鐘雪梅 黃鐵平 彭建偉, * 盧文璐 康興蓉 孫夢(mèng)飛 宋思明 唐啟源 陳裕新 湛冬至 周旋

機(jī)插同步一次性精量施肥對(duì)雙季稻養(yǎng)分累積及利用率的影響

鐘雪梅1黃鐵平2彭建偉1, *盧文璐3康興蓉1孫夢(mèng)飛1宋思明4唐啟源1陳裕新5湛冬至3周旋6, *

(1湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院, 長(zhǎng)沙 410128;2湖南省農(nóng)業(yè)委員會(huì), 長(zhǎng)沙 410005;3汨羅市農(nóng)業(yè)局, 湖南 汨羅 414400;4湖南龍舟農(nóng)機(jī)股份有限公司, 湖南 汨羅 414400;5湖南金葉眾望科技股份有限公司, 湖南 岳陽(yáng) 414300;6湖南省土壤肥料研究所, 長(zhǎng)沙 410125;*通訊聯(lián)系人, E-mail: 314967900@qq.com; Zhouxuan_123@126.com)

【】為保證水稻施肥的準(zhǔn)確性，揭示水稻機(jī)插與同步一次性側(cè)深減量施肥的養(yǎng)分利用特征，為機(jī)插雙季稻的氮(N)肥高效利用提供依據(jù)。在典型雙季稻種植區(qū)，以測(cè)土配方施肥量為依據(jù)，結(jié)合精量施肥機(jī)，2017?2018年研究機(jī)插同步一次性精量施肥對(duì)雙季稻養(yǎng)分吸收和利用的影響。與常規(guī)施肥處理相比，機(jī)插同步一次性減N 10%~30%處理早稻N、P、K累積量分別提高7.9%~11.7%、9.4%~25.9%和2.0%~6.5%(2017)，8.2%~15.0%、9.0%~12.1%和14.0%~18.1%(2018)；晚稻分別提高?0.6%~5.7%、9.1%~14.4%和3.7%~19.6%(2017)，6.1%~8.5%、9.4%~19.3%和18.7%~22.2%(2018)；早稻N肥吸收利用率(NRE)、N肥農(nóng)學(xué)利用率(NAE)、N肥偏生產(chǎn)力(NPFP)分別提高38.6%~92.7%、49.9%~103.6%和29.5%~71.7%(2017)，35.4%~71.4%、46.0%~98.4%和20.7%~75.4%(2018)；晚稻分別提高20.8%~43.1%、31.3%~64.2%和18.3%~48.5% (2017)，26.8%~99.1%、60.0%~82.9%和26.6%~60.5%(2018)。其中，早晚稻以減N 20%~30%處理效果較好。水稻機(jī)插同步一次性精量施肥隨著施N量的降低，雙季稻NRE先增加后降低，NHI、NAE和NPFP呈上升趨勢(shì)，而土壤堿解氮含量呈下降趨勢(shì)。通過(guò)施肥技術(shù)和機(jī)插模式的集成與優(yōu)化，能有效減少稻田N肥施入，利于N、P、K吸收積累，同步提高雙季稻的產(chǎn)量和N肥利用效率。

雙季稻；機(jī)插稻；側(cè)深施肥；養(yǎng)分累積；氮肥利用率

氮(N)素是水稻生產(chǎn)的主要養(yǎng)分限制因子。我國(guó)水稻生產(chǎn)中N肥施用量高、肥料利用率低的問(wèn)題尤為突出，單季平均施N量為180 kg/hm2，較世界平均水平高約75%，而稻田N肥吸收利用率僅為30%~35%[1-2]。農(nóng)戶為了獲得高產(chǎn)往往增加N肥用量，尤其隨著水稻品種的改良和產(chǎn)量水平的提高，施N量不斷加大。過(guò)量施用N肥不僅造成N素大量損失，還會(huì)引起地下水硝酸鹽污染、湖泊富營(yíng)養(yǎng)化及溫室氣體排放增加等諸多問(wèn)題[3]。同時(shí)，水稻N肥利用率與種植季節(jié)、栽培體系、N肥運(yùn)籌、栽插密度及品種本身特性等有關(guān)[4]。因此，如何有效提高N肥利用率、保證作物高產(chǎn)并降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與環(huán)境保護(hù)迫切需要解決的問(wèn)題[5]。

面對(duì)我國(guó)耕地面積不斷減少而糧食需求不斷增長(zhǎng)的局面，穩(wěn)定和增加雙季稻種植面積、提高單產(chǎn)是提高糧食總產(chǎn)的重要途徑[6]。長(zhǎng)江中下游地區(qū)具備種植雙季稻的土壤和氣候條件，是我國(guó)最重要的生產(chǎn)區(qū)域[7]。但隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和農(nóng)村勞動(dòng)力大量轉(zhuǎn)移，雙季稻生產(chǎn)區(qū)適齡勞動(dòng)力季節(jié)性短缺的矛盾日益突出，勞動(dòng)力成本迅速上升，水稻生產(chǎn)迫切需要發(fā)展以機(jī)插秧為主的移栽方式，以適應(yīng)稻農(nóng)對(duì)現(xiàn)代稻作技術(shù)的要求[8-9]。近年來(lái)，隨著機(jī)插秧技術(shù)的發(fā)展，機(jī)插水稻高產(chǎn)栽培配套技術(shù)已成為水稻栽培研究的熱點(diǎn)，而針對(duì)雙季稻鮮有報(bào)道[10]。

