Effects of One-time Application of Controlled-release Bulk Blending Fertilizer on Grain Yield and Nitrogen Utilization Efficiency of Rice in Tropical Regions
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摘要:目的 探究控释掺混肥及减氮处理对热带地区水稻产量及氮肥利用效率的影响，以期促进控释掺混肥料在热带地区水稻栽培中的科学施用及推广应用。方法 以控释掺混肥料为试验材料，在海南省屯昌县枫木镇和儋州市东成镇开展大田试验，设置常规施肥（分3次施肥）、控释掺混肥料一次性基施及其减氮10%和减氮20%处理，测定双季稻产量、氮素吸收及氮肥利用效率。结果 等氮条件下，控释掺混肥料一次性基施能够促进水稻氮素吸收、干物质累积，提高水稻产量和氮肥利用效率；与常规分次施肥相比，水稻产量提高7.43%～22.84%，地上部干物质累积量提高8.22%～22.39%，氮素累积量提高12.19%～32.06%，氮肥利用率提高31.67%～75.65%，且均差异显著（除东成早稻产量外）。而在减氮10%～20%条件下，控释掺混肥一次性基施也能提高或不显著降低水稻产量、干物质累积量和氮素累积量，对氮肥利用率也具有一定提升效果。结论 控释掺混肥一次性基施可提高水稻产量及肥料氮肥利用率，减氮10%～20%仍能获得较高产量，是热带地区水稻轻简化施肥和减氮增效的有效途径。Abstract:Objective Effects of one-time application of controlled-release bulk blending fertilizer (CRBF) on the grain yield and nitrogen utilization efficiency of double-cropping rice farming in tropical regions were studied.Method Field experiments were carried out in Fengmu Town, Tunchang County and Dongcheng Town, Danzhou City in Hainan Province during 2016 rice growing season. The conventional fertilization applied in 3 separate times (T1) was implemented along with one-time applications of CRBF without N reduction (T2), with 10% N reduction (T3), and with 20% N reduction (T4). Grain yield, N uptake, and N utilization efficiency on the double-cropping rice cultivation were determined at harvest.Result The one-time applications of CRBF promoted N absorption and dry matter accumulation with improved grain yield and N utilization of the rice plants. In comparison to T1, they increased 7.43%–22.84% on the grain yield, 8.22%–22.39% on the above-ground dry matter accumulation, 12.19%–32.06% on the N accumulation, and 31.67%–75.65% on the N recovery efficiency based on an equal N input of CRBF. Except for the yield of early rice at Dongcheng site, the differences were significant. Moreover, T2 also surpassed T3 and T4 mostly on grain yield, dry matter, and N content as well as N recovery efficiency.Conclusion By applying CRBF once annually for the base fertilization, the grain production and N fertilizer utilization of rice plants were significantly improved over the conventional practice. Furthermore, a 10%–20% reduction on N fertilizer did not significantly lower the grain yield. Thus, the application not only simplified the operation but also benefitted the grain production and conserved N for the double cropping rice farming in the tropical regions.
