張 蛟，崔士友，翟彩嬌，陳澎軍，韓繼軍

(1.江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇南通 226012；2.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局/地球化學(xué)勘查與海洋地質(zhì)調(diào)查研究院，江蘇南京 210007)

“農(nóng)穩(wěn)社稷，糧安天下”，糧食安全是國家安全的重要組成部分，是事關(guān)國計(jì)和社會(huì)穩(wěn)定的首要問題[1-2]。據(jù)報(bào)道，2050年我國將出現(xiàn)較大的糧食缺口，自給率僅達(dá)到87.56%，到2050年需要增加 1 800萬hm2耕地才可實(shí)現(xiàn)糧食完全自給[2]。在確保中國糧食安全的大背景下，邊際土地的開發(fā)利用成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)[3-4]。水稻是我國三大糧食作物之一，由于其特殊的栽培方式，常常作為沿海灘涂鹽堿地改良的首選糧食作物[5-6]。灘涂鹽堿地種植水稻能降低稻田土壤鹽分、改善土壤質(zhì)量、提高土壤肥力，是開發(fā)利用灘涂土地資源的主要技術(shù)之一[7-9]。

氮肥是水稻生產(chǎn)中最重要的肥料，是影響水稻生長發(fā)育最敏感的因素之一[10]，對(duì)提高水稻產(chǎn)量發(fā)揮著重要作用[11]。鹽脅迫下氮素吸收量減少可能是導(dǎo)致水稻生長減緩的原因之一[10]。然而，過量的氮肥投入并不能保證水稻進(jìn)一步增產(chǎn)，還會(huì)降低肥料利用效率，造成資源浪費(fèi)和生產(chǎn)成本增加，加劇農(nóng)業(yè)面源污染[12-13]。緩/控釋肥作為一種新型肥料，有利于水稻生育后期土壤氮素供應(yīng)，有效增加水稻葉片葉綠素含量，提高水稻生育后期的光合功能，延緩葉片衰老，促進(jìn)水稻花后的干物質(zhì)生產(chǎn)[14-15]，可以在不減產(chǎn)甚至增產(chǎn)的前提下減少氮肥用量20%～30%[16-17]，可提高肥料利用率，減少施肥次數(shù)，降低勞動(dòng)成本，具有較好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益[18-21]。目前，鹽堿地水稻生產(chǎn)中有關(guān)緩/控釋肥對(duì)水稻生長發(fā)育、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響報(bào)道不多。本研究采用盆栽試驗(yàn)?zāi)M灘涂水稻種植，選用有機(jī)緩釋水稻專用肥和常規(guī)尿素施肥，研究緩釋肥及氮肥減量對(duì)鹽脅迫下水稻生長、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響，并分析肥料的氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮肥偏生產(chǎn)力等，明確施肥管理對(duì)鹽堿地水稻的增產(chǎn)增效特點(diǎn)，將為灘涂鹽堿地水稻高產(chǎn)高效栽培提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2019年6—11月在江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所進(jìn)行。盆栽試驗(yàn)土壤為沿海灘涂圍墾40年以上的農(nóng)田種植土壤，土樣采集后除去雜物、晾干、粉碎、混勻后備用。供試土壤有機(jī)質(zhì)含量為7.36 g/kg，全氮含量0.68 g/kg，pH值8.52，電導(dǎo)率0.15 dS/m，堿解氮含量44.23 mg/kg，有效磷含量11.27 mg/kg，速效鉀含量72.00 mg/kg。供試水稻品種為南粳5055，供試肥料為有機(jī)緩釋水稻專用肥(萬里神農(nóng)好樂耕緩釋肥料，N含量≥18%，P2O5含量≥5%，K2O含量≥10%，有機(jī)質(zhì)含量≥15%)；普通尿素(N含量≥46%)；磷肥(過磷酸鈣，P2O5含量≥12.0%)；鉀肥(氯化鉀，K2O含量≥60%)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