合理施用N肥是兼顧作物產(chǎn)量、增加經(jīng)濟(jì)效益、提高N素利用效率和控制農(nóng)業(yè)面源污染的重要舉措。N肥適宜施入量受目標(biāo)產(chǎn)量、品種、土壤、氣候特點(diǎn)、秧苗素質(zhì)及基本苗移栽量等多因素制約。肥料深施能提高利用率，減少損失，改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境[11-13]。水稻側(cè)深施肥是在機(jī)械插秧的同時(shí)，將顆粒肥料(基肥和蘗肥)一次性施于水稻秧苗側(cè)位一定深度土壤中的施肥方式，即肥料呈條帶狀施于耕層，距根系近，利于根系吸收利用，可提高肥料利用率[14-15]。相關(guān)研究認(rèn)為，N素供應(yīng)與水稻需N相匹配是提高N素利用效率的有效途徑之一[16]。目前，側(cè)深一次性施肥對(duì)雙季稻養(yǎng)分吸收利用和分配特征影響鮮有報(bào)道。本研究在原有測(cè)土配方施肥工作基礎(chǔ)上，于2017?2018年將機(jī)插和施肥技術(shù)等結(jié)合起來(lái)，利用電機(jī)螺旋擠壓的原理深施肥，探討水稻機(jī)插同步精量一次性施肥下，不同N肥用量對(duì)雙季稻N、P、K吸收利用特點(diǎn)的影響，并比較各養(yǎng)分吸收、分配及其與產(chǎn)量間的關(guān)系，以期為雙季稻兩熟區(qū)綠色輕簡(jiǎn)化生產(chǎn)和施肥精細(xì)化提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

2017年3月?10月在湖南省汨羅市古培鎮(zhèn)三港村稻田(28°77'93"N，113°06'10"E)進(jìn)行試驗(yàn)。該區(qū)以丘崗、山地為主，氣溫、雨量適宜，屬于典型亞熱帶濕潤(rùn)氣候，四季分明。年均降水量1537.8 mm，年日照時(shí)數(shù)為1271.0 h，海拔39.6 m。2017年早稻生長(zhǎng)季4?7月平均氣溫28.9℃，晚稻生長(zhǎng)季7?10月平均氣溫18.1℃，供試土壤為發(fā)育于粉砂質(zhì)頁(yè)巖的白鱔泥，中等地力，前茬為水稻。0?20 cm耕層土壤基本理化性質(zhì)為pH 6.1 (土∶水=1∶2.5)，有機(jī)質(zhì)31.62 g/kg，全N 1.79 g/kg，全磷0.47 g/kg，全鉀16.08 g/kg，堿解N 133.74 mg/kg，有效磷9.5 mg/kg，速效鉀103.37 mg/kg。

2018年3月?10月在湖南省益陽(yáng)市赫山區(qū)蘭溪鎮(zhèn)椆木垸村稻田(28°58'25"N，112°45'47"E)進(jìn)行試驗(yàn)。該地屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，四季分明，光熱豐富，雨量充沛。年均降水量1465.0 mm，年日照時(shí)數(shù)為1560.0 h，海拔63.7 m。2018年早稻生長(zhǎng)季4?7月平均氣溫23.8℃，晚稻生長(zhǎng)季7?10月平均氣溫26.4℃，供試土壤紅黃泥，中等地力，前茬為水稻。0?20 cm耕層土壤基本理化性質(zhì)為pH 6.1，有機(jī)質(zhì)39.21 g/kg，全氮 1.95 g/kg，全磷0.54 g/kg，全鉀11.26 g/kg，堿解氮157.15 mg/kg，有效磷7.8 mg/kg，速效鉀118.6 mg/kg。

1.2 供試材料

2017年供試早稻品種為雜交秈稻兩優(yōu)25(生育期137 d)，晚稻品種為雜交秈稻H優(yōu)518(生育期130 d)。2018年供試早稻品種為雜交秈稻湘早秈45(生育期107 d)，晚稻品種為雜交秈稻湘晚秈12(生育期128 d)。供試N肥為尿素(含N 46%)，磷肥為過(guò)磷酸鈣(含P2O512%)，鉀肥為氯化鉀(含K2O 60%)；水稻側(cè)深施專用肥(基蘗同施)，分別由湖南金葉眾望公司(2017年)和湖南華綠公司配制生產(chǎn)(2018年)。