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Keywords:
- controlled-release bulk blending fertilizer /
- one-time application /
- rice /
- tropical region /
- yield
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0. 引言
【研究意义】水稻被广泛种植于我国南方水田，我国稻谷产量约占粮食总产量的43%～45%[1]。随着我国社会经济不断发展，粮食需求量也在不断增加，保持水稻增产稳产对我国粮食安全意义重大。施用氮肥是水稻高效栽培中非常关键的管理措施，在水稻增产方面起着重要作用[2−3]。我国氮肥消费量占世界总量的三分之一，其中约18%被用于水稻生产[4]。然而，我国每年施用的氮肥仅约三分之一被作物吸收或者残留土壤中，农业生产中氮素的损失已造成了许多生态环境问题[5]。因此，合理管理氮素，避免农田过量施氮，是我国政府和研究人员长期以来的关注重点[6]。优化农田施氮技术，使氮素供给与作物养分需求匹配，是减少农业氮素损失的有效策略[7]。控释氮肥可以控制氮素释放，使氮素释放与作物养分吸收相吻合，是轻简高效施肥技术的重要载体[8−9]，施用控释氮肥被认为是提高氮肥利用效率和作物产量的最佳氮肥管理方法之一[2−3,10]。【前人研究进展】已有研究表明，控释氮肥一次性施用能够实现水稻全生育期氮素持续供应，从而提高水稻产量和氮素利用效率，实现水稻轻简化施肥[11]。目前，我国已在水稻控释肥料一次性施用（控释氮肥与普通尿素配施比例）、减量施用以及其机械深施等方面已开展了大量研究[12−16]，施用控释氮肥也已被认为是适宜在我国粮食生产中推广和应用的新技术[10]。【本研究切入点】然而，控释氮肥在海南水稻栽培上应用研究报道很少[17−18]。海南属于热带季风气候，高温多雨条件易导致稻田氮素损失[19]，且稻农趋于老龄化，新技术普及程度不高[20]，水稻总产量较低，粮食自给能力不足[21]，迫切需要研究和推广应用水稻控释肥料一次性施用等新技术。【拟解决的关键问题】本研究以海南双季稻为研究对象，通过多点试验（儋州东成和屯昌枫木），研究控释掺混肥料一次性基施及其减氮施用对双季稻产量、氮素累积及氮肥利用效率的影响，以期为控释掺混肥料在热带地区水稻栽培中的合理施用提供指导性建议。
1. 材料与方法
1.1 试验区概况
试验布置于海南省屯昌县枫木镇市坡村（19°13′3″N、110°0′43″E）和儋州市东成镇周坊村（19°42′23″N、109°24′56″E）。东成镇年平均气温23.5 ℃，年降雨量
1500 mm；供试土壤理化性质：全氮0.86 g·kg−1，有效磷8.65 mg·kg−1，速效钾43.04 mg·kg−1，有机质16.13 g·kg−1，pH值5.49。枫木镇年平均气温23 ℃，年降雨量分布不均匀，雨季为每年5～10月，雨季降雨量为1500 ～1800 mm，占全年降雨量的80%左右；供试土壤理化性质：全氮1.43 g·kg−1，有效磷462.32 mg·kg−1，速效钾94.55 mg·kg−1，有机质20.16 g·kg−1，pH值5.39。1.2 供试材料
供试控释掺混肥料由植物油包膜尿素、磷酸二铵、氯化钾和普通尿素按照比例掺混而成，植物油包膜尿素与普通尿素配施比例为3∶1。植物油包膜尿素（N 44%）由华南农业大学广东高校环境友好型肥料工程技术研究中心提供，释放期为90 d。磷酸二铵（N 15% P2O5 42%）、氯化钾（K2O 60%）和普通尿素（N 46%）均为采用市售产品。海南省儋州市东成镇试验点早稻和晚稻品种均为特优468，早稻于2016年03月31插秧，2016年07月06日收获，晚稻于2016年07月29插秧，2016年11月09日收获。海南省屯昌县枫木镇试验点早稻和晚稻品种均为特优863，早稻于2016年02月18日插秧，2016年06月20日收获，晚稻于2016年07月19插秧，2016年10月29日收获。
1.3 试验设计