盆栽所用塑料桶直徑30.0 cm，高32.8 cm，每盆裝土15 kg，試驗(yàn)設(shè)置2個(gè)鹽分水平和5個(gè)氮肥處理，完全方案設(shè)計(jì)，共10個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)8次，共80盆，隨機(jī)區(qū)組排列。鹽分處理分別為S0(0 g/kg)和S1(1.5 g/kg)，根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的土壤鹽分含量0.15%、0.30%和土的質(zhì)量來計(jì)算NaCl海鹽的質(zhì)量，把干鹽溶解到水中，然后將鹽溶液均勻拌入各塑料桶中，并加水浸泡3次使土壤中的鹽分均勻分布。氮肥處理分別為CF(常規(guī)施肥，270 kg N/hm2)、FS(有機(jī)緩釋水稻專用肥，270 kg N/hm2)、FSA(有機(jī)緩釋水稻專用肥減氮10%，243 kg N/hm2)、FSB(有機(jī)緩釋水稻專用肥減氮20%，216 kg N/hm2)、CK(不施氮肥，0 kg N/hm2)。CF處理氮肥運(yùn)籌為基肥∶分蘗肥∶穗肥=4∶2∶4，分蘗肥分別在移栽后7 d和14 d等量施入，穗肥分別在倒4葉齡和倒2葉齡期等量施入；FS、FSA和FSB處理均采用緩釋肥一次性全量基施+穗期施入尿素施肥方式，氮肥運(yùn)籌為基肥∶穗肥=6∶4，穗肥分別在倒4葉齡和倒2葉齡期等量施入。各施肥處理的鉀肥、磷肥施用量相同，折算為施用磷肥(P2O5)120 kg/hm2，鉀肥(K2O)180 kg/hm2。磷肥作為基肥一次性全量施入，鉀肥分基肥和穗肥2次等量施入。水稻于6月6日落谷，6月28日移栽，每盆3穴，每穴3棵苗，10月26日收獲。盆栽實(shí)施精細(xì)化管理，及時(shí)防治病蟲草害。

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1 水稻生長指標(biāo)及產(chǎn)量測定 每處理選取水稻長勢較一致4盆12穴作為定點(diǎn)調(diào)查對(duì)象，于移栽后每隔7 d調(diào)查莖蘗數(shù)直至分蘗停止發(fā)生，計(jì)算成穗率。成熟期測定株高，同時(shí)每處理選取整體長勢較一致的3盆，取樣測定穂質(zhì)量、地上生物量、有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)、空癟粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量等，同時(shí)測定稻谷水分含量，按照標(biāo)準(zhǔn)含水量14.5%計(jì)算稻谷產(chǎn)量。成穗率=每盆有效穗數(shù)/每盆最高苗(分蘗)數(shù)×100%。

1.3.2 氮肥利用率指標(biāo) 氮肥農(nóng)學(xué)利用率：施氮肥區(qū)與不施氮肥區(qū)稻谷產(chǎn)量之差與施氮水平之比，即單位施氮量的產(chǎn)量增加量。氮肥農(nóng)學(xué)利用率(NAE)[16]=[施氮區(qū)產(chǎn)量(kg/hm2)-不施氮區(qū)產(chǎn)量(kg/hm2)]/施氮量(kg/hm2)，kg/kg。氮肥偏生產(chǎn)力：施氮肥區(qū)水稻產(chǎn)量與氮肥施用量的比值。氮肥偏生產(chǎn)力(NPFP)[22]=施氮處理產(chǎn)量(kg/hm2)/施氮量(kg/hm2)，kg/kg。

1.3.3 土壤樣品測定 水稻收獲后，每個(gè)處理取3盆采集土壤樣品，測定土壤基本理化性質(zhì)，測定方法具體按照土壤農(nóng)化分析常規(guī)方法進(jìn)行。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2010和DPS 7.05軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析，采用LSD多重比較法對(duì)不同鹽分水平下，各水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)和相關(guān)性分析，顯著水平設(shè)定為α=0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫下不同氮肥處理對(duì)水稻莖蘗動(dòng)態(tài)和成穗率的影響

由圖1和圖2可知，鹽分處理和氮肥處理對(duì)水稻莖蘗增長動(dòng)態(tài)和成穗率有明顯影響。與S0條件相比，在S1條件下常規(guī)施肥(CF)處理、有機(jī)緩釋水稻專用肥(FS)處理、有機(jī)緩釋水稻專用肥氮肥減量10%(FSA)處理和有機(jī)緩釋水稻專用肥氮肥減量10%(FSB)處理的最大莖蘗數(shù)分別平均減少了11.86%、17.39%、14.14%和8.43%，然而CK在S1條件下最大莖蘗數(shù)增加了14.29%；同時(shí)，在S1條件下各氮肥處理的水稻達(dá)到分蘗盛期的時(shí)間相比S0條件下晚10～14 d(圖1)；與S0條件相比，CK在S1條件下水稻成穗率顯著降低(P<0.05)，但氮肥處理(CF、FS、FSA和FSB)均沒有顯著差異。各氮肥處理間，S0和S1條件下FS處理的最大莖蘗數(shù)最高，水稻的莖蘗成穗率表現(xiàn)為S0條件下CF處理最高，且CF處理與CK、FS、FSA處理間沒有顯著差異；水稻成穗率在S1條件下表現(xiàn)為FS處理最高，且CF、FS、FSA和FSB處理均顯著高于CK。可以看出，不施氮肥下鹽脅迫對(duì)水稻莖蘗成穗率有明顯不利影響，且合理的施肥可以有效緩解鹽脅迫對(duì)水稻莖蘗成穗率的不利影響。