表1 施肥方式及施肥用量

T1－農(nóng)民習(xí)慣施肥處理(早稻施N量折合純N為150 kg/hm2, 晚稻為165 kg/hm2)；T2－機(jī)插同步一次性減N 10%施肥處理(早稻施N量折合純N為135 kg/hm2, 晚稻為148.5 kg/hm2)；T3－機(jī)插同步一次性減N 20%施肥處理(早稻施N量折合純N為120 kg/hm2, 晚稻為132 kg/hm2)；T4－機(jī)插同步一次性減N 30%施肥處理(早稻施N量折合純N為105 kg/hm2, 晚稻為115.5 kg/hm2)；T5－機(jī)插同步一次性減N 40%施肥處理(早稻施N量折合純N為90 kg/hm2,晚稻為99 kg/hm2)；CK－不施N處理(0 kg/hm2)。

T1, Farmers’ traditional fertilization practice(150 kg/hm2in nitrogen term for early rice, 165 kg/hm2for late rice); T2, Mechanical transplanting under one-time precise fertilization with reduced nitrogen application of 10%(135 kg/hm2for early rice and 148.5 kg/hm2for late rice); T3, Mechanical transplanting under one-time precise fertilization with reduced nitrogen application of 20%(120 kg/hm2for early rice and 132 kg/hm2for late rice); T4, Mechanical transplanting under one-time precise fertilization with reduced nitrogen application of 30%(105 kg/hm2for early rice and 115.5 kg/hm2for late rice); T5, Mechanical transplanting under one-time precise fertilization with reduced nitrogen application of 40%(90 kg/hm2for early rice and 99 kg/hm2for late rice); CK, Zero nitrogen application.

供試機(jī)械為2FH-8插秧同步精量施肥機(jī)，由湖南龍舟農(nóng)機(jī)股份有限公司研發(fā)。該機(jī)采用國(guó)內(nèi)獨(dú)創(chuàng)的螺桿強(qiáng)制推肥結(jié)構(gòu)，配合搭載插秧機(jī)實(shí)現(xiàn)施肥與插秧同步作業(yè)，利用機(jī)械側(cè)深施肥，將肥料定量、定點(diǎn)(深度：35?65 mm；側(cè)距：40?80 mm)地深施到秧苗一側(cè)的泥土里，實(shí)現(xiàn)全程監(jiān)控作業(yè)，可通過(guò)控制減速電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度，采用屏顯控制面板調(diào)節(jié)施肥量，保證施肥均勻。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用田間小區(qū)試驗(yàn)，早稻設(shè)6個(gè)處理：T1，農(nóng)民習(xí)慣施肥處理(折合純N 150 kg/hm2)；T2，機(jī)插同步一次性減N 10%施肥處理(N 135 kg/hm2)；T3，機(jī)插同步一次性減N 20%施肥處理(N 120 kg/hm2)；T4，機(jī)插同步一次性減N 30%施肥處理(N 105 kg/hm2)；T5，機(jī)插同步一次性減N 40%施肥處理(N 90 kg/hm2)；CK，不施N肥處理(N 0 kg/hm2)。磷(折合成P2O5)、鉀(折合成K2O)用量分別為45 kg/hm2和90 kg/hm2。

晚稻設(shè)6個(gè)處理：T1，農(nóng)民習(xí)慣施肥處理(折合純N 165 kg/hm2)；T2，機(jī)插同步一次性減N 10%施肥處理(N 148.5 kg/hm2)；T3，機(jī)插同步一次性減N 20%施肥處理(N 132 kg/hm2)；T4，機(jī)插同步一次性減N 30%施肥處理(N 115.5 kg/hm2)；T5，機(jī)插同步一次性減N 40%施肥處理(N 99 kg/hm2)；CK，不施N肥處理(N 0 kg/hm2)。磷(折合成P2O5)、鉀(折合成K2O)用量分別為36 kg/hm2和90 kg/hm2。具體施肥方式及用量見(jiàn)表1。

各處理重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列。小區(qū)面積48 m2(12 m×4 m)，栽插密度12 cm×25 cm(早稻)和16 cm×25 cm(晚稻)，每穴插3~4苗。T1、CK處理提前半個(gè)月筑好小區(qū)田埂，并按小區(qū)機(jī)插前施好基肥，插后馬上完善小區(qū)田埂。T2~T5處理都采用PVC板(寬度為60 cm)，先按小區(qū)長(zhǎng)度固定不同小區(qū)間PVC板，在機(jī)插同步施肥后馬上固定小區(qū)兩端PVC板。區(qū)組間設(shè)置4~6 m寬的保護(hù)區(qū)，便于插秧機(jī)回轉(zhuǎn)操作，區(qū)組間設(shè)排灌溝，單灌單排。2017年早稻于3月15日播種，4月20日移栽，7月17日收獲；晚稻于6月16日播種，7月19日移栽，10月24日收獲。2018年早稻3月25日播種，4月19日移栽，7月10日收獲；晚稻6月16日播種，7月18日移栽，11月1日收獲。移栽至返青保持水稻田淺水層，返青至有效分蘗臨界葉齡期進(jìn)行間歇濕潤(rùn)灌溉，當(dāng)田間群體苗數(shù)達(dá)到計(jì)劃穗數(shù)的85%時(shí)排水?dāng)R田7~8 d，以后采用間歇濕潤(rùn)灌溉，在抽穗期間采用淺水灌溉，之后干濕交替灌溉，成熟前7 d斷水。田間其他管理按常規(guī)進(jìn)行。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