试验采用随机区组设计，共设有5个试验处理，分别为不施肥对照处理（CK），常规施肥处理（T1），控释掺混肥料一次性基施处理（T2），控释掺混肥料一次性基施减氮10%处理（T3），控释掺混肥料一次性基施减氮20%处理（T4）。每个处理设置3个小区，各小区均修筑田埂，并用塑料薄膜覆盖，修建排水沟，保证单独排灌。儋州市东成镇试验点小区面积为35 m2，屯昌县枫木镇试验点小区面积为42 m2，水稻株行距均采用20 cm×20 cm。儋州市东成镇试验点早稻常规施肥处理肥料用量为N 190.95 kg·hm−2、P2O5 83.85 kg·hm−2、K2O 152.55 kg·hm−2，晚稻常规施肥处理肥料用量为N 159.75 kg·hm−2、P2O5 56.25 kg·hm−2、K2O 146.25 kg·hm−2，按m（基肥）∶m（蘖肥）∶m（穗肥）=5∶3∶2分3次施用。屯昌县枫木镇试验点早稻和晚稻常规施肥处理肥料用量均为N 159.75 kg·hm−2、P2O5 56.25 kg·hm−2、K2O 146.25 kg·hm−2，按m（基肥）∶m（蘖肥）∶m（穗肥）=5∶3∶2分3次施用。控释掺混肥料一次性基施处理（T2）肥料用量与常规施肥处理（T1）肥料用量相等，控释掺混肥料均在秧苗移栽前1 d作为基肥一次性均匀撒施入小区，并将肥料混入表土。其他田间管理措施与常规大田管理一致。
1.4 样品采集与测定
试验开始前在试验地内采集0～20 cm混合土壤样品，自然风干后过筛，作为基础土壤样品备用。水稻收获时，按照梅花形采样法在每个小区采集5个样品（0～20 cm），并混合均匀，自然风干后过筛保存。土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾和pH均参照土壤农化分析方法进行测定[13]。
水稻收获时，每个小区进行单打，并称量新鲜稻谷重量，取1 kg新鲜稻谷带回室内烘干，换算含水率，并计算水稻产量。同时在每个试验小区随机采集10株水稻植株样品带回实验室。植株样品分为秸秆和稻谷后，置于105 ℃烘箱中杀青30 min，并烘干至恒重，粉碎混匀备用。植株样品采用H2SO4-H2O2进行消煮，利用连续流动分析仪测定氮含量[13]。
1.5 氮肥利用效率计算
氮肥利用效率计算公式如下：地上部氮素累积量=地上部干物质重量×地上部氮含量[22]；氮肥利用率（Nitrogen recovery efficiency, NRE，%）=（施肥区地上部氮累积量−对照区地上部氮累积量）/施氮量×100 [23−24]；氮肥农学效率（Agronomic efficiency of nitrogen fertilizer, NAE，kg·kg−1） =（施肥区稻谷产量−对照区稻谷产量）/施氮量 [23−24]；氮肥偏生产力（Partial factor productivity of nitrogen fertilizer, NPFP，kg·kg−1）=施肥区稻谷产量/施氮量[23]；氮肥生理利用率（Physiological efficiency of nitrogen fertilizer, NPE，kg·kg−1）=（施肥区稻谷产量−对照区稻谷产量）/（施肥区地上部氮累积量−对照区地上部氮累积量）[23]；氮素收获指数（Nitrogen harvest index, NHI，%）=稻谷氮素累积量/地上部氮素累积量×100 [13]。
1.6 数据处理及统计方法
采用Microsoft Excel 2016进行数据整理和作图，利用SPSS 22.0进行统计分析。
2. 结果与分析
2.1 控释掺混肥一次性基施对水稻产量的影响
由图1可知，与T1处理相比，东成试验点控释掺混肥一次性基施处理（T2～T4）稻谷产量提高了7.99%～13.49%（早稻）和2.22%～12.36%（晚稻），平均增产9.87%；枫木试验点的控释掺混肥一次性基施处理（T2～T4）稻谷产量提高了−1.65%～7.93%（早稻）和11.59%～22.84%（晚稻），平均增产10.80%。东成试验点的T2、T3和T4处理早稻稻谷产量均与T1处理无显著差异；东成试验点的T2和T3处理晚稻稻谷产量较T1处理均有显著增加，增幅分别为12.36%和11.46%，T4处理与T1处理无显著差异。枫木试验点的T2和T3处理早稻稻谷产量分别较T1处理显著增加7.43%和7.93%，而T4处理与T1处理无显著差异；枫木试验点的T2和T3处理晚稻稻谷产量分别较T1处理显著增加22.84%和16.68%，T4处理较T1处理增产11.59%，但处理间差异不显著。
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图 1 控释掺混肥一次性基施对热带地区水稻产量的影响图中标注的小写字母不同，代表各试验处理间存在差异显著(P＜0.05)，下同。Figure 1. Effect of one-time application of CRBF on rice grain yieldData with different lowercase letters represent significant differences at P＜0.05. Same for below.2.2 控释掺混肥一次性基施对水稻地上部生物量的影响
控释掺混肥一次性基施对双季稻生物量的影响见图2。东成试验点结果表明，控释掺混肥一次性基施处理（T2～T4）均能够增加双季稻地上部（稻谷+秸秆）干物质累积量，增幅为8.72%～22.39%（早稻）和5.78%～13.75%（晚稻）。东成试验点T2和T3处理的早稻地上部干物质累积量显著增加22.39%和16.48%，而T4处理的地上部干物质累积量与T1处理无显著差异。东成试验点T2和T3处理晚稻地上部干物质累积显著增加13.54%和13.75%，T4处理的晚稻地上部干物质累积量增加5.78%，但与T1处理无显著差异。枫木试验点结果表明，与T1处理相比，T2处理早稻地上部干物质累积量显著增加8.22%，T3处理增幅为3.03%，T4处理下降1.17%，而T3和T4处理均与T1处理无显著差异。枫木试验点T2、T3和 T4处理晚稻地上部干物质累积量分别较T1处理增加17.86%、8.62%和3.20%，T2、T3处理与T1处理差异显著，T4处理与T1处理无明显差异。