2.2 鹽脅迫下不同氮肥處理對(duì)水稻生長、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表1可知，鹽分處理對(duì)水稻株高、生物量、穗數(shù)、每穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量均有顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)的影響。與S0條件相比，在S1條件下CF、FS、FSA和FSB處理的水稻株高、生物量、穗數(shù)、每穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量及產(chǎn)量均顯著降低，且水稻株高分別降低了7.88%、10.36%、11.93%和13.98%，生物量分別降低了19.53%、19.36%、22.30%和23.05%，穗數(shù)分別減少了13.71%、16.15%、16.80%和9.17%，每穗粒數(shù)分別減少了9.32%、10.73%、9.75%和15.17%，千粒質(zhì)量分別降低了2.13%、6.57%、7.24%和7.91%，產(chǎn)量分別減少了18.98%、18.21%、18.19%和22.86%；同時(shí)，CK在S1條件下的水稻株高、生物量、每盆穗數(shù)、產(chǎn)量與在S0條件下相比均沒有顯著差異，穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量分別減少了12.30%和7.70%。從表1還可以看出，施肥處理對(duì)水稻株高、生物量、收獲指數(shù)、每盆穗數(shù)、每穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、結(jié)實(shí)率和產(chǎn)量均有極顯著影響。在S0和S1條件下，CF、FS、FSA和FSB處理的水稻株高、生物量、收獲指數(shù)、穗數(shù)、每穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、結(jié)實(shí)率及產(chǎn)量與CK相比均顯著提高；同時(shí)，S0條件下的每穗粒數(shù)和產(chǎn)量在CF、FS、FSA和FSB處理之間均沒有顯著差異，S1條件下每穗粒數(shù)和產(chǎn)量表現(xiàn)為CF、FS、FSA處理均顯著高于FSB處理。同時(shí)，在等氮施肥條件下，水稻穗粒數(shù)和產(chǎn)量在CF處理和FS處理間沒有顯著差異；在化肥氮減量條件下，氮肥減量20%(FSB)處理的水稻每穗粒數(shù)和產(chǎn)量較FS和CF處理均顯著降低，而氮肥減量10%(FSA)處理與FS和CF處理沒有顯著差異。方差分析結(jié)果顯示，土壤鹽分和氮肥處理在株高、生物量、穗數(shù)、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量方面均表現(xiàn)出顯著或極顯著的互作效應(yīng)。

表1 鹽脅迫下不同氮肥處理對(duì)水稻生長、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

2.3 鹽脅迫下不同氮肥處理對(duì)氮素農(nóng)學(xué)利用率和氮肥偏生產(chǎn)力的影響

由表2可知，鹽分處理對(duì)氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮肥偏生產(chǎn)力均有極顯著影響。與S0條件相比，在S1條件下CF、FS、FSA和FSB處理的氮肥農(nóng)學(xué)利用率分別顯著降低了32.08%、30.70%、30.85%和38.71%，氮肥偏生產(chǎn)力分別顯著降低了18.98%、18.22%、18.20%和22.87%。不同氮肥處理下，在S0條件下FSA和FSB處理的氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮肥偏生產(chǎn)力均顯著高于CF和FS處理，且氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮肥偏生產(chǎn)力均表現(xiàn)為FSB處理最高，F(xiàn)SA處理次之；在S1條件下FSA和FSB處理的氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮肥偏生產(chǎn)力均高于CF和FS處理，且氮肥農(nóng)學(xué)利用率表現(xiàn)為FSA處理最高，F(xiàn)SB處理次之，氮肥偏生產(chǎn)力表現(xiàn)為FSB處理最高，F(xiàn)SA處理次之?？梢?，鹽脅迫下同等肥力條件下FS處理比CF處理肥料利用率更好，且化肥氮減量條件下，氮減量10%和氮減量20%均有助于提高化肥利用效率。