分別于水稻分蘗盛期、抽穗期、灌漿期(2017年早稻抽穗后17 d，晚稻抽穗后19 d；2018年早稻抽穗后25 d，晚稻抽穗后28 d)及成熟期，按各小區(qū)平均莖蘗數(shù)各取代表性稻株5穴，剪去根后，分莖葉和穗(抽穗后兩部分烘干稱重并粉碎)，測(cè)定各器官中養(yǎng)分含量，用H2SO4-H2O2消煮，凱氏定氮法測(cè)N含量(KDN-102C定氮儀)；釩鉬黃比色法測(cè)P含量(UV-5100分光光度計(jì))；火焰光度計(jì)法測(cè)K含量(FP 640火焰光度計(jì))。成熟期各小區(qū)單收，按實(shí)收株數(shù)計(jì)產(chǎn)，測(cè)定0?20 cm土壤堿解氮含量。

收獲指數(shù)(Harvest index, HI)=成熟期籽粒干質(zhì)量/成熟期植株總干質(zhì)量;

N、P、K素積累總量(Total N, P, K accumulation, TNA, TPA, TKA)分別為成熟期單位面積植株(莖葉和穗)N、P、K積累量的總和;

N、P、K收獲指數(shù)(N, P, K harvest index， NHI, PHI, KHI)分別為成熟期單位面積植株籽粒N、P、K素積累量/植株該元素總積累量;

N肥吸收利用率(N recovery efficiency, NRE)=(施N區(qū)N總吸收量?無(wú)N區(qū)N總吸收量)/施N量×100%；

當(dāng)前我國(guó)在商業(yè)預(yù)付卡的法律規(guī)范方面相對(duì)分散，基本是處于地方性立法及不同層級(jí)的部門(mén)規(guī)章、法律中，且很多都屬于原則性規(guī)定，可操作性和統(tǒng)一性不強(qiáng)，在法律適用范圍極易出現(xiàn)沖突[5]。這樣的法律規(guī)范往往會(huì)使法律監(jiān)管的效果有所削弱，不能很好地規(guī)制商業(yè)預(yù)付卡所產(chǎn)生的法律關(guān)系。鑒于此，我國(guó)應(yīng)該專門(mén)出臺(tái)針對(duì)性強(qiáng)的“商業(yè)預(yù)付卡監(jiān)管法”，從法律層面進(jìn)行專項(xiàng)立法，從而使商業(yè)預(yù)付卡市場(chǎng)得以規(guī)范化和系統(tǒng)化，提高監(jiān)管效率，更好地保障消費(fèi)者的合法權(quán)益。

N肥農(nóng)學(xué)利用率(N agronomic efficiency, NAE)=(施N區(qū)稻谷產(chǎn)量?無(wú)N區(qū)稻谷產(chǎn)量)/施N量；

N肥生理利用率(N physiological efficiency, NPE)=(施N區(qū)稻谷產(chǎn)量?無(wú)N區(qū)稻谷產(chǎn)量)/(施N區(qū)N總吸收量?無(wú)N區(qū)N總吸收量)；

N肥偏生產(chǎn)力(N partial factor productivity, NPFP)=施N區(qū)稻谷產(chǎn)量/施N量；

N素干物質(zhì)生產(chǎn)效率(N biomass production efficiency, NBPE)=干物質(zhì)積累量/N總吸收量；

N素稻谷生產(chǎn)效率(N grain production efficiency，NGPE)=稻谷產(chǎn)量/N總吸收量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 雙季稻產(chǎn)量

由圖1可知，早、晚稻施N處理產(chǎn)量較CK處理2017年增幅分別為90.1%~128.5%和54.9%~ 72.1%，2018年增幅為38.1%~55.6%和11.9%~ 28.7%。與T1處理相比，T2、T3、T4和T5處理2017年早稻產(chǎn)量分別提高16.5%、18.8%、20.2%和8.3%，差異顯著，晚稻分別提高6.4%、11.1%、3.9%和1.3%，差異不顯著；2018年早稻分別提高7.9%、11.9%、10.0%和4.6%，差異不顯著；晚稻分別提高13.9%、15.0%、12.4%和9.8%，差異不顯著。說(shuō)明機(jī)插側(cè)深一次性施肥定位、定量、均勻，雖然較農(nóng)民習(xí)慣施肥降低施肥用量，但能有效提高雙季稻產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，而過(guò)量減N施用增產(chǎn)效果不佳。

2.2 雙季稻干物質(zhì)積累

由表2可知，整個(gè)生育期雙季稻各處理干物質(zhì)累積量呈上升趨勢(shì)，各生育期均以CK處理最低。說(shuō)明N肥施用有利于雙季稻干物質(zhì)的積累。分蘗盛期、抽穗期和灌漿期施N處理干物質(zhì)累積量處理間差異不大。早、晚稻側(cè)深施肥處理(T2?T5)HI較T1處理2017年增幅分別為?2.2%~8.2%和0.1%~6.4%；2018年增幅分別為3.4%~13.2%和3.2%~10.6%。