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图 2 控释掺混肥一次性基施对热带地区水稻干物质累积量的影响Figure 2. Effect of one-time application of CRBF on dry matter accumulation of rice2.3 控释掺混肥一次性基施对水稻氮素累积量的影响
从图3可以看出，与T1处理相比，东成试验点T2和T3处理的早稻秸秆氮素累积量显著增加45.81%和34.47%，稻谷氮素累积量显著增加21.44%和19.10%，早稻地上部（稻谷+秸秆）氮素累积量显著增加32.06%和25.80%，T4处理早稻秸秆、稻谷和地上部氮素累积量增幅分别为6.37%、5.08%和5.64%，但均与T1处理差异不显著。东成试验点各施肥处理间晚稻秸秆氮素累积量均无显著差异，而T2处理的晚稻稻谷氮素累积量较T1处理显著增加13.64%，T3和T4处理晚稻稻谷氮素累积量与T1处理差异均不明显；T2和T3处理的晚稻地上部氮素累积量显著高于T1处理，增幅为17.20%和13.50%，T4处理与T1处理间无显著差异。枫木试验点各施肥处理间的早稻和晚稻秸秆氮素累积量均无显著差异；与T1处理相比，T2和T3处理的早稻稻谷氮素累积量显著增加16.16%和13.48%，晚稻稻谷氮素累积量显著增加22.74%和19.11%；T2处理早稻和晚稻地上部氮素累积量均显著提高，分别较T1处理增加了18.40%和12.19%，而T3、T4处理早稻和晚稻地上部氮素累积量增幅均不明显。
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图 3 控释掺混肥一次性基施对热带地区水稻氮素累积量的影响Figure 3. Effect of one-time application of CRBF on N accumulation of rice2.4 控释掺混肥一次性基施对水稻氮肥利用效率的影响
由表1可知，控释掺混肥一次性基施处理能够增加双季稻氮肥利用率。与T1处理相比，东成试验点控释掺混肥一次性基施处理（T2～T4）的氮肥利用率增加了17.97～22.88个百分点（早稻）和6.03～13.42个百分点（晚稻）；枫木试验点控释掺混肥一次性基施处理（T2～T4）的氮肥利用率增加了4.68～14.51个百分点（早稻）和5.80～9.45个百分点（晚稻）。东成试验点控释掺混肥一次性基施处理（T2～T4）的早稻和晚稻氮肥利用率增幅分别为61.87%～78.75%和23.50%～52.31%，枫木试验点控释掺混肥一次性基施处理（T2～T4）的早稻和晚稻氮肥利用率增幅分别为14.98%～46.43%和20.53%～33.44%，两个试验点T2和T3处理早稻和晚稻氮肥利用率均显著高于T1处理（除枫木早稻T3外）。东成试验点各施肥处理间早稻氮肥农学效率和氮肥偏生产力均无显著差异，T3处理晚稻氮肥农学效率较T1处理显著增加69.00%，T2和T3处理晚稻氮肥偏生产力分别较T1处理显著增加12.36%和11.46%。与T1处理相比，枫木试验点控释掺混肥一次性基施处理（T2～T4）的氮肥农学效率显著增加18.30%～32.82%（早稻）和89.60%～101.80%（晚稻）；T2和T3处理氮肥偏生产力也显著提高，早稻增幅为7.43%和7.93%，晚稻增幅为22.84%和16.68%，T4处理与T1处理无显著差异。在本试验条件下，T1、T2、T3和T4处理间的双季稻氮肥生理利用率和氮肥收获指数均无显著差异。
表 1 控释掺混肥一次性基施对热带地区水稻氮肥利用效率的影响Table 1. Effect of one-time application of CRBF on N utilization efficiency of rice plants试验点
Site稻季
Season处理
Treatment氮肥利用率
NRE/%氮肥农学效率
NAE/（kg·kg−1）氮肥偏生产力
NPFP/（kg·kg−1）氮肥生理利用率
NPE/（kg·kg−1）氮肥收获指数
NHI/%东成
Dongcheng早稻
Early riceT1 29.05±2.97 b 10.01±0.95 a 31.54±0.95 a 34.75±2.91 a 56.41±1.11 a T2 51.03±4.59 a 14.27±1.31 a 35.80±1.31 a 27.96±0.26 a 51.92±0.37 a T3 51.93±6.22 a 14.81±3.49 a 35.29±3.11 a 30.45±7.28 a 53.51±2.10 a T4 47.03±1.69 a 15.17±1.66 a 34.00±0.91 a 37.97±3.01 a 56.13±1.27 a 晚稻