表2 鹽脅迫下不同氮肥處理對(duì)氮素農(nóng)學(xué)利用率和氮肥偏生產(chǎn)力的影響

2.4 鹽脅迫下不同氮肥處理對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

由表3可知，盆栽試驗(yàn)條件下，鹽分處理對(duì)稻田土壤pH值、電導(dǎo)率(EC)、有效磷含量、速效鉀含量均有顯著或極顯著影響。與S0條件相比，在S1條件下CK、CF、FS、FSA和FSB處理的EC分別顯著增加了119.05%、61.36%、90.00%、69.23%和63.41%，有效磷含量分別減少了15.85%、16.36%、16.28%、11.69%和13.21%，速效鉀含量分別增加了7.85%、43.01%、53.89%、30.96%、44.24%。就不同氮肥處理間而言，施肥處理對(duì)土壤pH值、電導(dǎo)率、有效磷含量、速效鉀含量和有機(jī)碳含量均有顯著影響。與CK相比，CF、FS、FSA和FSB處理在S0條件下的有效磷含量分別增加了23.44%、27.37%、23.98%和13.82%，在S1條件下分別增加了22.71%、26.73%、30.11%和17.39%；CF、FS、FSA和FSB處理在S0條件下EC分別顯著增加了109.52%、90.48%、85.71%和95.24%，在S1條件下分別顯著增加了54.35%、65.22%、43.48%和45.65%；CF、FS、FSA和FSB處理在S0條件下速效鉀含量沒有顯著的變化，但在S1條件下分別顯著增加了22.60%、39.57%、26.05%和31.53%；在S0和S1條件下各施氮肥處理pH值均顯著低于CK，各施肥處理的有機(jī)碳含量均有不同程度的提高。另外，鹽分和施肥處理對(duì)全氮含量和水溶性有機(jī)碳含量沒有顯著影響。

表3 鹽脅迫下不同氮肥處理對(duì)土壤基本理化性質(zhì)的影響

3 討論與結(jié)論

水稻是不僅是重要的糧食作物，也是鹽堿地改良利用的先鋒作物[7-9]。大量研究表明，鹽分脅迫會(huì)嚴(yán)重影響水稻的生長發(fā)育進(jìn)程，造成水稻株高下降，分蘗發(fā)生速率減慢，高峰期分蘗數(shù)和莖蘗成穗率明顯降低，抑制水稻單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量增加，導(dǎo)致產(chǎn)量降低，但造成產(chǎn)量下降的主要原因卻有所差異[8，10，23-25]。楊福等在吉林鹽堿地的研究發(fā)現(xiàn)，鹽堿環(huán)境對(duì)水稻單位面積的有效穗數(shù)影響不顯著，但鹽堿環(huán)境使水稻每穗實(shí)粒數(shù)顯著減少，千粒質(zhì)量減輕，從而降低了水稻的產(chǎn)量[26]。周根友等利用鹽池設(shè)施研究了鹽脅迫對(duì)不同品種水稻產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明，鹽逆境下水稻單位面積穗數(shù)略有下降，每穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量則顯著下降，其中每穗粒數(shù)降幅達(dá)49.1%，是鹽逆境下水稻減產(chǎn)的主導(dǎo)因素[24]。韋還和等在盆栽模擬不同鹽分水平下種稻的研究表明，中鹽(0.15%)和高鹽(0.30%)處理的產(chǎn)量降幅分別為 23.7%和 56.7%，且中鹽條件下的穗數(shù)、每穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量分別下降6.4%、14.8%和4.8%，高鹽條件下則分別下降18.8%、36.0%和11.0%，說明每穗粒數(shù)是鹽逆境下水稻減產(chǎn)的主導(dǎo)原因[25]。本研究發(fā)現(xiàn)，與無鹽條件相比，鹽脅迫S1條件下施氮肥處理的水稻最大分蘗數(shù)、株高和地上部生物量均顯著降低，但不施氮肥處理水稻株高和生物量沒有明顯差異，而最大分蘗數(shù)還有所增加；同時(shí)，本研究也發(fā)現(xiàn)，在鹽脅迫S1條件下，水稻達(dá)到分蘗盛期的時(shí)間較無鹽條件S0滯后10～14 d；另外，本研究中產(chǎn)量及其構(gòu)成因素而言，與S0條件相比，鹽脅迫下施肥處理的穗數(shù)、每穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量及產(chǎn)量均顯著降低，而不施氮肥處理下穗數(shù)和產(chǎn)量沒有明顯差異，然而每穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量顯著降低，以上這些與前人的研究結(jié)果[10，24-25]相似?？梢?，鹽分脅迫下施用氮肥處理和不施氮肥處理間的水稻生長發(fā)育、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素指標(biāo)均表現(xiàn)出明顯的差異，水稻的產(chǎn)量不僅僅受到鹽分脅迫的影響，還會(huì)受到施肥量、施肥方式等的影響[27]。

