度来讲,作物产量与肥料施用量之间的关系符合二次抛物线趋势变化,也即当肥料施用达到一定量时,再增加施肥量,作物产量将不再增加,而只能增加肥料的损失和对环境污染的风险。而从作物栽培学的角度来讲,氮肥的不合理施用对土体、水体以及大气的污染必然会影响到该系统内作物的正常生长,并最终影响其产量和品质。近年来,农业生产中的施氮量逐年增加,但作物产量并未成比例增加,而是保持在较稳定的水平,粮棉等作物上的施肥效果已明显下降[32]。50年代末到60年代初,每kg氮(N)可增产小麦10~15kg,稻谷15~20kg,玉米20~30kg。1981~1983年,每kg氮肥(N)增产小麦10.0kg,稻谷9.1kg,玉米13.4kg。近年来肥效又有所下降,估计每公斤化肥(养分)约可增产粮食5~8kg[46];而据马光庭报道,90年代每公斤化肥仅增产粮食6.6kg,已降至世界水平的最低限度[47]。吕殿青等在渭河二级阶地黑塿土上进行的氮肥用量试验结果表明,在施氮量(纯N)分别为112.5、187.5和262.5kghm-2时,玉米产量分别为8250、8300和8350kghm-2[26],产量差异不显著。李俊良等的研究表明,在施氮量低于310kghm-2时,每千克氮增产63千克大白菜,投入产出比为6.3,氮肥的施用可带来显著的经济效益。而当施氮量高于310kghm-2时,只能造成投入的增加和经济效益的下降。且在适宜施氮量范围内,氮肥利用率均在30%以上,而当施氮量超出经济最佳施氮量时,氮肥利用率则大幅度下降[48]。
5.2对农产品品质的影响
许多研究表明,氮肥的施用量与蔬菜体内的硝酸盐含量呈显著或极显著正相关;偏施或滥施氮肥,是造成目前蔬菜品质恶化和硝酸盐、亚硝酸盐含量超标的重要原因[49-50]。研究表明,当施氮量高于经济最佳施氮量时,继续增加氮肥用量,大白菜的吸氮量不再增加,但大白菜体内的硝酸盐含量却在试验设置的氮水平范围内随施氮量的增加一直呈线性增加趋势,表现出叶菜类蔬菜累积硝酸盐的典型特征[48]。郭文忠等的研究表明,蔬菜体内的硝酸盐和亚硝酸盐含量均随着土壤盐浓度的增加而增加,在盐浓度为0.3%时,茼蒿的亚硝酸盐含量比对照高出2倍多[51]。北京地区的41种被调查蔬菜中,大部分叶菜类蔬菜的硝酸盐含量均超出WHO/FAO所规定的标准,许多样品的硝酸盐含量达3000mgkg-1以上[52]。对广东省三个蔬菜生产基地主要蔬菜的硝酸盐含量调查结果表明,属于严重污染不能食用的蔬菜占到了被调查蔬菜总样本数的81%[53],广州市检测到的蔬菜亚硝酸盐质量分数超标率为6.8%,浙江省农产品出口由于检测不合格而损失数亿美元,江苏省粮食产品硝酸盐的检出率达47.6%,蔬菜类达85.3%[54]。农产品中硝态氮和亚硝态氮的超量累积,已严重影响到了人类的健康以及农产品的安全质量和市场竞争力,成为目前制约我国农产品出口创汇的主要限制因子。
6展望
化肥尤其是氮肥施用的环境效应问题已受到全球范围的普遍关注,为了在不降低氮肥施用的经济效益前提下改善氮肥施用的生态环境效益和社会效益,今后应加强以下几个方面的研究。
6.1加强不同农业生态条件下氮肥施用的有效技术(如适宜的氮肥品种、合理的施用量及施用方法等)研究和推广工作,加强农化服务和科普宣传工作力度,向因土施氮、因作物施氮方向努力。任祖淦等研究表明,在氮肥施用量300kghm-2以下,“攻头控尾,重基肥轻追肥”的施氮技术模式对降低小白菜、空心菜等叶类蔬菜的硝酸盐累积,改善品质效果显著。且在农业生产常用的7种氮肥品种中,以施用氯化铵和硫酸铵的空心菜硝酸盐累积量为最低[50]。水稻生产中采用无水层混施和犁沟条施基施碳铵,以及“以水带氮”技术,与传统施肥法相比,可使氮肥利用率提高22~30个百分点,减少氮素损失29•35个百分点[55]。