早、晚稻施N處理成熟期干物質(zhì)累積量較CK處理2017年增幅為27.2%~45.5%和20.2%~32.6%；2018年增幅分別為37.2%~54.9%和29.4%~45.2%。與T1處理相比，T2、T3和T4處理早稻成熟期干物質(zhì)累積量2017年分別提高7.3%、8.4%和9.7%，晚稻分別提高4.3%、6.9%和0.7%；2018年早稻分別提高4.9%、6.1%、1.1%，晚稻提高5.9%、11.3%、5.8%；而T5處理早晚稻分別降低4.1%和3.2% (2017)、7.1%和0.8%(2018)。說(shuō)明機(jī)插側(cè)深一次性施肥能有效提高雙季稻成熟期干物質(zhì)積累，為高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)奠定基礎(chǔ)，而過(guò)量減N會(huì)導(dǎo)致干物質(zhì)累積量降低，影響產(chǎn)量構(gòu)成。

柱上不同小寫(xiě)字母代表處理間在5%水平上差異顯著（LSD）。圖中數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤（n=3）。

Fig. 1. Grain yield of machine-transplanted double-cropping rice under different fertilization treatments.

表2 不同施肥處理下機(jī)插雙季稻各生育期干物質(zhì)量和收獲指數(shù)

表中數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤(=3)。各稻季同列中標(biāo)以不同字母的值在0.05水平上差異顯著(LSD檢驗(yàn))。下同。

Values are Mean±SE(=3). MT, Mid-tillering stage; HS, Heading stage; FS, Filling stage; MS, Maturity stage. HI, Harvest index.Values followed by different letters during different growing seasons are significantly different at<0.05 (LSD). The same as below.

2.3 雙季稻N素吸收與利用率

2.3.1 雙季稻N素吸收

由表3可知，整個(gè)生育期雙季稻各處理TNA呈上升趨勢(shì)，各生育期均以CK處理最低。說(shuō)明N肥施用有利于雙季稻氮的積累。分蘗盛期、抽穗期和成熟期施N處理間TNA差異不大。早、晚稻各處理間NHI的差異不大。

早、晚稻施N處理成熟期TNA較CK處理2017年增幅為39.2%~64.5%和46.0%~74.4%；2018年增幅為45.1%~74.9%和25.6%~38.4%。與T1處理相比，T2、T3和T4處理2017年早稻成熟期TNA分別提高7.9%、11.7%和11.2%，晚稻分別提高3.4%、5.7%和?0.6%；2018年早稻提高8.2%、15.0%、11.9%，晚稻提高6.1%、8.5%、6.1%，而T5處理早晚稻分別降低5.4%和11.5%(2017)，4.6%和1.5%(2018)。說(shuō)明機(jī)插側(cè)深一次性施肥的土壤供N能力持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，有利于滿足水稻的N素需求，能有效提高水稻成熟期TNA累積，為高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)奠定基礎(chǔ)，而過(guò)量減N施用會(huì)導(dǎo)致TNA降低，影響產(chǎn)量構(gòu)成。早、晚稻CK處理抽穗后N素積累比例分別為73.2%和69.5%(2017)，58.3%和48.6%(2018)，施N處理分別為43.5%~49.8%和35.0%~38.1% (2017)，37.9%~ 46.2%和26.6%~33.9%(2018)。

表3 不同施肥處理下機(jī)插雙季稻各生育期N素吸收和N收獲指數(shù)

TNA－N素累積量; NHI－N素收獲指數(shù)。

TNA, Total N accumulation; NHI, N harvest index.

由表4可知，與T1處理相比，T2、T3和T4處理早稻施N處理NRE分別提高38.6%、70.7%和92.7%(2017)，21.9%、85.1%和73.0%(2018)；NAE分別提高49.9%、74.5%和103.6%(2017)，46.0%、82.5%和98.4%(2018)；NPFP分別提高29.5%、48.5%和71.7%(2017)，20.7%、40.9%和58.2%(2018)。晚稻施N處理NRE分別提高20.8%、43.1%和40.5%(2017)，35.4%、71.4%和62.1%(2018)；NAE分別提高31.3%、64.2%和58.7%(2017)，60.0%、82.7%和82.9%(2018)；NPFP分別提高18.3%、38.9%和48.5%(2017)，26.6%、43.8%、60.5%(2018)。說(shuō)明機(jī)插側(cè)深一次性施肥能提高水稻NRE、NAE和NPFP，為高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。水稻機(jī)插同步一次性精量施肥處理隨著施N量的降低，雙季稻NRE先增加后降低，NHI、NAE和NPFP呈上升趨勢(shì)。