Late riceT1 25.65±2.22 b 7.37±0.30 b 33.53±0.30 b 29.25±3.10 a 67.77±1.54 a T2 37.77±4.22 a 11.52±0.34 ab 37.67±0.34 a 31.36±3.94 a 65.76±1.77 a T3 39.07±1.23 a 12.46±0.27 a 37.37±0.25 a 31.98±1.46 a 66.00±1.36 a T4 31.68±0.50 ab 10.14±2.74 ab 34.27±2.19 ab 31.86±8.22 a 64.54±4.15 a 枫木
Fengmu早稻
Early riceT1 31.25±1.73 b 22.71±0.15 c 55.95±0.15 b 73.09±3.77 a 55.82±1.72 a T2 45.75±6.27 a 26.86±1.63 b 60.11±1.63 a 61.41±9.99 a 55.03±1.86 a T3 40.20±0.77 ab 30.16±0.71 a 60.39±0.64 a 75.16±3.16 a 59.64±0.93 a T4 35.93±1.01 ab 27.23±0.68 ab 55.03±0.55 b 76.04±4.14 a 55.20±1.89 a 晚稻
Late riceT1 28.25±1.68 b 6.64±0.13 b 29.61±0.13 b 23.69±1.52 a 46.82±0.91 a T2 37.20±2.08 a 13.41±1.76 a 36.38±1.76 a 36.42±5.92 a 51.27±2.95 a T3 37.70±3.29 a 12.87±2.26 a 34.55±2.03 a 34.17±5.71 a 51.69±2.18 a T4 34.05±2.38 ab 12.60±0.16 a 33.05±0.13 ab 37.29±2.11 a 51.31±0.15 a 表中同列数据后的小写字母不同，代表各试验处理间存在差异显著（P＜0.05），下同。
Data with different lowercase letters on same column represent significant differences at P＜0.05. Same for below.2.5 控释掺混肥一次性基施对水稻土壤理化性质的影响
从表2可以看出，各试验点双季稻不同施肥处理间土壤全氮、有效磷、速效钾、有机质和pH均无显著差异。与CK处理相比，常规施肥和控释掺混肥一次性基施及其减氮处理均能增加水稻土壤有效磷和速效钾含量，其中东成试验点控释掺混肥一次性基施处理（T2）晚稻土壤有效磷和速效钾含量差异显著。枫木试验点T2和T4处理晚稻土壤有效磷含量显著高于CK处理。
表 2 控释掺混肥一次性基施对热带地区水稻土壤理化性质的影响Table 2. Effect of one-time application of CRBF on soil physicochemical properties试验点
Site稻季
Season处理
Treatment全氮
Total N/（g·kg-1）有效磷
Available P/（mg·kg−1）速效钾
Available K/（mg·kg−1）有机质
Organic matter/（g·kg−1）pH 东成
Dongcheng早稻
Early riceCK 0.99±0.06 a 6.76±2.03 a 28.72±1.67 a 19.50±0.68 a 5.04±0.02 a T1 0.99±0.01 a 11.16±3.17 a 43.52±5.49 a 19.11±0.43 a 4.94±0.02 a T2 0.92±0.04 a 10.17±1.27 a 45.30±6.60 a 18.59±0.82 a 5.00±0.05 a T3 0.97±0.02 a 12.74±3.3 a 46.44±7.53 a 18.72±0.23 a 5.01±0.08 a T4 0.93±0.00 a 14.80±2.33 a 39.00±3.36 a 18.22±0.17 a 5.03±0.08 a 晚稻
Late riceCK 0.79±0.02 a 8.35±0.81 b 16.01±1.68 b 15.94±2.33 a 5.20±0.01 a T1 0.98±0.04 a 13.87±1.13 ab 31.16±6.34 ab 16.13±1.80 a 4.92±0.07 b T2 0.98±0.10 a 16.49±2.83 a 40.29±9.91 a 15.85±0.16 a 4.79±0.05 b T3 0.94±0.09 a 13.41±1.57 ab 31.52±8.36 ab 17.01±0.24 a 4.84±0.10 b T4 0.98±0.08 a 12.47±2.41 ab 29.42±5.18 ab 15.47±1.19 a 4.86±0.09 b 枫木
Fengmu早稻