6.2使氮肥的区域分配合理化。目前我国的氮肥施用,地区之间、同一地区的不同田块之间差异很大。曾希柏等的研究表明,我国低施肥量地区化肥最大施肥量一般在225kghm-2以下,以大兴安岭到横断山脉连线一带为代表,粮食产量平均为4357•2kghm-2,低于全国平均水平18•58个百分点,而化肥施用的增长空间为59•61kghm-2。高施肥量地区化肥施肥量一般都在300kghm-2以上,以沿海发达地区为代表,其化肥施用量的最大增长空间仅为35•58kghm-2[56]。所以今后应加强对经济欠发达地区中低产田和低施肥量地区的氮肥投入,高产田和高施肥量地区则应着重进行施肥结构的调整。
关键词：氮肥；禾本科牧草；生理特性；产量
中图分类号：S435 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2012）-09-0107-1
氮是作物生长所必需的营养元素，施氮肥对作物包括牧草生长有重要作用。据研究，在贫瘠的红壤旱地，不施用化学氮肥时，禾本科作物将减产50%～90%。禾本科牧草没有固氮能力，完全依靠其根系从土壤中吸收其生长发育所需要的氮素，故高产牧草需要依靠施用高量氮肥。同时施用氮素还可以改善牧草的品质，使其质嫩、叶片多、蛋白质含量高，牲畜适口性好。可见，氮素是草地生态系统中牧草生长的关键性元素，其供应程度将强烈影响牧草生态系统的成产力。
1 氮肥对禾本科牧草生长特性的影响
禾本科牧草为单子叶植物，一般根系发达，植株较高，叶长且多，粗纤维含量较高，干物质中粗蛋白质含量为5%～15%。如黑麦草、墨西哥玉米草等。氮素是植物生长发育中最重要的营养元素之一，由于禾本科牧草自身不具备固氮能力，其生长发育所需的氮素主要依靠根系从土壤中吸收，但土壤中可利用的氮素含量很少，往往难以满足禾本科牧草高产优质的需要，以施肥的方式补充土壤氮素是牧草优质高产的有效措施。
牧草，一般指供饲养的牲畜使用的草或其他草本植物。 对于牧草的分蘖数、株高、粗蛋白质和氨基酸等物质的含量，是衡量牧草营养价值的重要指标。因禾本科牧草本身没有固氮作用，所以在生长发育中，要想获得更高的经济价值和营养价值，必须要对其进行施加氮肥。
黄勤楼（2010）等在对氮肥对黑麦草生物学特性的研究试验中有相关数据表明：施用氮肥对黑麦草的分蘖数、株高有显著影响，其影响规律是随着施氮水平的提高而相应逐步提高，说明氮肥对黑麦草的分蘖数、株高、粗蛋白粗纤维的增加有促进作用。但过量的施加氮肥，使黑麦草中的粗蛋白增幅变小。
牧草是以茎叶为收获对象，茎叶中粗蛋白、粗脂肪、粗纤维等物质的含量高低，直接关系到对吃草动物饲用的效果。合理的施用氮肥可以促进牧草的品质，使牧草中的分蘖数、株高和相关营养物质的含量增加，促进其牧草的生长特性，使其向着人为的期望所生长。
2 氮肥对禾本科牧草产量的影响
近几年来，随着我国畜牧业的大幅度式的前进发展，对于牲畜的必须饲用作物——牧草的需求，近几年来也相应的大幅度提高，所以在农业生产中，如何提高牧草的产量成为一些研究者们当下所热门的研究内容。如今，随着物价的大幅度上升，农业生产当中的必需品——肥料的价格正在日趋增加，所以，如何找到和使用低价、高效的肥料一直是当前农业生产中的重要难题。氮作为一种植物生长发育所必须的元素，对于研究施用氮肥对牧草产量的影响是十分必要的。目前，有大量的研究学者对施加氮肥对牧草产量影响的试验非常的多，并且得到了相关的数据。