2.4 雙季稻P素吸收

由表5可知，整個(gè)生育期各處理TPA以CK處理最低，2017年早稻呈上升趨勢(shì)，晚稻呈S型曲線；2018年早晚稻均呈上升趨勢(shì)。說(shuō)明N肥施用有利于雙季稻P的積累。不同生育期早、晚稻TPA以減量20%~30%處理較高，施N處理間TPA差異不大。早、晚稻成熟期施N處理TPA較CK處理增幅為46.8%~84.8%和21.6%~39.0%(2017)，42.6%~ 62.6%和32.2%~48.2%(2018)。與T1處理相比，T2、T3、T4和T5處理早稻成熟期TPA分別提高9.4%、17.2%、25.9%和3.4%(2017)，8.1%、12.1%、9.0%和4.4%(2018)，晚稻分別提高9.1%、14.4%、10.2%和3.0%(2017)，9.4%、19.3%、11.6%和2.0%(2018)。說(shuō)明機(jī)插側(cè)深一次性施肥有利于滿足水稻的養(yǎng)分需求，能有效提高雙季稻成熟期TPA累積，為高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

表4 不同施肥處理下機(jī)插雙季稻N肥利用效率

NRE, N recovery efficiency; NAE, N agronomic efficiency; NPFP, N partial factor productivity; NPE, N physiological efficiency; NBPE, N use efficiency for biomass production; NGPE, N use efficiency for grain production.

2.5 雙季稻K素吸收

由表6可知，2017年整個(gè)生育期雙季稻各處理K素累積量大致呈S型曲線變化，于抽穗期至灌漿期達(dá)到峰值，各生育期均以CK處理最低；2018年整個(gè)生育期雙季稻各處理呈上升趨勢(shì)，各生育期均以CK處理最低，說(shuō)明N肥施用有利于提高雙季稻K素累積量。

早、晚稻成熟期施N處理TKA較CK處理增幅為36.4%~66.8%和21.6%~53.8%(2017)，21.1%~ 43.4%和30.8%~63.9%(2018)。與T1處理相比，2017年T2、T3、T4處理早稻成熟期TKA分別提高2.0%、6.5%和6.0%，晚稻分別提高11.6%、19.6%和3.7%，而T5處理分別降低12.9%和5.5%；2018年T2、T3、T4、T5早稻成熟期TKA分別提高14.0%、18.4%、15.3%和5.7%，晚稻分別提高18.7%、22.2%、18.7%和15.4%。說(shuō)明機(jī)插側(cè)深一次性施肥有利于滿足水稻的養(yǎng)分需求，能有效提高水稻成熟期TKA累積，為高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)奠定基礎(chǔ)，而過(guò)量減N施用可能會(huì)導(dǎo)致TKA降低。

2.6 土壤堿解氮含量

由圖2可知，雙季稻成熟期施N處理土壤堿解氮含量較CK處理增幅分別為7.0%~16.4%(2017)、1.6%~5.2%(2018)。與T1處理相比，T2、T3、T4和T5處理土壤堿解氮含量分別提高8.8%、6.7%、2.4%和0.2%(2017)，3.5%、2.4%、1.1%和0.7%(2018)，差異不顯著；且隨著施N量的降低，呈下降趨勢(shì)。說(shuō)明機(jī)插側(cè)深一次性施肥定位、定量、均勻，雖然較農(nóng)民習(xí)慣施肥降低施肥用量，但能有效提高稻田土壤堿解氮含量，從而提高對(duì)植株的N素供應(yīng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)N素的高效利用及土壤N素平衡，而過(guò)量減N施用土壤有效養(yǎng)分含量低。

表5 不同施肥處理下機(jī)插雙季稻各生育期P素吸收和P收獲指數(shù)

表6 不同施肥處理下機(jī)插雙季稻各生育期K素吸收和K收獲指數(shù)

柱上不同小寫(xiě)字母代表處理間在5%水平上差異顯著（LSD）。圖中數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤（n=3）。

Fig. 2. Soil alkali-hydrolyzale N content of machine-transplanted double-cropping rice under different fertilization treatments.

3 討論

3.1 機(jī)插側(cè)深施肥對(duì)水稻養(yǎng)分吸收利用的影響

本研究中，插秧同步精量施肥機(jī)采用國(guó)內(nèi)獨(dú)創(chuàng)的螺桿強(qiáng)制推肥結(jié)構(gòu)，搭載配合插秧機(jī)能實(shí)現(xiàn)施肥與插秧同步作業(yè)，將肥料定量、定點(diǎn)(深度：35?65 mm；側(cè)距：40?80 mm)地深施到秧苗一側(cè)的泥土里，實(shí)現(xiàn)作業(yè)全程監(jiān)控。與常規(guī)施肥處理相比，機(jī)插同步一次性減N 10%~30%處理早稻NRE、NAE、NPFP分別提高38.6%~92.7%、49.9%~103.6%和29.5%~ 71.7%(2017)，35.4%~71.4%、46.0%~98.4%和20.7%~ 75.4%(2018)；晚稻NRE、NAE、NPFP分別提高20.8%~43.1%、31.3%~64.2%和18.3%~48.5%(2017)，26.8%~99.1%、60.0%~82.9%和26.6%~60.5%(2018)。進(jìn)一步反映深施肥能抑制化肥分解減少化肥損失，同時(shí)肥床上部有較厚的覆土層，能減緩化肥分解揮發(fā)，保存其肥效，延長(zhǎng)化肥肥效。