Early riceCK 1.22±0.04 a 394.84±22.53 a 77.71±7.79 b 22.14±0.88 a 5.44±0.05 a T1 1.19±0.05 a 454.84±15.27 a 117.19±12.51 a 19.33±0.75 a 5.41±0.03 a T2 1.25±0.02 a 404.35±8.59 a 97.46±4.74 ab 22.47±0.91 a 5.32±0.03 a T3 1.28±0.05 a 431.01±26.33 a 95.63±14.19 ab 22.70±1.16 a 5.31±0.02 a T4 1.22±0.07 a 427.60±12.12 a 87.14±10.93 ab 21.38±1.48 a 5.40±0.06 a 晚稻
Late riceCK 1.34±0.04 a 468.88±10.05 b 51.58±7.07 a 25.17±3.58 a 5.06±0.05 a T1 1.40±0.05 a 526.01±46.34 ab 56.08±3.65 a 22.65±4.48 a 5.11±0.01 a T2 1.42±0.10 a 577.77±33.95 a 68.01±6.37 a 19.89±0.45 a 4.99±0.04 a T3 1.45±0.02 a 559.27±14.93 ab 59.10±8.15 a 21.33±0.87 a 5.08±0.07 a T4 1.41±0.05 a 580.06±12.75 a 55.27±6.73 a 20.90±0.69 a 5.04±0.03 a 3. 讨论
我国水稻栽培管理中经常采用多次施用氮肥来满足水稻全生育期对氮素的需求，以增加水稻产量，但该方法增加了劳动力投入[11]。同时，为了获得水稻高产，农户习惯大幅提高氮肥施用量，过量施氮问题普遍存在，造成氮肥利用率下降和环境污染[3]。水稻一次性施肥技术是以缓/控释掺混肥料为载体，依据水稻养分需求规律和土壤肥力特点进行配比，在水稻移栽前将控释掺混肥料一次性施用，使肥料养分持续缓慢供应，满足水稻养分需求，提高水稻产量和肥料利用率，实现省工增产增收[10]。本研究结果表明，控释掺混肥料一次性基施可以提高或维持热带地区双季稻产量。与常规施肥处理相比，等氮条件下，东成试验点控释掺混肥一次性基施的稻谷产量提高了13.49%（早稻）和12.36%（晚稻），枫木试验点控释掺混肥一次性基施的稻谷产量提高了7.43%（早稻）和22.84%（晚稻），这与前人相关研究结果基本相同[13−16]，其原因在于控释掺混肥中的常规尿素能够满足水稻生长前期氮素需求，而控释氮肥能够延缓氮素释放，可以供应水稻生长中后期氮素需求[14,16]，使得控释掺混肥一次性基施可以满足水稻全生育期氮素需求，从而提高水稻产量。另外，在本实验条件下，控释掺混肥一次性基施减氮10%处理的水稻产量也显著提高了7.93%～16.68%（除东成早稻外），而控释掺混肥减氮20%处理水稻产量也与常规施肥无差异，未显著增加或降低水稻产量，这也说明控释掺混肥养分可控释放的特点保证了水稻在生长中后期不缺肥，从而在减氮条件下也具有稳产效果[25]。本研究结果也与前人通过减少控释掺混肥施用量获得水稻高产结果基本一致。Dun等通过2年田间试验发现，控释掺混肥一次性施用减氮20%也不会降低水稻产量[11]。王强等研究表明，缓/控释氮肥的施氮量较常规施肥减少16.7%仍能满足单季稻一次性基施要求，表现出良好减氮和稳产效果[12]。姬景红等通过4年4点次田间试验结果表明，在减氮20%条件下，控释尿素与普通尿素配施仍能获得较高水稻产量[26]。
合理的施氮策略不仅能够满足作物生长养分需求，促进作物干物质累积，还可以避免氮素损失，提高氮肥利用效率[27]。有研究表明，控释尿素与常规尿素配施更有利于玉米干物质累积，从而提高玉米产量、氮素利用率和经济效益[28]。本研究结果显示，在等氮条件下，控释掺混肥一次性基施能够显著提高两个试验点双季稻地上部干物质累积量和氮素累积量，干物质累积量增幅为8.22%～22.39%，氮素累积量增幅为12.19%～32.06%。减氮10%～20%条件下，控释掺混肥一次性基施也能增加或保持双季稻地上部干物质累积量和氮素累积量。这可能是由于控释掺混肥一次性基施能够实现氮素的持续均衡供应，从而促进了水稻氮素吸收和生育中后期的干物质累积[29]，这也是水稻高产形成的基础。另外，作物对氮肥吸收和利用的情况也可以通过氮肥利用效率指标体现[30]，反映控释掺混肥一次性基施在水稻上应用效果。姬景红等研究结果表明，与施用常规尿素相比，控释尿素与常规尿素混施能够增加水稻植株氮素吸收量、氮肥农学效率和氮肥利用率[26]。在本实验条件下，与常规施肥相比，等氮用量的控释掺混肥一次性基施能够显著提高热带地区双季稻氮肥利用率，东成试验点早稻和晚稻氮肥利用率增加了21.98和12.12个百分点，增幅分别为75.65%和47.24%；枫木试验点早稻和晚稻氮肥利用率增加了14.51和8.95个百分点，增幅分别为46.43%和31.67%。减氮10%条件下，控释掺混肥一次性基施的水稻氮肥利用率也增加了28.64%～78.75%，其中仅枫木试验点早稻无显著差异；而减氮20%条件下，控释掺混肥一次性基施对氮肥利用率也有一定的提升作用。
4. 结论
与常规分次施肥相比，等氮用量控释掺混肥一次性基施使双季稻产量提高7.43%～22.84%，地上部干物质累积量提高8.22%～22.39%，氮素累积量提高12.19%～32.06%，氮肥利用率提高31.67%～75.65%。减氮10%～20%条件下，控释掺混肥一次性基施也能提高或不显著降低水稻产量、干物质累积量和氮素累积量，对氮肥利用率也具有一定提升效果。控释掺混肥一次性基施技术在热带地区双季稻生产中表现出较好的省工、减氮和增效潜力。