关于N肥对黑麦草营养价值的影响，刘经荣（2003）等指出：随着施肥水平的提高，黑麦草的产量增加，且草中的N、P含量呈上升趋势，致使黑麦草品质提高，可为肉牛提供更多的蛋白质和磷素给源，从而有利于提高单位土地面积的载畜量。
墨西哥玉米草是由国外引进的一年生禾本科牧草，是遗传稳定的饲草新品种，一年可刈割6～8茬，是一种优质饲料作物，被誉为青饲料之王，在我国得到了广泛种植。由于墨西哥玉米草是一年生多茬高产饲料作物，因此收获时每年将从土壤中带走大量的矿质营养元素，会使土壤营养趋于贫乏，土壤养分平衡遭到破坏，从而使饲草作物产量、品质降低，土壤可持续生产能力下降。因禾本科牧草因其自身不具有固氮功能，在生长中所需的氮肥均来自于人工施肥。
3 讨论
（1）氮素作为植物生长发育必须的营养元素，其对牧草的生长和品质有明显的促进作用。粗蛋白和氨基酸的含量是衡量牧草营养价值的重要指标，施氮肥可以明显提高牧草的分蘖数，株高，粗蛋白和氨基酸的含量。但随着施氮量的增加，其增加幅度会相应减小。因此要想改变牧草的生长特性，必须根据牧草的种类，找到合理的施加氮肥的数量，使其向着人类所预期的方向发展。
（2）因禾本科牧草自身没有固氮作用，所以要想提高其产量必须施加肥料。施加氮肥对牧草的产量明显的促进作用。在一定范围内，随着施加氮肥数量的增加，其牧草的产量随之增加，若施氮肥的同时，增加氮磷钾的符合肥，其产量增加幅度增大，这主要是磷和钾能促进和本科植物的固氮作用。但随着施氮量的增加，其产量的增加幅度会相应减小。这一点与刘学军得到的结论相似：作物对肥料氮的吸收随着施氮量的增加而增加，但是随着施氮量的继续增加，作物吸氮量增加的幅度变小，当达到一定的施氮水平后，增加施氮量，吸氮量并不升高，甚至有所降低。因此，在农业生长上，要想提高牧草的饲用价值，有必要明确经济效益最大的施肥水平。
参考文献
[1] 潘永年.黑麦草优质高产栽培技术研究.中国草地，1996，（1）：24-26.
[2] 王永军，王空军，等.施氮对墨西哥玉米植株硝态氮累计及产量的影响.作物学报，2006，32（3）：345-350.
摘要介绍了增铵一号的性质、作用、增产机理,分析了其施用效果,并总结了其施用技术,以为降低农业生产成本、提高化肥利用率提供参考。
关键词增铵一号;氮肥长效增效剂;应用技术
当前氮肥和氮复合肥在农业上的应用主要存在2个问题:一是氮利用率低,只有30%左右;二是肥效期短,只有30～50 d,必须采取多次追肥才能满足作物一季生长对养分的需求[1]。广谱氮肥长效增效剂增铵一号的出现,在目前来看,基本解决了多次追肥难的问题。它是由中国科学院沈阳应用研究所研制、沈阳新型肥料技术推广中心生产的新产品,并获国家专利。现就增铵一号的作用机理及施用技术总结如下,以促进该肥料的推广应用。
1增铵一号的性质、作用及增产机理
1.1性质和作用
增铵一号是新型广谱氮肥长效增效剂,集尿酶抑制、硝化抑制、氮稳定剂及植物生长刺激作用于一体。氮肥长效增效功能显著、稳定,并且有增强植物抗性,促进作物增产的功效,无毒、无害、无污染、长效,使用安全方便。农户可按比例自行配制,使用方法简便,还可制成专用肥,目前一些化肥厂家已与沈阳生态应用研究所合作,生产出了系列长效复合肥。在肥效期内可使尿素、碳酸氢铵、氯化铵的利用率提高8～12个百分点,产量相同时可节肥20%左右,使等氮量施用作物平均增产10.0%～13.2%。