林玉萍等[17]發(fā)現(xiàn)，基蘗肥側(cè)深同施處理N、P、K肥利用率分別提高0.9、5.2、9.7個(gè)百分點(diǎn)，且較常規(guī)施肥增產(chǎn)6.3%，但肥料全量側(cè)深施處理后期出現(xiàn)脫肥現(xiàn)象。同時(shí)，馬增奇等[18]認(rèn)為，側(cè)施肥技術(shù)可促進(jìn)水稻前期生育，提高肥料利用率，但免追肥試驗(yàn)各處理后期出現(xiàn)脫肥現(xiàn)象。這與本研究結(jié)果相似，早晚稻抽穗后N素積累比例施N處理分別為43.5%~49.8%和35.0%~38.1%(2017)，37.9%~46.2%和26.6%~33.9%(2018)。

而敖和軍等[19]發(fā)現(xiàn)，超級(jí)雜交稻在其生育后期(抽穗至成熟)的N素吸收量高，有利于充實(shí)籽粒，提高結(jié)實(shí)率和NHI。一次性全量基施普通N肥不能滿足水稻生長(zhǎng)需要，會(huì)造成水稻減產(chǎn)；而基施控釋N肥能提高群體的有效穗數(shù)，改善單株的產(chǎn)量構(gòu)成結(jié)構(gòu)，顯著提高N肥利用率，最終提高水稻產(chǎn)量等[20]。本研究中2017年晚稻的增產(chǎn)效果并不理想，可能是后期養(yǎng)分供應(yīng)不足以及氣候變化所致。馬昕等[16]發(fā)現(xiàn)，機(jī)插側(cè)深施用控釋摻混肥能保證水稻整個(gè)生育期對(duì)氮素的需求，成熟期N積累和干物質(zhì)積累顯著增加，增加水稻產(chǎn)量和N效率。同時(shí)，水稻收獲后土壤堿解氮含量顯著受施氮量影響，隨著施用量的降低而下降。施用控釋尿素能有效提高土壤耕層N素養(yǎng)分含量[21]。因此，應(yīng)重點(diǎn)開(kāi)展配合側(cè)深施肥控釋肥料的研發(fā)工作，保障水稻生長(zhǎng)后期的養(yǎng)分吸收，進(jìn)一步提高肥料利用率，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收。

3.2 精量施肥對(duì)水稻養(yǎng)分吸收利用的影響

張滿利等[22]發(fā)現(xiàn)，隨著N肥施用量的增加，水稻吸收N素的總量提高，N素生理利用率、農(nóng)學(xué)利用率、N肥偏生產(chǎn)力、N素干物質(zhì)生產(chǎn)率和N素稻谷生產(chǎn)率隨之降低。孫永健等[23]發(fā)現(xiàn)，在一定范圍內(nèi)，N、P、K轉(zhuǎn)運(yùn)量隨施N量的增加而提高，但過(guò)量施用N肥會(huì)使養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)量下降。這與本研究結(jié)果相符，水稻機(jī)插同步一次性精量施肥隨著施N量的降低，雙季稻NRE先增加后降低，NHI、NAE、NPFP和NPE呈上升趨勢(shì)。與常規(guī)施肥處理相比，機(jī)插同步一次性減N 10%~30%處理早稻N、P、K積累量分別提高7.9%~11.7%、9.4%~25.9%和2.0%~ 6.5%(2017)，8.2%~15.0%、8.1%~12.1%和14.0%~ 18.4%(2018)；晚稻N、P、K積累量分別提高?0.6%~ 5.7%、9.1%~14.4%和3.7%~19.6%(2017)，6.1%~ 8.5%、9.4%~19.3%和18.7%~22.2%(2018)。因此，協(xié)調(diào)產(chǎn)量和N肥吸收利用率之間的矛盾，應(yīng)需在保證作物產(chǎn)量的前提下，提高N肥利用效率，同時(shí)避免水稻營(yíng)養(yǎng)體對(duì)N素的奢侈吸收[10, 24]。相關(guān)性分析表明，雙季稻成熟期N、P、K吸收量與產(chǎn)量均呈顯著正相關(guān)。