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图 1 控释掺混肥一次性基施对热带地区水稻产量的影响
图中标注的小写字母不同，代表各试验处理间存在差异显著(P＜0.05)，下同。
Figure 1. Effect of one-time application of CRBF on rice grain yield
Data with different lowercase letters represent significant differences at P＜0.05. Same for below.
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图 2 控释掺混肥一次性基施对热带地区水稻干物质累积量的影响
Figure 2. Effect of one-time application of CRBF on dry matter accumulation of rice
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图 3 控释掺混肥一次性基施对热带地区水稻氮素累积量的影响
Figure 3. Effect of one-time application of CRBF on N accumulation of rice
表 1 控释掺混肥一次性基施对热带地区水稻氮肥利用效率的影响
Table 1 Effect of one-time application of CRBF on N utilization efficiency of rice plants
试验点
Site稻季
Season处理
Treatment氮肥利用率
NRE/%氮肥农学效率
NAE/（kg·kg−1）氮肥偏生产力
NPFP/（kg·kg−1）氮肥生理利用率
NPE/（kg·kg−1）氮肥收获指数
NHI/%东成
Dongcheng早稻
Early riceT1 29.05±2.97 b 10.01±0.95 a 31.54±0.95 a 34.75±2.91 a 56.41±1.11 a T2 51.03±4.59 a 14.27±1.31 a 35.80±1.31 a 27.96±0.26 a 51.92±0.37 a T3 51.93±6.22 a 14.81±3.49 a 35.29±3.11 a 30.45±7.28 a 53.51±2.10 a T4 47.03±1.69 a 15.17±1.66 a 34.00±0.91 a 37.97±3.01 a 56.13±1.27 a 晚稻
Late riceT1 25.65±2.22 b 7.37±0.30 b 33.53±0.30 b 29.25±3.10 a 67.77±1.54 a T2 37.77±4.22 a 11.52±0.34 ab 37.67±0.34 a 31.36±3.94 a 65.76±1.77 a T3 39.07±1.23 a 12.46±0.27 a 37.37±0.25 a 31.98±1.46 a 66.00±1.36 a T4 31.68±0.50 ab 10.14±2.74 ab 34.27±2.19 ab 31.86±8.22 a 64.54±4.15 a 枫木
Fengmu早稻
Early riceT1 31.25±1.73 b 22.71±0.15 c 55.95±0.15 b 73.09±3.77 a 55.82±1.72 a T2 45.75±6.27 a 26.86±1.63 b 60.11±1.63 a 61.41±9.99 a 55.03±1.86 a T3 40.20±0.77 ab 30.16±0.71 a 60.39±0.64 a 75.16±3.16 a 59.64±0.93 a T4 35.93±1.01 ab 27.23±0.68 ab 55.03±0.55 b 76.04±4.14 a 55.20±1.89 a 晚稻
Late riceT1 28.25±1.68 b 6.64±0.13 b 29.61±0.13 b 23.69±1.52 a 46.82±0.91 a T2 37.20±2.08 a 13.41±1.76 a 36.38±1.76 a 36.42±5.92 a 51.27±2.95 a T3 37.70±3.29 a 12.87±2.26 a 34.55±2.03 a 34.17±5.71 a 51.69±2.18 a T4 34.05±2.38 ab 12.60±0.16 a 33.05±0.13 ab 37.29±2.11 a 51.31±0.15 a 表中同列数据后的小写字母不同，代表各试验处理间存在差异显著（P＜0.05），下同。
Data with different lowercase letters on same column represent significant differences at P＜0.05. Same for below.