以往的研究表明，施用緩控釋肥是緩解我國水稻生產(chǎn)中施氮量高、氮肥利用率低的有效措施，且緩控釋肥施用量、施肥方式及組配均會(huì)對(duì)水稻產(chǎn)量造成諸多影響[28]。曾建華等的研究表明，與常規(guī)施肥處理相比，等養(yǎng)分控釋摻混肥水稻產(chǎn)量增加了7.1%，氮肥減量10%能夠保證水稻產(chǎn)量，而減量20%時(shí)水稻有明顯減產(chǎn)[29]。黃思怡等在雙季稻種植試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)施肥相比，控釋尿素在減氮10%～20%條件下，仍可保證水稻產(chǎn)量甚至增產(chǎn)[30]。本研究也表明，與常規(guī)施肥處理相比，鹽脅迫下施用有機(jī)緩釋肥等氮肥和減氮10%條件下，水稻產(chǎn)量和每穗粒數(shù)均有一定程度提高，但未達(dá)到顯著差異水平，而減氮20%條件下水稻產(chǎn)量和每穗粒數(shù)均有顯著降低。說明鹽脅迫下有機(jī)緩釋肥專用肥在減氮10%條件下可以保證水稻的正常產(chǎn)量，減氮20%會(huì)有明顯減產(chǎn)現(xiàn)象，這與前人的結(jié)果[29]相似。

緩控釋肥可以根據(jù)作物不同生育期需肥特點(diǎn)進(jìn)行配方設(shè)計(jì)和控制釋放，在生長關(guān)鍵階段持續(xù)提供營養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)作物生長發(fā)育，利于高產(chǎn)[31]。氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮肥偏生產(chǎn)力是衡量氮素利用效率的重要指標(biāo)，可以一定程度反映肥料投入與作物產(chǎn)量輸出的關(guān)系[17，22，32]。本研究中，與S0條件相比，在鹽脅迫S1條件下CF、FS、FSA和FSB處理的氮肥農(nóng)學(xué)利用率分別顯著降低了32.08%、30.70%、30.85%和38.71%，氮肥偏生產(chǎn)力分別顯著降低了18.98%、18.22%、18.20%和22.87%；同時(shí)，鹽脅迫下同等肥力條件下有機(jī)緩釋肥處理的肥料利用率比常規(guī)施肥處理更高，且化肥氮減量條件下，緩釋肥氮減量10%和氮減量20%均有助于提高氮肥利用率和氮肥偏生產(chǎn)力。王小燕等的研究也有類似的結(jié)果，他們發(fā)現(xiàn)施用摻混尿素比施用常規(guī)尿素可顯著提高水稻籽粒產(chǎn)量和氮肥偏生產(chǎn)力[22]。由此可見，鹽脅迫下施用有機(jī)緩釋肥在減氮10%條件下可以保證常規(guī)施氮量時(shí)水稻的正常產(chǎn)量，可能要?dú)w因于施用有機(jī)緩釋肥提高了氮肥的農(nóng)學(xué)利用率和氮肥偏生產(chǎn)力，至少氮肥利用率改變是部分原因。同時(shí)考慮到施用緩釋肥采用“基肥+穗肥”一基一追的模式，相比常規(guī)施肥“基肥+蘗肥(2次)+穗肥(2次)”的多次施肥模式，在保證水稻產(chǎn)量基礎(chǔ)上減少緩釋肥用量可以兼顧節(jié)氮省工省力的多重效益。另外需要注意，鹽脅迫下施用化肥處理均會(huì)對(duì)土壤鹽分積累有一定的促進(jìn)作用(表3)。因此，今后在灘涂鹽堿地種植水稻或其他作物時(shí)，合理施用緩釋肥并配施有機(jī)肥或通過綠肥輪作等方式可能是緩解水稻生長不利影響及土壤鹽分積累的重要途徑。