謝小兵等[25]發(fā)現(xiàn)，實(shí)時(shí)N肥處理(早稻110 kg/hm2，晚稻140 kg/hm2)下，機(jī)插雙季稻群體N素利用率、N吸收率、N肥偏生產(chǎn)力、N素轉(zhuǎn)運(yùn)率、N素籽粒生產(chǎn)率及N收獲指數(shù)均高于高N處理(早稻176 kg/hm2，晚稻189 kg/hm2)。楊成林等[26]發(fā)現(xiàn)，側(cè)深施肥方式減量后寒地水稻N素籽粒生產(chǎn)效率、N素干物質(zhì)生產(chǎn)效率和N肥偏生產(chǎn)力有所提高，且N素農(nóng)學(xué)利用率在減量5%后達(dá)到最大。白雪等[15]研究表明，側(cè)深施肥減氮25%水稻增產(chǎn)最高，增幅達(dá)20.19%。本研究中，農(nóng)民習(xí)慣施肥處理N肥施用量較高，但機(jī)插秧一次性N肥適宜減量施用對(duì)于水稻籽粒N素累積量具有一定的促進(jìn)作用。N素施用量較少不能保證后期水稻氮素的充足供應(yīng)，導(dǎo)致產(chǎn)量降低[26]。2017年早稻氮肥減量30%較常規(guī)施肥增產(chǎn)20.2%、晚稻減量20%增產(chǎn)11.1%；2018年早晚稻減量20%分別增產(chǎn)11.9%和15.0%。因此，合理的配方施肥用量更有利于養(yǎng)分的吸收利用。

4 結(jié)論

機(jī)插同步一次性精量施肥(深度：35?65 mm；側(cè)距：40?80 mm)雖然降低施肥用量，但能為雙季稻整個(gè)生育期提供比較平衡的養(yǎng)分供應(yīng)，促進(jìn)水稻生長(zhǎng)，有利于N、P、K的吸收和積累，提高N肥當(dāng)季利用效率(NRE、NAE和NPFP)，增加植株生物量，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、節(jié)本增效。其中，以減N 20%~30%處理的應(yīng)用效果最佳。

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[26] 楊成林, 王麗妍, 趙紅玉. 側(cè)深施肥對(duì)寒地水稻產(chǎn)量及肥料利用率的影響. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué), 2017, 44(8): 61-65.

Yang C L, Wang L Y, Zhao H Y. Effects of different application rates of side deep fertilization on yield and fertilizer use efficiency of rice in cold region., 2017, 44(8): 61-65. (in Chinese)

Effects of Machine-transplanting Synchronized with One-time Precision Fertilization on Nutrient Uptake and Use Efficiency of Double Cropping Rice

ZHONG Xuemei1, HUANG Tieping2, PENG Jianwei1, *, LU Wenlu3, KANG Xingrong1, SUN Mengfei1, SONG Siming4, TANG Qiyuan1, CHEN Yuxin5, ZHAN Dongzhi3, ZHOU Xuan6, *

(College of Resource 8L Environment,,,;Hunan Provincial Agricultural Committee,,;Miluo Agricultural Bureau,,;Hunan Dragon Boat Agricultural Machinery Co. Ltd.,,;Hunan Jinyezhongwang Technology Co. Ltd.,;Soil and Fertilizer Institute of Hunan Province,,;Corresponding author,:;)

【】Our aim is to ensure the precision in rice fertilization, and to reveal the nutrient utilization characteristics of machine-transplanted rice under one-time, one-side deep fertilization with reduced nitrogen (N) application level and to improve the nitrogen utilization efficiency for double-cropping rice. 【】Field experiments (2017?2018) were conducted using soil-tested formulated fertilization with precise fertilizer distributor to study the effects of one-time precision fertilization on nutrient absorption and utilization of double-cropping rice system in typical growing regions, and to investigate the relationships between nutrient contents and yield.【】As compared with conventional fertilization treatment, the accumulations of N, P, K in machine-transplanted early rice under one-time N application rate (reduced by 10%?30%) increased by 7.9%?11.7%, 9.4%?25.9% and 2.0%?6.5% in 2017, 8.2%?15.0%, 6.9%?14.1% and 13.9%?16.7% in 2018, in late rice by ?0.6%?5.7%, 9.1%?14.4% and 3.7%?19.6% in 2017, 6.1%?8.5%, 9.4%?19.3% and 18.7%?22.2% in 2018, and N recovery efficiency (NRE), N agronomic efficiency (NAE) and N partial factor productivity (NPFP) in early rice by 38.6%?92.7%, 49.9%?103.6% and 29.49%?103.6% in 2017, 36.9%?85.1%, 46.0%?98.4% and 20.7%?75.4% in 2018, and NRE, NAE, NPFP in late rice by 20.8%?43.1%, 31.3%?64.2% and 18.3%?48.5% in 2017, 26.8%?99.1%, 60.0%?82.9% and 26.6%?60.5% in 2018. The optimum treatment was obtained with a reduction of 20%?30% in N application rate．With the reduction of N application rate, NRE of double-cropping rice first increased then reduced, while NHI, NAE and NPFP were on the rise, and soil alkali-hydrolyzale N declined. 【】The integration and optimization of fertilization technology and machine-transplanted technique can effectively reduce N application rate, facilitating N, P, K accumulation and utilization, which is conducive to raise grain yield and N use efficiency of double-cropping rice.

double cropping rice; machine-transplanted rice; deep fertilization; nutrient uptake; nitrogen use efficiency

S143.1; S511.048

A

1001-7216(2019)05-0436-11

10.16819/j.1001-7216.2019.8084

2018-07-16；

2019-07-09。

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃資助項(xiàng)目(2017YFD200703-3)；國(guó)家水稻產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系資助項(xiàng)目(CARS-01-26)。