1.2增产机理
普通氮肥施入土壤后,经分解硝化,氮肥呈离子态养分,供植物吸收或吸附保存在土壤中。在夏季高温时,氮肥在土壤中的转化速度随土温升高、微生物活性增强而加快。土温20 ℃时转化需4～5 d,30 ℃时需2～3 d。由于氮素化肥转化速度快,植物吸收利用和土壤田间肥效期缩短。玉米从播种到成熟需90～120 d左右,普通氮肥的肥效难以满足玉米生长的需要,但氮肥拌入增铵一号后,抑制了氮肥分解速度,使之变成长效氮,早春施用时土壤温度低、降水少、微生物活性弱,加之深施,氮肥在土壤的转化速度减慢,离子化进程平稳,氮肥多以分子态暂存在土壤中[2-3]。随着作物的生长,地温升高,微生物活性增强,供肥强度逐渐增大,正好与玉米的需肥规律相吻合,既减少了施肥次数,又降低了氮素损失,达到省工省时的目的,为各种作物高产创造了有利条件。
2增铵一号施用效果
2009年,彰武县土肥站在科研所试验田进行了等量氮肥试验。对照区,在大喇叭口期进行追肥,尿素用量为262.5 kg/hm2;处理区,将增铵一号拌入尿素内,同对照区复合肥等量混拌均匀一次性深施作底肥。大喇叭口期对照区追肥后观察,处理区好于对照区,玉米长势旺盛,叶色深绿,对照区稍差一些;成熟期观察,处理区玉米活秆成熟,不倒伏,对照区已经死秧;从产量上看,对照区产量为6 750 kg/hm2,处理区为7 642.5 kg/hm2,增产率为13.2%。在兴隆卜、五峰、双庙等乡镇示范区测产结果均比常规施肥增产11.5%。如果按平均增产750 kg/hm2、玉米按1.4元/kg计算,可增收1 050元/hm2,扣除施用增铵一号的成本120元/hm2,纯增加收入930元/hm2左右。
3增氨一号施用技术
3.1施用时间
主要结合春整地,一次基施深施,施肥深度为12～17 cm。
3.2施用量
按尿素300~375 kg/hm2拌增铵一号22.5 kg/hm2(按6%配比)施用,或施碳铵750 kg/hm2拌增铵一号22.5 kg/hm2(按3%配比),一次全量基施,其他底肥正常施用。
3.3施用方法
将尿素或碳铵与增铵一号混拌均匀施用,现用现拌。以大田玉米种植为例,施用方法为:①垄沟深施免中耕法。先将垄沟用畜犁趟1次,将增铵一号与氮肥混拌施于沟内,然后破垄台进行播种,复合肥可与种子同时播种,覆土3d后,根据土壤墒情喷洒除草剂,进行土壤封闭,以后不用进行中耕;②大垄双行深施法。将拌有增铵一号的尿素和复合肥在大垄中间一次性深施,施肥量因地而宜;③用增铵一号与高氮复合肥混拌一次性深施作底肥,用量为450~525 kg/hm2,不用追肥。④水田可在翻地或泡田时采用全层深施。上述旱田施用增铵一号要求种肥隔离7~10 cm左右。
增铵一号对大豆、花生、甜菜、马铃薯都有明显的增产作用[4]。应用增铵一号,可使氮肥达到长效增效目的,使氮肥由传统的多次施肥方式变为一次性底肥深施,实现了免追肥不脱肥,保丰收,为免耕农业、覆膜农业、节水农业、水田养殖等农业技术的推广提供了理想配套施肥技术,并能减少氮肥损失和对环境的污染。随着增铵一号推广应用的深入,将有助于推进施肥制度和耕作制度的改革,促进现代农业的持续发展,增加农业的经济效益和社会效益。
4参考文献
[1] 贾树龙.氮肥增效剂的作用与应用技术[j]河北农业科技,1998(3):25.
[2] 林昌华,唐群峰,唐树梅,等.氮肥增效剂农用效应的研究[j].热带农业科学,2005(4):30-33,47