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表 2 控释掺混肥一次性基施对热带地区水稻土壤理化性质的影响
Table 2 Effect of one-time application of CRBF on soil physicochemical properties
试验点
Site稻季
Season处理
Treatment全氮
Total N/（g·kg-1）有效磷
Available P/（mg·kg−1）速效钾
Available K/（mg·kg−1）有机质
Organic matter/（g·kg−1）pH 东成
Dongcheng早稻
Early riceCK 0.99±0.06 a 6.76±2.03 a 28.72±1.67 a 19.50±0.68 a 5.04±0.02 a T1 0.99±0.01 a 11.16±3.17 a 43.52±5.49 a 19.11±0.43 a 4.94±0.02 a T2 0.92±0.04 a 10.17±1.27 a 45.30±6.60 a 18.59±0.82 a 5.00±0.05 a T3 0.97±0.02 a 12.74±3.3 a 46.44±7.53 a 18.72±0.23 a 5.01±0.08 a T4 0.93±0.00 a 14.80±2.33 a 39.00±3.36 a 18.22±0.17 a 5.03±0.08 a 晚稻
Late riceCK 0.79±0.02 a 8.35±0.81 b 16.01±1.68 b 15.94±2.33 a 5.20±0.01 a T1 0.98±0.04 a 13.87±1.13 ab 31.16±6.34 ab 16.13±1.80 a 4.92±0.07 b T2 0.98±0.10 a 16.49±2.83 a 40.29±9.91 a 15.85±0.16 a 4.79±0.05 b T3 0.94±0.09 a 13.41±1.57 ab 31.52±8.36 ab 17.01±0.24 a 4.84±0.10 b T4 0.98±0.08 a 12.47±2.41 ab 29.42±5.18 ab 15.47±1.19 a 4.86±0.09 b 枫木
Fengmu早稻
Early riceCK 1.22±0.04 a 394.84±22.53 a 77.71±7.79 b 22.14±0.88 a 5.44±0.05 a T1 1.19±0.05 a 454.84±15.27 a 117.19±12.51 a 19.33±0.75 a 5.41±0.03 a T2 1.25±0.02 a 404.35±8.59 a 97.46±4.74 ab 22.47±0.91 a 5.32±0.03 a T3 1.28±0.05 a 431.01±26.33 a 95.63±14.19 ab 22.70±1.16 a 5.31±0.02 a T4 1.22±0.07 a 427.60±12.12 a 87.14±10.93 ab 21.38±1.48 a 5.40±0.06 a 晚稻
Late riceCK 1.34±0.04 a 468.88±10.05 b 51.58±7.07 a 25.17±3.58 a 5.06±0.05 a T1 1.40±0.05 a 526.01±46.34 ab 56.08±3.65 a 22.65±4.48 a 5.11±0.01 a T2 1.42±0.10 a 577.77±33.95 a 68.01±6.37 a 19.89±0.45 a 4.99±0.04 a T3 1.45±0.02 a 559.27±14.93 ab 59.10±8.15 a 21.33±0.87 a 5.08±0.07 a T4 1.41±0.05 a 580.06±12.75 a 55.27±6.73 a 20.90±0.69 a 5.04±0.03 a
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